《供电技术》CH2

1、 供电技术供电技术上海大学上海大学赵剑飞赵剑飞机电工程与自动化学院机电工程与自动化学院第第 2 2 章章 用户供电系统用户供电系统第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 用户供电系统的基本设计目标是为各电力用用户供电系统的基本设计目标是为各电力用户的生产活动和人民生活提供一个安全、可靠、户的生产活动和人民生活提供一个安全、可靠、合理、优质的供电环境。电气设计的基本要素包合理、优质的供电环境。电气设计的基本要素包括：括：n电力负荷及其计算；电力负荷及其计算；n供电电压的选择与调整；供电电压的选择与调整；n电源（包括备用电源和应急电源）的选择；电源（包括备用电源和应急电源）的选择；n配电系统（包括

2、变电所和配电网）的设计；配电系统（包括变电所和配电网）的设计；n供电系统的电能节约与电能质量控制；供电系统的电能节约与电能质量控制； 232.1 2.1 计算负荷的意义和计算目的计算负荷的意义和计算目的n意义：科学判断、准确估算、满足要求、杜绝浪费。意义：科学判断、准确估算、满足要求、杜绝浪费。n计算负荷：根据已知工厂设备安装容量确定的、预计算负荷：根据已知工厂设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷。期不变的最大假想负荷。n负荷计算：求计算负荷的这项工作。负荷计算：求计算负荷的这项工作。第二章第二章 用户供电系统用户供电系统4负荷计算的目的负荷计算的目的：n 企业用电总量企业用电总量n 选

3、择各级变压器的容量选择各级变压器的容量n 架空线和电缆的截面积架空线和电缆的截面积n 继电保护整定继电保护整定n 电器设备型号电器设备型号n 选择无功补偿装置选择无功补偿装置第二章第二章 用户供电系统用户供电系统第二章第二章 用户供电系统用户供电系统一、电力负荷与负荷计算一、电力负荷与负荷计算 1.1.关于负荷的基本概念关于负荷的基本概念 1 1）设备安装容量）设备安装容量 设备安装容量（亦称设备功率）是指连续工设备安装容量（亦称设备功率）是指连续工作的用电设备铭牌上的标称功率。作的用电设备铭牌上的标称功率。 用电设备工作制分为：连续运行工作制、短用电设备工作制分为：连续运行工作制、短时运行工

4、作制、断续周期工作制时运行工作制、断续周期工作制56对于断续周期工作制用电设备对于断续周期工作制用电设备n负荷持续率负荷持续率 FCFCn为表征其断续周期的特点，用整个工作周期里为表征其断续周期的特点，用整个工作周期里的工作时间与全周期时间之比，即用负荷持续的工作时间与全周期时间之比，即用负荷持续率率(FC)(FC)表示。表示。n 思考思考：从发热的观点考虑，怎样将铭牌功率：从发热的观点考虑，怎样将铭牌功率换算成铭牌负荷持续率下的额定持续功率？换算成铭牌负荷持续率下的额定持续功率？ 即如何从式（即如何从式（2-12-1）得到到式（）得到到式（2-22-2）？）？第二章第二章 用户供电系统用户供

5、电系统第二章第二章 用户供电系统用户供电系统2 2）负荷与负荷曲线）负荷与负荷曲线 电力负荷电力负荷是指用电设备从电源取用的电功率，是指用电设备从电源取用的电功率，包括有功功率、无功功率和视在功率。包括有功功率、无功功率和视在功率。电力负荷随时间变化的曲线称为电力负荷随时间变化的曲线称为负荷曲线负荷曲线。7第二章第二章 用户供电系统用户供电系统负荷曲线负荷曲线电力负荷的变化规律电力负荷的变化规律记录电力负荷变化的时间间隔记录电力负荷变化的时间间隔（负荷变化规律不同得到的曲线亦不同）（负荷变化规律不同得到的曲线亦不同）（同一变化规律的负荷，记录负荷变化（同一变化规律的负荷，记录负荷变化的间隔不同

6、，得到的曲线亦不同）的间隔不同，得到的曲线亦不同）8第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 根据负荷曲线绘制的时间长度分类：根据负荷曲线绘制的时间长度分类：u工作班负荷曲线：工作班负荷曲线：8 8小时工作班内的负荷曲线；小时工作班内的负荷曲线；u日负荷曲线：表示在一天中一定时间间隔日负荷曲线：表示在一天中一定时间间隔 t t内内的平均负荷随时间的变化情况；的平均负荷随时间的变化情况；u周负荷曲线周负荷曲线; ;u月负荷曲线月负荷曲线; ;u年负荷曲线：表示全年负荷变动与负荷持续时年负荷曲线：表示全年负荷变动与负荷持续时间关系的曲线，是由不同季节典型日负荷曲线间关系的曲线，是由不同季节典型日负荷

7、曲线推算而来的。推算而来的。 9第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 a)a)日有功负荷曲线日有功负荷曲线图图2-1 2-1 日负荷曲线与年负荷曲线日负荷曲线与年负荷曲线10b)b)年有功负荷曲线年有功负荷曲线11 年负荷持续时间曲线如图年负荷持续时间曲线如图a a，反映了全年负，反映了全年负荷变动与对应的负荷持续时间（全年按荷变动与对应的负荷持续时间（全年按8760h8760h计）计）的关系。的关系。 年每日最大负荷曲线如图年每日最大负荷曲线如图b b，反映了全年当，反映了全年当中不同时段的电能消耗水平，是按全年每日的中不同时段的电能消耗水平，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的。最大

8、半小时平均负荷来绘制的。第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-6)(2-6)3 3）平均负荷、最大负荷、有效负荷与计算负荷）平均负荷、最大负荷、有效负荷与计算负荷 (1) (1) 平均负荷平均负荷Pav：指电力负荷在一段时间内的平均值：指电力负荷在一段时间内的平均值： (2) (2) 最大负荷最大负荷Pmax：是指一年中典型日负荷曲线中的：是指一年中典型日负荷曲线中的最大负荷，记作最大负荷，记作Pmax或或P30。 (3) (3) 有效负荷有效负荷Pe：指由典型工作班负荷曲线（工作班：指由典型工作班负荷曲线（工作班时间为时间为T T）按下式计算所

9、得的有效值：）按下式计算所得的有效值： gzaavTWPTdtPTP02e112第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-7)(2-7)(4) (4) 计算负荷计算负荷P Pc c：是为方便工程设计而假想的一个等：是为方便工程设计而假想的一个等效负荷。（系统实际运行中该负荷是不存在的）。效负荷。（系统实际运行中该负荷是不存在的）。 电力用户的实际负荷并不等于用户中所有用电电力用户的实际负荷并不等于用户中所有用电设备额定功率之和，因为：设备额定功率之和，因为：n 并非所有的用电设备都同时投入运行；并非所有的用电设备都同时投入运行；n 并非所有的用电设备都能工作在额定状态；并非所有的用电设备都

10、能工作在额定状态；n 并非所有的用电设备的功率因数都相同；并非所有的用电设备的功率因数都相同；n 用电设备的效率不完全相同；用电设备的效率不完全相同； 配电设备亦有功率损耗等。配电设备亦有功率损耗等。13第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-8)(2-8) 在供电系统设计中，考虑上述因素后就需要确在供电系统设计中，考虑上述因素后就需要确定一个定一个最大的、恒定不变的等效负荷最大的、恒定不变的等效负荷来代替来代替实际实际变化的真实负荷变化的真实负荷，作为工程设计的依据。该最大，作为工程设计的依据。该最大的、恒定不变的等效负荷（假想负荷）在供电系的、恒定不变的等效负荷（假想负荷）在供电系统

11、工程设计中称为计算负荷。统工程设计中称为计算负荷。 实际负荷实际负荷：真实存在、随机变化的；：真实存在、随机变化的； 计算负荷计算负荷：假想最大的、恒定不变的等效负荷；：假想最大的、恒定不变的等效负荷；14第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-9)(2-9) 根据计算负荷所选择的配电设备，在实际根据计算负荷所选择的配电设备，在实际负荷长期作用下，其温升不超过配电设备在规负荷长期作用下，其温升不超过配电设备在规定使用年限内所允许的最高温升。定使用年限内所允许的最高温升。即：用电设即：用电设备在实际运行中对配电设备所产生的最大热效备在实际运行中对配电设备所产生的最大热效应与计算负荷（等效负

12、荷）产生的热效应相同。应与计算负荷（等效负荷）产生的热效应相同。 计算负荷是供电系统结构设计、导线及变压计算负荷是供电系统结构设计、导线及变压器等配电设备参数选择的依据。器等配电设备参数选择的依据。 15第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-10)(2-10) 4 4）负荷系数、利用系数、需要系数与形状系数）负荷系数、利用系数、需要系数与形状系数 (1) (1) 负荷系数负荷系数：负荷系数是指平均负荷与最大负：负荷系数是指平均负荷与最大负荷之比，它反映了负荷的平稳程度。荷之比，它反映了负荷的平稳程度。 (2)(2) 利用系数利用系数 ：定义为用电设备组在最大负荷工：定义为用电设备组在最

13、大负荷工作班内消耗的平均负荷与该设备组的总安装容量作班内消耗的平均负荷与该设备组的总安装容量之比。之比。 无功负荷系数）有功负荷系数）(maxmaxQQPPavavNavxPPK16第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-11)(2-11)(3) (3) 需要系数需要系数：定义为用电设备组的最大负荷与：定义为用电设备组的最大负荷与该设备组的总安装容量之比。该设备组的总安装容量之比。 (4) (4) 形状系数形状系数：定义为有效负荷与平均负荷之比。：定义为有效负荷与平均负荷之比。形状系数与负荷的平稳程度有关。当负荷曲线形状系数与负荷的平稳程度有关。当负荷曲线无间断时，无间断时，1 1 K

14、Kz z1.5-断断QF1,QS1,QS3 -QF1,QS1,QS3 -断开断开QS5QS5 - -闭合闭合QS6QS6 - -合合QS1,QS3 QS1,QS3 ，再合，再合QF1QF1 - -合合QS7,QS8 QS7,QS8 ，再合，再合QF3 QF3 - -向负载供电向负载供电切换线路：切除负载切换线路：切除负载-断断QF1,QS3,QS1QF1,QS3,QS1 - -合合QS2,QS4 QS2,QS4 ，再合，再合QF2QF2 - -合合QS8,QS7 QS8,QS7 ，再合，再合QF3QF3 - -向负载供电向负载供电104优点：优点： 内桥结线一次侧可设线路保护，倒换线路时操作方

15、内桥结线一次侧可设线路保护，倒换线路时操作方便，设备投资与占地面积均较全桥少。便，设备投资与占地面积均较全桥少。缺点：缺点： 操作变压器和扩建成全桥或单母线分段不如外桥方操作变压器和扩建成全桥或单母线分段不如外桥方便。便。范围：范围： 适用于进线距离长，变压器切换少的终端变电所。适用于进线距离长，变压器切换少的终端变电所。105 外桥结线外桥结线倒闸：倒闸：为送电、断电而按顺序对开关为送电、断电而按顺序对开关进行闭合和断开。进行闭合和断开。原来线路原来线路WL1WL1通过变压器通过变压器T1T1对负载供电对负载供电( (此时假设此时假设WL2WL2、T2T2退出运行退出运行) ) ，假，假设需

16、要：设需要：切换变压器：切换变压器： 切除负载切除负载-断断QF1,QS5,QS3QF1,QS5,QS3 - -合合QS4,QS6QS4,QS6，再合，再合 QF2QF2 - -合合QS7,QS8QS7,QS8，再合，再合 QF3, -QF3, -向负载向负载供电供电切换线路：切除负载切换线路：切除负载-断断QF1,QS5,QS3QF1,QS5,QS3 - -等待上级变电所断等待上级变电所断WL1-WL1-断断QS1QS1、合合QS2QS2 - -等待上级送电等待上级送电-合合QS7,QS8 QS7,QS8 ，QF3QF3 - -合合QS3,QS5 QS3,QS5 ，QF1 -QF1 -向负载

17、供电向负载供电106优点：优点： 对变压器的切换方便，继电保护简单，易于过渡对变压器的切换方便，继电保护简单，易于过渡到全桥或单母线分段的接线，且投资少，占地面到全桥或单母线分段的接线，且投资少，占地面积小。积小。缺点：缺点： 倒换线路时操作不方便，变电所一侧无线路保护。倒换线路时操作不方便，变电所一侧无线路保护。范围：范围： 这种结线适用于进线短而倒闸次数少的变电所；这种结线适用于进线短而倒闸次数少的变电所；或变压器采取经济运行需要经常切换的终端变电或变压器采取经济运行需要经常切换的终端变电所；以及可能发展为有穿越负荷的变电所。所；以及可能发展为有穿越负荷的变电所。第二章第二章 用户供电系统

18、用户供电系统 (2-74)(2-74)内桥接线内桥接线: 适用于线路较长或不经常切换变压器的情况；适用于线路较长或不经常切换变压器的情况；外桥接线外桥接线: 适用于线路较短或需经常切换变压器的情况；适用于线路较短或需经常切换变压器的情况； 桥式接线线路复杂，高压设备多，操作不便，桥式接线线路复杂，高压设备多，操作不便，在用户供电系统中应用较少在用户供电系统中应用较少107108全桥结线n全桥结线适应性强，对线路、变压器的操作全桥结线适应性强，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）。缺段式的中间变电所（高

19、压穿越负荷时）。缺点是设备多、投资大，变电所占地面积大。点是设备多、投资大，变电所占地面积大。109外桥、内桥和全桥的比较第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-75)(2-75)4 4、10(6)kV10(6)kV配电所的主接线配电所的主接线 1) 1) 电源进线方式电源进线方式 电源进线的常用接线方式电源进线的常用接线方式如图。如图。 图图a a 适用于外来电源进线适用于外来电源进线或引自总降压变压器的二次侧，或引自总降压变压器的二次侧，用于需带负荷操作或继电保护用于需带负荷操作或继电保护和自动装置有要求的情况；和自动装置有要求的情况； 图图b b 仅设一个隔离开关，仅设一个隔离开关

20、，适用于专线供电，且继电保护适用于专线供电，且继电保护和自动装置无要求的情况。和自动装置无要求的情况。 配电所配电所10(6)kV10(6)kV电源进线的接线方式电源进线的接线方式 110第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-76)(2-76)2) 10(6)kV2) 10(6)kV馈出线馈出线 馈出线的常用接线方式如图所示。馈出线的常用接线方式如图所示。配电所配电所10(6)kV10(6)kV馈出线的接线方式馈出线的接线方式 111第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-77)(2-77)5 5、10(6)kV10(6)kV变电所的主接线变电所的主接线 10(6)kV10(6)

21、kV变电所供电线路常采变电所供电线路常采用电缆，典型的主接线如图所示。用电缆，典型的主接线如图所示。 图图a a在变压器高压侧不设开在变压器高压侧不设开关，变压器的操作和保护在总降关，变压器的操作和保护在总降压变电所或总配电所馈出线处实压变电所或总配电所馈出线处实现。当需要在车间变电所操作空现。当需要在车间变电所操作空载变压器时，可选用图载变压器时，可选用图b b或图或图c c所所示方案，其中，图示方案，其中，图b b 适用于变压适用于变压器容量不大于器容量不大于630kVA630kVA的变电所。的变电所。由由电缆电缆供电的供电的10(6)kV10(6)kV变电所典型主接线变电所典型主接线 1

22、12第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-78)(2-78) 10(6)kV 10(6)kV变电所由架变电所由架空线供电时，其典型方空线供电时，其典型方案如图所示。通常，跌案如图所示。通常，跌落式熔断器安装在变压落式熔断器安装在变压器室外墙上或架空线终器室外墙上或架空线终端杆上。端杆上。由由架空线架空线供电的供电的10(6)kV10(6)kV变电所典型主接线变电所典型主接线 113第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-79)(2-79) 10(6)kV 10(6)kV变电所低压馈出线的接线方式如图。变电所低压馈出线的接线方式如图。图图a a、b b、c c适用于对非频繁操作的线

23、路、动力设备和照明适用于对非频繁操作的线路、动力设备和照明配电箱配电，图配电箱配电，图d d、e e、f f用于对由交流接触器操作的电动用于对由交流接触器操作的电动机、要求频繁操作的用电设备等配电。机、要求频繁操作的用电设备等配电。变电所低压馈出线变电所低压馈出线的典型接线方式的典型接线方式 114第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-80)(2-80) 6 6、变电所主接线的绘制、变电所主接线的绘制 变电所主接线中各支路的开关设备及其联接关系通常变电所主接线中各支路的开关设备及其联接关系通常作成标准高压开关柜和低压配电屏以供选用，故而主接线作成标准高压开关柜和低压配电屏以供选用，故而

24、主接线图的绘制应与柜、屏的实际布局相对应。绘制变电所主接图的绘制应与柜、屏的实际布局相对应。绘制变电所主接线图时，所有电气设备均表示处于不带电状态。线图时，所有电气设备均表示处于不带电状态。 变电所主接线图应说明：电源电压、电源进线回路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。备的型号及规格；各条馈出线的回路编号、名称及容量等。 115第二章第二章 用户供

25、电系统用户供电系统 (2-81)(2-81)某某35kV35kV变电所系统主接线图变电所系统主接线图 116第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-82)(2-82)10kV10kV变电所低压配电系统图变电所低压配电系统图117第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-83)(2-83) 五、变电所的二次接线五、变电所的二次接线q工厂变电所中，设备常分为一次设备和二次设备，工厂变电所中，设备常分为一次设备和二次设备，q一次设备：主电路中的设备一次设备：主电路中的设备q二次设备：测量表计、控制及信号设备、继电保护二次设备：测量表计、控制及信号设备、继电保护设备、自动装置和远动装置设备、

26、自动装置和远动装置q二次接线：表示二次设备互相连接关系的电路，称二次接线：表示二次设备互相连接关系的电路，称为二次接线或二次回路为二次接线或二次回路118第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-83)(2-83) 五、变电所的二次接线五、变电所的二次接线 变电所设有大量二次设备，实现电能的监测与控制、变电所设有大量二次设备，实现电能的监测与控制、供电系统的监视与保护等。根据测量、控制、保护和信号供电系统的监视与保护等。根据测量、控制、保护和信号显示的要求，表示二次设备互连关系的电路称二次接线或显示的要求，表示二次设备互连关系的电路称二次接线或二次回路。变电所二次系统与一次系统的关系如图所

27、示。二次回路。变电所二次系统与一次系统的关系如图所示。 变电所二次系统与一次系统的关系变电所二次系统与一次系统的关系 119120变电所二次接线的分类q二次接线按电源性质分：交流回路、直流回路二次接线按电源性质分：交流回路、直流回路q按用途分：操作电源回路、测量表计回路、断路按用途分：操作电源回路、测量表计回路、断路控制器回路、信号回路、中央信号回路、继电保控制器回路、信号回路、中央信号回路、继电保护和自动装置回路护和自动装置回路第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-84)(2-84)1 1、电气测量仪表及测量回路、电气测量仪表及测量回路 为保证供电系统一次设备安全、可靠、经济的运为保

28、证供电系统一次设备安全、可靠、经济的运行，需要在变电所中装设电气测量仪表，用以监视系行，需要在变电所中装设电气测量仪表，用以监视系统的运行情况。统的运行情况。 一般测量仪表应满足：一般测量仪表应满足： 1) 1) 测量精度应满足测量要求，并不受环境温度、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。湿度和外磁场等外界条件的影响。 2) 2) 仪表本身消耗的功率应越小越好。仪表本身消耗的功率应越小越好。 3) 3) 仪表应有足够的绝缘强度、耐压和短时过载能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。力，以保证安全运行。 4) 4) 应有良好的读数装置。应有

29、良好的读数装置。 121第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-85)(2-85)6 610kV10kV高压线路电气测量仪表接线原理图高压线路电气测量仪表接线原理图 122第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-86)(2-86) 6 610kV10kV母线的电压测量及绝缘监视接线原理图母线的电压测量及绝缘监视接线原理图 TVTV电压互感器电压互感器 S S联锁开关联锁开关 Q Q电压切换开关电压切换开关 KVKV电压继电器电压继电器 KSKS信号继电器信号继电器 123第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-87)(2-87)断路器的控制与信号回路断路器的控制与信号回路 2

30、 2、断路器的操作控制与信号回路、断路器的操作控制与信号回路断路器的控制与信号回路一般分为控制保护回路、合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。闸回路、事故信号回路和预告信号回路等。LW2-ZLW2-Z型控制开关触点表型控制开关触点表124125断路器的控制回路和信号回路断路器的控制回路和信号回路n 在变电所内对断路器的控制在变电所内对断路器的控制按控制地点可分为按控制地点可分为集中控制与就地控制。所谓集中控制就是集中在控集中控制与就地控制。所谓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制室内进行控制；就地控制就是在断路器安装

31、地点进行控制。进行控制。n 在控制室内对高压配电装置中的断路器进行控制在控制室内对高压配电装置中的断路器进行控制称为距离控制称为距离控制。这种控制主要由控制开关、控制电。这种控制主要由控制开关、控制电缆和操作机构等组成。缆和操作机构等组成。第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-88)(2-88)控制断路器的分合闸过程分析参阅控制断路器的分合闸过程分析参阅P P38383939 (1) (1)手动合闸手动合闸 (2)(2)自动合闸自动合闸 (3)(3)手动跳闸手动跳闸 (4)(4)自动跳闸自动跳闸 (5)(5)闪光电源装置闪光电源装置 (6)(6)防跳装置防跳装置126第二章第二章 用户

32、供电系统用户供电系统 (2-89)(2-89)3 3、信号装置、信号装置 变电所装设的中央信号装置，主要用来示警和显变电所装设的中央信号装置，主要用来示警和显示电气设备的工作状态，以便运行人员及时采取措施。示电气设备的工作状态，以便运行人员及时采取措施。 中央信号装置按中央信号装置按形式形式来分有来分有灯光信号灯光信号和和音响信号音响信号。按按用途用途分有分有事故信号事故信号、预告信号预告信号和和位置信号位置信号。n事故信号事故信号 系统故障，保护动作跳闸发出的信号；系统故障，保护动作跳闸发出的信号；n预告信号预告信号 系统发生异常，但未中断运行的信号（变压器系统发生异常，但未中断运行的信号（

33、变压器 过负荷、中性点不接地系统的单相绝缘损坏）过负荷、中性点不接地系统的单相绝缘损坏）n位置信号位置信号 电气设备的工作状态信号（断路器的分合闸位电气设备的工作状态信号（断路器的分合闸位 位置、有载调压变压器分接头位置等）位置、有载调压变压器分接头位置等）127第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-90)(2-90) 变电所的控制、信号、保护及自动装置以及其变电所的控制、信号、保护及自动装置以及其他二次回路的工作电源称为操作电源。为了保证他二次回路的工作电源称为操作电源。为了保证供电系统的安全可靠运行，操作电源应满足如下供电系统的安全可靠运行，操作电源应满足如下基本要求：基本要求：

34、1) 1) 正常情况下，提供信号、保护、自动装置、断正常情况下，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。路器跳合闸以及其他二次设备的操作控制电源。 2) 2) 在事故状态下，当电网电压下降甚至消失时，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，避免事应能提供继电保护跳闸和应急照明电源，避免事故扩大。故扩大。 4 4、操作电源、操作电源128第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-91)(2-91) 变电所中的操作电源有变电所中的操作电源有直流电源直流电源和和交流电源交流电源两种。重要用户或变压器总容量超过两种。重要用户或变压器

35、总容量超过5000kVA5000kVA的变电所，宜选用直流操作电源；小型配电所的变电所，宜选用直流操作电源；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。交流操作方式时，宜选用交流操作电源。129第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-92)(2-92)单母线直流系统接线图单母线直流系统接线图 直流操作电源直流操作电源 用户变电所的直流操用户变电所的直流操作电源多采用单母线接线作电源多采用单母线接线式，并设有一组储能蓄电式，并设有一组储能蓄电池。交流电源正常时，整池。交流电源正常时，整流装置通过直流母线向直流

36、装置通过直流母线向直流负荷供电，同时向蓄电流负荷供电，同时向蓄电池浮充电；当交流电源故池浮充电；当交流电源故障消失时，蓄电池通过直障消失时，蓄电池通过直流母线向直流负荷供电。流母线向直流负荷供电。130第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-93)(2-93) 直流系统整流设备的交流电源来自于变电所所用变直流系统整流设备的交流电源来自于变电所所用变压器。压器。根据对操作电源的可靠性要求和是否采用蓄电池根据对操作电源的可靠性要求和是否采用蓄电池电源，所用变压器可接于不同的位置，如图所示：电源，所用变压器可接于不同的位置，如图所示：所用变压器的接线方式所用变压器的接线方式 131第二章第二章

37、 用户供电系统用户供电系统 (2-94)(2-94) 交流操作电源交流操作电源 交流操作电源从所用变压器、电压互感器或电流互感交流操作电源从所用变压器、电压互感器或电流互感器获取。所用变压器、电压互感器器获取。所用变压器、电压互感器交流电压型操作电源交流电压型操作电源提供给：信号、控制、断路器的合闸回路、断路器分励提供给：信号、控制、断路器的合闸回路、断路器分励脱扣器线圈跳闸回路脱扣器线圈跳闸回路; ; 电流互感器电流互感器交流电流型操作电源交流电流型操作电源提供给：断路器电流提供给：断路器电流脱扣器线圈跳闸回路脱扣器线圈跳闸回路; ; 由于交流操作电源取自于供电系统电压，系统故障，由于交流操

38、作电源取自于供电系统电压，系统故障，则操作电源消失，故可靠性较低。则操作电源消失，故可靠性较低。（增设（增设UPSUPS可提高可靠性）可提高可靠性）132第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-95)(2-95)交流操作电源下断路器保护跳闸原理接线图交流操作电源下断路器保护跳闸原理接线图a)a)直接动作方式直接动作方式 b)b)跳闸线圈去分流方式跳闸线圈去分流方式 c)c)中间继电器去分流方式中间继电器去分流方式 交流操作电源比直流操作电源更简单，保护交流操作电源比直流操作电源更简单，保护跳闸可以采用直接动作式继电器或跳闸线圈跳闸可以采用直接动作式继电器或跳闸线圈去分流的方式去分流的方式

39、133第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-96)(2-96)六、六、 高低压配电网高低压配电网1 1、配电网的接线方式、配电网的接线方式 用户供电系统的配电网主要是用户供电系统的配电网主要是10(6)kV10(6)kV高压配电网和高压配电网和380V380V低压配电网。典型配电方式分为放射式、树干式和低压配电网。典型配电方式分为放射式、树干式和环式。环式。 1 1）放射式）放射式a a）单回路放射式）单回路放射式; ;b b）双回路放射式）双回路放射式; ;c c）带有公共备用线）带有公共备用线路的放射式路的放射式; ;134第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-97)(2-

40、97) 放射式的优点放射式的优点：供电可靠性高，故障发生后：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；影响范围小；继电保护装置简单且易于整定；便于实现自动化；运行简单，切换操作方便。便于实现自动化；运行简单，切换操作方便。 放射式的缺点放射式的缺点：配电线路和高压开关柜数量：配电线路和高压开关柜数量多，投资大。多，投资大。135第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-98)(2-98)2 2） 树干式树干式优点：优点：变配电所的馈出变配电所的馈出 线回路数少、投线回路数少、投 资小、结构简单。资小、结构简单。缺点：缺点：可靠性差、线路可靠性差、线路 故障影响范围大。

41、故障影响范围大。单树干式接线图单树干式接线图a)a)架空线架空线 b)b)电缆电缆 136第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-99)(2-99) 为满足二级负荷的供电要求，可采用图示的为满足二级负荷的供电要求，可采用图示的双回路树干式。若低压系统加装自动切换的备用双回路树干式。若低压系统加装自动切换的备用联络线，还可提高供电可靠性。联络线，还可提高供电可靠性。双回路树干式接线图双回路树干式接线图 137第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-100)(2-100) 3 3） 环式环式 若将两条树干式配电线路在末端用开关连接起来，若将两条树干式配电线路在末端用开关连接起来，就构成

42、环式接线，如图所示。环式接线的供电可靠性就构成环式接线，如图所示。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。较高，运行方式灵活，可用于对二、三级负荷供电。 环式接线图环式接线图 n环式配电系统保环式配电系统保护装置及整定配护装置及整定配合较复杂一般采合较复杂一般采用开环运行。用开环运行。138第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-101)(2-101) 低压配电系统的接线方式低压配电系统的接线方式有放射式、树干式和链式等。有放射式、树干式和链式等。放射式配电放射式配电 适宜对容量较大、适宜对容量较大、负荷性质重要或环境恶劣的车负荷性质重要或环境恶劣的车间的用电设

43、备。间的用电设备。 树干式配电树干式配电 应用于正常环境应用于正常环境下，大部分用电设备容量较小下，大部分用电设备容量较小又无特殊要求的时候。又无特殊要求的时候。 采用链式配电采用链式配电 应用于对某些应用于对某些距供电点较远、彼此相距又很距供电点较远、彼此相距又很近、容量也很小的次要用电设近、容量也很小的次要用电设备。备。 低压配电系统的接线方式低压配电系统的接线方式 139第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-102)(2-102) 低压配电系统配电方式直接影响着各个设备的供低压配电系统配电方式直接影响着各个设备的供电可靠性和用电质量。低压配电系统设计中应遵循以电可靠性和用电质量。

44、低压配电系统设计中应遵循以下基本原则：下基本原则：n 低压配电系统应满足用电设备对供电可靠性和电能低压配电系统应满足用电设备对供电可靠性和电能质量的要求，注意简化接线，操作安全方便，并能适质量的要求，注意简化接线，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。应生产和使用上的变化及设备检修的需要。n 合理选择配电方式。合理选择配电方式。n 对于平行的生产流水线上或互为备用的用电设备组，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；但对于同一生产宜由不同的配电母线或线路配电；但对于同一生产线上的用电设备，宜由同一母线或线路配电。线上的用电设备，宜由同一

45、母线或线路配电。n 对于单相用电设备，应尽量平衡地分配于三相中。对于单相用电设备，应尽量平衡地分配于三相中。 为减小干扰，对冲击性负荷宜采用放射式单独配电。为减小干扰，对冲击性负荷宜采用放射式单独配电。 140第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-103)(2-103)2 2、配电网的结构、配电网的结构 用户供电系统高低压配电网的结构是架空线和电缆。用户供电系统高低压配电网的结构是架空线和电缆。 架空线的主要特点：架空线的主要特点： 设备简单，造价低。利用空气绝缘，建造比较容易。设备简单，造价低。利用空气绝缘，建造比较容易。故障时易于发现、检修和维护，需占一定的空间，线路故障时易于发现

46、、检修和维护，需占一定的空间，线路纵横交错，占地较大。影响厂区环境美化纵横交错，占地较大。影响厂区环境美化 电缆线路的主要特点：电缆线路的主要特点： 敷设方式相对复杂，造价高，故障时较难寻找故障敷设方式相对复杂，造价高，故障时较难寻找故障点，修复工作量大。但埋于地下，不占地面上的空间，点，修复工作量大。但埋于地下，不占地面上的空间，易于厂区环境美化。易于厂区环境美化。141第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-104)(2-104) 按照供电电压和用户的重要程度，架空线路可分为三级。按照供电电压和用户的重要程度，架空线路可分为三级。架空线路的等级架空线路的等级架空线路等级架 空 电 力

47、 线 路额定电压kV电力用户级别I超过11035110所有等级一级和=级II35110120三 级所有各级III1所有各级导线结构 导线材料线 路 等 级I单股线铜 青铜 钢 铝及其合金 不允许10mm23.5mm3.5mm不允许6mm22.5mm2.75mm10mm2多股线铜 青铜 钢 铝及其合金 16 mm216 mm216 mm225 mm210 mm210 mm210 mm216 mm26 mm26 mm210 mm216 mm2允许的导线最小截面积或直径允许的导线最小截面积或直径142第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-105)(2-105) 电缆的导电部分和绝缘部分都在一

48、个整体中，电缆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：法。电缆户外敷设有三种类型：直接埋地直接埋地 敷设在混凝土管中敷设在混凝土管中敷设在电缆沟中敷设在电缆沟中143第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-106)(2-106)电缆敷设电缆敷设在混凝土管中在混凝土管中 电缆敷设在电缆沟中电缆敷设在电缆沟中a)a)户内户内 b)b)户外户外 c)c)厂区厂区1-1-盖板盖板 2-2-电缆支架电缆支架 3-3-预埋铁件预埋铁件电缆直接埋地电缆直接埋地 144第二章第二章 用户供电系

49、统用户供电系统 (2-107)(2-107)Ar0lrR03 3、供电线路的电阻和电抗、供电线路的电阻和电抗2 2）电抗）电抗 导线电抗与导线的几何尺寸，三相导线的排列导线电抗与导线的几何尺寸，三相导线的排列方法及相间距离有关。方法及相间距离有关。4rav0105 . 0lg6 . 42rDfxlxX01 1）电阻）电阻D Davav 三相导线的几何均距；三相导线的几何均距；r r 材料的相对导磁率，有色金属材料的相对导磁率，有色金属r r1 13CABCABavDDDD145第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-108)(2-108) 在三相电缆中，由于相间距离小，其电抗值在三相电缆

50、中，由于相间距离小，其电抗值远比架空线小。导线的电阻随着截面的增大而显著远比架空线小。导线的电阻随着截面的增大而显著降低，但电抗值随导线截面积的变化并不显著。降低，但电抗值随导线截面积的变化并不显著。 在工程设计计算中，一般在工程设计计算中，一般 架空线路架空线路 x0（0.350.350.40.4） /km/km 电缆线路电缆线路 x00.080.08 /km/km 146第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-109)(2-109)4 4、导线截面的选择、导线截面的选择 从导线本身安全的角度出发，导线截面的选择从导线本身安全的角度出发，导线截面的选择应满足下列要求：应满足下列要求：n

51、导线的机械强度要求；导线的机械强度要求；n导线的允许最高温度要求（导线的允许最高温度要求（允许载流量允许载流量）；）；n线路允许的电压损失要求；线路允许的电压损失要求；n线路运行的经济性；线路运行的经济性；架空导线截面的选择不同等级的架空线路，应满足架空导线截面的选择不同等级的架空线路，应满足 最小截面的约束要求。最小截面的约束要求。147第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-110)(2-110) 按照发热（允许载流量）选择导线截面按照发热（允许载流量）选择导线截面 按照发热要求，所选截面为按照发热要求，所选截面为A A的导线在实际介质的导线在实际介质温度下的载流量必须满足下式所示关

52、系：温度下的载流量必须满足下式所示关系：calII计算电流导线的允许载流量根据计算电流根据计算电流I Ic c查表查表 求相应的求相应的I Ialal且满足且满足I IalalIIc c则则I Ialal所对应的导线截面即为按发热所求导线截面所对应的导线截面即为按发热所求导线截面 148第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-111)(2-111)当实际环境温度当实际环境温度 不是标称温度不是标称温度 时，导时，导线的允许载流量线的允许载流量 可按下式修正可按下式修正: :al1212alII注意：注意：载流导体（导线）载流导体（导线） 的发热的发热导体中流过的电流导体中流过的电流（载流

53、量）（载流量）导体敷设的环境温度导体敷设的环境温度 （散热条件）（散热条件）2 2导线允许最高温度；导线允许最高温度；I Ialal环境温度为环境温度为1 1时对应的载流量时对应的载流量11alI149第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-112)(2-112) 按经济电流密度选择导线截面按经济电流密度选择导线截面电网线路建设的投资费用可表示如下：电网线路建设的投资费用可表示如下： bAZlZ0电网线路的年运行费用可表示为：电网线路的年运行费用可表示为：AlIbAZlRIbAZlFFFFFsgxz2max02max03)(1003)(100年电能损耗费管理费维修费折旧费150第二章第二

54、章 用户供电系统用户供电系统 (2-113)(2-113) 根据年运行费最少的方法可求得经济导线截面根据年运行费最少的方法可求得经济导线截面为：为：ncJIJIA/nmaxJn式中式中 I Imaxmax线路中流过的最大电流，设计时可取：线路中流过的最大电流，设计时可取：310nbJJnJn：经济电流密度。：经济电流密度。cIImax151第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-114)(2-114)上述推导表明：上述推导表明：n 经济截面与最大电流成正比，在求取导线经济截经济截面与最大电流成正比，在求取导线经济截面时，经济电流密度面时，经济电流密度J Jn n被视为常数。被视为常数。n

55、 由于由于正比于正比于T Tmaxmax ，故，故T Tmaxmax越大，则越大，则J Jn n应越小。应越小。n 经济电流密度经济电流密度J Jn n与电价与电价成反比，电价越高，电能成反比，电价越高，电能损耗在总费用中所占比例越大，则电流密度应取得损耗在总费用中所占比例越大，则电流密度应取得小些。小些。 经济电流密度法主要用于电能损耗量较大的电源经济电流密度法主要用于电能损耗量较大的电源进线和电弧炉的短网等截面的计算，经济电流密度进线和电弧炉的短网等截面的计算，经济电流密度J Jn n的值可查相关手册。的值可查相关手册。 152第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-115)(2-1

56、15)%100)()(al2N00UUlxQlrPlQxUUPlr0al2N0%1 按电压损失要求选择导线截面按电压损失要求选择导线截面 设线路允许电压损失为设线路允许电压损失为 Ual%（该值（该值通常不超过通常不超过5 5），则：则：（架空线路初取（架空线路初取x0=0.40.4 /km/km，电缆初取，电缆初取x0=0.080.08 /km/km）则：则：故：满足电压损失要求的导线截面故：满足电压损失要求的导线截面A A为：为：)()%(202mmlQxUUPlAalN153第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-116)(2-116)小结：小结：n不论采用哪种方法选择导线截面，均

57、应满足机械强不论采用哪种方法选择导线截面，均应满足机械强度要求。度要求。n经济电流密度法选出的导线截面若不是标称截面，经济电流密度法选出的导线截面若不是标称截面，应向下一级选。应向下一级选。n按允许的电压损失法选出的导线截面若不是标称截按允许的电压损失法选出的导线截面若不是标称截面，应向上一级选。面，应向上一级选。按允许的电压损失法一般用于输电距离长、电流较按允许的电压损失法一般用于输电距离长、电流较大或低压照明线路导线的选择。大或低压照明线路导线的选择。154第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-117)(2-117)例例2-12-1 设有一回设有一回10kV LJ10kV LJ型架

58、空线路向两个负荷点供电，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线路长度和负荷情况如图所示。已知架空线线间距为lmlm，空气中最高温度为空气中最高温度为3737，允许电压损失，允许电压损失 U Ualal%=5%=5%，试选，试选择导线截面。择导线截面。155第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-118)(2-118)解：设线路解：设线路ABAB段和段和BCBC段选取同一截面段选取同一截面LJLJ型铝绞线，型铝绞线， 初取初取x0 0=0.4=0.4 /km/km，则：，则： %5%100103 . 023 . 05 . 034 . 08 . 028

59、. 013%100)()(%202N22022021102110ACrUqlxplrqqlxpplrUkm/54. 00r220mm4 .58mm54. 07 .31rA于是可得：于是可得：故：故：156第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-119)(2-119)%5%252. 4%ACUA114A1033005008001000322N221221ABUqqppIu 选取选取LJ-70LJ-70铝绞线，查附录表铝绞线，查附录表1111可得：可得：r0 0=0.46=0.46 /km/km， x0 0=0.344=0.344 /km/km。将参数代入上式校验：。将参数代入上式校验： 可

60、见，可见，LJ-70LJ-70导线满足电压损失要求。导线满足电压损失要求。u 按发热条件进行校验按发热条件进行校验。 导线导线ABAB段承载最大负荷电流，其值为：段承载最大负荷电流，其值为：查附录表查附录表6 6，得，得LJ-70LJ-70导线在导线在4040 C C条件下载流量为条件下载流量为215A215A，大于导线最大负荷电流大于导线最大负荷电流114A114A，满足发热条件。，满足发热条件。157第二章第二章 用户供电系统用户供电系统 (2-120)(2-120)七、七、 用户供电系统的电能损耗与节约用户供电系统的电能损耗与节约 1 1、电能节约的途径、电能节约的途径 电能消费的形式包