低压配电基础低压配电基础知识知识 电力配电系统示意图电力配电系统示意图工业工业HV/MV 变电所变电所MV/MV配电所配电所 MV/LV变电所变电所发电机发电机架空线路架空线路电动机电动机埋地电缆埋地电缆变压器变压器9/2/2024 BTT Marketing2配电配电电网常识电网常识n根据根据IEC60038 / GB10056标准标准o低压：低压：1000V以下以下o中压：中压：10kV, 20kV, 35kVo高压高压/超高压：超高压：110kV, 220kV, 330kV, 500kVn相电压和线电压的关系相电压和线电压的关系 UL/Un = 400V/230V =O9/2/2024 BTT Marketing3电工学基本概念及元件部分图例电工学基本概念及元件部分图例n交流交流n接地接地n外壳外壳n三线三线n电缆电缆n直流直流n n变压器变压器变压器变压器n n电动机电动机电动机电动机n n发电机发电机发电机发电机n n避雷器避雷器避雷器避雷器G9/2/2024 BTT Marketing4低压配电主要产品图例低压配电主要产品图例n负荷开关负荷开关n断路器断路器n熔断器熔断器n隔离开关隔离开关n漏电开关漏电开关n n漏电保护断路器漏电保护断路器漏电保护断路器漏电保护断路器n n电流互感器电流互感器电流互感器电流互感器9/2/2024 BTT Marketing5低压配电系统示意图低压配电系统示意图树状图树状图树状图树状图9/2/2024 BTT Marketing6低压配电基本概念低压配电基本概念n额定电压：电气设备正常情况下的工作电压额定电压：电气设备正常情况下的工作电压- Ueo1000V 以下电气设备的额定电压等级分为：以下电气设备的额定电压等级分为： 直流：直流：1.5,2,3,6,12,24,36,48,60,72,110,220,400,440,800,1000V 单相：单相：6，12，24，36，42，100，127，220V 三相：三相：36，42，100，127，220/380，380/660，1140(1200)Vn额定频率：额定条件下正额定频率：额定条件下正弦电路中弦电路中正正弦量每秒钟变化的次数称为频率弦量每秒钟变化的次数称为频率f(Hz)f(Hz)o我国电网标准我国电网标准频率是频率是5050H Hz z，美国、日本采用美国、日本采用6060H Hz zn额定电流：额定电压额定频率下，达到额定功率的电流额定电流：额定电压额定频率下，达到额定功率的电流- Ieo正正弦交流电路中的电流是有效值（均方根值）弦交流电路中的电流是有效值（均方根值）9/2/2024 BTT Marketing7低压配电产品的各种电压低压配电产品的各种电压nUeUe： 额定工作电压额定工作电压220220V/380VV/380VnUcUc： 额定控制电路电压（实际运行电压）额定控制电路电压（实际运行电压）nUsUs： 额定控制电源电压额定控制电源电压230230V/400VV/400VnUimpUimp: : 额定冲击耐受电压额定冲击耐受电压nUrUr： 分断后电压分断后电压nUiUi: : 额定绝缘电压额定绝缘电压9/2/2024 BTT Marketing8低压配电产品的各类电流低压配电产品的各类电流nInIn： 额定电流额定电流nIbIb： 工作电流（实际运行电流）工作电流（实际运行电流）nIrIr： 整定电流整定电流nIzIz： 电缆允许电流电缆允许电流nIccIcc：短路故障电流短路故障电流nIcnIcn：极限短路分断能力极限短路分断能力nIcsIcs：运行短路分断能力运行短路分断能力9/2/2024 BTT Marketing9低压配电基本常识低压配电基本常识n电位电位o电压：两点之间的电位差电压：两点之间的电位差n短路短路o单相短路单相短路o两相短路两相短路o三相短路三相短路n过载过载o线路所带负荷容量超过了线路的设计容量线路所带负荷容量超过了线路的设计容量o在电气上无损的电路中发生的过电流在电气上无损的电路中发生的过电流n电能质量电能质量o电压：偏差允许值范围电压：偏差允许值范围7%(107%(10KVKV三相线路）三相线路）o频率：偏差允许值范围频率：偏差允许值范围0.20.2HzHzo波形：正弦曲线（电压谐波含有率）波形：正弦曲线（电压谐波含有率）9/2/2024 BTT Marketing10正正弦交流电路中的常用名词弦交流电路中的常用名词n频率与周期频率与周期o周期周期 T: 正正弦量变化一次所需的时间（秒）弦量变化一次所需的时间（秒）o频率频率 f: 1s内正内正弦量变化的次数弦量变化的次数 f1/Tn幅值与有效值幅值与有效值 正正弦量任一瞬间的值为瞬时值弦量任一瞬间的值为瞬时值, ,瞬时值瞬时值o幅值幅值: 正正弦量任一瞬间的值为瞬时值弦量任一瞬间的值为瞬时值i,u,i,u,瞬时值中的最大值为幅值瞬时值中的最大值为幅值ImIm,Um,Umo有效值有效值I, U: 正正弦交流电网值弦交流电网值n功率与功率因数功率与功率因数o瞬时功率、有功功率、无功功率、视在功率瞬时功率、有功功率、无功功率、视在功率o功率因数：电压与电流夹角的余弦值功率因数：电压与电流夹角的余弦值n电压与电流的关系电压与电流的关系o电阻性、电感性、电容性电阻性、电感性、电容性9/2/2024 BTT Marketing11交流电路中的基本公式交流电路中的基本公式n欧姆定律欧姆定律 R U/In电流的热效应电流的热效应 Q = I2RT n功率功率 P = Q/T = UIn能量守恒定律能量守恒定律9/2/2024 BTT Marketing12功率与功率因数功率与功率因数n功率功率o有功功率有功功率 无功功率无功功率 视在功率视在功率(S=U*I)o功率因数：功率因数： cos = P/So关系：关系：P=S*cos Q=S*sin P2+Q2=S2n功率因数功率因数o在电路中，功率因数角是电流滞后电压的角度。在电路中，功率因数角是电流滞后电压的角度。o物理意义：对于设备来说，功率因数反映的是能量转换过程中有用功率占总功率的比例。物理意义：对于设备来说，功率因数反映的是能量转换过程中有用功率占总功率的比例。o举例：母线提供给电机的是视在功率；电机中转换为机械做功的部分是有功功率举例：母线提供给电机的是视在功率；电机中转换为机械做功的部分是有功功率,提供磁场提供磁场的电流为无功电流。的电流为无功电流。n功率因数降低的原因功率因数降低的原因o功率因数，或功率因数，或 cos 以以 0 到到 1.0 之间的数值来表示。之间的数值来表示。o功率因数为功率因数为 1.0 不含无功功率不含无功功率o功率因数低于功率因数低于 0.9 一般认为较差一般认为较差o系统中有较多的无功功率，其功率因数会较低系统中有较多的无功功率，其功率因数会较低o电路中电流与电压的空间矢量关系由电阻和电感决定；由于感性负载的存在，电流滞后电电路中电流与电压的空间矢量关系由电阻和电感决定；由于感性负载的存在，电流滞后电压一定的角度。压一定的角度。o物理意义：非阻性负载；为了实现能量转换而消耗的功率，最终转化为热量。物理意义：非阻性负载；为了实现能量转换而消耗的功率，最终转化为热量。9/2/2024 BTT Marketing13 设备设备设备设备功率因数功率因数功率因数功率因数qq 普通的感普通的感普通的感普通的感 0% 0% 负载负载负载负载0.170.17应电动机工应电动机工应电动机工应电动机工 25% 25% 负载负载负载负载0.550.55作在作在作在作在: 50% : 50% 负载负载负载负载0.730.73 75% 75% 负载负载负载负载0.800.80 100% 100% 负载负载负载负载0.850.85qq 白炽灯白炽灯白炽灯白炽灯 1 1.0.0qq 荧光灯荧光灯荧光灯荧光灯 0 0.5.5qq 气体放电灯气体放电灯气体放电灯气体放电灯0.40.60.40.6qq 电阻炉电阻炉电阻炉电阻炉 1 1.0.0qq 感应炉感应炉感应炉感应炉 0 0.85.85qq 介质加热炉介质加热炉介质加热炉介质加热炉qq 电阻焊接机电阻焊接机电阻焊接机电阻焊接机0.80.90.80.9qq 固定式单相电弧焊接机固定式单相电弧焊接机固定式单相电弧焊接机固定式单相电弧焊接机 0 0.5.5qq 旋转式电弧焊接机旋转式电弧焊接机旋转式电弧焊接机旋转式电弧焊接机0.70.90.70.9qq 变压器变压器变压器变压器整流装置电弧焊接机整流装置电弧焊接机整流装置电弧焊接机整流装置电弧焊接机0.70.80.70.8qq 电弧炉电弧炉电弧炉电弧炉0.80.8各类设备的功率因数各类设备的功率因数9/2/2024 BTT Marketing14功率因数对电网的影响功率因数对电网的影响n如果不减少带有低功率因数的高视在负如果不减少带有低功率因数的高视在负荷，则从发电站到工厂支路的整个电气荷，则从发电站到工厂支路的整个电气网络，必须能承载比需要大的电流负荷网络，必须能承载比需要大的电流负荷n损耗增加，设备温升严重损耗增加，设备温升严重n线路上压降增加，设备端电压下降，影线路上压降增加，设备端电压下降，影响正常工作响正常工作n供电管理局制定商业和工业的收费标准，供电管理局制定商业和工业的收费标准，奖励高功率因数运行，处罚低功率因数奖励高功率因数运行，处罚低功率因数运行用户。通常功率因数应大于运行用户。通常功率因数应大于0.85，高压供电的工业用户，高压侧大于高压供电的工业用户，高压侧大于0.9功率 kVA因数1.01000.95 1050.90 1110.80 1250.70 1430.60 1679/2/2024 BTT Marketing15无功功率补偿无功功率补偿n为了提高功率因数，降低无功功率，采用人工的方法进行补偿，为了提高功率因数，降低无功功率，采用人工的方法进行补偿，简称无功补偿。简称无功补偿。o电容器组电容器组集中补偿集中补偿分散补偿分散补偿个别补偿；个别补偿；o同步电机：利用其工作特性，具有超前的功率因数；同步电机：利用其工作特性，具有超前的功率因数；o同步调相机：空载的同步电动机；同步调相机：空载的同步电动机；最简单方便的补偿方式是选用电容器组。最简单方便的补偿方式是选用电容器组。9/2/2024 BTT Marketing16谐波谐波n产生产生o当正弦波电压施加在线性的电阻、电感和电容上时，仍为同频当正弦波电压施加在线性的电阻、电感和电容上时，仍为同频率的正弦波。但当负载为非线性时，电流就变为非正弦波，电率的正弦波。但当负载为非线性时，电流就变为非正弦波，电流产生的压降导致电压也为非正弦波。流产生的压降导致电压也为非正弦波。o非正弦电压电流可分解为傅立叶级数，频率与工频相同的分量非正弦电压电流可分解为傅立叶级数，频率与工频相同的分量为基波，频率大于基波的成为谐波。为基波，频率大于基波的成为谐波。o谐波频率与基波频率之比为谐波次数。谐波频率与基波频率之比为谐波次数。o电弧炉，电力机车，调光设备，日光灯，变频空调等易引起谐电弧炉，电力机车，调光设备，日光灯，变频空调等易引起谐波。波。n危害危害o谐波损耗，大量的谐波损耗，大量的3次谐波流过中线时使线路过热。次谐波流过中线时使线路过热。o引起公用电网中局部的并联和串联谐振，使谐波放大。引起公用电网中局部的并联和串联谐振，使谐波放大。o会导致继电保护和自动装置的误动作，电气测量仪表计量不正会导致继电保护和自动装置的误动作，电气测量仪表计量不正确。确。o对附近的通信系统产生干扰对附近的通信系统产生干扰9/2/2024 BTT Marketing17继电保护继电保护n继电保护器继电保护器 反应故障和不正常状态的自动装置，发出报警和跳闸信号，反应故障和不正常状态的自动装置，发出报警和跳闸信号，实现对电气设备的保护。实现对电气设备的保护。n基本要求基本要求 可靠性；选择性；快速性；灵敏性；可靠性；选择性；快速性；灵敏性；n常见保护类型常见保护类型o三段式过流保护三段式过流保护o零序电流保护零序电流保护o过电压保护过电压保护o欠电压保护欠电压保护o反应电压与电流比值的距离保护反应电压与电流比值的距离保护o差动保护、高频保护差动保护、高频保护9/2/2024 BTT Marketing18变压器的额定值变压器的额定值n三相变压器：三相变压器：In=Sn/(1.732xUn)n单相变压器：单相变压器：In=Sn/Unn在一台三相变压器低压侧的满载额定电流由下式算在一台三相变压器低压侧的满载额定电流由下式算出出In = In = SnSn：变压器的额定视在功率变压器的额定视在功率变压器的额定视在功率变压器的额定视在功率kVAkVAU U： 空载时线电压空载时线电压空载时线电压空载时线电压 ( (单位为伏单位为伏单位为伏单位为伏) )InIn：单位为安单位为安单位为安单位为安对于对于对于对于 400 400V (V (三相有载三相有载三相有载三相有载) ) 的简化公式的简化公式的简化公式的简化公式In = In = kVAkVA x 1.4 x 1.4Sn 103 U 39/2/2024 BTT Marketing19短路电流计算基本方法短路电流计算基本方法MM电路图电路图电路图电路图装置的部件装置的部件装置的部件装置的部件电阻电阻电阻电阻 ( (mm ) )电抗电抗电抗电抗 ( (mm ) )上方侧网络上方侧网络上方侧网络上方侧网络PscPsc变压器变压器变压器变压器S, S, UscUsc, U, U断路器断路器断路器断路器母线母线母线母线电缆电缆电缆电缆 (4)(4)R R 极小极小极小极小对于对于对于对于 S100kVAS100kVAR R 极小极小极小极小R R 极小极小极小极小R = R = (3)(3)R = R = (3)(3)L LS SL LS SX = X = (1)(1) X = X = (2)(2)X X 极小极小极小极小X = 0.15mX = 0.15m /m/mX = 0.08mX = 0.08m /m/mU Uo o2 2PscPsc UscUsc%Uo%Uo2 2 100Psc 100PscIscIsc = = kA kAUoUo3 3 RtRt2 2 + + XtXt2 2(1) (1) PscPsc: : 上方侧网络的短路容量，单位上方侧网络的短路容量，单位上方侧网络的短路容量，单位上方侧网络的短路容量，单位 VA (VA (通常为通常为通常为通常为 500 500MVA)MVA)(2) (2) UscUsc: : 短路电压短路电压短路电压短路电压 ( (即变压器短路阻抗即变压器短路阻抗即变压器短路阻抗即变压器短路阻抗) )，S: S: 变压器视在容量，单位变压器视在容量，单位变压器视在容量，单位变压器视在容量，单位 kVAkVA(3) (3) = 22.5 ( = 22.5 (铜铜铜铜) )， = 36 ( = 36 (铝铝铝铝) )，L L 单位为单位为单位为单位为 mm，S S 单位为单位为单位为单位为 mmmm2 2(4) (4) 如果每相有数根电缆并联，将一根电缆的电阻和电抗除以电缆根数。如果每相有数根电缆并联，将一根电缆的电阻和电抗除以电缆根数。如果每相有数根电缆并联，将一根电缆的电阻和电抗除以电缆根数。如果每相有数根电缆并联，将一根电缆的电阻和电抗除以电缆根数。9/2/2024 BTT Marketing20低压配电电器的相关国际标准低压配电电器的相关国际标准标准标准住宅用设备住宅用设备工业及小型商业工业及小型商业 1000V低压电器低压电器IEC 60947-1断路器断路器IEC 60898IEC 60947-2 开关开关IEC 60669-1 IEC 60947-3 接触器接触器IEC 61095IEC 60947-4 电动机起动器电动机起动器IEC 60947-4 分离式过电流保护分离式过电流保护IEC 61008 剩余电流断路器剩余电流断路器一体式带过电流保护一体式带过电流保护IEC 61009 IEC 60755 (剩余电流保护断路器剩余电流保护断路器)剩余电流动作断路器剩余电流动作断路器安装标准安装标准 IEC 60364配电柜标准配电柜标准 IEC 60439熔断器熔断器 IEC 602699/2/2024 BTT Marketing21低压配电产品的低压配电产品的防护等级防护等级 IPnIPX X：用数字表示设备外壳提供的保护用数字表示设备外壳提供的保护程度根据程度根据IEC529 / GB4942.2-93第一个数字表示防尘，第一个数字表示防尘，防止防止固体固体进入危险部进入危险部件（带电部件）的等级件（带电部件）的等级0：无防护：无防护1：防止直径大于：防止直径大于50mm固体进入固体进入2：防止直径大于：防止直径大于12.5mm固体进入固体进入3：防止直径大于：防止直径大于2.5mm固体进入固体进入4：防止直径大于：防止直径大于1mm固体进入固体进入5：防尘：防尘(无有害沉积无有害沉积)6：尘密：尘密第二个数字表示防湿气防第二个数字表示防湿气防水水侵入的密封程度侵入的密封程度0：无防护：无防护1：防止垂直滴水：防止垂直滴水2：防止垂直方向：防止垂直方向15范围内滴水范围内滴水3：防止垂直方向：防止垂直方向60范围内淋水范围内淋水4：防止任何方向的溅水：防止任何方向的溅水5：防止任何方向的喷水：防止任何方向的喷水6：防止海浪或强烈喷水：防止海浪或强烈喷水7：防浸水影响：防浸水影响8：防潜水影响：防潜水影响9/2/2024 BTT Marketing22