610kV及以下电源及供配电系统.docx
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610kV及以下电源及供配电系统
6．10kV及以下电源及供配电系统
6.1 供配电系统的一般规定
（1）符合下列情况之一时，用电单位宜设置自备电源：
1）需要设置自备电源作为一级负荷中特别重要负荷的应急电源时或第二电源不能满足一级负荷的条件时。
2）设置自备电源较从电力系统取得第二电源经济合理时。
3）有常年稳定余热、压差、废气可供发电，技术可靠、经济合理时。
4）所在地区偏辟，远离电力系统，设置自备电源经济合理时。
（2）应急电源与正常电源之间必须采取防止并列运行的措施。
（3）供配电系统的设计，除一级负荷中特别重要负荷外，不应按一个电源系统检修或故障的同时另一电源又发生故障进行设计。
（4）需要两回电源线路和用电单位，宜采用同级电压供电。
但根据各级负荷的不同需要及地区供电条件，亦可采用不同电压供电。
（5）有一级负荷的用电单位难以从地区电力网取得两个电源而有可能从邻近单位取得第二电源时，宜从该单位取得第二电源。
（6）同时供电的两回及以上供配电线路中一回路中断供电时，其余线路应能满足全部一级负荷及二级负荷。
（7）供电系统应简单可靠，同一电压供电系统的变配电级数不宜多于两级。
（8）高压配电系统宜采用放射式。
根据变压器的容量、分布及地理环境等情况，亦可采用树干式或环式。
（9）根据负荷的容量和分布，配变电所宜靠近负荷中心。
当配电电压为35kV时亦可采用直降至220/380V配电电压。
（10）在用电单位内部邻近的变电所之间宜设置低压联络线。
（11）小负荷的用电单位宜接入地区低压电网。
6.2电能质量要求及电压选择原则
6.2.1电压选择原则
6.2.1.1供电电压确定原则
（1）用电单位的供电电压应根据用电容量、用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数、当地公共电网现状及其发展规划等因素，经技术经济比较确定。
（2）当供电电压为35kV及以上时，用电单位的一级配电电压应采用10kV；当6kV用电设备的总容量较大，选用6kV经济合理时，宜采用6kV。
低压配电电压应采用220/380V。
（3）当供电电压为35kV，能减少配变电级数、简化结线，及技术经济合理时，配电电压宜采用35kV。
6.2.1.2各级电压线路输送能力表1。
表1各级电压线路输送能力
额定电压（kV）
架空线
电缆
送电容量（kW）
输送距离（km）
送电容量（kW）
输送距离（km）
0.22
<50
0.15
<100
0.2
0.38
100
0.25
175
0.35
0.66
170
0.4
300
0.6
3
100～1000
3～1
6
2000
10～3
3000
<8
10
3000
15～5
5000
<10
35
2000～8000
50～20
66
3500～20000
100～25
110
10000～30000
150～50
6.2.2电能质量要求
在串联电路中，阻抗元件两端电压相量的几何差称为电压降。
图6.1为阻抗串联电路，
间的电压降为
（a）阻抗串联电路（b）相量图
图6.1阻抗串联电路及电压损失
电压损失是指串联电路中阻抗元件两端电压的代数差，如图6.1（b）中
间的电压损失为
在工程计算中，电压损失取为电压降的横向分量
，而误差
忽略不计，即
kV
通常用相对于系统标称电压的百分数表示，即
式中
——
段所在系统的标称电压，kV；
——负荷电流，A；
——负荷的功率因数；
、
——阻抗元件的电阻和电抗（感抗），Ω。
线路电压损失按下式计算：
三相平衡负荷线路
线电压的单相负荷线路
相电压的单相负荷线路
以上式中
——线路电压损失，%；
——系统标称电压，kV；
——负荷电流，A；
——负荷功率因数；
——负荷的有功功率，kW；
——线路长度，km；
、
——三相线路单位长度的电阻和电抗，Ω/km；
——三相线路单位电流长度的电压损失，%/（A·km）；
——三相线路单位功率长度的电压损失，%/（kW·km）；
变压器的电压损失按下式计算：
式中
——变压器的额定容量，kVA；
——变压器阻抗电压的有功分量，%，
；
——变压器阻抗电压的无功分量，%，
；
——变压器的阻抗电压，%；
——变压器的短路损耗，kW；
——变压器的负荷率，即实际负荷与额定容量
的比值；
——负荷的功率因数；
——三相负荷的有功功率，kW；
——三相负荷的无功功率，kvar。
在不同功率因数下，满负荷的10（6）/0.4kV变压器的电压损失见表2。
当为其他负荷率时可用此表数据按比例计算，当功率因数低于0.5时，电压损失可按下式估算：
表2在不同功率因数下满负荷时10（6）/0.4kV变压器的电压损失%
SL7和S7型变压器容量（kVA）
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
1
0.95
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
1.7
2.7
3.1
3.5
3.8
3.9
4
1.6
2.7
3
3.5
3.7
3.9
4
1.5
2.6
3
3.4
3.7
3.9
4
1.5
2.5
2.9
3.4
3.7
3.9
4
1.4
2.5
2.9
3.4
3.6
3.8
3.9
1.3
2.6
3
3.6
4
4.2
4.4
1.2
2.5
3
3.6
4
4.2
4.4
1.2
2.5
2.9
3.5
3.9
4.2
4.4
1.1
2.4
2.9
3.5
3.9
4.2
4.3
1
2.3
2.8
3.5
3.9
4.1
4.3
注SL7和S7型变压器的阻抗电压为4.5%；但容量不大于500kVA的为4%。
（1）电压偏差
电压偏差指用当供配电系统改变运行方式和负荷缓慢地变化使供配电系统各点的电压也随之改变，各点的实际电压与系统额定电压之差，通常用与系统额定电压的百分比值数表示。
用公式表示为
式中
——用电设备的额定电压，kV；
——用电设备的实际端电压，kV。
电压偏差移对常用电气设备特性的影响
各类用电设备都是按照在额定电压下运行而设计和制造的。
这些设备在额定电压下运行时，具有最佳的技术性能和经济指标，当电压偏差额定值过大时，用电设备的性能将受影响而恶化。
端子电压偏差移对常用电气设备特性的影响
电力系统常见的用电设备是异步电动机、各种电热设备、照明电器以及日益增多的各种家用电器。
其中异步电动机的最大转矩（功率）与端电压的平方成正比，如果电压降低过多，电动机不仅可能停止转动，而且由于此时定子电流增大，将使绕组温度升高而过热，严重时将烧毁电动机；照明电器的发光效率、光通量和使用寿命均与电压有关，电压降低时，发光不足，影响人的视力和工作效率，电压偏高时，照明电器的寿命将缩短；电炉等电热设备的出力大致与电压的平方成正比，电压降低就会延长电炉的冶炼时间，从而降低生产率。
电压偏差额定值过大，除了影响用户的用电设备正常运行外，对电力系统本身运行也有不利影响。
例如电压降低，将加大网络中的功率损耗和电能损耗，甚至危及电力系统运行的稳定性，而电压过高，则可能损害各种电气设备的绝缘。
因此，电力系统正常运行时，应力求保持系统中各节点电压在额定值。
但由于系统中用电负荷的变化和系统运行方式的改变，网络中的电压损耗总要发生变化，要严格保证所有节点在任何时刻均为额定电压是不可能的，总会出现电压偏移，由于大多数用电设备在稍许偏离额定值的电压下运行，仍有良好的技术性能，因此，从技术上和经济上综合考虑，合理地规定各类负荷的允许电压偏差是完全必要的。
正常运行情况下，用电设备端子处电压偏差允许值（以额定电压的百分数表示）宜符合下列要求：
1）电动机为±5%。
2）照明：
在一般工作场所为±5%；对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足上述要求时，可为+5%，-10%；应急照明、道路照明和警卫照明等为+5%、-10%。
3）其它用电设备当无特殊规定时为±5%。
供电电压允许偏差
1）35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%。
注：
如供电电压上下偏差同号（均为正或负）时，按较大的偏差绝对值作为衡量依据。
2）10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%。
3）220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%。
注：
①用电设备额定工况的电压允许偏差仍由各自标准规定，例如旋转电机按GB755《旋转电机 基本技术要求》规定。
②对电压有特殊要求的用户，供电电压允许偏差由供用电协议确定。
线路电压损失允许值
在配电设计中，应按照用电设备端子电压偏差允许值的要求和变压器高压侧电压偏差的具体情况，确定线路电压损失允许值。
当缺乏计算资料时，线路电压损失允许值如下:
从配电变压器二次侧母线算起的低压线路5%
从配电变压器二次侧母线算起的供给有照明负荷的低压线路3%～5%
从110（35）/10（6）kV变压器二次侧母线算起的10（6）kV母线5%
供配电系统的设计为减小电压偏差，应符合下列要求：
1）正确选择变压器的变压比和电压分接头。
2）降低系统阻抗。
3）采取补偿无功功率措施。
4）宜使三相负荷平衡。
5）改变配电系统运行方式。
如切、合联络线或将变压器分、并列运行，借助改变配电系统的阻抗，调整电压偏差。
6）采用有载调压变压器。
a）35kV以上电压的降压变电所中的主变压器直接向35kV、10（6）kV电网送电时，应采用有载调压变压器，并宜实行逆调压，逆调压的范围宜为额定电压的0～+5%。
b）少数用电单位因其负荷曲线特殊或距集中有载调压的110kV及以上地区变电所过远等原因，35kV降压变电所的主变压器，在电压偏差还不能满足电压质量要求时，应用有载调压变压器。
c）10（6）kV配电变压器不宜采用有载调压变压器，但在当地10（6）kV电源电压偏差不能满足要求，且用电单位有对电压要求严格的设备，单独设置调压装置技术经济又不合理时，亦可采用10（6）kV有载调压变压器。
（2）不对称度
不对称度是衡量三相负荷平衡状态的指标，三相系统的电压负序分量与电压正序分量之比值称为电压的不对称度，电流负序分量与电流正序分量之比值称为电流的不对称度，均以百分数表示。
电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2%，短时不得超过4%。
接于公共接点的每个用户引起该点正常电压不平衡度允许值一般为1.3%，根据连接点的负荷状况邻近发电机继电保护和自动装置安全运行要求可作适当变动但必须满足上述的规定
不对称负荷产生的影响。
1）三相线路接用单相负荷时的电压损失和功率损耗均要比接用三相负荷时大，而且单相负荷给三相负荷带来三相电压的不对称。
2）三相变压器容量利用率降低。
3）当三相感应电动机流过负序电流时，产生反转磁场使转矩减少并严重发热。
设计低压配电系统时宜采取下列措施，降低三相低压配电系统的不对称度。
1）220V或380V单相用电设备接入220/380V三相系统时，宜使三相平衡。
2）由地区公共低压电网供电的220V照明负荷，线路电流小于或等于30A时，可采用220V单相供电；大于30A时，宜以220/380V三相四线制供电。
因《注册电气工程师执业资格考试专业考试复习指导书》是按《电能质量电压波动和闪变》GBl2326—1990编写的，而《注册电气工程师执业资格专业考试习题集》中试题是按GBl2326—2000编写，故节选GBl2326—2000中有关章节如下：
3定义
本标准采用以下定义。
3.1公共连接点pointofcommoncoupling（PCC）
电力系统中一个以上用户的连接处。
3.2波动负荷fluctuatingload
生产（或运行）过程中从供电网中取用快速变动功率的负荷。
例如：
炼钢电弧炉、轧机、电弧焊机等。
3.3电压方均根值曲线U（t）R．M．S．voltageshape，U（t）
每半个基波电压周期方均根值（r．m．s．）的时间函数。
3.4电压变动特性d（t）relativevoltagechangecharacteristic，d（t）
电压方均根值变动的时间函数，以系统标称电压的百分数表示。
3.5电压变动drelativevoltagechange，d
电压变动特性d（t）上，相邻两个极值电压之差。
3.6电压变动频度rrateofoccurrenceofvoltagechanges,r
单位时间内电压变动的次数（电压由大到小或由小到大各算一次变动）.同一方向的若干次变动,如间隔时间小于30ms，则算一次变动。
3.7闪变时间tfflickertime，tf
一个有时间量纲的值，表示电压变动的闪变影响，和波形、幅值以及频度均有关。
3.8电压波动voltagefluctuation
电压方均根值一系列的变动或连续的改变。
3.9闪变flicker
灯光照度不稳定造成的视觉。
3.10闪变仪flickermeter
一种测量闪变的专用仪器（见附录A）。
注：
一般测量Pst和Plt。
3.11短时间闪变值Pstshorttermseverity，Pst
衡量短时间（若干分钟）内闪变强弱的一个统计量值（见附录A）。
Pst=1为闪变引起视感刺激性的通常限值。
3.12长时间闪变值Pltlongtermseventy，Plt
由短时间闪变值Pst推算出，反映长时间（若干小时）闪变强弱的量值（见附录A）。
3.13累积概率函数cumulativeprobabilityfunction（CPF）
其横坐标表示被测量值（例如瞬时闪变值），纵坐标表示超过对应横坐标值的时间占整个测量时间的百分数（见图A2）。
4电压变动和闪变的限值
4.1电力系统公共连接点，由波动负荷产生的电压变动限值和变动频度、电压等级有关，见表1。
表1电压变动限值
r，h-1
d，%
LV、MV
HV
r≤1
4
3
1＜r≤10
3
2.5
10＜r≤100
2*
1.5*
100＜r≤1000
1.25
1
注
1很少的变动频度r（每日少于1次），电压变动限值d还可以放宽，但不在本标准中规定。
2对于随机性不规则的电压波动，依95％概率大值衡量，表中表有“*”的值为其限值。
3本标准中系统标称电压UN等级按以下划分：
低压（LV）UN≤1kV；
中压（MV）1kV＜UN≤35kV；
高压（HV）35kV＜UN≤220kV。
4.2电力系统公共连接点，由波动负荷引起的短时间闪变值Pst和长时间闪变值Plt应满足表2所列的限值。
表2各级电压下的闪变限值
系统电压等级
LV
MV
HV
Pst
1.0
0.9（1.0）
0.8
Plt
0.8
0.7（0.8）
0.6
注
1本标准中Pst和Plt每次测量周期分别取为10min和2h（下同）。
2MV括号中的值仅适用与PCC连接的所有用户为同电压级的用户场所。
4.3任何一个波动负荷用户在电力系统公共连接点单独引起的电压变动和闪变值一般应满足下列要求。
4.3.1电压变动的限值如表1所列。
4.3.2闪变限值根据用户负荷大小、其协议用电容量占供电容量的比例、以及系统电压，分别按三级作不同的规定和处理。
4.3.2.1第一级规定。
满足本级规定，可以不经闪变核算，允许接人电网。
a）对于LV和MV用户，第一级限值见表3。
表3LV和MV用户第一级限值
r，h-1
k=（ΔS/SSC）max，％
r≤10
0.4
10＜r≤200
0.2
200＜r
0.1
注
1表中ΔS为波动负荷视在功率的变动；SSC为PCC短路容量。
2已通过IEC61000-3-3和IEC61000-3-5的LV设备均视为满足第一级规定。
b）对于HV用户，满足（ΔS/SSC）max＜0.1％。
4.3.2.2第二级规定。
需根据用户闪变的发生值和限值作比较后确定。
每个用户按其协议用电容量Si（Si=Pi/cos
）和供电容量S之比，考虑上一级闪变传递的影响（下一级对上一级的传递一般忽略）等因素后确定闪变限值。
不同电压等级之间闪变传递系数T如表4所列。
表4不同电压等级间闪变传递系数
HV-MV
THM
HV-LV
THL
MV-LV
TML
范围
0.8~1.0
0.8~1.0
0.95~1.0
一般取值
0.9
0.9
1.0
用户闪变限值的计算如下：
a）对于MV和LV单个用户，首先求出接于PCC的全部负荷产生闪变的总限值G：
（以MV用户为例写公式）
（1）
式中：
LMV和LHV分别为MV和HV的闪变限值（见表2）；
THM为HV对MV的闪变传递系数（见表4）。
则单个用户闪变限值EiMV为：
（2）
式中：
FMV为波动负荷的同时系数，其典型值FMV=0.2~0.3（但必须满足Si/FMV≤SMV）。
式
（1）、
（2）中，如将下表作适当替换（例如MV换为LV，THM换为THL或TML等）则可以用于LV用户的计算。
式
（1）、
（2）对于短时间闪变（Pst）和长时间闪变（Plt）均适用。
b）对于HV单个用户，闪变限值计算式为
（3）
式中：
StHV为接Si的PCC总供电容量，确定方法见附录B。
c）对于某些相对较小的用户，利用式
（2）、（3）求出的闪变限值可能过严，如用户未超过表5规定的基本闪变值，则仍允许接网。
表5基本闪变值
Epsti
Eplti
0.35
0.25
4.3.2.3第三级规定了超标（超过第二级限值）用户和过高背景闪变水平的处理原则。
由于PCC上并不都是波动负荷，按第二级条件计算，某些用户若是超标的，但实际背景闪变水平比较低，或者超标的概率很低（例如每周不超过1％时间），电力企业可以酌情（包括考虑近期的发展）放宽限值。
反之，如背景水平已接近于表2规定值，则应适当减少分配的指标，研究采用补偿设备的可能性，并应分析背景水平高的原因，采取必要的降低闪变水平措施。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
以下为GBl2326—1990编写内容
（3）电压波动
电压调幅波中相邻两个极值电压方均根值之差与系统额定电压的比值以百分数表示，其变化速度等于或大于每秒0.2%时称为电压波动。
电力系统公共供电点，电压波动允许值见表3。
表3公共供电点由冲击性功率负荷产生的电压波动允许值
系统标称电压（kV）
电压波动允许值Ut（%）
≤10
35~110
220及以上
2.5
2
1.6
（4）电压闪变
冲击性负荷造成供配电系统瞬时电压波动，照度随之急剧变化，使人眼对灯闪感到不适，这种现象称为电压闪变。
电压调幅波中不同频率的正弦波分量的均方根值等效为10Hz值的一分钟平均值，以额定电压的百分数表示：
式中 Δ
——电压波中频率为f的正弦波分量一分钟均方根平均值，以额定电压的百分数表示。
—— 闪变视感度系数，人眼对不同频率的电压波动而引起灯闪的敏感程度见下表4。
表4闪变视感度系数
（Hz）
0.01
0.05
0.1
0.5
1
3
5
10
15
20
30
0.026
0.055
0.075
0.169
0.26
0.563
0.78
1.0
0.845
0.655
0.357
电力系统公共供电点，由冲击性功率负荷产生的闪变电压值应满足Δ
的允许值见表5。
表5公共供电点由冲击性功率负荷产生的电压波动ΔU10允许值
应用场合
ΔU10允许值（%）
对照明要求较高的白炽灯负荷
0.4（推荐值）
一般性照明负
0.6（推荐值）
Δ
的允许（推荐）值可依据查曲线求得总的允许时间间隔来判断，其值应不大于冲击性功率负荷的工作周期。
GBl2326—1990编写内容结束
--------------------------------------------------------------------
对冲击性负荷的供电需要降低冲击性负荷引起的电网电压波动和电压闪变（不包括电动机启动时允许的电压下降）时，宜采取下列措施：
1）采用专线供电。
2）与其它负荷共用配电线路时，降低配电线路阻抗。
3）较大功率的冲击性负荷或冲击性负荷群与对电压波动、闪变敏感的负荷分别由不同的变压器供电。
4）大功率电弧炉的炉用变压器由短路容量较大的电网供电。
（5）正弦波形畸变率
用电负荷分为线性负荷和非线性负荷，当正弦波电压施加非线性负荷时，其电流波形发生畸变为非正弦波，供电回路有一定的线路阻抗，非正弦波电流通过线路阻抗产生电压降，使负载侧电压波形畸变。
电压、电流总谐波畸变率应满足供电网络要求。
（6）频率偏差
频率偏差是指供电的实际频率与电网的标称值频率的差值。
频率变化过程中相邻极值频率之差称频率变动。
我国电网的标准频率为50Hz，又称工频。
当电网频率降低时，用户电动机的转速将降低，因而将影响工厂产品的产量和质量。
频率变化对电力系统运行的稳定性造成很大的影响。
电力系统正常频率偏差允许值为0.2Hz当系统容量较小时偏差值可以放宽到0.5Hz。
调整频率的办法是增大或减小电力系统发电机有功功率。
（7）供电可靠性
供电可靠性指标是根据用电负荷的等级要求制定的。
衡量供电可靠性的指标，用全年平均供电时间占全年时间全部时间百分数表示，例如，全年时间8760小时，用户全年停电时间为87.6小时，即停电时间占全年的1%，供电可靠性为99%。
6.3 供配电系统的接线方式及特点
6.3.1接线的规定
（1）配电所、变电所的高压及低压母线宜采用单母线或分段单母线接线。
当供电连续性要求很高时，高压母线可采用分段单母线带旁路母线或双母线的接线。
（2）配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开关。
当无继电保护和自动装置要求，且出线回路少无需带负荷操作时，可采用隔离开关或隔离触头。
（3）从总配电所以放射式向分配电所供电时，该分配电所的电源进线开关宜采用隔离开关或隔离触头。
当分配电所需要带负荷操作或继电保护、自动装置有要求时，应采用断路器。
（4）配电所的10kV
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