2 供配电系统

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1、第二章 供配电系统 2.1 负荷分级及供电要求 2.1.1 负荷分级原则 关键词：供电可靠性；中断供电后果。 211.1 一级负荷 -1 人身伤亡。 -2 重大损失。 -3 重大意义单位；大量人员集中。 特别重要负荷：灾难性后果。（IEC称安全电源，NEC称应急电源。） 211.2 二级负荷 -1 较大损失。 -2 重要单位；较多人员集中 。 211.3 三级负荷 不属于一级和二级的负荷。 2.1.2 负荷分级示例 见表2-1和2-2。 2.2.3 各级负荷的供电要求 223.1 一级负荷 不能同时损坏的两个电源；必要时设自备电源。 223.2 特别重要负荷 两个电源，再加应急电源。 应急电源

2、：独立的发电机组，独立的专用线路，蓄电池，干电池。 223.3 二级负荷 两回线路；条件困难时，可由一回6kV及以上专用架空线或电缆（两 根组成）供电。 223.4 三级负荷 无特殊要求。 2.2.4 负荷分级的历史意义和存在问题 -1 意义：协调关系；控制投资。 -2 问题：不适应市场经济；与国际标准不接轨；缺乏可操作性。 -3 前瞻： 规范正在修订。（关键负荷、重要负荷、一般负荷？） 2.2 供配电系统设计的基本原 则 根据GB50052-1995供配电系统设计规范，归纳为5个方面。 -1 电源选择 a、优先由地区电网取得。 b、四种情况下可设自备电源。 c、一定条件下可从邻近单位接第二电

3、源。 -2 电压选择 (A)供电电压：取决于地区电网条件和线路的送电能力（表2-4）。 a、多路进线宜采用同级电压，但不排除不同电压。 b、小负荷宜接低压电网。 (B)配电电压：取决于配电范围、负荷大小及分布、用电设备电压。 a、配电电压优先采用10kV；有大量6kV电动机时可考虑用6kV。 b、技术经济合理时，一级配电电压可用35kV（包括直降0.4kV）或 110kV。 c、低压配电电压应采用220/380V。 供配电系统设计的基本原则(续） -3 供电可靠性 a、应满足负荷对供电连续性的要求，多路供电线路之一中断时，其余线路 应满足全部一级和二级负荷的需要。 b、不考虑检修、故障叠加和罕

4、见故障。 c、主接线应简单可靠。 -4 经济性和灵活性 a、总降 / 配电所宜靠近负荷中心 。 b、设低压联络线。 c、适当考虑发展，远近结合，近期为主。 -5 电能质量 a、电压偏差； b、冲击性负荷 ； c、非线性负荷； d、单相负荷。 2.3 供配电系统的接线 2.3.1 变配电所的主接线 231.1 接线方式 -1 基本形式及其适用范围 单母线： 610kV出线5回；3563kV出线3回；110kV出线2回。 分段单母线： 610kV出线6回；3563kV出线48回；110kV出线34回。 双母线： 610kV出线带电抗器时；3563kV出线8回；110kV出线5回。 分段双母线、带旁

5、路母线的接线： 大型重要变电所，企业少见。 -2 其他形式 内桥和外桥、线路变压器组、变压器电动机组。 变配电所的主接线（续） 231.2 变压器的台数和容量选择 a. 35(110)kV主变压器： 一般为两台;有充分理由时可为一台或三台以上。 容量按一台退出时 ，其余变压器能带全部一级和二级负荷考虑。 b. 10kV配电变压器（不包括专用变）： 每一变电所以两台为宜，负荷密度很高时，可为四台或更多。只装一 台者应为负荷小、可靠性要求低或有低压联络线。 c. 专用变压器： 照明（负荷大；IT系统）；冲击性负荷；非线性负荷；季节性负荷； 单相负荷很大时； 36kV电动机。 d. 关于变压器负荷率

6、问题： * 主要偏向是偏低，负荷计算方法仍不合理。 * 按510年预期负荷问题，适用于公用变电所，用户变要具体分析， 以近期为主。 * 对经济负荷率应进一步讨论。要考虑负荷计算误差和年利用小时。 TOC法可试用。 变配电所的主接线（续） 231.3 设备配置 a. 所用变压器的配置（P5657） b. 中性点接地设备（P220223) c. 无功补偿设备（P23） d. 避雷器的配置（P847851） e. 电压互感器的配置：满足测量、保护、自动装置的要求。（如每组 母线上、出线外侧、电容器泄能等。） f. 电流互感器的配置：满足测量、保护、自动装置的要求。（如直接接 地系统按三相配置，非有效

7、接地系统可两相或三相配置。） g. 隔离开关的配置 ：断路器的两侧均配置；母线上的避雷器和电压互 感器合用一组；变压器中性点上的避雷器可不配；跨条上宜两组串联。 h. 接地开关的配置：每组母线上12组（通常在母联处、PT处）；断 路器两侧，线路隔离开关外侧等。 2.3.2 高压系统中性点接地方式 -1 概述 电力网中性点接地方式是一个综合性问题：直接影响电网的过电压水平和 绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、继电保护配置、对通讯线路的干 扰等。 -2 中性点接地方式的比较 见表2-5。 -3 中性点接地方式的选择 a、110kV及以上系统应采用有效接地方式（X03X1，R0 X1 ），通常为直

8、 接接地。 b、310kV不直接连接发电机的系统和所有35kV、66kV系统，当单相接地 故障电流不超过下列数值时，应采用不接地方式；超过时，应采用消弧线 圈接地方式： * 310kV导电电杆架空线路构成的系统和所有35kV、66kV系统，10A； * 310kV非导电电杆架空线路构成的系统：10kV，20A；3和6kV，30A； * 310kV电缆线路构成的系统，30A。 c、635kV主要由电缆线路构成的送、配电系统，单相接地故障电流较大 时，可采用低电阻接地方式（ R0 / X0 ） 2 。 d、610kV配电系统以及厂用电系统，单相接地故障电流较小时，为防止 谐振、间歇性电弧接地过电压

9、，可采用高电阻接地方式 R0 Xc0 （每相对 地电容）。 高压系统中性点接地方式（续） -4 主变压器110kV侧接地的实施 * 中、低压侧有电源时，至少应有一台主变压器直接接地。 * 终端变电所的主变压器一般不接地，但应装设接地用隔离开关。 2.3.3 高压配电方式 放射式、树干式、环式； 组合式。 举例说明 2.3.4 低压配电系统的接线方式 234.1 低压系统设计要点 -1 配电电压应采用220/380；带电导体系统宜采用单相二线制、两相三线 制、三相三线制、三相四线制。 -2 低压配电方式： * 树干式：正常环境的室内，大部分用电设备为中小容量，无特殊要求 。 * 放射式：用电设备

10、为大容量，或负荷性质重要，或在有特殊要求环境 。 * 分区树干式：高层建筑内向各楼层供电。 * 链式：容量很小的次要用电设备。（每路不宜超过5台、10kW。） -3 电力配电系统应与工艺流程密切配合。 同一流水线与平行流水线或互 为备用机组，宜不同处理。 -4 照明配电系统应处理好正常、备用、疏散照明的关系。 -5 尽可能减少配电级数，以利保护的上下级配合。 -6 便于运行维护：分路与空间对应；适当设置电源开关，如建筑物进线 点附近。 -7 在TN及TT系统中，宜选用D，yn11结线的三相变压器。 234.2 常用低压配电系统接线 见表2-24、25。 2.4 电能质量要求及改善措施 2.4.

11、1 概述 见P253之（1）。 2.4.2 电压偏差 242.1 基本概念 -1 电压偏差：在正常运行方式下，系统各点的实际电压对系统标称 电压的偏差U ，以系统标称电压的百分数表示。 -2 产生原因：电流在元件阻抗上的电压损失随负荷变化。 -3 电压降和电压损失：电压降为矢量差；电压损失为代数差。 在工程上作近似计算时，只取电压降的横向分量DE，略去EF。 U = DE = IRcos+ IXsin （最基本的计算式！） -4 系统各点电压偏差的计算应计入变压器等的电压提升（p257）。 -5 系统各点的电压偏差，由电源向用电设备，逐级加大（P258）。 电压偏差 （续） 242.2 对用电

12、设备的影响 见p256 表6-2。 242.3 电压偏差允许值 -1 供电部门与用户分界处的允许值：见表6-4。 -2 用电设备端子的允许值：见表6-3。 上述二者难以兼顾，设计中常采用分段控制电压损失的办法。 -3 线路电压损失允许值：见 p259 表6-6、表6-7。 242.4 改善措施 -1 合理选择变压器分接头。 -2 降低系统阻抗。 -3 补偿无功功率。 -4 三相负荷平衡。 -5 下列情况之一，应采用有载调压变压器(包括逆调压方式): * 直接向35kV、10（6）kV电网送电的变压器。 * 35kV降压变电所主变压器，在电压偏差不能满足要求时。 （ 10（6）kV配电变压器不宜

13、有载调压，特殊情况例外。） 2.4.3 电压波动和闪变 243.1 基本概念 -1 定义 a. 电压变动特性d(t)：电压方均根值变动的时间函数，以系统标称电 压的百分数表示。 b. 电压变动d：电压变动特性d(t)上，相邻两个极值电压之差。 c. 电压变动频度r：单位时间内电压变动的次数（由大到小或由小到 大各算一次）。同一方向的若干次变动，如间隔时间小于30ms，则 算一次变动。 d. 电压波动：电压方均根值一系列变动或连续的改变。 e. 闪变：灯光照度不稳定造成的视感。 f. 短时间闪变值Pst ：衡量短时间（若干分钟）内闪变强弱的一个统 计量值。 Pst1 为闪变引起视感刺激性的通常限

14、值。 g. 长时间闪变值Plt ：由短时间闪变值Pst 推算出，反映长时间（若干 小时）闪变强弱的量值。 电压波动和闪变 （续） -2 产生原因 电压波动和闪变由波动负荷引起。 常见的波动负荷有：炼钢电弧炉、整流电源与直流传动、交-交变频 传动、电弧焊机与电阻焊机、X光机等。 243.2 危害 -1 灯光闪烁，引起视觉疲劳、刺激。 -2 电动机转速不均匀，影响产品质量。 -3 干扰电子设备的工作。 243.3 限值 见表6-9表6-12 。 243.4 改善措施 -1 将冲击性负荷接入较高电压系统。 -2 改进电弧炉的运行（炉料破碎、错开熔化期）。 -3 装设静补装置（自饱和电抗器、相控电抗器

15、、晶闸管投切电容器 型）。 -4 电焊机由专线或专用变压器供电。 2.4.4 三相电压不平衡度 244.1 基本概念 -1 定义 三相电压不平衡度：三相电压的负序分量方均根值与正序分量方均根 值之比，以百分数表示。 -2 产生原因 炼钢电弧炉、单相电机车等。 244.2 危害 -1 在发电机转子中产生附加损耗。 -2 在电动机中产生制动转矩、脉动转矩。 -3 继电保护和自动装置误动作。 244-3 允许值 公共连接点：2%，短时不超过4%；每个用户引起的，一般为1.3%。 244.4 改善措施 -1 平衡分配，分散接入。 -2 接入较高电压系统。 -3 装设分相调节的静补装置。 2.4.5 高

16、次谐波 245.1 基本概念 -1 定义 a. 谐波含有率：第h次谐波分量有效值与基波分量有效值之比，以百 分数表示。 b. 谐波含量（电压或电流）：所有各次谐波分量有效值的方均根值。 c. 总谐波畸变率：谐波含量与其基波分量有效值之比，百分数表示。 -2 谐波源 a. 炼钢电弧炉：含2、3、4、5、6、7 等次谐波。 b. 整流电源：特征谐波 hkP1；谐波电流 IhI1 / h。 c. 交-交变频器：除产生整数次谐波外，还有非整数倍的旁谐波、低于 基波频率的次谐波。 d. 铁心设备：变压器励磁电流中含大量奇次谐波。 e. 气体放电灯：产生奇次谐波，特别是3次谐波。 245.2 谐波电流的危害 -1 电动机中产生附加损耗、脉动转矩。 -2 电容器过载，甚至发生并联谐振。 -3 变压器中产生附加损耗。 高次谐波 （续） -4 增大测量仪表的误差。 -5 干扰信息装置、电子设备、继电保护的工作。 -6 干扰通信线路。 245.