第1章-工厂供电系统概述ppt课件.ppt

工厂供电 总课时 42学时 1 工厂供电 总课时 42学时 工厂供电 是高职高专院校电类专业 主要包括电气自动化 电机与电器 计算机控制技术等专业的一门主干课程 本课程的主要任务是使学生掌握中 小型用电企业电力负荷计算 短路电流计算的基本理论 具备工厂变配电所电气设备选择 安装 调试 运行维护的职业技能与创新能力 为毕业生今后走上工作岗位 从事相关工作奠定坚实的基础 2 工厂供电 总课时 42学时 参考教材 工厂供电技术 关小虎2006 5 工厂供电 第2版黄纯华2001 6 工厂供电 李友文2001 8 工厂供电 苏文成2001 3 工厂供电 姚锡禄主编2004 7 工厂供电 第4版刘介才2004 8 3 工厂供电 总课时 56学时 4 第一章工厂供电系统概述 供配电系统概述 电力系统的额定电压 电力系统中性点的接地方式 1 2 3 5 1 1供配电系统简介 本节主要内容 电能的生产与特点 电力系统的构成 6 1 1供配电系统简介 工厂供电 plantpowersupply 即指工厂所需电能的供应和分配 亦称工厂配电 一 电能的生产与优越性 1 电能是通过一次能源 煤 风 水 原子能等 转化而来的二次能源 2 优越性 生产方便 易于转化成其它的能量 如将电能转化成机械能 光能 热能 化学能等 分配简单经济 便于控制 调节和测量 7 1 1供配电系统简介 二 电力系统的基本知识 可以创造出比自身成本高出许多倍的生产价值 由发电厂 变电所 电力网和电能用户组成的一个发电 输电 变电 配电和用电的整体称为电力系统 8 1 1供配电系统简介 9 1 1供配电系统简介 1 发电厂 1 火力发电厂 是将一次能源转化为二次能源的工厂 又称发电站 种类 水力 火力 核能 风力 地热及太阳能发电厂 以煤炭 石油 天然气等为燃料 利用燃料的化学能来产生热能 再利用汽轮机等热力机械将热能转化为机械能 发电机将其转化为电能 10 1 1供配电系统简介 11 1 1供配电系统简介 火电厂又分为凝汽式电厂和热电厂两种类型 凝汽式火电厂 只生产电能 热效率低 仅为30 40 热电厂 既生产电能又生产热能 热电厂的热效率高达60 70 12 1 1供配电系统简介 火电厂外景 13 1 1供配电系统简介 热电厂外景 14 1 1供配电系统简介 2 水力发电厂 水电厂是将水的位能和动能转换成电能的场所 也称水电站 堤坝式 一般河流水位的落差沿河流是分散的 为提高落差就需要在河流的上游修建拦河坝 将水积蓄 提高水头 进行发电 通常这类水电站又细分为坝后式和河床式两种 水电站的类型可以分为 15 1 1供配电系统简介 坝后式水电站 发电机厂房建在坝后 全部水头的压力由坝体承受 水库的水由压力水管引入厂房 推动水轮发电机发电 坝后式水电站示意图 16 1 1供配电系统简介 河床式水电站示意图 河床式水电站 发电机厂房和挡水堤连成一体 厂房也起挡水作用 由于厂房修建在河床中 故称河床式 17 1 1供配电系统简介 引水式水电站示意图 引水式水电站 建在山区水流湍急的河道上或河床坡度较陡的地段 由引水渠道提供水头 一般不需要修建堤坝 或只修低堰 适用于水头比较高的情况 18 1 1供配电系统简介 图1 5抽水蓄能电站示意图 3 抽水蓄能电站 抽水蓄能电站是一种特殊形式的水电站 具有水轮机 发电机和电动机 水泵两种可逆的工作方式 19 1 1供配电系统简介 核电厂发电的原理与火电厂相似 都要有一个热源 将水加热成蒸汽 进而推动汽轮机旋转并带动发电机转动而发出电能 不同的是核电厂所用的热源不是煤或石油 它的热源是原子核的裂变能 4 核电厂 核电是一种安全清洁的能源 利用它可以大大地节约煤和减少污染 一个1000MW的火电厂一天燃烧的煤是9600t 而相应1000MW的核电厂 一天只要3 3kg的U235 同样容量的电厂其用燃料量竟相差300万倍 利用铀 或钚 在反应堆核裂变热能 汽轮机 机械能 电能 20 大亚湾核电站 1 1供配电系统简介 21 1 1供配电系统简介 太阳能发电 光伏发电 22 1 1供配电系统简介 风力发电厂 23 1 1供配电系统简介 地热发电厂 24 1 1供配电系统简介 潮汐发电示意图 25 1 1供配电系统简介 2 变配电所的基本类型 变配电所起着变换和分配电能的作用 从发电厂送出的电能一般经过升压远距离输送 再经过多次降压后才供给用户使用 所以电力系统中的变电所的数量多于发电厂 变压器的容量约是发电机容量的7 10倍 变电所分为发电厂的变电所 升压变电所 和电力网的变电所 降压变电所 根据变电所在电力系统的地位与供电范围 可以将其分为以下几类 26 1 1供配电系统简介 1 枢纽变电所位于电力系统的枢纽点 汇集着电力系统中多个大电源和多回大容量的联络线 连接着电力系统的多个大电厂和大区域 2 电压等级一般为330 500kV 3 枢纽变电所在系统中的地位非常重要 若发生全所停电事故 将引起系统解列 甚至系统崩溃的灾难局面 1 枢纽变电所 1 中间变电所高压侧与枢纽变电所连接 以穿越功率为主 在系统中起交换功率的作用 或使高压长距离输电线路分段 它一般汇集2 3个电源 这样的变电所主要起中间环节作用 2 中间变电所 27 1 1供配电系统简介 2 电压等级多为220 330kV 其中压侧一般是110 220kV 供给所在的多个地区用电并接入一些中小型电厂 3 当全所停电时 将引起区域电网解列 影响面也比较大 3 地区变电所 1 地区变电所主要任务是给地区的用户供电 它是一个地区或城市的主要变电所 2 电压等级一般为110 220kV 3 若发生全所停电事故 只造成本地区或城市停电 28 1 1供配电系统简介 1 终端变电所位于输电线路的末端 靠近负荷点 2 高压侧电压多为110kV或者更低 如35kV 经过变压器降压为6 10kV电压后直接向用户送电 3 若发生全所停电事故 只是所供电的用户停电 影响面较小 4 终端变电所 三 工厂供配电系统 供配电系统由总降压变电所 高压配电所 高压配电线路 车间变电所 低压配电线路及用电设备组成 29 1 1供配电系统简介 1 一次变压的工厂供电系统 1 高压深入负荷中心的供电系统 高压深入负荷中心的直配方式 可以省去一级中间变压 简化了供电系统接线 节约投资和有色金属 降低了电能损耗和电压损耗 提高了供电 质量 然而这要根据厂区的环境条件是否满足35kV架空线路深入负荷中心的 安全走廊 要求而定 否则不宜采用 30 1 1供配电系统简介 2 只设一个降压变电所的供电系统 对于小型工厂 由于所需容量一般不大于1000kVA或稍多一些 如果工厂所需容量不大于160kVA时 一般直接由公共低压电网供电 a 一台主变b 两台主变 31 1 1供配电系统简介 3 拥有高压配电所的一次变压供配电系统 32 1 1供配电系统简介 2 二次变压的工厂供电系统 33 本节主要内容 额定电压 定义 分类 选取 电能质量 标准 提高措施 1 2电力系统的额定电压 34 1 2电力系统的额定电压 一 额定电压 电气设备的额定电压是按长期正常工作时具有最大经济效果所规定的电压 为使电气设备实现标准化和系列化生产 国家规定了标准电压系列如下表所示 电力网的额定标准电压 KV 0 22 0 38 低压 3 6 10 35 60 110 220 高压 330 500 超高压 750 1000 特高压 35 1 2电力系统的额定电压 36 1 2电力系统的额定电压 1 额定电压的分类 1 第一类额定电压 低于100V 主要用于安全照明 蓄电池及用电设备的操作电源 2 第二类额定电压 100 1000V之间 主要用于日常生活 低压电器设备 3 第三类额定电压 1000V以上 2 额定电压的确定方法 1 用电设备和电力网的额定电压 37 1 2电力系统的额定电压 2 发电机额定电压 我国用电设备的额定电压与电力网的额定电压是相等的 2 不可直配发电机 100MW 13 8 15 75 18 20kV等四种 1 可直配发电机 100MW G N 1 05 W N 0 4 6 3 10 5 38 1 2电力系统的额定电压 2 变压器额定电压 1 一次绕组相当于用户 不与发电机直接相连 降压变 2 二次绕组相当于电源 与发电机直接相连 升压变 厂变 T1 N G N 1 05 W N T1 N W N 39 1 2电力系统的额定电压 若二次侧供电线路不长 直接供电给高低压用电设备时 仅考虑补偿变压器满负荷运行时绕组内部5 的电压降 变压器二次侧供电线路较长 如为较大的高压电网时 其二次绕组额定电压应比相联电网额定电压高10 其中5 是用于补偿变压器满负荷运行时绕组内部的约5 的电压降 另外5 用以补偿线路上的电压损耗 40 1 2电力系统的额定电压 3 额定电压的选取 1 原则 电能损耗 重要 2 额定电压的确定 负荷的功率因素 导线截面的大小 是否有大型用电设备等 电价制度 高压 10KV 6KV 3KV 低压 0 4KV 41 1 2电力系统的额定电压 二 电能质量 衡量标准主要有 电压和频率 1 基本要求 1 安全 2 可靠 3 优质 4 经济 2 电压质量 衡量标准主要有 电压降落 电压损耗 电压偏差 电压波动与畸变 谐波 42 1 2电力系统的额定电压 1 电压降落 电网中任意两点电压的相量差称为电压降落 2 电压损耗 电网中任意两点电压的代数差称为电压损耗 3 电压偏差 指用电设备端电压U与用电设备额定电压UN之差对额定电压UN的百分数 43 1 2电力系统的额定电压 4 电压波动于畸变 35kv及以上 5 UN 10kv及以下 7 UN 低压照明及农业用电 5 10 Ue 电压偏差的正常允许范围 电压在某一段时间内急剧变化而偏离额定电压的现象 称为电压波动 产生 负荷剧烈变化引起冲击负荷 如电机起动 电焊机 电弧炉 轧钢机 44 1 2电力系统的额定电压 1 大容量 3000MW以上 系统允许频率偏差 0 2HZ 2 中小容量 3000MW以上 系统允许频率偏差 0 5HZ 3 电力系统非正常情况下 供电频率允许偏差 1 0HZ 3 频率质量 我国规定的电力系统的额定频率为50HZ 调压型变压器 减少系统阻抗 改变系统运行方式 三相负荷均衡 无功功率补偿 4 改善电能质量的措施 45 本节主要内容 大接地电流系统 小接地电流系统 1 3电力系统中性点的接地方式 46 电力系统电源中性点的不同运行方式 对电力系统的运行特别是在系统发生单相接地故障时有明显的影响 而且将影响系统二次侧的继电保护及监测仪表的选择与运行 种类 中性点不接地系统 中性点经阻抗接地系统 中性点直接接地系统 1 中性点不接地的电力系统 正常运行 电压 电流对称 1 3电力系统中性点的接地方式 47 1 3电力系统中性点的接地方式 单相接地 另两相对地电压升高为原来的根号3倍 单相接地电容电流为正常运行时相线对地电容电流的3倍 单相接地电流经验公式 48 2 中性点经消弧线圈接地 正常运行 三相电压 电流对称单相接地 另两相对地电压升高为原来的倍 减小了接地电流 在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中 电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式 1 3电力系统中性点的接地方式 49 3 中性点直接接地或低阻接地的电力系统 正常运行 三相电压 电流对称单相接地 另外两相对地电压不变 单相接地后即通过接地中性点形成单相短路 单相短路电流比线路的正常负荷电流大得多 因此在此系统发生单相短路时保护装置应动作于跳闸 切除短路故障 110KV以上的超高压采用该系统很有经济价值 1 3电力系统中性点的接地方式 50 4 低压配电系统的接地型式 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N 保护线PE 保护中性线PEN 中性线 N线 的功能 一是用来接用额定电压为系统相电压的单相用电设备 二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流 三是减小负荷中性点的电位偏移 保护线 PE线 的功能 它是用来保障人身安全 防止发生触电事故用的接地线 系统中所有设备的外露可导电部分 指正常不带电压但故障情况下可能带电压的易被触及的导电部分 例如设备的金属外壳 金属构架等 通过保护线接地 可在设备发生接地故障时减少触电危险 1 3电力系统中性点的接地方式 51 1 TN系统 中性点直接接地 所有设备的外露可导电部分均接公共的保护线 PE线 或公共的保护中性线 PEN线 这种接公共PE