变配电技术共

第七章变配电技术

第一节电力系统概要

一、电力系统组成

电力系统是由发电厂、送电线路、变电站、配电网和电力负荷组成的系统，是将生产、输送、消费电力的环节经电力网有机联结成的整体。简单的电力系统见图 7-1。

图 7-1电力系统

发电厂将燃料的热能、水的位能或动能、核能等转换为电能。电力系统至少含有两个以上的发电厂。发电机输出的电压一般需要升压后送往送电线路。

送电线路指电压 35kV 及 35kV 以上的电力线路。送电线路是电力系统的主要网络。其作用是将电输送到各个地区的区域变电站和大型企业的用户变电站。送电线路分架空线路和电缆线路。

变电站构成电力系统的中间环节，用以集合电源、升降电压和安排电力。可分为区域变电站〔中心变电站〕和用户变电站。

配电网由电压 10kV 及 10kV 以下的配电线路和相应电压等级的配电站组成。其作用是将电能安排到各个用户。配电线路也有架空线路与电缆线路之分。

电力负荷包括国民经济各部门用电及人民生活用电的各种负荷。

二、电能质量指标

电压及对称性、频率、波形、牢靠性是电能的根本质量指标。

电压主要受系统内无功功率的影响。电压指标通常用用户受电端电压

U -U

线路额定电压 U

N

电压允许变化范围

35kV 及以上 5% U

N

10kV 及以下 7% U

N

低压照明 5% U ~

N

10% U

N

农业用电

5% U ~

N

10% U

N

运 行 情 况

频率允许偏差 /Hz

中、小容量系统

0.5 正常运行

大容量系统

0.2

与系统额定电压偏差的相对值来衡量。电压偏差的相对值表示为

式中，U 和 U N

分别表示实际电压和额定电压。用户电压太低的危害是：

①电动机起动困难甚至无法起动；

②电动机转速下降，对于恒功率负载，电流增大，发热增加；

③用电设备达不到额定出力；

④装有欠电压保护的设备停机或不能起动；

⑤灯具发光效率降低，气体放电灯起动困难或无法起动；

⑥无线电设备工作质量下降。

用户电压太高有增加线路和设备发热，缩短其使用寿命等危害。

用户供电电压允许变化范围见表 7-1。三相电压不对称不得超过 5%。各相电压应依次相差 120 。电压波形应为正弦波形。

表 7-1

用户供电电压允许变化范围

频率主要受系统中有功功率的影响。电力网频率允许偏差见表

7-2。

表 7-2

电力网频率允许偏差

30min 以内1

事故运行

15min 以内 1.5

不允许4

依据牢靠性的要求，10kV 系统每年停电不应超过 3 次。

其次节企业供电

企业供电系统由高压配电线路、变电站、配电室、低压配电线路等组成。企业供电方式打算于高压受电距离、企业总负荷的大小和负荷的分布、负荷的性质等因素。

一、负荷分级

依据供电牢靠性的要求及中断供电在政治上、经济上造成损失的大小或影响程度，用电负荷分为以下三级：

(1)一级负荷指中断供电将造成人身伤亡，或造成重大经济损失，或影响有重大政治意义、经济意义的用电单位的正常工作的负荷。其中，中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等状况的负荷，应视为特别重要的一级负荷。

(2)二级负荷指中断供电将在政治上、经济上造成较大损失，或

中断供电将影响重要用电单位的正常工作的负荷。

(3)三级负荷指不属于一级、二级负荷的负荷。

一级负荷应由两个电源供电，而且当一个电源发生故障时另一个电源不得同时受到损坏。对于特别重要的一级负荷，除两个电源外，还应增设应急电源。二级负荷宜由双回线路供电。当取得双回线路有困难时，允许由一回专用线路供电。三级负荷对供电无特别要求。

二、供电电压

从前级变电站给用户供电的供电电压主要打算于用户负荷大小和受电距离。各种供电电压的合理供电容量和供电距离可参见表 7-3。

表7-3 线路供电容量和供电距离供电电压 /kV 线路类型供电功率 /kW 供电距离 /km

0.4 架空线100 0.25

0.4 电缆175 0.35

10 架空线3000 5~15

10 电缆5000 <10

35 架空线2023~10000 20~50

就电压等级而言，电力用户主要有以下四种供电方式：

①进线电压 35kV，经总变电站降低为 10kV 分送到各车间，再经车间变电站降低为 0.4kV 送往配电箱或用电设备。这种供电方式适用于大型企业和大中型企业。

②进线电压 10kV，经总配电站分送到各车间，在车间变电站降低为

0.4kV 送往配电箱或用电设备。这种供电方式适用于中型企业。

③进线电压 10kV，经变电站降低为 0.4kV 分送到各车间，再经车间配电室送往配电箱或用电设备。这种供电方式适用于中小型企业和小型企业。

④进线电压 0.4kV，经配电室送往配电箱或用电设备。这种供电方式适用于小型企业。这种用户叫做低压用户。

三、企业配电

1.企业高压配电

企业高压配电有放射式、树干式、环式等三种根本方式。

放射式配电是经一条母线分别给大型电动机、电炉变压器、电力变压器送电的配电方式。放射式配电的优点是各线路上的故障不影响其他线路，配电牢靠性高；各线路继电保护简洁整定，便于实现自动化。放射式配电适用于负荷地点分散，但大型负荷集中的企业。

树干式配电是由一条干线引下假设干支线向用电负荷送电的配电方式。树干式配电可节约投资、简化线路构造，但由于一条线路的故障可能影响到其他线路，供电牢靠性较低。

环式配电是树干式的一种。正常时也是开环运行。不同之处在于每一干线各自成环。其配电牢靠性较高。

2.企业低压配电

企业低压配电有放射式、树干式、混合式及链式等方式。

低压放射式配电〔图7-2〕与高压放射式配电相像，牢靠性高。低压树干式配电的机动性差、牢靠性低，纯树干式配电极少承受。

图7-2低压放射式配电图7-3 低压混合式配电

1-配电站；2-配电箱；3-大型设备1-配电站；2-主干线

兼有树干式特点和放射式特点的混合式配电又叫变压器-干线式配电〔图7-3〕。其构造比较简洁，配电适应性强，应用比较广泛。

链式配电如图7-4 所示。这种配电方式只用于车间内相互距离近、容