供配电系统基础知识课件

1：建筑供配电与照明系统基础知识,工厂供电及电力系统的基本知识电力系统的电压与电能质量电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式供电工程设计与施工一般知识,供配电系统基础知识（2）,1,PPT学习交流,模块1工厂供电及电力系统的基本知识,工厂供电的意义和要求含义：是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。重要性：做好供电，增加产量、提高质量、减轻劳动强度。供电中断，会引起设备损坏，可能发生人身事故。,2,PPT学习交流,基本要求：安全不应发生人身事故和设备事故。可靠连续供电。优质电压和频率等的质量要求。经济投资要省，运行费用低，节约电能和有色金属。,3,PPT学习交流,图1-1中型工厂供电系统简图,一般中型工厂的电源进线是610kV。电能先经高压配电所(缩写HDS)，由高压配电线路将电能分送至各个车间变电所（缩写STS）。车间变电所内装有电力变压器，将610kV的高压降为一般低压用电设备所需的电压。如果工厂拥有610kV的高压用电设备，则由高压配电所直接以610kV对其供电。,二.工厂供电系统概况,(一).610kV进线的中型工厂供电系统,4,PPT学习交流,图1-1所示工厂供电系统的平面布线示意图,图1-2图1-1所示工厂供电系统的平面布线示意图,5,PPT学习交流,图1-3具有总降压变电所的工厂供电系统简图,(二).35kV及以上进线的大中型工厂供电系统,6,PPT学习交流,图1-4高压深入负荷中心的工厂供电系统简图,7,PPT学习交流,(三).小型工厂供电系统,图1-5小型工厂供电系统简图a)装有一台变压器b）装有两台变压器,图1-6低压进线的小型工厂供电系统简图,8,PPT学习交流,(四).设应急柴油发电机组的工厂供电系统对于工厂的重要负荷，一般要求在正常供电电源之外，另设有应急备用电源，最常用的备用电源是柴油发电机组。三.发电厂和电力系统简介(一).发电厂发电厂（powerplant）又称发电站，是将自然界存在的各种一次能源转换为电能（属二次能源）的工厂。,图1-7采用有柴油发电机组作备用电源的工厂供电系统,1.水力发电厂,9,PPT学习交流,2.火力发电厂,现代火电厂一般都考虑了“三废”（废渣、废水、废气）的综合利用；有的火电厂不仅发电，而且供热。兼供热能的火电厂，称为热电厂。,10,PPT学习交流,3.核能发电厂核能发电厂，又称为原子能发电厂，通称核电站，它是利用某些核燃料的原子核裂变能来生产电能，其生产过程与火电厂大体相同，只是以核反应堆（俗称原子锅炉）代替了燃煤锅炉，以少量的核燃料代替了大量的煤炭。其能量转换过程是：,由于核能是巨大的能源，而且核电具有安全、清洁和经济的特点，所以世界上很多国家都很重视核电建设，核电在整个发电量中占的比重逐年增长。我国在上世纪80年代就确定了“发展核电”的电力建设方针，并已兴建了浙江秦山、广东大亚湾、广东岭澳等多座大型核电站。,11,PPT学习交流,4.风力发电、地热发电及太阳能发电简介风力发电建在有丰富风力资源的地方。但其能量密度较小，因此风轮机的体积较大，造价较高，且单机容量不可能做得很大。风能又是一种具有随机性和不稳定性的能源，因此利用风能发电必须与一定的蓄能方式相结合，才能实现连续供电。地热发电是利用地球内部蕴藏的大量地热能来生产电能。地热发电的热效率不高，不消耗燃料，运行费用低。因此地热还是属于比较清洁的能源。但地下热水和蒸汽中大多含有硫化氢、氨、砷等有害物质，因此对排出的热水要妥善处理，以免污染环境。,12,PPT学习交流,(二).电力系统,图1-8从发电厂到用户的送电过程示意图,13,PPT学习交流,图1-9大型电力系统简图,返回,14,PPT学习交流,第二节电力系统的电压和电能质量一.概述电压和频率是衡量电能质量的基本参数。一般交流电力设备的额定频率为50Hz,称为工频。供电营业规则规定：“在电力系统正常状况下，供电频率的允许偏差为:(1)电网装机容量在300万千瓦及以上的为，0.2Hz；(2)电网装机容量在300万千瓦以下的，为0.5Hz。电力系统非正常状况下，供电频率允许偏差不应超过1.0Hz。对工厂供电系统来说，提高电能质量主要是提高电压质量问题。包括：电压的偏差、波动和波形等。,15,PPT学习交流,二.三相交流电网和电力设备的额定电压按照国家标准GB156-2003标准电压规定，我国三相交流电网和发电机的额定电压，如表1-1所示。表1-1中的电力变压器一、二次绕组额定电压，是依据我国生产的电力变压器标准产品规格确定的。,16,PPT学习交流,17,PPT学习交流,(一).电网（线路）的额定电压是国家根据国民经济发展的需要和电力工业发展的水平，经全面的技术经济分析后确定的。它是确定各类电力设备额定电压的基本依据。,(二).用电设备的额定电压电力线路的额定电压是平均电压UN，即线路首端与末端的平均电压，如图1-10所示。用电设备的额定电压一般规定与同级电网的额定电压相同。,图1-10用电设备和发电机的额定电压说明图,18,PPT学习交流,(三).发电机的额定电压由于电力线路允许的电压偏差一般为5%，即整个线路允许有10%的电压损耗值，因此为了使线路的平均电压维持在额定值，线路首端（电源端）的电压宜较线路额定电压高5%，而线路末端的电压则较线路额定电压低5%，如图1-10所示。所以发电机的额定电压规定高于同级电网额定电压5%。,19,PPT学习交流,(四).电力变压器的额定电压1.一次绕组额定电压：（1）当变压器直接与发电机相连时，如图1-11中的变压器T1，其一次绕组额定电压应与发电机额定电压相同，都高于同级电网额定电压5%。（2）当变压器不与发电机相连而是连接在线路上时，如图1-11中的变压器T2,则可看作是线路的用电设备，因此其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。图1-11电力变压器一、二次额定电压说明图,20,PPT学习交流,(五).电压高低的划分关于电力系统电压高低的划分，我国现在统一规定：低压指电压等级在1000V以下者；高压指电压等级在1000V及以上者。,2.二次绕组额定电压：（1）变压器二次侧供电线路较长时，二次绕组额定电压应比相连电网额定电压高10%。（2）变压器二次侧供电线路不长时，其二次绕组额定电压只需高于电网额定电压5%（仅考虑补偿变压器满载运行时绕组本身的5%电压降）。,21,PPT学习交流,三.电压偏差与电压调整(一).电压偏差及其允许值1.电压偏差的含义及其计算电压偏差是指设备在给定瞬间的端电压U与其额定电压UN之差对额定电压UN的百分值，即,22,PPT学习交流,图1-12电力变压器的分接开关a)分接开关接线b）分接开关结构1帽2密封垫圈3操动螺母4定位钉5绝缘盘6静触头7动触头,(二).电压调整措施(1).正确选择无载调压型变压器的电压分接头或采用有载调压型变压器,23,PPT学习交流,(2).合理减少系统的阻抗(3).合理改变系统的运行方式(4).尽量使系统的三相负荷均衡(5).采用无功功率补偿装置,四.电压波动及其抑制1.电压波动的含义,U%=,2.电压波动的产生与危害,24,PPT学习交流,五.电网谐波及其抑制(一).电网谐波的有关概念1.谐波的含义谐波(harmonic)，是指对周期性非正弦量进行傅立叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波。基波是指其频率与工频（50Hz）相同的分量。向公共电网注入谐波电流或在公共电网中产生谐波电压的电气设备，称为谐波源。,25,PPT学习交流,2.谐波的产生与危害电网谐波的产生，主要在于电力系统中存在各种非线性元件。如荧光灯及其他气体放电灯、感应电动机、电焊机、变压器和感应电炉等。谐波对电气设备的危害很大。如使变压器出现过热；使电动机铁心损耗明显增加，转子产生振动现象；使电容器发生过载，甚至造成烧毁等。(二).电网谐波的抑制措施(1).三相整流变压器采用Y，d或D，y的接线(2).增加整流变压器二次侧的相数,26,PPT学习交流,六.三相不平衡及其改善(一).三相不平衡电压或电流的产生及其危害在三相供电系统中，如果三个相的电压或电流幅值或有效值不等，或者三个相电压或电流的相位差不为120时，则称此三相电压或电流不平衡或不对称。三相供电系统在正常运行方式下出现三相电压或电流不平衡的主要原因，是三相负荷不平衡（不对称）引起的。,(3).使各台整流变压器二次侧互有相位差(4).装设分流滤波器(5).选用D,yn11联结组别的三相配电变压器(6).其他措施,27,PPT学习交流,(二).改善三相不平衡的措施(1).在供电设计和安装中，应尽量使三相负荷均衡分配。三相系统中各相安装的单相设备容量之差应不超过15%。(2).将不对称的负荷尽可能地分散接到不同的供电点，以免集中连接造成严重的三相不平衡。(3).不对称的负荷接到更高一级电压的电网上，以增大连接点的短路容量，减小不对称负荷的影响。(4).采用三相平衡化装置。,28,PPT学习交流,七.工厂供配电电压的选择(一).工厂供电电压的选择主要取决于当地电网的供电电压等级，同时也要考虑工厂用电设备的电压、容量和供电距离等因素。表1-3示出各级电压线路合理的输送功率和输送距离，供参考。,表1-3各级电压线路合理的输送功率和输送距离,29,PPT学习交流,(二).工厂高压配电电压的选择主要取决于工厂高压用电设备的电压及其容量、数量等因素。工厂采用的高压配电电压通常为10kV。如果工厂拥有相当数量的6kV用电设备，或者供电电源电压就是6kV。如果当地的电源电压为35kV,而厂区环境条件又允许采用35kV架空线路和较经济的35kV设备时，则可考虑采用35kV作为高压配电电压深入工厂各车间负荷中心的方式。(三).工厂低压配电电压的选择一般采用220/380V。但是某些场合宜采用660V甚至更高的1140V作为低压配电电压。例如在矿井下，由于负荷中心往往离变电所较远，为保证负荷端的电压水平而采用比380V更高的电压配电。,返回,30,PPT学习交流,一.电力系统的中性点运行方式在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和电力变压器的中性点有三种运行方式：中性点不接地、中性点经阻抗接地、中性点直接接地或经低电阻接地。前两种系统统称为小接地电流系统，亦称中性点非有效接地系统。后一种系统称为大接地电流系统，亦称中性点有效接地系统。,第三节电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式,31,PPT学习交流,图1-16正常运行时的中性点不接地的电力系统a)电路图b)相量图,(一).中性点不接地的电力系统电源中性点不接地的电力系统在正常运行时的电路图和相量图，如图1-16所示，图中的三相交流相序代号统一采用A、B、C。,32,PPT学习交流,系统正常运行时，三个相的相电压、是对称的，三个相的对地电容电流也是平衡的，如图1-16b所示。各相的对地电压，就等于各相的相电压。当系统发生单相接地故障时，例如C相接地，如图1-17a所示。完好的A、B两相对地电压都由原来的相电压升高到线电压倍,33,PPT学习交流,(二).中性点经消弧线圈接地的电力系统在上述中性点不接地的电力系统中，在发生单相接地时，如果接地电流较大，将出现断续电弧，这就可能使线路发生电压谐振现象，因此在单相接地电流大于一定值（如前所述）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。,在该三相系统中，允许在发生单相接地故障时短时（一般规定为2h）继续运行，但保护装置要及时发出单相接地报警信号，如果发生危及人身和设备的安全时，则保护装置应动作于跳闸。中性点经消弧线圈接地的电力系统，在单相接地时，其他两相对地电压也要升高到线电压，即升高为原对地电压的倍。,34,PPT学习交流,(三).中性点直接接地或经低电阻接地的电力系统电源中性点直接接地的电力系统发生单相接地时如图1-19所示。系统单相接地时，通过接地中性点形成单相短路k(1)。保护装置应动作于跳闸，切除短路故障，使系统的其他部分恢复正常运行。,图1-19中性点直接接地的电力系统在发生单相接地时的电路,35,PPT学习交流,二.低压配电系统的接地型式(一).有关的概念我国的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或保护中性线PEN。(1).中性线（N线）其功能为用来连接额定电压为系统相电压的单相用电设备；用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；减小负荷中性点的电位偏移。(2).保护线（PE线）它是为保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。系统中所有电气设备的外露可导电部分（如金属外壳、金属构架等）通过PE线接地，可在设备发生接地故障时减少触电危险。(3).保护中性线（PEN线）它兼有N线和PE线的功能。这种PEN线，我国过去习惯称为“零线”。,36,PPT学习交流,图1-20低压配电的TN系统a)TN-C系统b)TN-S系统c)TN-C-S系统,(1).TN-C系统N线与PE线合为一根线。(2).TN-S系统N线与PE线完全分开。(3).TN-C-S系统一部分为TN-C系统，另一部分为TN-S系统。,(二).TN系统、TT系统和IT系统按保护接地型式分为TN系统、TT系统和IT系统。1.TN系统其电源中性点直接接地，所有设备的外露可导电部分均接公共保护接地线（PE线）或公共保护中性线（PEN线）。TN系统又分三种型式：,37,PPT学习交流,2.TT系统电源中性点直接接地，所有设备外露可导电部分均各自经PE线单独接地，如图1-21所示。3.IT系统其电源中性点不接地或经约1000阻抗接地，其中所有设备的外露可导电部分也都各自经PE线单独接地，如图1-22所示。,图1-21低压配电的TT系统,图1-22低压配电的IT系统,返回,38,PPT学习交流,第四节供电工程设计与施工一般知识一.供电工程设计与施工的一般原则(1).符合当地电网建设与改造的总体规划。(2).符合国家的有关标准规范。(3).设计施工文件，均应一式两份，送交当地供电企业审核。(4).施工期间，应接受当地供电企业根据审核同意的设计和有关施工标准进行的检查。如发现有不符合规定的，供电企业应以书面形式向用户提出意见，用户应按要求予以改正。(5).用户供电工程施工、试验完工后，应向当地供电企业提供工程竣工报告，并由供电企业及时组织检验。检验不合格的，供电企业应以书面形式一次性通知用户改正。只有供电企业检验合格后，供电企业才对其装表接电。,39,PPT学习交流,供电工程新建或改造的设计还必须遵循以下设计原则：(1).遵守规程，执行政策(2).安全可靠，先进合理(3).近期为主，考虑发展(4).全局出发，统筹兼顾,40,PPT学习交流,二.供电工程设计的内容变（配）电所设计、配电线路设计和电气照明设计等。(一).变配电所设计变配电所的设计内容包括：1、变配电所负荷计算和无功功率补偿，2、变配电所所址选择，3、变电所主变压器台数和