供配电系统概述

供配电系统技术培训供配电系统概述第一章电力系统基本概念电是现代工业与社会的血液，广泛应用在一切生产领域和日常生活的方方面面。电能的优点输送、分配、转换、控制、使用方便电力系统：由发电、送电、变电、配电和用电组成的整体称为电力系统。电网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为电力网或电网。动力系统：电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户，就称为动力系统。第一章电力系统基本概念1.1电力系统的定义:第一章电力系统基本概念电力系统组成示意图第一章电力系统基本概念电力系统的输配电方式示意图第一章电力系统基本概念1.2电力系统的特点:1、发、供、用电在同一瞬间完成，具有同时性。有功功率、无功功率在任何瞬间都要达到平衡。2、与国民经济、人民生活关系密切。3、过渡过程的短暂性（可能造成一些事故或中断供电）。第一章电力系统基本概念1.3对电力系统的基本要求：1、保证连续可靠的供电（断电会造成不良政治、经济影响）。2、保证良好的电能质量（频率、电压、正弦波形）。3、保证电力系统运行的经济性。第一章电力系统基本概念1.4负荷等级：根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响的程度进行分级，并针对不同负荷等级确定其对供电电源的要求。我们通常将负荷分为三级：1．一级负荷2．二级负荷3．三级负荷第一章电力系统基本概念供电要求：一级负荷：应由两个电源供电；当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统。二级负荷：宜由两回线路供电。三级负荷：无特殊要求。第一章电力系统基本概念1.5额定频率：按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定频率为50Hz。频率偏差±0.2Hz第一章电力系统基本概念1.6额定电压等级：国家对于电力网及电气设备规定的标准电压等级。1、能使电气设备的生产实现标准化、系列化。2、电气设备长期工作在该电压时具有最佳技术和经济性能。电压偏差：一般为±5%电压波动：2.5%电网谐波第一章电力系统基本概念用电设备与电力网额定电压发电机额定电压（始端高5%）变压器额定电压原边绕组（末端）副边绕组（始端高10%）接电力网接发电机（末端）0.230.220.230.230.400.380.400.4033.1533.153.15及3.366.366.36.3及6.61010.51010.510.5及11353538.5606066我国交流电力网和电气设备的额定电压（线间电压，单位kv）110110121220220242330330363500500550750750825第二章变电所的电气主接线变电所主接线：是电气部分的主体，由其把变压器、断路器等各种电气设备通过母线、导线有机地联结起来，并配置避雷器、互感器等保护、测量电器，构成变电所汇集和分配电能的一个系统。第二章变电所的电气主接线2.1电气主接线的基本要求：1、保证必要的供电可靠性和电能质量2、具有一定的灵活性和方便性3、具有经济性4、具有发展和扩建的可能性第二章变电所的电气主接线2.2电气主接线的基本方式：单母线接线单母线分段接线双母线接线桥式接线第二章变电所的电气主接线2.2.1单母线接线单母线接线的特点是整个配电装置只有一组母线，所有电源进线和出线都接在同一组母线上。每一回路均装有断路器QF和隔离开关QS。负荷侧馈线#1电源进线#2电源进线(t)2uu1(t)双电源不能同时投入。技术措施：闭锁。双电源单母线:第二章变电所的电气主接线第二章变电所的电气主接线2.2.2单母线分段接线当引出线数目较多时，为提高供电可靠性，可用断路器将母线分段，即采用单母线分段接线方式。正常工作时，分段断路器可以接通也可以断开。第二章变电所的电气主接线2.2.3双母线接线双母线接线有两组母线（母线Ⅰ和母线Ⅱ），两组母线之间通过母线联络断路器QF（以下简称母联断路器）连接；每一条引出线和电源支路都经一台断路器与两组母线隔离开关分别接至两组母线上。第二章变电所的电气主接线(a)内桥接线；(b)外桥接线2.2.4桥式接线桥式接线适用于仅有两台变压器和两条出线的装置。桥式接线仅用三台断路器，可分为内桥和外桥两种接线方式。第三章电力系统的中性点运行方式3.1中性点运行方式有：中性点不接地系统中性点经消弧线圈接地系统中性点直接接地系统电力系统中性点是指发电机、变压器星形接线中性点。第三章电力系统的中性点运行方式3.1.1中性点不接地系统中性点不接地系统中性点不接地系统适用于10kV架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络。该接地方式在运行中若发生单相接地故障，流过故障点电流仅为电网对地电容中通过的电流，称为小接地电流系统。第三章电力系统的中性点运行方式优点：缺点：结构简单，运行方便，不需任何附加设备，投资经济。中性点不接地系统由于故障时接地电流很小，瞬时故障一般可自动熄弧，非故障相对地电压升高为线电压，但不破坏系统的对称性，故可带故障连续供电2h，供电的可靠性相对提高。当系统发生接地时，接地点电弧的反复熄灭与重燃，相当于电容反复充电。由于对地电容中的能量不能释放，可造成电压升高，从而对设备绝缘造成威胁，发展成相间短路故障，造成事故扩大。第三章电力系统的中性点运行方式3.1.2中性点经消弧线圈接地系统中性点经消弧线圈接地系统中性点不接地系统具有单相接地故障时可继续供电的优点，但当接地电流较大时容易产生接地而造成危害。为了克服这一缺点，可设法减小接地处的接地电流。采用的方法是在出现单相接地故障时使接地处流过一个感性电流，因而减小接地电流，采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。3-10kV电网，≥30A35-60kV电网，≥10A可靠性高、投资不太大。能够抑制电磁式电压互感器饱和引起的谐振。优点：缺点：消弧线圈接近于全补偿运行时，会放大中性点的位移电压，出现“虚幻接地”现象。零序保护无法检出接地的故障线路，单相接地故障选线准确率低。第三章电力系统的中性点运行方式第三章电力系统的中性点运行方式3.1.3中性点直接接地系统中性点直接接地系统就是把电源中性点直接与“地”相接，我国110kV及以上电压等级的电力系统均属于这种大接地电流系统。中性点直接接地系统该系统运行中若发生一相短路，立即造成系统中流过很大的单相接地电流，依靠系统中继电保护装置跳闸可迅速切除故障，再用重合闸恢复正常供电。第三章电力系统的中性点运行方式优点：缺点：电网绝缘水平和投资降低。操作过电压均比中性点绝缘电网低，系统不易过电压。供电可靠性相对低。短路大接地电流使地电位上升较高，增加电力设备损伤，对通讯系统造成的干扰影响也较大。第三章电力系统的中性点运行方式3.2低压配电系统的接地型式3.2.1、TN系统接线TN—C系统：整个系统的中性线N与保护线PE是合一的。TN—S系统：整个系统的中性线N与保护线PE是分开的。TN—C—S系统：系统中有一部分线路的中性线N与保护线PE是合一的。第三章电力系统的中性点运行方式(a)TN-C系统；（b)TN-S系统；(c)TN-C-S系统第三章电力系统的中性点运行方式3.2.2TT系统：TT系统是中性点直接接地的三相四线制系统中的保护接地方式。配电系统的中性线N引出，但电气设备的不带电金属部分经各自的接地装置直接接地，与系统接地线不发生关系。当发生单相接地、机壳带电故障时，通过接地装置形成单相短路电流，使故障设备电路中的过电流保护装置动作，迅速切除故障设备，减少人体触电的危险。第三章电力系统的中性点运行方式低压配电的TT系统第三章电力系统的中性点运行方式3.2.3IT系统IT系统是在中性点不接地或经阻抗接地的三相三线制系统中采用的保护接地方式，电气设备的不带电金属部分直接经接地体接地。低压配电的IT系统第四章供配电系统的主要电气设备供配电系统中担负输送和分配电能任务的电路，称为一次电路，也称主电路。供配电系统中用来控制、指示、监测和保护一次电路及其中电气设备运行的电路称为二次电路，通常称为二次回路。相应地，供配电系统中的电气设备可分为两大类：一次电路中的所有电气设备，称为一次设备；二次回路中的所有电气设备，称为二次设备。第四章供配电系统的主要电气设备供配电系统的主要电气设备是指一次设备。一次设备按其功能可分以下几类。(1)变换设备：指按系统工作要求来改变电压或电流的设备，例如电力变压器、电压互感器、电流互感器及变流设备等。(2)控制设备：指按系统工作要求来控制电路通断的设备，例如各种高低压开关。(3)保护设备：指用来对系统进行过电流和过电压保护的设备，例如高低压熔断器和避雷器。(4)无功补偿设备：指用来补偿系统中的无功功率、提高功率因数的设备，例如并联电容器。(5)成套配电装置：指按照一定的线路方案的要求，将有关一次设备和二次设备组合成一体的电气装置，例如高低压开关柜、动力和照明配电箱等。第四章供配电系统的主要电气设备供配电系统中主要一次设备的图形符号和文字符号如表4-1所示。第四章供配电系统的主要电气设备第四章供配电系统的主要电气设备4.1电力变压器电力变压器（TM）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。4.1.1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。普通油浸式变压器、全密封式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、六氟化硫（SF6）充气式等。第四章供配电系统的主要电气设备油浸式变压器干式变压器第四章供配电系统的主要电气设备4.1.2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、125kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、500kVA、630kVA、800kVA、1000kVA、1250kVA、1600kVA等。26.1101010R第四章供配电系统的主要电气设备（小型≤1600；中型1600～6300；大型8000～63000；特大型＞63000）第四章供配电系统的主要电气设备4.1.3电力变压器的型号电力变压器全型号的表示和含义如下：例如，SZ9-4000／35为三相铜绕组油浸式有载调压电力变压器，设计序号为9，高压绕组电压为35kV，额定容量为4000kV·A。第四章供配电系统的主要电气设备4.1.4变压器的运行方式1、正常运行方式：额定参数及以下运行，可长期运行；2、正常过负荷运行方式：负荷超过允许值时的运行，在绝缘和寿命不受影响的前提下，允许运行一定时间；3、事故过负荷运行方式：当电力系统发生事故时，为保证供电可靠性，变压器允许短时过负荷的能力第四章供配电系统的主要电气设备高压断路器（QF）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。4.2高压断路器第四章供配电系统的主要电气设备高压断路器通常按照灭弧介质分类，主要有:多油断路器少油断路器（已基本淘汰）真空断路器SF6（六氟化硫）断路器4.2.1高压断路器的分类第四章供配电系统的主要电气设备4.2.2高压断路器的型号含义第四章供配电系统的主要电气设备4.2.3断路器的操动机构根据断路器合闸时所用能量形式的不同，操动机构可分为以下几种。（１）手动机构（CS型）。指用人力进行合闸的操动机构。（２）电磁机构（CD型）。指用电磁铁合闸的操动机构。（３）弹簧机构（CT型）。指事先用人力或电动机使弹簧储能实现合闸的弹簧合闸操动机构。（４）电动机机构（CJ型）。指用电动机合闸与分闸的操动机构。（５）液压机构（CY型）。指用高压油推