工厂供电第一章概论

1、University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新电气工程基础电气工程基础电子与信息工程学院电子与信息工程学院电气工程及其自动化系电气工程及其自动化系 朱连成朱连成 杨玉杰杨玉杰University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）2/34第一章第一章 概论概论教学目的教学目的1了解：工厂供电意义和

2、要求；发电厂了解：工厂供电意义和要求；发电厂和电力系统概况；电力系统的电能质量。和电力系统概况；电力系统的电能质量。2理解并掌握：工厂供电系统的概念；理解并掌握：工厂供电系统的概念；三相交流电网和电力设备的额定电压；电三相交流电网和电力设备的额定电压；电力系统中性点运行方式及低压配电系统接力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式。地型式。重重 点点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。难难 点点电力系统中性点运行方式及低压配电系统电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式。接地型式。University of Science and Technology Li

3、aoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分3/34第一节第一节 工厂供电及电力系统的基本知识工厂供电及电力系统的基本知识 一、工厂供电的意义和要求一、工厂供电的意义和要求 1工厂供电（工厂供电（plant power supply） 是指工厂所需电能的是指工厂所需电能的供应和分配供应和分配，亦称工厂配，亦称工厂配电。电。 2意义意义 易于转换；输送、分配；生产过程自动化；工易于转换；输送、分配；生产过程自动化；工业电气自动化。业电气自动化。 3要求要求 安全；可靠；优质；经济。安全；可靠；优质；经济。 此外，局部和全

4、局、当前和长远等关系此外，局部和全局、当前和长远等关系。电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分4/34 二、工厂供电系统概况二、工厂供电系统概况 （一）（一）610kV进线的中型工厂供电系统进线的中型工厂供电系统 高压配电所有两条高压配电所有两条610kV的电源进线，的电源进线，分别接在高压配电所的分别接在高压配电所的两段母线上，形成两段母线上，形成单母单母线分段制线分段制。一条电源进。一

5、条电源进线供电，另一条电源进线供电，另一条电源进线作为备用。线作为备用。 HDS、C、M、STS、T、母线分段开关、低、母线分段开关、低压侧联络线、交叉供电。压侧联络线、交叉供电。 单线图，一根线表示三相线路。单线图，一根线表示三相线路。 电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分5/34 负荷中心，非几何中心。负荷中心，非几何中心。 中型工厂供电系统的平面布线示意图。中型工厂供电系统的平面布

6、线示意图。电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分6/34 电源进线电源进线35KV及以上及以上,经过经过两次降两次降压压，也就是经总降压，也就是经总降压变电所，将变电所，将35kV及及以上电压降为以上电压降为610 kV的电压，然后再的电压，然后再由车间变电所将其降由车间变电所将其降为一般低压用电设备为一般低压用电设备所需的电压（所需的电压（220/ 380V）。）。 （二）（二）35kV

7、及以上进线电压的大中型工厂供电及以上进线电压的大中型工厂供电系统系统电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分7/34 高压深入负荷中心的直配方式高压深入负荷中心的直配方式，可以省去一级中间变压，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耗和电压损耗，提高了供

8、电质量。然而这要根据厂区的环境条件是否满足条件是否满足35kV高压架空线路深入负荷中心的高压架空线路深入负荷中心的“安全走廊安全走廊”要求而定，否则不宜采用。要求而定，否则不宜采用。电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分8/34 对于小型工厂，容量一般对于小型工厂，容量一般1000kVA或稍多一些，如果或稍多一些，如果工厂所需容量工厂所需容量160kVA时，一般直接由公共低压电网供电，时，

9、一般直接由公共低压电网供电，只需装设低压配电间。只需装设低压配电间。 一台主变一台主变 两台主变两台主变 （三）小型工厂（三）小型工厂 供电系统供电系统电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分9/34 配电所与变电所的比较：配电所与变电所的比较：配电所：接受和分配电能，不改变电压。配电所：接受和分配电能，不改变电压。变电所：接受电能、变换电压、分配电能。变电所：接受电能、变换电压、分配电能。

10、 工厂供电系统：工厂供电系统： 是指从电源进线是指从电源进线进厂进厂起到高低压用电设备起到高低压用电设备进进线端止线端止的整个电路系统，包括厂内的变、配电所的整个电路系统，包括厂内的变、配电所及所有高、低压配电线路。及所有高、低压配电线路。 电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分10/34 二、发电厂和电力系统二、发电厂和电力系统 ( (一一) )发电厂（发电厂（power plant）

11、又称发电站，是又称发电站，是将自然界存在的各种一次能源转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。换为电能（属二次能源）的工厂。 1水力发电厂水力发电厂 2火力发电厂火力发电厂 3核能发电厂核能发电厂 4风力发电、地热发电及太阳能发电简介风力发电、地热发电及太阳能发电简介电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分11/34 ( (二二) )电力系统电力系统( (power sy

12、stem) )送电过程：送电过程：发电机发电机升压升压高压输电高压输电降压降压变、配电变、配电 电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分12/34 1电力系统电力系统（power system） 由各级电压的电力线路将发电厂、变电所和电由各级电压的电力线路将发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。用电的整体。 2电

13、力网电力网（power network，电网），电网） 电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为电力网或电网。电所，称为电力网或电网。 电网以电压等级来区分，例如电网以电压等级来区分，例如10kV电网。电网。 3动力系统动力系统 电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户，通常称为动力系统。和热能用户，通常称为动力系统。 4联合电网联合电网 资源，电能质量，供电可靠性。资源，电能质量，供电可靠性。电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and T

14、echnology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分13/34如图所示电力系统简图如图所示电力系统简图电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分14/34第二节第二节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量 一、概述一、概述 额定频率、额定电压：电气设备正常工作且获额定频率、额定电压：电气设备

15、正常工作且获得最佳经济效果的频率和电压。得最佳经济效果的频率和电压。 工频，工频，50Hz。 正常：正常：300万万kW及以上，及以上，0.2Hz；300万万kW以下，以下，0.5Hz。 非正常：非正常：1Hz。 工厂电力系统主要是提高工厂电力系统主要是提高电压质量电压质量：电压的偏：电压的偏差、波动、波形。差、波动、波形。 电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分15/34 （一）电压偏差

16、（一）电压偏差（voltage deviation） 1含义及其计算：是指给定瞬间设备电压含义及其计算：是指给定瞬间设备电压U与与设备的额定电压设备的额定电压UN之差对额定电压之差对额定电压UN的百分值（的百分值（+，-）。）。 2对设备运行的影响对设备运行的影响 （1）感应电动机：）感应电动机：M（Tem）U2，U，I，温，温升升T，寿命，寿命（M，n）。）。 （2）同步电动机：）同步电动机：MU2，转速不变，其他，转速不变，其他M、I、T同（同（1）。）。 （3）对光源的影响：白炽灯：）对光源的影响：白炽灯：U10%，寿命，寿命23倍，光倍，光30%。 U10%，寿命，寿命，光，光。荧光灯

17、：。荧光灯：启动、照度、寿命。启动、照度、寿命。defNN%100%UUUU 电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分16/34 3允许电压偏差允许电压偏差 5% 4电压调整（电压调整（voltage regulation） （1）正确选择）正确选择无载型变压器的电无载型变压器的电压分接头压分接头或者采用或者采用有载调压型变压器有载调压型变压器（若设备端电压偏高，则接（若设备端电压偏高，则接

18、+5%分分接头；反之，接头；反之，-5%）。）。 （2）合理减少系统阻抗。（）合理减少系统阻抗。（T、cable） （3）合理改变系统的运行方式。）合理改变系统的运行方式。（习题（习题1-3，白，白天天 -5%，晚上切，晚上切T，用联络线或切一台，用联络线或切一台T） （4）尽量使系统的三相负荷均衡。）尽量使系统的三相负荷均衡。 （5）采用无功功率补偿装置。）采用无功功率补偿装置。电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年

19、年5月月8日日13时时00分分17/34 （二）电压波动及抑制（二）电压波动及抑制 （三）三相不平衡及其改善（三）三相不平衡及其改善 （四）电网谐波及其抑制（四）电网谐波及其抑制 harmonic maxminN%100%UUUU 电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分18/34 二、三相交流电网和电力设备的额定电压二、三相交流电网和电力设备的额定电压 （一）（一）电网（线路）电网（线路）

20、的额定电压的额定电压 首末端首末端5%，整个线路允许，整个线路允许10%。12N=2UUU 电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分19/34 （二）（二）用电设备用电设备的额定电压的额定电压 与同级电网的额定电压相同，与同级电网的额定电压相同，=UN。 （三）（三）发电机发电机（G）的额定电压）的额定电压 UG高于同级电网额定电压高于同级电网额定电压5%（线路首端），（线路首端），UG=（

21、1+ 5%）UN。 电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分20/34 1一次绕组的额定电压一次绕组的额定电压 （1）T与与G相连，或高压电网，高于同级电网额相连，或高压电网，高于同级电网额定电压定电压5%。（近电源远用户）。（近电源远用户） （2）接在线路中，作用电设备，等于电网）接在线路中，作用电设备，等于电网额定电额定电压压。（近用户远电源）。（近用户远电源） 2二次绕组的额定电压二次

22、绕组的额定电压 （1）线路长（或高压电网），高于线路额定电压）线路长（或高压电网），高于线路额定电压的的10%。（。（5%自身损耗，自身损耗，5%线路损耗）线路损耗） （2）线不长，高于线路额定电压的）线不长，高于线路额定电压的5%，自身损，自身损耗耗。 （四）（四）电力变压器电力变压器（T）的额定电压）的额定电压电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分21/34 （五）电压高低的划分（五）

23、电压高低的划分 1从人身安全方面从人身安全方面 250V划分高、低压。划分高、低压。 2设计、制造和安装规程设计、制造和安装规程 1000V。 3其他其他 低压低压1000V以下；以下；1000V以上以上10kV或或35kV为中为中压；压；35kV110kV或或220kV为高压；为高压；220kV或或330kV及以上为超高压；及以上为超高压；800kV或或1000kV及以上为特高压。及以上为特高压。 电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创

24、新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分22/34 三、工厂供配电电压的选择三、工厂供配电电压的选择 1高压输配电好处高压输配电好处 P、L一定：一定：UI A （细，细，截面小，节省截面小，节省有色金属）；有色金属）； P、A一定：一定：UIL（远远）。）。 2高压配电电压的选择高压配电电压的选择 通常通常10kV（或由电厂的（或由电厂的6kV来，而来，而3kV不用）。不用）。35kV高压深入负荷中心的直配方式，高压深入负荷中心的直配方式，“安全走廊安全走廊”。 3工厂低压配电电压的选择工厂低压配电电压的选择 220/380V，井下，井下660V、1140V。220V不用作为不用作

25、为低压三相配电电压低压三相配电电压，只作为单相配电电压和单相用，只作为单相配电电压和单相用电设备的额定电压。电设备的额定电压。 电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分23/34 第三节第三节 电力系统中性点的运行方式及电力系统中性点的运行方式及低压配电系统接地型式低压配电系统接地型式 一、电力系统中性点运行方式（三种）一、电力系统中性点运行方式（三种） 电源中性点不接地系统；电源中性点不接

26、地系统； 电源中性点经阻抗（高压经消弧线圈）接地；电源中性点经阻抗（高压经消弧线圈）接地； 电源中性点直接接地或经低电阻接地。电源中性点直接接地或经低电阻接地。 其中：其中： 、又称小接地电流系统（中性点、又称小接地电流系统（中性点非有效接地系统）；又称非有效接地系统）；又称大接地电流系统（大接地电流系统（ 中性中性点有效接地系统）。点有效接地系统）。电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分

27、24/34 366kV特别特别310kV系统，一般采用系统，一般采用电源中电源中性点不接地的运行方式性点不接地的运行方式。 如果单相接地电流大于一定值：（如果单相接地电流大于一定值：（310kV，30；20kV及以上及以上10）则采用）则采用 电源中性点电源中性点经阻抗（高压经消弧线圈）接地的运行方式。经阻抗（高压经消弧线圈）接地的运行方式。 110kV及以上系统：采用及以上系统：采用电源中性点直接接电源中性点直接接地的运行方式。地的运行方式。 220/380V低压配电系统低压配电系统，采用，采用中性点直接接中性点直接接地的运行方式。地的运行方式。电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电

28、）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分25/34 （一）中性点不接地的电力系统（一）中性点不接地的电力系统正常时正常时 C相单相接地故障时相单相接地故障时电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分26/34 分析：分析： 1正常：（相

29、电压对称，正常：（相电压对称，Ic0平衡），各相对地平衡），各相对地电压等于各相电压。电压等于各相电压。 2单相接地故障时，如单相接地故障时，如C相，则：相，则： C相对地电压为零。相对地电压为零。 其他完好相对地电压其他完好相对地电压上升为线电压上升为线电压。 线电压不变线电压不变。 AACACUUUU ACACAACUUUUU BCBCBBCUUUUU ABABABABUUUUUU BBCBCUUUU 电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上

30、求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分27/34 对地电容电流对地电容电流IC=3IC0。 实际计算公式：实际计算公式： UN：线路额定电压，：线路额定电压，kV。 loh：over-head line，架空线总长度，架空线总长度，km。 lcab：cable line，电缆线路总长度，电缆线路总长度，km。 此时，设备仍可短时运行，报警信号、跳闸。此时，设备仍可短时运行，报警信号、跳闸。 AACC AC0CC33333XUUIIIX NohcabC35A350UllI 电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Tec

31、hnology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分28/34 单相接地时，其他两相对地电压上升为单相接地时，其他两相对地电压上升为线电压线电压；短时运行短时运行2h，备用电源。，备用电源。 （二）中性点经消弧线圈接地的电力系统（二）中性点经消弧线圈接地的电力系统电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分2

32、9/34 单相接地时，其他完好相单相接地时，其他完好相对地电压不变对地电压不变，仍为，仍为相电压（相电压（绝缘选择只按相电压，无需按线电压绝缘选择只按相电压，无需按线电压）。）。 （三）中性点直接接地或经低电阻接地的（三）中性点直接接地或经低电阻接地的电力系统电力系统电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新2022年年5月月8日日13时时00分分30/34 中性线（中性线（N线）线）：相电压；不平衡电流和：相电压；不平衡电流和单相

33、电流；减小中性点的电位偏移。单相电流；减小中性点的电位偏移。 保护线（保护线（PE线）线）：保障人身安全、防止发生触：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。时减少触电危险。 保护中性线（保护中性线（PEN线）线）：它兼有：它兼有N线和线和PE线的线的功能。在我国通称为功能。在我国通称为“零线零线”，俗称，俗称“地线地线”。 低压配电系统按接地型式，分为低压配电系统按接地型式，分为TN系统、系统、TT系统和系统和IT系统。系统。 二、低压配电系统的接地型式二、低压配电系统的接地型式电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Li