1 / 28第一部分：供配電第 1 章 電力系統(tǒng)概述第一節(jié) 電能與電力系統(tǒng)1、 構成和各環(huán)節(jié)各類型發(fā)電：火力發(fā)電 70%，水力發(fā)電 20%2、 電力線路其作用是輸送電能，并把發(fā)電廠、變配電所和電能用戶連接起來。從發(fā)電廠發(fā)出的電，需要經過較長距離的輸送，才能到達各級電能用戶，在整個電能輸送過程中，電力線路電壓等級確定、電力線路線徑和規(guī)格型號選擇，電力線路敷設所需要的相關附件等的選用，就是供配電技術的組成部分。3、 變配電所變電所：受電 變壓（升壓或降壓） 配電。配電所：受電 配電4、 電力負荷電力系統(tǒng)特點：（1）可靠性要求非常高（ 2）生產和消費需要實時平衡（ 3）暫態(tài)過程非常短暫作業(yè)：高低壓電網傳輸系統(tǒng)的定義？高低壓電網傳輸系統(tǒng)中直流與交流傳輸的優(yōu)缺點？一、標準高壓是指交流 1000v 以上，直流 1200v 以上。二、交流電的最大優(yōu)點是：1、電力遠距離輸送方便，可以將低壓通過升壓變壓器后，升壓到十幾萬伏后輸送到很遠的地方，然后再通過降壓變壓器把高壓將為低壓供給民用（220V）或工廠（三相 380V）用。2、發(fā)電量相同條件下，交流電的發(fā)電設備比直流發(fā)電設備要簡單。交流電的缺點是：大多數用電器都是使用直流電，這需要將交流電經過整流濾波后才能使用。直流電的優(yōu)點：可以不用整流濾波設備就可以直接使用。缺點：1、直流電電壓無法通過變壓器進行升壓或降壓。只能通過專門的電子電路進行升壓或降壓變換。 2、發(fā)電量相同條件下，直流發(fā)電設備比交流發(fā)電設備復雜。5、 供配電工作的意義與要求供配電工作要很好地為國民經濟服務，并切實搞好安全用電、 節(jié)約用電和計劃用電（俗稱“ 三電” ）工作?；疽笕缦拢? / 28第二節(jié) 電力系統(tǒng)的標準電壓1、 電壓層次用電設備額定電壓主要有 10kV 和 380/220V 兩類。常用供電電壓主要有 10kV、 380/220V、 6kV、 35kV和 110kV 兩類。供電電壓一般總是等于或高于用電電壓，故，很多供配電系統(tǒng)中需要進行電壓等級變換，這就形成了供配電系統(tǒng)不同的電壓層次結構。按電壓層次可分為：二次降壓的供配電系統(tǒng)、一次降壓的供配電系統(tǒng)、低壓直供的供配電系統(tǒng)2、 標準電壓1電力系統(tǒng)標稱電壓 UN 、電氣設備額定電壓 Ur、 系統(tǒng)平均電壓 Uav（P68）2電力線路的額定電壓3用電設備的額定電壓：規(guī)定與同級電力線路的額定電壓相同。4發(fā)電機的額定電壓：由于電力線路允許的電壓損耗為5%，即整個線路允許有 10%的電壓損耗，因此為了維護線路首端與末端平均電壓的額定值，線路首端（電源端）電壓應比線路額定電壓高 5%，而發(fā)電機是接在線路首端的，所以規(guī)定發(fā)電機的額定電壓高于同級線路額定電壓 5%，用以補償線路上的電壓損耗。5變壓器的額定電壓一次繞組：a/電力變壓器直接與發(fā)電機相連，其一次繞組的額定電壓應與發(fā)電機額定電壓相同，如圖b/電力變壓器不與發(fā)電機相連，連接在線路上，可將變壓器看作是線路上的用電設備，因此其一次繞組的額定電壓應與線路額定電壓相同。二次繞組：變壓器二次繞組的額定電壓，是指變壓器一次繞組接上額定電壓而二次繞組開路時的電壓，即空載電壓。而變壓器在滿載運行時，二次繞組內約有 5% 的阻抗電壓降。因此分兩種情況討論：1)如果變壓器二次側供電線路很長（例如較大容量的高壓線路 WL） ，則變壓器二次繞組額定電壓，一方面要考慮補償變壓器二次繞組本身 5%的阻抗電壓降，另一方面還要考慮變壓器滿載時輸出的二次電壓要滿足線路首端應高于線路額定電壓的 5%，以補償線路上的電壓損耗。所以，變壓器二次繞組的額定電壓要比線路額定電壓高 10%2)如果變壓器二次側供電線路不長（例如為低壓線路或直接供電給高、低壓用電設備的線路） ，則變壓器二次繞組的額定電壓，只需高于其所接線路額定電壓 5%，即僅考慮補償變壓器內部 5%的阻抗電壓降3 / 283、 電力負荷1 可靠性分類：2 工作制分類：連續(xù)工作制負荷是指長時間連續(xù)工作的用電設備，其特點是負荷比較穩(wěn)定，連續(xù)工作發(fā)熱使其達到熱平衡狀態(tài)，其溫度達到穩(wěn)定溫度，用電設備大都屬于這類設備。如泵類、通風機、壓縮機、電爐、運輸設備、照明設備等。短時工作制負荷是指工作時間短、停歇時間長的用電設備。如機床的橫梁升降、刀架快速移動電動機、閘門電動機等。反復短時工作制負荷是指時而工作、時而停歇、反復運行的設備，其運行特點為工作時溫度達不到穩(wěn)定溫度，停歇時也達不到環(huán)境溫度。如起重機、電梯、電焊機等。暫載率如下：第三節(jié) 電力系統(tǒng)的中性點1、 電力系統(tǒng)中性點運行方式a/小電流接地系統(tǒng)= 中性點不接地 + 中性點經消弧圈接地b/大電流接地系統(tǒng)= 包括中性點直接接地 + 中性點經低電阻接地4 / 28(a)中性點不接地，我國 366kV 系統(tǒng)，特別是 310kV 系統(tǒng)，一般采用中性點不接地的運行方式。中性點不接地系統(tǒng)一般都裝有單相接地保護裝置或絕緣監(jiān)測裝置，在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，會及時發(fā)出警報，提醒工作人員盡快排除故障；同時，在可能的情況下，應把負荷轉移到備用線路上去(b)中性點經消弧圈接地, 在中性點不接地系統(tǒng)中，當單相接地電流超過規(guī)定數值時（310kV 系統(tǒng)中，接地電流大于 30A，20kV 及以上系統(tǒng)中接地電流大于 10A 時） ，將產生斷續(xù)電弧，從而在線路上引起危險的過電壓，因此須采用經消弧線圈接地的措施來減小這一接地電流，熄滅電弧，避免過電壓的產生(c)中性點直接接地, 通過接地中性點形成單相短路，單相短路電流比線路的正常負荷電流大許多倍。因此，在系統(tǒng)發(fā)生單相短路時保護裝置應動作于跳閘，切除短路故障，使系統(tǒng)的其它部分恢復正常運行。目前我國 110kV以上電力網均采用中性點直接接地方式(d)中性點低電阻接地, 10kV 系統(tǒng)采用了中性點經低電阻接地的方式。它接近于中性點直接接地的運行方式，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，保護裝置會迅速動作，切除故障線路，通過備用電源的自動投入，使系統(tǒng)的其他部分恢復正常運行2、低壓系統(tǒng)中性點連接中性線(N 線) ，一是用來接相電壓為 220V 的單相用電設備；二是用來傳導三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；三是減少負載中性點的電壓偏移保護線(PE 線)，保障人身安全，防止觸電事故發(fā)生保護中性線(PEN 線)，兼有中性線和保護線的功能，在我國俗稱為零線或地線3、低壓系統(tǒng)分類(按電氣設備的外露可導電部分保護接地的形式 )TN 系統(tǒng)：即中性點直接接地系統(tǒng)，且有有中性線（N 線）引出TT 系統(tǒng)：中性點直接接地系統(tǒng)，且有中性線（N 線）引出IT 系統(tǒng)：是中性點非直接接地系統(tǒng)4、 接地與接零工作接地:將電力系統(tǒng)中的某一點,通常是中性點, 直接或經特殊設備( 如消弧線圈、電抗器、電阻、擊穿熔斷器等)與地作金屬連接保護接地:將電氣設備在正常情況下不帶電的金屬部分與接地體之間作良好的金屬連接,以保護人身安全保護接零:在交流低壓配電系統(tǒng)中,將電氣設備在正常情況下不帶電的金屬部分與系統(tǒng)中的零線相連接,以免人體遭受觸電5 / 28第二章 負荷計算及短路電流第 1 節(jié) 電力負荷相關研究2、設備容量確定：通常用一個工作周期內工作時間占整個周期的百分比來表示負荷持續(xù)率（或稱暫載率）用電設備的額定功率: 用電設備在額定電壓下，在規(guī)定的使用壽命內能連續(xù)輸出或耗用的最大功率。(1)電動機 P max(2)電爐、電燈 P N (W , kW )(3)變壓器或電焊機 S N (VA kVA, )(4)電容器設備 QN (var, kvar)設備容量的定義（Pe ）:設備的銘牌額定功率 P N 經過換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“ 額定功率” 稱為設備容量，用 Pe 來表示.5、 尖峰電流是指單臺或多臺用電設備持續(xù) 1 2s 的短時最大負荷電流，由電動機啟動、電壓波動等原因引起。6 / 28第 2 節(jié) 負荷計算計算負荷是指導體中通過一個等效負荷時，導體的最高溫升正好和通過實際的變動的負荷時其產生的最高溫升相等，該等效負荷就稱為計算負荷第 3 節(jié) 功率因素及無功補償高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負荷調壓裝置的電力用戶，功率因數應達到 0.9 以上， 其他用戶功率因數應在 0.85 以上。提高功率因素的措施：提高自然功率因素和人工補償無功功率因素。7 / 28供電指標：暫載率平均負荷 Pav=Wt/t，W t ， t 時間內耗用的電能年平均負荷 Pav=Wa/8760年最大負荷 Pmax，即年負荷持續(xù)時間曲線上的最大負荷，是全年中負荷最大的工作班消耗電能最多的半小時平均負荷 P 30。年最大負荷利用小時 T max 是假設負荷按最大負荷 Pmax 持續(xù)運行時，在此時間內電力負荷所耗用的電能與電力負荷全年實際耗用的電能相同. T max= Wa/Pmax第 4 節(jié) 短路電流分析短路故障 ：是指運行中的電力系統(tǒng)或工廠供配電系統(tǒng)的相與相或相與地之間發(fā)生的金屬性非正常連接。短路產生原因：系統(tǒng)中帶電部分的電氣絕緣出現破壞、誤操作、鳥獸害。短路危害 ：由于短路時電流不經過負載，只在電源內部流動，內部電阻很小，因而電流很大，強大的電流會產生很大的熱效應和機械效應，使電源或電路受到損壞，或引起火災。短路防護 : 預防短路故障的主要措施是限制短路電流、縮短短路電流的持續(xù)時間、減少發(fā)生短路的機會。一、作好短路電流的計算。二、正確選擇繼電保護的整定值和熔體的額定電流。三、采用電抗器增加系統(tǒng)阻抗，限制短路電流。四、禁止帶負荷拉刀閘、帶電合接地刀閘。五、帶電安裝和檢修電氣設備時，要防止誤接線、誤操作，在距帶電部位距離較近的部位工作，要采取防止短路的措施。短路保護指的是某些器件可以監(jiān)測工作電路中的異常情況（比如短路） ，發(fā)生異常時，切斷電路并發(fā)出報警，防止危害進一步擴大。典型的短路保護就是保險絲，短路時，電流很大，保險絲熔斷，電路就斷電了。第 3 章 供配電系統(tǒng)結構及電力線路第 1 節(jié) 一次系統(tǒng)常備設備常用設備及圖文符號：高壓斷路器 QF、負荷開關 QL、隔離開關 QS、高壓熔斷器 FU、電流/電壓/ 互感器TA/TV、高低壓成套配電裝置、母線 W 或 WL。一次設備：一次設備是指直接生產、輸送和分配電能的設備，主電路中的變壓器、高壓斷路器、隔離開關、電抗器、并聯(lián)補償電力電容器、電力電纜、送電線路以及母線等設備都屬于一次設備二次設備：對一次設備進行監(jiān)察、測量、控制、保護、調節(jié)的輔助設備。如電壓/電流/功率表，各種繼電器保護及自動裝置電弧的產生：當用開關電器斷開電流時，如果電路電壓不低于 1020 伏，電流不小于 80100mA，電器的觸頭間便會產生電弧。電弧是一種氣體放電現象，電流通過某些絕緣介質（例如空氣）所產生的瞬間火花。電弧的形成是觸頭間中性質子(分子和原子 )被游離的過程。開關觸頭分離時，觸頭間距離很小，電場強度 E 很高(E = U/d)。當電場強度超過 3106V/m 時，陰極表面的電子就會被電場力拉出而形成觸頭空間的自由電子如何滅?。簻缁〉幕痉椒ň褪羌訌娙ビ坞x提高弧隙介質強度的恢復過程，或改變電路參數降低弧隙電壓的恢復過程。利用介質滅弧，如油斷路器、六氟化硫斷路器和真空斷路器；利用氣體或油吹動電??；電磁吹弧。8 / 281、高壓斷路器（QF）：是供電系統(tǒng)中最重要的設備之一。它有完善的滅弧裝置，是一種專門用于斷開或接通電路的開關設備2、隔離開關3、負荷開關功能：（1）能通斷一定的負荷電流和過負荷電流，不能切斷短路電流故障。 （2 ）必須與高壓熔斷器串聯(lián)，借助于熔斷器切除短路電流。 （3 ）與隔離開關一樣，具有明顯的斷開間隙，也具有隔離電源，保證安全檢修的功能4、變壓器：5、互感器：電流互感器和電壓互感器統(tǒng)稱為互感器，是一種特殊的變壓器（1）變換功能 把大電壓和大電流變換為低電壓和小電流，便于連接測量儀表和繼電器。（2 ）隔離作用 使儀表、繼電器等二次設備與主電路絕緣。（3 ）擴大儀表繼電器等二次設備應用的電流范圍，使儀表、繼電器等二次設備的規(guī)格統(tǒng)一，利于批量生產。電流互感器注意事項：（1 ）電流互感器在工作時二次側不能開路。如果開路，二次側會出現危險的高電壓，危及設備及人身安全。而且鐵心會由于二次開路磁通劇增而過熱，并產生剩磁，使得互感器準確度降低。結線應牢靠和接觸良好，并且不允許串接熔斷器和開關等。（2 ）電流互感器的二次側必須有一端接地，防止其一、二次繞組間絕緣擊穿時，一次側的高壓竄入二次側，危及人生安全和測量儀表、繼電器等設備的安全。（3 ）電流互感器在連接時必須注意端子極性，防止接錯線。電壓互感器注意事項：（1 ）電壓互感器在工作時二次側不能短路。電壓互感器的一、二次側都必須實施短路保護，裝設熔斷器。（2 ）電壓互感器二次側有一端必須接地。防止電壓互感器一、二次繞組絕緣擊穿時，一次側的高壓竄入二次側，危及人身和設備安全。（3 ）電壓互感器結線時必須注意極性。防止接錯線時，引起事故。單相電壓互感器分別標 A、 X 和 a、x 。三相電壓互感器分別標 A、 B、 C、 N 和 a、 b、c 、n 。第 2 節(jié) 走進變配電所變電所的作用是：從電力系統(tǒng)接受電能，經過變壓器降壓（通常降為 0.4kV） ，然后按要求把電能分配到各車間供給各類用電設備。配電所的作用是：接受電能，然后按要求分配電能。兩者所不同的是，變電所中有配電變壓器，而配電所中沒有配電變壓器。9 / 28第 3 節(jié) 電力線路的認識1、架空線(裸線) 結構：工廠架空電力線路是由電桿、導線、金具、絕緣子、橫擔構成的，為了平衡電桿各方向的拉力，增強電桿穩(wěn)定性，有的電桿上還裝有拉線。為防雷擊，有的架空線路上還架有避雷線。2、導線：導線有裸導線和絕緣導線兩種。架空線路一般采用裸導線鋁絞線的優(yōu)點是重量輕，價格低，缺點是導線性能比銅差，機械強度低，運行中表面易形成氧化鋁薄膜，使接頭的接觸電阻增大。銅絞線的優(yōu)點是導電性能最好，機械強度也高，抗腐蝕性能好，但密度大，價格貴3、橫擔與電桿：電桿與橫擔組裝在一起，其作用是支持絕緣子架設導線，保證導線對地及導線與導線之間有足夠的距離。規(guī)程規(guī)定，高、低壓線路同桿架設時，直線桿橫擔間的垂直距離不小于 1.2m，分支桿或轉角桿橫擔間垂直距離不小于 1m。4、絕緣子：用來支承架空導線，使導線與大地保持足夠的絕緣同時還承受著導線的質量與其他作用力5、電纜敷設：（1）直接埋地敷設（2）敷設在混凝土管中（3）敷設在電纜溝中（4）電纜架橋第 4 章 保護及安全第 1 節(jié) 高壓線路保護一次設備是指直接生產、輸送和分配電能的設備，主電路中的變壓器、高壓斷路器、 隔離開關、 電抗器、并聯(lián)補償電力電容器、 電力電纜、 送電線路以及母線等設備都屬于一次設備1、線路過流保護：基本要求：當供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，離故障點最近的保護裝置應先動作，切除故障，而供電系統(tǒng)的其他無故障部分繼續(xù)運行，滿足這一要求的動作就叫有選擇性；快速性，保護裝置在盡可能的條件下，應盡快地動作切除事故，以減少對用電設備的影響，如果故障能在0.2s 內切除，則一般電動機就不會停轉；保護裝置在其保護范圍內發(fā)生故障時，必須可靠動作，不應拒絕動作，在不該動作的情況下就不應該誤動作；保護裝置對其保護區(qū)內發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應能力稱為靈敏性，如果保護裝置對其保護區(qū)內極輕微的故障都能及時地反應動作，即具有足夠的反應能力，說明保護裝置的靈敏度高2、定時限過電流保護裝置和原理：10 / 28當被保護線路中電流增大且超過整定值時，電流繼電器啟動，同時啟動時間繼電器，待時間繼電器延時到預先整定時間，保護裝置動作切除故障并報警。這種保護裝置的動作時間是預先整定的，不隨短路電流大小的變化而變化，因而稱為定時限。一般取 0.5s3、反時限過電流保護：反時限過電流保護就是通過保護裝置的故障電流越大，動作時間越短，而故障電流越小，動作時