供電技術(shù)第一章第一頁，共五十二頁，2022年，8月28日第一章供電系統(tǒng)基本概念第二頁，共五十二頁，2022年，8月28日本章重點(diǎn)介紹了供電系統(tǒng)的基本概念；供電系統(tǒng)的組成；線路及變電所的接線方式；供電系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式及單相接地電流的計(jì)算。第三頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.1電力系統(tǒng)組成1.1.1電力工業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)1、電能不能大量儲存--這是電能生產(chǎn)的最大特點(diǎn)。電能生產(chǎn)—傳輸—消費(fèi)的全過程，幾乎是同時進(jìn)行的，而且電能生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系、相互影響。電力系統(tǒng)中任一環(huán)節(jié)若設(shè)計(jì)不當(dāng)、保護(hù)不完善、操作失誤、電氣設(shè)備故障，都會給整個系統(tǒng)造成不良影響。2、電力系統(tǒng)中的暫態(tài)過程十分迅速。3、電能供應(yīng)特別重要。電力工業(yè)與國民經(jīng)濟(jì)的各部門及人民日常生活有著極為密切的關(guān)系。供電的突然中斷將會造成重大損失及嚴(yán)重后果。第四頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.1.2電力系統(tǒng)的基本概念1.電力用戶

在各行各業(yè)中所應(yīng)用的各類用電設(shè)備統(tǒng)稱為電力用戶。在電力系統(tǒng)中，通常將某一個企業(yè)或由同一線路供電的多個企業(yè)用電設(shè)備的總和看作一個電力用戶。2、發(fā)電廠發(fā)電廠是生產(chǎn)電能的工礦企業(yè)，其作用就是把非電形式的能轉(zhuǎn)換成電能。發(fā)電廠的種類很多，根據(jù)所利用能源的不同可分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、潮汐發(fā)電廠及風(fēng)力發(fā)電廠等。第五頁，共五十二頁，2022年，8月28日3、變電所變電所是變換電壓和交換電能的場所，由電力變壓器和配電裝置組成。按變壓器的性質(zhì)和作用可分為升壓變電所和降壓變電所兩種。按其在電力系統(tǒng)內(nèi)所處的地位不同，又可分為區(qū)域變電所、企業(yè)變電所及車間變電所等。只有受電和配電開關(guān)等控制設(shè)備而無主變壓器的變電所稱為配電所。4、電力網(wǎng)電力網(wǎng)的作用是將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能進(jìn)行輸送、變換和分配，由變電所和各種不同電壓等級的電力線路所組成。第六頁，共五十二頁，2022年，8月28日5、電力系統(tǒng)由分布各地的不同類型的發(fā)電廠、升壓和降壓變電所、輸電線路及電力用戶組成的整體。它們之間的相互關(guān)系可以用圖1-1表示。第七頁，共五十二頁，2022年，8月28日

圖1-1電力系統(tǒng)組成示意圖第八頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.1.3電力系統(tǒng)的電壓等級1、電網(wǎng)電壓是有等級的，電網(wǎng)的額定電壓等級是根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要、技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性以及電氣設(shè)備的制造水平等因素，經(jīng)全面分析論證，由國家統(tǒng)一制定和頒布的，我國公布的標(biāo)準(zhǔn)額定電壓如表1-1所。

2、電氣設(shè)備的額定電壓等級與電網(wǎng)額定電壓等級相對應(yīng)。根據(jù)電氣設(shè)備在系統(tǒng)中的作用和位置，其額定電壓簡述如下：第九頁，共五十二頁，2022年，8月28日用電設(shè)備用電設(shè)備的額定電壓和電網(wǎng)的額定電壓一致發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的額定電壓一般比同級電網(wǎng)額定電壓高出5%，用于補(bǔ)償電網(wǎng)電壓損失。變壓器變壓器的額定電壓分為一次和二次繞組。對于一次繞組，當(dāng)變壓器接于電網(wǎng)末端時，性質(zhì)等同電網(wǎng)上的一個負(fù)荷，故額定電壓與電網(wǎng)一致。對于二次繞組，額定電壓是指空載電壓，其額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高5%；當(dāng)二次側(cè)輸電距離較長時，其額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高10%。第十頁，共五十二頁，2022年，8月28日表1-1我國交流電力網(wǎng)和電氣設(shè)備的額定電壓

第十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日3、供電系統(tǒng)電壓等級的確定

電壓等級的確定在供電設(shè)計(jì)中是十分重要的，電壓等級的確定是否合理將直接影響供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上的合理性。確定電壓等級時需要考慮以下主要技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：（1）技術(shù)指標(biāo)

主要包括電能質(zhì)量，供電的可靠性，配電的合理性及適應(yīng)將來發(fā)展的情況等。（2）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

主要包括基建投資（線路、變壓器和開關(guān)設(shè)備），有色金屬消耗量，年電能損失費(fèi)（包括線路及變壓器的年電能損耗費(fèi)）及年維修費(fèi)等。第十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日

表1-3各種電壓線路送電容量與距離的參考值在有總降壓變電站（35kV~110kV受電）的工礦企業(yè)里，經(jīng)驗(yàn)證明當(dāng)6kV用電設(shè)備的負(fù)荷占企業(yè)總負(fù)荷的30%~40%以上時，企業(yè)內(nèi)部配電電壓采用6kV為適宜。第十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.2供電系統(tǒng)及接線方式1.2.1確定供電系統(tǒng)的一般原則確定供電系統(tǒng)的一般原則是：供電可靠，操作方便、運(yùn)行安全靈活，經(jīng)濟(jì)合理，便于發(fā)展。第十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日（1）供電可靠性

供電可靠性是指供電系統(tǒng)不間斷供電的可靠程度。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷等級來保證其不同的可靠性。不可片面強(qiáng)調(diào)供電可靠而造成不應(yīng)有的浪費(fèi)。在設(shè)計(jì)時，不考慮雙重事故。（2）操作方便、運(yùn)行安全靈活

供電系統(tǒng)的接線應(yīng)保證在正常運(yùn)行和發(fā)生事故時，操作和檢修方便，運(yùn)行維護(hù)安全靈活。為此，應(yīng)簡化接線，減少供電層次和操作程序。第十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日

（3）經(jīng)濟(jì)合理

接線方式在滿足用戶要求和保證供電質(zhì)量的前提下應(yīng)力求簡單，以減少投資和運(yùn)行費(fèi)用。提高經(jīng)濟(jì)性的有效措施之一就是高壓線路盡量深入負(fù)荷中心。（4）具有發(fā)展的可能性接線方式應(yīng)保證便于將來發(fā)展，同時能適應(yīng)分期建設(shè)的需要。第十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.2.2供電系統(tǒng)的接線方式

供電系統(tǒng)按系統(tǒng)接線布置方式可分為放射式、干線式、環(huán)式及兩端電源供電式等接線方式；按供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式可分為開式和閉式接線系統(tǒng)；按對負(fù)荷供電可靠性的要求可分為無備用和有備用接線系統(tǒng)。在有備用接線系統(tǒng)中，其中一回線路發(fā)生故障時，其余線路能保證全部供電的稱為完全備用系統(tǒng)；如果只能保證對重要用戶供電的，則稱為不完全備用系統(tǒng)。第十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日1、無備用接線方式(a)單回路放射式(b)直接聯(lián)接的干線式(c)串聯(lián)型干線式第十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日無備用系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是：接線簡單，運(yùn)行方便，易于發(fā)現(xiàn)故障。缺點(diǎn)是：供電可靠性差。所以這種接線主要用于對三級負(fù)荷和一部分次要的二級負(fù)荷供電。第十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日2、有備用接線方式QS1QF1QS2QS3QF2QS7QS6QS5QF4QS4圖1–3雙回路放射式接線(a)第二十頁，共五十二頁，2022年，8月28日QS1QF1QS2QS3QF2QS4QS6QF4QS8QS5QF3QS7QS10QF5QS9圖1–3雙回路放射式接線(b)第二十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日第二十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日QF1QF2QF4QF5QF6QF7QF3圖1-5環(huán)式接線第二十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日有備用系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是：供電可靠性高。缺點(diǎn)是：接線復(fù)雜，不易于發(fā)現(xiàn)故障。所以這種接線主要用于對一級、二級負(fù)荷負(fù)荷供電。第二十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.2.4變電站的主接線方式

變電站的主接線是由各種電氣設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等）及其連接線所組成的，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的組成部分。它與電源電壓等級、進(jìn)線數(shù)目、負(fù)荷大小及級別、變壓器臺數(shù)及容量等因素有關(guān)，所以變電站的主接線有多種形式。確定變電站的主接線與變電站電氣設(shè)備的選擇、配電設(shè)備的布置及運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性等都有密切的關(guān)系，確定變電站的主接線方式是變電站設(shè)計(jì)的重要任務(wù)之一。下面分別介紹工業(yè)企業(yè)總降壓變電站和車間變電所的主接線方式。第二十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日

圖1-6線路-變壓器組接線（a）進(jìn)線為隔離開關(guān)；（b）進(jìn)線為跌落式保險(xiǎn)；（c）進(jìn)線為斷路器（1）線路-變壓器組接線方式當(dāng)供電電源只有一回線路，且變電站只裝設(shè)一臺變壓器時，采用線路—變壓器組接線方式，如圖1-6所示。1、總降壓變電站的主接線第二十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日線路—變壓器組接線方式的優(yōu)點(diǎn)是：接線簡單，使用的設(shè)備少，基建投資省。缺點(diǎn)是：供電的可靠性低，當(dāng)供電線路、變壓器及低壓母線發(fā)生故障或高壓設(shè)備檢修時全部負(fù)荷都將停止供電。所以這種接線方式只應(yīng)用于三級或不太重要的二級負(fù)荷的變電所。第二十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日（2）橋式接線（a）外橋接線；

（b）內(nèi)橋接線；

（c）全橋接線圖1-7橋式接線當(dāng)供電電源只有兩回線路，且變電站裝設(shè)兩臺變壓器時，采用橋式，如圖1-7所示。第二十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日橋式接線方式的優(yōu)點(diǎn)是：供電的可靠性高，用于對一、二級負(fù)荷供電；缺點(diǎn)是接線復(fù)雜，使用的設(shè)備多，基建投資高。第二十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日(3)單母線分段接線

有穿越負(fù)荷的兩回電源進(jìn)線的中間變電所，其受、配電母線以及橋式接線變電所主變壓器二次側(cè)的配電母線，多采用單母線分段接線方式，如圖1-8所示。饋出線L4電源L3電源L2圖1–8單母線分段式接線Ⅰ1Ⅱ1Ⅰ2Ⅱ2第三十頁，共五十二頁，2022年，8月28日單母線分段接線的優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)某回受電線路或變壓器故障停止運(yùn)行時，可通過母線分段器QFs的聯(lián)絡(luò)，保證繼續(xù)對兩段母線上的重要負(fù)荷供電，具備一定的可靠性。缺點(diǎn)是當(dāng)其中任一段母線發(fā)生故障時，接于該段母線的全部進(jìn)出線均停止運(yùn)行。第三十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日(4)雙母線接線對于容量大，負(fù)荷要求可靠性高，進(jìn)出線回路多的重要變電所，采用雙母線接線，如圖1-9所示。第三十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日雙母線接線的優(yōu)點(diǎn)：不論哪一段電源與母線同時發(fā)生故障，都不影響對用戶的供電，故可靠性高。缺點(diǎn)是設(shè)備多，接線復(fù)雜，操作安全性差、投資大。第三十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日2.車間變電所的主接線（1）高壓側(cè)無母線的接線方式（圖1-10～圖1-14）圖1-10320kVA及以下車間變電所的接線方式區(qū)別在于高壓側(cè)開關(guān)類型的選擇，主要取決于變壓器的容量及變電所的結(jié)構(gòu)型式。高壓側(cè)開關(guān)元件選用隔離開關(guān)和高壓熔斷器。在檢修變壓器時，用隔離開關(guān)切斷變壓器與高壓電源的聯(lián)系；用高壓熔斷器切斷短路故障。第三十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日高壓側(cè)開關(guān)元件選用跌落式熔斷器，在變壓器故障時，可作為保護(hù)元件自動斷開變壓器；在檢修變壓器時起隔離開關(guān)的作用。第三十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日高壓側(cè)開關(guān)元件選用負(fù)荷開關(guān)和熔斷器。負(fù)荷開關(guān)作為正常運(yùn)行時操作變壓器之用，熔斷器作為變壓器的短路保護(hù)之用。第三十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日高壓側(cè)開關(guān)元件選用隔離開關(guān)和高壓斷路器。高壓斷路器作為正常運(yùn)行時接通或斷開變壓器之用。隔離開關(guān)作為斷路器、變壓器檢修時隔離電源之用，故要裝設(shè)在斷路器之前。這種接線方式最簡單、運(yùn)行便利、投資費(fèi)用少，當(dāng)中小型工業(yè)企業(yè)的車間變電所只有一臺變壓器時最為適宜。但當(dāng)高壓側(cè)電氣設(shè)備發(fā)生故障時，將造成全部停電，因此只適用于三級負(fù)荷。第三十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日對一、二級負(fù)荷或用電量較大的車間變電所，應(yīng)采用兩回路進(jìn)線兩臺變壓器的接線方式。第三十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日（2）高壓側(cè)單母線的接線

對供電可靠性要求較高、季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變化較大，以及負(fù)荷比較集中的車間（或中、小企業(yè)），其變電所設(shè)有兩臺以上變壓器，并考慮今后發(fā)展需要，則應(yīng)采用高壓單母線接線方式，如圖1-15所示。第三十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.2.5典型供電系統(tǒng)接線實(shí)例綜合分析1、線路-變壓器組接線 屬于二級及三級負(fù)荷的大型機(jī)械廠等可采用一回路電源進(jìn)線和一臺變壓器的線路—變壓器組接線方式，如圖1-16所示。當(dāng)線路較長且變壓器容量較大時，變壓器的電源側(cè)需裝設(shè)隔離開關(guān)及斷路器。若線路不長或變壓器容量不大時，變壓器的電源側(cè)可不裝設(shè)斷路器，但一般需裝設(shè)跌落式熔斷器，用于變壓器的短路保護(hù)。這種接線的優(yōu)點(diǎn)是簡單、設(shè)備少、基建快、投資費(fèi)用低。但當(dāng)線路或變壓器發(fā)生故障或檢修時，就需停電，故供電可靠性較差。第四十頁，共五十二頁，2022年，8月28日第四十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日2.橋式接線

屬于一級及二級負(fù)荷的大型工業(yè)企業(yè)采用35kV～110kV的線路供電時，一般多采用雙回路電源進(jìn)線和兩臺主變壓器組成的橋式接線。它的特點(diǎn)是當(dāng)一條電源線路有故障或檢修時，通過橋斷路器的聯(lián)絡(luò)，不影響兩臺變壓器的運(yùn)行。當(dāng)變壓器臺數(shù)多于兩臺時，可采用擴(kuò)大橋式接線方式。如圖1-17所示。第四十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日35kV～110kV進(jìn)線

圖1-17擴(kuò)大橋式接線第四十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.3電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式1.3.1中性點(diǎn)運(yùn)行方式分析1.中性點(diǎn)運(yùn)行方式分類在電力系統(tǒng)中，當(dāng)變壓器或發(fā)電機(jī)的三相繞組為星形聯(lián)結(jié)時，其中性點(diǎn)可有以下幾種運(yùn)行方式：（1)中性點(diǎn)直接接地方式（2)中性點(diǎn)不接地方式（3)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈（電抗器）接地方式（4)中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式第四十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日第四十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日2、中性點(diǎn)接地方式分析

中性點(diǎn)接地方式與電網(wǎng)安全有密切聯(lián)系，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時，中性點(diǎn)對地電壓為零，接地方式對系統(tǒng)沒有影響。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，各種接地方式的差別就出現(xiàn)了。第四十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日（1）中性點(diǎn)直接接地 當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，造成的短路電流很大，致使供電中斷，可靠性差。但是，該方式下非故障相對地電壓不變，電氣設(shè)備的絕緣水平可按相電壓考慮。這對于110kV及以上的高壓電網(wǎng)降低造價(jià)尤為重要，因此110kV及以上電網(wǎng)普遍采用直接接地方式。第四十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日（2）中性點(diǎn)不接地當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，若電壓較低、輸電線路較短，電容較小，故障電流很小，瞬時性故障往往自動消除；因此中性點(diǎn)不接地方式適合低電壓、短距離輸電。但此時，非故障相對地電壓升高到