《ch2用户供电系统》PPT课件.ppt

中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 第四节 变电所的电气主接线 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 一、电气主接线及其要求 电气主接线表示电能从电源分配给用电设备的主要电路，主接线图应表示 出所有的电气设备及其连接关系。由于三相交流电力装置中三相连接方法相同， 为清晰起见，主接线图通常只表示电气装置的一相连接，因而主接线图也称为单 线图。 安全、可靠、灵活、经济是对变电所主接线的基本要求。 安全包括设备安全和人身安全。因此，电气设计必须遵照国家标准和电气设 计规范，正确设计电气回路，合理选择电气设备，严格配置正常监视系统和故障 保护系统，全面考虑各种保障人身安全的技术措施。 可靠就是变电所的主接线应能满足各级负荷对供电可靠性的要求。提高供电 可靠性的途径很多，例如，设置备用电源并采用备用电源自动投入装置、多路并 联供电等。电气设备是供电系统中最薄弱的元件，为了使供电系统工作可靠，接 线方式应力求简单清晰，减少电气设备的数目。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 灵活就是在保障安全可靠的前提下，主接线能够适应不同的运行方式。例如 负荷较轻时，能方便地切除不必要的变压器，而在负荷增大时，又能方便地投入 ，以利于经济运行。检修时操作简单，不致中断供电等。 经济是在满足以上要求的前提下，尽量降低建设投资和年运行费用。但是 ，在投资增加不多或经济许可的情况下，应尽量提高供电可靠性，减少停电损 失。 二、母线制 母线是从配电变压器或电源进线到各条馈出线路之间的电气主干线，它起 着从电源接收电能和给各馈出线分配电能的作用。母线制是指电源进线与各 馈出线之间的连接方式。常用母线制主要有三种：单母线制、单母线分段制 和双母线制。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 1单母线制 图2-12 单母线制 单母线制的可靠性和灵活性都较低，母线或直接连接于母线上的 任一开关发生故障或检修时，全部负荷都将中断供电 适用于一回进线的情况 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 2单母线分段制 单单母线线分段制在可靠性和灵活性方面较单较单 母线线制有所提高，可满满足二类负类负 荷和部分一类负类负 荷的供电电要求。当双回路同时时供电时电时 ，母线线分段开关正常是打 开的，一条回路故障或一段母线线故障将不影响另一段母线线的正常供电电。此外，检检 修亦可采用分段检检修方式，不致使全部负负荷供电电中断。 单单母线线分段的缺点是，某分段上的母线线或母线线隔离开关发发生故障或检检修时时 ，该该段母线线上的负负荷将中断供电电，而且电电源只能通过过一回进线进线 供电电，供电电功率 较较低。 图2-13 单母线分段制 a)用隔离开关分段 b)用断路器分段 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 3双母线制 图2-14 双母线制 双母线线制的优优点有：轮轮流检检修母线线或母线线隔离开关，不致引起供电电中断；在 工作母线发线发 生故障时时，通过备过备 用母线线能迅速恢复供电电。 双母线线制的缺点：开关数目增多，联锁联锁 机构复杂杂，切换换操作繁琐琐，造价高。 对对用户户供电电系统统不推荐采用双母线线制。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 三、总降压变电所的主接线 用户供电系统中，总降压变电所的常 用电气主接线可概括为两类：线路变 压器组方式和桥形接线方式。 1.线路变压器组接线 图2-15 线路变压器组接线方式 线路变压器组接线方式的共同特点： 一回电源进线经过一台主降压变压器供电 到厂内配电母线上。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 图2-16 双回线路变压器组接线方式 当用户有两回电源进 线时，可采用双回线路一 变压器组接线配以单母线 分段制，用于对一、二级 负荷供电，如图2-16所示 。如继电保护和自动装置 无要求，母线分段开关可 仅设隔离开关。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 2桥形接线 图2-17 桥形接线方式 a)内桥接线 b)外桥接线 桥形接线可用于给一、二 级负荷供电。 内桥接线适用于线路较长 或不需经常切换变压器的 情况 外桥接线适用于供电线路 较短或需要经常切换变压 器的情况。 桥形接线线路复杂，高压 设备多，操作不便，投资 大，在用户供电系统中应 用很少。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 外桥接线 跨接桥在变压器断路器QF1和QF2的外线 路侧，进线回路只有隔离开关。 对变压器的切换操作方便，对电源进线操 作不便。 适用变电所： A.供电线路短、切换线路少； B. 要经常切换变压器的； C. 有稳定的穿越功率的； D. 处于环网中； E. 向一、二级负荷供电的。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 外桥接线操作 倒闸：为进行送电、断电而按顺序对开关进 行闭合和断开。 原来线路WL1通过变压器T1对负载供电(此时 WL2、T2退出运行) ，假设现在需要： 切换变压器： 切除负载-断QF1,QS5,QS3 -合QS4,QS6，再合 QF2 -合QS7,QS8，再合 QF3, -向负载供电 切换线路： 切除负载-断QF1,QS5,QS3 -等待上级变电所断WL1-断QS1、合QS2 -等待上级送电-合QS7,QS8 ，QF3 -合QS3,QS5 ，QF1 -向负载供电 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 桥式接线-内桥 跨接桥在变压器断路器QF1和QF2的靠变 压器侧，变压器电源端只有隔离开关 。 提高对电源线路运行的可靠性和倒闸操作 的灵活方便性。 适用变电所： A.供电线路长（线路故障几率大）； B.不需要经常切换变压器的且负荷稳定； C. 没有稳定的穿越功率的； D. 处于电网终端； E. 向一、二级负荷供电的。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 内桥结线操作 原来线路WL1通过变压器T1对负载供电， (此 时假设WL2、T2退出运行) 假设现在需要 ： 切换变压器： 切除负载-断QF1,QS1,QS3 -断开QS5 -闭合QS6 -合QS1,QS3 ，再合QF1 -合QS7,QS8 ，再合QF3 -向负载供电 切换线路： 切除负载-断QF1,QS3,QS1 -合QS2,QS4 ，再合QF2 -合QS8,QS7 ，再合QF3 -向负载供电 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 桥式结线-全桥 全桥结线克服了外桥和内桥结线的不足 ，操作方便、运行灵活，但其相应占地 面积大，投资增加。 全桥结线适应性强，对线路、变压器的 操作均方便，运行灵活，且易于扩展成 单母线分段式的中间变电所（高压穿越 负荷时）。 缺点是设备多、投资大，变电所占地面 积大。 对于电压在35kV、容量在7500kVA以 上，或电压为110kV、容量在 31500kVA以上的变压器，当隔离开关 切断空载电流能力不足时采用。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 四、10(6)kV配电所的主接线 配电所是用户电能的中转站。 10(6)kV配电所(或总降压变电所的配电部分)接收来自电源或总降 压变压器的电能并分配给各馈出线的用户，每个配电所的馈出线 路一般不少于45回。 此外，在配电母线上常设有电压互感器、避雷器、静电电容器、 所用变压器等。 配电所的配电母线可以是单母线或单母线分段制。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X (1) 10(6)kV电源进线 图2-18 配电所10(6)kV电源进线的接线方式 (2) 10(6)kV馈出线 图2-19 配电所10(6)kV馈出线的接线方式 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 五、10(6)kV变电变电 所的主接线线 10(6)kV变电所供电线 路往往较短，并考虑 环境美化因素，常采 用电缆配电。 图2-20 由电缆供电的10(6)kV变电所典型主接线 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 当10(6)kV变电所由架空线供电时 图2-21 由架空线供电的10(6)kV变电所典型主接线 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 图2-22 变电所低压馈出线的典型接线方式 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 六、变电变电 所主接线线的绘绘制 变电所主接线图应说明： 电源电压、电源进线回路数和线路结构； 变电所的接线方式和运行方式； 高压开关柜和低压配电屏的类型和电路方案； 高低压电气设备的型号及规格； 各条馈出线的回路编号、名称及容量等。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 图2-23 某35kV变电所高压配电系统图 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 图2-24 某10kV变电所低压配电系统图 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 第五节 变电所的二次接线 二次接线图 电气测量仪表及测量回路 断路器的操作控制与信号回路 信号装置 操作电源 继电保护和自动装置（第4章） 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 一、一、 二次接线的基本概念二次接线的基本概念 一次设备是指直接生产、输送和分配电能的设备，主电路 中的变压器、高压断路器、隔离开关、电抗器、并联补偿电 力电容器、电力电缆、送电线路以及母线等设备都属于一次 设备。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X p 对一次设备的工作状态进行监视、测量、控 制和保护的辅助电气设备称为二次设备。 p 变电所的二次设备包括测量仪表、控制与信 号回路、继电保护装置以及远动装置等。它 们相互间所连接的电路称为二次回路或二次 接线。 p 按照电源性质分为直流回路、交流回路。 p 按照功用可分为操作电源回路、测量表计回 路、断路器控制回路和信号回路、中央信号 回路、继电保护和自动装置回路等； 一、一、 二次接线的基本概念二次接线的基本概念 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 图2-25 变电所二次系统与一次系统的关系 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 二次接线图 反映二次接线间关系的图称为二次接线图 二次回路图 二次接线图按用途可分为 原理接线图 展开接线图 安装接线图 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 原理接线图用来表示继电保护、监视测量和自动装置等二次设备或系统的工 作原理，它以元件的整体形式表示各二次设备间的电气连接关系。 通常在二次回路的接线原理图上还将相应的一次设备画出，构成整个回路， 便于了解各设备间的相互工作关系和工作原理。 610kV高压线路 电气测量仪表 原理接线图 原理接线图 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 展开图按二次接线使用的电源分别画出各自的交流电流回路、交流电压 回路、操作电源回路中各元件的线圈和触点。 属于同一个设备或元件的电流线圈、电压线圈、控制触点分别画在不同 的回路里。为了避免混淆，对同一设备的不同线圈和触点应用相同的文字标号 ，但各支路需要标上不同的数字回路标号，如图所示。 二次接线展开图中所有开关电器和继电器触头都是按开关断开时的位置 和继电器线圈中无电流时的状态绘制的。 610kV高压线路电气测量仪 表原理接线图和展开接线图 TA1、TA2电流互感器；TV 电压互感器；PA电流表； PJ1三相有功电度表；PJ2 三相无功电度表；WV电压 小母线 展开接线图 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 安装接线图是制作和向厂家加工订货的依据。它反映的是二次回路中 各电气元件的安装位置、内部接线及元件间的线路关系。 安装接线图包括屏面元件布置图、屏背面接线图和端子板接线图等几 个部分。 屏面元件布置图是按照一定的比例尺寸将屏面上各个元件和仪表的排 列位置及其相互间距离尺寸表示在图样上。 外形尺寸应尽量参照国家标准屏柜尺寸，以便和其他控制屏并列时美 观整齐。 安装接线图 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X （1）展开图中回路编号 回路的编号由3个或3个以内的数字构成。对交流回路要加注A、B、C 、N符号区分相别，对不同用途的回路都规定了编号的数字范围，各回路 的编号要在相应数字范围内。 二次回路的编号应根据等电位原则进行。即在电气回路中，连接在一 起的导线属于同一电位，应采用同一编号。如果回路经继电器线圈或开关 触点等隔离开，应视为两端不再是等电位，要进行不同的编号。 展开图中小母线用粗线条表示，并按规定标注文字符号或数字编号。 二次接线图中的标志方法 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X （2）接线端子的标志方法 端子排标志图例 端子排是由专门的接线端子板组合而成 的，是连接配电柜之间或配电柜与外部 设备的。接线端子分为普通端子、连接 端子、试验端子和终端端子等形式。 在接线图中，端子排中各种类型端子板 的符号如图所示。 端子板的文字代号为X，端子的前缀符 号为“：”。按规定，接线图上端子的代 号应与设备上端子标记一致。 二次接线图中的标志方法 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X （4）连接导线的表示方法 安装接线图既要表示各设备的安装位置，又要表示各设备间的连接，一般在安装 图上表示导线的连接关系时，只在各设备的端子处标明导线的去向。 标志的方法是在两个设备连接的端子出线处互相标以对方的端子号，这种标注方 法称为“相对标号法”。 如P1、P2两台设备，现P1设备的3号端子要与P2设备的1号端子相连，标志方法所 图所示。 二次接线图中的标志方法 连接导线的表示方法 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 一、电气测量仪表及测量回路 1)测量精度应满足测量要求，并不受环境温度、湿度和外磁场等外界条件 的影响。 2)仪表本身消耗的功率应越小越好。 3)仪表应有足够的绝缘强度、耐压和短时过载能力，以保证安全运行。 4)应有良好的读数装置。 图2-26 610kV高压线路电气测量仪表接线原理图 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 图2-27 610kV母线的电压测量及绝缘监视接线原理图 TV电压互感器 S联锁开关 Q电压切换开关 KV电压继电器 KS信号继电器 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 二、断路器的操作控制与信号回路 p 断路器的控制与信号回路一般分为控制保护回路、合闸 回路、事故信号回路和预告信号回路等。 p 控制回路：断路器的合闸和跳闸回路是按短时通电来设 计的，因此接入断路器的辅助触点。 p 可以进行手动或自动的合闸和跳闸。 p 控制回路应有反映断路器位置状态的信号。 p 具有“防跳”装置。 p 监视电源是否完好。 p 在变电所内对断路器的控制，按控制地点可分为集中控 制与就地控制。集中控制就是集中在控制室内进行控制 ；就地控制就是在断路器安装地点进行控制。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 图2-28 灯光监视的断路器的控制与信号回路 合闸小母线 WCL 控制小母线 WC 信号小母线 WS 闪光小母线 WF 事故音响小母线 WFS 预告音响小母线 WPS 电压小母线 WV 事故照明小母线 WELM 声信号 HA 光信号 HS 指示灯 HL 红色灯 HR 绿色灯 HG 黄色灯 HY 蓝色灯 HB 白色灯 HW 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 图2-29 LW2-Z型控制开关触点表 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X （1）手动合闸 合闸前，断路器处于“跳闸后”的位置，断路器的辅助触点QF2闭合。 由控制开关触点表知SA10-11闭合，绿灯GN回路接通发亮。但由于限流 电阻R1限流，不足以使合闸接触器KO动作，绿灯亮表示断路器处于跳闸 位置，而且控制电源和合闸回路完好。 当控制开关扳到“预备合闸”位置时，触点SA9-10闭合，绿灯GN改接在 WF母线上，发出绿闪光，说明情况正常，可以合闸。 当开关再旋至“合闸”位置时，触点SA5-8接通，合闸接触器KO动作使合 闸线圈YO通电，断路器合闸。合闸完成后，辅助触点QF2断开，切断合闸 电源，同时QF1闭合。 当操作人员将手柄放开后，在弹簧的作用下，开关回到“合闸后”位置，触 点SA13-16闭合，红灯RD电路接通。红灯亮表示断路器在合闸状态。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X （2）自动合闸 控制开关在“跳闸后”位置，若自动装置的中间继电器接点 KM闭合，将使合闸接触器KO动作合闸。 自动合闸后，信号回路控制开关中SA14-15、红灯RD、辅 助触点QF1与闪光母线接通，RD发出红色闪光，表示断路 器是自动合闸的，只有当运行人员将手柄扳到“合闸后”位 置，RD才发出平光。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X （3）手动跳闸 首先将开关扳到“预备跳闸”位置，SA13-14接通，RD发出闪光。 再将手柄扳到“跳闸”位置。SA6-7接通，使断路器跳闸。 松手后，开关又自动弹回到“跳闸后”位置。 跳闸完成后，辅助触点QF1断开，红灯熄灭，QF2闭合，通过触点 SA10-11使绿灯发出闪光。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X （4）自动跳闸 如果由于故障，继电保护装置动作，使触点K闭合，引起断路器合闸。 由于“合闸后”位置SA9-10已接通，于是绿灯发出闪光。 在事故情况下，除用闪光信号显示外，控制电路还备有音响信号。 开关触点SA1-3和SA19-17与触点QF串联，接在事故音响母线WPS上，当断路器 因事故跳闸而出现“不对应”（即手柄处于合闸位置，而断路器处于跳闸位置）关 系时，音响信号回路的触点全部接通而发出声响。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X （5）闪光电源装置 当断路器发生事故跳闸后，断路器处于跳闸状态，而控制开关仍留在“合闸后”位置 ，这种情况称为“不对应”关系。 在此情况下，触点SA9-10与断路器辅助触点QF2仍接通，电容器C开始充电，电压 升高，当电压升高到闪光继电器K1的动作值时，继电器动作，从而断开通电回路 ，上述循环不断重复，继电器K1的触点也不断地开闭，闪光母线(+)WF上便出现 断续正电压，使绿灯闪光。 “预备合闸”、“预备跳闸”和自动投入时，也同样能启动闪光继电器，使相应的指 示灯发出闪光。 SB为试验按钮，按下时白信号灯WH亮，表示本装置电源正常。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X （6）防跳装置 “跳跃”是指运行人员在故障时手动合闸断路器，断路器又被继电保护动作跳闸，又由 于控制开关位于“合闸”位置，则会引起断路器重新合闸。 解决方法：设置防止跳跃的电气连锁装置。 KL为防跳闭锁继电器，它具有电流和电压两个线圈，电流线圈接在跳闸线圈YR之前 ，电压线圈则经过其本身的常开触点KL1与合闸接触器线圈KO并联。 当继电器保护装置动作，即触点K闭合使断路器跳闸线圈YR接通时，同时也接通了 KL的电流线圈并使之启动，于是，防跳继电器的常闭触点KL2断开，将KO回路断开 ，避免了断路器再次合闸，同时常开触点KL1闭合，通过SA5-8或自动装置触点KM 使KL的电压线圈接通并自锁，从而防止了断路器的“跳跃”。 触点KL3与继电器触点K并联，用来保护后者。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 三、信号装置 p在变电所运行的各种电气设备，随时都可能发生不正常的工作状态 。在变电所装设的中央信号装置（因为信号都在中央控制室中反映 出来，所以通常称为中央信号），主要用来示警和显示电气设备的 工作状态，以便运行人员及时了解、采取措施。 p中央信号装置按形式分为灯光信号和音响信号。 p由全所共用的音响信号，称为中央音响信号装置。 p中央信号装置按用途分为事故信号、预告信号和位置信号。 p事故信号表示供电系统在运行中发生了某种故障而使继电保护动作 。如高压断路器因线路发生短路而自动跳闸后给出的信号即为事故 信号。 p预告信号表示供电系统运行中发生了某种异常情况，但并不要求系 统中断运行，只要求给出指示信号，通知值班人员及时处理即可。 p位置信号用以指示电气设备的工作状态，如断路器的合闸指示灯、 跳闸指示灯均为位置信号。 信号回路演示 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 四、操作电源 操作电源应满足如下基本要求： 1)正常情况下，提供信号、保护、自动装置、断路器跳 合闸以及其他二次设备的操作控制电源。 2)在事故状态下，当电网电压下降甚至消失时，应能提 供继电保护跳闸和应急照明电源，避免事故扩大。 p 操作电源是指变电所的控制、信号、保护和自动装置 及其他二次回路的工作电源。 p 操作电源有直流和交流两种。重要用户或变压器总容 量超过5MVA的变电所，宜选用直流电源；小型配电 所中断路器采用弹簧储能合闸和去分流跳闸的全交流 操作方式时，宜选用交流操作电源。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 图2-30 单母线直流系统接线图 1.直流操作电源 单母线接线 有储能蓄电池 整流设备的交 流电源来自所 用变。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 图2-31 所用变压器的接线方式 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 小型一体柜 目前在较重要的中、大型变配电所选用的直流操作电源大 多为带免维护铅酸蓄电池高频开关电源成套装置。 充电模块 监控模块 直流馈电柜 交流配电单元 电池室 绝缘监测模块 小型分屏柜 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 2.交流操作电电源 p比直流操作电源简单。 p保护跳闸可采用直接动作式继电器或跳闸线圈去分流的方式，即靠 断路器弹簧操作机构中的过电流脱扣器直接跳闸，跳闸能源来自电 流互感器。 p来自于所变和电压互感器的交流电压型操作电源主要供给信号、控 制、断路器合闸回路和断路器分励脱扣器线圈跳闸回路。 p可靠性较低。要提高可靠性需要采用UPS。 图2-32 交流操作电源下断路器保护跳闸原理接线图 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 第六节 高低压配电网 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 一、配电网的接线方式 用户供电系统的配电网主要是10(6)kV高压配电网和380V 低压配电网。配电网常用的典型配电方式分为放射式、树 干式和环式三种。 1放射式 p放射式的优优点是：供电电可靠性高，故障发发生后影 响范围围小；继电继电 保护护装置简单简单 且易于整定；便于 实现实现 自动动化；运行简单简单 ，切换换操作方便。 p放射式的缺点是：配电线电线 路和高压压开关柜数量多 ，投资资大。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 图2-34 放射式接线图 a)单回路放射式 b)双回路放射式 c)带有公共备用线路的放射式 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 2树干式 图2-35 单树干式接线图 a)架空线 b)电缆 p 树干式的优点是变配电所的馈出 线回路数少、投资小、结构简单 。 p 缺点是可靠性差、线路故障影响 范围大。为减小干线故障时的停 电范围，每条线路连接的变压器 台数不宜超过5台，总容量不超 过3000kVA。 贯穿联络式 直接联络式 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 图2-36 双回路树干式接线图 为满足二级负荷供电的要求，也可采用双回路干线式。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 3环式 图2-37 环式接线图 环式接线的供电可靠性较高，运行方式灵活 ，可用于对二、三级负荷供电。 当环中任一点发生故障时，只要查明故障点 ，经过短时停电“倒闸操作”，拉开故障点两 侧隔离开关，即可全部恢复供电。 其保护装置和整定配合困难采用开环运行 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 图2-38 低压配电系统的接 线方式 a)放射式配电系统 b)树干式配电系统 c)链式配电系统 放射式：容量较大、负荷性 质重要或环境恶劣的车间用 电设备 树干式：大部分用电设备容 量较小而又没有特殊要求。 链式：距供电点较远、彼此 相距又很近、容量很小的次 要用电设备。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 二、配电网的结构 p 工厂高低压配电网最普通的两种户外结构是架空线和电缆。 p 架空线的主要优点有： 设备简单，造价低。架空线与电缆比较，电缆的造价约为 架空线的4倍。 露置空中，依靠定期巡线便能及时发现缺陷，有故障时易 于检修和维护，电缆线路埋设在地下，不易发现缺陷，有故 障时较难寻找，修复工作量也大。 利用空气绝缘，建造比较容易，这一优点在超高压线路上 尤为明显。 p 架空线路也存在以下问题： p 需占一定的空间，导线距地高度及距邻近建筑物的距离根 据电压高低都有明确的规定，往往因为厂区生产厂房密集， 人员较多，运输频繁，加之负荷分散，采用架空线时线路纵 横交错，占地较大。 p 架空线影响厂区美化。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 架空线路的基本结构 1导线；2绝缘子；3横担； 4金具；5拉线；6电杆 架空线路的结构 工厂架空电力线路是由电 杆、导线、金具、绝缘子、 横担构成 为了平衡电杆各方向的拉 力，增强电杆稳定性，有的 电杆上还装有拉线。 为防雷击，有的架空线路 上还架有避雷线。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 电杆 木杆 水泥杆 金属杆 钢管杆 型钢杆 铁塔 电杆 机械强度大，维修工作量小 ，使用年限长，但价格较贵 且材料来源比较紧张，主要 应用于高压架空线路。 使用年限长，维修工作量小，能节 省大量的钢材和木材，质量大，运 输与施工不方便。 被淘汰 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 导线 导线有裸导线和绝缘导线两种。架空线路一 般采用裸导线。 导线的材料有铝和铜两种。 型号：铝绞线 LJ 钢芯铝绞线 LGJ 铜绞线 TJ 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 横担 p电杆与横担组装在一起，其作用是支持绝缘子架 设导线，保证导线对地及导线与导线之间有足够 的距离。 p常用的横担有角铁横担、木横担以及低压瓷横担 。 铁横担的机械强度高，应用广泛。 瓷横担兼有横担和绝缘子的作用，但机械强度低，一 般仅用于较小截面导线的架空线路。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 绝缘子 p绝缘子用来支承架空导线，使导线与大地保持 足够的绝缘，同时还承受着导线的质量与其他 作用力。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 金具 金具是架空线 路上用来连接 导线、安装横 担和绝缘子等 所用到的金属 部件。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 电缆线路 电缆的种类 按电压可分为高压电缆和低压 电缆。 按线芯数可分为单芯、双芯、 三芯和四芯等。 按绝缘材料可分为油浸纸绝缘 电缆、塑料绝缘电缆和橡胶绝 缘电缆及交联聚乙烯绝缘电缆 等。 电缆线路与架空线路相比 p优点：运行可靠，不易受外界影响，不占地面， p缺点：投资大，敷设维修困难，难于发现和排除故障。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 电缆的结构 电缆主要由导体、绝缘层、护套层和铠装层组成。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 电缆的结构 p 绝缘层的作用是将线芯导体间及保护层相隔离，因此必 须具有良好的绝缘性能、耐热性能。油浸纸绝缘电缆以 油浸纸作为绝缘层，塑料电缆以聚氯乙烯或交联聚乙烯 作为绝缘层。 p 保护层又可分为内护层和外护层两部分，内护层直接用 来保护绝缘层，常用的材料有铅、铝和塑料等。外护层 用以防止内护层免受机械损伤和腐蚀，通常为钢丝或钢 带构成的钢铠，外覆沥青、麻被或塑料护套。 p 电缆头指的是两条电缆的中间接头和电缆终端的封端头 。电缆头是电缆线路的薄弱环节，在施工和运行中要由 专业人员进行操作。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 电缆的型号 电缆型号中的字母排列一般按照下列次序： 特征绝缘种类导体内护层其他结构特点外被层 特性绝缘绝缘 种类类导导体内护层护层特征 外护层护层 十位个位 ZR:阻燃 TZR:特 种阻燃 NH:耐火 DL:低卤卤 WL:无卤卤 Z:纸纸 X:橡皮 V:聚氯氯乙 烯烯 Y:聚乙烯烯 YJ:交联联 聚乙烯烯 L:铝铝 铜铜芯 不标标 注 V:聚氯氯乙 烯烯内护护套 Y:聚乙烯烯内护护 套 H:普通橡套 F:氯氯丁橡套 L:铝铝包 Q:铅铅包 统统包型不 用表示 D:不滴流 F:分相护护 套 P:屏蔽 Z:直流 CY:充油 0:无铠铠 2:双钢钢 带带 3:细纲细纲 丝丝 4:粗钢钢 丝丝 0:无外被套 1:纤维纤维 外被 套 2:聚氯氯乙烯烯 外护护套 3:聚乙烯烯外 护护套 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 电缆型号举例 YJV22： 铜芯(缺省)、交联聚乙烯绝缘(YJ)、聚氯乙烯内护套(V)、统 包型(缺省)、双钢带铠装(2)、聚氯乙烯外护套(2)电力电缆 。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 电缆，它的导电部分 和绝缘部分都在一个整体 中，所以电缆线路的结构 问题实际上就是电缆的敷 设方法。电缆户外敷设有 三种类型： 1)直接埋地 2)敷设在混凝土管中 3)敷设在电缆沟中 图2-39 电缆直接埋地 电缆的敷设 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 图 2 - 4 0 电 缆 敷 设 在 混 凝 土 管 中 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 图2-41 电缆沟 a)户内 b)户外 c)厂内 1盖板 2电缆支架 3预埋铁件 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 三、供电线路的电阻和电抗 1电阻 2电抗 电抗的大小与导线的几何尺寸、三相导线的排列方式及相间距离等有 关。对于系统频率为50Hz的电网，且导线为有色金属，其单位长度电 抗表示如下： Dav三相导线的几何均距；Di三相导线间的距离；r导线的外半径 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 当导线排列不对称时，则三相中各相导线电抗实 际值不等，导致各相电压降不等。为消除此现象 ，架空线的各相需要换位。 图2-43 导线的换位 电缆三相相间距离小，其电抗值远比架空线小。 实际计算中： 架空线x0=(0.35-0.4)/km；电缆x0=0.08/km； 或查相关手册 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X v 从满足正常发热条件看，要求通过导线或电缆的电流不应大 于它的允许载流量。 v 从满足机械强度条件看，要求架空导线的截面不应小于它的 最小截面。 v 从保证电压质量看，线路电压损失不应大于正常运行时允许 的电压损耗。 v 满足经济要求。 对于35kV及110kV高压供电线路，其截面主要按照经济电流密度 来选择，但应按允许载流量来校验。对于工厂内较短的高压线路， 可不进行电压损耗的校验。车间内动力线路一般按照允许载流量来 选择截面。照明线路一般按照电压损耗来选择。 四、导线截面的选择 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 1按经济电流密度选择导线、电缆截面 p截面选得越大，电能损耗就越小，但线路投资及维 修管理费用就越高；截面选得小，线路投资及维修 管理费用虽然低，但电能损耗则增加。 p综合考虑这两方面的因素，定出总的经济效益为最 好的截面，称为经济截面。对应于经济截面的电流 密度称为经济电流密度 。 AJN=Imax/JN 式中 AJN 导线的经济截面； Imax 线路最大长期工作电流； JN 经济电流密度。可查相关手册。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 2按允许载流量选择导线、电缆截面 为保证安全可靠，导线和电缆的正常发热温度不能超过 其允许值。或者说通过导线的计算电流或正常运行方式 下的最大负荷电流Imax应当小于它的允许载流量。 IalImax或IalIC 式中 Ial导线允许载流量； Imax线路最大长期工作电流，即最大负荷电流。 IC 计算电流。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X p相同截面下，铜的载流能力是铝的1.3倍，因此若导线为TJ 型铜绞线时，其允许载流量为相同截面LJ型铝绞线允许载 流量的1.3倍。 p允许载流量与环境温度有关。查允许载流量时注意根据环 境温度查出或乘上温度修正系数求出相应的允许载流量。 Tal导体正常工作时的最高允许温度； T0导体允许载流量所采用的环境温度； T0导体敷设地点实际的环境温度。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 按规定，选择导线时所用的环境温度： q 室外取当地最热月平均最高气温； q 室内取当地最热月平均最高气温加5。 选择电缆时所用的环境温度： q 土中直埋取当地最热月平均气温； q 室外电缆沟、电缆隧道取当地最热月平均最高气温； q 室内电缆沟取当地最热月平均最高气温加5。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X v 选择降压变压器高压侧的导线时，应取变压器额定一次电流。 v 选高压电容器的引入线应为电容器额定电流的1.35倍； v 选低压电容器的引入线应为电容器额定电流的1.5倍（主要考虑电容 器充电时有较大涌流）。 v 一般三相负荷基本平衡的低压线路的中性线截面，不宜小于相线截 面的50%；三次谐波电流相当突出的三相线路，选中性线截面与相 线截面相同； q室内明敷的绝缘导线，其最小截面不得小于4mm2。 q低压架空导线，其最小截面不得小于16 mm2。 q保护线截面一般不得小于相线截面的一半，但当相线截面小于16 mm2时，保护线截面应与相线截面相等。 q保护中性线的截面选择应同时满足中性线和保护线选择的条件。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 3按机械强度校验导线截面 p 架空裸导线和不同敷设方式的绝缘导线的截面不应小于 其最小允许截面的要求，可查表进行校验。 p 规程规定110kV架空线路不得采用单股线。 p 电缆不必校验机械强度。 导线导线 种类类最小允许许截面（mm2） 备备注 35kV 310kV 低压压 铝铝及铝铝合金线线 353516* *与铁铁路交叉跨 越时应为时应为 35mm2 钢钢芯铝绞线铝绞线 352516 架空裸导线的最小截面 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 4按电压损耗选择导线和电缆截面 p为了保证用电设备端子处电压偏移不超过其允许值，设计线路时， 高压配电线路的电压损耗一般不超过线路额定电压的5%，从变压 器低压侧母线到用电设备端子处的低压配电线路的电压损耗，一般 也不超过线路额定电压的5%（以满足用电设备要求为限）。 p对于输电距离较长或负荷电流较大的线路，必须按允许电压损耗来 选择或校验导线的截面: 式中 线路实际的电压损耗； P、Q 干线上总的有功负荷和无功负荷； l 线路的长度； R0、X0 线路单位长度的电阻和电抗； UN 线路的额定电压。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 对于架空线路可先取 ，对于电缆线路可 先取 ，因此可由上式求出R0： R0 于是，可导出满足电压损耗要求的导线截面A： A 式中 导线材料的电阻率。 根据上式所得A值选出导线标称截面后，再根据线路布置 情况得出实际R0和X0进行校验。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 例 设有一回10kV的LJ型架空线路向两个负荷点供电，线路长度和负荷情况如 图所示。已知架空线线间距为1m，空气中最高温度为37，允许电压损耗 ，试选择导线截面。 解：设线路AB段和BC段选取同一截面LJ型铝绞 线，先取 ，则对AB段（l1段） 来说，P1=p1+p2， Q1=q1+q2 ；对BC段（ l2段） 来说， P2=p2 ， Q2=q2 。因此可得 5% 代入数据可得 A 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 例 设有一回10kV的LJ型架空线路向两个负荷点供电，线路长度和负荷情 况如图所示。已知架空线线间距为1m，空气中最高温度为37，允许电压 损耗 ，试选择导线截面。 解： 选取LJ-70铝绞线，查表可得： ，将参数代入可得 5% 可见，LJ-70型导线满足电压损失要求，下面按发热条件进行校验。 导线最大负荷电流为AB段承载电流，其值为 查表，得LJ-70型导线在40条件下的载流量为215A，大于导线最大负荷电流， 满足发热条件。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 第七节 用户供电系统的电能损耗与节约 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 一、电能节约的途径 p 降低供电系统的电能损耗，提高供电效率。 p 降低生产中的电能消耗，提高电能的生产利用率 。 二、供电系统中的电能损耗与节约 p供电系统中的电能损耗包括变压器和线路中的电能损耗。 p降低电能损耗的主要途径有变压器的经济运行、线路的经 济运行、供电系统负荷的经济调配、无功功率补偿等。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 1.变压器的电能损耗与经济运行 （1）变压器的功率损耗 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 1.变压器的电能损耗与经济运行 （2）变压器的电能损耗 p 年最大负荷损耗小时数是一个假想时间。 p 其含义：当输配电设备以最大负荷(SC)输送时，在时间内产 生的电能损耗，恰好等于设备中全年的实际电能损耗。 p 大小与年最大负荷利用小时数Tmax及功率因数有关。实际 中可查曲线获得。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 1.变压器的电能损耗与经济运行 （3）变压器的经济运行 p变压器经济运行的条件是：传输单位kVA所消耗的有功功率 损耗归算值最小。 p变压器的有功功率损耗归算值包括变压器本身的有功损耗和 变压器无功损耗在电网中传输时所引起的附加有功损耗。 p单台变压器的有功功率损耗归算值为： KL:变压器负荷率；S：变压器负荷；kq:功率损耗归算系数，表示从电源 到变压器的输配电系统中传输单位无功功率所产生的有功功率损耗，取值 一般为：0.05-0.1 变压器损耗率为： 满足经济运行条件的经济负荷率 通常变压器的经济负荷 率为70%左右 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 2. 线路的电能损耗与经济运行 （1）线路的电能损耗 （2）线路的经济运行 合理选择导线截面和材质，必要时按经济电流密度法选取 ； 合理走线，避免线路迂回，减少线路长度； 采用灵活的主接线，可能时双回线路并列运行； 如果用多回载流导体并联供电，应将三相载流导体正确排 列以减小近距效应(会使线路有效电阻增大)，从而使电抗 减小 。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 3. 供电系统的节电措施 p在变压器和线路确定后，供电系统中的电能损耗还与负荷的变化 情况及负荷功率因数有关。 p在用户年用电量一定的条件下，设用户年用电量为Wa，负荷功率 因数为cos，则计算负荷可表示为： 综合三个式子可得出结论：在输送同等电能的条件下，Tmax越大 或功率因数越高，则计算负荷越小。变压器和线路中的电能损 耗就越小。因此，可通过负荷调配来平稳负荷、通过装设电容 器来补偿无功这两种措施达到节能的目的。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所 供电技术电子课件 X 3. 供电系统的节电措施 （1）供电系统负荷的经济调配：以降低供电系统损耗为目的 ，通过负荷调配，使总用电负荷趋于平稳的措施称作电力负荷 的经济调配。负荷经济调配主要包括三个方面的内容： a）在空间上对负荷进行调整，使供电系统各个变压器和电 力线路实现经济运行。 b）在时间上对负荷进行调整，削峰填谷，使负荷曲线接近 均衡。 c）在三相负荷分配上，使三相的负荷尽量均衡。 （2）供电系统的无功功率补偿：电力用户中，大量使用着感 性用电设备，它们从电网吸收感性无功功率。无功功率本身并不 消耗电能，但是，无功功率增大了负荷电流，从而增大了供电