第一章 供电系统基本概念

EXIT工厂供配电技术工厂供配电技术主讲：王明芳学院：计算机与信息EXIT 供配电技术供配电技术是电气自动化及生产过程自动化技术专是电气自动化及生产过程自动化技术专业的一门专业必修课，共业的一门专业必修课，共32学时，学期结束后进行考试，学时，学期结束后进行考试，并进行课程实训在学习本课程前，应学完并进行课程实训在学习本课程前，应学完电工基础电工基础、电子技术基础电子技术基础、电机与拖动基础电机与拖动基础、工厂电气控工厂电气控制设备制设备等课程一、本课程性质、目的和任务一、本课程性质、目的和任务 通过本课程学习，使学生初步掌握中小型工厂供电系统通过本课程学习，使学生初步掌握中小型工厂供电系统运行维护及简单设计计算所需的基本理论和基本知识，为运行维护及简单设计计算所需的基本理论和基本知识，为今后从事供配电技术工作奠定一定的基础今后从事供配电技术工作奠定一定的基础EXIT二、课程教学内容二、课程教学内容模块一模块一 绪绪 论论 第二章第二章 电力负荷计算及功率因数补偿电力负荷计算及功率因数补偿 第一章第一章 工厂供电一次系统工厂供电一次系统 第三章第三章 供配电一次系统供配电一次系统 第四章第四章 短路电流计算及电气设备选择短路电流计算及电气设备选择 第五章第五章 供配电系统二次接线供配电系统二次接线第六章第六章 电气照明设计电气照明设计 第七章第七章 供配电系统设计供配电系统设计 第八章第八章 供配电系统自动化供配电系统自动化EXIT三、部分参考书籍三、部分参考书籍四、成绩评定方法四、成绩评定方法作业作业-20%平时平时-10%期末考试期末考试-70%工厂供电（第工厂供电（第4 4版）刘介才编版）刘介才编 机械工业出版社机械工业出版社 20042004年年8 8月月 工厂供电（第工厂供电（第2 2版）苏文成主编版）苏文成主编 机械工业出版社机械工业出版社 19901990年年1010月月工厂供电工厂供电500500问答问答 刘介才编刘介才编 兵器工业出版社兵器工业出版社 19941994年年6 6月月工厂供电简明设计手册工厂供电简明设计手册 刘介才编刘介才编 机械工业出版社机械工业出版社 19931993年年 EXIT供电技术术语供电技术术语l l供电，就是指工矿企业所需电能的供应和分供电，就是指工矿企业所需电能的供应和分供电，就是指工矿企业所需电能的供应和分供电，就是指工矿企业所需电能的供应和分配，亦称配电。

配，亦称配电配，亦称配电配，亦称配电l l供电系统：工矿企业的用电系统工矿企业供电系统：工矿企业的用电系统工矿企业供电系统：工矿企业的用电系统工矿企业供电系统：工矿企业的用电系统工矿企业所需的电力电源从进厂起到所有用电设备入所需的电力电源从进厂起到所有用电设备入所需的电力电源从进厂起到所有用电设备入所需的电力电源从进厂起到所有用电设备入端止的整个电路及其中的变配电设备端止的整个电路及其中的变配电设备端止的整个电路及其中的变配电设备端止的整个电路及其中的变配电设备l l供配电技术供配电技术供配电技术供配电技术 (Engineering of power and(Engineering of power and(Engineering of power and(Engineering of power and distribution)distribution)distribution)distribution)就是研究电力的供应和分配问就是研究电力的供应和分配问就是研究电力的供应和分配问就是研究电力的供应和分配问题EXITl l学习任务：学习任务：学习任务：学习任务：l l 了解电力用户的电力供应和分配问题；掌握了解电力用户的电力供应和分配问题；掌握了解电力用户的电力供应和分配问题；掌握了解电力用户的电力供应和分配问题；掌握简单供电系统运行、维护和设计计算所需的简单供电系统运行、维护和设计计算所需的简单供电系统运行、维护和设计计算所需的简单供电系统运行、维护和设计计算所需的基础知识和基础理论基础知识和基础理论基础知识和基础理论基础知识和基础理论.l l 前修课程：电路、电子、电机学前修课程：电路、电子、电机学前修课程：电路、电子、电机学前修课程：电路、电子、电机学EXIT第一章第一章供电系统的基本概念供电系统的基本概念1.1 1.1 电力发展概况与变电所类型电力发展概况与变电所类型1.2 1.2 电力系统基础电力系统基础1.3 1.3 电力系统电力系统接线方式接线方式1.4 1.4 典型企业典型企业供电系统供电系统1.5 1.5 电网中性点运行方式电网中性点运行方式第一：我国电力工业的发展历史第一：我国电力工业的发展历史 第二：我国在建的几大水电工程第二：我国在建的几大水电工程 第三：我国电力工业的发展方向第三：我国电力工业的发展方向1.1.1 1.1.1 电力发展概况电力发展概况 220KV220KV变电站实习场景变电站实习场景电力工业发展史电力工业发展史 1 1我国电力工业发展经历四个阶段：我国电力工业发展经历四个阶段：起起步步阶阶段段总装机总装机185185万千瓦、年万千瓦、年4343亿千瓦时，居世界亿千瓦时，居世界第第2525位、进口设备、集中沿海。

位、进口设备、集中沿海110kV110kV线路线路2 2条，输电能力为条，输电能力为7272万千瓦18821949年年第一座火力发厂第一座火力发厂上海（上海（18821882年），装机容量年），装机容量12KW12KW第一座水力发电厂第一座水力发电厂昆明滇池石龙坝（昆明滇池石龙坝（19121912年）年）,容量容量2 2240KW240KW总体概况总体概况电力工业发展史电力工业发展史 2发发展展阶阶段段19501978年年发展条件发展条件新中国成立新中国成立发展速度发展速度每年平均装机容量为每年平均装机容量为5050万万kWkW发展规模发展规模到到19781978年底，总装机容量为年底，总装机容量为57125712万千瓦、年万千瓦、年发电发电25662566亿千瓦时，分别居世界第亿千瓦时，分别居世界第8 8、7 7位说明：说明：1966196619751975年，因自然和政治原因电年，因自然和政治原因电 力工业发展速度下降，出现缺电现象力工业发展速度下降，出现缺电现象电力工业发展史电力工业发展史 3 3突突破破阶阶段段19791996年年发展条件发展条件实行改革开放政策实行改革开放政策。

发展速度发展速度每年平均装机容量为每年平均装机容量为450450万万kWkW发展规模发展规模到到19961996年底，全国总装机容量为年底，全国总装机容量为2 2亿千瓦、年亿千瓦、年发电超过发电超过1 1万亿千瓦时，均居世界第万亿千瓦时，均居世界第2 2位结论：结论：改革开放的好政策促使经济较快增长，改革开放的好政策促使经济较快增长，进而推进了电力工业的迅速发展进而推进了电力工业的迅速发展电力工业发展史电力工业发展史 4 4腾腾飞飞阶阶段段19972006年年发展条件发展条件经济持续快速健康发展经济持续快速健康发展发展规模发展规模到到20062006年底，全国总的装机容量为年底，全国总的装机容量为6.226.22亿千亿千瓦、瓦、20062006年发电量达到年发电量达到2.832.83万亿千瓦时，仍万亿千瓦时，仍以火力和水力发电为主均，仍居世界第以火力和水力发电为主均，仍居世界第2 2位重大改革重大改革大力发展水能、核能和风能；大力发展水能、核能和风能；采用超、特高压输电，电网实现互联；采用超、特高压输电，电网实现互联；政企分开，厂网分开政企分开，厂网分开装机容量及增长率装机容量及增长率19952006年年发电量及增长率发电量及增长率19952006年年政企分开、厂网分开政企分开、厂网分开成立电网公司和发电集团，引入竞争。

成立电网公司和发电集团，引入竞争电厂电厂五大发电集团五大发电集团华能发电集团华能发电集团大唐发电集团大唐发电集团中电投发电集团中电投发电集团国电发电集团国电发电集团华电发电集团华电发电集团电网电网两大电网集团两大电网集团国家电网公司国家电网公司南方电网公司南方电网公司电力工业企业现状电力工业企业现状三峡水电站三峡水电站开工时间：开工时间：竣工时间：竣工时间：装机容量：装机容量：年发电量：年发电量：几项在建水电工程几项在建水电工程19921992年年20092009年年26267070万千瓦万千瓦840840亿千瓦时亿千瓦时另外，地下预留另外，地下预留6 6台备用发电机组厂房台备用发电机组厂房溪洛渡水电站溪洛渡水电站所处位置：所处位置：立项时间：立项时间：开工时间：开工时间：装机容量：装机容量：年发电量：年发电量：静态投资：静态投资：几项在建水电工程几项在建水电工程四川省雷波县和云南省永善县分界四川省雷波县和云南省永善县分界的金沙江溪洛渡峡谷的金沙江溪洛渡峡谷2002年年2007年年1870万千瓦万千瓦580亿千瓦时亿千瓦时446亿元（人民币）亿元（人民币）拉西瓦水电站拉西瓦水电站所处位置：所处位置：装机容量：装机容量：年发电量：年发电量：水库容量：水库容量：几项在建水电工程几项在建水电工程青海省贵德县与贵南县交界的黄河青海省贵德县与贵南县交界的黄河干流上是黄河上游龙羊峡至青铜峡干流上是黄河上游龙羊峡至青铜峡河段规划建设的第二个梯级电站。

河段规划建设的第二个梯级电站6 67070万千瓦万千瓦102102亿千瓦时亿千瓦时10.7910.79亿立方米亿立方米发电发电输电输电变电变电用电用电能源能源高效率，大机组高效率，大机组大电网，长距离，超高压及特高压大电网，长距离，超高压及特高压微机化，数字化及综合化微机化，数字化及综合化无污染，可再生及清洁无污染，可再生及清洁多样化，低功耗，高谐波多样化，低功耗，高谐波电力工业发展趋势电力工业发展趋势可从以下五个角度考虑可从以下五个角度考虑第一：电力系统概念第一：电力系统概念 第二：发电厂的类型第二：发电厂的类型 第三：变电所的类型第三：变电所的类型1.1.2 1.1.2 厂与所的类型厂与所的类型江苏常熟发电厂江苏常熟发电厂徐庄徐庄220KVGIS220KVGIS站站电力系统的概念电力系统的概念电力系统的概念电力系统的概念问题问题:我国电力系统有哪几部分组成？我国电力系统有哪几部分组成？发电部分（各类发电厂）发电部分（各类发电厂）变电部分（包括升降压变电站）变电部分（包括升降压变电站）输电部分（输电部分（220KV220KV及以上输电线路组成）及以上输电线路组成）配电部分（配电部分（110KV110KV及以下配电线路组成）及以下配电线路组成）用电部分（各类用电负荷）用电部分（各类用电负荷）注意动力系统的概念？注意动力系统的概念？发电厂的分类发电厂的分类发发电电厂厂按使用按使用的一次的一次能能源源按规模按规模和供电和供电范范围围火力发电厂（火力发电厂（凝汽式凝汽式和和供热式供热式）核力核力发电厂发电厂风力风力发电厂发电厂水力水力发电厂发电厂区域发电厂区域发电厂地方发电厂地方发电厂自备发电厂自备发电厂按集中按集中落落 差差堤坝式电厂堤坝式电厂引水式电厂引水式电厂混合式电厂混合式电厂按厂房按厂房结构与结构与位位 置置坝后式电厂坝后式电厂坝内式电厂坝内式电厂河床式电厂河床式电厂地下式电厂地下式电厂按运行按运行方方 式式有调节电厂有调节电厂无调节电厂无调节电厂抽水蓄能电厂抽水蓄能电厂凝汽式火电厂凝汽式火电厂火电厂发电原理火电厂发电原理发电原理发电原理燃料的化学燃料的化学能（燃烧）能（燃烧）机械能机械能热能热能电能电能优点优点建设投资小、工期短、受气候、水文条件影响建设投资小、工期短、受气候、水文条件影响小，不分丰水期和枯水期。

小，不分丰水期和枯水期缺点缺点生产过程复杂、成本高、生产过程复杂、成本高、对环境污染大对环境污染大核电厂生产过程核电厂生产过程发电原理发电原理优点优点消耗燃料少；不需要空气助燃消耗燃料少；不需要空气助燃；容量越大越经济；容量越大越经济缺点缺点开机复杂，有放射性污染开机复杂，有放射性污染原子核裂变释放的热能原子核裂变释放的热能 机械能机械能电能电能浙江秦山核电站浙江秦山核电站 （2*602*60万万kWkW）广东大亚湾核电站（广东大亚湾核电站（2*902*90万万kWkW）广东阳江核电站（广东阳江核电站（2*902*90万万kWkW）实例实例核电厂生产过程核电厂生产过程大亚湾核发电厂大亚湾核发电厂风力发电厂全景风力发电厂全景风力发电原理图风力发电原理图齿轮箱齿轮箱发电机发电机变换器变换器风风变浆变浆控制器控制器+控制器控制器+变浆变浆控制器控制器-V VP PP P电电网网功率功率传感器传感器V VP P*GE GE 的机舱概览的机舱概览叶片轴承叶片轴承轴承座轴承座转子轮毂转子轮毂偏航驱动偏航驱动油冷却器油冷却器齿轮箱齿轮箱液压停车制动器液压停车制动器热交换器热交换器连轴器连轴器控制柜控制柜底座底座发电机发电机通风通风主轴主轴导流罩导流罩水力发电概况水力发电概况发电原理发电原理优点优点没有污染，发电成本低，不消耗一次能源。

没有污染，发电成本低，不消耗一次能源缺点缺点建设周期长，投资大，受季节影响较大建设周期长，投资大，受季节影响较大一定高程内水的势能一定高程内水的势能 机械能机械能电能电能三峡工程三峡工程 （26*7026*70万万kWkW）二滩水电站（二滩水电站（6*506*50万万kWkW）小浪底水电站（小浪底水电站（6*306*30万万kWkW）实例实例动画动画演示演示黄龙滩水电厂黄龙滩水电厂那兰水利发电厂那兰水利发电厂利用潮汐发电利用潮汐发电潮汐能潮汐能 机械能机械能电能电能发电原理发电原理发电机理发电机理潮汐发电基本知识潮汐发电基本知识利用海水的涨潮和退潮能量来发电的发电站利用海水的涨潮和退潮能量来发电的发电站潮汐能是地球在自转过程中，海水受月流重力牵潮汐能是地球在自转过程中，海水受月流重力牵引产生的还有小部分潮汐是受太阳引力牵引形引产生的还有小部分潮汐是受太阳引力牵引形成的海水涨落的周期为成的海水涨落的周期为1212小时小时2525分钟，同时在分钟，同时在海底造成三角流海底造成三角流著名潮汐发电厂著名潮汐发电厂潮汐发电的几最潮汐发电的几最世界最大的潮汐发电厂世界最大的潮汐发电厂法国北部法国北部LaRance河，河，Pe=240MW世界最高的潮汐发电厂世界最高的潮汐发电厂加拿大加拿大Fundy高达高达39英尺英尺Pe=20MW世界首座海底潮汐发电厂世界首座海底潮汐发电厂挪威北部挪威北部KvalsundKvalsund PePe=300KW=300KW注：注：注：注：该潮汐发电厂无生态污染，无噪音、该潮汐发电厂无生态污染，无噪音、不占地，投资不占地，投资1 1亿美元左右。

亿美元左右潮汐发电厂全景潮汐发电厂全景变电所的类型变电所的类型变电站的有关概念变电站的有关概念变电站是汇集电源、升降电压和分配电能的场所，变电站是汇集电源、升降电压和分配电能的场所，是联系发电厂和用户的中间环节是联系发电厂和用户的中间环节变电站的分类变电站的分类按变压分类：按变压分类：按作用和功能分：按作用和功能分：降压变电所和升压变电所降压变电所和升压变电所枢纽变电站：枢纽变电站：330kV330kV及以上及以上 中间变电站：中间变电站：330kV220kV330kV220kV 地区变电站：地区变电站：220 kV 110kV220 kV 110kV 企业变电站：企业变电站：35kV220kV35kV220kV 终端变电站：终端变电站：10110kV10110kV封开江升压变电站封开江升压变电站武源武源220KV220KV降压站降压站EXIT1.2.1 1.2.1 电力系统电力系统1.1.系统：系统：由相互作用、依赖的若干部分组成的具有由相互作用、依赖的若干部分组成的具有特定功能的有机整体，它又从属于一个更大特定功能的有机整体，它又从属于一个更大的系统（的系统（系统论系统论）2.2.电力系统：电力系统：完成电能生产、输送、分配、消费完成电能生产、输送、分配、消费 的统的统一整体。

通常由发电机、变压器、电力线路一整体通常由发电机、变压器、电力线路和负荷等电力设备组成的三相交流系统和负荷等电力设备组成的三相交流系统1.2电力系统基础电力系统基础EXIT3.3.电力系统组成电力系统组成n 一次系统一次系统在工程在工程实际实际中，常把中，常把电电力系力系统统中的中的发电发电、输变电输变电与供配与供配电电等等环节环节叫做一次系叫做一次系统统1.2 电力系统基础EXITn 二次系统：二次系统：包括继电保护、测量和调度等环节继包括继电保护、测量和调度等环节继电保护主要是对系统中出现的各种故障，电保护主要是对系统中出现的各种故障，如短路、过电流、断相、接地等，进行如短路、过电流、断相、接地等，进行切断电源或声响报警等动作；测量是对切断电源或声响报警等动作；测量是对电力系统的运行参数进行在线测定和显电力系统的运行参数进行在线测定和显示，如电压、电流、功率、功率因数等；示，如电压、电流、功率、功率因数等；调度主要包括负荷分配、功率平衡、电调度主要包括负荷分配、功率平衡、电压调整、线路的投入与切除等工作压调整、线路的投入与切除等工作1.2 电力系统基础EXIT图图1 11 1典型的典型的电电力系力系统统电气设备概述电气设备概述第一：主要一次电气设备第一：主要一次电气设备 第二：常用二次电气设备第二：常用二次电气设备 第三：电气设备主要参数第三：电气设备主要参数主要一次设备主要一次设备概念概念直接参与生产、输送和分配电能的电气设备，直接参与生产、输送和分配电能的电气设备，成为电气一次设备。

成为电气一次设备主要内容主要内容电能转换设备电能转换设备开断电路设备开断电路设备测量电气量设备测量电气量设备载流导体载流导体保护设备保护设备变压器、发电机和电动机等变压器、发电机和电动机等断路器、隔离开关、熔断器等断路器、隔离开关、熔断器等电流互感器和电压互感器等电流互感器和电压互感器等母线、电缆和软硬导线等母线、电缆和软硬导线等电抗器、避雷器和接地装置等电抗器、避雷器和接地装置等主要二次设备主要二次设备概念概念对电气一次设备的工作状况进行监测、控制和对电气一次设备的工作状况进行监测、控制和保护的辅助性电气设备保护的辅助性电气设备主要内容主要内容反映不正常状态反映不正常状态测量电气参数测量电气参数控制及自动装置控制及自动装置连接电路导体连接电路导体不间断电源不间断电源继电器、信号装置、保护单元继电器、信号装置、保护单元仪表、示波器、录播器等仪表、示波器、录播器等控制开关、同期及自动装置控制开关、同期及自动装置控制电缆、小母线、连接线控制电缆、小母线、连接线UPS电源电源;uninterruptedpowersupply不间断电源，是一种含有储能装不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成置，以逆变器为主要组成部分部分的恒压恒频的恒压恒频的不间断电源。

的不间断电源主要直流设备主要直流设备概念概念供电给电站内继电保护装置、自动装置、信号供电给电站内继电保护装置、自动装置、信号装置、断路器控制回路及事故照明用的直流电装置、断路器控制回路及事故照明用的直流电源设备主要内容主要内容整流设备整流设备蓄电池组蓄电池组充电装置充电装置请赶请赶快充快充电了电了电气设备额定参数电气设备额定参数额定参数概念额定参数概念用以表明电气设备在一定条件下的长期工作最用以表明电气设备在一定条件下的长期工作最佳运行状态的特征量的值叫做额定参数佳运行状态的特征量的值叫做额定参数主要内容主要内容额定电压额定电压额定电流额定电流额定容量额定容量 珍惜实践珍惜实践大好机会大好机会交流电网额定电压交流电网额定电压交流电网额定电压分四部分交流电网额定电压分四部分低压低压高压高压超高压超高压特高压特高压0.4kV0.4kV（380V380V和和220V220V）3kV3kV、6kV6kV、10kV10kV、35kV35kV、63kV63kV、110kV110kV和和220kV220kV330kV330kV和和500kV500kV750kV750kV和和1075kV1075kV用电设备额定电压用电设备额定电压用电设备额定电压与电网额定电压相等用电设备额定电压与电网额定电压相等发电机额定电压发电机额定电压可直配发电机（可直配发电机（100MW100MW）发电机电压母线上的出发电机电压母线上的出线。

如发电机额定电压为线如发电机额定电压为10.5kV，则可以直接供电，这就是，则可以直接供电，这就是直配线路直配线路G.eG.e1.051.05e e （0.40.4、6.36.3、10.510.5）不可直配发电机（不可直配发电机（100MW100MW）13.813.8、15.7515.75、1818、20kV20kV等四种发电机处于电力网的首端，其额定电压比发电机处于电力网的首端，其额定电压比电网的额定电压高电网的额定电压高5%5%，即，即发电机分可直配发电机和不可直配发电机发电机分可直配发电机和不可直配发电机汽轮机中的汽轮机中的非标准电压非标准电压变压器的额定电压变压器的额定电压一次绕组（一次绕组（相当于用户）相当于用户）一次侧电压就是一次侧电压就是输入端电压，二次侧电压就是输出端电压输入端电压，二次侧电压就是输出端电压 不与发电机直接相连（降压变）不与发电机直接相连（降压变）T1.eT1.ee e 与发电机直接相连（升压变、厂变）与发电机直接相连（升压变、厂变）T1.eT1.eG.eG.e1.051.05e e 二次绕组（相当于电源）系指空载值二次绕组（相当于电源）系指空载值 d d7.57.5或高压侧为或高压侧为35kV35kV及以上及以上 T2.eT2.e1.101.10e e d d7.57.5或高压侧为或高压侧为35kV35kV以下或短线路以下或短线路 T2.eT2.e1.051.05e e 电气设备额定电流电气设备额定电流概念概念是指周围介质在额定环境温度时，其绝缘和载流是指周围介质在额定环境温度时，其绝缘和载流导体及其连接的长期发热温度不超过极限值所允导体及其连接的长期发热温度不超过极限值所允许长期通过的最大电流值。

许长期通过的最大电流值我国采用的周围介质额定温度我国采用的周围介质额定温度1 1）电力变压器和大部分电器（如）电力变压器和大部分电器（如QFQF、QSQS、TATA、TVTV）的额定周围空气温度为的额定周围空气温度为40400 0C C2 2）敷设在空气中的母线、电缆和绝缘导线为）敷设在空气中的母线、电缆和绝缘导线为25250 0C C3 3）埋设在地下的电力电缆的额定泥土温度为）埋设在地下的电力电缆的额定泥土温度为25250 0C C电气设备额定容量电气设备额定容量概念概念周围介质在额定环境温度时，电气设备长期发热周围介质在额定环境温度时，电气设备长期发热温度不超过极限值所允许长期通过的最大容量温度不超过极限值所允许长期通过的最大容量具体表示符号单位与公式具体表示符号单位与公式视在功率视在功率Se（伏安）：（伏安）：有功功率有功功率Pe(瓦瓦)：无功功率无功功率Qe(乏乏)：变压器变压器Se：发电机发电机Pe：电动机电动机Pe：EXIT1 1 工厂的电力负荷，根据其对供电可靠性的要求及工厂的电力负荷，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级中断供电造成的损失或影响的程度分为三级 。

1 1）一级负荷）一级负荷 这类负荷若供电突然中断将造成对人员的生命危害，或造成重大设备损坏且难以修复，或打乱复杂的生产过程并使大量产品报废，给国民经济带来极大损失例如冶金企业的炉体冷却水泵、浇铸车间、连续轧钢生产线，矿山企业的主排水泵、主扇风机，化工企业的反应炉、建材行业的水泥回转窑、医院以及国家重要的铁路枢纽、通信枢纽、国防设施等，均属于一级负荷1.2.2电力负荷及对供电的要求电力负荷及对供电的要求1.2 电力系统基础EXIT2 2）二级负荷）二级负荷 这类负荷若突然断电，将造成生产设备局部这类负荷若突然断电，将造成生产设备局部损坏，或生产流程紊乱且恢复较困难，企业损坏，或生产流程紊乱且恢复较困难，企业内部运输停顿，或出现大量废品或大量减产，内部运输停顿，或出现大量废品或大量减产，因而在经济上造成较大的损失这类负荷一因而在经济上造成较大的损失这类负荷一般允许短时停电几分钟，它在工业企业中占般允许短时停电几分钟，它在工业企业中占的比例最大的比例最大3 3）三级负荷）三级负荷 三级负荷为一般的电力负荷.1.2 电力系统基础EXIT2 2 负荷供电要求负荷供电要求 1 1）一级负荷对供电电源的要求）一级负荷对供电电源的要求 应由两个独立电源独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。

n独立电源独立电源是指不受其它电源的影响与干扰的电源具备下列两个条件的发电厂或变电所的不同母线段均属具备下列两个条件的发电厂或变电所的不同母线段均属独立电源：独立电源：每段母线的电源来自不同的发电机，且以后的输、变、每段母线的电源来自不同的发电机，且以后的输、变、配电各环节叉均为分列运行；配电各环节叉均为分列运行；母线段之间无联系，或虽有联系但当其中一段母线发母线段之间无联系，或虽有联系但当其中一段母线发生故障时，能自动断开联系，不影响其余母线段继生故障时，能自动断开联系，不影响其余母线段继续供电1.2 电力系统基础EXITn特殊重要的一级负荷通常称为特殊重要的一级负荷通常称为保安负荷保安负荷对保安负荷必须备有应急使用的可靠电源保安负荷必须备有应急使用的可靠电源常用的应急电源有：独立于正常电源的发电常用的应急电源有：独立于正常电源的发电机组，干电池，蓄电池，供电系统中有效地机组，干电池，蓄电池，供电系统中有效地独立于正常电源的专门供电线路独立于正常电源的专门供电线路1.2 电力系统基础EXIT2 2）二级负荷对供电电源的要求）二级负荷对供电电源的要求 n要求做到当发生供电变压器故障时不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。

二级负荷应由两回线路供电，两回线路应尽可能引自不同的变压器或母线段n当取得两回线路确有困难时，允许由一回专用架空线路供电3）三级负荷对供电电源的要求）三级负荷对供电电源的要求 对供电电源无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电1.2 电力系统基础EXITn在大型工业企业中，一、二级负荷约占总负在大型工业企业中，一、二级负荷约占总负荷的荷的6060以上，因此即使是短时停电所造成以上，因此即使是短时停电所造成的损失也是很大的此外，各级负荷不能孤的损失也是很大的此外，各级负荷不能孤立地看待，一个企业中只要有一个一级负荷，立地看待，一个企业中只要有一个一级负荷，则该企业的总降压变电所对于上级供电部门则该企业的总降压变电所对于上级供电部门来说就是一级负荷在掌握了负荷分级及其来说就是一级负荷在掌握了负荷分级及其对供电的要求后，在设计新建企业的供电系对供电的要求后，在设计新建企业的供电系统时可以根据实际情况来进行方案的拟定和统时可以根据实际情况来进行方案的拟定和分析比较，使确定的供电方案在技术经济上分析比较，使确定的供电方案在技术经济上最合理1.2 电力系统基础EXIT3 3 用户对供电的要求用户对供电的要求保证供电安全可靠保证供电安全可靠n安全是指不发生人身触电事故和因电气故障而引起的爆炸、火灾等重大灾害事故。

n供电的可靠性是指供电系统不间断供电的可能程度保证供电电能质量保证供电电能质量n对于用户，良好的电能质量是指电压偏移不超过额定值的5，频率偏移不超过0.20.5Hz，正弦交流的波形畸变极限值在35的允许范围之内1.2 电力系统基础EXIT保证供电系统的经济性保证供电系统的经济性 该项要求供电系统的一次投资要少，运行费用要低在满足前两项要求的前提下，尽可能节约电能和减少有色金属的消耗量1.2 电力系统基础EXIT1.2.3 1.2.3 电力系统电压等级电力系统电压等级1.1.电力网为何要采用高电压？电力网为何要采用高电压？远距离大容量输电的压降和损耗：远距离大容量输电的压降和损耗：容量：容量：压降：压降：损耗：损耗：a.a.截面积与损耗截面积与损耗b.b.绝缘与投资绝缘与投资 两方面取折衷两方面取折衷1.2 电力系统基础EXIT电压电压等等级级(kV)输输送容量送容量(MVA)输输送距离送距离（km）输电输电75020002500500以上区以上区50010001500150850跨省跨省220100500100300跨地区跨地区高中高中压压配配电电110105050100县县市市352102050县县市内市内100.22620市内市内低低压压配配电电380/220楼内、楼内、农电农电2.2.线路电压与容量、距离的关系线路电压与容量、距离的关系1.2 电力系统基础EXIT3.3.为何要确定额定电压为何要确定额定电压?n电网电网(线路线路)的额定电压只能使用国家规定的的额定电压只能使用国家规定的额定电压。

它是确定各类电气设备额定电压额定电压它是确定各类电气设备额定电压的基本依据的基本依据n标准化：避免电压等级数量的无限制扩大，标准化：避免电压等级数量的无限制扩大，导致互联困难导致互联困难n最佳的技术经济性能：电力设备需要在额定最佳的技术经济性能：电力设备需要在额定电压下进电压下进 行优化设计、制造和使用行优化设计、制造和使用1.2 电力系统基础EXITn用电设备的额定电压用电设备的额定电压:线路首端与末端的平均 电压即电网的额定电压用电设备的额定电压规定 与同级电网的额定电压相 同如图中虚线所示n发电机的额定电压发电机的额定电压:发电机额定电压规定高于同级电网额定电压5用电设备与发电机的额定电压说明4 4 4 4 如何确定额定电压如何确定额定电压如何确定额定电压如何确定额定电压?(?(?(?(电压分布电压分布电压分布电压分布:5%)5%)5%)5%)1.2 电力系统基础EXITn电力变压器的额定电压：电力变压器的额定电压：（1 1）电力变压器一次绕组的额定电压分两种情况）电力变压器一次绕组的额定电压分两种情况：当变压器直接与发电机相联时，如图中的变压器T1，高于同级电网额定电压5电力变压器额定电压说明 当变压器不与发电机相联而是连接在线路上时，如图变压器T2，其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。

1.2 电力系统基础EXIT（2 2）电力变压器二次绕组的额定电压亦分两种情况：）电力变压器二次绕组的额定电压亦分两种情况：变压器二次侧供电线路较长，如图中的变压器T1，其二次绕组额定电压应比相联电网额定电压高10电力变压器额定电压说明 变压器二次侧供电线路不长时，如图中的变压器T2，其二次绕组额定电压只需高于所联电网额定电压51.2 电力系统基础EXIT图：电网额定电压确定示意图 1.2 电力系统基础EXIT5 5 平均额定电压概念平均额定电压概念l在短路电流计算时，为了简化计算且使问题的处理在技术上合理，习惯上用线路的平均额定电压（Uav）来表示电力网的电压Uav是指电网始端的最大电压（变压器最大空载电压）和末端受电设备额定电压的平均值，例如额定电压为10kV的电网，其平均额定电压为1.2 电力系统基础EXIT55050050036333033024222022012111011038.5353510.5及及1110及及10.510.5106.3及及6.66及及6.36.363.15及及3.33及及3.153.153二次二次一次一次额定电压额定电压额定电压额定电压变压器电压变压器电压(kV)发电机发电机(kV)线路线路(电网电网)电力设备电力设备(kV)我国电网额定电压等级我国电网额定电压等级1.2 电力系统基础EXIT1 1 电压质量电压质量 电压质量是电能质量的重要指标之一。

它以电压偏差、电压波动与闪变和电压波形来衡量n电压偏差电压偏差电压偏差是以电压偏离额定电压的幅度，一般以百分数表示，即 1.2.4 1.2.4 供电系统电能质量供电系统电能质量1.2 电力系统基础EXIT线路额定电压线路额定电压U UN N允许电压偏差允许电压偏差35kV35kV及以上及以上 10kV10kV及以下及以下220V220V 5%5%7%7%+7%+7%、-10%-10%V%为电压偏差百分数，为电压偏差百分数，U为实际电压，为实际电压，UN为额定电压为额定电压我国规定了供电电压允许偏差，见下表，要我国规定了供电电压允许偏差，见下表，要求供电电压的电压偏差不超过允许偏差求供电电压的电压偏差不超过允许偏差1.2 电力系统基础EXITn电压波动和闪变电压波动和闪变电压波动是指电压的急剧变化电压波动程度电压波动是指电压的急剧变化电压波动程度以电压最大值与最小值之差或其百分数表示，以电压最大值与最小值之差或其百分数表示，即即U=Umax-Umin式中，式中，U为电压波动；为电压波动；Umax、Umin为为电压波动的最大值和最小值（电压波动的最大值和最小值（kV）；）；UN为额定为额定电压（电压（kV）。

周期性电压急剧变化引起光源光通量急剧波动周期性电压急剧变化引起光源光通量急剧波动而造成人眼视觉不舒适的现象，称为闪变而造成人眼视觉不舒适的现象，称为闪变1.2 电力系统基础EXITn波形波形波形的质量是以正弦电压波形畸变率来衡波形的质量是以正弦电压波形畸变率来衡量的在理想情况下，电压波形为正弦波，但量的在理想情况下，电压波形为正弦波，但电力系统中有大量非线形负荷，使电压波形发电力系统中有大量非线形负荷，使电压波形发生畸变，除基波外，还有各项谐波生畸变，除基波外，还有各项谐波2频率频率频率的质量是以频率偏差来衡量我国采频率的质量是以频率偏差来衡量我国采用的额定频率为用的额定频率为50赫兹，在正常情况下，频率赫兹，在正常情况下，频率的允许的允许偏差，根据电网的装机容量而定；事故偏差，根据电网的装机容量而定；事故情况下，频率允许偏差更大，频率的允许偏差情况下，频率允许偏差更大，频率的允许偏差见下表1.2 电力系统基础EXIT电力系统频率的允许偏差电力系统频率的允许偏差运运 行行 情情 况况允许频率偏差允许频率偏差H HZ Z正常运行正常运行300300万千瓦及以上万千瓦及以上 300300万千瓦以下万千瓦以下 0.2 0.2 0.50.5非正常运非正常运行行 1.01.03 3 供电可靠性供电可靠性 供电可靠性是以对用户停电的时间及次数来供电可靠性是以对用户停电的时间及次数来衡量。

它常用供电可靠率衡量它常用供电可靠率K Kre1re1表示，即实际供电表示，即实际供电时间与统计期全部时间的比值的百分数表示时间与统计期全部时间的比值的百分数表示1.2 电力系统基础EXITl供电系统的接线方式按网络接线布置方式可供电系统的接线方式按网络接线布置方式可分为放射式、干线式、环式及两端供电式等分为放射式、干线式、环式及两端供电式等接线系统；按其网络接线运行方式可分为开接线系统；按其网络接线运行方式可分为开式和闭式网络接线系统；按对负荷供电可靠式和闭式网络接线系统；按对负荷供电可靠性的要求可分为无备用和有备用接线系统性的要求可分为无备用和有备用接线系统在有备用接线系统中，其中一回路发生故障在有备用接线系统中，其中一回路发生故障时，其余回路能保证全部供电的称为完全备时，其余回路能保证全部供电的称为完全备用系统；如果只能保证对重要用户供电的，用系统；如果只能保证对重要用户供电的，则称为不完全备用系统备用系统的投入方则称为不完全备用系统备用系统的投入方式可分为手动投入，自动投入和经常投入等式可分为手动投入，自动投入和经常投入等几种1.3 供电系统的接线方式1.3 供电系统的接线方式EXITl1.3.1供电系统接线方式的要求供电系统接线方式的要求l（一）安全可靠（一）安全可靠l（二）操作方便，运行灵活（二）操作方便，运行灵活l（三）经济合理（三）经济合理l（四）便于发展（四）便于发展1.3 供电系统的接线方式EXIT1.3.2供电系统的接线方式供电系统的接线方式1 无备用系统接线2 有备用系统的接线n双回路放射式双回路放射式n环式环式n双回路干线式双回路干线式1.3 供电系统的接线方式EXIT无备用系统接线EXIT双回路放射式接线EXIT环式接线双回路干线式接线EXIT1.3.3变电所的主接线变电所的主接线 1 线路变压器组接线 2 桥式接线 3 单母线分段式接线 4 双母线接线1.3 供电系统的接线方式EXIT线路变压器组接线单母线分段主接线EXIT桥式接线EXIT双母线接线EXIT 电力系统的一个子集，主要包括配电网电力系统的一个子集，主要包括配电网和负荷。

供电系统处于电力系统的末端，经和负荷供电系统处于电力系统的末端，经过一至两级降压后直接向负荷供电过一至两级降压后直接向负荷供电1.3.1 1.3.1 供电系统在电力系统中的地位和作用供电系统在电力系统中的地位和作用1.3.2 1.3.2 供电系统分类供电系统分类1.4 典型企业供电系统EXIT系统侧要求系统侧要求用户侧要求用户侧要求1供配电工作供配电工作:1）保证工厂生产和生活用电的需要）保证工厂生产和生活用电的需要2）搞好）搞好“三电三电”-安全用电、节约用电、计安全用电、节约用电、计划用电划用电2基本要求：安全、可靠、优质、经济基本要求：安全、可靠、优质、经济1.4.1 1.4.1 供电系统在电力系统中的地位和作用供电系统在电力系统中的地位和作用1.4 典型企业供电系统EXIT1.4.2 1.4.2 供电系统分类供电系统分类1.具有高压配电所的供电系统具有高压配电所的供电系统2.具有总降压变电所的供电系统具有总降压变电所的供电系统3.只有一个变电所或配电所的供电系统只有一个变电所或配电所的供电系统4.高压深入负荷中心的供电系统高压深入负荷中心的供电系统1.4 典型企业供电系统EXIT1 1 具有高压配电所的供电系统具有高压配电所的供电系统 如图所示是一个比较典型如图所示是一个比较典型的中型工厂供电系统的系统的中型工厂供电系统的系统图图(system diagram(system diagram）。

可）可以看出，该厂的高压配电所以看出，该厂的高压配电所有两条有两条6-l0kV 6-l0kV 的电源进的电源进线，分别接在高压配电所的线，分别接在高压配电所的两段母线上这两段母线间两段母线上这两段母线间装有一个分段隔离开关，形装有一个分段隔离开关，形成所谓成所谓“单母线分段制单母线分段制”1.4 典型企业供电系统EXIT2 2 具有总降压变电所的供电系统具有总降压变电所的供电系统 如图如图 总降压变总降压变电所高压两电所高压两回路供电回路供电高低压均单母高低压均单母分段接线，分段接线，1.4 典型企业供电系统EXIT对于小型工厂，由于对于小型工厂，由于所需容量一般不大所需容量一般不大于于1000kVA或稍多，或稍多，因此通常只设一个因此通常只设一个降压变电所，将降压变电所，将6-l0kV电压降为低压电压降为低压用电设备所需的电用电设备所需的电压，如图所示压，如图所示3 3 只有一个变电所或配电所的供电系统只有一个变电所或配电所的供电系统1.4 典型企业供电系统EXIT4 4 高压深入负荷中心的供电系统高压深入负荷中心的供电系统这种接线方式无总配电所，而是采用T 接形式接入车间变电所1.4 典型企业供电系统EXIT1.5 1.5 电网中性点运行方式电网中性点运行方式 1.5.1 中性点运行方式分析分类三相交流电系统的中性点是指星形连接的变压器或发 电机中性点。

中性点的运行方式有三种：l中性点不接地系统l中性点经消弧线圈接地系统l中性点直接接地系统EXIT 低压配电系统，按保护接地的形式可分为低压配电系统，按保护接地的形式可分为 TNTN系统系统和和TTTT系统系统都是中性点直接接地系统，且都引都是中性点直接接地系统，且都引出有中性线出有中性线(N(N线线)，因此都称为，因此都称为“三相四线制系统三相四线制系统”TNTNTNTN系统系统系统系统 TTTTTTTT系统系统系统系统 ITITITIT系统系统系统系统 EXIT1 1）TNTN系统：系统：中性点直接接地，所有设备的外露可导电部中性点直接接地，所有设备的外露可导电部分均接公共的保护线分均接公共的保护线(PE(PE线线)或公共的保护中性线或公共的保护中性线(PEN(PEN线线)这种接公共这种接公共PEPE线或线或PENPEN线的方式，通称为线的方式，通称为“接零接零”包括：TN-CTN-C系统、系统、TN-STN-S系统、系统、TN-C-STN-C-S系统，如图系统，如图a a、b b、c c所示优点：节约有色金属和投资，经济，但不适用对安全和抗电磁干扰要求高的场合有色金属消耗和投资大，且一个设备发生接壳故障，与PE相连设备带电，易触电，但适用对安全和抗电磁干扰要求高的场合兼有前面两系统的特点，使用比较灵活EXIT中性点直接接地，设备外壳单独经PE接地。

特点：各设备各设备PEPE线分开，不会发生电磁干扰问题线分开，不会发生电磁干扰问题单相接地时形成单相短路，保护动作于跳闸单相接地时形成单相短路，保护动作于跳闸若绝缘不良而漏电，因漏电电流小过流保护不动若绝缘不良而漏电，因漏电电流小过流保护不动 作，使设备外露可导电部分长期带电，易触电作，使设备外露可导电部分长期带电，易触电装装 灵敏度高的漏电保护装置灵敏度高的漏电保护装置适用于对安全要求及对抗电磁干扰要求较高的场所2 2）TTTT系统系统EXIT3）IT系统：因无因无N线，所以不适线，所以不适接接为相电压的为相电压的单相用电设备单相用电设备各设备各设备PEPE线分开，不会发生电磁干扰问题线分开，不会发生电磁干扰问题因中性点不接地或经高阻接地，单相接地电流小因中性点不接地或经高阻接地，单相接地电流小,设备可以继续运行一段时间，但要发出报警以便及设备可以继续运行一段时间，但要发出报警以便及 时处理时处理 中性点不接地或经高阻抗接地，设备外壳单独接地中性点不接地或经高阻抗接地，设备外壳单独接地主要用于对连续供电要求较高及有易燃易爆危险的场所主要用于对连续供电要求较高及有易燃易爆危险的场所特点：特点：EXIT1.5.21.5.2、中性点不接地的电力系统、中性点不接地的电力系统系统正常运行时三个相的相电压和对地电流对称，三个相的相电压和对地电流对称，三个电流向量和为零，地中没有电流流过。

三个电流向量和为零，地中没有电流流过EXITu发生单相接地故障时（假设发生单相接地故障时（假设c c相接地），线电压不变，而相接地），线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的非故障相对地电压升高到原来相电压的 倍倍 u单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的三倍单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的三倍单相接地电流经验公式：单相接地电流经验公式：其中 ，分别表示同一电压的具有电联系的架空线路和电缆线路的长度（km）单相接地时，因相电压没有变化，三相用电设备仍能正常工作，但是不允许长期运行EXIT1.5.3 1.5.3 中性点经消弧线圈接地的电力系统中性点经消弧线圈接地的电力系统 正常运行正常运行：三相电压、电流对称三相电压、电流对称单相接地单相接地：另两相对地电压升高为原来的另两相对地电压升高为原来的 倍倍消弧线圈消弧线圈 在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中，在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中，电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式EXIT1.5.4 1.5.4 中性点直接接地的电力系统中性点直接接地的电力系统 正常运行正常运行：三相电压、电流对称三相电压、电流对称单相接地：单相接地：另外两相对地电压不变，单相接地后即通过接另外两相对地电压不变，单相接地后即通过接地中性点形成单相短路。

单相短路电流比线路的正常负荷地中性点形成单相短路单相短路电流比线路的正常负荷电流大得多，因此在此系统发生单相短路时保护装置应动电流大得多，因此在此系统发生单相短路时保护装置应动作于跳闸，切除短路故障作于跳闸，切除短路故障110KV110KV以上的超高压采用该系以上的超高压采用该系统很有经济价值统很有经济价值EXIT1.5.5 1.5.5 中性点的运行方式及接地点的选择中性点的运行方式及接地点的选择主要取决于单相接地时电气设备绝缘要求及主要取决于单相接地时电气设备绝缘要求及对供电可靠性要求对供电可靠性要求l 供电可靠性供电可靠性l 绝缘投资与运行维护费用绝缘投资与运行维护费用 l 对继电保护的影响对继电保护的影响l 对通信的影响对通信的影响1.5 电网中性点运行方式EXIT小 结l中性点直接接地中性点直接接地l中性点不接地中性点不接地l中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地 电力系统的中性点运行方式：电力系统的中性点运行方式：低压配电系统，按保护接地的形式可分：低压配电系统，按保护接地的形式可分：TN系统系统TT系统系统IT系统系统中性点不接地的电力系统中性点不接地的电力系统中性点经消弧线圈接地的电力系统中性点经消弧线圈接地的电力系统 中性点直接接地的电力系统中性点直接接地的电力系统 。