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1、徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X内容提要：内容提要：本章介绍了用户供电系统的电力负荷与负荷计算，介绍本章介绍了用户供电系统的电力负荷与负荷计算，介绍了供电电压以及电源的选择，还介绍了配电系统的设计，最后简单了供电电压以及电源的选择，还介绍了配电系统的设计，最后简单介绍了供电系统的电能节约与电能质量控制。介绍了供电系统的电能节约与电能质量控制。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算第二节第二节 供电电压与电源的选择供电电压与电源的选择第三节第三节 用户变电所用户变电所第四节第四节 变电所的电气主接线变电所的电气主接线第五节第五节 变电所的二

2、次接线变电所的二次接线 第六节第六节 高低压配电网高低压配电网第七节第七节 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第八节第八节 供电系统的方案比较供电系统的方案比较徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X第一节第一节 电力负荷与负荷计算电力负荷与负荷计算 徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X一、关于负荷的基本概念一、关于负荷的基本概念 a)a)连续运行工作制连续运行工作制 b)b)短期运行工作制短期运行工作制 c)c)断续周期工作制断续周期工作制1.1.设备安装容量设备安装容量 设备安装容量设备安装容量PN（亦称设备功率）是指连续工作的用电设备铭牌上的标（亦称设备功率）是指连

3、续工作的用电设备铭牌上的标称功率称功率PE。但是，用电设备往往因工作性质不同而具有不同的运行工作制，。但是，用电设备往往因工作性质不同而具有不同的运行工作制，这时，从供电安全和经济性两方面来考虑，应按设备铭牌功率予以折算。这时，从供电安全和经济性两方面来考虑，应按设备铭牌功率予以折算。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X连续运行工作制连续运行工作制短期运行工作制短期运行工作制断续周期工作制断续周期工作制能长期连续运行，每次连续工作时间超过能长期连续运行，每次连续工作时间超过8 8小时，小时，运行时负荷比较稳定。在计算其设备容量时，运行时负荷比较稳定。在计算其设备容量时，直接查取其铭牌上的额定

4、容量。直接查取其铭牌上的额定容量。这类设备的工作时间较短，停歇时间较长。在这类设备的工作时间较短，停歇时间较长。在计算其设备容量时，直接查取其铭牌上的额定计算其设备容量时，直接查取其铭牌上的额定容量。容量。这类设备的工作呈周期性，时而工作时而停歇，这类设备的工作呈周期性，时而工作时而停歇，如此反复，且工作时间与停歇时间有一定比例。如此反复，且工作时间与停歇时间有一定比例。%100 xggtttFC徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X2.2.负荷与负荷曲线负荷与负荷曲线 电力负荷是指单台用电设备或一组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。在生产过程中，由于生产过程的变化

5、或用电设备使用上的随机性，实际负荷都是随着时间而变化的。电力负荷随时间变化的曲线称为负荷曲线。图图2-1 日负荷曲线与年负荷曲线日负荷曲线与年负荷曲线a)日有功负荷曲线日有功负荷曲线 b)年有功负荷曲线年有功负荷曲线徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X3.3.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）平均负荷Pav 平均负荷是指电力负荷在一段时间内的平均值。电力用户的年平均负荷Pav可由年电能消耗量与年工作时间之比来计算：gzaavTWP （2）最大负荷Pmax 最大负荷是指一年中典型日负荷曲线（全年至少出现3次的最大负荷工作班内的负荷曲线）中的最大负

6、荷，即30min内消耗电能最大时的平均负荷，记作Pmax或P30。（3）有效负荷Pe 有效负荷是指由典型工作班负荷曲线（工作班时间为T）按下式计算所得的有效值：TdtPTP02e1 徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X （4）计算负荷Pc 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，这是因为：1）并非所有设备都同时投入工作。2）并非所有设备都能工作于额定状态。3）并非所有设备的功率因数都相同。4）还应考虑用电设备的效率与配电设备的功率损耗。因此，在用户供电系统设计中，必须首先找出这些用电设备的等效负荷。所谓等效是指用电设备在实际运行中对配电设备所产生的最大热效应与等效负荷产生的

7、热效应相等，或实际负荷产生的最大温升与等效负荷产生的温升相等。从等效的含义上讲，前述“半小时最大平均负荷”就是等效负荷。等效负荷可以作为供电系统设计和电气设备选择的依据。在供电系统设计中，将等效负荷称为计算负荷Pc。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X4.4.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）负荷系数 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。负荷系数常分为有功负荷系数和无功负荷系数：maxmaxavQQPPav（2）利用系数 利用系数是针对用电设备组而言的。利用系数Kx定义为用电设备组在最大负荷工作班内消耗的平均负荷Pav

8、与该设备组的总安装容量PN之比，即NavxPPK 徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X（3）需要系数 需要系数也是针对用电设备组而言的。需要系数Kd定义为用电设备组的最大负荷Pmax（或P30）与该设备组的总安装容量PN之比，即N30NmaxdPPPPK（4）形状系数 形状系数也是针对用电设备组或用户整体而言的。形状系数Kz定义为有效负荷Pe与平均负荷Pav之比，即avPPKez 徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X5.5.年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数TmaxTmaxmaxamaxPWT年最大负荷利用小时数Tmax是这样一个假想时间：电力负荷按照最大负荷Pmax持续运行Tmax

9、时间所消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能Wa。如图2-2所示,年最大负荷Pmax延伸到Tmax的横线与两坐标轴所包围的矩形面积，恰好等于年负荷曲线与两坐标轴所包围的面积，即全年实际消耗的电能Wa，因此年最大负荷利用小时数为徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X二、负荷的估算二、负荷的估算 1.单位产品耗电量法单位产品耗电量法 若已知某企业的产品和产量，查表可得该产品的单位产品耗电量和该类工厂的年最大负荷利用小时数Tmax，进而按下式求出企业年电能需要量Wa和计算负荷Pc。maxacaTWPnW2.负荷密度法负荷密度法已知建筑面积A(m2)，并查表得到同类建筑的负荷密度指标(W/m2

10、)，则计算负荷Pc可按下式求得：APc徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X3.形状系数法形状系数法iiviviiivPQQPKPPtan.a.aav.N.x.aavavzeavzeQKQQPKPPcc1）将用电设备分组，求出各用电设备组的总安装容量.2）查出各用电设备组的利用系数及对应的功率因数，计算平均负荷：3）根据负荷的平稳程度，适当选择形状系数Kz的值（一般情况下可取Kz=1.15），按下式估计计算负荷：徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X三、负荷的计算三、负荷的计算 考虑到设备可能在额定工况下运行，单台用电设备的计算负荷就取设备的安装容量。Ncc2c2ccccNc3tanUSIQP

11、SPQPP考虑到电动机的运行效率，单台电动机的计算负荷Pc.M应按下式计算：MMNMcPP.1单台用电设备的计算负荷单台用电设备的计算负荷徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X当计算配电干线（譬如，第j条）上的计算负荷时，首先将用电设备分组，求出各组用电设备的总安装容量PN.i，然后查表得到各组用电设备的需要系数kd.i及对应的功率因数cosi和功率因数正切值tani，则2c.2c.c.c.cc.N.d.cc.tanjjjiiijiiijQPSPQQPKPP对于设备台数为3台及以下的用电设备组，其计算负荷应取各设备功率之和；4台用电设备的计算负荷宜取设备功率之和乘以0.9的系数。2用电设备组的

12、计算负荷用电设备组的计算负荷徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X车间或全厂的负荷计算以车间内用电设备组或配电干线的计算负荷为基础，从负荷端逐级向电源端计算，而且需要在各级配电点乘以同期系数K，即2c2cc.cc.ccQPSQKQPKPjj3车间或全厂的计算负荷车间或全厂的计算负荷求出变压器低压侧总计算负荷后，变压器高压侧的计算负荷等于低压侧计算负荷与变压器功率损耗之和。在初步设计时，变压器的功率损耗可按下式近似估算cTcT)08.005.0()02.001.0(SQSP徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X4单相用电设备计算负荷的确定单相用电设备计算负荷的确定 当单相用电设备的总容量小于三相

13、设备总容量的15时，不论单相设备如何分配，均可直接按三相平衡负荷计算；若单相用电设备的总容量大于三相用电设备总容量的15时，则需将其换算成三相等效负荷后，再参与负荷计算。单相用电设备换算为三相等效设备容量的方法如下：1）单相设备接于相电压时，将三相线路中单相用电设备容量最大的一相乘以3作为三相等效设备容量。2）单相设备接于同一线电压时应取其容量的根号3倍为其等效三相负荷。2）单相设备接于不同线电压时，首先应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，然后再分相计算各相的设备容量，取最大负荷相的设备容量的3倍来作为等效的三相负荷容量。接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量时

14、，换算公式如下：BCCBCCACCACBCCBCCACCACABBABBCBBCBABBABBCBBCBCAACAABABACAACAABAABAPqPqQPpPpPPqPqQPpPpPPqPqQPpPpPA徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X1工厂的功率因数分类和计算 瞬时功率因数瞬时功率因数平均功率因数平均功率因数最大负荷时功率因数最大负荷时功率因数自然功率因数自然功率因数总功率因数总功率因数指运行中的工厂供用电系指运行中的工厂供用电系统在某一时刻的功率因数值统在某一时刻的功率因数值 UIP3cos P 功率表测出的三相有功功率读数；U电压表测出的线电压读数；I 电流表测出的线电流读数。

15、指某一规定时间段内指某一规定时间段内功率因数的平均值功率因数的平均值 指配电系统运行在年最大负荷时指配电系统运行在年最大负荷时（计算负荷）的功率因数（计算负荷）的功率因数 22cosqPPWWWWP有功电度表读数；Wq无功电度表读数。3030cosSP P30工厂的有功计算负荷；S30工厂的视在计算负荷。指用电设备或工厂在没有安指用电设备或工厂在没有安装人工补偿装置时的功率因数装人工补偿装置时的功率因数 指用电设备或工厂设置了人工指用电设备或工厂设置了人工补偿后的功率因数补偿后的功率因数 四、功率因数及其提高四、功率因数及其提高 徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X2功率因数的提高 人工补偿

16、无功功率人工补偿无功功率提高自然功率因数提高自然功率因数提高功率因数提高功率因数 高压高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调压装置的电力用户，供电的工业用户和高压供电装有带负荷调压装置的电力用户，功率因数应达到功率因数应达到0.90.9以上，以上，其他用户其他用户功率因数应在功率因数应在0.850.85以上。以上。无功补偿应本着就近平衡的原则。按补偿电容的安装位置分为就地补无功补偿应本着就近平衡的原则。按补偿电容的安装位置分为就地补偿和集中补偿。见偿和集中补偿。见P16,P16,图图2-32-3 徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X3补偿容量和补偿后计算负荷的计算（1 1）补偿容量的计算）

17、补偿容量的计算 (2)(2)补偿后计算负荷的计算补偿后计算负荷的计算 )tantan2130（PQC cCqQn 确定电容器的个数确定电容器的个数 CQQQ30/30补偿后总的无功计算负荷为补偿后总的无功计算负荷为 2302302/30230/30)(CQQPQPS补偿后的视在计算负荷为补偿后的视在计算负荷为 徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X五、供电系统负荷计算示例五、供电系统负荷计算示例 某用户供电系统结构和负荷数据如图2-4所示，按照需要系数法，各级负荷计算如下。例例图2-4 负荷计算示例图徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X解解kvar19kvar75.025tankW25kW2

18、985.01.c1.cNd1.cPQPKP(1)通风机通风机：PN=29kW，查表得Kd0.85和tan=0.75，于是（2）高频加热设备高频加热设备：PN=80kW，查表得Kd=0.6和tan=1.02，于是kvar49kvar02.148tankW48kW806.02.c2.cNd2.cPQPKP（3）机加工车间冷加工机床：PN=50kW，查表得Kd=0.16和tan=1.73；热加工机床：PN=92kW，查表得Kd=0.25和tan=1.33；于是kvar23kvar33.1773.18tankW15kW2825.05016.0c3.cNd3.cPQPKP1.用电设备组的负荷计算徐州师范

19、大学电气学院供电技术电子课件X（4）点焊机点焊机：PN=90kW，查表得Kd=0.35和tan=1.33，于是kvar42kvar33.132tankW32kW9035.04.c4.cNd4.cPQPKP取1变电所各组负荷的同期系数为：K=0.90，于是66.0163108cosAkV163AkV120108kvar120kvar422349199.0kW108kW321548259.01LV.c1LV.c12221LV.c21LV.c1LV.c4.c3c.2.c1.c1LV.c4.c3.c2.c1.c1LV.cSPQPSQQQQKQPPPPKP2.1变电所低压侧计算负荷徐州师范大学电气学院供

20、电技术电子课件X采用电容器分组自动投切的低压集中补偿方式，设补偿后功率因数为cos=0.93，则kvar80kvar40.014.1108tantan211LV.c1BPQ补偿后变压器低压侧计算负荷为108kW+j30kvar，Sc=112kVA。kvar6kvar11205.005.0kW1kW11201.001.0c1Tc1TSQSPkvar36kvar690120kW109kW1108T1B1c.LV11c.HV1T1LV.c1HV.cQQQQPPP1变电所变压器损耗按下式估算：1变电所高压侧计算负荷为：3.低压集中补偿容量的计算4.变电所高压侧计算负荷徐州师范大学电气学院供电技术电子课

21、件X取全厂负荷的同期系数为：K=0.90，于是93.0930868cosAkV930AkV335868kvar335kvar136200369.0kW868kW3204391099.0cc222c2ccc.HV3c.HV2c.HV1cc.HV3c.HV2c.HV1cSPQPSQQQKQPPPKP5.全厂总计算负荷徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X第二节第二节 供电电压与电源的选择供电电压与电源的选择 徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X一、线路电压损失一、线路电压损失由于线路存在阻抗，当输送一定负荷时，线路首末端将存在电压之差。图2-5 电压损失计算示意图a)电路图 b)相量图 见P19

22、分析徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X二、电压与负荷容量和输送距离的关系二、电压与负荷容量和输送距离的关系 由于受导线截面的限制和线路电压损失的要求，每一标称电压下线路的输电能力是有限的。1)通常用户供电系统所用的导线最大标称截面为240mm2，其承载电流的能力限制了某一电压下输送功率的大小。对截面为A的导线，设在满足经济性条件下其可承载的最大电流为Imax，则其可输送的最大功率为cos3maxNmaxIUP%5%100tan%100%2N002N00UxrlPUlxQlrPUtan%5002NxrUPl2)按线路电压损失要求(一般不应大于5)，在额定电压UN下，对某一截面导线的负荷矩限制

23、如下：负荷距：输送功率与输送距离的乘积。决定线路上的电压损失见P20 分析计算徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X三、电压的选择三、电压的选择 用户供电系统的电压等级应符合电力系统的额定电压。由于用户负荷相对较小、供电距离较短，故从安全和经济的角度考虑，用户供电系统的电压等级一般在35kV及以下 1供电电压的选择供电电压的选择 供电电压的选择应根据用电容量和供电距离参照表2-6并考虑当地电网现状、用户的用电负荷性质及未来发展规划等因素综合而定。一般用户的供电电压为610kV，大中型工业企业的供电电压可为35kV。对于个别电力用户，当用电负荷很大、输电距离长且有大功率冲击性负荷(如电弧炼钢炉、

24、轧钢设备及大型整流装置等)时，在技术经济合理的条件下，可考虑采用更高一级电压供电。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X2高压配电电压的选择高压配电电压的选择 用户供电系统的高压配电电压一般采用610kV。由于10kV技术经济指标好，如供电系统能耗和有色金属耗量均较小，因而高压配电电压应首选10kV。当用户有多台6kV用电设备、且容量较大、在技术经济上合理时，才采用6kV。当用户有少量3kV电动机时，可用10(6)3kV专用变压器供电。3低压配电电压的选择低压配电电压的选择 1000V以下的电压，除非因为安全所规定的特殊电压外，对于供给用户直接使用的交流动力及照明电压，我国是380220V。对

25、于矿山和油田等特殊场合，由于负荷分散，供电距离长，为了保证电压质量，动力用电可采用660380V或1140/660V。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X四、电源的选择四、电源的选择由于生产性质或使用场合的不同，不同用户或同一用户内的不同设备对供电可靠性的要求是不同的。可靠性即根据用电负荷的性质和突然中断其供电在政治或经济上造成损失或影响的程度对用电设备提出的不允许中断供电的要求。供电电源首先应满足用电负荷的特定要求。1负荷等级负荷等级 按照用电负荷对供电可靠性的要求，即中断供电对人身生命、生产安全造成的危害及对经济影响的程度，用电负荷分为下列三级：(1)一级负荷（关键负荷）突然停电将关乎人

26、身生命安全，或在经济上造成重大损失，或在政治上造成重大不良影响者。(2)二级负荷（重要负荷）突然停电将在经济上造成较大损失，或在政治上造成不良影响者。(3)三级负荷（一般负荷）不属于一级和二级负荷者。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X2电源及其选择电源及其选择电力用户可由多种电源供电，以满足不同设备对电力和供电可靠性的需要。直接来自电力系统的电源是绝大多数电力用户的主要电能来源，它为用户提供了满足长期稳定持续供电需要的大宗电能，属于正常电源。除正常电源外，用户根据需要可以设置一些应急电源，以备正常电源故障中断时的急需之用。譬如，独立于正常电源的备用发电机组、独立于正常电源的备用馈电线路、蓄

27、电池组、不间断电源（UPS）等。各级用电负荷的供电电源和供电方式，应根据负荷对供电可靠性的要求和地区供电条件，按下列原则考虑确定：（1）一级负荷 应由两个独立电源供电，有特殊要求的一级负荷，两个独立电源应来自两个不同的地点。两个供电电源应在设备的控制箱内实现自动切换，切换时间应满足设备允许中断供电的要求。除正常电源外，还需增设应急电源。（2）二级负荷 应由两回线路供电，并可在配电装置内实现切换，当一回线路故障时，应不影响另一回线路供电。当负荷较小或取得两回线路有困难时，可由一回专用线路供电。小容量负荷可以采用一路电源加不间断电源，或一路电源加设备自带的蓄电池组在末端实现切换。（3）三级负荷 对

28、供电方式无特殊要求，但在不增加投资或经济允许的情况下，也应尽量提高供电可靠性。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X第三节第三节 用户变电所用户变电所徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X 用户变电所是用户供电系统的主要组成部分，它向用户分配电能并进行控制，其组成结构如图2-7所示。图2-7 用户供电系统结构框图1总降压变电所 2配电所310(6)kV变电所 4高压用电设备徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X一、变电所的作用与组成一、变电所的作用与组成变电所的主要作用是降低电压并向用电设备或用电设备组配电。用户变电所按电压等级分为总降压变电所和10(6)kV变电所（在工业企业称为车间变电所）

29、。总降压变电所将进线35110kV降为610kV，配电给10(6)kV变压器或高压用电设备，然后由10(6)kV变电所再次降压为380/220V供给低压用电设备。如果进线电压为10(6)kV，则可在用户区内设置10(6)kV总配电所。由35kV直接供电的35/0.4kV变电所称为直接降压变电所。高低压开关、供配电线路和测量保护设备等是变电所中的主要电气设备，实现着电能的控制与分配和供电系统的监视与保护。安全、可靠、合理、经济是对用户供电系统的基本要求，也是对用户变电所的要求。变电所的设计要保证操作人员安全和供用电设备安全，变电所的设置要满足用电负荷对供电可靠性和电能质量的要求，同时，既要考虑用

30、户用电负荷进一步发展的需要，又要努力降低建设投资和年运行费用。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X二、变电所的设置二、变电所的设置1总降压变电所或总配电所总降压变电所或总配电所 当用户供电电压为35kV及以上时，一般应考虑设置总降压变电所。对于以35kV供电的用户，若用户没有高压用电设备，为简化供电系统，减少投资和电能损耗，在周围环境允许时，也可以不设总降压变电所，而以350.4kV的变压器直接向负荷供电。总降压变电所可以设置12台降压变压器。当供电电压为10(6)kV且有多台高压用电设备或10(6)kV变电所较多时，宜设置总配电所。对负荷不大的小型用户，可将总配电所与某个10(6)kV变电

31、所合并，扩充为变配电所，或仅设一个独立式变电所。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X三、变电所位置的确定三、变电所位置的确定 总降压变电所的位置应接近负荷中心，并适当靠近电源的进线方向，以便使有色金属耗量最少和线路功率及电能损耗最小。同时，还应考虑变电所周围的环境、进出线的方便和设备运输的方便。图2-8 负荷指示图注：1圆中带斜线者为动力负荷，不带斜线者为照明负荷 2分线值为示例，分子为动力负荷，分母为照明负荷徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X 图2-9 负荷分布示意图 徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X210(6)kV变电所变电所 10(6)kV变电所（在工厂供电系统中常称为车间变

32、电所）的设置主要取决于车间（或小区）负荷的大小、车间（或小区）之间的距离、各生产车间之间工艺联动要求以及经济效果。车间（或小区）负荷较小时，可考虑几个邻近车间（或小区）或工艺上有联动要求的车间合建一个变电所，合建时要考虑低压线路供电的负荷矩。车间（或小区）负荷较大时，可考虑单独建立一个变电所。当车间（或小区）负荷很大时，也可在该车间（或小区）建立多个变电所。根据负荷的大小和负荷等级，一个10(6)kV变电所一般设置12台变压器，单台变压器容量一般不大于1600kVA。（1)独立变电所 具有独立完整的变电所建筑。（2)附设变电所 附设变电所利用厂房一面或两面墙壁建造，如图2-10所示。当厂房生产

33、面积有限、生产环境特殊或因生产工艺要求设备经常变动时，宜采用外附式，否则应采用内附式。（3)箱式变电所 箱式变电所集配电变压器和开关电器于一体，装配在箱内，整体可独立置于户外，具有体积小、安装灵活、无需建筑等特点，适用于小型工业企业、居民小区、广场和道路照明等场合。(4)地下变电所 地下变电所设于地下，通风不良，投资较大，用于有防空等特殊要求的场合，此外，民用高层建筑的变电所常设置在地下室内。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X第四节第四节 变电所的电气主接线变电所的电气主接线徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X一、电气主接线及其要求一、电气主接线及其要求 电气主接线表示电能从电源分配给用

34、电设备的主要电路，主接线图应表示出所有的电气设备及其连接关系。由于三相交流电力装置中三相连接方法相同，为清晰起见，主接线图通常只表示电气装置的一相连接，因而主接线图也称为单线图。安全、可靠、灵活、经济是对变电所主接线的基本要求。安全包括设备安全和人身安全。因此，电气设计必须遵照国家标准和电气设计规范，正确设计电气回路，合理选择电气设备，严格配置正常监视系统和故障保护系统，全面考虑各种保障人身安全的技术措施。可靠就是变电所的主接线应能满足各级负荷对供电可靠性的要求。提高供电可靠性的途径很多，例如，设置备用电源并采用备用电源自动投入装置、多路并联供电等。电气设备是供电系统中最薄弱的元件，为了使供电

35、系统工作可靠，接线方式应力求简单清晰，减少电气设备的数目。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X 灵活就是在保障安全可靠的前提下，主接线能够适应不同的运行方式。例如负荷较轻时，能方便地切除不必要的变压器，而在负荷增大时，又能方便地投入，以利于经济运行。检修时操作简单，不致中断供电等。经济是在满足以上要求的前提下，尽量降低建设投资和年运行费用。但是，在投资增加不多或经济许可的情况下，应尽量提高供电可靠性，减少停电损失。二、母线制二、母线制 母线是从配电变压器或电源进线到各条馈出线路之间的电气主干线，它起着从电源接收电能和给各馈出线分配电能的作用。母线制是指电源进线与各馈出线之间的连接方式。常用母

36、线制主要有三种：单母线制、单母线分段制和双母线制。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X1单母线制单母线制图2-12 单母线制 单母线制的可靠性和灵活性都较低，母线或直接连接于母线上的任一开关发生故障或检修时，全部负荷都将中断供电 徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X2单母线分段制单母线分段制 单母线分段制在可靠性和灵活性方面较单母线制有所提高，可满足二类负荷和部分一类负荷的供电要求。当双回路同时供电时，母线分段开关正常是打开的，一条回路故障或一段母线故障将不影响另一段母线的正常供电。此外，检修亦可采用分段检修方式，不致使全部负荷供电中断。单母线分段的缺点是，某分段上的母线或母线隔离开关发生

37、故障或检修时，该段母线上的负荷将中断供电，而且电源只能通过一回进线供电，供电功率较低。图2-13 单母线分段制a)用隔离开关分段 b)用断路器分段徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X3单母线带旁路单母线带旁路徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X3双母线制双母线制图2-14 双母线制 双母线制的优点有：轮流检修母线或母线隔离开关，不致引起供电中断；在工作母线发生故障时，通过备用母线能迅速恢复供电。双母线制的缺点：开关数目增多，联锁机构复杂，切换操作繁琐，造价高。对用户供电系统不推荐采用双母线制。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X三、总降压变电所的主接线三、总降压变电所的主接线 用户供电系

38、统中，总降压变电所的常用电气主接线可概括为两类：线路变压器组方式和桥形接线方式。1.线路线路变压器组接线变压器组接线图2-15 线路变压器组接线方式 线路变压器组接线方式的共同特点：一回电源进线经过一台主降压变压器供电到厂内配电母线上。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X图2-16 双回线路变压器组接线方式 当用户有两回电源进线时，可采用双回线路一变压器组接线配以单母线分段制，用于对一、二级负荷供电，如图2-16所示。如继电保护和自动装置无要求，母线分段开关可仅设隔离开关。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X2桥形接线桥形接线图2-17 桥形接线方式a)内桥接线 b)外桥接线徐州师范大学电

39、气学院供电技术电子课件X 桥形接线可用于给一、二级负荷供电。内桥接线适用于线路较长或不需经常切换变压器的情况，而外桥接线适用于供电线路较短或需要经常切换变压器的情况。桥形接线线路复杂，高压设备多，操作不便，投资大，在用户供电系统中应用很少。四、四、10(6)kV配电所的主接线配电所的主接线 配电所是用户电能的中转站。10(6)kV配电所(或总降压变电所的配电部分)接收来自电源或总降压变压器的电能并分配给各馈出线的用户，每个配电所的馈出线路一般不少于45回。此外，在配电母线上常设有电压互感器、避雷器、静电电容器、所用变压器等。配电所的配电母线可以是单母线或单母线分段制。徐州师范大学电气学院供电技

40、术电子课件X(1)10(6)kV电源进线 图2-18 配电所10(6)kV电源进线的接线方式(2)10(6)kV馈出线 图2-19 配电所10(6)kV馈出线的接线方式徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X五、五、10(6)kV10(6)kV变电所的主接线变电所的主接线10(6)kV变电所供电线路往往较短，并考虑环境美化因素，常采用电缆配电。图2-20 由电缆供电的10(6)kV变电所典型主接线徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X当10(6)kV变电所由架空线供电时 图2-21 由架空线供电的10(6)kV变电所典型主接线徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X图2-22 变电所低压馈出线的典

41、型接线方式徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X六、变电所主接线的绘制六、变电所主接线的绘制 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。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X图2-23 某35kV变电所高压配电系统图徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X图2-24 某10kV变电所低压配电系统图徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X图2-24 某10kV变电所低压配电系统图1.防止带负荷拉，合刀闸；2.防止带接地合开关；3.防止带电合接地刀闸或装设

42、地线；4.防止误入带电间隔；5.防止误拉合开关。随着电子技术的发展和微机在各个领域的应用，电力五防也在经历一场革命。电力五防由最初的一把钥匙开一把锁的机械挂锁，发展到现在的微机防误闭锁装置。微机防误闭锁装置以其智能性，操作灵活方便，能达到防止倒闸操作五种恶性事故发生的目的。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X第五节第五节 变电所的二次接线变电所的二次接线徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X 一次设备是指直接生产、输送和分配电能的设备，主电路中的变压器、高压断路器、一次设备是指直接生产、输送和分配电能的设备，主电路中的变压器、高压断路器、隔离开关、电抗器、并联补偿电力电容器、电力电缆、送电线

43、路以及母线等设备都属于一隔离开关、电抗器、并联补偿电力电容器、电力电缆、送电线路以及母线等设备都属于一次设备。次设备。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X 对一次设备的工作状态进行监视、测量、控制对一次设备的工作状态进行监视、测量、控制和保护的辅助电气设备称为二次设备。和保护的辅助电气设备称为二次设备。变电所的二次设备包括测量仪表、控制与信号变电所的二次设备包括测量仪表、控制与信号回路、继电保护装置以及远动装置等。它们相互间回路、继电保护装置以及远动装置等。它们相互间所连接的电路称为二次回路或二次接线。所连接的电路称为二次回路或二次接线。二次回路按照功用可分为控制回路、合闸回路、二次回路按照

44、功用可分为控制回路、合闸回路、信号回路、测量回路、保护回路以及远动装置回路信号回路、测量回路、保护回路以及远动装置回路等；按照电路类别分为直流回路、交流回路和电压等；按照电路类别分为直流回路、交流回路和电压回路。回路。反映二次接线间关系的图称为二次回路图。二反映二次接线间关系的图称为二次回路图。二次回路的接线图按用途可分为原理接线图、展开接次回路的接线图按用途可分为原理接线图、展开接线图和安装接线图线图和安装接线图3种形式。种形式。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X图2-25 变电所二次系统与一次系统的关系徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X一、电气测量仪表及测量回路一、电气测量仪表及测

45、量回路具体要求如下：1)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。2)仪表本身消耗的功率应越小越好。3)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。4)应有良好的读数装置。图图2-26 610kV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徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X图图2-27 610kV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TV电压互感器电压互感器 S联锁开关联锁开关 Q电压切换开关电压切换开关 KV电压继电器电压继电器 KS信号继电器信号继电器徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X二、断路

46、器的操作控制与信号回路二、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、合闸回路、事故信号回路和预告信号回路等。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X图2-28 灯光监视的断路器的控制与信号回路徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X图图2-29 LW2-Z型控制开关触点表型控制开关触点表徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X三、信号装置三、信号装置在变电所运行的各种电气设备，随时都可能发生不正常的工作状态。在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，以便运行人员及时了解、采取措施。中央信号装置按用途分有事故信号、预告信号和位置信号。徐州师范大学电

47、气学院供电技术电子课件X四、操作电源四、操作电源操作电源应满足如下基本要求：1)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。2)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，避免事故扩大。1.直流操作电源直流操作电源徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X图图2-30 单母线直流系统接线图单母线直流系统接线图徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X图图2-31 所用变压器的接线方式所用变压器的接线方式徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X2.2.交流操作电源交流操作电源图2-32 交流操作电源下断路器保护跳闸原理接线图徐州师范大学

48、电气学院供电技术电子课件X第六节第六节 高低压配电网高低压配电网徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X一、配电网的接线方式一、配电网的接线方式用户供电系统的配电网主要是10(6)kV高压配电网和380V低压配电网。配电网常用的典型配电方式分为放射式、树干式和环式三种。1放射式放射式 放射式的优点是：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；便于实现自动化；运行简单，切换操作方便。放射式的缺点是：配电线路和高压开关柜数量多，投资大。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X图2-34 放射式接线图a)单回路放射式 b)双回路放射式 c)带有公共备用线路的放射式徐州师范大学电气学

49、院供电技术电子课件X2树干式树干式图2-35 单树干式接线图a)架空线 b)电缆树干式的优点是变配电所的馈出线回路数少、投资小、结构简单，其缺点是可靠性差、线路故障影响范围大。为减小干线故障时的停电范围，每条线路连接的变压器台数不宜超过5台，总容量不超过3000kVA。徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X图2-36 双回路树干式接线图徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X3环式环式图2-37 环式接线图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。当环中任一点发生故障时，只要查明故障点，经过短时停电“倒闸操作”，拉开故障点两侧隔离开关，即可全部恢复供电。徐州师范大学电气学

50、院供电技术电子课件X图2-38 低压配电系统的接线方式a)放射式配电系统 b)树干式配电系统 c)链式配电系统徐州师范大学电气学院供电技术电子课件X二、配电网的结构二、配电网的结构工厂高低压配电网最普通的两种户外结构是架空线和电缆。架空线的主要优点有：设备简单，造价低。架空线与电缆比较，电缆的造价约为架空线的4倍。露置空中，依靠定期巡线便能及时发现缺陷，有故障时易于检修和维护，电缆线路埋设在地下，不易发现缺陷，有故障时较难寻找，修复工作量也大。利用空气绝缘，建造比较容易，这一优点在超高压线路上尤为明显。架空线路也存在以下问题：需占一定的空间，导线距地高度及距邻近建筑物的距离根据电压高低都有明确