工厂供电课件第6讲

内容提要：本章介绍了用户供电系统的电力负荷与负荷计算，介绍了供电电压以及电源的选择，还介绍了配电系统的设计，最后简单介绍了供电系统的电能节约与电能质量控制。,第2章用户供电系统,第2章用户供电系统,典型用户供电系统示意图,第2章用户供电系统,第一节电力负荷与负荷计算第二节供电电压与电源的选择第三节用户变电所第四节变电所的电气主接线第五节变电所的二次接线第六节高低压配电网第七节用户供电系统的电能损耗与节约第八节供电系统的方案比较,组成、位置、变压器的选择、主要电气设备,要求、母线制、变配电所的主接线,监测电能，监视与保护供电系统,接线方式、结构、导线截面的选择,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。,1、放射式：,第六节高低压配电网(电力线路的接线方式),常用的典型配电方式分为三种：放射式、树干式和环式。,一、高压配电网,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,a)单回路放射式,适用范围：(1)可用于对容量较大、位置较分散的三级负荷供电。(2)对于一、二级负荷较小的10(6)kV变电所，也可采用，但需利用邻近车间变电所之间低压联络方式解决重要负荷的备用供电电源。,图2-34放射式接线图b)双回路放射式c)带有公共备用线路的放射式,适用范围：(b)可用于对一、二级负荷容量较大的设备或车间变电所。(c)可用于较分散的二级负荷，节省投资。,第六节高低压配电网(电力线路的接线方式),优点：供电可靠性高，故障发生后影响范围小；继电保护装置简单且易于整定；（电能方向确定，过流保护易于整定）便于实现自动化；运行简单，切换操作方便。,缺点：配电线路和高压开关柜数量多，投资大。,1、放射式,图2-35单树干式接线图a)架空线b)电缆,2、树干式,优点：是变配电所的馈出线回路数少、投资小、结构简单。缺点：是可靠性差、线路故障影响范围大。（一般用于三级负荷）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。(双三角之间表示电缆连接）,2、树干式,图2-36双回路树干式接线图,可用于对二级负荷供电。,图2-37环式接线图（负荷形接入）,3、环式,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。,3、环式,开关柜数量相对较小，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。,配电系统的保护装置和整定配合都较复杂（电能方向不唯一），通常采用开环运行方式。切换操作较为繁琐。,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,二、低压配电网,适用情况：,a)容量较大、负荷性质重要或环境恶劣的车间的用电设备。,b)正常环境下，当大部分用电设备容量较小又无特殊要求时,c)距供电点较远、彼此相距又很近、容量也很小的次要用电设备。5台，10kW.,第六节高低压配电网,二、低压配电网,设计原则：,1)满足用电设备对供电可靠性和电能质量的要求，尽量简化接线，使操作安全方便，并能适应生产和使用上的变化及设备检修的需要。,2)合理选择配电方式。,3)对于平行的生产流水线上或互为备用的用电设备组，宜由不同的配电母线或线路配电；但对同一生产线上的用电设备，宜由同一母线或线路配电。,4)对单相用电设备，应尽量平衡地分配于三相中。由三相负荷不平衡引起的车间变压器中性线电流不应超过变压器低压绕组额定电压的25%。,5)为减小干扰，对冲击性负荷宜采用放射式单独配电。,6)车间变电所尽量接近负荷中心，减少线损。,第六节高低压配电网,三、配电网的结构：,架空线、电缆,架空线的优点：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。,架空线路的缺点：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。架空线影响厂区美化，这也是厂区供电采用电缆线路的原因之一。（另：架空线绝缘损坏容易发生触电事故）用户供电中架空线越来越少,第六节高低压配电网,三、配电网的结构：架空线、电缆,按照供电电压和用户的重要程度，架空线路可分为三级。,导线常用的材料是铜、铜锡合金(青铜)、铝、铝合金、钢。,铜：导电性能好，抗腐蚀能力强，容易焊接，但价格高。不常用铝：机械强度低，允许应力小多股线绞在钢芯上钢芯铝线。,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,图2-39电缆直接埋地,图2-40电缆敷设在混凝土管中,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,1电阻,2电抗,四、供电线路的电阻和电抗,电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。在常温下（20时），某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。,导线材料的相对磁导率对有色金属=1,图2-42三相交流线路中的线间距离,图2-43导线的换位（解决三相不对称导致的压降不相等问题）,对于系统频率为50Hz的电网，且导线为有色金属,四、供电线路的电阻和电抗,架空线路每千米电抗可取,电缆每千米电抗可取,实际中，导线每千米电阻和电抗一般由制造厂家提供，使用时可查询有关手册。,第六节高低压配电网,五、导线截面的选择,导线截面选择的条件：,1：满足发热条件，通过导线或电缆的正常最大电流要小于它的允许载流量。2：满足经济电流密度条件，按经济电流密度选择导线，使线路的年运行费用最小。3：满足电压损失条件，线路通过正常最大电流时电压降要小于允许的电压降。4：满足机械强度条件，要求导线的截面不应小于它的最小截面，以保证强度。,不同电压等级线路截面的选择与校验,1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,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。,五、导线截面的选择,1按允许载流量选择导线、电缆截面,当实际介质温度不同于表(导线允许载流量表)中规定的基准数值时，可按下式对导线所能通过的允许电流进行修正：,五、导线截面的选择,实际介质温度下导线允许通过的电流；,表中所列基准介质温度下导线允许通过的电流；,该种导体允许的最高温度。,2按经济电流密度选择导线、电缆截面,建设电网时，从经济上要考虑两方面的问题：,五、导线截面的选择,(1)初投资：(2)年运行费用：,(1)初投资：,Z0单位长度的基本费用（与导线截面无关）(元/km);b线路造价与导线截面积间的关系系数；A导线截面积(mm2)；l线路长度(km),2按经济电流密度选择导线、电缆截面,五、导线截面的选择,(2)年运行费用：,管理费,电网维护修理费,设备折旧费,可在相关手册中查出,电价(元/kWh),导线长度(km),年最大负荷损耗时数,2按经济电流密度选择导线、电缆截面,五、导线截面的选择,(2)年运行费用：,经济电流密度,2按经济电流密度选择导线、电缆截面,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。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。,五、导线截面的选择,Jn可查表获得，导体固定、电价固定、年最大利用小时数固定，则Jn固定。,3按电压损耗选择导线和电缆截面,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）。如果线路电压损耗超过了允许值，应适当加大导线截面，使之小于允许电压损耗。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:,3按电压损耗选择导线和电缆截面,对于架空线路可先取，对于电缆线路取，因此可由上式求出r0r0于是，可导出满足电压损耗要求的导线截面AA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。若导线截面按电压损失来选择，则还必须按发热条件进行校验。,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