供配電系統(tǒng)第一章(編輯修改稿)
2025-07-13 01:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 機(jī)M1的額定電壓，則可用Ur?M1表示，下標(biāo)“M1”表明了Ur所指的對象我們約定，當(dāng)有多個下標(biāo)時，總是表示屬性的下標(biāo)在前，表示對象的下標(biāo)在后，中間用“”隔開 電壓等級劃分的工程背景一、電力系統(tǒng)為什么需要不同的電壓在三相交流系統(tǒng)中，三相視在功率S與線電壓U、線電流I之間的關(guān)系為：視在功率S在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時產(chǎn)生的有功功率損耗 與網(wǎng)絡(luò)每相電阻r的關(guān)系為：可見，當(dāng)傳輸功率S一定時，電網(wǎng)損耗與電壓平方成反比因此，提高電壓對減小電網(wǎng)損耗是有效的電壓的升高還會減小電流的量值，對電網(wǎng)載流量的要求相應(yīng)降低，可節(jié)省有色金屬的用量，降低投資。但是，電壓也并非越高越好。因?yàn)殡妷涸礁?，對絕緣的要求就越高，花費(fèi)在絕緣上的投資也就越大，會抵消減小網(wǎng)損和節(jié)省有色金屬用量所帶來的經(jīng)濟(jì)上的好處。另外，高電壓在安全性上的弱點(diǎn)、以及絕緣需要占用更大的空間體積，也限制了它的應(yīng)用。因此，在電能生產(chǎn)、傳輸、分配、消費(fèi)等環(huán)節(jié)，根據(jù)具體情況使用不同的電壓，可達(dá)到最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。二、為什么要劃分電壓等級綜合來看，對每一給定的傳輸距離和傳輸功率，都會對應(yīng)著一個在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上最為合理的理論電壓值，但工程上不容許對電壓無限制地任意取值，否則就不可能建立起規(guī)范的工程體系，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會因此而受到嚴(yán)重制約。因此，將電壓劃分為有限個電壓等級，并對每一個電壓等級的電壓給予嚴(yán)格的規(guī)定，電力系統(tǒng)所使用的電壓只能在這些電壓等級中選取，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的要求并滿足工程體系配套的需要，就成為工程實(shí)踐的必然選擇。 標(biāo)準(zhǔn)電壓及其解讀一、標(biāo)準(zhǔn)電壓體系簡介國家標(biāo)準(zhǔn)GB1562007《標(biāo)準(zhǔn)電壓》體系主要框架歸納如圖1.3.21所示。以下重點(diǎn)對系統(tǒng)標(biāo)稱電壓UN和設(shè)備額定電壓Ur進(jìn)行介紹二、標(biāo)準(zhǔn)電壓規(guī)定國家標(biāo)準(zhǔn)《標(biāo)準(zhǔn)電壓》（GB1562003）中有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)電壓的部分內(nèi)容如表所示表 我國規(guī)定的三相交流系統(tǒng)的部分標(biāo)準(zhǔn)電壓電變壓器額定電壓/kV力用電設(shè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)平系備額定額定電統(tǒng)標(biāo)電壓Ur?D/kV壓Ur?G/kV一次繞組Ur1?T二次繞組Ur2?T均電壓Uav/kV稱電壓UN/kV 3 3 3 6 6 6 10 10 10 11 － － － －－ － － －－ － 18 18 － －－ － 20 20 － －35 35 － 35 3766 66 － 66 69110 110 － 110 121 115220 220 － 220 242 231330 330 － 330 363 347550 550 － 500 550 525表中第3列該標(biāo)準(zhǔn)直接規(guī)定，第4列（變壓器額定電壓）變壓器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)按該標(biāo)準(zhǔn)精神所做規(guī)定，第5列（系統(tǒng)平均電壓）是工程計算中常引用的一個參量，羅列在此以備引用，但不屬于標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容。三、系統(tǒng)標(biāo)稱電壓與設(shè)備額定電壓解讀分類表中的電壓可分為兩大類，一類為電力系統(tǒng)標(biāo)稱電壓UN，另一類為電氣設(shè)備額定電壓Ur這兩類電壓在數(shù)值上有確定的關(guān)系，但具有不同的含義。系統(tǒng)標(biāo)稱電壓（Norminalvoltageofsystem）UNUN是一個基礎(chǔ)量值，它劃分了電力系統(tǒng)的電壓等級，設(shè)定了某一電壓等級電網(wǎng)的正常運(yùn)行電壓，也是制訂電氣設(shè)備額定電壓的依據(jù)。應(yīng)當(dāng)明確，UN只是一個量值的標(biāo)準(zhǔn)，它并不表示系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行電壓UOp比如我們說到某個10kV系統(tǒng)，是指有一個10kV電壓等級的電網(wǎng)，我們期望在該電壓等級電網(wǎng)中，運(yùn)行電壓UOp處處保持為10kV，但這一點(diǎn)肯定是做不到的如圖所示，當(dāng)功率沿線路傳輸時，由于線路上分布著阻抗，電流在阻抗上會產(chǎn)生電壓損失，使得線路上各點(diǎn)電壓都不相同，且多數(shù)時候線路末端（負(fù)荷端）電壓會低于首端（電源端）電壓。理論上，線路上最多只有一個點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)行電壓等于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓。因此，標(biāo)稱電壓只是運(yùn)行電壓應(yīng)盡力趨近的一個量值，它并不代表電網(wǎng)上各點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)行電壓。以系統(tǒng)標(biāo)稱電壓為據(jù)，將交流1000V以下電壓稱為低壓，1000V及以上、35kV以下稱為中壓，35kV～220kV稱為高壓，330kV及以上、1000kV以下稱為超高壓，1000kV及以上稱為特高壓電氣設(shè)備額定電壓（ratedvoltageofequipment）Ur針對線路上存在電壓損失、各處電壓并不相同這一事實(shí)，如何確定電氣設(shè)備的額定電壓呢？工程上可以從兩個方面著手：第一就是用技術(shù)手段使電壓損失盡可能減小，第二就是通過工程標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行合理配合。這里僅討論后一種情況。首先，規(guī)定用電設(shè)備的額定電壓Ur?E等于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓UN，即Ur?E=UN，又規(guī)定用電設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行電壓允許有177。5%的偏差設(shè)想一種最不利的情況，即線路首、末端都接有用電設(shè)備，這時，首端最高運(yùn)行電壓應(yīng)滿足U≤1.05UN，而末端最低運(yùn)行電壓應(yīng)滿足U≥0.95UN，這樣，線路的電壓損失最大只能允許為10%，這一點(diǎn)也通過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定下來。反過來看，10%的線路電壓損失中，5%是靠線路末端用電設(shè)備允許電壓偏差來消化的，另外5%就要靠電源端電壓升高來補(bǔ)償了，因此規(guī)定，發(fā)電設(shè)備的額定電壓Ur?G比系統(tǒng)標(biāo)稱電壓高5%，即Ur?G=UN表中第三列數(shù)據(jù)由此而來關(guān)于變壓器的額定電壓變壓器是一個特殊的設(shè)備，它的一次側(cè)相當(dāng)于用電設(shè)備（接受電能），二次側(cè)相當(dāng)于發(fā)電設(shè)備（輸出電能），因此它的一次繞組應(yīng)該按用電設(shè)備規(guī)定額定電壓，即Ur1?T=1.0UN，而二次繞組應(yīng)該按發(fā)電設(shè)備規(guī)定額定電壓。由于變壓器二次繞組額定電壓定義為空載電壓，當(dāng)變壓器帶額定負(fù)載時，其內(nèi)部阻抗上會有約5%的電壓損失，這5%的電壓損失，連同線路上5%的電壓損失，都應(yīng)該由變壓器二次繞組輸出電壓來補(bǔ)償，因此規(guī)定變壓器二次繞組額定電壓比系統(tǒng)標(biāo)稱電壓高10%，即Ur2?T=UN但表中有些數(shù)據(jù)并不符合以上規(guī)定以10kV系統(tǒng)為例，變壓器一、二次繞組額定電壓除了按以上規(guī)定取為10kV（UN）和11kV（UN）外
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