1、供配电技术,第1章 概论,南京师范大学电气工程系,第1章 概论,1.1 供配电系统的一般概念1.2 电力系统的额定电压1.3 电力系统中性点运行方式1.4 电力负荷的分类1.5 电能的质量指标1.6 本课程的特点及学习要求,南京师范大学电气工程系,1.1 供配电系统的一般概念,电力系统（electrical power system）一个完整的电力系统由各种不同类型的发电厂、变电所、输电线路及电力用户组成。1发电厂（generating plant）按一次能源介质划分为火力发电厂、水力发电站、核电站等，此外，还有小容量的太阳能发电厂、风力发电厂、地热发电厂和潮汐发电厂等，正在研究的还有磁流体发
2、电和氢能发电等。2变电所（substation）变电所是变换电能电压和接受分配电能的场所。如果仅用以接受电能和分配电能，则称为配电站，仅用以把交流电能变换成直流电能，则称为变流所。,南京师范大学电气工程系,3电力网（electrical power network）输电线路和配电线路统称为电力网。通常将220kV及以上的电力线路称为输电线路，110kV及以下的电力线路称为配电线路。配电线路又分为高压配电线路（110kV）、中压配电线路（635kV）和低压配电线路（380/220V）。4电能用户 凡取用电能的所有单位均称为电能用户，其中工业企业用电量约占我国全年总发电量的64%，是最大的电能用户
3、。,1.1 供配电系统的一般概念,南京师范大学电气工程系,南京师范大学电气工程系,工厂供配电系统由总降压变电所、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。1总降压变电所 总降压变电所负责将35110kV的外部供电电压变换为610kV的厂区高压配电电压，给厂区各车间变电所或高压电动机供电。2车间变电所 车间变电所将610kV的电压降为380/220V，再通过车间低压配电线路，给车间用电设备供电。3配电线路 配电线路分为厂区高压配电线路和车间低压配电线路。,供配电系统,南京师范大学电气工程系,电气设备的额定电压，就是能使电气设备长期运行时获得最好经济效果的电压。,用电设备 用电设备的额
4、定电压和电网的额定电压一致。,发电机 发电机的额定电压一般比同级电网的额定电压高出5%，用于补偿线路上的电压损失。,1.2 电力系统的额定电压,南京师范大学电气工程系,变压器的二次绕组对于用电设备而言，相当于供电设备。第一种情况比用电设备额定电压高10%第二种情况比用电设备额定电压高5%,1.2 电力系统的额定电压,变压器 变压器的一次绕组：相当于是用电设备，所以规定变压器一次绕组的额定电压与受电设备额定电压相同。,注意：但当变压器一次绕组直接与发电机相连时，变压器一次绕组的额定电压与发电机额定电压相等。,其中5%用于补偿变压器满载供电时，一、二次绕组上的电压损失；另外5%用于补偿线路上的电压
5、损失，因此适用于变压器供电距离较长时的情况。,当变压器供电距离较短时，可以不考虑线路上的电压损失，只需要补偿满载时变压器绕组上的电压损失即可。,南京师范大学电气工程系,1.2 电力系统的额定电压,线路的平均额定电压 线路的平均额定电压（average rated voltage）指线路始端最大电压（变压器空载电压）和末端用电设备额定电压的平均值。由于线路始端最大电压比电网额定电压高10%，因而线路的平均额定电压比电网额定电压高5%。各级分别为：0.4kV，3.15kV，6.3kV,10.5kV,37kV，63kV，115kV，230kV，346kV，525kV。,南京师范大学电气工程系,发电机
6、G的额定电压：UNG=1.05UNL1=1.0510=10.5（kV）变压器T1的额定电压：U1NT1=UN.G=10.5（kV）U2NT1=1.1UNL2=1.1110=121(kV)变压器T1的变比为：10.5/121kV变压器T2的额定电压：U1NT2=UNL2=110（kV）U2NT2=1.05UNL3=1.056=6.3(kV)变压器T2的变比为：110/6.3kV,例1.2.1 已知图1.2.1所示系统中电网的额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压。,变压器直接与电动机相连，供电距离较短，可以不考虑线路上的电压损失。,变压器T1的一次绕组与发电机直接相连，所以其一次绕组的额定电压
7、取发电机的额定电压,南京师范大学电气工程系,1.3 电力系统中性点运行方式,电力系统中性点有三种运行方式：中性点直接接地中性点不接地中性点经消弧线圈接地,小电流接地系统,大电流接地系统,1 中性点直接接地方式 中性点直接接地系统发生单相短路时，非故障相对地电压不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑。,南京师范大学电气工程系,中性点不接地方式中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的 倍 单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的三倍。,1.3 电力系统中性点运行方式,南京师范大学电气工程系,中性点经消弧线圈接地方式,消弧线圈,消弧线圈对电容电流的补偿可以有
8、三种方式：（1）全补偿；（2）欠补偿；（3）过补偿。,在电力系统中一般不采用完全补偿的方式，而采用过补偿运行方式,Why?,南京师范大学电气工程系,1.4 电力负荷的分类,南京师范大学电气工程系,1.5 电能的质量指标,电压 1电压偏差：2电压波动：频率 我国规定，电力系统的额定频率为50Hz，频率的允许偏差不得超过0.5Hz，容量大于3000MW的用户，频率偏差不得超过0.2Hz。电压波形 电压波形的质量是以正弦电压波形畸变率来衡量的。,南京师范大学电气工程系,1.6 本课程的特点及学习要求,本课程的性质和任务本课程的特点学习要求,第2章 供配电一次系统,供配电技术,18,第2章 供配电一次
9、系统,2.1 供配电系统常用电气设备2.2 变电所的电气主接线2.3 变电所的结构与布置2.4 供配电网络的网络结构2.5 供电网络的结构与敷设,19,2.1 供配电系统常用电气设备,2.1.1 电力变压器电力变压器（power transformer）是变电所的核心设备，通过它将一种电压的交流电能转换成另一种电压的交流电能，以满足输电、供电、配电或用电的需要。,20,1.常用电力变压器的种类（1）按相数分类：有三相电力变压器和单相电力变压器。大多数场合使用三相电力变压器，在一些低压单相负载较多的场合，也使用单相变压器。（2）按绕组导电材料分类：有铜绕组变压器和铝绕组变压器。目前一般均采用铜绕
10、组变压器。（3）按绝缘介质分类：有油浸式变压器和干式变压器。油浸式变压器由于价格低廉而得到了广泛应用；干式变压器有不易燃烧、不易爆炸的特点，特别适合在防火、防爆要求高的场合使用，绝缘形式有环氧浇注式、开启式、六氟化硫（SF6）充气式和缠绕式等。干式变压器现已在中压等级的电网中逐步得到了广泛的应用。,21,2.常用变压器的容量系列我国目前的变压器产品容量系列为R10系列，即变压器容量等级是按 为倍数确定的，如：100kVA、125 kVA、160 kVA、200 kVA、250 kVA、315 kVA、500 kVA、630 kVA、800 kVA、1000 kVA、1250 kVA、1600
11、kVA等。,22,2.1.2 高压开关设备1.高压断路器2.高压隔离开关4.高压负荷开关5.高压熔断器,23,高压断路器（circuit-breaker）是带有强力灭弧装置的高压开关设备，是供配电系统中重要的开关设备，它能够开断和闭合正常线路与故障线路，主要用于供配电系统发生故障时与保护装置配合自动切断系统的短路电流。高压断路器通常按照灭弧介质分类，主要有:少油断路器（已基本淘汰）真空断路器SF6（六氟化硫）断路器高压断路器的型号含义,24,25,SN10-10型断路器,26,ZN28-12型,ZN28A-12型,VD4型,27,瓷柱式,落地罐式,28,隔离开关的主要功能是隔离电源，当它处于分
12、闸状态时，有着明显的断口，使处于其后的高压母线、断路器等电力设备与电源或带电高压母线隔离，以保障检修工作的安全。由于不设灭弧装置，隔离开关一般不允许带负荷操作，即不允许接通和分断负荷电流（和断路器配合使用时，要严格遵守操作顺序，即停电时，应先使断路器跳闸，后拉开隔离开关；送电时，应先合隔离开关，再闭合断路器）。但可用来分合一定的小电流，如励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器等。,29,30,高压负荷开关是一种介乎隔离开关与断路器之间的结构简单的高压电器，具有简单的灭弧装置，常用来分合负荷电流和较小的过负荷电流，但不能分断短路电流。此外，负荷开关还大
13、多数具有明显的断口，具有隔离开关的作用。负荷开关常与熔断器联合使用，由负荷开关分断负荷电流，利用熔断器切断故障电流。因此在容量不是很大、同时对保护性能的要求也不是很高时，负荷开关与熔断器组合起来便可取代断路器，从而降低设备投资和运行费用。这种形式广泛应用于城网改造和农村电网。,31,真空式,SF6式,油浸式,压气式,32,高压熔断器（fuse）是供配电网络中人为设置的最薄弱的元件。当其所在电路发生短路或长期过载时，它便因过热而熔断，并通过灭弧介质将熔断时产生的电弧熄灭，最终开断电路，以保护电力电路及其他的电气设备。,跌落式熔断器,限流式熔断器,33,低压断路器,刀开关,低压负荷开关,2.1.3
14、 低压开关设备,播放动画,34,2.1.4 互感器电压互感器（potential transformer）和电流互感器（current transformer）常统称为互感器，从基本结构和原理来说，互感器是一种特殊的变压器。电力系统中的电压及电流，数值相差范围极大。为了减少测量仪表的规格，简化其生产过程，保证测量人员的安全操作，对于高电压、大电流均采用互感器降压、变流后再进行测量。同时互感器也可以作为继电保护和信号装置的电源，以使控制和保护装置与高压回路隔开。,35,电压互感器可以扩大测量范围，相当于是一种降压变压器。它是由两个或者三个互相绝缘的线圈绕在同一个铁芯上构成的，二次侧额定电压为10
15、0V。电压互感器的使用注意事项电压互感器在使用时，二次侧不能短路。为了安全起见，电压互感器二次侧必须有一端接地。,36,电流互感器将主回路的大电流变换成小电流，供计量和继电保护用。电流互感器二次侧额定电流通常为5A或1A。电流互感器的使用注意事项 电流互感器二次侧不允许开路；电流互感器二次侧必须一点接地；注意电流互感器二次绕组的极性。,37,2.1.5 组合电器成套装置1环网供电单元环网供电单元（The Unit of Ring Network Power Supply）由间隔组成，一般至少有三个间隔组成，即两个环缆进出间隔和一个变压器回路间隔。,38,城网一般用环缆，在用架空线的地方，可将架
16、空线引至环网供电单元旁，再由电缆引进和引出，如图所示。,39,2.预装式变电站预装式变电站（prefabricated substation）俗称箱式变电站。预装式变电站就是一种把高压开关设备，配电变压器和低压配电装置按一定线路方案排布成一体的预制型户内、户外紧凑式配电设备。,40,特别适用于城网建设与改造，具有成套性强，体积小，占地少，能深入负荷中心，提高供电质量，减少损耗，送电周期短，选址灵活，对环境适应性强，安装方便，运行安全可靠及投资少，见效快等一系列优点。预装式变电站三个主要部分（高压配电装置，变压器及低压配电装置）的布置方式一般有两种：“目”字形和“品”字形。“目”字形布置接线方便，而“品”字形布置接线紧凑。,41,42,43,3高压开关柜开关柜是金属封闭式开关设备的俗称。按照国标GB3906的定义，金属封闭开关设备是指除进出线外，完全被金属外壳包住的开关设备。高压开关柜（high voltage switchgear）结构紧凑，占地面积小，安装工作量小，使用和维修方便，且有多种接线方案以供选择，故用户使用极为便利。,44,（1）空气绝缘金属封闭开关设备（开关柜）1）分类铠
