大学电气知识

1、 蒙香菊蒙香菊第一章第一章 绪论绪论1-1 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 1-2 工厂供配电系统的组成工厂供配电系统的组成 1-3 工厂供配电设计的基本知识工厂供配电设计的基本知识 1-1 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 电力系统是电能的生产、输送、分配、变换和使用的一个统电力系统是电能的生产、输送、分配、变换和使用的一个统一整体一整体, ,由发电厂、变电站、电力网和用户组成。由发电厂、变电站、电力网和用户组成。一、电力系统一、电力系统1-1 电力系统的基本概念电力系统的基本概念动力系统，电力系统，电力网动力系统，电力系统，电力网电力系统及动力系统示意图电力系统及动力系统示意图一

2、、电力系统一、电力系统发电厂是将一次能源转换为电能的工厂。根据发电厂是将一次能源转换为电能的工厂。根据一次能源的来源不同，有火力发电厂、水力发电厂、一次能源的来源不同，有火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂、地热发电厂、潮汐发电厂、风力发原子能发电厂、地热发电厂、潮汐发电厂、风力发电厂以及太阳能发电厂等。电厂以及太阳能发电厂等。 1 1发电厂发电厂（1 1）水力发电厂）水力发电厂水流位能水流位能机械能机械能电能电能水轮机水轮机发电机发电机优点：优点：成本低、能源可再生、兼有防洪灌溉等功能成本低、能源可再生、兼有防洪灌溉等功能缺点：缺点：初期投资大，建设周期长初期投资大，建设周期长（2 2）火力

3、发电厂）火力发电厂热能热能机械能机械能电能电能汽轮机汽轮机发电机发电机核反应堆核反应堆热能热能机械能机械能电能电能锅炉锅炉汽轮机汽轮机发电机发电机（4 4）新能源发电厂）新能源发电厂 风力发电风力发电 地热发电地热发电 太阳能发电太阳能发电核裂变能核裂变能燃料化学能燃料化学能（3）核能发电厂）核能发电厂2.2.变电所变电所变电所是接受电能、变换电压和分配电能的场所。变电所是接受电能、变换电压和分配电能的场所。3.3.电力线路电力线路电力线路是输送电能的通道。电力线路是输送电能的通道。4.4.电能用户电能用户指所有用电设备。指所有用电设备。二、电力系统运行的特点和要求二、电力系统运行的特点和要求

4、1. 特点特点（1 1）电能不能大量储存。）电能不能大量储存。（2 2）电力系统暂态过程非常短暂。）电力系统暂态过程非常短暂。（3 3）电力系统重要性。）电力系统重要性。2. 要求要求（1 1）保证供电的可靠性）保证供电的可靠性（2 2）保证良好的电能质量）保证良好的电能质量（3 3）具有一定的灵活性和方便性）具有一定的灵活性和方便性（4 4）具有经济型）具有经济型（5 5）具有发展和扩建的可能性）具有发展和扩建的可能性1. 1. 三相交流电网和电力设备的额定电压三相交流电网和电力设备的额定电压根据用电设备和供电设备的额定电压，国标GB 15693标准电压规定了交流电力网和电力设备的额定电压等

5、级。 三、电力系统的额定电压三、电力系统的额定电压额定电压：电气设备铭牌上标出的线电压。额定电压：电气设备铭牌上标出的线电压。电力变压器额定电压/KV 分类 电网和用电设备 电压/KV 发电机额定 电压/KV 一次绕组 二次绕组 低压 0.38 0.66 0.40 0.69 0.38 0.66 0.40 0.69 高压 3 6 10 35 66 110 220 330 500 750 3.15 6.3 10.5 13.8, 15.75, 18,20,22,24,26 3 及 3.15 6 及 6.3 10 及 10.5 13.8, 15.75, 18,20,22,24,26 35 66 110

6、 220 330 500 750 3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11 38.5 72.6 121 242 363 550 820 表表1.1 我国交流电力网和电气设备的额定电压我国交流电力网和电气设备的额定电压 1） 电网电网(电力线路电力线路)的额定电压的额定电压(rated voltage)电网的额定电压是确定其它一切电力设备额定电压的基本依据，它是国家根据国民经济发展的需要以及电力工业的现有水平，经过全面的技术分析后确定的。三相交流电网和电力设备常用的额定电压如表1.1所示。 2 2） 电力设备的额定电压电力设备的额定电压 （1） 变压器一次绕组额定电压分两种情

7、况：变压器一次绕组额定电压分两种情况： 当变压器直接与发电机相连时，其额定电压与发电机额定当变压器直接与发电机相连时，其额定电压与发电机额定电压相同，即高于同级电网额定电压的电压相同，即高于同级电网额定电压的5； 当变压器连接在线路上时，成为电网上的一个负荷，其一当变压器连接在线路上时，成为电网上的一个负荷，其一次绕组额定电压与电网额定电压相同。次绕组额定电压与电网额定电压相同。 变压器的额定电压分为一次绕组额定电压和二次绕组额定电压。 发电机的额定电压规定高于同级电网额定电压的发电机的额定电压规定高于同级电网额定电压的5，以，以补偿线路上的电压损失。补偿线路上的电压损失。 用电设备的额定电压

8、规定与同级电网的额定电压相同。用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。（2）变压器的二次绕组额定电压也分两种情况： 当变压器二次侧供电线路较长时，其额定电压应高于同当变压器二次侧供电线路较长时，其额定电压应高于同级电网额定电压的级电网额定电压的1010，5%用来补偿变压器二次绕组的内阻抗压降，5%用来补偿线路上的电压损失； 当变压器二次侧供电线路不太长时，其额定电压只需高当变压器二次侧供电线路不太长时，其额定电压只需高于电网额定电压的于电网额定电压的5 5即可，即可，用于补偿变压器内部的电压损耗。 图1.3 电力变压器的额定说明 2. 电压分类及高低电压的划分按国标规定，额定电压分为三

9、类: 第一类额定电压为100 V及以下，如12 V、24 V、36 V等， 主要用于安全照明、潮湿工地建筑内部的局部照明及小容量负荷。 第二类额定电压为100 V以上、1000 V以下，如127 V、 220 V、380 V、600 V等，主要用作低压动力电源和照明电源。 第三类额定电压为1 kV以上， 有6 kV、10 kV、35 kV、 110 kV、220 kV、330 kV、 500 kV、750 kV等，主要用于高压用电设备、发电及输电设备。 在电力系统中， 通常把1 kV以下的电压称为低压， 1 kV以上的电压称为高压， 220 kV以上的电压称为超高压， 1000 kV以上的电压

10、称为特高压。三相电力设备的额定电压不作特别说明时均指线电压。 ：指从电源线路进厂起到高低指从电源线路进厂起到高低压用电设备进线端止的电路系统，是由工厂变配电压用电设备进线端止的电路系统，是由工厂变配电所、配电线路和用电设备构成的整体，以实现工厂所、配电线路和用电设备构成的整体，以实现工厂电能的接受、分配、变换、输送和使用。电能的接受、分配、变换、输送和使用。 工厂供电系统是电力系统的主要组成部分，工厂供电系统是电力系统的主要组成部分，也是电力系统的主要用户。也是电力系统的主要用户。1-2 工厂供配电系统的组成工厂供配电系统的组成电力系统示意图电力系统示意图工厂供电系统：工厂供电系统：v电源进线

11、经高压电源进线经高压配电所分配到变配电所分配到变电所电所v变电所降压后提变电所降压后提供给设备供给设备vC1C1、C2C2两组电容两组电容器并联以提高功器并联以提高功率因数率因数v电源进线也直接电源进线也直接提供给高压电动提供给高压电动机组机组 大型工厂及某些电源大型工厂及某些电源进线电压为进线电压为35 kV35 kV及以上及以上的中型工厂：的中型工厂： 一般经过两次降压，一般经过两次降压，也就是电源进厂以后，先也就是电源进厂以后，先经总降压变电所，将经总降压变电所，将35 35 kVkV及以上的电源电压降为及以上的电源电压降为6 610 kV10 kV的配电电压，然的配电电压，然后通过高压

12、配电线路将电后通过高压配电线路将电能送到各个车间变电所，能送到各个车间变电所，也有的经高压配电所再送也有的经高压配电所再送到车间变电所，最后经配到车间变电所，最后经配电变压器降为一般低压用电变压器降为一般低压用电设备所需的电压。电设备所需的电压。 不同类型的工厂，其供电系统组成各不相同：不同类型的工厂，其供电系统组成各不相同： 小型工厂：小型工厂： 可采用低可采用低压电源进线，压电源进线，直接由公共低直接由公共低压电网供电。压电网供电。对于小型工厂：对于小型工厂： 由于所需容由于所需容量 一 般 不 大 于量 一 般 不 大 于1000 kVA1000 kVA，因而，因而通常只设一个降通常只设

13、一个降压变电所，将压变电所，将6 610 kV10 kV电压降为低电压降为低压用电设备所需压用电设备所需的电压。的电压。v配电所：配电所：接受和分配电能接受和分配电能v变电所：变电所：接受电能、变换电压、分配电能接受电能、变换电压、分配电能v母线（汇流排）：母线（汇流排）：汇集、传送和分配电能汇集、传送和分配电能v用电设备：用电设备：消耗电能的电动机、照明设备等消耗电能的电动机、照明设备等1、外部电源要稳定。、外部电源要稳定。 2、导线，设备的选取要合理，根据全厂计、导线，设备的选取要合理，根据全厂计算负荷来确定。算负荷来确定。 3、必要的继电保护，可以减少故障时的损、必要的继电保护，可以减少

14、故障时的损失。失。 4、需要接地防雷保护。、需要接地防雷保护。工厂供电的基本要求是什么工厂供电的基本要求是什么 ？1 绪论绪论电力系统电力系统2 电力负荷计算电力负荷计算3 工厂供配电系统一次接线工厂供配电系统一次接线4 短路电流及其效应的计算短路电流及其效应的计算5 电气设备及其选择电气设备及其选择6 工厂供配电系统二次接线工厂供配电系统二次接线7 工厂供配电系统的继电保护工厂供配电系统的继电保护8 防雷与接地防雷与接地9 工厂供配电系统的节能与无功补偿工厂供配电系统的节能与无功补偿10 工厂电气照明工厂电气照明工厂供电的基本要求是什么工厂供电的基本要求是什么 ？工厂供电的意义、要求及课程任

15、务：工厂供电的意义、要求及课程任务：v意义：意义：v要求：要求： （1 1）安全）安全 （2 2）可靠）可靠 （3 3）优质）优质 （4 4）经济）经济v本课程任务：本课程任务： 实现生产过程自动化实现生产过程自动化 讲述供配电系统电能供应和分配的基本知识和理讲述供配电系统电能供应和分配的基本知识和理论，使学生掌握供配电系统的设计和计算方法，管理论，使学生掌握供配电系统的设计和计算方法，管理和运行技能，为学生今后从事供配电技术工作奠定基和运行技能，为学生今后从事供配电技术工作奠定基础。础。1-3 工厂供配电设计的基本知识工厂供配电设计的基本知识 按照国家标准GB50052-95 供配电系统设计

16、规范、GB50053-94 10kv及以下设计规范、GB50054-95 低压配电设计规范等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：（1） 遵守规程、执行政策；遵守规程、执行政策； 必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。（2） 安全可靠、先进合理；安全可靠、先进合理； 应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。（3） 近期为主、考虑发展；近期为主、考虑发展； 应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。（4）

17、 全局出发、统筹兼顾。全局出发、统筹兼顾。 按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。两个阶段两个阶段: 扩大初步设计和施工设计阶段扩大初步设计和施工设计阶段1 设计目的2 设计内容3 设计成果设计内容及步骤：设计内容及步骤： 全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基

18、本内容有以下几方面。1、负荷计算、负荷计算 全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。2、工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择、工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择 参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。3、工厂总降压变电所主接线设计、工厂总降压变电所主接线设计 根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它

19、的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。4、厂区高压配电系统设计、厂区高压配电系统设计 根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。5、工厂供、配电系统短路电流计算、工厂供、配电系统短路电流计算 工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短 路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。6、改善功率因数装置设计、改善功率因数装置设计 按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需 移相电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电