项目一、供配电系统配电方案选择,单元1.1 供配电系统配电方案导论,单元1.2 供配电系统的负荷分析,单元1.3 供配电系统的短路分析,单元1.4 电力线路选择与敷设,一、电力系统概论：,1.供配电系统基本知识：,电能：由发电厂将一次能源（如煤、油、水、原子能等）转换而成的二次能源。,电能的供应和分配，提供电能,单元1.1 供配电系统配电方案导论,电能特点： （1）输送和分配简单经济； （2）便于控制、调节和测量； （3）易于转换为其它形式的能量（如机械能、光能、热能等）。,1）电力系统组成：由发电厂、电力网和电能用户组成的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。,包括各个电压等级的电力线路和变配电所,发电厂,水力发电厂,火力发电厂,核能发电厂,风力、地热、太阳能发电厂,变配电所,升压变电所,降压变电所,枢纽变电所,地区变电所,工业企业变电所,变电所的作用是：接受电能、变换电压和分配电能； 配电所的作用是：受电和配电,秦山核电站全景,秦山核电站是中国自己设计、建设、调试和运营的第一座核电站，1991年12月15日首次并网发电。总装机容量为300万千瓦。,秦山核电站汽轮机厂房,中国第一个大型风电厂，也是亚洲最大的风力发电站。目前安装有200台风车，年发电量为1800万瓦。,新疆达板城风电厂,大型太阳能光伏并网发电站,地热发电厂,日本松川地热发电站是1966年启动的日本第一座地热发电站，是世界上第四座地热发电站。,潮汐能发电厂,当潮水流进或流出大坝时，都通过水轮机而发电。 建造潮汐电站的费用昂贵，全世界很少。,电力线路,按传输电流种类分,交流线路,直流线路,按结构和敷设方式分,架空线路,电缆线路,室内配电线路,作用：输送电能，连接发电厂、变配电所和电能用户。 送电线路：35KV及以上的高压电力线路。 配电线路：10KV及以下的电力线路。,电能用户（电力负荷）,按电流分,直流设备,交流设备,按电压分,低压设备：1KV及以下,高压设备：高于1KV,按频率分,低频：低于50HZ,工频：50HZ,中高频：高于50HZ,按工作制分：连续、短时、反复短时,2）供配电系统概况：,供配电系统由总降压变电所（高压配电所）、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）一次变压的供配电系统,车间变电所 用于用电量很少的小型工厂或生活区,基本要求：安全、可靠、优质、经济,中、小型工厂采用,用于本地电压为35KV的中小型工厂 优点：节省一级变压，简化供配电系统，节约有色金属，降低电能损耗和电压损耗，提高了供电质量，有利于电力负荷的发展。,（2）二次变压的供配电系统：,大型工厂和某些电力负荷较大的中型工厂采用,（3）低压供配电系统：,用于无高压用电设备且用电设备总容量较小的小型工厂,2.电力系统的电压：,1）额定电压的国家标准：,电力线路（或电网）的额定电压：是确定各类用电设备额定电压的基本依据。,用电设备的额定电压：规定与同级电力线路的额定电压相同。,发电机的额定电压：高于同级电力线路额定电压的5%。,电力变压器的额定电压：,一次侧的 额定电压,直接与发电机相连：与发电机的额定电压相同；,连接在线路上：与线路的额定电压相同。,二次侧的 额定电压,供电线路很长：比线路额定电压高10%；,供电线路不长：比线路额定电压高5%。,2）供电电能的质量：,电压及波形：,电压偏移 正常情况下，我国用电设备端子处电压偏移的允许值为： 电动机：5%； 照明灯：一般场所5%；视觉要求较高场所+5%，-2.5%； 其它用电设备：无特殊要求时5%。,波形畸变：谐波电流的注入，造成电压正弦波的畸变，使电能质量大大下降，给供电和用电设备带来严重危害：损耗增加、系统谐振从而产生过电压，击穿设备绝缘、造成继电保护和自动装置误动作、对附近的通信设备和线路产生干扰。,频率：电网容量在300万KW及以上者变化范围不得超过0.2HZ;在300万KW以下者频率的变化范围一般不应超过0.5HZ。,供电的可靠性：,3）电压调整：,合理选择变压器的电压分接头或采用有载调压器变压器，使之在负荷变动的情况下，有效地调节电压，保证用电设备端电压的稳定。 合理地减少供配电系统的阻抗，以降低电压损耗，从而缩小电压偏移范围。, 尽量使系统的三相负荷均衡，以减小电压偏移。,合理地改变供配电系统的运行方式，以调整电压偏移。 采用无功功率补偿装置，提高功率因数，降低电压损耗，缩小电压偏移范围。,3.电力系统的中性点运行方式：,1)中性点不接地的电力系统:,中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时,运行时间不应超过2h;一般都装有单相接地保护装置或绝缘监测装置，当发生单相接地故障时，会及时发出警报，提醒工作人员尽快排除故障；同时，在可能的情况下，应把负荷转移到备用线路上。,适用366KV系统，特别是310KV系统,当C相发生单相接地故障时，单相接地电容电流为：,单相接地电容电流（A）,系统的额定电压（KV）,同一电压UN具有电气联系的架空线路总长度（Km）,同一电压UN具有电气联系的电缆线路总长度（Km）,2）中性点经消弧线圈接地的电力系统,发生单相接地故障时的运行时间同样不允许超过2h,310KV系统，接地电流大于30A；20KV及以上系统，接地电流大于10A时,3）中性点直接接地的电力系统,110KV及以上的超高压电力系统和380/220低压配电系统采用,作用于跳闸，切除短路故障，使非故障部分正常运行,我国380/220V低压配电系统一般采用TN系统：,TN-C系统：,当PEN断线时，可使设备外露可导电部分带电，对人有触电危险，所以不适合安全要求较高的场所和要求抗干扰的场所,TN-S系统：,PE线上没有电流通过，即使N线断开也不影响接在PE线上用点设备的安全；,用于环境条件较差，对安全可靠性要求较高及用电设备对抗电磁干扰要求较严的场所,TN-C-S系统：,用于配电系统末端环境条件差且要求无电磁干扰的数据处理或具有精密检测装置等设备的场所,4）中性点经低电阻接地的电力系统：,保护装置会迅速动作，切除故障线路，通过备用电源的自动投入，使系统的其他部分恢复正常工作,适用于现代化大、中城市10KV的电缆线路,二、变配电所主接线方案选择,（一）电力线路的接线方式：,1.高压电力线路（1KV以上）的接线方式：,放射式接线,树干式接线,环形接线,大中型工厂，高压配电系统优先考虑,对供电可靠性要求不高的辅助生产区和生活区,高压单回路放射式接线：,1）高压放射式接线：,特点 ： 接线清晰，操作维护方便，各供电线路互不影响，供电可靠性较高，还便于装设自动装置，保护装置也较简单； 高压开关设备用的较多，投资高，某一线路发生故障或需检修时，该线路供电的全部负荷都要停电。,只能用于二、三级负荷或容量较大及较重要的专用设备,有公共备用干线的放射式接线：,特点： 供电的可靠性得到了提高； 开关设备的数量和导线材料的消耗量增加。,一般可用于供电给二级负荷，若备用干线采用独立电源供电且分支较少，则可用于一级负荷,双回路放射式接线：,供电可靠性高，可供电给一、二级的重要负荷，但投资相对较大,用低压联络线作备用干线的放射式接线：,特点：比较经济、灵活，除了可提高供电可靠性以外，还可实现变压器的经济运行。,多用于工矿 企业,2）高压树干式接线：,单回路树干式接线：,特点： 跟放射式相比，配出线大大减少，高压开关柜数量减少，节约了有色金属； 各用户之间互相干扰，当干线发生故障或检修时，全部用户停电，可靠性差，不易实现自动化控制。,用于三级负荷，且干线上连接的变压器不超过5台，总容量不超过2300KVA。在城镇街道应用较多。,单侧供电的双回路树干式接线：,特点： 供电可靠性提高，但投资也相应有所增加。 应用： 可供电给二、三级负荷。,两端供电的单回路树干式接线：,特点: 若一侧干线发生故障，可采用另一侧干线供电，因此供电可靠性也较高，正常运行时，由一侧供电或在线路的负荷分界处断开，发生故障时要手动切换，而且寻查故障时也需中断供电。,只可用于对二、三级负荷供电。,两端供电的双回路树干式接线：,特点： 供电可靠性进一步提高； 投资不比单侧供电的双回路树干式接线大多少，但需双电源供电的条件。,主要用于二级负荷，当电源足够可靠时，可供电给一级负荷,3.高压环形接线：,特点：运行灵活，线路检修时可切换电源；故障时可切除故障线段，缩短停电时间，供电可靠性高。,可供二、三级负荷，在现代化城市电网中应用较广泛,通常采用“开环”运行方式，以负荷开关为主开关的高压环网柜作为配电设备,2.低压电力线路的接线方式：,1）低压放射式接线,特点： 各低压配电出线互不影响，供电可靠性较高。 所用配电设备及导线材料较多，且运行不够灵活。,用于用电设备容量大，负荷集中或性质重要的负荷，以及需要集中连锁起动、停车的用电设备和有爆炸危险的场所,2）低压树干式接线：,低压母线放射式配电的树干式接线,特点 引出配电干线较少，采用的开关设备较少，金属消耗量也少，这种接线多采用成套的封闭式母线槽，运行灵活方便，也比较安全。 干线发生故障时，停电的范围大，和放射式相比，供电的可靠性较低。,适用于机械加工、工具车间和机修车间的中小型机床设备及照明配电,“变压器干线组”接线,特点：省去了变电所低压侧的整套低压配电装置，简化了变电所的结构，大大减少了投资。,一般接出的分支回路数不宜超过10条，而且不适用于需频繁起动、容量较大的冲击性负荷和对电压质量要求高的设备。,链式接线：,适用于用电设备彼此距离近、容量都较小的情况,不超过5台，总容量不宜超过10KW。,不超过3台，总容量不宜超过10KW。,3）低压环形接线,特点 ： 供电可靠性较高，任一段线路故障或检修，一般可不中断供电，或只是短时停电，经切换操作后即可恢复供电；而且可使电能损耗和电压损耗减少。 保护装置及其整定配合比较复杂，如果整定配合不当，容易发生误动作，反而扩大故障停电范围，所以低压环形线路通常多采用“开环”方式运行。,二、变配电所的主接线方案：,1.概述：,1）主接线图的作用和类型：,主接线图定义：供配电系统中为实现电能输送和分配的一种电气接线；对应的接线图叫主接线图，或主电路图，又称一次电路图、一次接线图。,注：虽然电力系统是三相系统，通常电气主接线图采用单线来表示三相系统，使之更简单、清楚和直观。,系统式主接线图：,按电能的输送和分配的顺序、用规定的电器符号和文字说明系统地反映主接线中电气设备相互连接关系的主接线图,作用：模拟盘或教学中使用或用来分析、计算和选择电气设备，但不能反映电路中个电气设备和成套设备之间的相互排列位置,装置式主接线图：,是按照高、低压成套配电装置之间的相互连接和排列位置绘制的主接线图，多用作施工图，便于配电装置的采购和安装施工。,2）对电气主接线的基本要求：,安全：充分保证人身和设备的安全。,可靠：满足不同等级负荷对供电的 要求。,灵活：能适应各种不同的运行方式，并能灵活地转换，使之便于操作、检修和适应负荷的发展。,经济：力求接线简单、投资少、运行管理费用低，节约有色金属。,二、变配电所常用主接线类型和特点：,1.线路变压器组单元接线：,变压器容量不超过1250KVA,接线简单，电气设备少，配电装置简单，节约了建设投资。但任一设备发生故障或检修时变电所全部停电，供电可靠性不高。适用于小容量的三级负荷、小型工厂或非生产性用户,2.单母线接线：,汇流排（文字符号：W或WB）,1）单母线不分段接线：,母线隔离开关 用于隔离母线电源和检修断路器,线路隔离开关 防止检修断路器时从用户侧反向送电和防止雷电压沿线路侵入，保证维修人员安全,优点：接线简单清晰，使用设备少，投资低，比较经济，发生误操作的可能性较小。 缺点：可靠性和灵活性差。 应用：可靠性和连续性要求不高的中、小型三级负荷用户或有备用电源的二级负荷。,2)单母线分段接线:,特点: 如需对母线或母线隔离开关检修，可将分段隔离开关断开后分段进行检修。当母线发生故障时，经短时间倒闸操作将故障段切除，非故障段仍