工业企业供电 第1章 绪论ppt课件

1 第1章绪论第1节电力系统的基本概念 一 电力系统的构成由发电厂的发电机 升压及降压变电设备 电力网及电能用户 用电设备 组成的系统统称为电力系统 2 3 1 发电厂 1 功能 发电厂是生产电能的场所 把自然界中的一次能源转换为用户可以直接使用的二次能源 电能 2 种类 火力发电厂 水利发电厂 核能发电厂 潮汐发电 地热发电 太阳能发电 风力发电等 3 发电设备 发电机 4 火力发电厂 5 火力发电一般是指利用石油 煤炭和天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水 使水变成高温 高压水蒸气 然后再由水蒸气推动发电机来发电的方式的总称 火力发电根据使用的燃料不同 可分为石油火力发电 煤炭火力发电和液化天然气火力发电等种类 火力发电 8 张家口发电厂汽轮机房 9 10 汽轮机 发电机 升压变压器 减压罐 调相机 11 12 13 14 15 张发口发电总厂 16 水力发电厂 水力发电厂也称为水电站 它是利用河水从上游流到下游时水流的位能转换为电能 发电机的原动机是水轮机 通过水轮机将水能转换为机械能 水轮机再带动发电机 将机械能转换成电能 17 水力发电厂总容量与水的流量及水头的大小成正比 在河水流量一定时 要获得较大的发电容量 必须有较高的水头 落差 因此必须用人工的方法使上下游形成较大的集中落差 最常用的方法 是在河流上修建拦河坝 形成水库 抬高上游水位 即可形成大的水位差 这种水电厂称为堤坝式水电厂 18 另一种集中落差的方法是利用引水道 在有相当坡度的弯曲河段上游筑一低坝 挡住河水 然后用引水道将水直接引至河段的末端 因此 这种发电厂称为引水式发电厂 19 水力发电厂 20 21 22 23 24 25 水力发电厂的另一种是利用潮汐能发电的潮汐发电厂 它是在海湾入口处修筑堤坝 将海湾与海洋隔开 涨潮时 海洋水位高于海湾 将海洋的水放人海湾发电 落潮时海洋的水位下降 低于海湾的水位 可以将海湾的水放回海洋进行发电 我国海岸线很长 港湾交错 蕴藏着丰富的潮力资源 利用潮汐发电的潜力是很大的 26 27 法国朗斯潮汐发电 28 原子能发电厂 它和一般的火力发电厂的基本原理大致相同 所不同的是利用原子核反应堆和蒸汽发生器代替一般火力发电的锅炉设备 而发电设备仍为普通汽轮机和发电机 反应堆主要由燃料元件 减速剂 反射层 载热剂 堆内支承结构 反应堆外壳 控制棒以及再生区和实验孔道等组成 燃料元件是产生热量的部件 用天然铀 低浓铀或高浓铀等核燃料制成 29 日本核电站 30 秦山核电站 31 32 33 34 35 36 37 2 变电所 变电所是接受电能与分配电能并改变电能电压的枢纽 是发电厂到用户之间的重要环节之一 它主要由电力变压器与一些配电设备构成 如果只有配电设备而无电力变压器 仅用以接受电能与分配电能 则称其为配电站或开闭所 在一般情况下 配电站多结合在变电所之中 38 3 电力网 1 功能 变换电压 传送电能 2 组成 由升压和降压变电所和与之对应的电力线路组成 39 40 41 大同 房山500kV输电线路 42 房山 昌平紧凑型输电线路 43 44 4 电力用户 用电设备 消耗电能的场所 将电能通过用电设备转换为满足用户需求的其他形式的能量例如 电动机将电能转换为机械能 电热设备将电能转换为热能 照明设备将电能转换为光能等 45 电动机 电热炉 46 1 2电力系统的电压及电能质量 额定电压 能使发电机 变压器和一切用电设备在正常运行时获得最经济效果的电压 1 电网的额定电压 线路首末端电压的平均值应等于电网额定电压 2 用电设备的额定电压 用电设备的额定电压等于电网额定电压 3 发电机的额定电压 发电机的额定电压规定比同级电网电压高5 补偿电能在电网传输功率时产生的电压损失 47 48 一 电压的选择1 选择电压的一般原则 1 影响配电电压的因素 地区供电电源的电压 用电设备的总容量 用电设备的特征 供电距离 供电线路的回路数量 用电单位的远景规划 当地公共电网现状和它的发展规划及经济合理等因素 49 2 供电方式 用电设备容量在250kW或需要变压器容量在160kVA以上者 应以高压方式供电 用电设备容量在250kW或需要变压器容量在160kVA以下者 应以低压方式供电 特殊情况下也可以高压方式供电 2 电力线路合理输送功率和输送距离线路在输送的功率和距离一定的情况下 电压愈高则电流愈小 导线截面和线路中的功率损耗愈小 同时 电压愈高线路的绝缘要求愈高 变压器和开关设备的价格愈高 选择电压等级要权衡经济效益 50 各级电压电力线路合理的输送功率和输送距离 51 电力系统运行特点和基本要求 1 电能的特点 1 电能不能储存电能的生产 输送 分配和使用同时完成 2 暂态过程非常迅速电能以电磁波的形式传播 传播速度为300km ms 3 和国民经济各部门间的关系密切 2 对电力系统提出的要求 1 保证供电可靠性 2 保证电能质量 3 提高电力系统运行的经济性 4 环境保护问题 52 决定供电质量的主要指标 主要指标 电压 频率和可靠性1 电压 过高或过低的危害性 无功补偿和调压 2 频率 要求较高 标准电流频率50Hz 53 3 供电可靠性 1 定义 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 2 可靠性标准 城市供电可靠率达到99 9 大中城市中心市区供电可靠率达到99 99 54 3 电力负荷的分类按对供电可靠性要求的负荷分类我国将电力负荷按其对供电可靠性的要求及中断供电在政治上 经济上造成的损失或影响的程度划分为三级 一级负荷一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者 中断供电将在政治上 经济上造成重大损失者 如重大设备损坏 重大产品报废 用重要原料生产的产品大量报废 国民经济中重点企业的连续性生产过程被打乱而需要长时间恢复等 中断供电将有重大政治 经济影响的用电单位的正常工作的负荷者 55 二级负荷二级负荷为中断供电将在政治上 经济上造成较大损失者 如主要设备损坏 大量产品报废 连续性生产过程被打乱需较长时间才能恢复 重点企业大量减产等 中断供电系统将影响重要用电单位正常工作的负荷者 中断供电将造成大型影剧院 大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序混乱者 三级负荷三级负荷为不属于一级和二级负荷者 对一些非连续性生产的中小型企业 停电仅影响产量或造成少量产品报废的用电设备 以及一般民用建筑的用电负荷等均属三级负荷 56 1 3中性点运行方式 在三相电力系统中电源侧中性点工作状态 有两种情况 一种为中性点非直接接地系统 通常称为小电流接地系统 另一种为中性点直接接地系统 通常称为大电流接地系统 前者又分为中性点不接地和中性点经消弧线圈接地两种系统 57 中性点不接地的三相电力系统正常工作状态 58 中点不接地的三相电力系统单相接地时的工作状态 1 单相接地时的接地电流等于正常时相对地电容电流的3倍2 当发生不完全接地 经过一些电阻接地 时 故障相对地的电压大于零而小于相电压 未故障相对地电压则大于相电压 小于线间电压 且此时接地电流也比完全接地时小一些 3 当发生单相接地时 对负载的工作不会有任何影响 但不允许长期工作 因为长期运行时 有可能引起未故障相绝缘薄弱的地方损坏而接地 造成两相接地短路 流过大电流 损坏设备 59 中性点经消弧线圈接地的三相电力系统 中性点经消弧线圈接地的系统 与中性点不接地系统一样 在单相接地时 接地相对地电压为零 其他未故障相对地电压升高到倍 同时消弧线圈可使接地故障处的电流减小 易于迅速熄灭电弧 因而中性点经消弧线圈接地系统和中性点不接地的三相系统 统称为非直接接地系统或小电流接地系统 60 中性点直接接地系统当发生单相接地时 故障相由接地点通过大地形成单相短路 单相短路电流值很大 故又称其为大电流接地系统 在大容量电力系统中为了减少单相短路电流的数值 可以采用中性点经过电抗器接地 或只将系统中一部分变压器的中性点直接接地 具体的选取 应使单相短路电流不超过最大可能的三相短路电流值 61 工业企业供电系统 工厂供电系统由高压及低压两种配电线路 变电所 包括配电所 和用电设备组成 一般大 中型工厂均设有总降压变电所 把35 110kV电压降为6 10kV电压 向车间变电所或高压电动机和其他高压用电设备供电 总降压变电所通常设有一两台降压变压器 在一个生产车间内 根据生产规模 用电设备的布局和用电量的大小等情况 可设立一个或几个车间变电所 包括配电所 也可以几个相邻且用电量不大的车间共用一个车间变电所 车间变电所一般设置一两台变压器 最多不超过三台 其单台容量一般为 62 1000kVA或1000kVA以下 最大不超过1800kVA 将6 10kV电压降为220V 380V电压 对低压用电设备供电 一般大 中型工厂的供电系统如图所示 小型工厂 所需容量一般为1000kVA或稍多 因此 只需设一个降压变电所 由电力网以6 10kV电压供电 其供电系统如图所示 变电所中的主要电气设备是降压变压器和受电 配电设备及装置 用来接受和分配电能的电气装置称为配电装置 其中包括开关设备 母线 保护电器 测量仪表及其他电气设备等 对于10kV及10kV以下系统 为了安装和维护方便 总是将受电 配电设备及装置做成成套的开关柜 63 大 中型工厂供电系统图 64 小型工厂供电系统图 a 装有一台变压器 b 装有两台变压器 65 66 67 3 用电设备 1 作用 用电设备是指专门消耗电能的电气设备 据统计用电设备中70 是电动机类设备 20 左右是照明用电设备 2 结构 与电力系统是极其相似的 所不同的是配电系统的电源是电力系统中的电力网 电力系统的用户实际上就是配电系统 3 分类 高压用电设备 额定电压在1kV以上 低压用电设备 额定电压在1kV以下 68 4 电力变压器的额定电压 1 电力变压器的一次绕组的额定电压根据连接情况不同分为两种 当变压器直接与发电机相连时 其一次绕组的额定电压与发电机的额定电压相同 即高出同级电网额定电压5 当变压器直接与电网相连时 其一次绕组的额定电压与电网的额定电压相同 即等于同级电网额定电压 69 2 电力变压器的二次绕组的额定电压是指一次绕组在额定电