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1、第 8 章 变配电基础知识8-1什么是电力系统什么是电力网随着电力事业的飞速发展，电能的应用已极为普及，电灯发光、电动机转动、电炉发热以及 电视机那无比美妙的动画和声响效果，都离不开电能。电能一般来自于发电厂的发电机。然而发 电厂一般要建立在能源丰富的地方，如火力发电厂要建立在燃料资源丰富的地方；水力发电厂要 建立在有大的水位落差的地方；风力发电厂要建立在一年四季风力强劲的地方。可是发电厂距离 大城市和用电的负荷中心很远，这就必须设法将电能进行远距离的输送。由于电压等级越高，电 能输送的距离越远，所以由发电机发出的电能一般又需经过升压变压器将电压升高。电压升高后 的电能再经过输电线路进行远距离
2、的输送。当到达用电负荷中心后再进行配电,而配电又分为高压 配电和低压配电，最后将电能送到我们所使用的各种电器和电气设备。也就是说，由发电、变电、输电、配电和用电这五个环节所组成的电能生产、变换、输送、 分配和消费的整体，就叫做电力系统。在电力系统中，这五个环节应环环相扣、时时平衡、缺一 不可，又几乎是在同一时刻完成的。在电力系统中，除发电和用电这两个环节以外的部分，即具有变电、输电和配电三个环节的 整体称为电力网。电力网又简称为电网。电力网是连接发电厂和用户的中间环节，是传送和分配 电能的装置。电力网是由不同电压等级的输配电线路和变电所组成的，按其功能的不同常分为输 电网和配电网两大部分。输电
3、网是由35kV及以上的输电线路和与其连接的变电所组成，是电力系 统的主要网络，其作用是将电能输送到各个地区的配电网或直接送给大型企业用户。而配电网则 由10kV及以下的配电线路和配电变压器所组成，其作用是将电能馈送至各类电能的用户。8-2什么是发电发电厂的类型有哪些利用发电动力装置将位能（水的落差）、热能（煤、油、天然气等）、核能、以及风能（风力）、 地热能、海洋能（潮汐）、太阳能等一次能源转换为二次能源（电能），用以满足各种各样的电器 与电气设备的需要，就称之为发电。具体发电的场所称为发电厂。简单地说，发电厂就是生产电 能的工厂。发电厂发出的电压一般为20kV左右。根据电厂的容量大小及其供电
4、的范围，可分为 区域性发电厂、地方性发电厂和自备电厂等。区域性发电厂大多兴建在水利资源丰富的江河流域或煤矿蕴藏量较大的地方。这类发电厂的 容量大，距离用电负荷中心较远，需要通过超高压输电线路远距离输电。兴建大容量的区域发电 厂可以经济合理地利用国家的动力资源。地方性发电厂一般是中小型电厂，往往建在用户附近。 而自备电厂则建在大型厂矿的内部作为自备电源。它可以对大型厂矿企业和电力系统起到后备和 保证作用。地方性发电厂和自备电厂基本都是火力发电厂，一般采用热、电联合生产的形式。即 除了发电以外，还需要向用户供热，这种工厂称为热电厂。8-3 什么是变电变电所的功能有哪些变电所是如何分类的 在电力系统
5、中，通过电压变换装置将低电压变换为高电压或将高电压变换为低电压的过程称 为变电。它是电力系统中的重要组成部分。变电所是接受电能、变换电压和分配电能的枢纽，是发电厂和用户间的重要环节。变电所一 般由电力变压器、室内外配电装置、继电保护、自动装置以及监控系统等组成。当仅有配电装置 用来接受电能和分配电能，无须变压器进行电压的变换时，则称为配电所或开闭站。变电所有升压和降压之分。升压变电所通常与发电厂连接在一起，在发电厂的电气部分中安 装有升压变压器。发电厂的发电机所发出的电能，由于电压较低，远远不能满足输电的要求，为 了实现远距离输电的目的，一般采用升压变压器将较低的电压升为高电压，而且其电压等级
6、越高， 输电的效率越高、输送的距离越远，一般将发电机发出的低电压通过升压变压器升高为35k 500kV 及以上的电压等级作为输电电压。而降压变电所一般设在用电负荷中心，将高压电能适当 降压后，供给用户使用。由于供电范围的不同，变电所可分为一次（枢纽）变电所和二次变电所。工厂企业的变电所 可分为总降压变电所（中央变）和车间变电所。一次变电所简称一次变，它是由110kV以上的主 要网络受电，将电压降低到35110kV,供给一个较大区域的用户。一次变通常采用双绕组变压 器，也有些采用三绕组变压器将高电压降为两种不同的电压，与相应电压级别的网络连接起来。 一次变的供电范围较大，是系统与发电厂连接的枢纽
7、，故有时也称其为枢纽变电所。二次变电所 多由35kV110kV网络一次变受电，有些也由地方性发电厂直接受电。将35kV110kV电压降为 6kV10kV 向一般为数千米范围的用户供电。总降压变电所是对工厂企业供电的枢纽，故又称为 中央变电所，它与二次变电所的情况基本相同，也是由一次变单独引出的35kV110kV网络直接 受电经电力变压器降压至3kV10kV对工厂企业内部供电。对于中、小型企业可或多个企业 共设一个总降压变电所。车间变电所是从总降压变电所引出的6kV10kV厂区高压配电线路受电， 将电压降到380V/220V对各类用电设备供电。8-4什么是输电 由于发电厂与用电负荷中心一般相距很
8、远，将发电厂发出的电能通过升压变压器升压（变电） 至35500kV后，在高压架空输电线路上进行远距离的输送，直至用电负荷中心的全过程称为输 电。输电是电力系统的重要组成部分，它使得电能的开发和利用超越了地域的限制。很长的输电 线路有可能经过不同的气候、不同的海拔高度，有可能跨越大山、跨越河流或湖泊、跨越道路或 桥梁，有时条件十分恶劣。但电能与其他能源的输送方式相比，具有效益高、损耗小、污染少， 且易于调节和控制等特点。另外，高压输电线路还可以将不同地点的发电厂连接起来，构成大规 模的联合电力系统，以使得电能的质量进一步提高，同时起到互相支援、互为补充的作用。它已 成为现代社会的能源大动脉。按照
9、输送电流的性质来分，有交流输电和直流输电两种。目前较为 广泛应用的是交流输电，但近年来直流输电也愈来愈受到人们的重视。按照输电线路的结构来分 又有架空线路和直埋敷设两种形式。8-5什么是配电通过高压输电线路的远距离输送，在到达用电负荷中心后，就需要将电能分别配送至各个用 户，这一电能的分配过程称为配电。配电又分为高压配电和低压配电。所谓高压配电的电压通常是指3kV、6kV、10kV、35kV电压等级的配电。通过综合的技术经 济指标分析，以10kV电压等级较为合理；但是当用户有大量的6kV高压电动机时，可采用6kV 作为配电电压；当有大量的3kV高压电动机时，目前一般也采用10kV作为配电电压，
10、因为3kV 作为配电电压不太经济；如果用户距离上级变电站较远时，传统上采用35kV电压等级作为配电电 压。随着我国电力工业的迅速发展，用电容量急剧增加，从技术经济指标分析，将逐步取消35kV 电压等级。同时也有将10kV电压等级提高为20kV的考虑。所谓低压配电的电压等级通常是指380/220V和660/380V电压等级的配电。在我国传统上 采用380/220V的三相四线制的配电方式。这种配电方式可以供出光（照明）、力（动力）合一的 混合负载。但是随着用电容量的不断增大，在煤炭部门已经升压为660/380V，冶金、化工部门也 正在进行测算。8-6 工厂变配电所的作用有哪些车间变电所是如何分类的
11、为了减少损耗、加大输电距离和供电的容量，一般都尽量采用高压或超高压输电，然而由电 力系统引来的高压或超高压电能是不能直接应用于各种低电压的电气设备和生产机械的。因此必 须设立工厂变、配电所。工厂变电所担负着由电力系统受电、经过变换电压后再分配到各个用电 部门的任务，而工厂配电所则由较低电压的电网受电，然后再分配到各个用电部门。不难看出， 工厂变电所的作用是接受电能、变换电压和分配电能，而工厂配电所的作用只是接受电能和分配 电能。一般工厂变电所属于降压变电所，分为总降压变电所和车间变电所。对于大型工厂企业通 常受电电压为35kV110kV,经过总降压变电所后将电压降为6kV10kV分别馈送至多个
12、车间变 电所。总降压变电所一般设在室外。中小型工厂企业一般只设车间变电所。车间变电所按照变压器安装位置的不同可分为：（1）附设式变电所 这种变电所利用车间的一面或两面墙作为车间变电所的 公用墙，变压器的大门向着车间外开。根据变压器位于车间的墙内或墙外又分为内附式和外附式。（2）独立变电所 这种变电所设在和车间建筑无直接联系的独立建筑物内。 主要用于负荷分散或防火、防爆、防尘要求较高或环境条件受限制的场合。（3）车间内变电所 变压器设在车间内部，可以做到距离用电负荷中心较近， 特别适用于建筑物的跨度较大、设备配置较为稳定以及有一般环境要求的场合。这种变电所需要 占用较大的空间，但近年发展起来的干
13、式变压器和全封闭组合电器，可以使得变电所实现小型化， 这就使得车间内变电所的应用日益受到人们的欢迎。（4）地下变电所 这种变电所适用于车间生产面积受到限制，又希望变电所 距离用电负荷中心较近的场合。这种变电所宜采用干式变压器或全封闭组合电器。（5）户外变电所 这种变电所安装于户外露天地面上，简单经济，一般常用 于小型工厂。但其安全性和可靠性均较差，且有碍观瞻，同时受到环境条件的限制。（6）箱式变电站 这种变电站是近年发展起来的一种新型的变电站。它把各 种变配电装置以高压室、变压器室和低压室的间隔箱体在生产厂家预制成几个分体，运输到现场 后进行简单的组装即可。它使得工期短、见效快、安装方便、无须
14、占用建筑物等优点。8-7电力系统有哪些特点对电力系统的基本要求是什么大规模联合电力系统有哪些优点电力系统中在电能的生产、变换、输送、分配和应用的过程中具有以下特点：（1）电能的生产、变换、输送、分配和应用，几乎是在同一时刻完成的。也就是说电能不 能大量的储存（在近年来国内外已有较大规模的抽水蓄能电站）；（2）电能的生产与国民经济系系相关，与人民生活密不可分；（3）电力系统的过渡过程非常短暂，必须采用各种自动装置；（4）电力系统是随着用电容量的增加而不断发展的。 根据电力系统所具有的特点，对其提出以下基本要求：（1）电力系统中应选用高质量的电气元件，以保证供电的可靠性；（2）电力系统应具有较高的
15、运行管理水平；（3）应随时保证良好的电能质量；（4）要有足够的经济性；（5）应能最大限度地满足不同用户对用电需求。 随着用电容量的不断扩大，各个电力系统之间通过联络线并网，以形成大 规模的联合电力系统。它的主要优点是：（1）各个电力系统之间可以互相支援，减低负荷的峰谷差，从而可以减少 装机容量；（2）可减少各个电力系统的备用容量；（3）联合电力系统便于安装大容量机组；（4）便于开发和利用大型动力资源；（5）可以提高供电的可靠性；（6）可以提高电能质量；（7）可以提高运行的经济性。8-8 什么是电气设备的额定电压我国交流电力网和电气设备的额定电压标准是如何规定的 电气设备的额定电压是指能够保证电气设备正常运行并能获得最佳经济效益的电压，它也 是电气设备设计的依据。我国交流电力网和电气设备的额定电压标准如表1-1 所示。表 1-1 我国交流电力网和电气设备的额定电压标准分类电力网和电气设备额定电压（kV）发电机额定电压（kV）电力变压器额定电压（kV）一次绕组二次绕组低0. 221. 231. 221. 230. 380. 40. 380. 4压32.153,3.15,66,!1010,11高18,20!18,203535636369110110121压220220242
