高低压供电系统讲解

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1、第1章 概述11供配电系统基本知识 电能是现代化人们生产和生活的重要能源，它属于二次能源。发电厂将一次能源（如煤、油、水、原子等）转换成电能，电能的输送、分配简单经济，便于控制、调节和测量，易于转换成其他形式的能量（如机械能、光能、热能等）。因此，电能在现代化工农业生产及整个国民经济生活中得到广泛应用。 供配电，即电能的供应和分配。工厂企业及人们生活所需的电能，绝大多数是由公共电力系统供给的，所以在介绍在介绍供配电系统之前，本节对电力系统予以简介。111电力系统 电力系统是由发电厂、电力网和电能用户组成的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。电能的生产、输送、分配和使用的全过程，实际上是同时

2、进行的，即发电厂任何时刻生产的电能等于该时刻用电设备消耗的电能与输送、分配中损耗的电能之和。 发电机生产电能，变压器、电力线路输送、分配电能，电动机、电灯、电炉等用电设备使用电能。在这些用电设备中，电能转化为机械能、光能、热能等等。这些生产、输送、分配、使用电能的发电机、变压器、电力线路及各种用电设备联系在一起组成的统一整体，就是电力系统。如图1-1所示。 与电力系统相关联的还有“电力网络”和“动力系统”。电力网络或电网是指电力系统中，除发电机和用电设备之外的部分，即电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变配电所；动力系统是指电力系统加上发电厂的“动力部分”，所以“动力部分”包括水利发电厂的水

3、库、水轮机，热力发电厂的锅炉、汽轮机、热力网和用电设备，以及核电厂的反应堆等等。所以，电力网络是电力系统的一个组成部分，而电力系统又是动力系统的一个组成部分，这三者的关系见图1-1所示。1 发电厂发电厂是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能（二次能源）的工厂。发电厂有很多类型，按其所利用的能源不同，分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂以及风力、地热、太阳能、潮汐发电厂等类型。目前在我国接入电力系统的发电厂最主要的有火力发电厂和水力发电厂，以及核能发电厂（又称核电站）。（1） 水力发电厂，简称水电厂或水电站。它用水流的位能来生产电能，主要由水库、水轮机与发电机联轴，带动发电机转子一起转动发电。

4、其能量转换过程是水流位能机械能电能。（2） 火力发电厂，简称火电厂或火电站。它利用燃料的化学能来生产电能，其主要设备有锅炉、汽轮机、发电机。我国的火电厂以燃煤为主。（3）为了提高燃料的效率，现代火电厂都将煤快粉碎成煤粉燃烧。煤粉在锅炉的炉膛内充分燃烧，将锅炉的水烧成高温高压的蒸汽，推动汽轮机转动，使与之联轴的发电机旋转发电。其能量转换过程是化学能热能机械能电能。（4） 核能发电厂通常称为核电站，它主要利用原子核的裂变能来生产电能，其生产过程与火电厂基本相同，只是核反应堆（俗称原子锅炉）代替了燃煤锅炉，以少量的核燃料代替了煤炭。其能量转化过程：核裂变能热能机械能电能。（5） 风力发电、地热发电、

5、太阳能 发电。风力发电是利用风力的动能来生产电能的，它应建在有丰富风力资源的地方。地热发电是利用地球内部蕴藏的大量的热能来生产电能的，它应建在有足够的热资源的地方。太阳能发电是利用太阳光能或者太阳热能来生产电能的，它应建在常年日照时间长的地方。2.变配电所 变电所的任务是接受电能、变换电压和分配电能，即受电变压配电。配电所的任务是接受电能和分配电能，但不改变电压，即受电配电。变电所可氛围升压变电所和降压变电所两大类：升压变电所一般建在发电厂，主要任务是将低电压变换为高电压；降压变电所一般建在靠近负荷中心的地点，主要任务是将高电压变换到一个合理的电压等级。降压变电所根据其在电力系统中的地位和作用

6、不同，又分枢纽变电站、地区变电所和工业企业变电所等。3.电力线路电力线路的作用是输送电能，并把发电厂、变配电所和电能用户连接起来。 水力发电厂须建在水力资源丰富的地方，火力发电厂一般也多建在燃料产地，即所谓的“坑口电站”，因此，发电厂一般距电能用户均较远，所以需要多种不同电压等级的电力线路，将发电厂生产的电能源源不断地输送到各级电能用户。通常把电压在35kV及以上的高压电力线路称为高压送电线路，而把10kV及以下的电力线路称为配电线路。电力线路按其传输电流的种类又分为交流线路和直流线路；按其结构和敷设方式又可分为架空线路、电缆线路及户内配电线路。4电能用户 电能用户又称电力负荷。在电力系统中，

7、一切消费电能的用电设备均称为电能用户。用电设备按电流不同可分为直流设备和交流设备两类，而大多数设备是交流设备；按电压高低可分为低压设备和高压设备，1000V及以下的属低压设备，高于1000V的属于高压设备；按频率高低可分为低频（50HZ以下）、工频（50HZ）及中、高频（50HZ以上）设备，绝大部分设备采用工频；按工作制不同可分为连续运行、短时运行和反复短时运行设备三类；按用途不同可分为动力用电设备（如电动机）、电热用电设备（如电炉、干燥箱、空调器等）、照明用电设备、试验用电设备、工艺用电设备（如电解、电镀、冶炼、电焊、热处理等）。用电设备分别将电能转换为机械能、热能和光能等不同形式的适于生产

8、、生活需要的能量。112供配电系统概况 供配电系统由总降压变电所（高压配电所）、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。下面分别介绍几种不同类型的供配电系统。1一次变压的供配电系统（1） 只有一个变电所的一次变压系统。对于用电设组成较少的小型工厂或生活区，通常只设一个将610kV电压降为380V/220V电压的变电所，这种变电所通常称为车间变电所，图1-2a所示为装有一台电力变压器的车间变电所，图1-2b所示为装有两台电力变压器的车间变电所。图1-2（2） 拥有高压配电所的一次变压供配电系统，一般中小型工厂，多采用610kV电源进线，经高压配电所将电能分配给各个车间变电所，由车间

9、变电所再将610kV电压降至380V/220V，供低压用电设备使用；同时，高压用电设备直接由高压配电所的610kV母线供电。（3） 高压深入负荷中心的一次变压供配电系统。某些中小型工厂，如果本地电源电压为35kV，且工厂的各种条件允许时，可直接采用35kV作为配电电压，将35 kV线路直接引入靠近负荷中心的工厂车间变电所，在由车间变电所一次变压为380/220V，供低压用电设备使用。如图1-3所示的这种高压深入负荷中心的一次变压的供配电方式，可节省一级中间变压，从而简化了供配电系统，节约有色金属，降低电能损耗和电压损耗，提高了供电质量，而且有利于工厂电力负荷的发展。2二次变压的供配电系统 大型

10、工厂和某些电力负荷较大的中型工厂，一般采用具有总降压变电所的二次变压供电系统。该供配电系统，一般采用35110kV电源进线，先经过工厂总降压变电所，将35110kV的电源电压降至610kV，然后经过高压配电线路将电能输送到各车间变电所，在将610kV的电压降至380/220V，供低压用电设备使用；高压用点设备则直接由总降压变电所的610kV母线供电。这种供配电方式称为二次变压的供配电方式。3低压供配电系统 某些无高压用电设备且用电设备总容量较小的小型工厂，有时也直接采用380/220V低压电源进线，只需设置一个低压配电室，将电能直接分配给各车间低压用电设备使用。113 供电的基本要求为了切实保

11、证生产和生活用电的需要，并做好节能工作，供配电工作必须达到以下基本要求：（1） 安全。在电能的供应分配和使用中，不应发生人生事故和设备事故。（2） 可靠。应满足电能用户对供电可靠性的即供电连续性的要求。（3） 优质。应满足电能用户对电压和频率等方面的质量要求。（4） 经济。应使供配电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。1.2 电力系统的电压1.2.1 额定电压的国家标准1. 电力线路的额定电压电力线路（或电网）的额定电压等级是国家根据国民经济发展的需要电力工业的水平，经全面技术经济分析后确定的。它是确定各类用电设备额定电压的基本依据。2. 用电设备的额定电压 由

12、于用电设备运行时，电力线路上要有负载电流流过，因而在电力线路上引起电压损耗，造成电力线路上各点电压略有不同，如图1-4 的虚线所示。但成批生产的用电设备，其额定电压不可能按使用地点的实际电压来制造，而只能按线路首端与末端的平均电压，即电力线路的额定电压UN来制造。所以用电设备的额定电压规定与同级电力线路的额定电压相同。3. 发电机的额定电压 由于电力线路允许的电压损耗为%，即整个线路允许有10%的电压损耗，因此，为了维护线路首端与末端平均电压的额定值，线路首端（电源端）电压应比线路额定电压高5%，而发电机是接在线路首端的，所以规定发电机的额定电压高于同级线路额定电压5%，用以补偿线路上的电压损

13、耗，如图1-4所示。4电力变压器的额定电压电力变压器一次绕组的额定电压有两种情况：1）当电力变压器直接与发电机相连，如图1-5中的变压器T1，则其一次绕组的额定电压应与发电机额定电压相同，即高于同级线路额定电压的5%2）当变压器不与发电机相连，而是连接在线路上，如图1-5中的变压器T2,则可将变压器看作是线路上的用电设备，因此，其一次绕组的额定电压应于线路额定电压相同变压器二次绕组的额定电压是指变压器一次绕组接上额定电压，而二次绕组开路时的电压，即空载电压。而变压器在满载运行时，二次绕组内约有5%的阻抗电压降。因此，分以下两种情况讨论：1）如果变压器二次侧供电线路很长，则变压器二次绕组额定电压

14、，一方面要考虑补偿变压器二次绕组本身5%的阻抗电压降，另一方面还要考虑变压器满载时输出的二次电压要满足线路首端应高于线路额定电压的5%，以补偿线路上的电压损耗。所以，变压器二次绕组的额定电压要比线路额定电压高10%，见图1-5中变压器T1。2）如果变压器二次侧供电线路不长，则变压器二次绕组的额定电压，只需高于其所接线路额定电压5%，即仅考虑补偿变压器内部5%的阻抗电压降，见图1-5中变压器T2。 1.3 供配电的意义电力是国民经济和社会生活中的主要能源和动力，是现代文明的物质技术基础。没有电力就没有整个国民经济的现代化。现代社会的信息化和网络化，也是建立在电气化的基础之上的。随着建筑物高度的增

15、加和功能的扩展，现代建筑对电气设备的依赖程度也越来越高。建筑电气设施的优劣在一定程度上标志着建筑物现代化的程度。而电能供应如果突然中断，则将对现代化的大型建筑造成严重的后果，甚至可能发生人身伤亡事故。由此可见，供配电技术对于保证现代化建筑的正常工作具有十分重大的意义。第2章 供配电系统的负荷计算21计算负荷的目的和意义“电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。掌握工厂电力负荷的基本概念，准确地确定工厂的计算负荷是设计供配电系统的基础。供配电系统进行电力设计的基本原始资料是用户提供的用电设备安装容量，这种原始资料首先要变成设计所需的计算负荷（计算负荷是根据已知用电设备安装容量确定、预期不变的最大假想负荷），然后根据负荷选择校验供配电系统的电气设备、导线型号，确定变压器的容量，制定改善功率因数的措施，选择及整定保护设备等。因此，计算负荷是供配电设计计算的基本依据。计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。计算负荷估算过高，将增加供配电设备的容量，造成投资和有色金属的浪费；计算负荷估算太低，设计出的供配电系统的线路和电气设备承受不了实际的负荷电流，使电能损耗增大，使用寿命降低，甚至影响到系统正常可靠