工厂供电复习.ppt

1 基本概念 电力系统 工厂供电系统 发电厂变电所电能用户电力线路 工厂 或企业 内部接受 变换 分配和消费电能的总电路 2 电力系统的额定电压的确定 1 电力线路和用电设备的额定电压2 发电机的额定电压3 变压器的额定电压 衡量电能质量的两个基本参数 频率和电压 3 用电设备的额定电压与同级电网 线路 的额定电压相同 电力线路 用电设备 发电机的额定电压 线路的额定电压就是线路首末两端电压的平均值 4 变压器的额定电压 1 变压器一次绕组的额定电压 2 变压器二次绕组的额定电压 如 高压线路 较长 高10 低压线路 较短 高5 5 电力系统的中性点运行方式 中性点不接地中性点经消弧线圈接地中性点直接接地系统 小电流接地系统 大电流接地系统 6 当中性点不接地的电力系统某一相发生接地时 1 非接地相的对地电压升高为线电压 2 非接地相的对地电容电流也增大为倍 7 工厂用电设备按其工作制分哪几类 什么叫负荷持续率 它表征哪类设备的工作特性 工作制分三类 1 连续工作制 2 断续周期工作制 3 短时工作制负荷持续率 负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值 负荷持续率表征断续周期工作制的设备的工作特性 8 以半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲线上的 最大负荷 称为计算负荷 并把它作为按发热条件选择电气设备的依据 用P30 Q30 S30 I30 表示 计算负荷的概念 1 并非所有设备都同时投入工作 2 并非所有设备都能工作于额定状态 3 并非所有设备的功率因数都相同 4 还应考虑用电设备的效率与配电设备的功率损耗 用电设备在实际运行中对配电设备所产生的最大热效应与计算负荷产生的热效应相等 从等效的含义上讲 半小时最大平均负荷 就是计算负荷 计算负荷定义 9 计算负荷的实用计算方法 1 设备容量的确定1 用电设备的额定容量铭牌上标出的功率 或容量 PN 2 设备容量的概念实际用电设备的实际工作性质分 长期工作 短期工作 反复工作 将各种用电设备的额定功率换算成同一的标准工作条件下的 额定功率 称之为设备容量 Pe 10 3 设备容量的计算 1 连续工作制设备特点 恒定负荷下运行 且运行时间长至足以使之达到热平衡状态 如 通风机 水泵 空气压缩机 发电机组 照明灯等 设备功率计算 2 短时工作制设备特点 恒定负荷下 短时间内运行且短于达到热平衡所需时间 如 控制闸门的电动机 设备功率计算 11 特点 反复周期性短时工作 工作或停歇均不足达到设备的热平衡 如电焊机 吊车电动机等 暂载率 负荷持续率 其中 表示设备的工作周期 同一设备在不同的暂载率下工作时 其输出功率是不同的 设备容量与负荷持续率的平方根值成反比 即 3 断续周期工作制设备 反复短时工作制 12 电焊机组 标准暂载率为 设备容量 其中 为换算到标准暂载率下的设备容量 为设备额定参数 13 吊车电动机 标准暂载率为 设备容量 例 某吊车电动机在 1 60 时的容量P1 10KW 试求 2 25 时的容量P2为多少 14 归纳 断续周期工作的设备功率计算 需要将设备额定暂载率下的额定功率换算成标准暂载率下的设备功率 设备容量不是设备的计算负荷 实际上是换算到一定标准工作制下的额定负荷 实际中求解计算负荷的思路 15 需要系数法 确定计算负荷的基本方法 常用 二项式法 设备台数少 容量差别悬殊时采用 计算负荷的方法 16 什么叫最大负荷利用小时 什么叫年最大负荷和年平均负荷 最大负荷利用小时 是一个假想时间 在此时间内 电力负荷按年最大负荷Pmax 或P30 持续运行所消耗的电能 恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能 年度最大负荷 全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率又叫半小时最大负荷P30年平均负荷Pav就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率 也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能Wt除以时间t的值 17 需要系数法 设备组平均效率 e负荷系数KL线路平均效率 Wl同时系数K 设备组有功计算负荷为 多组用电设备组的计算负荷 18 多组用电设备组的计算负荷 总的有功计算负荷为总的无功计算负荷为总视在功率计算负荷总计算电流 19 无功功率补偿 无功补偿后的工厂计算负荷 在满足同样有功功率的同时 降低无功功率和视在功率 从而减少负荷电流 这样就降低了电力系统的电能损耗和电压损耗 既节约了电能 又提高了电压质量 而且还可以选用较小的导线或电缆截面 节约有色金属 20 例 如某工厂的主变低压侧有功计算负荷为2400KW 低压侧功率因数为0 67 如果要使高压侧的功率因数提高到0 9 问如在低压侧装并联电容进行补偿 需要装设多少补偿容量 解 tan tan arcos0 67 1 11tan tan arcos0 92 0 43 21 尖峰电流的计算 尖峰电流是指单台或多台用电设备持续1 2秒的短时最大负荷电流 目的 选择熔断器 整定低压断路器和继电保护装置 与计算电流不同 计算电流指半小时最大电流 尖峰电流比计算电流大得多 22 用电设备尖峰电流的计算 指启动电流与额定电流之差为最大的一台设备正在启动 其余设备正常运行时的电流 为用电设备组中启动电流与额定电流之差为最大的那台设备的启动电流 为n 1台的同时系数 其余 n 1 台电机设备的额定电流 23 什么叫短路 短路故障产生的原因有哪些 短路对电力系统有哪些危害 短路就是指不同的电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接 短路的原因 绝缘损坏 过电压 外力损伤 违反操作规程 动物造成等 短路对电力系统的危害 产生很大的电动力 很高温度 元器件损坏 电压骤停 影响电气设备正常运行 停电 电力系统运行的稳定性遭到破坏 不平衡电流 不平衡逆变磁场 电磁干扰等出现 24 为了选择和校验电气设备 载流导体和整定供电系统的继电保护装置 需要计算三相短路电流 在校验继电保护装置的灵敏度时还需计算不对称短路的短路电流值 校验电气设备及载流导体的动稳定和热稳定 就要用到短路冲击电流 稳态短路电流及短路容量 但对瞬时动作的低压断路器 则需用冲击电流有效值来进行其动稳定校验 计算短路电流的目的 25 短路有哪些形式 哪种短路形式的可能性最大 哪些短路形式的危害最为严重 短路的形式有 三相短路 两相短路 单相短路 发生单相短路可能性最大 三相短路的短路电流最大 因此造成的危害最大 26 什么叫无限大容量的电力系统 它有什么特点 在无限大容量系统中发生短路时 短路电流将如何变化 能否突然增大 无限大容量的电力系统 是指供电容量相对于用户供电系统容量大得多 50倍 的电力系统 特点是 当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时 电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变 在无限大容量系统中发生短路时 由于负荷阻抗和部分线路阻抗被短路 所以电路电流根据欧姆定律要突然增大 但是由于电路中存在着电感 电流不能突变 因而引起一个过度过程 即短路暂态过程 最后短路电流达到一个新的稳定状态 无限大容量系统的三个特征系统容量无限大 母线电压恒定不变 系统阻抗为零 27 无限大容量系统发生三相短路 其短路电流的周期分量幅值不变 短路电流的非周期分量按指数规律衰减 最终为零 28 什么叫短路计算电压 它与线路额定电压有什么关系 由于线路首端短路时其短路最为严重 因此按线路首端电压考虑 即短路计算电压取为比线路额定电压UN高5 短路电流产生什么效应 29 短路冲击电流有效值 高压系统发生三相短路时 Ksh 1 8 1000KVA及以下的变压器二次侧及低压系统发生三相短路时 Ksh 1 3 30 三相短路电流的计算步骤 1 绘出计算电路图2 绘出等效电路图3 求等效总阻抗4 计算短路电流和短路容量方法 欧姆法 标幺制法 31 例 试用欧姆法 标幺制法分别求图中供电系统总降变电所35KV母线上k 2和10KV母线上k 3点发生三相短路时的短路电流和短路容量 32 解 1 计算各元件电抗标幺值系统S线路1WL变压器T1 T2 33 线路2WL k 2 1 0 01 2 0 146 3 3 0 4 3 0 5 0 345 6 6 0 k 3 变压器T3 34 2 计算K 2点所在电压等级的基准电流 2 计算K 2点三相短路时的短路电流 1 计算短路回路总阻抗标幺值 3 计算短路电流各值 35 3 计算K 3点三相短路时的短路电流 1 计算短路回路总阻抗标幺值 36 2 计算K 3点所在电压等级的基准电流 3 计算K 3点三相短路时的短路各量 37 电弧的危害 延长了电路开断的时间 高温可烧损开关触头 设备等 可损伤人的视力 38 电弧产生的物理过程 强电场发射 热电子发射 碰撞游离 热游离 39 电弧的熄灭条件 一 熄灭电弧的去游离方式 复合扩散 二 熄灭电弧的条件 游离速度 去游离速度 电弧燃烧的更加炽热电弧稳定燃烧电弧最终熄灭 因而使触头间隙介质游离速度小于去游离速度 是熄灭电弧的必要条件 40 高压开关 断路器 隔离开关的送 断电 高 低压断路器的功能 电流互感器的接线方式及流入继电器的电流 41 互感器是一种特殊的变压器 它被广泛应用于供电系统中向测量仪表和继电器的电压线圈或电流线圈供电 互感器的作用 1 将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流 使测量仪表和保护装置标准化 小型化 并使其结构轻巧 价格便宜 并便于屏内安装 2 隔离高压电路 互感器一次侧和二次侧没有电的联系 只有磁的联系 使二次设备与高电压部分隔离 且互感器二次侧均接地 从而保证了设备和人身的安全 互感器 42 电流互感器使用注意事项 工作时 二次回路不准开路 二次侧有一端必须接地 连接时要注意其端子的极性 43 电压互感器接成Y0 Y0 形 44 电压互感器的使用注意事项1 二次侧不得短路 熔断器应完好 2 二次侧有一端必须接地 3 要注意一 二次线圈的极性 45 应满足负荷对供电可靠性的要求 对供有大量一 二级负荷的变电所 应选用两台变压器 对只有少量二级而无一级负荷的变电所 如低压侧有与其它变电所联络线作为备用电源时 亦可只采用一台变压器 季节性负荷变化较大而宜于采用经济运行方式的变电所 可选用两台变压器 一般供三级负荷的变电所 可只采用一台变压器 在确定变电所主变压器台数时 应适当考虑负荷的发展 留有一定余地 一 主变压器台数的选择 工厂变电所主变压器台数和容量的选择 46 主变压器容量的选择 1 只装一台工厂主变压器的变电所SN T S30低压为0 4KV的单台主变压器容量 一般不宜大于1250KVA 这一方面是受现在通用的低压断路器和断流能力及短路稳定要求的限制 另一方面也是考虑到可以使变压器更接近于负荷中心 以减少低压配电系统的电能损耗和电压损耗 47 2 装有两台主变压器的变电所每台主变压器的额定容量SN T应同时满足以下两个条件 任一台变压器单独运行时 应能满足不小于总计算负荷60 的需要 即SN T 0 6S30 任一台变压器单独运行时 应能满足全部一 二级负荷S30 I 的需要 即SN T S30 I 我国现在的电力变压器容量等级都采用R10系列 例如容量100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 kVA等 48 电力变压器并列运行必须满足哪些条件 1 变压器的一 二次额定电压必须对应相等 2 变压器的阻抗电压 短路电压 必须相等 3 变压器的连接组别必须相同 4 变压器的容量尽量相同或相近 最大容量与最小容量之比不超过3 1 49 导线 电缆截面的选择 1 按发热条件选择 2 按允许电压损失选择 3 按经济电流密度选择 4 按机械强度选择 原则 50 线路电压损耗的计算线路末端有n个集中负荷时三相线路电压损耗的计算 51 过电流保护的要求 1 选择性 2 速动性 3 可靠性 4 灵敏性 52 熔断器保护 配置 53 前后熔断器之间的选择性配合 熔断时间误差为 30 50 若FU1提前 FU2滞后 可失去选择性 54 0 5t1 1 5t2 安秒特性 保护选择性条件 55 1 两相两继电器式结线 Kw 1 B相不能保护 当一次线路发生三相短路或任意两相短路 至少有一个继电器动作 56 2 两相一继电器式结线 正常工作时 流入继电器的电流为两相电流互感器二次电流之差较小 故障时能反映相间短路 但灵敏度不同 57 AC相短路时Kw为2 三相短路时Kw为 3 AB或BC相短路时Kw为1 58 保护整定计算 继电器的动作电流 IL max 1 动作电流整定 1 IOP躲过IL max 2 Ire躲过IL max 59 动作时限整定 1 定时限过电流动作时限整定按阶梯原则进行整定 t1 t2 t 60 2 反时限过电流动作时限整定 亦按阶梯原则进行整定 t 0 7s 指某一动作电流倍数 10倍 时的动作时限 61 保护灵敏度 过电流保护的灵敏度及提高灵敏度的措施 低电压闭锁保护 62 电流速断保护 一般规定 当过电流保护动作时限大于0 5 0 7秒 必须装设电流速断 63 电流速断保护的整定 2 电流速断保护的 死区 由于电流速断保护的动作电流躲过了线路末端的最大短路电流 因此在靠近末端的一段线路上发生的不一定是最大的短路电流 例如两相短路电流 时 电流速断保护装置就不可能动作 也就是电流速断保护实际上不能保护线路的全长 这种保护装置不能保护的区域 就称为 死区 1 动作电流整定为保证选择性 在下一级线路首段发生最大短路电流时 不应动作 64 死区 的弥补 3 灵敏度校验 凡是装设电流速断保护的线路 必须配备带时限的过电流保护 其动作时间比速断保护长0 5 0 7秒 且符合 阶梯原则 65 定时限与反时限过电流保护的比较 定时限过电流保护动作时间比较精确 整定简便 而且不论短路电流大小 动作时间都是一定的 不会出现因短路电流小动作时间长而延长了故障时间的问题 但缺点是 所需继电器多 接线复杂 需直流操作电源 近电源处的保护动作时间较长 反时限过电流保护的优点是 继电器数量大为减少 而且可实现电流速断保护 加之可采用交流操作 因此简单经济 故它在中小型用户供电系统 6 10kV 中得到广泛应用 缺点是 动作时间与短路电流大小有关 动作时间的整定比较麻烦 而且误差较大 同样存在越靠近电源 动作时间越长的缺点 线路越靠近电源 过电流保护的动作时限越长 而短路电流越大 危害也越大 这是过电流保护的不足 GB50062一92规定 在过电流保护动作时间超过0 5 0 7s时 还应装设瞬动的电流速断保护装置 66 过电流保护装置由工作时限满足选择性要求 它的保护范围是本级和下级 瞬时电流速断保护装置由动作电流满足选择性要求 它的保护范围只是被保护线路首端的一部分 称为保护区 被保护线路末端的一部分保护装置不能保护 称为死区 67 变压器的电流保护1 变压器的过电流保护一般装设在变压器的电源侧 动作时间按 阶梯原则 整定2 变压器的电流速断保护当变压器的过电流保护动作时限大于0 5秒 必须装设电流速断 也有 死区 措施是配备带时限过电流保护 3 变压器的过负荷保护只有变压器确有过负荷可能的情况下才装设 一般作用于信号 68 变压器的差动保护 故障时产生的不平衡电流 69 三个工作状态 轻微故障 严重故障 油箱漏油 70 交流操作电源 交流操作电源分电流源和电压源两种 电流源由电流互感器获得 主要供电给继电保护和跳闸回路 电压源由变配电所使用的变压器或电压互感器获得 通常变配电所使用的所用变压器作为正常工作电源 而电压互感器因容量小 一般只作为油浸式变压器瓦斯保护的交流操作电源 高压断路器跳闸回路的操作电源 常见的有直接动作式和去分流跳闸式两种 71 一次设备是构成电力系统的主体 它是直接生产 输送 分配电能的电气设备 二次设备是对一次设备进行监测 控制 指示和保护的电气设备 一次回路 变