《工厂供电系统》PPT课件.ppt

第一章工厂供电系统 第一节供电系统的概述 一 电力系统的基本概念 电力系统是一个包含着发电 输电 变电 配电和用电的统一整体 一 发电厂发电厂 将自然界存在的一次能源转换为电能 二次能源 的场所 发电厂所用的一次能源有 燃料的化学能 水流的位能 核能 太阳能 风能 地热和潮汐等 一般根据所利用能源的不同分为火力发电厂 水力发电厂 原子能发电厂 电力网分为远距离输电网 500kV 区域电网 220kV及以上 和地方电网 110kV及以下 变电所按功能分有 升压变电所 降压变电所 按地位分有 枢纽变电所 地区变电所 用户终端变电所 二 变配电所电力网 系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所 变电所 接受电能 变换电压和分配电能的场所 配电所 接受电能和分配电能的场所 三 电力线路 电力线路又称输电线 作用 输送电能 并把发电厂 变配电所和电能用户连接起来 分类 按用途分 输电线路和配电线路按电压等级分 35kV及其以上的电力线路为输电线路 10kV及其以下的电力线路为配电线路按架设方式分 架空线路和电缆线路按传输电流的方式分 交流线路和直流线路 电能用户又称电力用户 电力系统中 一切消耗电能的用电设备 单位 四 电能用户 按用途分类 动力用电设备 工艺用电设备 电热用电设备 照明用电设备 二 工厂供电系统 工厂供电系统是指工厂所需的电力能源从进厂起到所有用电设备终端止的整个电路 组成 高压配电所 高压配电线路 车间变电所 电压配电线路 用电设备 一 二次变压的工厂供电系统 二 一次变压的工厂供电系统 图1 4高压深入负荷中心的工厂供电系统简图 如图1 4所示 这种高压深入负荷中心的支配方式 可以节省一级中间变压 从而简化了供配电系统 节约有色金属 降低电能损耗和电压损耗 提高供电质量 对于小型工厂 由于所需容量一般不大于1000kV A或稍多 因此通常只设一个降压变电所 将6 l0kV电压降为低压用电设备所需的电压 这种降压变电所相当于的车间变电所 图1 5只设一个降压变电所的工厂供电系统 如果工厂所需容量不大于160kV A时 一般采用低压电源进线 因此工厂只需设 一低压配电间 如图所示 图1 6低压进线的小型工厂供电系统简图 基本要求 1 安全在电能的供应 分配和使用中 不应发生人身事故和设备事故 2 可靠应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求 3 优质应满足电能用户对电压和频率等的质量要求 4 经济供电系统的投资要少 运行费用要低 并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量 重点 重点 电气设备的额定频率和额定电压 是其正常工作且能获得最佳经济效果的频率和电压 频率和电压是衡量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 此频率通称为 工频 对工厂供电系统来说 提高电能质量主要是提高电压质量的问题 因为频率的调整主要是依靠发电厂来调整发动机的转速 第二节电力系统的额定电压一 供电质量的主要指标 二 额定电压的国家标准 此外还有一种划分 低压 规定1000V及以下者 中压 1000V至10kV或35kV 高压 35kV或以上至110kV或220kV 超高压 220kV或330kV及以上 特高压 800kV或1000kV及以上 重点 一 电网 线路 额定电压电网 线路 额定电压为线路首端与末端的平均电压UN 二 用电设备额定电压由于用电设备运行时要在线路中产生电压损耗 因而造成线路上各点的电压略有不同 如图的虚线所示 但批量生产的用电设备 其额定电压不可能按使用处线路的实际电压来制造 只能按电网的额定电压来制造 用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同 图1 7用电设备和发电机的额定电压 三 发电机额定电压由于电力线路一般允许的电压偏差 5 即整个线路允许有10 的电压损耗 因此为维持线路首端电压与末端电压的平均值在额定值 发电机额定电压规定高于同级电网额定电压5 四 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分两种情况 当变压器直接与发电机相联时 如图中的变压器T1 则其一次绕组的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5 电力变压器额定电压说明 当变压器不与发电机相联而是连接在线路上时 如图的变压器T2 其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同 电力变压器额定电压说明 一次侧接谁就是谁 2 电力变压器二次绕组的额定电压亦分两种情况 变压器二次侧供电线路较长 如图中的变压器T1 其二次绕组额定电压应比相联电网额定电压高10 电力变压器额定电压说明 高出10 补偿变压器满载时内部一 二次线圈引起的5 的阻抗电压降 补偿线路上5 的电压降 变压器二次绕组的额定电压均指空载时的电压 变压器二次侧供电线路不长时 如低压电网 或直接供电给高低压用电设备 如图中的变压器T2 变压器二次绕组额定电压只需高于所联电网额定电压5 如图中的变压器T2 仅考虑补偿变压器满负荷运行时绕组内部5 的电压降 低压线路一般不会很长 若接高压电网则高10 三 电压偏移和电压调整 一 电压偏移 指用电设备端电压U与用电设备额定电压Un差值的百分数 中国规定 正常运行情况下 用电设备端子处电压偏移的允许值为 电动机 5 照明灯 一般场所 5 二 电压调整1 合理选择变压器的电压分接头或采用有载调压变压器2 合理的减少供电系统的阻抗 以降低电压损耗3 尽量使系统的三相负荷均衡 以减少电压偏移4 无功补偿 四 工厂供电电压的选择P6 一 高压配电电压的选择 二 低压配电电压的选择 第三节电力系统中性点运行方式 中性点接地方式 指变压器或发电机的三相绕组星形连接时其中性点与大地的连接方式 在三相交流电力系统中 作为供电电源的发电机和变压器的中性点有三种运行方式 1 电源中性点不接地 2 中性点经阻抗接地 3 中性点直接接地 小接地电流系统 大接地电流系统 重点 电源 负荷 一 中性点不接地的电力系统 正常运行时 系统三相电压对称 三相对地电容电流平衡 电源中性点对地电压为零 C 当系统发生单相接地故障时 假设C相接地 如图所示 这时C相对地电压为零 而A相对地电压 B相对地电压由此可见 C相接地时 完好的A B两相对地电压均由原来的相电压升高到线电压 即升高为原对地电压的倍 因此要注意这种系统的设备的相绝缘 不能只按相电压来考虑 而要按线电压来考虑 重点 C相短路 中性点的电位不再为0 其对地电压为相电压 系统非故障相单相接地时的接地电容电流为正常运行时每相对地电容电流的倍 系统故障相单相接地时的接地电容电流为正常运行时每相对地电容电流的3倍 在单相接地处 有可能出现持续电弧和间歇电弧 持续电弧的燃烧极易引起相间短路 而间歇电弧 则引起网路过电压 其值可能达到 2 5 3 UX 这时网路中绝缘薄弱点地方容易发生击穿而造成短路 电压为6 10kV的电网中 间歇电弧引起的过电压 危害性还不大 但其接地电流IC不得大于30A 否则单相接地产生的持续电弧较大 不易熄灭 容易造成相间短路 对20kV以上的网路 间歇电弧引起的过电压 危险较大 此时接地电流IC不得超过10A 因为IC大于10A时 单相接地容易出现间歇电弧 为了保证运行安全 在中性点不接地系统中装有绝缘监视装置或接地保护装置 当发生单相接地故障时及时发出报警信号 若单相接地故障电流小 只使三相对地电位发生变化 故障点电弧可以自熄 熄弧后绝缘可以自行恢复 能自动的清除单相接地故障 而无需线路断开 此时 值班人员尽快查找并排除故障 经2h故障仍未消除时应切除此故障线路 如有备用线路 应将负荷转移到备用线路去 此外 当接地电容电流超过一定限度 3 10KV电网约为30A 35KV电网约为10A 不宜采用中性点不接地的运行方式 故障后线电压保持不变 见相量图 因而三相电气设备可以继续运行 但不能长期运行 以免故障扩大 二 中性点经消弧线圈接地的电力系统 当电压为110kV以下 接地电流IC大于上述所指数值时 为了防止单相接地时产生电弧 尤其是间歇电弧 应采取减小接地电流的措施 消弧线圈实际上就是一种带有铁心的电感线圈 其电阻很小 感抗很大 而且可以调节 在正常工作时 因为中性点的电位为零 没有电流通过消弧线圈 当此系统发生单相接地时 流过接地点的总电流是接地电容电流与流过消弧线圈的电感电流的相量和 由于超前 而滞后 所以与在接地点互相补偿 可使接地电流小于最小生弧电流 从而消除接地点的电弧 这样也就不致出现危险的谐振过电压现象了 中性点经消弧线圈接地的电力系统发生单相接地时a 电路图b 相量图 在电源中性点经消弧线圈接地的三相系统中 允许在系统发生单相接地故障时短时 一般规定为2h 继续运行 但发出报警信号 如有备用线路 应将负荷转移到备用线路上去 如发生单相接地会危及人身和设备安全时 则单相接地保护应动作与跳闸 中性点经消弧线圈接地的电力系统 在单相接地时 其它两相对地电压也要升高到线电压 重点 三 中性点直接接地或经低电阻的电力系统中性点直接接地的电力系统发生单相接地时即形成单相接地短路 单相短路电流比线路正常负荷电流大得多 对系统危害很大 因此保护装置动作于跳闸 中性点直接接地的电力系统发生单相接地时 其它两完好相的对地电压不会升高 这与中性点非直接接地的系统不同 系统中的供用电设备绝缘只需按相电压考虑 中性点电位不变 因此110KV及以上的电力系统通常都采取中性点直接接地的运行方式 在低压配电系统中 三相四线制的TN系统和TT系统也都采取中性点直接接地方式 重点 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 而且引出有中性线 代号N 保护线 代号PE 或保护中性线 代号PEN 中性线 N线 的功能 一是用来接用额定电压为相电压的单相用电设备 如照明灯等 二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流 三是用来减小负荷中性点的电位偏移 保护线 PE线 的作用是在发生单相绝缘损坏对地短路时 一是使电气设备带电的外露可导电部分通过PE线与大地同电位 可有效的避免触电事故的发生 保证人身安全 二是通过保护线与地之间的有效连接 能迅速形成单相对地短路 使相关的低压保护设备动作 快速切除短路故障 四 低压配电的TN系统 低压配电系统 按保护接地形式 分为TN系统 TT系统和IT系统 1 TN C系统 如果系统中的N线与PE线全部合为PEN线 此种系统由于N线与PE线合而为一 节约了导线材料 比较经济 但由于PEN线中有电流通过 可对接PEN线的某些设备产生电磁干扰 因此此种系统不适于对抗电磁干扰要求高的场所 此外 如果PEN线断线 可使接PEN线的设备外露可导电部分带电而造成人身触电危险 且该系统不能采用灵敏度高的剩余电流保护来防止人员遭受电击 因此TN C系统也不适于安全要求高的场所 PEN线上不得装设开关和熔断器 以免PEN线断开造成事故 四 低压配电的TN系统 1 TN系统其电源中性点直接接地 设备外露可导电部分均接公共PE线 或PEN线 T