供配电技术(第3版)[唐志平]

高压配电所集中接受6～10kV电压，再分配到附 近各车间变电所或建筑物变电所和高压用电设备。一 般负荷分散、厂区大的大型企业设置高压配电所。
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配电线路分为6～10kV厂内高压配电线路和 380/220V厂内低压配电线路。高压配电线路将总降
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一、 电力系统
电力系统组成：发电厂、变电所、电力线路和电能用户 1.发电厂 发电厂将一次能源转换成电能。
根据一次能源的不同，有火力发电厂、水力发电厂和核能 发电厂，此外，还有风力、地热、潮汐和太阳能等发电厂。
2.变电所 接受电能、变换电压和分配电能。
目 录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
电力系统概论 负荷计算 短路电流计算 变配电所及其一次系统 电气设备的选择 电力线路 供配电系统的继电保护
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第一章
电力系统概论
内容: 电力系统和供配电系统的概念、 系统的额定电压、电力系统中性点的运 行方式、电能的质量指标和电力负荷等 基本知识。 重点: 系统额定电压的确定和中性点的 运行方式分析。
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二、 供配电系统
供配电系统是电力系统的电能用户，也是电力系 统的重要组成部分。由总降变电所、高压配电所、配 电线路、车间变电所或建筑物变电所和用电设备组成。 总降变电所是企业电能供应的枢纽。它将35kV～ 110kV的外部供电电源电压降为6～10kV高压配电电压， 供给高压配电所、车间变电所和高压用电设备。
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1.3 电力系统的中性点运行方式
一．电力系统中性点
电力系统中性点
指系统中星形联结的变压器或发电机的中性点。
意义：电力系统的中性点运行方式是一个综合性问题，对
于电力系统的运行特别是在系统发生单相接地故障时有明 显的影响： 它与电压等级、单相接地电流、过电压水平、保护配置 等有关； 直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性、主变压 器和发电机的运行安全以及通信线路的抗干扰能力等。
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1、用电设备额定电压
铭牌上标出的线电压，没有特殊规定。
2、电力线路的额定电压
和所连接用电设备的额定电压相等，又称网络的额定电压。
3、发电机的额定电压
与网络额定电压为同一等级时，发电机的额定电压规定比 网络电压高5%；标称值均为空载值。
电流特征： 将接地点作为广义节点，列KCL方程：
I I 0 I C C . A CB
( I I ) I C C. A CB
超前 U 900 ； 由相量图得，相位上： I C C ' 量值上： UA 3U A
结论：
I C 3I C A , 且I C A
4、变压器额定电压
比较复杂，需视所处位置来确定。
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4、变压器额定电压
1）变压器一次绕组的额定电压 与发电机直接相连时，其额定电压与发电机额定电压相同； 不与发电机直接相连时，其额定电压与（网络）线路的额定 电压相同。 2）变压器二次绕组的额定电压 当线路较短（直接向高低压用电设备供电，如10kV及以下线 路），二次绕组的额定电压应比相连线路的额定电压高5%； 当线路较长（如35kV及以上高压线路）,变压器二次绕组的 额定电压应比相连线路的额定电压高10%。
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1.2 电力系统的额定电压
额定电压：电气设备正常工作且能获得最佳技术性能和经 济效果的电压。通常指线电压，在电气设备铭牌上标出。
一、额定电压规定
电力系统电压是有等级的。 电压分级的原因分析： 由于 S 3UI ，当输送功率S 一定时，U越高，I 越小， 导线等载流部分的截面积越小，投资也就越小； 但电压U越高，对于设备绝缘要求也就越高，变压器、 杆塔、断路器等设备的绝缘投资也就越大； 综合考虑上述因素，对于一定的输送功率和输送距离 总会有一最为合理的线路电压，此时最为经济。
变电所与高压配电所、车间变电所或建筑物变电所和高 压用电设备联接起来。低压配电线路将车间变电所的 380/220V电压送各低压用电设备。
车间变电所或建筑物变电所将6～10kV电压降为
380/220V电压，供低压用电设备用。
用电设备按用途可分为动力用电设备、工艺用
电设备、电热用电设备、试验用电设备和照明用 电设备等。
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主要分成： 220V,380V,3kV,6kV,10kV,35kV,110kV,220kV, 500kV等 在电力系统中同一电压等级下，不同的电气设备 具有不同的额定电压规定。用电设备、电力线路、 发电机以及变压器的额定电压规定分别予以介绍。
按变电所的性质和任务不同，可分为升压变电所和降压变 电所，按变电所的地位和作用不同，又分为枢纽变电所、地 区变电所和用户变电所。
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电力系统：发电厂、变电所、电力线路和电能用户 3.电力线路 将发电厂、变电所和电能用户连接起 来，完成输送电能和分配电能的任务。 4.电能用户 电能用户又称电力负荷，所有消耗电 能的用电设备或用电单位。
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供配电系统图
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三、 供配电的要求和课程任务
做好供配电工作，对于促进工业生产，降低产 品成本，实现生产自动化和工业现代化有着十分重 要的意义。 本课程的任务主要通过讲述供配电系统电能供 应和分配的基本知识和理论，使学生掌握供配电系 统的设计和计算方法，管理和运行技能。
1.1 电力系统和供配电系统概述
电能是一种清洁的二次能源。电能已广泛应用 于各个方面。电力工业已成为我国实现现代化的基 础，得到迅猛发展。 到2011年年底，我国发电机装机容量近106亿千 瓦，居世界第2位；发电量达46037亿度，居世界第1 位。工业用电量已占全部用电量的70～80%，是电力 系统的最大电能用户，供配电系统的任务就是用户 所需电能的供应和分配，它是电力系统的重要组成 部分。用户所需的电能，绝大多数是由电力系统供 给的，先介绍电力系统的知识。
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第一章
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 小结
电力系统概论
电力系统和供配电系统概述 电力系统的额定电压 电力系统的中性点运行方式 电能质量指标 电力负荷
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二．中性点运行方式及特点
1.3.1 中性点不接地的电力系统
假定条件： 三相对称电路：电源、线路和负载均是对称的； C为相与地之间的总分布电容；Xc 表示其容抗；
（1）系统正常时
三相线电压对称; 三相相电压对称; 三相对地电容电流对称;
正常运行时的中性点不接地的电力系统
三个对地电容电流平衡分析 三相对地分布电容电流分别为： U U U A B C I ; I ; I coA coB coC X CA X CB X CC
XC

XC
3I C 0，得：I C 3I C 0
一相接地的电容电流为正常运行时每相对地电容电 流的3倍；
（3）中性点不接地系统发生单相接地时特征：
经故障相流入故障点的电流为正常时本电压等级每相 对地总电容电流的3倍； 中性点对地电压升高为相电压； 非故障相的对地电压升高为线电压； 线电压与正常时的相同，依然对称；
供 电 技 术
（48+16学时）
一、课程开设意义及重要性
《供电技术》是高等院校电类专业，主要包 括电气工程及自动化、电机与电器、计算机控 制技术等专业的一门选修课程。本课程主要是 使学生掌握中、小型用电企业电力负荷计算、 短路电流计算的基本理论，具备工厂变配电所 电气设备选择、安装、调试、运行维护等职业 技能，为今后从事相关工作奠定坚实的理论基 础。
接地电流为：
正常运行时的中性点不接地 的电力系统
I I I I o COA COB COC 0
结论：系统正常时，虚拟接地点的总电容电流相量和为 0，即没有电流在地中流动。
（2）系统发生单相接地短路时（如C相接地） 电压特征：
C 相对地电压为0；中性点对地电压不为0； ' U (U ) U A相对地电压为：U ；升高为线电压； A A C AC ' U (U ) U B相对地电压为：U B B C BC ；升高为线电压；
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电力系统电压等级规定总结
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例1-1 已知图1-5所示系统中线路的额定电压，试求发电机
和变压器的额定电压。
解：发电机G的额定电压 UN.G =1.05U N.1WL=1.05×6=6.3kV 变压器1T的额定电压 UIN.IT=UN.G=6.3kV U2N.1T=1.1UN.2WL=1.1×110=121kV 1T额定电压为6.3/121kV 变压器2T的额定电压 UIN.2T = UN.2WL=110kV U2N.2T=1.05UN.3WL=1.05×10=10.5kV 2T的额定电压为110/10.5kV
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对供配电的基本要求：
1．安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生 人身事故和设备事故。
2．可靠
应满足用电设备对供电可靠性的要求。
3．优质 应满足用电设备对电压和频率等供电质量 的要求。
4．经济 供配电应尽量做到投资省，年运行费低， 尽可能减少有色金属消耗量和电能损耗，提高电能 利用率。
（4）适用范围：
中性点不接地系统仅仅适用于单相接地电容电流不 大的电网： 3-10kV电网中，单相接地电流：Id<30A； 35-60kV电网中，单相接地电流：Id<10A；
1.3.2 中性点经消弧线圈接地的电力系统
上述电路中如果发生单相接地故障时接地电流比较大， 会出现断续电弧，由于电力线路中含有电阻、电感、电 容，因此在单相弧光接地时，可能会形成串联谐振，出 现过电压（正常时的2.5-3倍），导致线路上绝缘薄弱地 点出现绝缘击穿；在此单相接地电容电流大于一定值的 系统中，电源中性点经消弧线圈接地。
三、参考教材：
《供配电技术》第3版 《供配电技术》第2版 唐志平 电子工业出版社 唐志平 电子工业出版社
《工厂供电》 第5版
《工厂供电》 第2版
刘介才 机械工业出版社
黄纯华 天津大学出版社
《工厂供电设计指导》第2版 刘介才 机械工业出版 社
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供 电 技 术
二、本课程主要内容
（32+16学时）
本课程主要讲述中小型工厂供配电系统的基本理 论知识、计算方法、系统运行及管理等相关知识。 主要包括： 电力系统的基本知识； 工厂电力负荷的计算； 三相短路分析、短路电流及短路效应的计算； 电气主接线、电气主设备； 供配电系统的继电保护等
供 电 技 术