第三章供电系统

供电技术信工·机电学院电气工程教研室

2007.10第三章供电系统一、教学目的和要求1.掌握工厂供电系统设计一般原则、常用设计方法和设计内容，特别是变电所设置和变压器及供电网导线选择方法和相关计算技巧。2.理解工厂供电系统电压选择、变电所一、二次接线方法及相关计算。3.了解设计供电系统的方案比较方法及要点第一节供电电压的选择一、用户供电系统1.用户供电系统结构如图：1—总降压变电所2—配电所3—车间变电所4—高压用电设备3122234333电源用户供电系统基本要求:安全、可靠、经济、合理主要取决于以下三个方面因素。（1）电力部门所能提供的电源电压。（2）企业负荷大小及距离电源线路远近。（3）企业大型设备的额定电压决定了企业的供电电压。还有导线的截面积、负荷的功率因数、电价制度等因素。一般来讲，大中型企业常采用35～110kV作供电电压，中小型企业常采用35kV、10kV及6kV作供电电压，其中，采用10kV供电电压是最为常见的。二、电压的选择1.供电电压的选择2、高压配电电压的选择

（1）一般情况下,采用10kV作厂内高压配电电压。

（2）对于有6kV设备的企业，如化工、制药厂等：若6kV设备容量较大时，采用6kV厂内高压配电电压；若6kV设备容量较小时，高压配电电压采用10kV。6kV设备采用10/6kV变压器供电。

(3)如果厂区环境条件允许也可采用35kV作为高压配电电压深入负荷中心的直配方式,将35kV直接降为380V供电。3.低压配电电压我国规定低压配电电压等级为380V/220V，但在石油、化工及矿山（井）场所可以采用660V的配电电压。三、供电线路电压损失线路的电压损失不宜超过规定值：高压配电线路的电压损失，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受电端的低压配电线路的电压损失，一般也不超过用电设备额定电压的5%（以满足用电设备要求为准）；对视觉要求较高的照明电路，则为2%~3%。线路损失：说明：电压降Δ=-=Δ+jΔ=（1）通常只考虑线路电压幅值的下降，亦即电压损失（2）通常输电线路电压损失用百分数表示，即量纲如下：[ΔU]=V[]=KV[P]=KW[Q]=kvarUNU•U•首U•末UZUH2.线路上有多个集中负荷时线路电压损失的计算图中，P1、Q1、P2、Q2、P3、Q3为通过各段干线的有功和无功功率；p1、q1、p2、q2、p3、q3为各支线的有功和无功功率；r1、x1、r2、x2、r3、x3为各段干线的电阻和电抗；R1、X1、R2、X2、R3、X3为从电源到各支线负荷线路的电阻和电抗；l1、l2、l3为各干线的长度；L1、L2、L3为从电源到各支线负荷的长度；I1、I2、I3为各段干线的电流。

因为供电线路一般较短，线路上的功率损耗略去不计。通过第一段干线的负荷为

P1=p1+p2+p3

Q1=q1+q2+q3通过第二段干线的负荷为

P2=p2+p3

Q2=q2+q3通过第三段干线的负荷为

P3=p3

Q3=q3

线路上每段干线的电压损失为

线路上总的电压损失为

推广到线路上有n个集中负荷时的情况，线路电压损失的计算公式为

若用支线负荷及电源到支线的电阻电抗表示，则有

如果各段干线使用的导线截面和结构相同，上两式可简化为

式中r0、x0为单位长度导线电阻和电抗值，pe为负荷矩例6-2

计算图示供电系统的电压损失。已知LJ—50：r0=0.64Ω/km，x0=0.38Ω/km；LJ—70：r0=0.46Ω/km，x0=0.369Ω/km；LJ—95：r0=0.34Ω/km，x0=0.36Ω/km。（1）

1WL、2WL导线型号均LJ—70（2）

1WL为LJ—95，2WL为LJ—50

解：（1）

（2）1WL的损失：

2WL的损失：

总电压损失：

三、电压和负荷容量、传输距离之间的关系1、在UN固定条件下，导线横截面大小确定其最大功率输送能力(附表9～附表16)Eg:选UN=10KV,cosφ=0.8,导线截面s=25mm2户外环境30o其截流量为Imax=127A,则最大输电负荷Pmax=2、输电的电压损失ΔU%在规定的UN条件下必须满足：椐此，负荷矩最大负荷Pmax下的最大输电距离3、输电距离和输电容量关系额定电压/KV传输方式输送功率/KW输送距离/KM0.22架空线小于500.150.22电缆小于1000.20.38架空线1000.250.38电缆1750.353架空线100～10003～16架空线200010～36电缆3000小于810架空线300015～510电缆5000小于1035架空线2000～1000050～2060架空线3500～30000100～30110架空线10000～50000150～50220架空线100000～500000200～300表3-1线路的输送容量和输送距离第二节变电所的设置和变压器的选择工厂变配电所是工厂供配电系统的核心，在工厂中占有特别重要的地位。工厂变配电所按其作用可分为工厂变电所和工厂配电所。

变电所的作用是：从电力系统接受电能，经过变压器降压（通常降为0.4kV），然后按要求把电能分配到各车间供给各类用电设备。

配电所的作用是：接受电能，然后按要求分配电能。两者所不同的是，变电所中有配电变压器，而配电所中没有配电变压器。

一、变电所的种类工厂变配电所从它在工厂供配电系统中的地位来说，可分为总降压变电所和车间变电所。工厂的车间变电所的类型按主变压器的安装位置可分主要有车间附设变电所、车间内变电所、独立变电所、地下变电所,梁架上变电所,露天变电所、箱式变电所等几种类型，1.总降压变电所对大中型企业，由于负荷较大，往往采用35KV（或以上）电源进线，一般降压至10kV或6kV，再向各车间变电所和高压用电设备配电，这种降压变电所称为总降压变电所。①企业规模不太大，车间或生产厂房布局比较集中，设一个总降压变电所；②企业规模较大，且有两个或以上的集中大负荷用电车间群，而彼此之间相距又较远时，设立两个或两个以上的总降压变电所。2.车间变电所

独立变电所是指整个变电所设在与车间建筑物有一定距离的单独区域内，通常是户内式变电所，周围几个车间供电，或向全厂供电.设置独立变电所的原因（1）相邻几个车间负荷大，将变电所建到某一车间不适宜；（2）由于车间环境的限制，如制药车间、化工车间之间由于管道较多或有腐蚀性气体、易燃易爆气体等环境限制，必须建立独立变电所；（3）中小型企业负荷不太大，建立一个全厂独立变电所，向全厂各车间供电。(1)独立变电所（2）附设变电所

附设变电所是利用车间的一面或两面墙壁，而其变压器室的大门朝外开，车间附设变电所又分内附式和外附式。内附式变电所要占用一定的车间面积，但其在车间内部，故对车间外观没有影响。外附式变电所在车间的外部，不占用车间面积，便于车间设备的布置,而且安全性也比内附设变电所要高一些。（3）车间内变电所变压器室位于车间内的单独房间内，虽然这种车间内变电所占用了车间内的面积，但它处于负荷的中心，因而可以减少线路上的电能损耗和有色金属消耗量。由于设在车间内其安全性要差一些，故适用于负荷较大的多跨厂房内，在大型冶金企业中比较多见。车间变电所的类型1、2——内附式3、4——外附式5——车间内式6——露天（半露天）式7——独立式(4).杆上变电所变电器安装在室外电杆上，适用于315KVA及以下变压器，常用于居民区、用电负荷小的用电单位。(5).建筑物及高层建筑物变电所这是民用建筑中经常采用的变电所形式，变压器一律采用干式变压器，高压开关一般采用真空断路器，也可采用六氟化硫断路器，但通风条件要好，从防火安全角度考虑，一般不采用少油断路器。1.工厂变配电所的位置应考虑如下的原则：（1）尽量接近负荷中心，以缩短低压配电线路距离，减少有色金属消耗量，降低配电