第12章电力供配电系统课件.ppt

1、第一节第一节 供电系统供电系统 图图 电力系统示意图电力系统示意图 供电：电源将高压供电：电源将高压10KV或低压或低压380/220V送入建筑物中。送入建筑物中。配电：送入建筑物中的电能经配电装配电：送入建筑物中的电能经配电装置分配给各个用电设备。置分配给各个用电设备。建筑供配电系统：选用相应的电气设建筑供配电系统：选用相应的电气设备（导线、开关等）将电源与用电设备（导线、开关等）将电源与用电设备联系在一起组成建筑供配电系统。备联系在一起组成建筑供配电系统。分界开关：市网与建筑供配电系统的分界开关：市网与建筑供配电系统的分界点。分界点。分界开关以前部分由供电部门管理，分界开关以前部分由供电部

2、门管理，分界开关以及以后部分由建筑用电单分界开关以及以后部分由建筑用电单位管理。位管理。一、负荷分级和供电电源一、负荷分级和供电电源 符合下列条件之一的，为一级负荷。符合下列条件之一的，为一级负荷。中断供电将造成人身伤亡的负荷。中断供电将造成人身伤亡的负荷。如医院急诊室、监护病房、手术室等如医院急诊室、监护病房、手术室等处的负荷。处的负荷。一级负荷一级负荷一、负荷分级和供电电源一、负荷分级和供电电源 符合下列条件之一的，为一级负荷。符合下列条件之一的，为一级负荷。中断供电将在政治、经济上造成重中断供电将在政治、经济上造成重大损失的负荷。大损失的负荷。一级负荷一级负荷 中断供电将影响有重大政治、

3、经济中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作的负荷，意义的用电单位的正常工作的负荷，如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要负荷。等用电单位中的重要负荷。（2）二级负荷二级负荷 符合下列条件之一的，为二级负荷。符合下列条件之一的，为二级负荷。中断供电将在政治、经济上造成较中断供电将在政治、经济上造成较大损失的负荷。大损失的负荷。中断供电将影响重要用电单位的正中断供电将影响重要用电单位的正常工作的负荷。常工作的负荷

4、。（3）三级负荷三级负荷 不属于一、二级负荷者为三级负荷。不属于一、二级负荷者为三级负荷。在一个工业企业或民用建筑中，并不在一个工业企业或民用建筑中，并不一定所有用电设备都属于同一等级的一定所有用电设备都属于同一等级的负荷，因此在进行系统设计时应根据负荷，因此在进行系统设计时应根据其负荷级别分别考虑。其负荷级别分别考虑。不同等级负荷对电源的要求不同等级负荷对电源的要求（1）一级负荷对电源的要求一级负荷对电源的要求 一级负荷中有普通一级负荷和特别重一级负荷中有普通一级负荷和特别重要的一级负荷之分。要的一级负荷之分。普通一级负荷应由两个电源供电，且普通一级负荷应由两个电源供电，且当其中一个电源发生

5、故障时，另一个当其中一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。电源不应同时受到损坏。不同等级负荷对电源的要求不同等级负荷对电源的要求（1）一级负荷对电源的要求一级负荷对电源的要求 特别重要的一级负荷，除由满足上述特别重要的一级负荷，除由满足上述条件的两个电源供电外，尚应增设应条件的两个电源供电外，尚应增设应急电源专门对此类负荷供电。急电源专门对此类负荷供电。（2）二级负荷对电源的要求二级负荷对电源的要求 宜由两回线路供电，当电源来自于同宜由两回线路供电，当电源来自于同一区域变电站的不同变压器时，即可一区域变电站的不同变压器时，即可认为满足要求。认为满足要求。（2）二级负荷对电源的要求二级

6、负荷对电源的要求 在负荷较小或地区供电条件困难时，在负荷较小或地区供电条件困难时，可由一路可由一路6kV及以上专用的架空线路或及以上专用的架空线路或电缆线路供电。当采用电缆线路时，电缆线路供电。当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，且应采用两根电缆组成的线路供电，且每根电缆应能承受每根电缆应能承受100的二级负荷。的二级负荷。（3）三级负荷对电源的要求三级负荷对电源的要求 三级负荷对电源无特殊要求，一般以三级负荷对电源无特殊要求，一般以单电源供电即可。单电源供电即可。按照核收电费的按照核收电费的“电价规定电价规定”，将建筑用电负荷分成将建筑用电负荷分成3类：类：照明和划入照明电价的非

7、工业负荷是照明和划入照明电价的非工业负荷是指公用、非工业用户和工业用户的生指公用、非工业用户和工业用户的生活、生产照明用电。活、生产照明用电。非工业负荷：非工业负荷：普通工业负荷：普通工业负荷：二、电源电压及引入方式二、电源电压及引入方式 单幢建筑物、建筑物较小或用电设备单幢建筑物、建筑物较小或用电设备负荷较小（负荷较小（6.6KW及以下），而且均及以下），而且均为单相、低压用电设备时，可由城市为单相、低压用电设备时，可由城市电网的电网的100.380.22KV柱上变压器，柱上变压器，直接架空引入单相直接架空引入单相220V的电源。的电源。二、电源电压及引入方式二、电源电压及引入方式 若建筑物

8、较大或用电设备负荷较大若建筑物较大或用电设备负荷较大（250KW及以下），或者有三相低压及以下），或者有三相低压用电设备时，可由城市电网的用电设备时，可由城市电网的100.380.22KV柱上变压器，直接架空柱上变压器，直接架空引入三相四线引入三相四线0.380.22KV电源。电源。二、电源电压及引入方式二、电源电压及引入方式 若建筑物很大，或用电设备负荷很大若建筑物很大，或用电设备负荷很大（250KW或供电变压器在或供电变压器在160KVA以以上），或者有上），或者有10KV高压用电设备时，高压用电设备时，则电源供电电压应采取高压供电。则电源供电电压应采取高压供电。第第2节节 用电负荷计算用

9、电负荷计算 实际用电负荷（功率、电流）是随时实际用电负荷（功率、电流）是随时间变化的。间变化的。一般以最大负荷、尖峰负荷、平均负一般以最大负荷、尖峰负荷、平均负荷表示。荷表示。最大负荷最大负荷 最大（计算）负荷是以最大最大（计算）负荷是以最大30min的平的平均负荷作为选择电气设备的依据，并均负荷作为选择电气设备的依据，并认为只要电气设备能承受该负荷的长认为只要电气设备能承受该负荷的长期作用即可在正常情况下长期运行。期作用即可在正常情况下长期运行。一般将这个最大平均负荷称为计算负一般将这个最大平均负荷称为计算负荷。荷。尖峰负荷尖峰负荷 尖峰负荷是指最大连续尖峰负荷是指最大连续12S的平均负的平

10、均负荷，作为最大的短历时负荷。荷，作为最大的短历时负荷。可以以此来计算电路中的电压损失和可以以此来计算电路中的电压损失和电压波动，来选择熔断器、自动开关。电压波动，来选择熔断器、自动开关。整定继电保护装置和检验电动机自启整定继电保护装置和检验电动机自启动条件。动条件。平均负荷平均负荷 平均负荷是指用电设备在某段时间内平均负荷是指用电设备在某段时间内所消耗的电能除以该段时间所的的平所消耗的电能除以该段时间所的的平均功率值。均功率值。平均负荷用于计算某段时间内的用电平均负荷用于计算某段时间内的用电量和确定补偿电容的大小量和确定补偿电容的大小平均负荷平均负荷 负荷系数：负荷系数：平均负荷与最大负荷之

11、比。平均负荷与最大负荷之比。可以表示负荷波动的程度。可以表示负荷波动的程度。几个负荷的关系以及计算几个负荷的关系以及计算：电路中的电流和电压一般不同相，：电路中的电流和电压一般不同相，相位差即为相位差即为。功率因数：即功率因数：即COS 功率因数、有功功率、无功功率功率因数、有功功率、无功功率 设某网络两端的电压和电流为设某网络两端的电压和电流为V(t)=Vmcos(t+)i(t)=Imcost 则网络所吸收的瞬时功率为则网络所吸收的瞬时功率为p(t)=V(t)i(t)功率因数、有功功率、无功功率功率因数、有功功率、无功功率 则网络所吸收的瞬时功率为则网络所吸收的瞬时功率为p(t)=V(t)i

12、(t)=Vmcos(t+)Imcost功率因数、有功功率、无功功率功率因数、有功功率、无功功率 则网络所吸收的瞬时功率为则网络所吸收的瞬时功率为 括号中第一项在一个周期内的平均值为括号中第一项在一个周期内的平均值为0.对对整个整个P(t)在一个周期内的平均值为在一个周期内的平均值为 视在计算负荷：视在计算负荷：均为有效值均为有效值 用振幅计算用振幅计算 平均负荷：平均负荷：无功计算负荷：无功计算负荷：三者之间的关系三者之间的关系 许多用电设备是根据电磁感应原理工许多用电设备是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能们都是

13、依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的电功率称为无功功率，因此，所谓的无功无功并不是并不是无用无用的电功率，只不过的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。一不可。无功和有功同样重要，没有无功，变无功和有功同样重要，没有无功，变压器不能变压，电动机不能转动，电压器不能变压，电动机不能转动，电力系统不能正常运行

14、。无功功率的消力系统不能正常运行。无功功率的消耗导致用电功率因数降低，因而占用耗导致用电功率因数降低，因而占用了电力系统发供电设备提供有功功率了电力系统发供电设备提供有功功率的能力，或增加了发送无功功率的设的能力，或增加了发送无功功率的设施，同时也增加了电力系统输电过程施，同时也增加了电力系统输电过程中的有功功率损耗。中的有功功率损耗。电力系统向用户供电的电压，是随着线路电力系统向用户供电的电压，是随着线路所输送的有功功率和无功功率变化而变化所输送的有功功率和无功功率变化而变化的。当线路输送一定数量的有功功率时，的。当线路输送一定数量的有功功率时，如输送的无功功率越多，线路的电压损失如输送的无

15、功功率越多，线路的电压损失越大。即送至用户端的电压就越低。如果越大。即送至用户端的电压就越低。如果110KV以下的线路，其电压损失近似为：以下的线路，其电压损失近似为：U：线路的电压损失，：线路的电压损失，KV Ue：线路的额定电压，：线路的额定电压，KV P：线路输送的有功功率，：线路输送的有功功率，KW Q：线路输送的无功功率，：线路输送的无功功率，KW R：线路电阻，欧姆：线路电阻，欧姆 X：线路电抗，欧姆：线路电抗，欧姆 当用户功率因数提高以后，它向电力当用户功率因数提高以后，它向电力系统吸取的无功功率就要减少，因此系统吸取的无功功率就要减少，因此电压损失也要减少，从而改善了用户电压损

16、失也要减少，从而改善了用户的电压质量。的电压质量。第三节第三节 设备选择设备选择 高压设备：高于高压设备：高于1000V的设备。的设备。低压设备：低于低压设备：低于1000V的设备。的设备。一、导线和电缆一、导线和电缆 1 选型是指导线的材料和外部绝缘材选型是指导线的材料和外部绝缘材料的类型和绝缘方式。料的类型和绝缘方式。2 按照发热条件选择导线和电缆的截按照发热条件选择导线和电缆的截面。面。3 按允许电压损失选择导线和电缆的按允许电压损失选择导线和电缆的截面。截面。电压偏移电压偏移 电压偏移又称电压偏差，是指用电压偏移又称电压偏差，是指用电设备端电压（实际加到设备上的电压）电设备端电压（实际

17、加到设备上的电压）与用电设备额定电压之差对额定电压的百与用电设备额定电压之差对额定电压的百分数。分数。电压偏移对用电设备具有危害电压偏移对用电设备具有危害：感应电动机感应电动机 其最大转矩与端电压的平方其最大转矩与端电压的平方成正比。当电压降低时：电动机转矩显著成正比。当电压降低时：电动机转矩显著减小，以致转差增大，从而使定子、转子减小，以致转差增大，从而使定子、转子电流都显著增大，引起温升增加，绝缘老电流都显著增大，引起温升增加，绝缘老化加速，甚至烧毁电动机；而且由于转矩化加速，甚至烧毁电动机；而且由于转矩减小，转速下降，导致生产效益降低，产减小，转速下降，导致生产效益降低，产量减少，产品质

18、量下降。反之，当电压过量减少，产品质量下降。反之，当电压过高：激磁电流与铁损都大大增加，引起电高：激磁电流与铁损都大大增加，引起电机的过热，效率降低。机的过热，效率降低。电热装置电热装置 其功率与电压平方成正比。电其功率与电压平方成正比。电压过高将损伤设备，电压过低又达不到所压过高将损伤设备，电压过低又达不到所需温度。需温度。白炽灯白炽灯 白炽灯的端电压降低白炽灯的端电压降低10%，发光，发光效率下降效率下降30%以上，灯光明显变暗；端电以上，灯光明显变暗；端电压升高压升高10%时，发光效率将提高时，发光效率将提高1/3，但使，但使用寿命将只有原来的用寿命将只有原来的1/3。所以电压偏移对。所

19、以电压偏移对其影响显著，其影响显著，4 按经济电流密度选择截面按经济电流密度选择截面 从线缆选择的经济性角度出发，既要从线缆选择的经济性角度出发，既要考虑一次投资的节约，也要考虑运行考虑一次投资的节约，也要考虑运行费用的低廉，即线路损耗小。顾及两费用的低廉，即线路损耗小。顾及两方面因素，线缆截面在满足基本运行方面因素，线缆截面在满足基本运行要求的情况下，截面选择过大不利于要求的情况下，截面选择过大不利于一次投资的节约，过小又不利于线路一次投资的节约，过小又不利于线路损耗的降低。损耗的降低。5按机械强度条件选择导线截面按机械强度条件选择导线截面 为保证电力线缆在正常生产、运输、为保证电力线缆在正

20、常生产、运输、安装和运行过程中不受机械力的作用安装和运行过程中不受机械力的作用而损坏，必须满足机械强度的要求。而损坏，必须满足机械强度的要求。二、低压电器的选择二、低压电器的选择 选择电器时应与所在回路额定电压相选择电器时应与所在回路额定电压相适应。适应。对于末端设备，应考虑正常工作时可对于末端设备，应考虑正常工作时可能出现的最高或最低电压。电器的额能出现的最高或最低电压。电器的额定电流不应小于所控制回路的预计工定电流不应小于所控制回路的预计工作电流，还应保证在承受异常情况下作电流，还应保证在承受异常情况下可能通过的电流，保护装置应在其允可能通过的电流，保护装置应在其允许的持续时间内将电路切断

21、。许的持续时间内将电路切断。首先按环境选择电器的形式，其次是首先按环境选择电器的形式，其次是根据电压和电流选定型号。根据电压和电流选定型号。电压和电流是所有电气设备的最基本电压和电流是所有电气设备的最基本的工作参数，应当使电源接到低压电的工作参数，应当使电源接到低压电器上的接线电压低于所选电器的额定器上的接线电压低于所选电器的额定电压；使该电器所接电路中全部用电电压；使该电器所接电路中全部用电设备的计算电流小于所选电源的额定设备的计算电流小于所选电源的额定电流。电流。第四节第四节 室内外电气配线室内外电气配线一一 供配电线路的接线方案供配电线路的接线方案 1 高低压供配电线路的接线类型高低压供

22、配电线路的接线类型 建筑供配电系统按电源电压等级有低建筑供配电系统按电源电压等级有低压、高压供配电系统两类。压、高压供配电系统两类。当进入建筑内部的电源电压为当进入建筑内部的电源电压为220V或或380220V,则为低压供配电系统。则为低压供配电系统。当当进入建筑内部的电源电压为当当进入建筑内部的电源电压为10KV或或380220V时时,则为高压供配电系统。则为高压供配电系统。2 高压供电线路的接线方案高压供电线路的接线方案 3 低压配电系统的接线方案低压配电系统的接线方案二二 供配电线路的敷设供配电线路的敷设 1 室外接户线敷设室外接户线敷设 高压可采用铝绞线或铜绞线高压可采用铝绞线或铜绞线

23、.低压采用绝缘导线低压采用绝缘导线.低压接户线与建筑各相关部位应保持低压接户线与建筑各相关部位应保持足够的安全距离足够的安全距离.2 室内接户线敷设室内接户线敷设 建筑内部采用的导线有绝缘导线和电建筑内部采用的导线有绝缘导线和电缆两类缆两类.敷设方式有明敷、暗敷、电缆沟内敷敷设方式有明敷、暗敷、电缆沟内敷设设3类。类。第五节配电盘和变配电室第五节配电盘和变配电室 一配电盘一配电盘 配电盘是集中、切换、分配电能的设备。配电盘是集中、切换、分配电能的设备。配电盘一般由柜体、开关（断路器）、保配电盘一般由柜体、开关（断路器）、保护装置、监视装置、电能计量表，以及其护装置、监视装置、电能计量表，以及其他二次元器件组成。安装在发电站变电他二次元器件组成。安装在发电站变电站以及用电量较大的电力客户处。站以及用电量较大的电力客户处。二配电柜二配电柜三三 6-10KV变配电所变配电所