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1、全国注册电气工程师考试 供配电专业部分,2006-8-04,6 10kV及以下电源及供配电系统,1. 熟悉供配电系统的一般规定； 2. 掌握电能质量要求及电压选择原则； 3. 熟悉供配电系统的接线方式及特点； 4. 了解无功补偿设计要求； 5. 熟悉谐波电流产生的原因以及对电力系统的危害； 6. 了解谐波电压、谐波电流的限值； 7. 了解抑制谐波的措施及滤波器设置原则。,6.1 供配电系统的一般规定,1.符合下列情况之一时，用电单位宜设置自备电源：1）需要设置自备电源作为一级负荷中特别重要负荷的应急电源时或第二电源不能满足一级负荷的条件时。（第三电源）2）设置自备电源较从电力系统取得第二电源经
2、济合理时。,3）有常年稳定余热、压差、废气可供发电，技术可靠、经济合理时4）所在地区偏僻，远离电力系统，设置自备电源经济合理时。2. 应急电源与正常电源之间必须采取防止并列运行的措施（在正常电源发生故障情况下，为确保一级负荷中特别重要负荷的供电电源）。（保证应急电源的专用性 ）,3.供配电系统的设计，除一级负荷中特别重要负荷外，不应按一个电源系统检修或故障的同时另一电源又发生故障进行设计。（电源的N-1、N-2原则）4.需要两回电源线路的用电单位，宜采用同级电压供电。但根据各级负荷的不同需要及地区供电条件，亦可采用不同电压供电。（提高设备利用率） 5.有一级负荷的用电单位难以从地区电力网取得两
3、个电源而有可能从邻近单位取得第二电源时，宜从该单位取得第二电源。,6.同时供电的两回及以上供配电线路中一回路中断供电时，其余线路应能满足全部一级负荷及二级负荷。7.供电系统应简单可靠，同一电压供电系统的变配电级数不宜多于两级。（电力系统允许继电保护的时限级数对10kV来说正常只限于两级）8.高压配电系统宜采用放射式。根据变压器的容量、分布及地理环境等情况，亦可采用树干式或环式（二级和一级负荷）。9.根据负荷的容量和分布，配变电所宜靠近负荷中心。当配电电压为35kV时亦可采用直降至220380V配电电压。,10.在用电单位内部邻近的变电所之间宜设置低压联络线。11.小负荷的用电单位宜接入地区低压
4、电网。,6.2 电能质量要求及电压选择原则,6.2.1 供电电压确定原则及各级电压输送能力1.供电电压的确定原则（1）用电单位的供电电压应根据用电容量、用电设备的特征、供电距离、供电线路的回路数量、用电单位的远景规划、当地公共电网现状和它的发展规划及经济合理等因素综合考虑。,（2）当供电电压为35KV及以上时，用电单位的一级配电电压应采用10KV；当6KV用电设备的总容量较大，选用6KV经济合理时，宜采用6KV。低压配电电压应采用220380V。 （3）当供电电压为35kV，能减少配变电级数，简化接线及技术经济合理时，宜采用35kV。,2电力线路合理输送功率和输送距离 线路在输送的功率和距离一
5、定的情况下，电压愈高则电流愈小，导线截面和线路中的功率损耗愈小。同时，电压愈高线路的绝缘要求愈高，变压器和开关设备的价格愈高，选择电压等级要权衡经济效益。,各级电压电力线路合理的输送功率和输送距离,6.2.2 电能质量要求,电力系统的电能质量是指电压、频率和波形的质量。电能质量主要指标包括：（1）电压偏差（2）电压波动和闪变（3）频率偏差（4）谐波（电压谐波畸变率和谐波电流含有率）（5）电压不对称度此外还考虑了电动机的启动时电压下降。,1.电压偏差 （1）关于电压的几个概念 电压降落：输电线路始末两端电压的相量差称为电压降落。电压损耗：输电线路首、末端电压有效值之差称为线路的电压损耗。电压损耗
6、百分值：是电压损耗与相应线路的额定电压相比的百分值：,（2）电压偏差供配电系统改变运行方式和负荷缓慢地变化使供配电系统各点的电压也随之变化，各点的实际电压与系统额定电压之差称为电压偏差。电压偏差也常用与系统额定电压的比值，以百分数表示，即产生偏差的主要原因是系统滞后的无功负荷所引起的系统电压损失。,（3）用电设备端子处电压偏移允许值1）一般电动机5%，特殊情况下-10%+5%。2）电梯电动机7%。3）照明：在一般工作场所为5%；在视觉要求较高的屋内场所为-2.5%+5%；远离变电所的小面积一般工作场所,可为+5%-10%；应急照明、道路照明和警卫照明为-10%+5%。4）其他用电设备，当无特殊
7、要求时为5%。,（4）供电电压允许偏差值1）供电电压在35kV以上，正、负偏差的绝对值之和10%；2）供电电压在10kV以下三相系统允许偏差在7% ；3）供电电压在220V单相系统允许偏差在+7% -10%；（5）线路电压损失允许值线路电压损失允许值在5%以内。,（5）改善方法 1)供配电系统的设计为减小电压偏差，应符合下列要求：正确选择变压器的变压比和电压分接头降低系统阻抗。采取补偿无功功率措施。宜使三相负荷平衡。,对无功功率进行合理的补偿，改善功率因数。线路变压器 式中 并联电容器的投入容量，kvar；线路电抗， ；系统的标称电压，kV；变压器的额定容量，kVA；变压器的阻抗电压（短路电压
8、）， %。,2）计算电压偏差时，应计入采取下列措施后的调压效果：自动或手动调整并联补偿电容器、并联电抗器的接入容量。自动或手动调整同步电动机的励磁电流。改变供配电系统运行方式。,3）变电所中的变压器在下列情况之一时，应采用有载调压变压器：35kV以上电压的变电所中的降压变压器，直接向35kV、10（6）kV电网送电时。35kV降压变电所的主变压器，在电压偏差不能满足要求时。,4）10（6）kV配电变压器不宜采用有载调压变压器；但在当地10（6）kV电源电压偏差不能满足要求，且用电单位有对电压要求严格的设备，单独设置调压装置技术经济不合理时，亦可采用10（6）kV有载调压变压器。,5）电压偏差应
9、符合用电设备端电压的要求，35kV以上电网的有载调压宜实行逆调压方式。逆调压的范围宜为额定电压的05%。逆调压方式就是负荷大时电网电压向高调，负荷小时电网电压向低调，以补偿电网的电压损失。,2.电压波动和闪变（1）电压波动电压波动是指一系列的电压变动或电压包络线的周期性变动。用电压的最大值与最小值之差与系统标称电压（额定电压）的比值以百分数表示，其变化速度等于或大于每秒0.2时称为电压波动。波动的幅值为：式中 用电设备端电压的最大波动值，kV；用电设备端电压的最小波动值，kV。,电压波动时的电压水平通常指最低电压与系统标称电压（额定电压）的比值以百分数表示。,（2）电压闪变电压闪变是指负荷急剧
10、的波动造成供配电系统瞬时电压升降，照度随之急剧变化，使人眼对灯闪感到不适，这种现象称为电压闪变。 将不同电压波动频率 的闪变电压1min平均值 ，折合成等效的10Hz闪变电压值 ，用与系统标称电压（额定电压）的比值以百分数表示，即式中 闪变视感度系数，即人眼对不同频率电压波动而引起的敏感系数，,（3）电压波动和电压闪变允许值1）电压波动时用电设备端子电压水平允许值90%，配电母线电压波动允许2.5%。2）公共供电点（电力系统中两个或多个用户的连接处）由冲击性功率负荷产生的电压波动允许值：10kV以下系统2.5%；35110kV系统2%。3）电弧炉引起的配电母线电压波动值按照公共供电点电压波动允
11、许值；4）较大功率的电阻焊机引起的配电母线电压波动值按2.5%考虑，波动频率小于1Hz。,（4）改善措施对冲击性负荷的供电需要降低冲击性负荷引起的电网电压波动和电压闪变（不包括电动机启动时允许的电压下降）时，宜采取下列措施： 1）采用专线供电。 2）与其它负荷共享配电线路时，降低配电线路阻抗。 3）较大功率的冲击性负荷或冲击性负荷群与对电压波动、闪变敏感的负荷分别由不同的变压器供电。4）对于大功率电弧炉的炉用变压器由短路容量较大的电网供电。,3频率偏差频率偏差是指供电的实际频率与电网的额定频率的差值。我国电网的标准频率为50Hz，又叫工频。频率偏差一般不超过0.2Hz，当电网容量小于3000M
12、W时，频率偏差不超过0.5Hz。调整频率的办法是增大或减小电力系统发电机有功功率。4.谐波在6.5、6.6内讲,5.不对称度（1）定义不对称度是衡量多相负荷平衡状态的指标，多相系统的电压负序分量与电压正序分量之比值称为电压的不对称度，电流负序分量与电流正序分量之比值称为电流的不对称度，均以百分数表示。,（2）改善措施设计低压配电系统时宜采取下列措施，降低三相低压配电系统的不对称度。 1）220V或380V单相用电设备接入220V380V三相系统时，宜使三相平衡。 2）由地区公共低压电网供电的220V照明负荷，线路电流小于或等于30A时，可采用220V单相供电；大于30A时，宜以220V380V
13、三相四线制供电。,6.3.1 高压配电网的接线方式电力系统的接线方式大致分为两大类：（1）无备用电源接线（2）有备用电源接线具体表现型式有（1）放射式（2）树干式 （3）环网式,1无备用接线（开式电力网）方式无备用接线包括：（1）单回放射式（2）树干式（3）链式网络a）放射式 b）干线式 c）链式,2有备用接线（闭式电力网）方式有备用接线方式包括（1）双回放射式（2）树干式（3）链式（4）环式（5）两端供电网络a）放射式 b）干线式 c）链式 d）环式 e）两端供电网络,有备用接线的双回放射式、树干式和链式网络用于一、二级负荷。环式接线，供电经济、可靠，但运行调度复杂，线路发生故障切除后，由于
14、功率重新分配，可能导致线路过载或电压质量降低。两端供电接线方式必须有两个独立的电源。,6.3.2 高压配电系统的中性点运行方式,（1）中性点定义电力系统中发电机的三相绕组通常是星形联结的，变压器高压侧绕组往往也是星形联结的，发电机、变压器绕组星形联结的结点称为中性点。,（2）接地系统中性点直接接地系统或中性点经小阻抗（消弧线圈）接地系统，当系统发生单相接地短路时，短路电流比较大，故称大电流接地系统。判据：系统的零序阻抗与正序阻抗之比小于3。中性点不接地系统和中性点经大阻抗（消弧线圈）接地系统，当系统发生单相接地短路时，短路电流比较小，故称小电流接地系统。,1. 中性点不接地系统 系统中性点不接
15、地是指系统中性点对地绝缘。实际上，系统中线路与大地之间、电气设备的线圈与大地之间存在分布电容，故此接地系统相当于电容接地。如图所示。,中性点不接地系统,当系统发生单相接地故障后系统的三相对称关系并未破坏，仅中性点及各相对地电压发生变化，中性点的电压上升到相电压，非故障相对地电压值增大为倍相电压，故对于该中性点不接地系统可以带故障继续运行2小时。故障相接地点的对地故障电流为正常运行时对地电容电流的3倍。在我国配电网电压在310kV之间的架空线路多采用此接地方式。,2.中性点经消弧线圈（阻抗）接地系统在系统中性点与大地之间用一阻抗相连。根据接地电阻器电阻值的大小，接地系统分为高电阻接地和低电阻接地
16、。（1）高电阻接地：此种方式接地电流较小，通常在510A范围内，但至少应等于系统对地的总电容电流。保护方式需要配合接地指示器或警报器，保证故障时线路立即跳脱。目前在我国山区35kV供电系统采用此系统运行。,（2）低电阻接地：增大接地短路电流，使保护迅速动作，切除故障线路。电阻值的大小，必须使系统具有足够的最小接地故障电流（大约400A以上），保证接地继电器准确动作。目前国内大城市（如北京城区内）的610kV配电系统均采用此系统运行。,选择补偿线圈的电感 时，尽力使接地点电流 呈现感性，称为过补偿方式。式中 消弧线圈的电感，H；线路的对地电容（分布电容）， F；系统的角频率；,此时脱谐度 为正值，调谐度（补偿度） 小于1，一般脱谐度 要求在10%左右。式中 通过消弧线圈的电流，A；系统对地电容电流，A。,
