1、第一章第一章 供供 配配 电电 知知 识识 1.1 1.1 电力系统概述电力系统概述1.2 1.2 对供电系统的基本要求和电能质量对供电系统的基本要求和电能质量1.3 1.3 工业与民用供电系统工业与民用供电系统1.4 实训实训电力系统及变配电所电力系统及变配电所 思考题思考题1.1 电力系统概述电力系统概述 1.1.1 1.1.1 电力系统电力系统 1.1.电力系统的概念电力系统的概念 由于电能不能大量储存,电能的生产、传输、分配和使用就必须在同一时间内完成。“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、变电、输电、配电和用电的整体,称为电力系统。电力系统加上发电
2、厂的动力部分及其热能系统和热能用户,就是动力系统。在整个动力系统中,除发电厂的锅炉、汽轮机等动力设备外的所有电气设备都属于电力系统的范畴,主要包括发电机、变压器、架空线路、电缆线路、配电装置、各类用电设备。图1-1所示是电力整体结构示意图,图1-2所示是从发电厂到电力用户的输、配电过程示意图。图 1-1 电力结构示意图 图 1-2 从发电厂到电力用户的输、配电过程示意图 2.2.电力系统的优点电力系统的优点 建立大型的电力系统可以更经济合理地利用动力资源,减少电能损耗,降低发电成本,保证供电质量,并大大提高供电可靠性,有利于整个国民经济的发展。为了充分利用动力资源,减少燃料运输,降低发电成本,
3、可以在有水力资源的地方建造水电站,在有燃料资源的地方建造火电厂。但是,这些有动力资源的地方,往往离用电中心地区较远,必须用高压输电线路进行远距离输电。这就需要各种升压、降压变电所和输配电线路。特别是在构成环网后,对重要用户的供电就有了保证,当系统中某局部设备故障或某部分线路检修时,可以通过变更电力网的运行方式,对用户连续供电,这就减少了由于停电所造成的损失,减少了系统的备用容量,使电力系统的运行更具有灵活性。另外，各地区也可以通过电力网互相支援,电网所必需的备用机组数量可大大地减少。1.1.2 1.1.2 发电厂发电厂 1.1.发电厂类型发电厂类型 自然界中存在的电能只有雷电。人类使用的所有电
4、能都不能从一次能源中直接获得,而必须由其他形式的能源(如水能、热能、风能、光能等)转化而来。发电厂是实现这种能源转化的场所。它是电力系统的中心环节。发电厂按照所利用的能源种类可分为水力、火力、风力、核能、太阳能发电厂等。现阶段我国的发电厂主要是火力发电厂和水利发电厂,同时核电厂也在大力发展中。近年来,国家也开始建立起一批利用绿色能源和再生能源进行发电的发电厂,如风力发电厂、潮汐发电厂、太阳能发电厂、地热发电厂和垃圾发电厂等,以逐步缓解未来能源短缺和绿色环保问题并做到因地制宜,合理利用。根据电厂容量大小及其供电范围,发电厂可分为区域性发电厂、地方性发电厂和自备电厂等。区域性发电厂大多建在水力或煤
5、矿资源丰富的地区附近,其容量大,距离用电中心远,往往是几百公里以至一千公里以上,需要超高压输电线路进行远距离输电。地方性发电厂一般为中小型电厂,建在用户附近。自备电厂建在大型厂矿企业,作为自备电源,对重要的大型厂矿企业和电力系统起到后备作用。2.发电厂的电压、频率发电厂的电压、频率 一般发电厂的发电机发出的电是对称的三相正弦交流电(有效值相等,相位差分别相差120,三相电压为eu、ev、ew,如图1-3所示)。在我国,发电厂发出的电压等级主要有10.5 kV、13.8kV、15.75kV、18kV等,频率则为50Hz,此频率通称为“工频”。工频的频率偏差一般不得超过0.5Hz。频率的调整主要是
6、依靠发电厂调节发电机的转速来实现的。电力系统中的所有电气设备,都是在一定的电压和频率下工作的。能够使电气设备正常工作的电压就是它的额定电压。各种电气设备在额定电压下运行时,其技术性能和经济性最佳。频率和电压是衡量电能质量的两个基本参数。由于发电厂发出的电压不能满足各种用户的需要,同时电能在输送过程中会产生不同的损失,所以需要在发电厂和用户之间建立电力网,将电能安全、可靠、经济地输送、分配给用户。图 1-3 对称的三相电源 1.1.3 1.1.3 电力网电力网 1.1.电力网的概念电力网的概念 在电力系统中,在各个发电厂、变电所和电力用户之间,用不同电压的电力线路将它们连接起来,这些不同电压的电
7、力线路和变电所的组合,称为电力网。电力网的任务是输送和分配电能,即把由各发电厂发出的电能经过输电线路传送并分配给用户。2.2.电力网的分类电力网的分类 电力网按其电压、用途和特征可分为:直流电力网和交流电力网,低压电力网和高压电力网,城市电力网、工矿电力网和农村电力网,户外电力网和户内电力网等。通常为了便于分析研究,把电力网分成区域电力网和地方电力网。电压在35 kV以上,供电区域较大的电力网叫区域电力网。电压在35 kV以下,供电范围不大的电力网叫地方电力网。至于35 kV的电力网,可属于区域电力网,也可属于地方电力网。电力网按其在电力系统中的作用不同,又可分为供电网和配电网。如果电能是先从
8、电源输送到供、配电中心,然后从供、配电中心再引出配电网,则这种电力网叫供电网,它是电力系统中的主网,又称网架,电压通常在35 kV以上。如果电能是由电源侧直接引向用户变电所,它的作用是把电能分配给配电所和用户,则这种电力网叫配电网,电压通常在10 kV以下。电力网往往按电压等级来区分,如10kV电力网、220/380 V电力网等,这里的电力网实际指的是电力线路。3.3.输电线路输电线路 采用高压、超高压远距离输电是各国普遍采用的途径。在传输容量相同的条件下,高电压输电能减少输电电流,从而减少电能消耗。送电距离愈远,要求输电线的电压愈高。目前我国国家标准中规定的输电电压等级有35kV、110kV
9、、220 kV、330 kV、500kV等多种。输送电能通常采用三相三线制交流输电方式。随着电能输送的距离愈来愈长,输送的电压也愈来愈高,有些国家已经开始使用直流高压输电方式,把交流电转化成直流电后再进行输送。4.4.变电所变电所 变电所有升压与降压之分。升压变电所通常与大型发电厂结合在一起,在发电厂电气部分中装有升压变压器,把发电厂发出的电压升高,通过高压输电网络将电能送向远方。降压变电所设在用电中心,将高压的电能适当降压后,向该地区用户供电。根据供电的范围不同,降压变电所可分为一次(枢纽)变电所和二次变电所。一次变电所是从110 kV以上的输电网受电,将电压降到35110 kV,供给一个大
10、的区域用电。二次变电所大多数从35110 kV输电网络受电,将电压降到610 kV,向较小范围供电。5.5.配电线路配电线路 “配电”就是电力的分配,从配电变电站到用户终端的线路称为配电线路。配电线路上的电压,简称配电电压。电力系统电压高低的划分有不同的方法,但通常以1kV为界限来划分。额定电压在1kV及以下的系统为低压系统;额定电压在1 kV以上的系统为高压系统。常用的高压配电线的额定电压有3kV、6kV和10kV三种,常用的低压配电线的额定电压有380 V/220 V。1.1.4 1.1.4 电力负荷电力负荷 1.1.电力负荷的概念电力负荷的概念 电力负荷是指电路中的电功率。在交流电路中,
11、电功率包含有功功率和无功功率。有功功率又称为有功负荷,单位为千瓦;无功功率称为无功负荷,单位为千乏。视在功率包含着有功、无功两部分,往往以负荷电流取而代之。由于系统电压比较稳定,电压乘电流就是视在功率。因此,系统中的电力负荷,也可以通过负荷电流反映出来。2.2.电力负荷的分类电力负荷的分类 1)按负荷发生的不同部位分类 (1)发电负荷:指电力系统中,发电厂的发电机向电网输出的电力。对电力系统来说,是发电厂向电网的总供电负荷。(2)供电负荷:指电力系统向电网输出的发电负荷扣除厂用电、发电厂变压器损耗以及线路损耗以后的负荷。(3)线损负荷:指电力网在输送和分配电能的过程中,线路和变压器功率损耗的总
12、和。(4)用电负荷:指电力系统中,用户实际消耗的负荷。2)按负荷发生的不同时间分类 (1)高峰负荷:又称最高负荷,是指电网或用户在一天时间内所发生的最高负荷值。为了分析的方便常以小时用电量作为负荷。高峰负荷又分为日高峰负荷和晚高峰负荷。在分析某单位的负荷率时,选择一天24小时中用电量最高的一个小时的平均负荷作为高峰负荷。(2)低谷负荷:又称最低负荷,是指电网中或某用户在24小时内发生的用电量最少的一个小时的平均电量。为了合理用电,尽量减少发生低谷负荷的时间,对于电力系统来说,峰、谷负荷差越小,用电则越趋近于合理。(3)平均负荷:指电网中或某用户在某一确定时间段的平均小时用电量。为了分析负荷率,
13、常用日平均负荷,即一天的用电量被一天的用电小时来除。为了安排用电量,做好用电计划,往往也用月平均负荷和年平均负荷。3)按用电性质及重要性分类 电力系统中的所有用电部门均为电力系统的用户。根据用户的重要程度和对供电的可靠性来分级,用电负荷可为三个级别,且各级别的负荷分别采用相应的方式供电。(1)类负荷。主要包括下列类型：停电会造成人身伤亡、火灾、爆炸等恶性事故的用电设备的负荷。例如,炼钢厂、医院手术室、煤矿等井下工作场所。停电将造成巨大的甚至不可挽回的政治或经济损失的用电设备和用电单位的负荷。例如,电视台、电台、大使馆用电或重要的活动场所。重要交通枢纽、通信枢纽及国际、国内带有政治性的公共活动场
14、所的用电。对类负荷供电电源的要求如下:应由两个或两个以上的电源供电,当一个电源发生故障时,其他电源仍可保证重要负荷的连续供电。为保证重要负荷用电,严禁将其他非重要用电的负荷与重要用电负荷接入同一个供电系统。(2)类负荷。主要包括下列类型：停电将大量减产或破坏生产设备,在经济上造成较大损失的用电负荷。停电会造成较大政治影响的重要用电单位的正常工作的用电负荷。大型影剧院、商店、体育馆及公共场所的用电负荷。对于第类负荷,尽可能要有两个独立的电源供电。(3)类负荷。这是指不属于、类的用电负荷。类负荷对供电没有什么特别要求,可以非连续性地供电,如市镇公共用电,以及生产单位一般的辅助车间、小型加工作坊和农
15、村照明负荷等,通常用一个电源供电。根据电气设计规程的有关规定,对于类负荷的供电,应有至少两个独立的电源供电,必要时,应安装柴油发电机组作为紧急备用电源。1.2 对供电系统的基本要求和电能质量对供电系统的基本要求和电能质量1.2.1 基本要求基本要求 1.供电可靠性供电可靠性 用户要求供电系统有足够的可靠性,特别是连续供电。要求供电系统能在任何时间内都能满足用户用电的需要,即使在供电系统局部出现故障的情况下,也不能对某些重要用户的供电有很大的影响。因此,为了满足供电系统的供电可靠性,要求电力系统至少具备1015的备用容量。2.供电质量供电质量 供电质量的优、劣直接关系到用电设备的安全经济运行和生
16、产的正常运行,对国民经济的发展有着重要的意义。无论是供电的电压还是频率,哪一方面达不到标准,都会对用户造成不良的后果。因此,要求供电系统应确保对用户供电的电能质量。3.供电的安全性、供电的安全性、经济性与合理性经济性与合理性 供电系统要能够安全、经济、合理地供电,这也是供、用电双方要求达到的目标。为达到这一目标,就需要供、用电双方共同加强运行的管理,做好技术管理工作,同时还要求用户积极配合和密切协作,提供必要的方便条件。例如负荷、电量的管理,电压、无功功率的管理工作等等。4.电力网运行调度的灵活性电力网运行调度的灵活性 对于一个庞大的电力系统和电力网,必须做到运行方式灵活,调度管理先进。只有这
17、样,才能做到系统的安全可靠运行。只有灵活的调度,才能解决对系统局部出现故障时的及时检修,从而达到系统的安全、可靠、经济和合理地运行。1.2.2 1.2.2 电能质量指标电能质量指标 供电电能的质量指标主要有以下几项:1.1.电压电压 供电系统向用户供电首先应保持额定电压运行,受电端电压变动的幅度不应超过以下数值:(1)35 kV及以上电压供电,电压正、负误差的绝对值之和不超过额定电压的10。(2)10 kV及以下高压电力用户和低压电力用户供电电压误差为额定电压的7。(3)低压照明用户受电端电压变动幅度为额定电压的+7-10。供电部门应定期对用户受电端的电压进行调查和测量,发现不符合质量标准时应
18、及时采取措施,加以改善。电压变动幅度可按下式计算:U%=(UL-Un)/Un100%式中:UL用户受电端实际电压;Un供电额定电压。2.额定电压额定电压 额定电压是指电气设备正常工作的电压,是在保证电气设备规定的使用年限内达到额定输出的长期安全、经济运行的工作电压。变压器、发电机、电动机等电气设备均有规定的额定电压,并且在额定电压下运行其经济效果最佳。实际上电力系统因其电气设备所处系统中的位置不同,其额定电压也有不同的规定。例如在系统中运行的电力变压器有升压变压器、降压变压器,有主变压器也有配电变压器。由于所处在系统中的位置和作用的不同,额定电压的规定也不同。(1)电力变压器一次侧的额定电压直
19、接与发电机相连接时(即升压变压器),其额定电压与发电机额定电压相同,即高于同级线路额定电压的5%。如果变压器直接与线路连接,则一次侧额定电压与同级线路的额定电压相同。(2)变压器二次侧的额定电压是指二次侧开路时的电压,即空载电压。如果变压器二次侧供电线路较长(即主变压器),则变压器的二次侧额定电压比线路额定电压高10%;而若二次侧线路不长(配电变压器),则变压器额定电压只需高于同级线路额定电压的5%。我国交流电力网电气设备的额定电压如表1-1所示。表表1-1 我国电力网电气设备的额定电压我国电力网电气设备的额定电压 我国对用户供电的额定电压,低压供电的为380V,照明用电为220V。高压供电的
20、为10kV、35kV、63kV、110kV、220kV、330kV、500kV。除发电厂直配供电可采用3kV、6kV外,其他等级电压应逐步过渡到上列额定电压。用户的用电设备容量在250kW或变压器容量在160 kVA及以下者,应以低压方式供电,特殊情况也可以高压方式供电。在电力网中,额定电压的选定是一项很重要的技术管理工作,对不同容量的用户及不同规模的变、配电所,要求选择不同的额定电压供电,额定电压的确定与供电方式、供电负荷、供电距离等因素有关,额定电压的选择可参考表1-2中的数值。表表 1-2 供电电压与输送容量的关系供电电压与输送容量的关系 (3)低电压对用户的危害。电力系统的运行,不但需
21、要有功功率随时达到供、需平衡,而且要求无功功率也要随时平衡,以保证电力网电压的质量。如果无功功率的使用大于供给,就会造成电网的电压下降,这样会使用户的受电电压达不到额定电压,造成下述危害:发电、供电设备的出力下降。电力系统的稳定性下降,严重时可能导致电压崩溃,使系统解列,造成大面积停电。电力网的线损增大,浪费电能。电动机启动困难,甚至不能启动。电动机转速下降,电流增大,温度升高,严重时烧毁电动机。用电设备达不到额定功率。电动机由于不能按额定转速工作,使产品产量、质量下降,甚至出现残次品。安装失压控制的设备,可能由于电压降低而动作,造成停电的损失。荧光灯不能启动,白炽灯等照明设备发光效率降低。对
22、广播、通信、电视的播放质量有严重的影响。3.3.频率频率 1)额定频率 额定频率是指电力系统中的电气设备,特别是电感性、电容性设备,能保证长期正常运行的工作频率。电力系统是以三相正弦交流电向用户供电,一个国家或地区电气设备的额定频率是统一的。当前世界上的通用频率为50Hz和60Hz两种。我国和世界上大多数国家的额定频率为50Hz。美国、加拿大、朝鲜、古巴等国家以及日本中部和西部地区为60Hz。供电系统应保持额定频率运行,供电频率容许偏差为:(1)电力网容量在3106 kW及以上者,要求频率偏差绝对值不大于0.2Hz。(2)电力网容量在3106 kW以下者,要求频率偏差绝对值不大于0.5Hz。2
23、)额定频率降低运行时对用户的危害 电力系统必须保证在额定频率状态下运行。由于供、用电之间有功功率的不平衡,将会使系统的运行频率与额定频率有较大的偏差。一般当需用有功功率超过供电的有功功率时,则造成频率下降,而达不到额定频率。因此,为保证系统在额定频率状态下运行,就需要采取必要的调荷措施,以保证电力系统能在额定频率下正常运行。如果系统的频率低于额定频率将会对用户和系统的运行造成下述不良影响:(1)频率降低将会造成发电厂的汽轮机叶片共振面断裂,严重时造成发电机被迫停机,加剧了供电出力的减少。(2)造成用户电动机转速下降,电动机不能在额定转速的情况下运转。(3)当频率严重降低时,还会造成电力系统应付
24、事故的能力减弱,易引起大面积停电。(4)发电厂出力下降,一般每降低1Hz,电厂出力降低3。(5)增加了损耗,使产品的单耗上升。(6)使生产的产品质量降低,甚至有些行业的生产会出现残次品等等。4.4.可靠性可靠性 为保证对用户供电的连续性,尽量减少对用户的停电,供电系统与用户设备的计划检修应相互配合,尽量做到统一检修。供电部门的检修实验应该统一安排,一般35kV以上的供电系统每年停电不超过一次,10kV的供电系统每年不超过三次。1.3 1.3 工业与民用供电系统工业与民用供电系统1.3.1 1.3.1 供电系统接线方式供电系统接线方式 在三相交流电力系统中,作为供电电源的发电机和变压器的三相绕组
25、的接法通常采用星形联接方式,如图1-4所示。将三相绕组的三个末端连在一起,形成一个中性点,用0表示。从始端U,V,W引出三根导线作为电源线,称为相线或端线,俗称火线。从中性点引出一根导线,与三根相线分别形成单相供电回路,这根导线称为中性线(N)。以这种方式供电的系统称为三相四线制系统。通常U,V,W三根相线分别用黄、绿、红三种颜色的电线给予区分,而中性线则用黑色线表示。图 1-4 三相四线制系统 1.1.三相三线制系统三相三线制系统 当发电机(或变压器)的绕组接成星形接法,但不引出中性线时,就形成了三相三线制系统,如图1-5所示。这种接法只能提供一种电压,即线电压。图 1-5 三相三线制系统
26、2.2.三相四线制系统三相四线制系统 通常我国的低压配电系统是采用相电压为220V,线电压为380V的三相四线制配电系统。负载如何与电源连接,必须根据其额定电压而定,具体如图1-6所示。额定电压为220V的单相负载(如电灯),则应接在相线与中性线之间。额定电压为380V的单相负载,则应接在相线与相线之间。对于额定电压为380V的三相负载(如三相电动机),则必须要与三根电源相线相接。如果负载的额定电压不等于电源电压,还必须用变压器。图 1-6 负载与电源的连接 3.3.三相五线制系统三相五线制系统 由于运行和安全的需要,我国的380V/220V低压供配电系统广泛采用电源中性点直接接地的运行方式(
27、这种接地方式称为工作接地),同时还引出中性线(N）和保护线(PE),形成三相五线制系统,国际上称为TN-S系统,如图1-7所示。中性线应该经过漏电保护开关,作为通过单相回路电流和三相不平衡电流之用。保护线是为保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线,专门通过单相短路电流和漏电电流。图 1-7 三相五线制系统 1.3.2 1.3.2 变、配电所的类型变、配电所的类型 安装有受电、变电和配电设备的场所叫变电所,只安装有受电和配电设备的场所叫配电所。对于低压供电用户一般只需设立配电所,对于中小型企业和民用建筑供电一般设车间(建筑物)变电所。用电单位常用的供电系统,按其用电性质和客观条件不同而采用不同
28、类型变、配电所供电。按其安装地点来看,可分为以下几种类型。1)室外变电所 这种变电所一般称为变电站,变压器安装于室外。这种变电所的结构特点如下:(1)占地面积大,建筑面积小,土建费用少。(2)适用于电压等级较高、土建需要工程量很大,而且环境条件粉尘较少、污染小的开阔地带。(3)受环境污染影响严重,不宜建在沿海地区、化工和水泥行业附近。2)室内变电所 在人口比较密集的地区和环境不太好的地区宜采用室内变电所,这种变电所的高压设备和变压器装于室内。这种变电所的结构特点如下:(1)建设费用高,占地面积小。(2)适用于电压不超过110kV的地区。(3)受环境污染少,减少了清扫的工作量。3)地下变电所 这
29、种变电所的结构特点如下:(1)适合于人口比较密集的地区。(2)节省占地,土建工程量大,设备造价高。(3)保密性好,但使用电缆较多,故障的机会多。4)移动式变电所 这种变电所的结构特点如下:(1)电气设备和变压器装在车上,又叫列车变电所。(2)容量不大,电压不高。(3)设备简单,使用灵活。5)箱式变电所 这种成型设备是近几年发展研制而成的,所有高、低压电气设备全部装在定型的铁箱内。这种变电所的结构特点如下:(1)占地面积小,无需土建工程,建设费用低。(2)使用灵活,不需值班,操作方便。(3)适合于工地用电或临时建设用电。(4)节省投资,操作安全。1.3.3 1.3.3 变、配电所的主接线图变、配
30、电所的主接线图 电气接线图,按其作用可分为主接线图和副接线图两种。主接线图,又叫一次接线图,它是表示电能传送和分配路线的接线图。与它直接相连的变压器、高压开关、高压熔断器、低压开关、互感器等电气设备,叫做一次设备。副接线图,又叫二次接线图,它是表示控制、测量和保护装置等的接线圈。与它直接相连的测量仪表、继电保护电器等电气设备,叫做二次设备。1.1.对变、配电所主接线的基本要求对变、配电所主接线的基本要求 (1)变、配电所主接线应根据实际情况和用电的需要,尽量达到简单,供电方式可靠,主设备齐全。(2)设备选择合理,运行安全经济,灵活方便,并适当考虑将来的发展。(3)便于维护检修,操作步骤简单、方
31、便。(4)在故障处理时能保证安全。(5)还要考虑备用电源、进线方式、功率因数补偿等问题。2.2.变、配电所常用的主接线图变、配电所常用的主接线图 对于负荷特大的工业企业和建筑设施,根据具体条件可设置二三个配电所。配电所的设置,对于供电系统的结构形式影响很大。配电所的进出线数,与要求的供电可靠性、输送容量和电压等级有关。一般的工业企业、大型楼宇、生活小区等大容量用电单位,都是直接从电力网引入高压电源,经过变电和配电送给基层用户使用。大型企业用电量大,进线电压为35kV,需要两级变电:第一级在总变电所(中央变电所)进行,将35kV电压变为610kV电压;第二级变压在车间变电所进行,将610kV电压
32、变为400V电压;中小型企业进线电压多为610kV,只需一级变电。有些更小的企业,直接引进低压电,只要设置一个低压配电屏就可以了。对于深圳市,配电变压器高压电源统一为10kV。工厂一般如何从电力系统得到供电呢?图1-8所示是一个比较典型的中型工厂供电系统的电气主接线示意图。图 1-8 中型工厂供电系统主接线示意图 由图1-8可以看出,这个工厂的高压配电所有两条610 kV的电源进线(WL-1、WL-2),分别接在高压配电所的两段母线上,电源进线的另一端接在电力系统中的其他变电所,工厂通过这两条电源线从电力系统获得供电。这个高压配电所有四条高压配电线(WL-3WL-6)供电给三个车间变电所,车间
33、变电所设有变压器,将610kV的电压变为低压,低压侧设有低压母线,低压母线将电源引出到低压配电线,送至各低压用电设备。对于小型工厂,一般只设一个简单的降压变电所,相当于图1-8所示。用电量在100kW以下的小型工厂,还可采用低电压供电,工厂只需一个车间变电所。对于大型及某些中型工厂,它们由35kV及以上电网中的变电所获得供电,这种工厂一般设总降压变电所,将35 kV及以上的电压降为610kV电压,然后通过高压配电线将电能送到各个车间变电所,再降到一般低压用电设备所需的电压,供用电设备使用,如图1-9所示。但也有35kV进线的工厂,只经一次降压,直接降为低压,供用电设备使用,这种供电方式叫做高压
34、深入负荷中心的直配方式。图 1-9 大中型工厂供电系统主接线示意图 1.3.4 1.3.4 变、配电所的主要电气设备变、配电所的主要电气设备 变配电所装设有大量的高、低压开关设备,变换设备(如变压器、电流互感器和电压互感器),保护设备(如熔断器和避雷器),高、低压母线和成套设备(如高压开关柜、低压配电屏、动力和照明配电箱等)。常用的高压一次电气设备有:高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压熔断器、高压开关柜等。常用的低压一次电气设备有:低压刀开关、低压负荷开关、低压自动开关、低压熔断器、低压配电屏等,通过这些设备可以进行送、配电时升压、降压和保护。1.1.高压断路器高压断路器 高压断路器
35、又称高压开关或高压遮断器,它的作用是接通和切断高压负荷电流,同时也能切断过载电流和短路电流。610kV供电系统户内高压配电装置中采用少油断路器,少油断路器的油量只有几公斤,是用来灭弧的,外壳一般是带电的。少油断路器的老型号有SN1-10、SN2-10等,新型号有SN8-10、SN10-10等。户外式多油断路器为10型,又叫柱上油开关,常安装在电杆上。2.2.高压隔离开关高压隔离开关 高压隔离开关的作用是用来隔离电源并造成明显的断开点,以保证电气设备能安全进行检修。因为隔离开关没有专门的灭弧装置,所以不允许它带负荷断开和接入电路,必须等高压断路器切断电路后才能断开隔离开关和等隔离开关闭合后高压断
36、路器才能接通电路。610kV隔离开关的,户外式有:GW1-6、GW1-10、GW4-10型等;户内式有GN1-6、GN2-10、GN6-10、GN8-10型等。3.3.高压负荷开关高压负荷开关 高压负荷开关的作用是用来切断和闭合负荷电流,所以它具有灭弧装置。但是,它的灭弧能力不高,断流能力亦不大,故不能切断事故短路电流,它必须和高压熔断器配合使用,熔断器起切断短路电流的作用。610kV常用的户内式负荷开关为FN型,户外式为FW型。4.4.高压熔断器高压熔断器 高压熔断器能用来保护电气设备免受过载电流和短路电流的危害。由于它简单、便宜、体积小、重量轻、使用方便,所以610kV供电系统中广泛用它来
37、保护线路、变压器等电气设备。RN1、RN2型管式熔断器是户内广泛采用的充石英砂填料的熔断器。RW4型户外高压跌落式熔断器广泛用于作短路和过载保护。5.5.高压开关柜高压开关柜 高压开关柜是一种柜式的成套配电设备,它按一定的接线方式将所需的一、二次设备,如各种开关、监察测量仪表、保护电器及一些操作辅助设备组成一个总体,在变、配电所中作为控制电力变压器和电力线路之用,同时还可作为高压电动机的控制保护屏。这种成套配电设备结构紧凑,运行安全,安装和运输方便,对工地现场施工使用尤为适宜。6.6.低压配电柜低压配电柜 一套典型的低压配电系统设备主要包括计量柜、进线柜、联络柜、电容补偿柜、出线柜等。配电变压
38、器将10kV电压降压为380V/220V,经过计量柜送至进线柜,再由出线柜分别送到各用户。工业与民用建筑设施中的610kV供电系统,当配电变压器停电或发生故障时,通过联络柜可将另外一路备用电源投入使用。图1-10给出一个典型的低压配电柜线路图。图 1-10 一个典型的低压配电系统图 (1)进线柜:通断变压器低压侧到低压配电屏的主要装置,它主要由断路器和刀闸组成,其母线上串有计量回路的电流互感器。(2)计量柜:计量电能的装置,它由电力部门安装校验,分有功计量和无功计量。有功计量是实际用电量乘以电流互感器的倍数,按照峰、谷、平电价收费。无功计量是衡量用户单位负载的功率因数情况。(3)联络柜:连接其
39、他线路电源的装置,主要由断路器和刀闸组成。(4)电容补偿柜:由许多电容器组、接触器、无功功率自动补偿器组成。其主要作用是对感性负载进行无功功率因数补偿。(5)出线柜:由许多断路器对多路低压负载供电的组合装置。1.3.5 1.3.5 低压配电线路低压配电线路 低压配电线路是指经配电变压器,将高压10kV降低到380V/220V等级的线路。从车间变电所(配电室)到用电设备的线路就属于低压配电线路。通常一个低压配电线路的容量在几十千伏安到几百千伏安的范围,负责几十个用户的供电。为了合理地分配电能,一般都采用分级供电的方式,即按照用户地域或空间的分布,将用户划分成若干个供电区或片,通过干线、支线向片区
40、供电。整个供电线路形成一个分级的网状结构。低压配电线路连接方式主要有放射式和树干式两种。放射式配电线路(如图1-11所示)线路可靠性高,但投资费用较大。当负载点比较分散而各个负载点又具有很大的集中负载时，可采用这种线路。图 1-11 放射式配电线路 树干式配电线路(如图1-12所示)敷设费用低廉,灵活性大,所以它得到了广泛的应用。但是采用树干式供电可靠性又比较低。图1-13是某校实验楼树干式供电线路的示意图。图 1-12 树干式配电线路 图 1-13 某校实验楼树形供电线路示意图 1.4 1.4 实训实训电力系统及变配电所电力系统及变配电所 1.1.实训目的实训目的 (1)通过讲解和参观,了解
41、电力系统和电力网的基本知识及概念。(2)通过讲解和参观,熟悉和认识变、配电所的作用和结构组成。(3)通过讲解和参观,熟悉和认识低压线路接线方式。2.2.实训设备实训设备 (1)城市高低压供电系统模拟屏。(2)成套高、低压配电柜。(3)各种低压配电箱。(4)电力变压器。3.3.实训前的准备实训前的准备 (1)了解电力系统的结构及基本知识。(2)了解高低压配电设备的作用。4.4.实训内容实训内容 (1)进行“安全、规范、严格、有序”教育为主的实训动员,明确任务和要求。参观过程中只容许看、听、问,不许乱窜走动和指手画脚,以免造成触电事故。(2)到某变电所现场参观,听取技术人员的介绍和讲解。(3)通过
42、看、听、问,熟悉电力系统,电力网和变、配电所的工作运行情况。(4)电力负荷等级和变、配电所类型方面的有关知识。(5)电力设备认识。思思 考考 题题 1-1 什么叫电力系统和电力网？各有何用？1-2 什么叫三相四线制？在什么情况下采用它？1-3 为什么变压器二次电压要高于电网额定电压5%或10%？1-4 一类负荷和二类负荷有什么区别？如何保证一类负荷？1-5 变电所和配电所的区别在哪里？1-6 一类负荷对变压器和主接线有什么要求？1-7 企、事业单位供电系统的组成和主要设备的作用是什么？1-8 我们学院的变、配电所情况如何？第二章 安全用电知识 2.1 安全作业常识 2.2 电流对人体的作用 2
43、.3 触电事故产生的原因 2.4 触电方式 2.5 预防触电事故的措施 2.6 触电急救 2.7 实训触电急救 2.8 电气火灾知识 2.9 实训常用灭火器的使用2.1.1 电工安全操作基本要求 (1)电工在进行安装和维修电气设备时,应严格遵守各项安全操作规程,如“电气设备维修安全操作规程”、“手提移动电动工具安全操作规程”等等。(2)做好操作前的准备工作,如检查工具的绝缘情况,并穿戴好劳动防护用品(如绝缘鞋、绝缘手套)等。2.1 安全作业常识 (3)严格禁止带电操作,应遵守停电操作的规定,操作前要断开电源,然后检查电器、线路是否已停电,未经检查的都应视为有电。(4)切断电源后,应及时挂上“禁
44、止合闸,有人工作”的警告示牌,必要时应加锁,带走电源开关内的熔断器,然后才能工作。(5)工作结束后应遵守停电、送电制度,禁止约时送电,同时应取下警告牌,装上电源开关的熔断器。(6)低压线路带电操作时,应设专人监护,使用有绝缘柄的工具,必须穿长袖衣服和长裤,扣紧袖口,穿绝缘鞋,戴绝缘手套,工作时站在绝缘垫上。(7)发现有人触电,应立即采取抢救措施,绝不允许临危逃离现场。2.1.2 电气设备安全运行的基本要求 (1)对各种电气设备应根据环境的特点建立相适应的电气设备运行管理规程和电气设备的安装规程,以保证设备处于良好的安全工作状态。(2)为了保持电气设备正常运行,必须制定维护检修规程。定期对各种电
45、气设备进行维护检修,消除隐患,防止设备和人身事故的发生。(3)应建立各种安全操作规程。如变配电室值班安全操作规程,电气装置安装规程,电气装置检修、安全操作规程,手持式电动工具的管理、使用、检查和维修安全技术规程等等。(4)对电气设备制定的安全检查制度应认真执行。例如,定期检查电气设备的绝缘情况,保护接零和保护接地是否牢靠,灭火器材是否齐全,电气连接部位是否完好等等。发现问题应及时维护检修。(5)应遵守负荷开关和隔离开关操作顺序:断开电源时应先断开负荷开关,再断开隔离开关;而接通电源时顺序相反,即先合上隔离开关,再合上负荷开关。(6)为了尽快排除故障和各种不正常运行情况,电气设备一般都应装有过载
46、保护、短路保护、欠电压和失压保护以及断相保护和防止误操作保护等措施。(7)凡有可能遭雷击的电气设备,都应装有防雷装置。(8)对于使用中的电气设备,应定期测定其绝缘电阻;接地装置定期测定接地电阻;对安全工具、避雷器、变压器油等也应定期检查、测定或进行耐压试验。2.1.3 安全使用电气设备基本知识 (1)为了保证高压检修工作的安全,必须坚持必要的安全工作制度,如工作票制度、工作监护制度等。(2)使用手提移动电器、机床和钳台上的局部照明灯及行灯等,都应使用36V及以下的低电压;在金属容器(如锅炉)、管道内使用手提移动电器及行灯时,电压不允许超过12 V，并要加接临时开关,还应有专人在容器外监护。(3
47、)有多人同时进行停电作业时,必须由电工组长负责及指挥。工作结束应由组长发令合闸通电。(4)对断落在地面的带电导线,为了防止触电及“跨步电压”,应撤离电线落地点1520m,并设专人看守,直到事故处理完毕。若人已在跨步电压区域,则应立即用单脚或双脚并拢迅速跳到1520m以外地区。但千万不能大步奔跑,以防跨步电压触电。(5)电灯分路线每一分路装接的电灯数和插座数一般不超过25只,最大电流不应超过15A。而电热分路每一分路安装插座数,一般不超过6只,最大电流应不超过30 A。(6)在一个插座上不可接过多用电器具,大功率用电器应单独装接相应电流的插座。(7)装接熔断器应完好无损,接触应紧密可靠。熔断器和
48、熔体大小应根据工作电流的大小来选择,不能随意安装。各级熔体相互配合,下一级应比上一级小,以免越级断电。(8)敷设导线时应将导线穿在金属或塑料套管中间,然后埋在墙内或地下;严禁将导线直接埋设在墙内或地下。2.1.4 停送电原则 1.隔离开关操作安全技术 (1)手动合隔离开关时,先拔出联锁销子,开始要缓慢,当刀片接近刀嘴时,要迅速果断合上,以防产生弧光。但在合到终了时,不得用力过猛,防止冲击力过大而损坏隔离开关绝缘。(2)手动拉闸时,应按“慢快慢”的过程进行。开始时,将动触头从固定触头中缓慢拉出,使之有一小间隙。若有较大电弧(错拉),应迅速合上;若电弧较小,则迅速将动触头拉开,以利灭弧。拉至接近终
49、了,应缓慢,防止冲击力过大,损坏隔离开关绝缘子和操作机构。(3)隔离开关操作完毕,应检查其开、合位置,三相同期情况及触头接触插入深度均应正常。2.断路器操作安全技术 操作控制开关时,操作应到位,停留时间以灯光亮或灭为限,不要过快松开控制开关,防止分、合闸操作失灵。操作控制开关时,不要用力过猛,以免损坏控制开关。断路器操作完毕,应检查断路器位置状态。图 2-1 停、送电操作模拟电路 为了防止带负荷拉(合)刀闸,缩小事故范围,在进行倒闸操作时要求遵循下列顺序:停电应该由电源端往负荷端一级一级停电,送电顺序相反,即由负荷端往电源端一级一级送电。如图2-1所示为停、送电操作模拟电路。QS为闸刀开关,Q
50、F为自动开关(断路器),KM为控制用接触器,EL1-3为三相负载,EX1为操作错误报警指示灯。送电顺序:合上QS合上QF;停电顺序:断开QF断开QS。应指出的是:在倒闸操作过程中,若发现带负荷误拉、合隔离开关,则误拉的隔离开关不得再合上,误合的隔离开关不得再拉开。2.2 电流对人体的作用2.2.1 电伤 电伤是指由于电流的热效应、化学效应和机械效应对人体的外表造成的局部伤害,如电灼伤、电烙印、皮肤金属化等。对于高于1000V以上的高压电气设备,当人体过分接近它时,高压电可将空气电离,然后通过空气进入人体,此时还伴有高电弧,能把人烧伤。1.电灼伤 电灼伤一般分接触灼伤和电弧灼伤两种。接触灼伤发生
