建筑电气课件

1、建筑电气建筑电气 主讲：谢陈磊 3 供电与配电系统供电与配电系统 目录目录 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 1 电压与电压质量电压与电压质量 2 电力系统中性点运行方式及低压供配电接地形式电力系统中性点运行方式及低压供配电接地形式 3 供配电线路结构形式供配电线路结构形式 4 变配电所及其主结线变配电所及其主结线 5 负荷计算负荷计算 6 短路电流计算短路电流计算 7 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 1、电力系统的基本概念、电力系统的基本概念 电能电能是由发电厂生产的，最终由变电、配电所送到用户。是由发电厂生产的，最终由变电、配电所送到用户。 但发电厂大多建设在能源基地附近

2、，往往离用电负荷很远，但发电厂大多建设在能源基地附近，往往离用电负荷很远， 这就需要将电能经过线路这就需要将电能经过线路输送输送到用户。为了减少输电时的电到用户。为了减少输电时的电 能损耗，输送电能时要能损耗，输送电能时要升压升压，采用高压输电线路将电能输送，采用高压输电线路将电能输送 给用户；同时为了满足用户对电压的要求，输送到用户之后给用户；同时为了满足用户对电压的要求，输送到用户之后 还要经过还要经过降压降压，而且还要合理地将电能，而且还要合理地将电能分配分配到用户或生产车到用户或生产车 间的各个用电设备，如图所示。间的各个用电设备，如图所示。 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要

3、求 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 （1）建筑供配电的基本要求）建筑供配电的基本要求 我国我国电力法电力法规定：规定：“电力生产与电网运行应当遵循电力生产与电网运行应当遵循 安全、可靠、优质、经济的原则。电网运行应连续、稳定，安全、可靠、优质、经济的原则。电网运行应连续、稳定， 保证供电可靠性。保证供电可靠性。”又规定：又规定：“国家对电力供应和使用，实国家对电力供应和使用，实 行行 安全用电、计划用电的管理原则。安全用电、计划用电的管理原则。”因此，建筑供配电的基因此，建筑供配电的基 本要求是：本要求是：安全、可靠、优质、经济、合理安全、可靠、优质、经济、合理。 安全安全：在电

4、能的供应、分配和使用中，应避免发生人身：在电能的供应、分配和使用中，应避免发生人身 事故和设备事故，实现供电安全。事故和设备事故，实现供电安全。 可靠可靠：在发电、供电系统正常运行的情况下，应连续向：在发电、供电系统正常运行的情况下，应连续向 用户供电，不得中断。用户供电，不得中断。 优质优质：应满足用户对电能质量的要求。：应满足用户对电能质量的要求。 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 经济经济：供配电系统的投资要少，运行费用要低，尽可能：供配电系统的投资要少，运行费用要低，尽可能 地节约电能和有色金属消耗量。在供电系统中，应采用符合地节约电能和有色金属消耗量。在供电系统中，应采用

5、符合 现行国家标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品，不现行国家标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品，不 得采用明令淘汰的产品。得采用明令淘汰的产品。 合理合理：在供配电工作中，应合理地处理局部和全局、当：在供配电工作中，应合理地处理局部和全局、当 前和长远等关系。既要照顾局部和当前的利益，又要有全局前和长远等关系。既要照顾局部和当前的利益，又要有全局 观点，按照统筹兼顾、保证重点、择优供应的原则，做好供观点，按照统筹兼顾、保证重点、择优供应的原则，做好供 配电工作。配电工作。 为了提高供电的可靠性和经济性，将各发电厂通过电力为了提高供电的可靠性和经济性，将各发电厂通过电力 网连接起来，

6、并联运行，组成庞大的联合动力系统；将各种网连接起来，并联运行，组成庞大的联合动力系统；将各种 类型发电厂中的发电机、升压降压变压器、输电线路以及各类型发电厂中的发电机、升压降压变压器、输电线路以及各 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 种用电设备组联系在一起构成的统一的整体就是电力系统，种用电设备组联系在一起构成的统一的整体就是电力系统， 用以实现完整的发电、输电、变电、配电和用电。用以实现完整的发电、输电、变电、配电和用电。 2、电力系统组成、电力系统组成 电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组 成的电能生产与消费系统。成的

7、电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源它的功能是将自然界的一次能源 通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电 能供应到各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和能供应到各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和 不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程 进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获 得安全、经济、优质的电能。得安全、经济、优质的电能。 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求

8、 电力系统的主体结构有电力系统的主体结构有电源电源（水电站、火电厂、核电站（水电站、火电厂、核电站 等发电厂），等发电厂），变电所变电所（升压变电所、负荷中心变电所等），（升压变电所、负荷中心变电所等）， 输电、配电线路输电、配电线路和和负荷中心负荷中心。各电源点还互相联接以实现不。各电源点还互相联接以实现不 同地区之间的电能交换和调节，从而提高供电的安全性和经同地区之间的电能交换和调节，从而提高供电的安全性和经 济性。济性。输电线路与变电所构成的网络通常称输电线路与变电所构成的网络通常称电力网络电力网络。电力。电力 系统的系统的信息与控制系统信息与控制系统由各种检测设备、通信设备、安全保由各

9、种检测设备、通信设备、安全保 护装置、自动控制装置以及监控自动化、调度自动化系统组护装置、自动控制装置以及监控自动化、调度自动化系统组 成。电力系统的结构应保证在先进的技术装备和高经济效益成。电力系统的结构应保证在先进的技术装备和高经济效益 的基础上，实现电能生产与消费的合理协调。其典型结构如的基础上，实现电能生产与消费的合理协调。其典型结构如 图所示。图所示。 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 （1）电力网络）电力网络 电力系统中除发电设备和用电设备以外的部分。电力网电力系统中除发电设备和用电设备以外的部分。电力网 络包括络包括输电输

10、电、变电变电和和配电配电3个环节。个环节。 它把分布在广阔地域内它把分布在广阔地域内 的发电厂和用户联接成一个整体，把集中生产的电能送到千的发电厂和用户联接成一个整体，把集中生产的电能送到千 家万户分散的电能用户。家万户分散的电能用户。 结构：电力网络的主要组成有电力线路、变电所和换流结构：电力网络的主要组成有电力线路、变电所和换流 站。按功能分，包括输电线路、区域电网、联络线和配电网站。按功能分，包括输电线路、区域电网、联络线和配电网 络。电力网络、电力系统和动力系统间的关系如图。络。电力网络、电力系统和动力系统间的关系如图。 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 3.1 负荷分级与

11、供电要求负荷分级与供电要求 网络互联：网络互联： 电力网络中通过联络线把区域电力系统联接来，形成联电力网络中通过联络线把区域电力系统联接来，形成联 合电力系统的技术措施。合电力系统的技术措施。 网络互联可以得到若干技术和经济方面的效益：可实网络互联可以得到若干技术和经济方面的效益：可实 现各区域间电能的相互支援，大大提高供电的可靠性，减小现各区域间电能的相互支援，大大提高供电的可靠性，减小 因设备事故引起供电中断而设置的备用容量；可更合理地因设备事故引起供电中断而设置的备用容量；可更合理地 调配用电，减少联合系统的最大负荷，提高发电设备的利用调配用电，减少联合系统的最大负荷，提高发电设备的利用

12、 率，减少联合电力系统中发电设备的总容量；因个别负荷率，减少联合电力系统中发电设备的总容量；因个别负荷 在系统总负荷中所占比例减小，它们的变动对系统电能质量在系统总负荷中所占比例减小，它们的变动对系统电能质量 的影响将减小；的影响将减小； 联合系统总容量很大，个别发电机组的开联合系统总容量很大，个别发电机组的开 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 停停,甚至故障，对系统的影响将减小甚至故障，对系统的影响将减小,从而允许采用单机容量从而允许采用单机容量 更大的高效机组；可以更合理和充分地利用各种类型的发更大的高效机组；可以更合理和充分地利用各种类型的发 电设备（水电站、核电站、火电厂、

13、热电厂、抽水蓄能电站电设备（水电站、核电站、火电厂、热电厂、抽水蓄能电站 等），从而提高运行的经济性；可利用各地区之间气候差等），从而提高运行的经济性；可利用各地区之间气候差 别、时间差别，更合理地按不同发电特性和用电特性来交换别、时间差别，更合理地按不同发电特性和用电特性来交换 电能；若网络结构合理，调度控制恰当，可以提高整个系电能；若网络结构合理，调度控制恰当，可以提高整个系 统的稳定性。统的稳定性。 另一方面，由于网络互联，使系统规模扩大另一方面，由于网络互联，使系统规模扩大,相互间的影相互间的影 响增强，从而对系统的结构、控制措施的配备、通信设施的响增强，从而对系统的结构、控制措施的配

14、备、通信设施的 完善、联络线运行的监视和控制，以及系统运行调度等也提完善、联络线运行的监视和控制，以及系统运行调度等也提 出了更高的要求。出了更高的要求。 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 （2）发电厂）发电厂 发电厂又称发电站，是将自然界蕴藏的各种一次能源转发电厂又称发电站，是将自然界蕴藏的各种一次能源转 换为电能（二次能源）的工厂。换为电能（二次能源）的工厂。 发电厂按其所利用的能源不同，分为发电厂按其所利用的能源不同，分为水力发电厂水力发电厂、火力火力 发电厂发电厂、核能发电厂核能发电厂以及以及风力发电厂风力发电厂、太阳能电站太阳能电站、地热发、地热发 电厂、潮汐发电厂等类型

15、。电厂、潮汐发电厂等类型。 （3）变电所：接受电能、）变电所：接受电能、变换电压变换电压、分配电能。有枢纽变、分配电能。有枢纽变 电所、中间变电所、终端变电所电所、中间变电所、终端变电所 （4）配电所：接受电能、分配电能）配电所：接受电能、分配电能 （5）电力线路：架空线路，电缆）电力线路：架空线路，电缆 架空线路：绝缘导线、裸导线架空线路：绝缘导线、裸导线 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 3、建筑供配电系统及其组成、建筑供配电系统及其组成 为了接受和分配从电力系为了接受和分配从电力系 统送来的电能，各类建筑都需统送来的电能，各类建筑都需 要有一个内部的供配电系统。要有一个内部的

16、供配电系统。 (1)具有高压配电所的供电系统具有高压配电所的供电系统 大型、特大型建筑设有总大型、特大型建筑设有总 降压变电站，把降压变电站，把35220kV电电 压降为压降为610kV电压，向各楼电压，向各楼 宇小变电站供电，小变电站把宇小变电站供电，小变电站把 610kV降为降为220380 V电压，电压， 对低压用电设备供电。对低压用电设备供电。 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 中型建筑设施的供电，一般中型建筑设施的供电，一般 电源进线为电源进线为610kV，经过高压，经过高压 配电站，再由高压配电站分出几配电站，再由高压配电站分出几 路高压配电线将电能分别送到各路高压配电

17、线将电能分别送到各 建筑物变电所，降为建筑物变电所，降为220380 V 低压，供给用电设备。低压，供给用电设备。 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 (2)只有一个变电所（或变配电所）的供只有一个变电所（或变配电所）的供 电系统电系统 小型建筑设施的供电，当所需电力小型建筑设施的供电，当所需电力 容量不大于容量不大于1000kVA时，一般只需一个时，一般只需一个 610kV降为降为220380 V的变电所。的变电所。 如果建筑所需容量不大于如果建筑所需容量不大于160kVA 时，一般采用低压电源进线，直接由当时，一般采用低压电源进线，直接由当 地地220/380V公共电网供电，因此

18、工厂只公共电网供电，因此工厂只 需设一低压配电间，如图所示。需设一低压配电间，如图所示。 低压电源进线的小型工厂供电系统低压电源进线的小型工厂供电系统 使用电力作为其能量来源的设备和用户即电力负荷，在使用电力作为其能量来源的设备和用户即电力负荷，在 电能突然中断供应时造成的损失及影响程度各不相同。损失电能突然中断供应时造成的损失及影响程度各不相同。损失 或影响越大的，对供电可靠性的要求应该越高。因此，将电或影响越大的，对供电可靠性的要求应该越高。因此，将电 力负荷分类很有必要，以便用不同的供电方式对应不同等级力负荷分类很有必要，以便用不同的供电方式对应不同等级 的电力负荷。的电力负荷。 我国我

19、国GB 50052-95供配电系统设计规范供配电系统设计规范规定：电力负规定：电力负 荷按照供电可靠性及中断供电造成的损失或影响的程度分为荷按照供电可靠性及中断供电造成的损失或影响的程度分为 三个等级：三个等级： 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 3.1.1 负荷分级负荷分级 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 1、一级负荷、一级负荷 一级负荷定义为：一旦中断供电将会造成人身伤亡，在经济、一级负荷定义为：一旦中断供电将会造成人身伤亡，在经济、 政治上遭受重大损失，影响有重大经济、政治意义用电单位的正常政治上遭受重大损失，影响有重大经济、政治意义用电单位的正常 工作者。例如

20、：停电造成重大的产品报废、设备损坏的，重要的交工作者。例如：停电造成重大的产品报废、设备损坏的，重要的交 通、通信枢纽，信息中心，国宾馆、大型体育建筑、经常用作国际通、通信枢纽，信息中心，国宾馆、大型体育建筑、经常用作国际 活动的大量人员集中的公共场所的重要电力负荷等等。活动的大量人员集中的公共场所的重要电力负荷等等。 JGJ/T16-2008民用建筑电气设计规范民用建筑电气设计规范规定：国家级政府办规定：国家级政府办 公建筑的主要办公室、会议室；电视台、广播电台直接播出的电视公建筑的主要办公室、会议室；电视台、广播电台直接播出的电视 演播厅、中心机房；特、甲等剧场的舞台照明、电声设备；一、二

21、演播厅、中心机房；特、甲等剧场的舞台照明、电声设备；一、二 级旅馆的宴会厅、餐厅、高级客房；科研院所、高等院校重要实验级旅馆的宴会厅、餐厅、高级客房；科研院所、高等院校重要实验 室电源；县级以上医院急诊部、手术部、婴儿室；一类高层建筑消室电源；县级以上医院急诊部、手术部、婴儿室；一类高层建筑消 防水泵、防排烟设施、走道照明、客梯电力、变频调速防水泵、防排烟设施、走道照明、客梯电力、变频调速(恒压供水恒压供水) 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 生活水泵电力等等属于一级负荷。生活水泵电力等等属于一级负荷。 在一级负荷中，当中断供电将会发生爆炸、中毒和火灾等情在一级负荷中，当中断供电将

22、会发生爆炸、中毒和火灾等情 况的负荷，以及不允许断电的特别重要场所，被归为一级负荷中况的负荷，以及不允许断电的特别重要场所，被归为一级负荷中 的特别重要的负荷。的特别重要的负荷。 2. 二级负荷二级负荷 二级负荷定义为：一旦中断供电将在经济、政治上造成较大二级负荷定义为：一旦中断供电将在经济、政治上造成较大 损失的，影响重要用电单位的正常工作者。例如：停电造成主要损失的，影响重要用电单位的正常工作者。例如：停电造成主要 设备损坏、大量产品报废，造成大型影剧院、大型商场等较多人设备损坏、大量产品报废，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等等。员集中的重要的公共场所秩序

23、混乱等等。 3. 三级负荷三级负荷 三级负荷定义为：不属于一级和二级的电力负荷。三级负荷定义为：不属于一级和二级的电力负荷。 1. 一级负荷的供电要求一级负荷的供电要求 一级负荷中断供电后果严重，因此要由双电源供电；并一级负荷中断供电后果严重，因此要由双电源供电；并 要求当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到影响要求当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到影响 而损坏，以维持继续供电。而损坏，以维持继续供电。 考虑到电力网的实际情况，在发生故障时还是有可能会考虑到电力网的实际情况，在发生故障时还是有可能会 引引 起全部电源进线同时失电而造成停电事故。因此，一级负荷起全部电源进线同时失

24、电而造成停电事故。因此，一级负荷 中特别重要的负荷，除了由电力网提供的两个电源供电外，中特别重要的负荷，除了由电力网提供的两个电源供电外， 还应增设应急电源，并且严禁将其它负荷接入应急供电系还应增设应急电源，并且严禁将其它负荷接入应急供电系 统，以保证其供电的可靠性。统，以保证其供电的可靠性。 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 3.1.2 供电要求供电要求 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 3.1 负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求 应急电源定义为：用作应急供电系统组成部分的电源。可应急电源定义为：用作应急供电系统组成部分的电源。可 作为应急电源使用的有：蓄电池、独立

25、于正常电源的发电机作为应急电源使用的有：蓄电池、独立于正常电源的发电机 组、供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路等。组、供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路等。 2. 二级负荷的供电要求二级负荷的供电要求 宜用双回线路给二级负荷供电。若地区供电条件困难或负宜用双回线路给二级负荷供电。若地区供电条件困难或负 荷较小，二级负荷可由单回荷较小，二级负荷可由单回6KV及以上电压等级的专用架空及以上电压等级的专用架空 线路或电缆供电。线路或电缆供电。当单回电缆线路供电时，应用两根电缆组成当单回电缆线路供电时，应用两根电缆组成 的线路，其每根电缆都应能承受的线路，其每根电缆都应能承受100%的二级负荷

26、。的二级负荷。 我国规定了电力系统和设备的标准电压，见表我国规定了电力系统和设备的标准电压，见表3.1。电力系。电力系 统中发电、输电及配电、用电设备在正常工作下的电压即额定统中发电、输电及配电、用电设备在正常工作下的电压即额定 电压必须要与其相符合。电压必须要与其相符合。 标准电压是一个电标准电压是一个电 压等级系列。电力系统压等级系列。电力系统 中，通常把中，通常把1000V及以及以 下称为低压，下称为低压，1000V以上至以上至35kV为中压，为中压，35kV以上至以上至220 kV为为 高压，高压，220kV以上为超高压。以上为超高压。 3.2 电压与电压质量电压与电压质量 3.2.1

27、 标准电压标准电压 3.2 电压与电压质量电压与电压质量 1.电压偏差的概念电压偏差的概念 电压偏差定义为：实际运行电压与系统标称电压偏差的电压偏差定义为：实际运行电压与系统标称电压偏差的 相对值的百分数。即：相对值的百分数。即： （3-1） 电压偏差实际上就是电压长时间的偏离了标称值，对设电压偏差实际上就是电压长时间的偏离了标称值，对设 备正常运行影响很大。例如实际运行电压低于标称值备正常运行影响很大。例如实际运行电压低于标称值(欠电欠电 压压)，会使作为动力的感应电动机转矩下降、电流增大、温度，会使作为动力的感应电动机转矩下降、电流增大、温度 升高，从而降低生产效率、影响产品质量、缩短电机

28、寿命；升高，从而降低生产效率、影响产品质量、缩短电机寿命； 会使气体放电灯不易或反复点燃，降低照度等。实际运行电会使气体放电灯不易或反复点燃，降低照度等。实际运行电 3.2 电压与电压质量电压与电压质量 3.2.2 电压偏差及调整电压偏差及调整 %100% 电压实际值电压标称值 电压偏差 电压标称值 3.2 电压与电压质量电压与电压质量 电压高于标称值电压高于标称值(过电压过电压)时，会使电光源照度增加但寿命缩短；会时，会使电光源照度增加但寿命缩短；会 使感应电动机电流增加、温度升高、绝缘受损，从而缩短电机寿使感应电动机电流增加、温度升高、绝缘受损，从而缩短电机寿 命；会使电子产品的绝缘永久损

29、坏等。命；会使电子产品的绝缘永久损坏等。 2. 电压偏差的允许值电压偏差的允许值 因此规定电压偏差的允许范围很有必要，我国因此规定电压偏差的允许范围很有必要，我国GB/T12325-2008 标准中规定：标准中规定： 220V单相供电电压的允许偏差范围为标称电压的单相供电电压的允许偏差范围为标称电压的+7%，-10%， 20kV及以下三相供电电压的允许偏差为标称电压的及以下三相供电电压的允许偏差为标称电压的7，35kV及及 以上供电电压正负偏差绝对值之和要求不超过标称电压的以上供电电压正负偏差绝对值之和要求不超过标称电压的10(如电如电 压上下偏差均为正或负，则取最大的绝对值压上下偏差均为正或

30、负，则取最大的绝对值)。另外，对供电距离较另外，对供电距离较 长、短路容量较小以及对电压偏差有特殊要求的用户，可由供用电长、短路容量较小以及对电压偏差有特殊要求的用户，可由供用电 双方协商解决。双方协商解决。 3.2 电压与电压质量电压与电压质量 3. 电压偏差的调整电压偏差的调整 供配电系统在运行中，因潮流重新分布、运行方式改变等供配电系统在运行中，因潮流重新分布、运行方式改变等 等因素，经常会造成供电电压的较大偏差。为满足用电设备对等因素，经常会造成供电电压的较大偏差。为满足用电设备对 电压的要求，必须采取措施进行电压调整。常见的电压调整方电压的要求，必须采取措施进行电压调整。常见的电压调

31、整方 法有：法有： (1) 电力变压器调压电力变压器调压 普通的电力变压器有无励磁调压装置，称为分接开关。将普通的电力变压器有无励磁调压装置，称为分接开关。将 高压绕组引出几个抽头接至分接开关的电压分接头。改变电压高压绕组引出几个抽头接至分接开关的电压分接头。改变电压 分接头的位置即可调压，不过要在变压器完全不带电的情况下分接头的位置即可调压，不过要在变压器完全不带电的情况下 才能调整。如果对电压调整有较高要求需要经常带负载调压才能调整。如果对电压调整有较高要求需要经常带负载调压 的，可以采用有载调压变压器。的，可以采用有载调压变压器。 3.2 电压与电压质量电压与电压质量 (2) 采用无功补

32、偿调压采用无功补偿调压 供配电系统中存在大量的感性负载如感应电动机、电力变供配电系统中存在大量的感性负载如感应电动机、电力变 压器、接触器、继电器、电焊机、带电感镇流器的气体放电灯压器、接触器、继电器、电焊机、带电感镇流器的气体放电灯 等等，它们产生的相位滞后的感性无功功率，降低了功率因等等，它们产生的相位滞后的感性无功功率，降低了功率因 数，增加了电压损耗。采用并联电容器补偿感性无功功率，可数，增加了电压损耗。采用并联电容器补偿感性无功功率，可 以减小系统的电压损耗，改善电压水平。如装设于变电所内采以减小系统的电压损耗，改善电压水平。如装设于变电所内采 用分组投切的办法，则可对供电范围实行中

33、心调压。串联电容用分组投切的办法，则可对供电范围实行中心调压。串联电容 补偿，则可用于配电网中局部调压，这种调压作用会随线路负补偿，则可用于配电网中局部调压，这种调压作用会随线路负 载的变化而变化，因此具有自行调节的能力。载的变化而变化，因此具有自行调节的能力。 3.2 电压与电压质量电压与电压质量 (3) 其他的调压手段其他的调压手段 如切除次要的负荷，增加供电线路导线截面、供电线路，如切除次要的负荷，增加供电线路导线截面、供电线路， 缩短供电距离，改善供电线路的功率因数，用阻抗相对较小的缩短供电距离，改善供电线路的功率因数，用阻抗相对较小的 电缆线路代替架空线路，尽量使三相负载平衡等等也能

34、有效改电缆线路代替架空线路，尽量使三相负载平衡等等也能有效改 善电压的偏差。善电压的偏差。 1. 电压波动和闪变的概念与危害电压波动和闪变的概念与危害 电压波动是指电网电压的方均根值电压波动是指电网电压的方均根值(有效值有效值)一连串的变动一连串的变动 或连续的变化。或连续的变化。 闪变是指电光源照度变化对人眼形成刺激的主观感受，是闪变是指电光源照度变化对人眼形成刺激的主观感受，是 波动电压作用于光源在一段时间内引起的积累效应。波动电压作用于光源在一段时间内引起的积累效应。 供配电系统中负荷的剧烈变动将引起电压波动。各种短路供配电系统中负荷的剧烈变动将引起电压波动。各种短路 故障会造成负荷剧变

35、，进而引起电压较大波动。正常运行时故障会造成负荷剧变，进而引起电压较大波动。正常运行时 不不 稳定的负荷如轧钢机、电弧炉、电焊机，大厦中的电梯等等稳定的负荷如轧钢机、电弧炉、电焊机，大厦中的电梯等等 都都 会引起供配电系统电压波动。会引起供配电系统电压波动。 3.2 电压与电压质量电压与电压质量 3.2.3 电压波动与闪变电压波动与闪变 3.2 电压与电压质量电压与电压质量 电压波动可使电动机转速不均匀，影响产品质量；能造成自电压波动可使电动机转速不均匀，影响产品质量；能造成自 动化控制装置误动作，计算机电子信息系统工作异常、硬件损动化控制装置误动作，计算机电子信息系统工作异常、硬件损 坏；产

36、生照明闪烁，引起人眼视觉的不适与疲劳，影响工作与学坏；产生照明闪烁，引起人眼视觉的不适与疲劳，影响工作与学 习；影响对电压波动敏感的精密仪器实验结果等等。习；影响对电压波动敏感的精密仪器实验结果等等。 2. 电压变动的计算与限值电压变动的计算与限值 电压变动是衡量电压波动大小的一个指标，用电压均方根电压变动是衡量电压波动大小的一个指标，用电压均方根 (有效有效)值曲线上相邻两个极值电压之差对电网标称电压值曲线上相邻两个极值电压之差对电网标称电压UN的百分的百分 数表示之，即：数表示之，即： （3-2） 式中：式中： 电压均方根电压均方根(有效有效)值曲线上相邻两个极值电压之差。值曲线上相邻两个

37、极值电压之差。 系统标称电压。系统标称电压。 %100% N U d U U N U 3.2 电压与电压质量电压与电压质量 国标国标GB/T12326-2008规定了用户在电力系统公共连接点规定了用户在电力系统公共连接点 产生的电压变动的限值，见表产生的电压变动的限值，见表3.2。公共连接点。公共连接点(PCC)是电力是电力 系统中一个以上用户的连接处。系统中一个以上用户的连接处。 r（次（次/h） d % 35kV及以下及以下35kV以上以上 r143 1r103*2.5* 10r10021.5 100PL23 PL31 ， 当当PL23 0.15PL12时：时： Peq=1.5(PL12+

38、PL23) （3-39） 当当PL23 0.15PL12时：时： （3-40） 当只有当只有PL12 ， PL23 = PL31=0 ，时：，时： （3-41） 12 3 eqL PP 12 3 eqL PP cos1 3.6 负荷计算负荷计算 例例3-7 室外一条照明线路采用室外一条照明线路采用380V600W高压钠灯，高压钠灯，L1、L2两相两相 间接有间接有20盏，盏，L2、L3两相间接有两相间接有21盏，盏，L3、L1两相间接有两相间接有19 盏。试计算这条照明线路上的等效三相计算负荷。盏。试计算这条照明线路上的等效三相计算负荷。 解：查附录解：查附录4-6得：得： ， ， ，则各相间

39、计算负，则各相间计算负 荷：荷： L1、L2两相间计算负荷：两相间计算负荷： L2、L3两相间计算负荷：两相间计算负荷： L3、L1两相间计算负荷：两相间计算负荷： 取两个最大负荷，得：取两个最大负荷，得： 等效三相计算无功为：等效三相计算无功为： 等效三相视在功率、等效三相电流计算略。等效三相视在功率、等效三相电流计算略。 1 d K cos0.5tan1.73 m12 1 (20 600)12000W Lde PK P m23 1 (21 600)12600W Lde PK P m31 1 (19 600)11400W Lde PK P 1223 1.5()1.5 (12000 12600

40、)36900W eqm Lm L PPP tan36900 1.7363837var eqeq QP 3.6 负荷计算负荷计算 换算系数法换算系数法 要较为精确地分配单相线电压负荷，需用到换算系数法，公要较为精确地分配单相线电压负荷，需用到换算系数法，公 式为：式为： L1相：相： （3-42） （3-43） L2相：相： （3-44） （3-45） L3相：相： （3-46） （3-47） 式中：式中： 、 分别为接在分别为接在L1、L2相间的单相负荷换算到相间的单相负荷换算到L1 相的有功、无功系数，其余的系数依此类推。相的有功、无功系数，其余的系数依此类推。 112 11231 131L

41、LLLL PpPpP 112 11231 131LLLLL QqPqP 212 21223 223LLLLL PpPpP 212 21223 223LLLLL QqPqP 323 32331 331LLLLL PpPpP 323 32331 331LLLLL QqPqP 12 1L p 12 1L q 3.6 负荷计算负荷计算 表表3.8给出了不同下，分配到各相的换算系数。给出了不同下，分配到各相的换算系数。 表表3.8 单相线电压负荷换算为相电压负荷系数单相线电压负荷换算为相电压负荷系数 12 123 231 3LLL ppp 、 12 223 331 1LLL ppp 、 12 123 2

42、31 3LLL qqq 、 负荷换算系数负荷换算系数 功率因数功率因数 0.350.40.50.60.650.70.80.91.0 1.271.171.00.890.840.80.720.640.5 0.270.1700.110.160.20.280.360.5 1.050.860.580.380.30.220.090.050.29 1.631.441.160.960.880.80.670.530.29 12 223 331 1LLL qqq 、 3.6 负荷计算负荷计算 例例3-8 用换算系数法，求例用换算系数法，求例3-7的等效三相计算负荷。的等效三相计算负荷。 解：查附录解：查附录2-2

43、得：得： ， ， ，则各相间计算，则各相间计算 负荷：负荷：L1相：相： L2相：相： L3相：相： L2相为最大负荷相，则等效三相负荷：相为最大负荷相，则等效三相负荷： 等效三相视在功率、等效三相电流计算略。等效三相视在功率、等效三相电流计算略。 1 d K cos0.5tan1.73 112 11231 131 1 120000 1140012000W LLLLL PpPpP 112 11231 131 0.58 12000 1.16 1140020184var LLLLL QqPqP 212 21223 223 0 12000 1 1260012600W LLLLL PpPpP 212

44、21223 223 1.16 120000.58 1260021228var LLLLL QqPqP 323 32331 331 0 12600 1 1140011400W LLLLL PpPpP 323 32331 331 1.16 126000.58 1140021228var LLLLL QqPqP 3 1 1260037800W eq P 3 1 2122863684var eq Q 在负荷计算中，要把供配电系统在负荷计算中，要把供配电系统 的功率损耗逐步加到总计算负荷中的功率损耗逐步加到总计算负荷中 去，如图去，如图3.21所示。所示。 图图3.21中，中， 是单组设备计算负荷，是单

45、组设备计算负荷， 为为380V低压母线上低压母线上 的总负荷，由母线上所有计算负荷相加再乘上同时系数得到。的总负荷，由母线上所有计算负荷相加再乘上同时系数得到。 等于等于 加上变压器损耗加上变压器损耗 ， 计入线路损耗计入线路损耗 就是就是 。10kV母线上的总计算负荷是母线上的总计算负荷是 ，由母线上所有计算负荷，由母线上所有计算负荷 相加并乘上同时系数得到，相加并乘上同时系数得到， 是用户的总负荷，在是用户的总负荷，在 的基础上的基础上 计入变压器损耗计入变压器损耗 得到。得到。 3.6 负荷计算负荷计算 3.6.6 供配电系统功率损耗供配电系统功率损耗 (6)m P (5)m P (4)

46、m P (5)m P 2T P (4)m P 1L P (3)m P (2)m P (1)m P (2)m P 1T P 3.6 负荷计算负荷计算 1. 三相供配电线路损耗三相供配电线路损耗 三相供配电线路的有功功率损耗三相供配电线路的有功功率损耗 ，无功功率损耗，无功功率损耗 可按下式计算：可按下式计算： （3-48） （3-49） 式中：式中：Im计算电流。计算电流。 每相导线的电阻、电抗。每相导线的电阻、电抗。 r0、x0单位长度单位长度(km)的电阻、电抗值。的电阻、电抗值。 l 线路每相计算长度，线路每相计算长度，km。 用户内部的供配电线路通常比较短，线路损耗大多数可以省略用户内部

47、的供配电线路通常比较短，线路损耗大多数可以省略。 L P L Q 0 33 Lmm PI RI r l 0 33 Lmm QI XI x l RX、 3.6 负荷计算负荷计算 2. 变压器损耗变压器损耗 变压器的损耗包括有功功率损耗变压器的损耗包括有功功率损耗PT和无功功率损耗和无功功率损耗QT 。 1) 有功功率损耗有功功率损耗 变压器的有功功率损耗由两部分组成，其中一部分为与负荷大变压器的有功功率损耗由两部分组成，其中一部分为与负荷大 小无关的空载损耗，又称铁损，是变压器铁芯中涡流、磁滞产生的小无关的空载损耗，又称铁损，是变压器铁芯中涡流、磁滞产生的 有功损耗。有功损耗。 另一部分是与负荷

48、电流另一部分是与负荷电流(或功率或功率)平方成正比的短路损耗，又称铜平方成正比的短路损耗，又称铜 损，是变压器一、二次绕组的电阻产生的有功损耗。变压器有功功损，是变压器一、二次绕组的电阻产生的有功损耗。变压器有功功 率损耗的计算公式：率损耗的计算公式： （3-50） 式中：式中： 、 变压器铁损和额定负载下的铜损，产品手变压器铁损和额定负载下的铜损，产品手 册中可查到。册中可查到。 变压器额定容量与计算容量变压器额定容量与计算容量(计算视在功率计算视在功率)。 2 () m TFe Tcu N T N T S PPP S Fe T P cu N T P N Tm SS、 3.6 负荷计算负荷计

49、算 2) 无功功率损耗无功功率损耗 变压器的无功功率损耗一部分是产生磁通引起的无功损变压器的无功功率损耗一部分是产生磁通引起的无功损 耗，另一部分是变压器一、二次绕组电抗上产生的无功损耗，耗，另一部分是变压器一、二次绕组电抗上产生的无功损耗， 计算公式为：计算公式为： （3-51） 式中：式中： 变压器空载电流百分数，产品手册上可查到。变压器空载电流百分数，产品手册上可查到。 变压器短路变压器短路(阻抗阻抗)电压百分数，产品手册上可查到。电压百分数，产品手册上可查到。 变压器的功率损耗还可以按下式粗略估算：变压器的功率损耗还可以按下式粗略估算： （3-52） （3-53） 2 0 % () Q

50、 100100 Tk Tm TN T N T IuS S S 0 % T I % k T u 0.02 TN T PS Q(0.08 0.10) TN T S 1. 功率因数降低的影响功率因数降低的影响 供配电系统中的变配电设备及用电设备大部分属于感性负载，供配电系统中的变配电设备及用电设备大部分属于感性负载， 如电力变压器、电抗器、继电器、接触器、感应电动机、电焊机如电力变压器、电抗器、继电器、接触器、感应电动机、电焊机 等，它们在工作时需要吸收无功功率，造成功率因数下降。发电等，它们在工作时需要吸收无功功率，造成功率因数下降。发电 设备在容量为一定时，无功功率需求的增加将会造成发出的有功设

51、备在容量为一定时，无功功率需求的增加将会造成发出的有功 功率的下降，而影响发电机的出力。同时，无功功率在系统的输功率的下降，而影响发电机的出力。同时，无功功率在系统的输 送中会造成诸多不利的影响，例如无功功率在通过线路时，会引送中会造成诸多不利的影响，例如无功功率在通过线路时，会引 起有功损耗、电网的电压损失。在电网输送有功功率不变的前提起有功损耗、电网的电压损失。在电网输送有功功率不变的前提 下，无功增加而使总电流增加，造成供配电系统中的变压器、导下，无功增加而使总电流增加，造成供配电系统中的变压器、导 3.6 负荷计算负荷计算 3.6.7 无功功率补偿无功功率补偿 3.6 负荷计算负荷计算

52、 线以及测量仪器仪表等的一次、二次设备的容量、规格尺寸增大，线以及测量仪器仪表等的一次、二次设备的容量、规格尺寸增大， 从而使投资费用增加。从而使投资费用增加。 2. 功率因数补偿规定功率因数补偿规定 我国我国供电营业规则供电营业规则中规定：除电网有特殊要求的用户外，中规定：除电网有特殊要求的用户外， 用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数，用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数，100kVA及及 以上的高压供电用户为以上的高压供电用户为0.90以上；其他电力用户和大、中型电力排以上；其他电力用户和大、中型电力排 灌站、趸购转售电企业的为灌站、趸购转售电企业的为0.85以上

53、；农业用电为以上；农业用电为0.80以上。在以上。在功功 率因数调整电费办法率因数调整电费办法中规定了不同功率因数下的电费增收比例。中规定了不同功率因数下的电费增收比例。 无功功率应就地补偿平衡。用户应在提高自然功率因数的基础上，无功功率应就地补偿平衡。用户应在提高自然功率因数的基础上， 按有关标准设计和安装无功补偿装置，及时、自动投切，并防止无按有关标准设计和安装无功补偿装置，及时、自动投切，并防止无 功倒送。功倒送。 3.6 负荷计算负荷计算 3. 无功功率补偿形式无功功率补偿形式 1）无功功率补偿装置类型）无功功率补偿装置类型 并联电容器补偿装置并联电容器补偿装置 在无功功率变化速度较慢

54、或无功功率需求较稳定的场合，宜选在无功功率变化速度较慢或无功功率需求较稳定的场合，宜选 用带开关或接触器的并联电容补偿装置。在无功功率变化速率较用带开关或接触器的并联电容补偿装置。在无功功率变化速率较 快，且无功功率变化较大的场合，可选用以大功率晶闸管控制投切快，且无功功率变化较大的场合，可选用以大功率晶闸管控制投切 的无功功率补偿装置。的无功功率补偿装置。 同步补偿机同步补偿机 工艺条件要求或允许使用转速恒定的同步电动机拖动其工作机工艺条件要求或允许使用转速恒定的同步电动机拖动其工作机 械的，可考虑选用同步电动机作无功功率补偿装置。械的，可考虑选用同步电动机作无功功率补偿装置。 静态无功功率

55、补偿装置静态无功功率补偿装置 无功功率变化频率或变化的幅值大时，必须采用静态补偿装置。无功功率变化频率或变化的幅值大时，必须采用静态补偿装置。 3.6 负荷计算负荷计算 如大型的炼钢炉、轧钢机等冲击性负荷，需要对其无功冲击负荷进如大型的炼钢炉、轧钢机等冲击性负荷，需要对其无功冲击负荷进 行补偿，应采取静态无功功率补偿装置。行补偿，应采取静态无功功率补偿装置。 2）并联电容器组的装设位置（补偿方式）并联电容器组的装设位置（补偿方式） 实际中广泛应用的补偿无功功率的并联电力电容器（简单经济、实际中广泛应用的补偿无功功率的并联电力电容器（简单经济、 便于运行维护），其装设的位置因不同的补偿方式而不同

56、。补偿的便于运行维护），其装设的位置因不同的补偿方式而不同。补偿的 电容器组越靠近补偿的负荷，其补偿覆盖区域就越大，节能的效果电容器组越靠近补偿的负荷，其补偿覆盖区域就越大，节能的效果 也就越好。也就越好。 电力电容器的补偿方式通常分为三种：个别补偿、分组补偿和电力电容器的补偿方式通常分为三种：个别补偿、分组补偿和 集中补偿。集中补偿。 个别补偿就是将电力电容器装设在需要补偿的电气设备附近，个别补偿就是将电力电容器装设在需要补偿的电气设备附近， 使用中与电气设备同时运行和退出。使用中与电气设备同时运行和退出。 3.6 负荷计算负荷计算 个别补偿处于供电的末端负荷处，它可补偿安装地点前面所有高、

57、个别补偿处于供电的末端负荷处，它可补偿安装地点前面所有高、 低压输电线路及变压器的无功功率，能最大限度地减少系统的无功低压输电线路及变压器的无功功率，能最大限度地减少系统的无功 输送量，使得整个线路和变压器的有功损耗减少，及导线的截面、输送量，使得整个线路和变压器的有功损耗减少，及导线的截面、 变压器的容量、开关设备等的规格尺寸降低，它有最好的补偿效果。变压器的容量、开关设备等的规格尺寸降低，它有最好的补偿效果。 其缺点是：其缺点是： ()普遍采用时总体投资费用大。普遍采用时总体投资费用大。 ()由于设置地点分散，不便于统一管理。由于设置地点分散，不便于统一管理。 () 处于工作现场附近，易受

58、到周围不良环境的影响。处于工作现场附近，易受到周围不良环境的影响。 ()因设备退出运行时也同时切除电容器，所以利用率低。因设备退出运行时也同时切除电容器，所以利用率低。 个别补偿适合于长期平稳运行的，无功功率需求量大的设备设个别补偿适合于长期平稳运行的，无功功率需求量大的设备设 置。置。 3.6 负荷计算负荷计算 分组补偿，即对用电设备组，每组采用电容器进行补偿。其利分组补偿，即对用电设备组，每组采用电容器进行补偿。其利 用率比个别补偿大，所以电容器总容量也比个别补偿小，投资比个用率比个别补偿大，所以电容器总容量也比个别补偿小，投资比个 别补偿小。但其对从补偿点到用电设备这段配电线路上的无功是

59、不别补偿小。但其对从补偿点到用电设备这段配电线路上的无功是不 能进行补偿的。能进行补偿的。 集中补偿的电力电容器通常设置在变、配电所的高、低压母线集中补偿的电力电容器通常设置在变、配电所的高、低压母线 上，如图。这种方式投资少，便于集中管理；同时能补偿用户高压上，如图。这种方式投资少，便于集中管理；同时能补偿用户高压 侧的无功功率以满足供电部门对用户功率因数的要求。但其对母线侧的无功功率以满足供电部门对用户功率因数的要求。但其对母线 后的内部线路没有无功补偿。电力电容器设置在低压母线上，能补后的内部线路没有无功补偿。电力电容器设置在低压母线上，能补 偿母线前面的变压器、高压配电线路及系统的无功

60、功率。偿母线前面的变压器、高压配电线路及系统的无功功率。 工厂及民用供配电系统中，电力电容器常采用高、低压混合补工厂及民用供配电系统中，电力电容器常采用高、低压混合补 偿形式，以互相补充，发挥各补偿方式的特点。偿形式，以互相补充，发挥各补偿方式的特点。 3.6 负荷计算负荷计算 3.6 负荷计算负荷计算 4. 无功补偿计算无功补偿计算 功率因数补偿装置的补偿容量功率因数补偿装置的补偿容量Qc可按下式计算：可按下式计算： （3-54） 式中：式中：Pav平均负荷，也可用计算负荷平均负荷，也可用计算负荷Pm乘以负荷系数乘以负荷系数代替，代替， 负荷系数可取负荷系数可取0.70.8。 补偿前、后功率