电力网、电压等级和负荷分类的学习资料

电力网、电压等级和负荷分类的学习

电力系统及电力网

电力系统 (Power System)：由各种电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。

电力网(Power Network)：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所。

低压，是指1kV以下的电压。1kV及以上的电压称为高压。一般还把3、6、10kV等级的电压称为配电电压，把高压降为这些等级电压的降压变压器称为配电变压器；接在35kV及以上电压等级的变压器称为主变压器。因此，配电网是由10kV及以下的配电线路和配电变压器所组成的，它的作用是将电力分配到各类用户。

安全：在电能的供应、分配和使用中，不应当发生人身及设备事故。

可靠：应满足电能用户对供电可靠性的地要求。

优质：应满足电能用户对电压质量和频率等方面的要求。

经济：供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。（一）电力网的电压等级

电力网的电压等级是比较多的，不同的电压等级有不同的作用。从输电的角度看，电压越高则输送的距离就越远，传输的容量越大，电能的损耗就越小；但电压越高，要求绝缘水平也越高，因而造价也越高。目前，我国电力网的电压等级主要有0.22、0.38、3、6、10、35、110、220kV共8级。

1、电网(电力线路)的额定电压：是确定各类电力设备额定电压的基本依据。

2、用电设备的额定电压：规定与同级电网的额定电压相同。

3、发电机的额定电压：规定高于同级电网额定电压的5％。

(1)一次绕组的额定电压：

当变压器直接与发电机相连时(如T1)，其一次绕组的额定电压应与发电机的额定电压相同，即高于同级电网额定电压的

5％。

当变压器不与发电机相连，而是连接在线上(如T2)，则可看作是线路的用电设备，因此其一次绕组的额定电压应与电网额定电压相同。

(2)二次绕组的额定电压

若变压器二次侧供电线路较长(如为较大的高压电网)时，则变压器二次侧的额定电压，一方面要考虑补偿变压器满载时内部5％的电压降，另一方面要考虑变压器满载时输出的二次电压还要高于电网额定电压5％，以补偿线路上的电压降，故它要比电网额定电压高10％(如T1)。

如果变压器二次侧线路不太长(如为低压电网或直接供电给高/低压用电设备时额定电压)时，则变压器二次侧的额定电压，只需高于电网额定电压的5％，仅考虑补偿变压器内部的5％的电压降(如T2)。用电负荷的分类

一级负荷：中断供电将造成人员伤亡、重大政治影响者、重大经济损失、公共场所秩序严重混乱。二级负荷：中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失、公共场所秩序混乱。

三级负荷：凡不属一级和二级负荷者。

在智能楼宇用电设备中，属于一级负荷的设备有：消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警、自动灭火装置、火灾事故照明、疏散指示标志和电动的防火门窗、卷帘、阀门等消防用电设备；保安设备；主要业务用的计算机及外设、管理用的计算机及外设；通信设备；重要场所的应急照明。属于二级负荷的设备有：客梯、生活供水泵房等。空调、照明等属于三级负荷。

典型楼宇供配电系统

中大型楼宇的供电电压一般采用10kV，有时也可采用35kV，变压器装机容量大于5000kVA。为了保证供电可靠性，应至少有两个独立电源，具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用。此外，必要时还需装设应急备用发电机组。

(一)负荷分布及变压器的配置

高层建筑的用电负荷一般可分为空调、动力、电热、照明等类。对于全空调的各种商业性楼宇，空调负荷属于大宗用电，约占40％-50％。冷热源设备一般放在大楼的地下室、首层或下部。动力负荷主要指电梯、水泵、排烟风机、洗衣机等设备。普通建筑的动力负荷都比较小，随着建筑高度的增加，在超高层建筑中，由于电梯负荷和水泵容量的增大，动力负荷的比重将会明显的增加。动力负荷中的水泵、洗衣机等亦大部分放在下部，因此，就负荷的竖向分布来说，负荷大部分集中在下部，因此将变压器设置在建筑物的底部是有利的。

但在40层以上的高层建筑中，电梯设备较多，此类负荷大部分集中于大楼顶部。竖向中段层数较多，通常设有分区电梯和中间泵站。在这种情况下，宜将变压器按上、下层配置或者按上、中、下层分别配置。供电变压器的供电范围大约为15—20层。

为了减少变压器台数，单台变压器的容量一般都大于1000kVA。由于变压器深入负荷中心而进入楼内，从防火要求考虑，不应采用一般的油浸式变压器和油断路器等在事故情况下能引起火灾的电气设备，而应采用干式变压器和真空断路器。

负荷中心是供配电设计一个重要的概念。变电所应尽量设在负荷中心，便于配电，节省导线，也有利

于施工。负荷中心实际上是一种最佳配电点，它需要按所要达到的优化目标不同的计算条件而列出的目标函数来确定。事实上，负荷的大小不是恒定不变的，因此负荷中心常会变动。在设计时也往往由于各种实际因素而不能将配电点布置在计算而得的负荷中心上。只有在负荷比较平稳的部门，才可将变电所设在负荷中心或大负荷的近旁。

(二)供电系统的主结线

电力的输送与分配，必须由母线、开关、配电线路、变压器等组成一定的供电电路，这个电路就是供电系统的一次结线，即主结线。智能楼宇由于功能上的需要，一般都采用双电源进线，即要求有两个独立电源，常用的供电方案如图所示。

图a为两路高压电源，正常时一用一备，即当正常工作电源事故停电时，另一路备用电源自动投入。此方案可以减少中间母线联络柜和一个电压互感器柜，对节省投资和减小高压配电室建筑面积均有利。这种结线要求两路都能保证100％的负荷用电。当清扫母线或母线故障时，将会造成全部停电。因此，这种接线方式常用在大楼负荷较小，供电可靠性要求相对较低的建筑中。

图b为两路电源同时工作，当其中一路故障时，由母线联络开关对故障回路供电。该方案由于增加了母线联络柜和电压互感器柜，变电所的面积也就要增大。这种接线方式是商用性楼宇、高级宾馆、大型办公楼宇常用的供电方案。当大楼的安装容量大，变压器台数多时，尤其适宜采用这种方案，因为它能保证较高的供电可靠性。

当变压器台数较少时，尚可从邻近楼宇高压配电室以放射式向该楼宇变压器供电。我国目前最常用

的主结线方案如图所示，采用两路l0kV独立电源，变压器低压侧采取单母线分段的方案。对于规模较小的建筑，由于用电量不大，当地获得两个电源又较困难，附近又有400V的备用电源时，可采用一路10kV电源作为主电源，400V电源作为备用电源的高供低备主结线方案，如图所示。