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大家好 供配电专业考试复习 5负荷分级及计算GB50052 1995 供配电系统设计规范 5 1掌握负荷分级的原则及供电要求5 1 1负荷按重要性分级的原则 1 一级负荷 一级负荷中的特别重要负荷 一 符合下列情况之一时 应为一级负荷 1 中断供电将造成人身伤亡时 2中断供电将在政治 经济上造成重大损失时 例如 重大设备损坏 重大产品报废 用重要原料生产的产品大量报废 国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等 2 二级负荷 3 中断供电将影响有重大政治 经济意义的用电单位的正常工作 例如 重要交通枢纽 重要通信枢纽 重要宾馆 大型体育场馆 经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷 在一级负荷中 当中断供电将发生中毒 爆炸和火灾等情况的负荷 以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷 应视为特别重要的负荷 2 二级负荷 1 中断供电将在政治 经济上造成较大损失时 例如 主要设备损坏 大量产品报废 连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复 重点企业大量减产等 2 中断供电将影响重要用电单位的正常工作 例如 交通枢纽 通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷 以及中断供电将造成大型影剧院 大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱 3 三级负荷 不属于一级和二级负荷者应为三级负荷5 1 2一 三级负荷供电要求一级负荷的供电电源应符合下列规定 1 一级负荷应由两个电源供电 当一个电源发生故障时 另一个电源不应同时受到损坏 2 一级负荷中特别重要的负荷 除由两个电源供电外 尚应增设应急电源 并严禁将其他负荷接入应急供电系统 二级负荷的供电系统 宜由两回线路供电 在负荷较小或地区供电条件困难时 二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电 当采用架空线时 可为一回架空线供电 当采用电缆线路时 应采用两根电缆组成的线路供电 其每根电缆应能承受100 的二级负荷 三级负荷对供电无特殊要求 一般按其容量大小决定 5 2掌握负荷的计算方法 JGJ T16 1992 民用建筑电气设计规范 工业和民用配电设计手册 第二版5 2 1负荷计算的内容和目的5 2 2负荷计算的方法及用途5 2 3设备功率的确定5 2 4需要系数法确定计算负荷5 2 5利用系数法确定计算负荷5 2 6二项式法确定计算负荷5 2 7单位功率法和单位指标法确定计算负荷5 2 8单相负荷计算5 2 9功率损耗计算 5 2 1负荷计算的内容和目的 设备容量 计算负荷 尖峰电流 1 计算负荷又称需要负荷或最大负荷 2 尖峰电流指单台或多台用电设备持续1s左右的最大负荷电流 3 平均负荷为某段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比 5 2 2负荷计算的方法及用途 负荷计算的方法有需要系数法 利用系数法 二项式法 单位面积功率法等几种 1 需要系数法 用设备功率乘以需要系数和同时系数 直接求出计算负荷 2 利用系数法 采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷 再考虑设备台数和功率差异的影响 乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷 3 二项式法 将负荷分为基本部分和附加部分 后者考虑一定数量大容量设备影响 4 单位面积功率法 单位指标法和单位产品耗电量法 5 2 3设备功率的确定 进行负荷计算时 需将用电设备按其性质分为不同的用电设备组 然后确定设备功率 对于不同负载持续率下的额定功率或额定容量 应换算为统一负载持续率下的有功功率 即设备功率Pe 1 连续工作制电动机的设备功率等于额定功率 2 短时或周期工作制电动机 如起重机用电动机等 的设备功率是指将额定功率换算为统一负载持续率下的有功功率 当采用需要系数法和二项式法计算负荷时 应统一换算到负载持续率 为25 下的有功功率 Pe Pr r 0 25 2Pr r kW 5 2 1 当采用利用系数法计算负荷时 应统一换算到负载持续率 为100 下的有功功率 Pe Pr r 5 2 4需要系数法确定计算负荷 1 用电设备组的计算负荷及计算电流 有功功率 Pjs Kx Pe kW 5 2 5 无功功率Qjs Pjs tg kvar 5 2 6 2 配电干线或车间变电所的计算负荷 有功功率Pjs K p Kx Pe kW 5 2 9 无功功率 Qjs K q Kx Petg kvar 5 10 3 配电所或总降压变电所的计算负荷 为各车间变电所计算负荷之和再乘以同时系数 K p和K q 对配电所的K p和K q分别取0 85 1和0 95 1 对总降压变电所的K p和K q 分别取0 8 0 9和0 93 0 97 5 2 5利用系数法确定计算负荷 用利用系数法确定计算负荷时 不论计算范围大小 都必须求出该计算范围内用电设备有效台数及最大系数 而后算出结果 1 用电设备组在最大负荷班内的平均负荷 有功功率Pp K1PekW 5 2 12 无功功率 Qp Pptg kvar 5 2 13 2 平均利用系数为 Klp Pp Pe 3 用电设备的有效台数nyx是将不同设备功率和工作制的用电设备台数换算为相同设备功率和工作制的等效值 故nyx Pe P1e 4 计算负荷及计算电流 有功功率 Pjs Km PpkW 5 2 21 无功功率 Qjs Km Qpkvar 5 2 22 Km 最大系数 3台及以下用电设备的计算有功功率取设备功率总和 3台以上用电设备 而有效台数小于4时 计算有功功率取设备功率总和 再乘以0 9系数 5 2 6二项式法确定计算负荷 对于单个和多个用电设备组 车间变电所或配电干线 的计算负荷 分别按下述方法进行计算 1 单个用电设备组的计算负荷 有功功率Pjs cPn bPs 5 2 25 无功功率Qjs Pjs tg 5 2 26 2 多个用电设备组的计算负荷 有功功率 Pjs cPn max bPs 5 2 27 无功功率 Qjs cPn max tg n bPstg 用二项式法计算时 应将计算对象的所有用电设备统一分组 然后进行计算 不应逐级计算后代数相加 同时各用电设备组第一 二项分别累加的结果不再乘同时系数 因为二项式法求多组设备计算负荷是由第二项功率 bPs加各组第一项 cPn 中的最大值作为其计算负荷值的 这与需要系数法为各用电设备组计算功率的代数和截然不同 后者计算总负荷时应考虑各组计算功率 即各组最大负荷 出现的不同时性 故应乘以同时系数 5 2 7单位面积功率法和单位指标法确定计算负荷 略 5 2 8单相负荷计算 单相用电设备应均衡分配到三相上 使各相的计算负荷尽量相近 1 计算原则 单相负荷与三相负荷同时存在时 应将单相负荷换算为等效三相负荷 再与三相负荷相加 2 单相负荷换算为等效三相负荷的一般方法 对于既有线间负荷又有相负荷的情况 计算步骤如下 1 先将线间负荷换算为相负荷 各相负荷分别为a相Pa Pabp ab a Pcap ca aQa Pabq ab a Pcaq ca a 2 各组负荷分别相加 选出最大相负荷 取其3倍作为等效三相负荷 3单相负荷换算为等效三相负荷的简化方法 1 只有线间负荷时 将各线间负荷相加 选取较大两项数据进行计算 现以Pab Pbc Pca 为例进行计算 Pd 3Pab 3 3 Pbc 2 只有相负荷时 等效三相负荷取最大相负荷的3倍 3 当多台单相用电设备的设备功率小于计算范围内三相负荷设备功率的15 时 按三相平衡负荷计算 不需换算 5 2 9功率损耗计算 1 三相线路中有功及无功功率损耗 有功功率损耗 l 3I2jsR 10 kW无功功率损耗 Ql 3I2jsX 10 kvar 2 电力变压器的有功及无功功率损耗 有功功率损耗 T 0 k Sjs Sr kW 无功功率损耗 QT Q Qk Sjs Sr kvar 第六章10kV及以下电源及供配电系统 GB50053 1994 10kV及以下变电所设计规范 GB50054 1995 低压配电设计规范 GB50227 1995 并联电容器装置设计规范 GB50060 1992 3Kv 110kV高压配电装置设计规范 6 1熟悉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 2 设置自备电源较从电力系统取得第二电源经济合理时 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 3 供配电系统的设计 除一级负荷中特别重要的负荷外 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 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 5 有一级负荷的用电单位难以从地区电力网取得两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 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 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220 380V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电网 6 2掌握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供电电压确定原则 1 用电单位的供电电压应根据用电容量 用电设备特性 供电距离 供电线路的回路数 当地公共电网现状及其发展规划等因素 经技术经济比较确定 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220 380V 3 当供电电压为35kV 能减少配变电级数 简化结线 及技术经济合理时 配电电压宜采用35kV 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电压偏差 电压波动和闪变 频率偏差 谐波 电压谐波畸变率和谐波电流含有率 和电压不对称度 1 电压 频率和波形的质量 2 电压偏差 电压波动和闪变 谐波 电压不对称度 引起电压偏差 电压波动和闪变以及电压下降的根本原因 都是由网络中电流通过阻抗元件而造成的电压损失 主要是线路和变压器的电压损失 在串联电路中 阻抗元件两端电压相量的几何差称为电压降 电压损失是指串联电路中阻抗元件两端电压的代数差电压偏差是供配电系统在正常运行方式下 即系统中所有元件都按预定工况运行 系统各点的实际电压 U 对系统标称电压 Un的偏差 U 常用相对于系统标称电压的百分数表示 U U Un Un 100 供电电压偏差允许值供电电压偏差允许值是电力系统在正常运行条件 指电力系统中所有元件都按预定工况运行 下 供电电压对系统标称电压的偏差 不适用于瞬态和非正常运行情况 用电设备端子电压偏差允许值 用电设备端子电压实际值偏差额定值时 其性能将直接受到影响 影响的程度视电压偏差的大小而定 根据设备制造和网络建设的综合考虑 制订用电设备端子的电压偏差允许值还应考虑到设备的某些具体运行状况 例如对于不常使用的用电设备 使用时间短暂且次数很少的用电设备以及少数远离变电所的用电设备等 其电压偏差允许范围可以适当放宽 以免过多地增加线路投资 改善电压偏差的主要措施 1 合理选择变压器的变压比和电压分接头 2 合理减少配电系统阻抗 例如尽量缩短线路长度 采用电缆代替架空线 加大电缆或导线的截面等 3 合理补偿无功功率 4 尽量使三相负荷平衡 5 改变配电系统运行方式 6 采用有载调压变压器 电压波动和闪变电压波动是指电压的快速变化 冲击性功率的负荷引起连续的电压变动或电压幅值包络线的周期性变动 其变动过程中相继出现的电压有效值的最大值 Umax 与最小值Umin 之差称为电压波动 常用相对值 与系统标称电压 Un的比值 或百分数表示 ut Umax Umin Un 闪变是指照度波动的影响 是人眼对灯闪的生理感觉 闪变电压是冲击性功率负荷造成供配电系统的波动频率大于0 01Hz的闪变的电压波动 人眼对波动频率为10Hz的电压波动值最为敏感 因此可将不同电压波动频率 f 的闪变电压1min平均值 uf1 按式 6 2 12 折合成等效10Hz闪变电压值 u10 以系统标称电压的百分数表示 u af uf1 电压波动和闪变电压允许值 1 用电设备及配电母线电压波动允许值 公共供电点 电力系统中两个或更多用户的连接处 由冲击性功率负荷产生的电压波动和闪变电压允许值见表6 2 12 表6 2 13 3 电弧炉引起的配电母线电压波动值如能满足表6 2 11中配电母线电压波动允许值 一般认为能满足公共供电点的电压波动和闪变电压允许值 4 较大功率的电阻焊机引起的配电母线闪变电压可按2 5 考虑 即波动频率小于1Hz 不对称度 不对称度是衡量三相负荷平衡状态的指标 由于三相负荷分配不均等 使三相负荷电流不对称 由此产生三相负荷分量 三相电压负序分量与电压正序分量的比值称为电压不对称度 电流负序分量与电流正序分量的比值称为电流不对称度 均以百分数表示 不对称负荷产生的影响 1 三相线路接用单相负荷时的电压损失和功率损耗均要比接用三相负荷时大 而且单相负荷给三相负荷带来三相电压的不对称 2 三相变压器容量利用率降低 3 当三相感应电动机流过负序电流时 产生反转磁场使转矩减少并严重发热 为降低三相低压配电系统的不对称度 设计低压配电系统时常用的措施 1 单相用电设备接入220 380V三相时应尽量使三相负荷平衡 2 由地区公共低压电网供电的220V照明负荷 若线路电流不超过30A可用单相供电 否则应以220 380V三相四线制供电 6 3熟悉供配电系统接线方式及特点 高压配电网的接线方式及特点 1 放射式 又称辐射式 其优点是供电可靠性高 便于管理 故障 检修互不影响 但供电线路长 投资大 适于负荷性质特殊 对供电要求较高的用户 2 树干式 又称干线式 其特点是多个用户共用一条线路 可节约线路投资 但由于线路分布广 故障率高 一旦线路故障或检修 整条线路用户停电 故可靠性较低 仅适于要求不高的一般用户或农村电网 3 环网式 又称环式 环网式又分闭路环和开路环两种 为简化保护 一般采用开路环 其特点是供电可靠性较高 运行比较灵活 当线路故障或检修时 可通过倒闸操作 缩小停电范围和时间 但切换操作较麻烦 此外根据网络情况和不同用户的需要又派生出以下几种接线方式 单侧供电双回路树干式 又称单侧双T 双侧供电双回路树干式 又称双侧双T 单侧供电环式 双侧供电环式 单回路放射式 双回路放射式 线路互为备用 用于配电给二级负荷 电源可靠时 可供电给一级负荷有公共备用干线的放射式 一般用于配电给二级负荷 如公共 热 备用干线电源可靠时 亦可用于一级负荷单回路树干式 单侧供电双回路树干式 供电可靠性稍低于双回路放射式 但投资较省 一般用于二 三级负荷 当供电电源可靠时 也可供电给一级负荷双侧供电双回路树干式 分别由两个电源供电 与单侧供电双回路树干式相比 供电可靠性略有提高 主要用于二级负荷 当供电电源可靠时 也可供电给一级负荷 单侧供电环式 用于对二 三级负荷配电 一般两回电源同时工作开环运行 也可一用一备闭环运行 供电可靠性较高 电力线路检修时可以切换电源 故障时可以切换故障点 缩短停电时间 可对二级负荷配电 但保护装置和整定配合都比较复杂 双侧供电环式 用于对二 三级负荷配电 正常运行时由一侧供电或在线路的负荷分界处断开 配电系统应加闭锁 避免并联 故障后手动切换 寻找故障时要中断供电 配电网的接线方式及特点 1 大接地短路电流系统 1kv以上高压系统 单相接地电流或通点两相接地时入地电流大于500A 2 小接地短路电流系统 1kv以上高压系统 单相接地电流或通点两相接地时入地电流500A及以下 在一般情况下 中性点直接接地电网属于大接地短路电流系统 非直接接地电网属于小接地短路电流系统 配电系统中性点接地方式 1 中性点直接接地电网 直接接地 小阻抗接地 零序与正序阻抗的比值小于3 2 非中性点直接接地电网 中性点不接地 消弧线圈 电阻 电压互感器接地 发电机或变压器的中性点不接地或经消弧线圈 电阻和电压互感器等接地的 称为中性点非直接接地 不同电压等级通常采用的接地方式如下 35kV经销弧线圈接地 3 10kV不接地或经消弧线圈或电阻接地 380 220V直接接地 中性点不接地系统 中性点不接地系统属于非直接接地系统的一种 实际上可以看作是经容抗接地系统 该容抗是由电网中的架空线路 电缆线路 电动机和变压器绕组等对地耦合电容所组成 当发生单相接地时 流过故障点的故障电流为单相接地电容电流 并有以下特点 1 当发生单相接地时 仅非故障相对地电压升高而相间电压对称性并未破坏 故不影响三相用电设备的供电 2 对于单相接地电容电流很小的系统 6 10kV电网在5A以下 许多瞬时性接地闪络 常能自动消弧 不致于转化为稳定性故障 因而能迅速恢复电网正常运行 3 单相接地电容电流不大时继电保护灵敏系数高 4 可能产生异常过电压 产生异常过电压成为中性点不接地系统的主要缺点 5 适用场所 仅适用于单相接地电容电流较小 对6 10kV电网为10A及以下 高压电动机和电缆都较少的电网 对于旧厂改建因设备绝缘已老化 不宜采用 中性点经消弧线圈接地系统 中性点经消弧线圈接地系统必须采用过补偿运行方式 即消弧线圈的感抗小于电网对地的容抗 XL XC 可调节消弧线圈分接头来达到 由于人为地增加了一个比电网接地电容电流略大一些而相位相差180 的电感电流 电容电流被电感电流补偿掉 流过接地故障点的接地故障电流 仅为补偿后的数值很小的残余电感电流 并具有以下特点 1 电网运行可靠性高 2 对瞬时性单相对地闪络能自动熄弧 3 故障点对地电位小 零序电压保护的灵敏系数大 4 能将单相接地时的异常过电压抑制在2 5倍相电压以下 5 由于补偿电网接地故障电流很小 又是电感电流 所以就不能采用简单零序电流和零序功率方向保护 而需要采用复杂的 例如反应于高次谐波的单相接地保护 6 运行维护复杂 7 全补偿运行和欠补偿运行的危害 8 适用范围 中性点经消弧线圈接地的系统 适用于单相接地电容电流比较大的电网 中性点经电阻接地系统 中性点经电阻接地系统 当电网发生单相接地故障时 由于人为地增加了一个与电网接地电容电流数值相等或略大 而相位相差90 的有功电流 这就使流过故障点的接地故障电流绝对值比不接地电网增大 2倍或略大 这种系统具有以下特点 1 能抑制单相接地时的异常过电压 谐振过电流 2 继电保护简单 3 系统运行维护简单 并对企业电网发展适应性强 4 接地故障电流引起的热效应增大 5 节省电缆投资 6 适用范围 当电网接有较多的高压电动机或者较多的电缆线路时 由于它们的绝缘水平较低 瞬时性的接地故障相对较少 为了保证绝缘不受损坏 为减少单相接地发展为多重接地故障 宜采用中性点经电阻接地系统 6 3 310kV及以下变配电所主结线 主接线有关规定 1 配电所 变电所的高压及低压母线宜采用单母线或分段单母线接线 当供电连续性要求很高时 高压母线可采用分段单母线带旁路母线或双母线的接线 2 配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开关 3 从总配电所以放射式向分配电所供电时 该分配电所的电源进线开关宜采用隔离开关或隔离触头当分配电所需要带负荷操作或继电保护 自动装置有要求时 应采用断路器 4 配电所的10kV或6kV非专用电源线的进线侧 应装设带保护的开关设备 5 10kV或6kV母线的分段处宜装设断路器 当不需带负荷操作且无继电保护和自动装置要求时 可装设隔离开关或隔离触头 6 两配电所之间的联络线 应在供电侧的配电所装设断路器 另侧装设隔离开关或负荷开关 当两侧的供电可能性相同时 应在两侧均装设断路器 7 配电所的引出线宜装设断路器 当满足继电保护和操作要求时 可装设带熔断路器的负荷开关 8 向频繁操作的高压用电设备供电的出线开关兼做操作开关时 应采用具有频繁操作性能的断路器 9 10kV或6kV固定式配电装置的出线侧 在架空出线回路或有反馈可能的电缆出线回路中 应装设线路隔离开关 10 采用10kV或6kV熔断器负荷开关固定式配电装置时 应在电源侧装设隔离开关 11 接在母线上的避雷器和电压互感器 宜合用一组隔离开关 配电所 变电所架空进 出线上的避雷器回路中 可不装设隔离开关 12 由地区电网供电的配电所电源进线处 宜装设供计费用的专用电压 电流互感器 10 6 kV配变电所常用主接线 带高压室的变电所 电源引自用电单位总变配电所 避雷器可以装在室外进线处电源引自电力系统装设的专用计量柜 若电力部门同意时 进线断路器也可以不装 进线上的避雷器如为开关柜 则宜加隔离开关单母线 电源引自电力系统 一路工作 一路备用 一般用于配电给二级负荷 需要装设计量装置时 两回电源线路的专用计量柜均装设在电源线路的送电端分段单母线 隔离开关受电 适用于电源引自本企业的总配变电所 放射式接线 供二 三级负荷用电分段单母线 断路器受电 适用于两路工作电源 分段断路器自动投入或出线回路较多的配变电所 供一 二级负荷用电 所用变压器是否装设视情况而定 6 3 4低压配电系统的接线方式及特点 1 带电导体的形式 所谓带电导体是指正常通过工作电流的相线和中性线 包括PEN线但不包括PE线 宜选用单相两线 两相三线 三相三线 三相四线 2 系统接地的形式 所谓配电系统接地是指电源点的对地关系和负荷侧电气装置 指负荷侧的所有电气设备及其间相互连接的线路的组合 的外露导电部分 指电气设备的金属外壳 线路的金属支架套管及电缆的金属铠装等 的对地关系 以三相系统为例 系统接地的型式有TN TT IT三种系统 TN系统按N线 中性线 与PE线 保护线 的组合情况还分TN S TN C S和TN C三种系统 配电系统设计的基本原则 1 低压配电系统应满足生产和使用所需的供电可靠性和电能质量的要求 同时应注意接线简单 操作方便安全 配电系统的层次不宜超过二级 2 在正常环境的车间或建筑物内 当大部分用电设备为中小容量 又无特殊要求时 宜采用树干式配电 3 当用电设备容量大 或负荷性质重要 或在有潮湿 腐蚀性环境的车间 建筑内 宜采用放射式配电 4 当一些用电设备距供电点较远 而彼此相距很近 容量很小的次要用电设备 可采用链式配电 但每一回路链接设备不宜超过5台 总容量不超过10kW 当供电给小容量用电设备的插座 采用链式配电时 每一回路的链接设备数量可适当增加 5 在高层建筑内 当向楼层各配电点供电时 宜用分区树干式配电 但部分较大容量的集中负荷或重要负荷 应从低压配电室以放射式配电 6 平行的生产流水线或互为备用的生产机组 根据生产要求 宜由不同的母线或线路配电 同一生产流水线的各用电设备 宜由同一母线或线路配电 7 在TN及TT系统接地型式的低压电网中 宜选用Dyn11结线组别的三相变压器作为配电变压器 8 单相用电设备的配置应力求三相平衡 9 当采用220 380V的TN及TT系统接地型式的低压电网时 照明和其他电力设备宜由同一台变压器供电 必要时亦可单独设置照明变压器供电 10 配电系统的设计应便于运行 维修 生产班组或工段比较固定时 一个大厂房可分车间或工段配电 多层厂房宜分层设置配电箱 每个生产小组可考虑设单独的电源开关 实验室的每套房间宜有单独的电源开关 11 在用电单位内部的邻近变电所之间宜设置低压联络线 12 由建筑物外引来的配电线路 应在屋内靠近进线点 便于操作维护的地方装设隔离电器 6 4了解无功补偿设计要求 6 2 1并联电容器接入电网的基本要求 1 高压并联电容器装置接入电网的设计 应按全面规划 合理布局 分级补偿 就地平衡的原则确定最优补偿容量和分布方式 2 变电所里的电容器安装容量 应根据本地区电网无功规划以及国家现行标准 电力系统电压和无功电力技术导则 和 全国供用电规则 的规定计算后确定 当不具备设计计算条件时 电容器安装容量可按变压器容量的10 30 确定 3 电容器分组容量 应根据加大单组容量 减少组数的原则确定 6 4 2并联电容器补偿容量计算 1 功率因数计算 企业自然平均功率因数为 cos 1 1 n js nPjs 2 补偿容量计算 补偿容量按无功负荷曲线或下式确定 QC Pjs tg tg kavr6 4 3并联电容器接线方式 1 高压并联电容器装置 在同级电压母线上无供电线路和有供电线路时 可采用各分组回路直接接入母线 并经总回路接入变压器的接线方式 2 高压电容器组的接线方式 应符合下列规定 1 电容器组宜采用单星形接线或双星形接线 2 电容器组的每相或每个桥臂 由多台电容器串联组合时 应采用先并联后串联的接线方式 3 低压电容器或电容器组 可采用三角形接线或中性点不接地的星形接线方式 6 4 5并联电容器装置设备及导体的选择一般规定 1 并联电容器装置的设备选型 应根据下列条件选择 1 电网电压 电容器运行工况 2 电网谐波水平 3 母线短路电流 4 电容器对短路电流的助增效应 5 补偿容量及扩建规划 接线 保护和电容器组投切方式 6 海拔高度 气温 湿度 污秽和地震烈度等环境条件 7 布置与安装方式 8 产品技术条件和产品标准 2 并联电容器装置的电器和导体的选择 应满足在当地环境条件下正常运行 过电压状态和短路故障的要求 3 并联电容器装置的总回路和分组回路的电器和导体的稳态过电流 应为电容器组额定电流的1 35倍 电容器 1 电容器的选型应符合规定 2 电容器额定电压的选择 应符合要求 3 电容器的绝缘水平 应按电容器接入电网处的要求选取 4 电容器的过电压值和过电流值 应符合国家现行产品标准的规定 5 单台电容器额定容量的选择 应根据电容器组设计容量和每相电容器串联 并联的台数确定 并宜在电容器产品额定容量系列的优先值中选取 6 低压电容器宜采用自愈式电容器 断路器 1 高压并联电容器装置断路器的选择 除应符合断路器有关标准外 尚应符合下列规定 高压并联电容器装置总回路中的断路器 应具有切除所连接的全部电容器组和开断总回路短路电流的能力 条件允许时 分组回路的断路器可采用不承担开断短路电流的开关设备 投切低压电容器的开关 其接通 分断能力和短路强度 应符合装设点的使用条件 当切除电容器时 不应发生重击穿 并应具备频繁操作的性能 熔断器 1 电容器保护使用的熔断器 宜采用喷逐式熔断器 2 熔断器的时间 电流特性曲线 应选择在被保护的电容器外壳的10 爆裂概率曲线的左侧 3 熔断器的熔丝额定电流选择 不应小于电容器额定电流的1 43倍 并不宜大于额定电流的1 55倍 4 设计选用的熔断器的额定电压 耐受电压 开断性能 熔断特性 抗涌流能力 机械性能和电气寿命 均应符合国家现行标准 高压并联电容器单台保护用熔断器订货技术条件 的规定 串联电抗器 1 串联电抗器的选型 宜采用干式空心电抗器或油浸式铁心电抗器 并应根据技术经济比较确定 2 串联电抗器的电抗率选择应符合下列规定 3 并联电容器装置的合闸涌流限值 宜取电容器组额定电流的20倍 当超过时 应采用装设串联电抗器予以限制 4 串联电抗器的额定电压和绝缘水平 应符合接入处电网电压和安装方式要求 5 串联电抗器的额定电流不应小于所连接的电容器组的额定电流 其允许过电流值不应小于电容器组的最大过电流值 放电器 1 当采用电压互感器作放电器时 宜采用全绝缘产品 其技术特性应符合放电器的规定 2 放电器的绝缘水平应与接入处电网绝缘水平一致 放电器的额定端电压应与所并联的电容器的额定电压相配合 3 放电器的放电性能应能满足电容器组脱开电源后 在5s内将电容器组上的剩余电压降至50V及以下 避雷器 1 避雷器用于限制并联电容器装置操作过电压保护时 应选用无间隙金属氧化物避雷器 2 与电容器组并联连接的避雷器 与串联电抗器并联连接的避雷器和中性点避雷器的参数选择 应根据工程设计的具体条件进行模拟计算确定 导体及其他 1 单台电容器至母线或熔断器的连接线应采用软导线 其长期允许电流不应小于单台电容器额定电流的1 5倍 2 电容器组的汇流母线和均压线的导线截面应与分组回路的导体截面一致 3 双星形电容器组的中性点连接线和桥形接线电容器组的桥连接线 其长期允许电流不应小于电容器组的额定电流 4 并联电容器装置的所有连接导体 应满足动稳定和热稳定的要求 等等 6 4 6并联电容器保护装置及投切装置 1 保护装置 电容器组应装设不平衡保护 高压并联电容器装置可装设带有短延时的速断保护和过流保护 保护动作于跳闸 高压并联电容器装置宜装设过负荷保护 带时限动作于信号或跳闸 高压并联电容器装置应装设母线过电压保护 带时限动作于信号或跳闸 容量为0 18MVA及以上的油浸式铁心串联电抗器宜装设瓦斯保护 轻瓦斯动作于信号 重瓦斯动作于跳闸 低压并联电容器装置 应有短路保护 过电压保护 失压保护 并宜有过负荷保护或谐波超值保护 2 投切装置 自动 手动 6 5熟悉谐波电流产生的原因以及对电力系统的危害6 5 1基本概念 交流电网中 由于许多非线性电气设备的投入运行 其电压 电流波形实际上不是完全的正弦波形 而是不同程度畸变的非正弦波 非正弦波是周期性电气量 根据傅里叶级数分析 可分解成基波分量和具有基波频率整数倍的谐波分量 非正弦波的电压或电流有效值等于基波和各次谐波电压或电流有效值的和方根 平方和的平方根 值 基本频率为电网频率 工频50Hz 谐波次数 n 是谐波频率与其波频率的整数比 谐波含有率是周期性电气量中含有的第 n 次谐波分量有效值与其基波分量有效值之比 用百分数表示 6 5 2谐波源及部分电气设备产生的谐波电流值谐波源 向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备 统称谐波源 大量谐波电流流入电网后 通过电网阻抗产生谐波压降 叠加在电网基波上 引起电网的电压畸变 部分用电设备产生的谐波电流值 1 换流器利用整流元件导通 截止作用的强行短接和断流 产生谐波电流 2 炼钢电弧炉因电弧的负阻特性和熔化期三相电极反复不规则地短路和断弧 故而产生谐波电流 由于三相负荷不对称 存在较多的三次谐波电流 3 气体放电灯 如荧光灯 高压钠灯 高压汞灯的电路本身含有电弧 此种负阻特性产生谐波电流 其中主要是三次谐波电流 含有率为12 13 4 家用电器中电视机是谐波源 6 5 3谐波的危害 1 使旋转电机 变压器等电气设备由于过大的谐波电流而产生附加损耗 从而引起过热 使绝缘介质老化加速 导致绝缘损坏 2 使变压器产生磁致伸缩和噪声 电抗器产生振动和噪声 感应电动机引起固定数的振动力矩和转速的周期变动 3 使相位控制设备的正常工作因控制信号紊乱而受到干扰 如电子计算机误动作 电子设备误触发 电子元件测试无法进行等 4 使某些类型的继电保护 如晶体管整流型距离保护 变压器及母线复合电压保护由于相位变化而误动或拒动 5 使通信回路 弱电回路产生杂音 甚至造成故障 6 6了解谐波电压和谐波电流限值6 6 1谐波电压限值 表 6 6 2谐波电流允许值 表 6 7掌握抑制谐波的措施及滤波器的设置原则6 5 1抑制谐波的措施 1 由短路容量大的电网供电 2 装设滤波器 当并联电容器组附近有谐波源 谐波电流超过规定允许值时 应在回路中设置串联电抗器以抑制谐波电流 并限制合闸时的涌流 3 选用D yn11接线的变压器 为3次谐波电流提供环流通路 6 7 2滤波器的设置原则 1 无源滤波器 无源功率滤波器通常是利用LC电路进行滤波 特点 2 有源滤波器 有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波 补偿无功的电子装置 它能对大小和频率都变化的谐波及无功进行补偿 1 特点 1 动态补偿 响应很快 2 对谐波和无功的补偿同时进行 3 补偿对象电流增大 也不会过载 4 补偿品质不受电网频率变化的影响 5 不易与电网阻抗发生谐振 2 按接入电网的方式划分 有源电力滤波器可分为并联型和串联型 变配电所所址选择及电气设备布置 GB50053 1994 10kV及以下变电所设计规范 GB50059 1992 35kV 110kV变电所设计规范 GB50060 1992 3Kv 110kV高压配电装置设计规范 7 1熟悉变配电所所址选择的基本要求7 1 1变配电所分类变配电所是各级电压的变电所和配电所的总称 不包括35kV以上变电所时 也可称配变电所 1 35 10 6 kV变电所 常称总降压变电所或总变电所 2 35 0 38kV变电所 35kV直接降至220 380V配电电压 3 10 6 Kv变电所 4 10 6 kV配电所 开闭所 7 1 210kV及以下变配电所所址选择 1 变电所位置的选择 应根据下列要求经技术 经济比较确定 1 接近负荷中心 2 进出线方便 3 接近电源侧 4 设备运输方便 5 不应设在有剧烈振动或高温的场所 6 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所 当无法远离时 不应设在污染源盛行风向的下风侧 7 不应设在厕所 浴室或其他经常积水场所的正下方 且不宜与上述场所相贴邻 8 不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方 且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方 9 不应设在地势低洼和可能积水的场所 满足防火要求等等 7 1 335kV 110kV变配电所所址选择 1 变电所所址的选择 应根据下列要求 综合考虑确定 1 靠近负荷中心 2 节约用地 不占或少占耕地及经济效益高的土地 3 与城乡或工矿企业规划相协调 便于架空和电缆线路的引入和引出 4 交通运输方便 5 所址标高宜在50年一遇高水位之上 等等 7 2熟悉变配电所布置设计要求 7 2熟悉变配电所布置设计要求7 2 110kV及以下变配电所布置设计要求变配电所型式 变电所的型式应根据用电负荷的状况和周围环境情况确定 并应符合下列规定 1 5 变配电所布置要求 变压器布置 1 室内变压器布置 室内变电所的每台油量为100kg及以上的三相变压器 应设在单独的变压器室内 可燃油油浸变压器外廓与变压器室墙壁和门的最小净距 应符合规定 设置于变电所内的非封闭式干式变压器 应装设高度不低于1 7m的固定遮栏 遮栏网孔不应大于40mm 40mm 变压器的外廓与遮栏的净距不应小于0 6m 变压器之间的净距不应小于1 0m 室内安装的干式变压器 其外廓与四周墙壁的净距不应小于0 6m 干式变压器之间的距离不应小于1m 并应满足巡视 维修的要求 在确定变压器室面积时 应考虑变电所所带负荷发展的可能性 一般按能装设大一级容量的变压器考虑 2 室外变压器布置露天或半露天变电所的变压器四周应设不低于1 7m高的固定围栏 墙 变压器外廓与围栏 墙 的净距不应小于0 8m 变压器底部距地面不应小于0 3m 相邻变压器外廓之间的净距不应小于1 5m 当露天或半露天变压器供给一级负荷用电或油量为2500kg以上的相邻可燃油油浸变压器的防火净距不应小于5m 若小于5m时 应设置防火墙 防火墙应高出油枕顶部 且墙两端应大于挡油设施各0 5m 设置于变电所内的非封闭式干式变压器 应装设高度不低于1 7m的固定遮栏 遮栏网孔不应大于40mm 40mm 变压器的外廓与遮栏的净距不宜小于0 6m 变压器之间的净距不应小于1 0m 4 露天或半露天变电所靠近建筑物外墙安装的普通型变压器不应设在倾斜屋面的低侧 以防止屋面冰块或水落到变压器上 等等 并联电容器装置布置要求 变配电装置布置对有关专业的要求 1 防火 2 对建筑的要求 3 采暖及通风 4 其他 高层建筑物内配变电所的特殊要求 7 2 235kV 110kV变配电所布置设计要求 变电所结构型式 1 企业总变电所一般为独立式布置 高压深入的车间变电所一般为附设式 2 35 10 6 kV变电所分屋内式和屋外式 等等控制室布置 1 控制室设计要求 控制室应位于运行方便 电缆较短 朝向良好和便于观察屋外主要设备的地方 无人值班变电所的控制室 应适当简化 面积应适当减小 控制室一般为单层建筑物 与3 10kV配电装置室相连 当整个变电所为多层建筑时 控制室一般设在上层 2 控制室布置要求 屏的布置要求监视 调试方便 力求紧凑 并应注意美观整齐 既要考虑近期的需要 又要考虑远期的合理性 屏 台 的布置应使控制电缆根数最少 长度最短 敷设时电缆交叉最少 控制屏 台 的排列布置 宜与配电装置的间隔排列次序相对应 控制室布置时应考虑主接线模拟屏 板 的位置 控制室应有两个出口 位于楼上的控制室 一个出口可通向室外楼梯的平台 7 3掌握各级电压配电装置布置设计 7 3 1高压配电装置布置一般要求 型式选择 1 配电装置型式的选择 应考虑所在地区的地理情况及环境条件 2 GIS宜采用屋内布置 通道与围栏配电装置的布置 应便于设备的操作 搬运 检修试验 配电装置室内各种通道的最小宽度 净距 应符合规定 屋内布置的GIS应设置通道 设置于屋内的油浸变压器 其外廓与变压器室四壁的最小净距应符合规定 防火与蓄油设施 3 35kV双母线布置的屋内配电装置 母线与母线隔离开关之间宜装设耐火隔板 当电压等级为3 35kV时 屋内断路器 油浸电流互感器和电压互感器 宜装设在两侧有隔墙 板 的间隔内 当电压等级为63 110kV时 屋内断路器 油浸电流互感器和电压互感器应装设在有防爆隔墙的间隔内 总油量超过100kg的屋内油浸电力变压器 宜装设在单独的防爆间内 并应设置消防设施 屋内单台电气设备总油量在100kg以上应设置贮油设施或挡油设施 在防火要求较高的场所 有条件时宜选用不燃或难燃的变压器 配电装置对建筑物及构筑物的要求长度大于7m的配电装置室 应有两个出口 并宜布置在配电装置室的两端 长度大于60m时 宜增添一个出口 当配电装置室有楼层时 一个出口可设在通往屋外楼梯的平台处 配电装置室应设防火门 并应向外开启 防火门应装弹簧锁 严禁用门闩 配电装置室的耐火等级 不应低于二级配电装置室可按事故排烟要求 装设事故通风装置 GIS配电装置室应设通风 排风装置 7 3 2并联电容器装置布置自然功率因数未达到规定标准的变电所 应装设并联电容器装置 电容器装置宜装设在主变压器的低压侧或主要负荷侧 高压并联电容器装置的布置型式 应根据安装地点的环境条件 设备性能和当地实践经验 选择屋外布置或屋内布置 电容器组的布置 宜分相设置独立的柜 台 架 7 3 3低压配电装置布置成排布置的低压配电屏的长度超过6m时 其屏后通道应设两个通向本室或其他房间的出口 如果两个出口间的距离超过15m时还应增加出口 低压配电室内成排布置的配电屏 其屏前 屏后的通道最小宽度 应符合表7 3 5的规定 7 4了解特殊地区配电装置布置设计7 4 1污秽地区配电装置布置设计为了保证处于工业污秽 盐雾等污秽地区电气设备的安全运行 在进行配电装置设计时 必须采取有效措施 防止发生污闪事故 污秽地区配电装置的要求及防污闪措施尽量远离污染源 合理选择配电装置型式 增大电瓷外绝椽的有效爬电距离或选用防污型产品 加强运行维护 7 4 2高海拔地区配电装置布置设计当海拔高度超过1000m时 使电气设备外绝缘和空气间隙的放电电压降低 因此 在进行高海拔地区配电装置设计时 应加强电气设备的外绝缘和放大空气间隙 对于安装在海拔高度超过1000m地区的电气设备外绝缘一般应予加强 当海拔高度超过1000m时 配电装置的 A 值应按图7 4 1进行修正 7 4 3高烈度地震区配电装置布置设计在进行高烈度地震区的配电装置设计时 必须进行抗震计算和采取有效的抗震措施 保证配电装置及电气设备在遭受到设计烈度及以下的地震袭击时能安全供电 高烈度地震区配电装置选型及电气设备安装设计的抗震要求 7 5掌握各级电压配电装置带电距离的确定及校验方法7 5 13kV 110kV配电装置 1 屋外配电装置的安全净距应符合规定 2 屋外配电装置使用软导线时 在不同条件下 带电部分至接地部分和不同相带电部分之间的安全净距 应根据表7 5 2进行校验 并应采用其中最大数值 3 屋内配电装置的安全净距应符合表7 5 3的规定 并应按图7 5 4和图 7 5 5 校验 当电气设备外绝缘体最低部位距地面小于2 3m时 应装设固定遮栏 4 配电装置中相邻带电部分的额定电压不同时 应按高的额定电压确定其安全净距 5 屋外配电装置带电部分的上面或下面 不应有照明 通信和信号线路架空跨越或穿过 屋内配电装置裸露带电部分的上面不应有明敷的照明或动力线路跨越 7 5 2低压配电装置低压屋内 外配电装置的安全净距应符合表7 5 4的规定 练习题 1 单选题 某加工石有小批生产的冷加工机床组 接于380V线路上的三相交流电动机 5KW的6台 4 5KW的8台 2 8KW的15台 设备均为同一类型 其需要系数0 16 COS 0 5 用需要系数法计算线路负荷为 A 108KVAB 29 89KVAC 17 28KVAD 34 56KVAPe 5 6 4 5 8 2 8 15 108KWPis 108 0 16 17 28KWQis 17 28 1 73 29 89kvarSis 17 282 29 892 1 2 34 56KVA 在并联电容组中 放电器与电容器组的连接方式为 A 放电器串联一限流电阻后与电容器并联 B 放电器 限流电阻 电容器三者串联 C 放电器与电容器直接并联 D 放电器与电容器组串联 海拔不超过1000米地区 6kV户内高压配电装置带电导体的最小相对地 相间空气间隙应该分别是 A 相对地7 5cm 相间7 5cmB 相对地10cm 相间10cmC 相对地12 5cm 相间12 5cmD 相对地15cm 相间15cm 下列哪些电源可作为应急电源 A独立于正常电源的发电机组 B供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路 C风力发电设备 D蓄电池 断续或短时工作电动机的设备功率 当采用需要系数法或二项式法计算时 是将额定功率统一换算到负载持续率为 下的有功功率 A 15 B 25 C 50 D 100 当采用二项式法计算负荷时 应将计算对象的所有用电设备统一分组 A 并应逐级计算B 不应逐级计算C 应逐级计算与统一计算相结合D 以逐级计算为主变压器的结线组别一般有哪几种 A D yn12B Y yn0C D yn11D Y yn11 对于一级负荷中特别重要的负荷 A可由两路电源供电 B可不由两路电源供电 C必须由两路电源供电 D除由两个电源供电外 尚应增设应急电源 在负荷