工厂供电

第三章电力网电力工程基础河北科技大学电气工程系河北科技大学电气工程系22019/8/24第三章电力网3.1概述3.2电力系统元件参数和等效电路3.3电力网的电压计算3.4输电线路导线截面的选择河北科技大学电气工程系32019/8/243.1概述一、电力网的接线方式1．开式电力网:由一条电源线路向电力用户供电。分为单回路放射式、干线式、链式和树枝式等，如图3-1所示。图3-1开式电力网a）放射式b）干线式c）链式d）树枝式优点：简单明了、运行方便，投资费用少。缺点：供电的可靠性差。河北科技大学电气工程系42019/8/242．闭式电力网:由两条及两条以上电源线路向电力用户供电。分为双回路放射式、双回路干线式、双回路链式、双回路树枝式、环式和两端供电式，分别如图3-2所示。3.1概述图3-2闭式电力网a）放射式b）干线式c）链式d）树枝式e）环式f）两端供电式优点：供电可靠性高，适用于对一级负荷供电。河北科技大学电气工程系52019/8/24二、配电网的接线方式1.高压配电网的接线方式3.1概述高压配电网对供电的可靠性要求很高，一般采用双回路架空线路或多回路电缆线路进行供电，并尽可能在两侧都有电源，如图3-3所示。图3-3两侧电源供电的双回路高压配电网指35～110kV的电力网河北科技大学电气工程系62019/8/243.1概述由于城网变电所相距较近，高压线路的故障机会较少，因此也可采用图3-4所示双T接线或图3-5所示的三T接线方式。图3-4电缆线路的双T接线河北科技大学电气工程系72019/8/243.1概述不论是架空线路还是电缆线路，当线路上接有3个及以上变电所时，应在两侧有电源。图3-5三侧电源的三T接线河北科技大学电气工程系82019/8/243.1概述2.中压配电网的接线方式放射式接线：由地区变电所或企业总降压变电所6～10kV母线直接向用户变电所供电，沿线不接其他负荷，各用户变电所之间也无联系，如图3-6所示。图3-6放射式接线指6～10kV的电力网优点：结构简单、操作维护方便、保护装置简单，便于实现自动化。缺点：供电可靠性较差，只能用于三级负荷和部分次要的二级负荷。河北科技大学电气工程系92019/8/243.1概述为了提高供电的可靠性，可采用来自两个电源的双回路放射式接线，如图3-7所示。图3-7双回路放射式接线优点：供电可靠性高，任一回路、任一电源发生故障都能保证不间断供电，适用于一类负荷。缺点：从电源到负载都是双套设备，互为备用，投资大，且维护困难。河北科技大学电气工程系102019/8/243.1概述树干式接线：由地区变电所或企业总降压变电所6～10kV母线向外引出高压供配电干线，沿途从干线上直接接出分支线引入用户（或车间）变电所，如图3-8所示。可采用双干线或两端供电方式来提高供电的可靠性。图3-8树干式接线优点：线路敷设简单，变电所出线回路数少，高压配电装置和线路投资较小，比较经济。缺点：供电可靠性差，当干线发生故障或检修时，所有用户都将停电。适用于分支数目不多、变压器容量也不过大的三级负荷。河北科技大学电气工程系112019/8/243.1概述环式接线：在同一个地区变电所或企业总降压变电所的供电范围内，将不同的两回中压配电线路的末端连接起来，如图3-9所示。3-9环式接线优点：供电可靠性高，运行灵活；缺点：导线截面按有可能通过的全部负荷来考虑，投资高。有两种运行方式：开环点位置的选择：应使正常配电时开环点的电压差为最小开环运行：正常运行时环形线路在某点断开。闭环运行：正常运行时环形线路没有断开点。河北科技大学电气工程系122019/8/243.1概述“手拉手”供电接线：将以往的放射式接线改造成双电源供电，中间以联络开关将两段线路连接起来，如图3-10所示。正常运行时联络开关打开，当线路失去一端电源时，将联络开关合上，从另一端电源对失去电源线路上的用户供电。图3-10“手拉手”供电接线a）同一变电站二馈线“手拉手”b）不同变电站二馈线“手拉手”优点：供电可靠性较高，易于实现配电网自动化。河北科技大学电气工程系132019/8/243.1概述2.低压配电网的接线方式低压放射式接线：结构简单、操作维护方便，但所用开关设备较多，有色金属消耗量也较多，适用于负荷密度较小、供电范围较小且变压器容量也较小的地区。低压树干式接线：所开关设备较少，有色金属消耗量较少，但供电的可靠性较低，适用于供电给容量较小且分布较均匀的用电设备。低压环式接线：供电可靠性较高，在低压配电电缆的任一段线路上发生故障或检修时，都不致造成用户长时间供电中断，适用于住宅楼群区。指380/220V的电力网河北科技大学电气工程系142019/8/243.2电力系统元件参数和等值电路一、电力线路的结构1．架空线路架空线路主要由导线、避雷线（即架空地线）、杆塔、绝缘子和金具等部件组成，如图3-11所示。图3-11架空线路的结构导线和避雷线：导线的作用是传导电流、输送电能；避雷线的作用是将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击。河北科技大学电气工程系152019/8/243.2电力系统元件参数和等值电路架空线路采用的导线结构型式主要有单股、多股绞线和钢芯铝绞线三种，如图3-12所示。图3-12裸导线的构造a）单股线b）多股绞线c）钢芯铝绞线导线材料：要求电阻率小、机械强度大、质量轻、不易腐蚀、价格便宜、运行费用低等，常用材料有铜、铝和钢。导线的结构型式：导线分为裸导线和绝缘导线两大类，高压线路一般用裸导线，低压线路一般用绝缘导线。河北科技大学电气工程系162019/8/243.2电力系统元件参数和等值电路架空导线的型号有：TJ——铜绞线LJ——铝绞线，用于10kV及以下线路LGJ——钢芯铝绞线，用于35kV及以上线路GJ——钢绞线，用作避雷线档距：同一线路上相邻两根电杆之间的水平距离称为架空线路的档距（或跨距）。弧垂：导线悬挂在杆塔的绝缘子上，自悬挂点至导线最低点的垂直距离称为弧垂。线间距离：380V为0.4～0.6m；6～10kV为0.8～1m；35kV为2～3.5m；110kV为3～4.5m。河北科技大学电气工程系172019/8/243.2电力系统元件参数和等值电路三相四线制低压线路的导线，一般都采用水平排列；三相三线制的导线，可三角排列，也可水平排列；多回路导线同杆架设时，可三角、水平混合排列，也可全部垂直排列；电压不同的线路同杆架设时，电压较高的线路应架设在上面，电压较低的线路应架设在下面；架空导线和其他线路交叉跨越时，电力线路应在上面，通讯线路应在下面。导线在杆塔上的排列方式：河北科技大学电气工程系182019/8/243.2电力系统元件参数和等值电路杆塔：用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大地之间保持一定的安全距离。按材料分：有木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）和铁塔。按用途分：有直线杆塔（中间杆塔）、转角杆塔、耐张杆塔（承力杆塔）、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等。横担的长度取决于线路电压等级的高低、档距的大小、安装方式和使用地点等。杆塔的分类横担：电杆上用来安装绝缘子。常用的有木横担、铁横担和瓷横担三种。河北科技大学电气工程系192019/8/243.2电力系统元件参数和等值电路绝缘子和金具：绝缘子用来使导线与杆塔之间保持足够的绝缘距离；金具是用来连接导线和绝缘子的金属部件的总称。常用的绝缘子主要有针式、悬式和棒式三种。针式绝缘子：用于35kV及以下线路上，用在直线杆塔或小转角杆塔上。悬式绝缘子：用于35kV以上的高压线路上，通常组装成绝缘子串使用（35kV为3片串接；60kV为5片串接；110kV为7片串接）。棒式绝缘子：棒式绝缘子多兼作瓷横担使用，在110kV及以下线路应用比较广泛。河北科技大学电气工程系202019/8/243.2电力系统元件参数和等值电路2．电缆线路电缆的结构：包括导体、绝缘层和保护包皮三部分。分为单芯、三芯和四芯等种类。单芯电缆的导体截面是圆形的；三芯或四芯电缆的导体截面除圆形外，更多是采用扇形，如图3-13所示。图3-13扇形三芯电缆1—导体2—纸绝缘3—铅包皮4—麻衬5—钢带铠甲6—麻被导体：由多股铜绞线或铝绞线制成。河北科技大学电气工程系212019/8/243.2电力系统元件参数和等值电路绝缘层：用来使导体与导体之间、导体与保护包皮之间保持绝缘。绝缘材料一般有油浸纸、橡胶、聚乙烯、交联聚氯乙烯等。保护层：用来保护绝缘层，使其在运输、敷设及运行过程中免不受机械损伤，并防止水分浸入和绝缘油外渗。常用的保护层有铝包和铅包。此外，在电缆的最外层还包有钢带铠甲，以防止电缆受外界的机械损伤和化学腐蚀。河北科技大学电气工程系222019/8/24电缆的敷设方式：3.2电力系统元件参数和等效电路直接埋入土中：埋设深度一般为0.7～0.8m，应在冻土层以下。当多条电缆并列敷设时，应留有一定距离，以利于散热。电缆沟敷设：当电缆条数较多时，宜采用电缆沟敷设，电缆置于电缆沟的支架上，沟面用水泥板覆盖。穿管敷设：当电力电缆在室内明敷或暗敷时，为了防电缆受到机械损坏，一般多采用穿钢管的敷设方式。河北科技大学电气工程系232019/8/243.2电力系统元件参数和等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路1．输电线路的参数计算电阻：单根导线的直流电阻为：AlR导线的交流电阻比直流电阻增大0.2%～1%，主要是因为：应考虑集肤效应和邻近效应的影响；导线为多股绞线，使每股导线的实际长度比线路长度大;导线的额定截面（即标称截面）一般略大于实际截面。通常取;km/mm8.182Cukm/mm5.312Al河北科技大学电气工程系242019/8/243.2电力系统元件参数和等值电路工程计算中，可先查出导线单位长度电阻值r1，则lrR1需要指出：手册中给出的r1值，则是指温度为20℃时的导线电阻，当实际运行的温度不等于20℃时，应按下式进行修正：)20(120rr式中，α为电阻的温度系数(1/℃)，铜取0.00382（1/℃），铝取0.0036（1/℃）。电抗：每相导线单位长度的等值电抗为：rrrsrsfx0157.0lg1445.010)5.0lg6.4(π2av4av1式中，μr为相对磁导率，铜和铝的;r为导线半径（m）；Sav为三相导线的线间几何均距（m）。1r河北科技大学电气工程系252019/8/243.2电力系统元件参数和等值电路3cabcabavssss注意：为了使三相导线的电气参数对称，应将输电线路的各相导线进行换位，如图3-15所示。图3-14三相导线的布置方式a）等边三角形布置b）水平等距布置图3-15一次整循环换位ssav若三相导线等边三角形排列，则sss26.1233av若三相导线水平等距离排列，则河北科技大学电气工程系262019/8/243.2电力系统元件参数和等值电路通常架空线路的电抗值在0.4Ω/km左右，则lxX1电纳：每相导线单位长度的等值电容（F/km）为：6110lg0241.0rsCav则单位长度的电纳（S/km）为：6av1110lg58.7rsCb一般架空线路b1的值为S/km左右，则61058.2lbB1电导：电导参数是反映沿线路绝缘子表面的泄露电流和导线周围空气电离产生的电晕现象而产生的有功功率损耗。说明：通常架空线路的绝缘良好，泄露电流很小，可以忽略不计。河北科技大学电气工程系272019/8/243.2电力系统元件参数和等值电路电晕现象：在架空线路带有高电压的情况下，当导线表面的电场强度超过空气的击穿强度时，导线周围的空气被电离而产生局部放电的现象。当线路电压高于电晕临界电压时，将出现电晕损耗，与电晕相对应的导线单位长度的等值电导（S/km）为：32110UPgglgG1因此，式中，为实测线路单位长度的电晕损耗功率（kW/km）。gP注意：通常