供配电技术概述

1.供配电技术的定义、要求

在电气技术领域中，通常将电分为强电和弱电两种。 一般220V/50HZ及以上的交流电称为强电。

弱电系统分两类：1.国家规定的安全电压等级和控制电压等级的电压，有交流与直流之分。

2.载有语音、图像、数据等信息的信息源，如电话、电视、计算机的信息等。

所谓供配电技术，是指各类企事业单位（工厂）所需电能的供应和分配技术，也称工厂供电技术。

各级电压电力线路合理的输送功率和距离 线路电压/KV 线路结构 输送功率 输送距离/km 0.22 架空线路 ≤50KW ≤0.15 0.22 电缆线路 ≤100KW ≤0.2 0.38 架空线路 ≤100KW ≤0.25 0.38 电缆线路 ≤175KW ≤0.35 6 架空线路 ≤2000KW 3~10 6 电缆线路 ≤3000KW ≤8 10 架空线路 ≤3000KW 5~15 10 电缆线路 ≤5000KW ≤10 35 架空线路 2000~15000KW 20~50 60 架空线路 3500~30000KW 30~100 110 架空线路 10000~50000KW 50~150 220 架空线路 100~500MW 200~300 330 架空线路 200~1000MW 200~600 500 架空线路 1000~1500MW 300~1000 750 架空线路 >150万KW >1000 1000 架空线路 >200万KW >1000 2.电力系统的额定电压

额定电压就是指能够使各类电气设备处在设计要求的额定或最佳运行状态工作的电压。

电压和频率是衡量电力系统电能质量的两个基本参数。

一般交流电力设备的额定频率为50HZ，此频率一般称为“工频”，频率偏差不得超过±0.2HZ，频率的调整主要依靠发电厂。

我国现阶段各电力设备的额定电压分三类。

第一类额定电压为100V以下。这类电压主要用于安全照明、蓄电池及开关设备的操作电源。

第二类额定电压高于100V，低于1000V。这类电压主要用于低压三相电动机及照明设备。

第三类额定电压高于1000V。这类电压主要用于发电机、变压器、输配电线路及设备。

《标准电压》GB156-2007规定的三相交流电网和电力设备的额定电压 分类 电网和用电设发电机额定电压电力变压器额定电压/KV 备 /KV 一次绕组 二次绕组 额定电压/KV 0.115 0.22 0.23 0.22 0.23 低 0.38 0.40 0.38 0.40 压 0.66 0.69 0.66 0.69 1.000（1.140） 3（3.3） 3.15 3及3.15 3.15及3.3 6 6.3 6及6.3 6.3及6.6 10 10.5 10及10.5 10.5及11 - 13.8,15.75,18,20 13.8,15.75，18,20 - 20 22,24 35 38.5 25 - 66 72.6 高 35 - 110 121 压 66 - 220 242 110 - 330 363 220 - 500 550 330 - 750 825（800） 500 750 1000 三相交流电网和电力设备的额定电压 1.电网（电力线路）的额定电压：额定电压在110KV以下的配电网，电压间级差一般应在3倍以上；额定电压在100KV以上的输电网级差一般应在2倍以上。

2.用电设备的额定电压：用电设备的额定电压一般允许在其额定电压±5%以内变化，而线路全长的电损耗一般应不超过额定电压的10%，这样在运行时线路首端电压应比其额定电压高5%，末端电压才可能不低于5%。所以，一般取线路首端和末端电压的平均值（该值规定为电力线路的额定电压）等于用电设备的额定电压。

3.发电机的额定电压：发电机是输出电能的设备，接于线路的首端，发电机的额定电压应该比所连接的线路的额定电压高5%。

4.电力变压器的额定电压：1）.电力变压器一次绕组的额定电压选择分两种情况：变压器直接与发电机相连时，其一次绕组额定电压应与发电机额定电压相同，即高于同级电网额定电压的5%；当变压器是经过线路连接时，它可看做是线路的用电设备，因此其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。

2）.电力变压器二次绕组的额定电压的选择有两种情况：变压器二次侧供电线路较长（高压电网），二次侧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，另一方面还要考虑变压器满载时输出的二次电压要高于电网额定电压的5%，已补偿线路上的电压降，所以电压应比同级电网额定电压高10%；变压器二次侧供电线路不太长（低压电网，或直接给用电设备供电）则变压器二次绕组的额定电压只需高于电网额定电压的5%，用于

补偿变压器内部的电压降。

电力变压器各部分电压 一次绕组 高于同级电网 与发电机相连 额定电压5% 不与发电机相连 电网额定电压相同 二次绕组 供电线路较长 比同级电网 （高压电网） 额定电压高10% 供电线路不太长 只需高于电网 （低压电路等） 额定电压5% 允许的电压偏移及电压调整的措施 1.电压偏移的产生

电压偏移是指电网电压的短时、快速变动。 电压偏移原因是系统内负荷变化较大，而电源容量没有足够大；负荷急剧变化，使电力系统的电压损耗相应变动，而使电气设备的端电压出线波动。 2.电压偏移的危害

电压偏移可影响电动机的正常运行，还可能引起同步电动机转子振动；电压波动对照明的影响明显，可使照明灯发生闪烁现象等。

《工业与民用供配电系统设计规范》规定：正常运行情况下，用电设备端子处电压偏移的允许值为

对于电动机 电压偏移值为±5%UN；

对于照明灯 一般工作场所电压偏移值为不超过±5%UN，要求较高的屋内场所电压偏移值为+5%UN、-2.5%UN；难以满足上述要求时，电压偏移值不超过+5%UN、-10%UN。

这里所说的电压偏移值是以端电压与额定电压的相对百分比来表示的，即

?U%?defU?UN?100% UN式中?U%为电压偏移；U为设备的端电压；UN为设备的额定电压。 3.电压调整措施

1）.正确选择无载调压型变压器的电压分接头或采用有载调压型变压器。 企业供电系统中应用的6~10KV电力变压器，一般为无载变压器，其高压绕组（即一次绕组）有?5%的电压分接头，并设有无载调压分接开关。如果设备端电压偏高，则应把分接头开关换接到+5%的分接头，以降低设备端电压。如果设备端电压偏低，则把分接开关换接到-5%的分接头。这适用于电压偏移时间较长的场合。有载调压型变压器可以在载荷情况下自动地调节电压，有利于进一步提高设备端电压的稳定性。

2）.合理地减少系统的阻抗

供、配电系统中电压损耗是与系统内各元件（包括变压器和线路）的阻抗成正比的，因此减少系统的变压级数、增大导线或电缆的截面都能减小系统的阻抗，降低电压损耗，减小电压偏移的范围，达到调整、提高设备端电压的目的。但是，增大导线或电缆截面就要增加线路投资成本。

3）.尽量使系统的三相负荷均衡

在有中性线的低压配电系统中，如果三相负荷分布不均衡，则造成负荷端中性点电位偏移，使得有的相电压升高，有的相电压降低，结果增大了线路电压偏移。

4）.合理地改变系统的运行方式。

生产时，负荷重，往往电压偏低，需要将变压器高压线圈的分接头调在-5%UN的位置上，升高电压。而对于两个变压器并行运行的变电所，在负荷轻时，可切除一台变压器，通过合理切换，同样可以起降低过高压的作用。

5）.采用无功功率的补偿装置。

生产系统由于存在大量的感性负荷（如感性电动机、高频炉、荧光灯等），加上感抗很大的变压器、电抗器，从而使供电系统产生大量相位滞后的无功功率，降低功率因数，增加系统的电压损耗。为了提高功率因数，降低系统的电压损耗，可采用并联电容器或同步补偿机，使之产生相位超前的无功功率，以补偿一部分相位滞后的无功功率。由于并联电容器补偿有吸收雷电噪声电压、稳定运行电压等功能，因此并联电容器补偿法在企业供电系统中获得了广泛的应用。 工厂供配电电压的选择

1.低压供配电电压的选择

工厂的低压配电电压一般采用220/380V。对于某种场合如矿井，可以采用660V甚至更高的电压作为低压配电电压，这样可以减少投资，提高电能的质量，是节能的有效手段之一。

2.高压配电电压选择

供配电系统的高压配电电压，主要取决于当地供电电源的电压及工厂高压用电设备的电压、容量和数量等因素。

当所需电力容量不大于1000KVA或稍多（1250KVA以下）时，通常只设一个将10KV降为低压的降压变电所。对于小型工厂，如所需容量一般不大于250KW或所需容量不大于160KVA时，一般直接由公共低压电网220/380V供电。大于1000KVA就要考虑35KV供电，超大型企业厂区可采用110KV配电电压。

一般负荷容量越大，分布范围越广，则配电电压越高。

电力系统中性点运行方式

3.系统的中性点运行方式

高压电力系统中性点运行方式

在高压电力系统中，作为供电系统的发电机和变压器的三相绕组为三相星型连接时，其中性点有四种运行方式：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经低电阻接地和中性点直接接地。中性点不接地系统及中性点经消弧线圈接地、中性点经低电阻接地称为小电流接地系统；中性点直接接地系统称为大电流接地系统，也称为中性点有效接地系统。

中性点运行方式的选择主要取决于单相接地时电气设备绝缘要求及供电的可靠性。电容为电力线路对地等效电容。

电力系统中性点运行方式

低压配电系统中性点的接地类型

根据国际电工委员会IEC标准，配电系统的类型有两种，及带电导体系统的类型和系统接地的类型。带电导体系统中的交流系统有单相二线制、单向三线制两相三线制、两相五线制、三相三线制、三相四线制等几类。

我国220/380V低压配电系统广泛采用中性点直接接地的运行方式，而且引出中性线（N线）、保护线（PE线）或保护中性线（PEN线）。

中性线、保护线和保护中性线的作用

中性线（N线）：一是用来接额定电压为系统相电压的单相用电设备；二是用来

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