配供电系统

学校名称土木工程系课程论文课程名称：建筑设备论文题目：配供电系统姓名专业学号任课老师日期土木系制2009年5月配供电系统摘要：本文介绍了配供电系统的定义、组成、功能、以及为了提供供电的可靠性和经济运行所用的常用方法。

同时介绍了安全使用电能所采取的相应措施。

关键词：电力系统接线方式安全电气1 电力系统由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。

它的功能是将自然界的次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。

由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，故其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成，并在同一地域内有机地组成一个整体，电能生产必须时刻保持与消费平衡。

因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。

据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。

电力系统的主体结构有电源、电力网络和负荷中心。

电源指各类发电厂、站，它将一次能源转换成电能；电力网络由电源的升压变电所、输电线路、负荷中心变电所、配电线路等构成。

它的功能是将电源发出的电能升压到一定等级后输送到负荷中心变电所，再降压至一定等级后，经配电线路与用户相联。

电力系统中网络结点千百个交织密布，有功潮流、无功潮流、高次谐波、负序电流等以光速在全系统范围传播。

它既能输送大量电能，创造巨大财富，也能在瞬间造成重大的灾难性事故。

为保证系统安全、稳定、经济地运行，必须在不同层次上依不同要求配置各类自动控制装置与通信系统，组成信息与控制子系统。

它成为实现电力系统信息传递的神经网络，使电力系统具有可观测性与可控性，从而保证电能生产与消费过程的正常进行以及事故状态下的紧急处理。

2 接线方式(一)放射式接线图6—1是放射式接线的电路图。

由图6—1(a)可见，其高压母线上引出的一回线路只直接向一个车间变电所或高压用电设备供电，沿线不分支再接其他负荷。

这种接线方式的优点是供电线路独立，线路故障互不影响，易于实现自动化，停电机会少；继电保护简单，且易于整定，保护动作时间短。

缺点是电源出线回路较多，高压开关设备用的较多，因而投资较多。

另外，当某线路故障或检修时，由该线路供电的负荷要停电。

为了提供供电可靠性，根据具体情况可以增加备用线，如图6—1(b)所示为采用双回路放射式的接线。

其优点是供电可靠性高，当双回路同时工作时，可减少线路上的功率损失，供电电压质量好。

但是设备多，投资大。

这种接线适用于负荷大或独立的重要用户。

对于容量大，而且特别重要的用户，可采用母线用断路器分段的接线，如图6—l(c)所示，从而可以实现自动切换，提高供配电系统的可靠性。

(二)树干式接线图6—2是树干式接线的电路图。

由图6—2(a)可见，在高压母线上引出的高压配电干线上，沿线支接了几个车间变电所或负荷点，从干线上获得电源。

其优点是线路总长度较短，造价较低，可节约有色金属；由于最大负荷一般不同时出现，系统中的电压波动和电能损失较小；电源出线回路少，可节省设备。

缺点是前段线路共用，增加了故障停电的可能性．通常干线上连接的变压器不得超过5台，总容量不应大于3000kVA。

为提高供电可靠性，同样可采用增加备用的方法。

图6—2(b)为采用两端电源供电的单回路树干式，也可采用双树干式。

(三)环式接线图6—3是环式接线电路图，由图可见，它实质上是树干式接线的改进。

即把两路树干式线路联接起来就构成了环式接线。

其优点是所用设备少；各线路途径不同，不易同时发生故障，故可靠性较高且运行灵活；因负荷由两条线路负担，故负荷波动时电压比较稳定。

缺点是故障时线路较长，电压损失大(特别是靠近电源附近段故障时)。

因环式线路导线截面应按故障情况下能担负环网全部负荷考虑，使有色金属增加，两个负荷大小相差越悬殊，其消耗就越大，所以环式接线适合用负荷容量相差不大，所处地位离电源都较远，而彼此较近及设备较贵的用户。

由于闭环运行时继电保护整定较复杂，所以正常运行时一般均采用开环运行方式。

应当指出，供配电系统高压线路的接线方式并不是一成不变的，可根据具体情况在基本类型接线的基础上进行改革演变，以期达到技术经济指标最为合理。

对大中型企业，一般多采用双回路放射式或环式接线。

3 电气安全在电力系统中，由于电气装置绝缘老化、磨损或被过电压击穿等原因，都会使原来不带电的部分(如金属底座、金属外壳、金属框架等)带电，或者使原来带低压电的部分带上高压电，这些意外的不正常带电将会引起电气设备损坏和人身触电伤亡事故。

为了避免这类事故的发生，通常采取保护接地和保护接零的防护措施。

3.1保护接地保护接地是指将电气装置正常情况下不带电的金属部分与接地装置连接起来，以防止该部分在故障情况下突然带电而造成对人体的伤害。

保护接地的作用及其局限性在电源中性点不接地的系统中，如果电气设备金属外壳不接地，当设备带电部分某处绝缘损坏碰壳时，外壳就带电，其电位与设备带电部分的电位相同。

由于线路与大地之间存在电容，或者线路某处绝缘不好，当人体触及带电的设备外壳时，接地电流将全部流经人体，显然这是十分危险的。

采取保护接地后，接地电流将同时沿着接地体与人体两条途径流过。

因为人体电阻比保护接地电阻大得多，所以流过人体的电流就很小，绝大部分电流从接地体流过(分流作用)，从而可以避免或减轻触电的伤害。

从电压角度来说，采取保护接地后，故障情况下带电金属外壳的对地电压等于接地电流与接地电阻的乘积，其数值比相电压要小得多。

接地电阻越小，外壳对地电压越低。

当人体触及带电外壳时，人体承受的电压(即接触电压)最大为外壳对地电压(人体离接地体20m以外)，一般均小于外壳对地电压。

从以上分析得知，保护接地是通过限制带电外壳对地电压(控制接地电阻的大小)或减小通过人体的电流来达到保障人身安全的目的。

在电源中性点直接接地的系统中，保护接地有一定的局限性。

这是因为在该系统中，当设备发生碰壳故障时，便形成单相接地短路，短路电流流经相线和保护接地、电源中性点接地装置。

如果接地短路电流不能使熔丝可靠熔断或自动开关可靠跳闸时，漏电设备金属外壳上就会长期带电，也是很危险的。

保护接地应用范围保护接地适用于电源中性点不接地或经阻抗接地的系统。

对于电源中性点直接接地的农村低压电网和由城市公用配电变压器供电的低压用户由于不便于统一与严格管理，为避免保护接地与保护接零混用而引起事故，所以也应采用保护接地方式。

在采用保护接地的系统中，凡是正常情况下不带电，当由于绝缘损坏或其它原因可能带电的金属部分，除另有规定外，均应接地。

如变压器、电机、电器、照明器具的外壳与底座，配电装置的金属框架，电力设备传动装置，电力配线钢管，交、直流电力电缆的金属外皮等。

在干燥场所，交流额定电压127V以下，直流额定电压110V以下的电气设备外壳；以及在木质、沥青等不良导电地面的场所，交流额定电压380V以下，直流额定电压440V以下的电气设备外壳，除另有规定外，可不接地。

保护接地电阻保护接地电阻过大，漏电设备外壳对地电压就较高，触电危险性相应增加。

保护接地电阻过小，又要增加钢材的消耗和工程费用，因此，其阻值必须全面考虑。

在电源中性点不接地或经阻抗接地的低压系统中，保护接地电阻不宜超过4Ω。

当配电变压器的容量不超过100kVA时，由于系统布线较短，保护接地电阻可放宽到10Ω。

土壤电阻率高的地区(沙土、多石土壤)，保护接地电阻可允许不大于30Ω。

在电源中性点直接接地低压系统中，保护接地电阻必须计算确定。

3．2保护接零保护接零的作用及应用范围由于保护接地有一定的局限性，所以就采用保护接零。

即将电气设备正常情况下不带电的金属部分用金属导体与系统中的零线连接起来，当设备绝缘损坏碰壳时，就形成单相金属性短路，短路电流流经相线——零线回路，而不经过电源中性点接地装置，从而产生足够大的短路电流，使过流保护装置迅速动作，切断漏电设备的电源，以保障人身安全。

其保安效果比保护接地好。

保护接零适用于电源中性点直接接地的三相四线制低压系统。

在该系统中，凡由于绝缘损坏或其它原因而可能呈现危险电压的金属部分，除另有规定外都应接零。

应接零和不必接零的设备或部位与保护接地相同。

凡是由单独配电变压器供电的厂矿企业，应采用保护接零方式。

2.2 重复接地运行经验表明，在接零系统中，零线仅在电源处接地是不够安全的。

为此，零线还需要在低压架空线路的干线和分支线的终端进行接地；在电缆或架空线路引入车间或大型建筑物处，也要进行接地(距接地点不超过50m者除外)；或在屋内将零线与配电屏、控制屏的接地装置相连接，这种接地叫做重复接地。

如果短路点距离电源较远，相线——零线回路阻抗较大，短路电流较小时，则过流保护装置不能迅速动作，故障段的电源不能即时切除，就会使设备外壳长期带电。

此外，由于零线截面一般都比相线截面小，也就是说零线阻抗要比相线阻抗大，所以零线上的电压降要比相线上的电压降大，一般都要大于110V(当相电压为220V时)，对人体来说仍然是很危险的。

采取重复接地后，重复接地和电源中性点工作接地构成零。

4结束语研究与开发电力系统的发展是研究开发与生产实践相互推动，密切结合的过程，是电工理论、电工技术以及有关科学技术和材料、工艺、制造等共同进步的集中反映。

电力系统的研究与开发，还在不同程度上直接或间接地对信息、控制和系统理论以及计算机技术起了推动作用。

反之，这些科学技术的进步又推动着电力系统现代化水平的日益提高。

超导电技术的发展、动力蓄电池和燃料电池的成就使得有可能实现电能储存和建立分散、独立的电源，从而展现了电力系统重大变革的前景。

参考文献1．刘天琪. 电力系统分析理论. 科学出版社，20062．何仰赞. 电力系统分析(上下册). 华中科技大学出版社，20053．李光琦. 电力系统暂态分析. 水利电力出版社，20074．陈妙芳. 建筑设备.同济大学出版社，2007。