页数：52页文件大小：687.5 KB来源： 供配电实用技术ppt课件
本课件为课程绪论，从电力系统与电力网的基本概念入手，说明发电厂、变配电所与电能用户的构成，进而讲解电力系统中性点的三种运行方式及其特点，最后介绍电力系统的电压质量标准、额定电压国家标准以及工厂高低压配电电压的选择原则。
《供配电实用技术》课程封面。本课件围绕工厂所需电能的供应与分配问题展开，系统讲解工厂电力负荷、变配电所、电力网络、系统保护、二次接线与节约用电等内容。
本课程主要内容：
第一章 绪论：本章介绍电力系统基本概念、电力系统的中性点运行方式以及电力系统的电压三部分基础知识。
电能的生产、输送、分配和使用的全过程实际上是同时完成的，这一全过程中的各个环节是一个紧密的整体，因此在讲述供配电系统知识之前，需先了解有关电力系统的基本知识。
单线图各环节电压等级：发电机3.15~20kV，高压输电线35~500kV，高压配电线6~10kV，低压配电线220/380V。
电力系统单线图以三相对称母线表示，图中含两绕组变压器与三绕组变压器，并标注发电机3.15~20kV、高压输电线35~500kV、高压配电线6~10kV、低压配电线220/380V等电压等级。
电力系统的组成
对电力系统运行的基本要求：
本页承接电力系统运行的基本要求，以图示方式归纳供电可靠性、电能质量（电压与频率）和经济性能三项要点。
电网往往按电压等级称呼，如10kV电网即指相互连接的整个10kV电压电力线路；按供电地区不同也称城市电网、农村电网等。
1.2 电力系统的中性点运行方式
中性点有三种接地方式：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地。
中性点接地方式的选择主要取决于发生单相接地时对电气设备绝缘的要求及对供电可靠性的要求。
中性点不接地的电力系统分析：
中性点不接地系统发生单相接地故障时：
因此可以带故障运行，但只允许暂时运行2小时，否则易使单相故障转变为两相接地故障。
中性点经消弧线圈接地的电力系统：单相接地时短路电流为接地电容电流与消弧线圈电感电流的相量和。按补偿程度分为：
消弧线圈实际上是铁芯线圈，其电阻很小、感抗很大，作用是在接地的容性电流中串入感性元件，从而减小接地电流，防止接地点出现电弧。须采取过补偿方式，即消弧线圈的感抗大于线路的容抗。
中性点直接接地的电力系统：发生单相接地时，短路电流Ik经接地中性点与故障相构成回路，图中标示三相系统与单相短路电流的流通路径。
中性点直接接地系统发生单相接地时即造成单相短路，短路电流远大于正常负荷电流，熔断器熔断、继电保护动作、断路器跳闸切除故障部分，系统其他部分恢复正常运行。
与前两种接地方式不同，该系统发生单相故障时中性点电位仍为零，非故障相对地电压不变，电气设备绝缘只需按电网相电压考虑，可降低工程造价。
220/380V低压配电系统广泛采用中性点直接接地的运行方式，并引出中性线（N线）和保护线（PE线）。
思考题
1.3 电力系统的电压
电力系统中所有电气设备都在一定的电压、频率下工作，衡量电能质量的指标是电压和频率。电压质量对各类用电设备的工作特性、使用寿命、安全及经济运行都有直接影响。
异步电动机端电压比额定电压低10%时，由于转矩与端电压平方成正比，电机实际输出转矩只有额定转矩的81%，负荷电流增大5%~10%以上，温升也提高5%~10%以上，绝缘老化程度比规定的增加一倍以上，明显缩短使用寿命；转速下降还会降低生产效率、增加废次品。
端电压偏高时，负荷电流和温升一般也要升高，绝缘受到损坏，对电机同样不利。
电视、广播、电传真、雷达等电子设备对电压质量要求更高。电子设备中的各种半导体元件、集成电路、磁芯装置等特性对电压极其敏感，电压过高或过低都将使特性严重改变而影响正常工作，因此运行中必须规定电压的允许变化范围，即电压质量标准。
我国规定用户所允许的电压变化范围：
频率的变化同样严重影响电力用户的正常工作。
频率降低使电动机转速下降，生产效率降低并影响使用寿命；频率增高使转速上升、功率消耗增加、经济性降低。对转速要求严格的工业部门（如纺织、造纸等），频率偏差将大大影响产品质量甚至产生废品。
频率偏差对发电厂本身影响更为严重：频率降低时锅炉给水泵和风机等离心式机械出力急剧下降，迫使锅炉出力减小甚至紧急停炉，进一步减少系统电源出力，导致频率继续下降。
频率降低时运行，汽轮机叶片将因振动加大而产生裂纹，缩短汽轮机使用寿命；若系统频率急剧下降的趋势不能及时制止，将造成恶性循环以致整个系统崩溃。频率变化也影响计算机、自控装置等电子设备的准确工作。
我国技术标准规定电力系统的额定频率为50Hz，频率变化的允许偏差为±(0.2~0.5)Hz。
二、额定电压的国家标准
下表列出电网、发电机与变压器的额定电压对照。
三相交流电网和电气设备的额定电压（kV）
| 电网和用电设备额定电压 | 发电机额定电压 | 变压器一次绕组额定电压 | 变压器二次绕组额定电压 |
|---|---|---|---|
| 0.22 | 0.23 | 0.22 | 0.23 |
| 0.38 | 0.40 | 0.38 | 0.40 |
| 3 | 3.15 | 3及3.15 | 3.15及3.3 |
| 6 | 6.3 | 6及6.3 | 6.3及6.6 |
| 10 | 10.5 | 10及10.5 | 10.5及11 |
| — | 13.8，15.75 | 13.8，15.75 | — |
| 35 | — | 35 | 38.5 |
| 110 | — | 110 | 121 |
| 220 | — | 220 | 242 |
| 330 | — | 330 | 363 |
| 500 | — | 500 | 550 |
1.电网（电力线路）的额定电压：由国家根据国民经济发展的需要及电力工业的水平，经全面的技术经济分析研究后确定，是确定各类电力设备额定电压的基础。
2.用电设备的额定电压：用电设备运行时在线路中产生电压损耗，线路各点电压略有不同，成批生产的用电设备只能按线路首端与末端的平均电压即电网额定电压制造。
成批生产的用电设备不可能按安装处的实际电压制造，而只能按照线路首端与末端的平均电压即电网额定电压来制造。
规定：用电设备的额定电压与电网的额定电压相同。
同一线路一般允许的电压偏差是±5%，即整个线路允许有10%的电压损耗。为保证线路首端与末端的平均值在额定值，线路首端应比电网额定电压高5%。发电机在线路的首端，所以规定发电机的额定电压高于所供电网额定电压5%，用以补偿线路电压的损失。
3.变压器的额定电压
（1）变压器一次绕组的额定电压：一次线圈接在某一级额定电压线路的末端，可将变压器看作线路上的用电设备，因此一次侧额定电压与用电设备（或该电网）的额定电压相同。
特例：变压器直接与发电机相连时，其一次侧额定电压与发电机额定电压相同，即比电网的额定电压高5%。
（2）变压器二次绕组的额定电压：二次线圈向负荷供电，相当于一个供电电源，其额定电压也应高出线路额定电压5%。又由于二次绕组额定电压规定为变压器的空载电压，而变压器通过额定负荷电流时内部绕组有5%的电压损失，因此如果二次侧供电线路较长（如大容量的高压电网），二次绕组额定电压要高于线路额定电压的10%。
如果变压器二次侧供电线路不太长（如为低压电网），则二次侧额定电压只需考虑补偿变压器内部电压降，高出线路额定电压的5%。
（3）分接头电压：为适应电力系统运行调节的需要，通常在变压器高压侧设计制造有分接头。分接头电压用百分数表示，即表示分接头电压与主抽头电压的差值为主抽头电压的百分之几。
示例：以线电压表示的SF31500/220±2×2.5%型变压器的抽头额定电压，该型变压器高压侧设有±2×2.5%共四级分接头，用于适应系统运行调节的需要。
电力系统各元件额定电压的确定结论：
例题：如图所示电力系统图，确定发电机、变压器一次侧、二次侧的额定电压。
解：
三、工厂供配电电压的选择：常用各级电压的经济输送功率与输送距离的关系如下表。
| 线路电压(kV) | 输送功率(kW) | 输送距离(km) |
|---|---|---|
| 0.38 | 100以下 | 0.6 |
| 3 | 100~1000 | 1~3 |
| 6 | 100~1200 | 4~15 |
| 10 | 200~2000 | 6~20 |
| 35 | 2000~10000 | 20~50 |
| 110 | 10000~50000 | 50~150 |
| 220 | 100000~500000 | 100~300 |
说明：源文本该行电压等级提取为「25」，与教材标准值不符，已按标准值35kV修正。
高压配电电压的选择主要取决于当地供电电源电压以及工厂高压用电设备的电压、容量和数量等因素。工厂采用的高压配电电压通常为6~10kV。6kV和10kV从经济指标比较看，最好采用10kV，原因是：
如果工厂拥有相当数量的6kV用电设备，或供电电源的电压就是6kV，则采用6kV作为工厂的高压配电电压；若6kV用电设备数量不多，则仍应选10kV，6kV设备可通过专用的10/6.3kV变压器单独供电。
不能采用3kV作为高压配电电压；厂内有3kV用电设备时，可采用10kV/3.15kV变压器单独供电。
如果当地电源电压为35kV，且厂区环境和设备条件允许采用35kV架空线路和较为经济的电气设备，可考虑采用35kV作为高压配电电压深入到工厂各车间负荷中心，并经车间变电所直接降为低压用电设备所需的电压。
这种高压深入负荷中心的直降配电方式可节省一级中间变压，大大简化供电系统，节约有色金属，降低电能损耗和电压损耗，提高供电质量，因此有一定推广价值。但必须考虑厂区内有满足35kV架空线路的“安全走廊”，以确保供电安全。
2.低压配电电压的选择：工厂的低压配电电压一般采用220/380V，其中线电压380V接三相动力设备及380V的单相设备，相电压220V接一般照明灯具及其他220V的单相设备。
某些场合宜采用660V作为低压配电电压，例如矿井下，因负荷中心离变电所较远，为保证负荷端的电压水平而采用660V或更高电压配电。
采用660V电压配电较之380V配电，不仅可以减少线路的电压损耗、提高负荷端的电压水平，而且能减少线路的电能损耗，降低线路的有色金属消耗量和最初投资，增加配电范围，提高供电能力，减少变电所，简化工厂供配电系统，还能进一步扩大感应电动机的制造容量。
因此提高低压配电电压有明显经济效益，是节约用电的有效措施之一，在世界各国已成为发展趋势。
将电压由380V升高到660V需要电器制造部门的全面配合，我国目前还有困难，我国应用660V电压的工业现在还只限于采矿、石油和化工等少数部门。
220V电压级现在一般不作为低压三相配电电压，而只作为单相配电电压和单相用电设备的额定电压。
本章小结
作业
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