第1章工厂供电系统概述

1、供供电教研电教研室室工工厂厂供供电电总课时：总课时：42学时学时主讲教师：齐山成主讲教师：齐山成联系方式：联系方式公地点：实办公地点：实4#302室室供供电教研电教研室室工工厂厂供供电电总课时：总课时：42学时学时 工厂供电工厂供电是高职高专院校电类专业，主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，具备工厂变配算、短路电

2、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。岗位，从事相关工作奠定坚实的基础。供供电教研电教研室室工工厂厂供供电电总课时：总课时：42学时学时参考教材：参考教材：工厂供电技术工厂供电技术 关小虎关小虎 2006.5工厂供电工厂供电 第第2版版 黄纯华黄纯华 2001.6工厂供电工厂供电 李友文李友文 2001.8工厂供电工厂供电 苏文成苏文成 2001.3 工厂供电工厂供电 姚锡禄主编姚锡禄主编 2004.7工厂供电

3、工厂供电 第第4版版 刘介才刘介才 2004.8工工厂厂供供电电总课时：总课时：56学时学时供供电教研电教研室室第一章第一章 工厂供电系统概述工厂供电系统概述供配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的额定电压 电力系统中性点的接地方式电力系统中性点的接地方式 123供供电教研电教研室室1.1 供配电系统简介供配电系统简介本节主要内容：本节主要内容：电能的生产与特点；电能的生产与特点；电力系统的构成；电力系统的构成；供供电教研电教研室室1.1 供配电系统简介供配电系统简介工厂供电工厂供电(plant power supply)：即指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。即指工厂

4、所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。1.电能电能是通过一次能源（煤、风、水、原子能等）是通过一次能源（煤、风、水、原子能等） 转化而来的二次能源。转化而来的二次能源。2.优越性：优越性：生产方便；生产方便；易于转化成其它的能量（如将电能转化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）。成机械能、光能、热能、化学能等）。 分配简单经济；分配简单经济；便于控制、调节和测量；便于控制、调节和测量；供供电教研电教研室室1.1 供配电系统简介供配电系统简介可以创造出比自身成本高出许多倍的生可以创造出比自身成本高出许多倍的生产价值。产价值。由发电厂、变电所、电力网和电能用户组成的一由

5、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个发电、输电、变电、配电和用电的整体称为电力系统。力系统。 供供电教研电教研室室1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室1.1 供配电系统简介供配电系统简介1.发电厂发电厂（1）火力发电厂）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。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、地热及太阳能发种类：水力、火力、核能、风力、地热及太阳能发 电厂。电厂。以煤炭、石油、天然气等为燃料，利用燃料的化以煤炭、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

6、汽轮机等热力机械将热学能来产生热能，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。能转化为机械能，发电机将其转化为电能。 供供电教研电教研室室1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室1.1 供配电系统简介供配电系统简介火电厂又分为火电厂又分为凝汽式电厂凝汽式电厂和和热电厂热电厂两种类型。两种类型。凝汽式火电厂凝汽式火电厂：只生产电能，热效率低，仅为：只生产电能，热效率低，仅为30 % 40%。热电厂热电厂 :既生产电能又生产热能。热电厂的热效率高既生产电能又生产热能。热电厂的热效率高 达达60 % 70%。 供供电教研电教研室室火电厂外景火电厂外景1.1 供配

7、电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室热电厂外景热电厂外景1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室1.1 供配电系统简介供配电系统简介（2）水力发电厂）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，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。也称水电站。堤坝式堤坝式:一般河流水位的落差沿河流是分散的，为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，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。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。通常这类水电站又细分为坝后式和河床式两

8、种。 水电站的类型可以分为：水电站的类型可以分为：供供电教研电教研室室坝后式水电站坝后式水电站:发电机厂房建在坝后，全部水头的压力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。厂房，推动水轮发电机发电。 坝后式水电站示意图坝后式水电站示意图1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室河床式水电站示意图河床式水电站示意图河床式水电站河床式水电站:发电机厂房和挡水堤连成一体，厂房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也起挡水作用。由于厂房修建在河床 中，故称河床式。中，故称

9、河床式。1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室引水式水电站示意图引水式水电站示意图引水式水电站引水式水电站: 建在山区水流湍急的河道上或河床坡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，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。用于水头比较高的情况。 1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室图图1-5 1-5 抽水蓄能电站示意图抽水蓄能电站示意图（3）抽水蓄能电站）抽水蓄能电站 抽水蓄能电站是一种特殊形式的水电站，具有抽水蓄能电站是一种特殊形式的水电站

10、，具有水轮机水轮机-发电机和电动机发电机和电动机-水泵两种可逆的工作方水泵两种可逆的工作方式式 。 1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室 核电厂发电的原理与火电厂相似，都要有一个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。热源不是煤或石油，它的热源是原子核的裂变能。（4）核电厂）核电厂 核电是一种安全清洁的能源，利用它可以大大核电是一种安全清洁的能源，利用它可以

11、大大地节约煤和减少污染。一个地节约煤和减少污染。一个1000MW的火电厂一的火电厂一天燃烧的煤是天燃烧的煤是9600t，而相应，而相应1000MW的核电的核电厂，一天只要厂，一天只要3.3kg的的U235，同样容量的电厂其，同样容量的电厂其用燃料量竟相差用燃料量竟相差300万倍。万倍。 利用铀利用铀(或钚）在反应堆核裂变或钚）在反应堆核裂变 热能热能（汽轮机）机械能（汽轮机）机械能 电能电能1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室大亚湾核电站大亚湾核电站1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室太阳能发电太阳能发电光伏发电光伏发电1.1 供配电系统简介供配电系统简

12、介供供电教研电教研室室风力发电厂风力发电厂1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室地热发电厂地热发电厂1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室潮汐发电示意图潮汐发电示意图1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室2.变配电所的基本类型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。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，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，变压器的容量约是中的变电所的数

13、量多于发电厂，变压器的容量约是发电机容量的发电机容量的710倍。倍。 变电所分为发电厂的变电所（升压变电所）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电力系统的地位与供电范围，可以将其分为以下几类。类。1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室 1) 枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，汇集着电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。电力

14、系统的多个大电厂和大区域。 2) 电压等级一般为电压等级一般为330 500 kV。 3) 枢纽变电所在系统中的地位非常重要，若发生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，甚至系统崩溃的灾全所停电事故，将引起系统解列，甚至系统崩溃的灾难局面。难局面。 （1） 枢纽变电所枢纽变电所 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，它一般汇集离输电线路分段，它一般汇集23个电源，这样的变个电源，这样的变电所主要起中间环节

15、作用。电所主要起中间环节作用。（2） 中间变电所中间变电所1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室 2) 电压等级多为电压等级多为220330 kV，其中压侧一，其中压侧一般是般是110220 kV，供给所在的多个地区用电并接，供给所在的多个地区用电并接入一些中小型电厂。入一些中小型电厂。 3) 当全所停电时，将引起区域电网解列，影响当全所停电时，将引起区域电网解列，影响面也比较大。面也比较大。（3） 地区变电所地区变电所 1) 地区变电所主要任务是给地区的用户供电，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。它是一个地区或城市的主要变电所。 2) 电

16、压等级一般为电压等级一般为110220 kV。 3) 若发生全所停电事故，只造成本地区或城市若发生全所停电事故，只造成本地区或城市停电。停电。 1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室 1) 终端变电所位于输电线路的末端，靠近负荷点。终端变电所位于输电线路的末端，靠近负荷点。 2) 高压侧电压多为高压侧电压多为110 kV或者更低（如或者更低（如35 kV），经过变压器降压为），经过变压器降压为610 kV电压后直接向电压后直接向用户送电。用户送电。 3) 若发生全所停电事故，只是所供电的用户停电，若发生全所停电事故，只是所供电的用户停电，影响面较小。影响面较小。 （4） 终端

17、变电所终端变电所 供配电系统由总降压变电所（高压配电所）、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高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。设备组成。 1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室1一次变压的工厂供电系统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供电系统 高压深入负荷中心的高压深入负荷中心的直配方式，可以省去直配方式，可以省去一级中间变压，简化一级中间变压，简化了供电系统接线，节了供电系统接线，节约投资和有色金属，约投资和有色金属，降低了电能损耗和电降低了电能损耗和电压损耗，提高

18、了供电压损耗，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架空线路深入负荷中心的“安全走廊安全走廊”要求而定，否要求而定，否则则不宜采用。不宜采用。1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室（2）只设一个降压变电所的供电系统）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或稍多一些，如果工厂所需容量不大于160kVA时，时，一般直接由公共低压电网供电。一般直接由公共低压电网供电。 a)a)一台主变一台主

19、变 b)b)两台主变两台主变 1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室（3）拥有高压配电所的一次变压供配电系统）拥有高压配电所的一次变压供配电系统 1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室2二次变压的工厂供电系统二次变压的工厂供电系统 1.1 供配电系统简介供配电系统简介供供电教研电教研室室本节主要内容：本节主要内容：额定电压（定义、分类、选取）；额定电压（定义、分类、选取）；电能质量电能质量(标准、提高措施标准、提高措施)。1.2 电力系统的额定电压电力系统的额定电压供供电教研电教研室室1.2电力系统的额定电压电力系统的额定电压 电气设备的额定电压是按长期正常

20、工作时具有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准化和系列化生产，国家规定了标准电压系列如下表所示。表所示。 电力网的额定标准电压电力网的额定标准电压(KV)： 0.22、0.38（低压）（低压） 3、6、10、35、60、110、220（高压）（高压） 330、500（超高压）（超高压） 750、1000 （特高压）（特高压）供供电教研电教研室室1.2电力系统的额定电压电力系统的额定电压用电设备额定电压与用电设备额定电压与电力网额定电压电力网额定电压 发电机额

21、定电压发电机额定电压 变压器额定电压变压器额定电压 原边绕组原边绕组 副边绕组副边绕组 接电力网接电力网 接发电机接发电机 0.230.220.230.230.400.380.400.40 33.1533.153.15及及3.3 66.366.36.3及及6.6 1010.51010.510.5及及11 353538.5 606066 110110121 220220242 330330363 500500550 750750825供供电教研电教研室室1.2电力系统的额定电压电力系统的额定电压1.额定电压的分类额定电压的分类（1）第一类额定电压（低于）第一类额定电压（低于100V ）主要用于安

22、全照明、蓄电池及用电设备的操作电源。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（）第二类额定电压（ 1001000V之间之间 ）主要用于日常生活、低压电器设备。主要用于日常生活、低压电器设备。 （3）第三类额定电压（）第三类额定电压（1000V以上）以上） 2.额定电压的确定方法额定电压的确定方法（1）用电设备和电力网的额定电压）用电设备和电力网的额定电压 供供电教研电教研室室1.2电力系统的额定电压电力系统的额定电压（2）发电机额定电压）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我国用电设备的额定电压与电力网的额定电压是相等的。等的。 2）不可直配发

23、电机（）不可直配发电机（100MW） 13.8、15.75、18、20kV等四种。等四种。1）可直配发电机（）可直配发电机（ 100MW） G.N1.05W.N （0.4、6.3、10.5）。）。供供电教研电教研室室1.2电力系统的额定电压电力系统的额定电压（2）变压器额定电压）变压器额定电压1）一次绕组相当于用户）一次绕组相当于用户不与发电机直接相连（降压变）不与发电机直接相连（降压变） 2）二次绕组相当于电源）二次绕组相当于电源与发电机直接相连（升压变、厂变）与发电机直接相连（升压变、厂变） T1.NG.N1.05W.N T1.NW.N 供供电教研电教研室室 若二次侧供电线路不长，直接供电

24、给高低压用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电设备时，仅考虑补偿变压器满负荷运行时绕组内部部5的电压降。的电压降。1.2电力系统的额定电压电力系统的额定电压 变压器二次侧供电线路较长，如为较大的高压电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网时，其二次绕组额定电压应比相联电网额定电压高高10，其中，其中5是用于补偿变压器满负荷运行时是用于补偿变压器满负荷运行时绕组内部的约绕组内部的约5的电压降，另外的电压降，另外5用以补偿线路用以补偿线路上的电压损耗。上的电压损耗。供供电教研电教研室室1.2电力系统

25、的额定电压电力系统的额定电压3.额定电压的选取额定电压的选取（1）原则）原则电能损耗（重要）；电能损耗（重要）； （2）额定电压的确定）额定电压的确定负荷的功率因素；负荷的功率因素； 导线截面的大小；导线截面的大小； 是否有大型用电设备等；是否有大型用电设备等； 电价制度。电价制度。 高压：高压：10KV、6KV、3KV； 低压：低压：0.4KV。 供供电教研电教研室室1.2电力系统的额定电压电力系统的额定电压衡量标准主要有：电压和频率。衡量标准主要有：电压和频率。1.基本要求基本要求（1）安全；）安全；（2）可靠；）可靠；（3）优质；）优质；（4）经济。）经济。2.电压质量电压质量衡量标准主

26、要有：衡量标准主要有：电压降落；电压降落；电压损耗；电压损耗；电压偏差；电压偏差； 电压波动与畸变（谐波）。电压波动与畸变（谐波）。 供供电教研电教研室室1.2电力系统的额定电压电力系统的额定电压（1）电压降落）电压降落电网中任意两点电压的相量差称为电压降落。电网中任意两点电压的相量差称为电压降落。 （2）电压损耗）电压损耗 电网中任意两点电压的代数差称为电压损耗。电网中任意两点电压的代数差称为电压损耗。 （3）电压偏差）电压偏差 指用电设备端电压指用电设备端电压U与用电设备额定电压与用电设备额定电压UN之差对额定电压之差对额定电压UN的百分数。的百分数。 %100%NNUUUU供供电教研电教

27、研室室1.2电力系统的额定电压电力系统的额定电压（4）电压波动于畸变）电压波动于畸变35kv及以上及以上5%UN；10kv及以下及以下7%UN；低压照明及农业用电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。现象，称为电压波动。 产生：产生：负荷剧烈变化引起冲击负荷，如电机起动、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。电焊机、电弧炉、轧钢机。供供电教研电教研室室 （1）大容量（）大容量（3000MW以上以上 ）系统允许频

28、率）系统允许频率偏差偏差0.2 HZ； （2）中小容量（）中小容量（3000MW以上以上 ）系统允许频）系统允许频率偏差率偏差0.5 HZ。 （3）电力系统非正常情况下，供电频率允许偏）电力系统非正常情况下，供电频率允许偏差差 1.0HZ。1.2电力系统的额定电压电力系统的额定电压3.频率质量频率质量我国规定的电力系统的额定频率为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。式、三相负荷均衡、无功功率补偿。4.改善电能质量的措施改善电能质量的措施供供电教研电教研室室本节主要内容：本节

29、主要内容：大接地电流系统；大接地电流系统；小接地电流系统。小接地电流系统。1.3 电力系统中性点的接地方式电力系统中性点的接地方式 供供电教研电教研室室 电力系统电源中性点的不同运行方式，对电力系统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，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。运行。 种类：中性点不接地系统、中性点经阻抗接地系统、中性种类：中性点不接地系统、中性点经阻抗接地系统、中性 点直接接地系统点直接接地系统 1、中性点不接地

30、的电力系统、中性点不接地的电力系统 正常运行：电压、电流对称。正常运行：电压、电流对称。1.3 电力系统中性点的接地方式电力系统中性点的接地方式 供供电教研电教研室室单相接地：另两相对地电压升高为原来的根号单相接地：另两相对地电压升高为原来的根号3倍。单相接地倍。单相接地电容电流为正常运行时电容电流为正常运行时 相线对地电容电流的相线对地电容电流的3倍。倍。 单相接地电流经验公式：单相接地电流经验公式： 350)35(cabohNCllUI1.3 电力系统中性点的接地方式电力系统中性点的接地方式 供供电教研电教研室室2.中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地 正常运行：三相电压、电流对称正常

31、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单相接地：另两相对地电压升高为原来的 倍，减小倍，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系统中，电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。方式。31.3 电力系统中性点的接地方式电力系统中性点的接地方式 供供电教研电教研室室3.中性点直接接地或低阻接地的电力系统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单相接地：另外两相对地电压

32、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。除短路故障。110KV110KV以上的超高压采用该系统很有经济价值。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电力系统中性点的接地方式 供供电教研电教研室室4、低压配电系统的接地型式、低压配电系统的接地型式 我国我国220220380V380V低压配电系统，广泛采用中性点直接低压配电系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式，而且引出有中性线