第1章工厂供电概论1宋芸ok第5版

1、工 厂 供 电南京林业大学南京林业大学 信息科学技术学院信息科学技术学院宋宋 芸芸课程说明工厂供电工厂供电 刘介才刘介才 机械工业出版社机械工业出版社教材教材48学时学时 专业课专业课工厂供电工厂供电 苏文成苏文成 机械工业出版社机械工业出版社 考核方式考核方式课堂出勤率课堂出勤率20%+20%+作业作业20%+20%+考试考试60%60%主要内容第二章第二章 负荷计算负荷计算第三章第三章 工厂供电系统工厂供电系统第一章第一章 工厂供电概论工厂供电概论第四章第四章工厂供电系统的保护及工厂供电系统的保护及供电自动化供电自动化 第六章第六章工厂供电系统的电压质量工厂供电系统的电压质量 第七章第七章

2、工厂电气照明技术工厂电气照明技术 第五第五章章节约电能与提高工厂供电节约电能与提高工厂供电统功率因数统功率因数 本章首先简要说明工厂供电的意义、要求及本章首先简要说明工厂供电的意义、要求及本课程的任务；其次简绍典型的各类工厂供电系本课程的任务；其次简绍典型的各类工厂供电系统及发电厂、电力系统的基本知识，然后重点论统及发电厂、电力系统的基本知识，然后重点论述关系到供电系统全局的述关系到供电系统全局的两个基本问题两个基本问题，即电力，即电力系统的电压和电力系统的中性点运行方式，最后系统的电压和电力系统的中性点运行方式，最后概述工厂供电设计的概述工厂供电设计的基本概念基本概念。第一章 工厂供电概论第

3、一章 工厂供电概论第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 及低电压配电系统接地型式及低电压配电系统接地型式 第二节第二节 工厂供电系统及其电源工厂供电系统及其电源 和负荷的基本知识和负荷的基本知识第一节第一节 工厂供电的意义、要求工厂供电的意义、要求 及课程任务及课程任务第四节第四节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量 第一节 工厂供电的意义、要求及课程任务工厂供电（工厂供电（plant power supplyplant power supply）是指工厂所需）是指工厂所需电能的供应和分配，也称工厂配电。电能的供应和分配，也称工厂配电。 重要性：重要性： 工

4、业生产实现电气化以后可以增加产量、提工业生产实现电气化以后可以增加产量、提高产品质量和劳动生产率，供电突然中断，则对高产品质量和劳动生产率，供电突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果，甚至可能发生重工业生产可能造成严重的后果，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来经济上甚至政大的人身事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。治上的重大损失。第一节 工厂供电的意义、要求及课程任务工厂供电的要求：工厂供电的要求： （1 1）安全）安全 （2 2）可靠）可靠 （3 3）优质）优质 （4 4）经济）经济工厂供电的课程任务：工厂供电的课程任务： 讲述中小型工厂内部的电能供应和分配问题，并

5、讲讲述中小型工厂内部的电能供应和分配问题，并讲述电气照明，使学生初步掌握中小型工厂供电系统和电述电气照明，使学生初步掌握中小型工厂供电系统和电气照明运行维护和简单设计计算所必需的基本理论和基气照明运行维护和简单设计计算所必需的基本理论和基本知识。本知识。第一节 工厂供电的意义、要求及课程任务 第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识一、工厂供电系统概况一、工厂供电系统概况 从电源线路进厂起到高低压用电设备进线端止的整个电路系从电源线路进厂起到高低压用电设备进线端止的整个电路系统。统。 电能先经高压配电所（电能先经高压配电所（High-voltage distribution substaH

6、igh-voltage distribution substationtion，HDSHDS）集中，再由高压配电线路将电能送到各车间变电）集中，再由高压配电线路将电能送到各车间变电所（所（shop transformer substationshop transformer substation，STSSTS），或由高压配电），或由高压配电线路直接供给高压用电设备。线路直接供给高压用电设备。 车间变电所内装有配电变压器，将车间变电所内装有配电变压器，将6-10kV6-10kV的高压降为一般低的高压降为一般低压设备所需的电压，如压设备所需的电压，如220/380V220/380V，然后由低压配电

7、线路将电，然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备使用。能分送给各用电设备使用。分类分类: :大型用户大型用户: :图l1高压深入负荷中心高压深入负荷中心: :图12中型用户中型用户 : :图13、图14小型用户小型用户 : : 图15、图16一般中型工厂的电源进线电压是一般中型工厂的电源进线电压是6-10kV6-10kV。一、工厂供电系统概况一、工厂供电系统概况 第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识 第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识 对于大型工厂及某些电源进线，或电压为对于大型工厂及某些电源进线，或电压为35kV35kV及以上的中及以上的中型工厂，一般经两次降压型工厂，一

8、般经两次降压 ，即电源进厂以后，先经总降压变电，即电源进厂以后，先经总降压变电所，然后通过高压配电线将电能送到各个车间变电所，也有的经所，然后通过高压配电线将电能送到各个车间变电所，也有的经高压配电所再送到车间变电所，最后经配电变压器降为一般低压高压配电所再送到车间变电所，最后经配电变压器降为一般低压用电设备所需的电压。其简图如用电设备所需的电压。其简图如图图1-11-1所示。所示。 有的有的35kV35kV进线的工厂，只经一次降压，即进线的工厂，只经一次降压，即35kV35kV线路直接引入线路直接引入靠近负荷中心的车间变电所，经车间变电所的配电变压器直接降靠近负荷中心的车间变电所，经车间变电

9、所的配电变压器直接降为低压用电设备所需的电压，如为低压用电设备所需的电压，如图图1-21-2所示。所示。 图图1-1 1-1 具有总降压变电所的工厂供电系统简图具有总降压变电所的工厂供电系统简图 第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识 图图1-2 1-2 高压深入负荷中心高压深入负荷中心的直配式工厂供电系统简图的直配式工厂供电系统简图 可以省去一级中间变压。简化可以省去一级中间变压。简化供电系统接线，节约投资和有供电系统接线，节约投资和有色金属用量，降低电能和电压色金属用量，降低电能和电压损耗。损耗。是否满足是否满足35kV35kV架空线路架空线路深入负荷中心的深入负荷中心的“安全安全走

10、廊走廊”要求要求指在计算导线最大风偏和安全距指在计算导线最大风偏和安全距离情况下，离情况下，35kV35kV及以上高压架空及以上高压架空电力线路两边导线向外侧延伸一电力线路两边导线向外侧延伸一定距离所形成的两条平行线之间定距离所形成的两条平行线之间的专用通道。的专用通道。 第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识工厂供电 图1-3是一个比较典型的中型工厂供电系统简图。 图图1-3 1-3 中型工厂供电系统简图中型工厂供电系统简图单母线分段制单母线分段制隔离开关闭合，由一条电源隔离开关闭合，由一条电源进线供电，通常来自公网，进线供电，通常来自公网，另一条备用，来自邻近单位。另一条备用，来自邻

11、近单位。 第二节第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识本知识 图图1-41-4是如图是如图1-31-3所示工厂供电系统的平面布线示意图。所示工厂供电系统的平面布线示意图。 图图1-4 1-4 图图1-31-3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线示意图 第二节第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识本知识 对于小型工厂，由于其容量一般不大于对于小型工厂，由于其容量一般不大于1000kVA1000kVA或稍多，因此通常只或稍多，因此通常只设一个降压变电所，将设一个降压变电所，将6 610kV10kV降为低压

12、用电设备所需的电压，如图降为低压用电设备所需的电压，如图1-51-5所所示。示。 图图1-5 1-5 只设一个降压变电所的工厂供电系统简图只设一个降压变电所的工厂供电系统简图 a a）装有一台主变压器）装有一台主变压器 b b）装有两台主变压器）装有两台主变压器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。 第二节第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识本知识图图16容量不大于容量不大于160kVA时时经过分析可知：经过分析可知：配电所的任务是配电所的任务是接受电能和分配电能，不改变电接受电能和分配电能，不改变电压；而变电所的任务是接受电能、压；而变

13、电所的任务是接受电能、变换电压和分配电能。变换电压和分配电能。 4.小型用户小型用户 二、工厂供电系统电源简介二、工厂供电系统电源简介 （一）发电厂（一）发电厂 将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能( (二次能源二次能源) )的的 工厂。工厂。 种类：水力、火力、核能、风力、地热及太阳能发电厂。种类：水力、火力、核能、风力、地热及太阳能发电厂。 第二节第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识本知识 二、工厂供电系统电源简介二、工厂供电系统电源简介（二）电力系统（二）电力系统 送电过程：送电过程：发电机发电机升压升压高压输电线

14、路高压输电线路降压降压配电配电 图图1-7 1-7 从发电厂到用户的送电过程示意图从发电厂到用户的送电过程示意图 第二节第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识本知识 第二节第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识本知识 （三）工厂的自备电源简介（三）工厂的自备电源简介 1. 1.采用柴油发电机组的自备电源。采用柴油发电机组的自备电源。 第二节第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识本知识图图1-91-9是采用快速自启动型是采用快速自启动型柴油发电机组作备用电源柴油发电机组作备用电源的主接线图

15、。的主接线图。 2.2.采用柴油发电机组的自备电源采用柴油发电机组的自备电源 柴油发电机组组成示意图 第二节第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识本知识 三、工厂电力负荷简介三、工厂电力负荷简介 电力负荷又称电力负载，有两种含义：电力负荷又称电力负载，有两种含义： 1. 1.是指耗用电能的用户设备或用户是指耗用电能的用户设备或用户，如重要负荷、一，如重要负荷、一 般负荷、动力负荷、照明负荷等；般负荷、动力负荷、照明负荷等； 2.2.是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小，如轻，如轻 负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（

16、空载）、负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、 满负荷（满载）等。满负荷（满载）等。返回本章目录 第二节第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识本知识 （一）工厂电力负荷的分级（一）工厂电力负荷的分级 工厂电力负荷，按工厂电力负荷，按GB 50052-1995GB 50052-1995供配电系统设计规范供配电系统设计规范规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级：影响的程度分为三级： 一级负荷一级负荷 中断供电将造成人身伤亡，或者中断供电将在政治、经中断供电将造成人身伤亡，

17、或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失时，如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生济上造成重大损失时，如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。间才能恢复等。 二级负荷二级负荷 中断供电将在政治、经济上造成较大损失，如：主要设中断供电将在政治、经济上造成较大损失，如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。企业大量减产等。 三级负荷三级负

18、荷 不属于一级和二级负荷者应为三级负荷不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。 第二节第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识本知识 第三节第三节 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 电压和频率是衡量电能质量的两个基本参数。电压和频率是衡量电能质量的两个基本参数。 对工厂供电系统来说，提高电能质量主要是提高电压对工厂供电系统来说，提高电能质量主要是提高电压质量。质量。 电压质量是按照国家标准或规范对电力系统电压的偏电压质量是按照国家标准或规范对电力系统电压的偏差、波动、波形及其三相性的对称性（平衡性）等的一差、波动、波形及其三相性的

19、对称性（平衡性）等的一种质量评估。种质量评估。 第三节 电力系统的电压与电能质量 电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差，电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差，通常以其对额定电压的百分值来表示。通常以其对额定电压的百分值来表示。 电压的波动是指电网电压有效值（方均根值）的快速电压的波动是指电网电压有效值（方均根值）的快速变动。电压波动值以用户公共供电点在时间上相邻的最大变动。电压波动值以用户公共供电点在时间上相邻的最大和最小电压方均根之差对电网额定电压的百分值来表示。和最小电压方均根之差对电网额定电压的百分值来表示。电压波动的频率用单位时间内电压波动（变动）的次数来电压波动的频率

20、用单位时间内电压波动（变动）的次数来表示。表示。 电压波形的好坏，以其对正弦波形畸变的程度来衡量。电压波形的好坏，以其对正弦波形畸变的程度来衡量。 三相电压的平衡情况，以其不平衡度来衡量。三相电压的平衡情况，以其不平衡度来衡量。 随着电力电子技术的广泛应用与发展，供电系统中增加了大随着电力电子技术的广泛应用与发展，供电系统中增加了大量的非线性负载，特别是静止变流器，从低压小容量家用电量的非线性负载，特别是静止变流器，从低压小容量家用电器到高压大容量用的工业交直流变换装置，由于静止变流器器到高压大容量用的工业交直流变换装置，由于静止变流器是以开关方式工作的，会引起电网电流、电压波形发生畸变，是以

21、开关方式工作的，会引起电网电流、电压波形发生畸变，引起电网的谐波引起电网的谐波“污染污染”。另外，冲击性、波动性负荷，如。另外，冲击性、波动性负荷，如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等运行中不仅会产生大量的电弧炉、大型轧钢机、电力机车等运行中不仅会产生大量的高次谐波，而且使得电压波动、闪变、三相不平衡日趋严重。高次谐波，而且使得电压波动、闪变、三相不平衡日趋严重。 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量 这些对电网的不利影响不仅会导致供用电设备本身的安这些对电网的不利影响不仅会导致供用电设备本身的安 全性降低，而且会严重削弱和干扰电网的经济运行，造成对全性降低，而且会严重削

22、弱和干扰电网的经济运行，造成对 电网的电网的“公害公害”。 为此，国家技术监督局相继颁布了涉及电能质为此，国家技术监督局相继颁布了涉及电能质量五个方面的国家标准，即：量五个方面的国家标准，即：供电电压允许偏差，供电电压允许偏差，供电电压允许波动和闪变，供电三相电压不允许平供电电压允许波动和闪变，供电三相电压不允许平衡度，公用电网谐波，以及供电频率允许偏差等的衡度，公用电网谐波，以及供电频率允许偏差等的指标限制。指标限制。 第三节第三节 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）电网（一）电网( (电力线路电力

23、线路) )的额定电压的额定电压 按按GB156-2003GB156-2003标准电压标准电压规定，我国三相交流电网和发规定，我国三相交流电网和发电机的额定电压如表电机的额定电压如表1-11-1所示。所示。 分分类类电网和用电设备电网和用电设备额定电压额定电压 / kV 发电机发电机 额定电压额定电压 / kV 电力变压器额定电压电力变压器额定电压 / kV 一次绕组一次绕组 二次绕组二次绕组低低压压 0.38 0.40 0.38 0.40 0.66 0.69 0.66 0.69 高高压压 3 3,15 3, 3.15 3,15, 3.3 6 6.3 6, 6.3 6.3, 6.6 10 10.

24、5 10, 10.5 10.5, 11表表1-1 1-1 我国三相交流电网和电力设备的额定电压我国三相交流电网和电力设备的额定电压 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量 高高压压 13.8, 15.75, 18, 20, 22, 24, 26 13.8, 15.75, 18, 20， 22, 24, 26 35 35 38.5 66 66 72.5 110 110 121 220 220 242 330 330 363 500 500 550 750 750 825 (800) 1000 1000 1100( (续续) ) 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系

25、统的电压与电能质量（二）用电设备的额定电压（二）用电设备的额定电压按按GB/T11022-1999GB/T11022-1999高压开关设备和控制设备标准的共同高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求技术要求规定，高压开关设备和控制设备的额定电压按其规定，高压开关设备和控制设备的额定电压按其允许的最高工作电压来标注，如表允许的最高工作电压来标注，如表1-21-2所示。所示。 表表1-2 1-2 系统的额定电压、最高电压和高压设备的额定电压系统的额定电压、最高电压和高压设备的额定电压 （单位：（单位：kVkV）系系 统统额定电压额定电压 系系 统统最高电压最高电压高压开关、互感器高压开关、互感器及

26、支柱及支柱 绝缘子的额定电压绝缘子的额定电压 穿墙套管穿墙套管 额定电压额定电压 熔熔 断断 器器 额定电压额定电压 3 6 10 35 3.5 6.9 11.5 40.5 3.6 7.2 12 40.5 6.9 11.5 40.5 3.5 6.9 12 40.5 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量( (三三) )发电机的额定电压发电机的额定电压为了维持线路的平均电压在额定电压值为了维持线路的平均电压在额定电压值, ,线路首端线路首端( (电源端电源端) )的电压应较线路额定电压高的电压应较线路额定电压高5%,5%,而线路末端电压则较线路额定而线路末端电压则较线路额

27、定电压低电压低5%,5%,如图如图1-181-18所示。取所示。取系统的额定电压系统的额定电压105%105%。 图图1-18 1-18 用电设备和发电机的额定电压用电设备和发电机的额定电压 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量（四（四) )电力变压器的额定电压电力变压器的额定电压1.变压器一次绕组的额定电压分两种情况： 升压变压器：当变压器直接与发电机相连时，高于电网 额定电压5% 降压变压器：当变压器直接与线路相连时，与供电线路 电压相同。+5%+5%+10%+10%+0%+0%+5%+5% 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量 2.2.

28、变压器二次侧额定电压变压器二次侧额定电压 分两种情况：分两种情况： 变压器二次侧供电线路较长，高于供电线路额定电压变压器二次侧供电线路较长，高于供电线路额定电压10%10%。 变压器二次侧供电线路较短，或低压线路时，高于供电电变压器二次侧供电线路较短，或低压线路时，高于供电电 网额定电压网额定电压5%5%。当变压器供电距离较短时，可以不考虑线路上的电压损失，只需要补偿满载时变压器绕组上的电压损失即可。 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量( (五五) ) 电压高低的划分电压高低的划分电力系统电压高低的划分电力系统电压高低的划分, ,因着眼点不同而有不同的划分方法因着眼

29、点不同而有不同的划分方法. .1.1.根据根据电业安全工作规程电业安全工作规程规定：规定：低压低压指设备对地电压在指设备对地电压在250V250V及以下者；及以下者；高压高压指设备对地电压在指设备对地电压在250V250V以上者。以上者。以上划分是从人身安全方面着眼的。以上划分是从人身安全方面着眼的。2. 2. 根据我国的一些设计、制造和安装规程通常是以根据我国的一些设计、制造和安装规程通常是以1000V1000V为界为界限来划分电压高低。一般规定限来划分电压高低。一般规定：低压低压指额定电压在指额定电压在1000V1000V（或（或1200V1200V）以下者；）以下者；高压高压指额定电压在

30、指额定电压在1000V1000V（或（或1200V1200V）以上者。）以上者。 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量 三、电压偏差与电压调整三、电压偏差与电压调整 （一）电压偏差的有关概念（一）电压偏差的有关概念 电压偏差是指给定瞬间设备的端电压电压偏差是指给定瞬间设备的端电压 U U与设备额定电压与设备额定电压 U UN N 之差对额定电压之差对额定电压U UN N 的百分比，即：的百分比，即：%100%NNUUUU 对异步电动机的影响：明显影响使用寿命。降低生产效率，对异步电动机的影响：明显影响使用寿命。降低生产效率，影响产品质量。影响产品质量。 对同步电动机的

31、影响：同步电机和电源频率同步，与电压没对同步电动机的影响：同步电机和电源频率同步，与电压没关系，但电压下降，输出功率下降，带载能力下降，过低，将关系，但电压下降，输出功率下降，带载能力下降，过低，将失步，转速可能下降，也可能停转失步，转速可能下降，也可能停转 。 对电光源的影响：明显影响使用寿命。对电光源的影响：明显影响使用寿命。 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量电能质量供电电压允许偏差电能质量供电电压允许偏差（GB12325GB123259090）规定电力）规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压的允许偏差为系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压的允许

32、偏差为: :(1(1）35kV35kV及以上供电和对电压质量有特殊要求的用户为额定及以上供电和对电压质量有特殊要求的用户为额定电压的电压的5 55 5；（2 2）10kV10kV及以下高压供电和低压电力用户为额定电压的及以下高压供电和低压电力用户为额定电压的7 77 7；（3 3）低压照明用户为额定电压的）低压照明用户为额定电压的5 51010。 为了保证用电设备的正常运行，在综合考虑了设备制造和为了保证用电设备的正常运行，在综合考虑了设备制造和电网建设的经济合理性后，对各类用户设备规定了如上的允许电网建设的经济合理性后，对各类用户设备规定了如上的允许偏差值，此值为工业企业供配电系统设计提供了

33、依据。偏差值，此值为工业企业供配电系统设计提供了依据。 第三节 电力系统的电压与电能质量（二）电压调整的措施（二）电压调整的措施（1 1）正确选择无载调压型变压器的电压分接头或采用有）正确选择无载调压型变压器的电压分接头或采用有 载调压变压器。我国工厂供电系统中应用的载调压变压器。我国工厂供电系统中应用的6 610kV10kV电力变压电力变压 器，一般为无载调压型，其高压绕组（一次绕组）有器，一般为无载调压型，其高压绕组（一次绕组）有5%5%的电的电 压分头，并装设有无载调压分接开关，如图压分头，并装设有无载调压分接开关，如图1-201-20所示。所示。（2 2）合理减小系统的阻抗。）合理减小

34、系统的阻抗。 （3 3）合理改变系统的运行方式。）合理改变系统的运行方式。 （4 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 5）采用无功功率补偿装置。）采用无功功率补偿装置。在工业企业中，改善电压偏差的主要措施有三种：在工业企业中，改善电压偏差的主要措施有三种： （1 1）就地进行无功功率补偿，及时调整无功功率补偿量，无功负荷的变）就地进行无功功率补偿，及时调整无功功率补偿量，无功负荷的变化在电网各级系统中均产生电压偏差，它是产生电压偏差的根源，因此，化在电网各级系统中均产生电压偏差，它是产生电压偏差的根源，因此，就地进行无功功率补偿，及时调整无功功率补偿量，从源头上解

35、决问题，就地进行无功功率补偿，及时调整无功功率补偿量，从源头上解决问题，是最有效的措施。是最有效的措施。（2 2）调整同步电动机的励磁电流，在铭牌规定值的范围内适当调整同步）调整同步电动机的励磁电流，在铭牌规定值的范围内适当调整同步电动机的励磁电流，使其超前或滞后运行，就能产生超前或滞后的无功功电动机的励磁电流，使其超前或滞后运行，就能产生超前或滞后的无功功率，从而达到改善网络负荷的功率因数和调整电压偏差的目的。率，从而达到改善网络负荷的功率因数和调整电压偏差的目的。（3 3）采用有载调压变压器。从总体上考虑无功负荷只宜补偿到功率因数）采用有载调压变压器。从总体上考虑无功负荷只宜补偿到功率因数

36、为为0.900.900.950.95，仍然有一部分变化无功负荷要电网供给而产生电压偏差，仍然有一部分变化无功负荷要电网供给而产生电压偏差，这就需要分区采用一些有效的办法来解决，采用有载调压变压器就是有效这就需要分区采用一些有效的办法来解决，采用有载调压变压器就是有效而经济的办法之一。而经济的办法之一。 第三节 电力系统的电压与电能质量 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量 图1-20 电力变压器的分接开关1-帽 2-密封垫圈 3-操动螺母 4-定位钉 5-绝缘底座 6-静触头 7-动触头 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量 四、电压波动及其

37、抑制四、电压波动及其抑制l电压波动是由于负荷剧烈变动的冲击性负荷引起的。电压波动是由于负荷剧烈变动的冲击性负荷引起的。负荷急剧变动，使电网的电压损耗相应变动，从而使用户负荷急剧变动，使电网的电压损耗相应变动，从而使用户公共供电点的电压出现波动现象。公共供电点的电压出现波动现象。 如电弧炉、轧机、电如电弧炉、轧机、电弧焊机等引起的。弧焊机等引起的。 影响电动机的正常启动，甚至无法启动；引起同步电影响电动机的正常启动，甚至无法启动；引起同步电动机的转子震动，电子设备无法正常工作，灯光照度不稳动机的转子震动，电子设备无法正常工作，灯光照度不稳定造成的视感变化等。定造成的视感变化等。 电能质量电压波动

38、和闪变电能质量电压波动和闪变（GB12326GB1232620002000） 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量 电压波动电压波动抑制措施：抑制措施：l 对负荷变动剧烈的大型电气设备，采用专用线路或专对负荷变动剧烈的大型电气设备，采用专用线路或专用变压器单独供电；用变压器单独供电；- -最简便有效最简便有效l 设法增大供电容量，减少系统阻抗，例如单回路线路设法增大供电容量，减少系统阻抗，例如单回路线路改为双回路，架空线改为电缆线路等，使系统的电源改为双回路，架空线改为电缆线路等，使系统的电源损耗减小，从而减小负荷波动引起的电源波动；损耗减小，从而减小负荷波动引起的电

39、源波动；l 在系统出现严重的电压波动时，减少或切除引起波动在系统出现严重的电压波动时，减少或切除引起波动的负荷；的负荷；l 对大容量电弧炉的炉用变压器，宜由短路容量较大的对大容量电弧炉的炉用变压器，宜由短路容量较大的电网供电；电网供电；1.1. 对大型冲击性负荷，可装设能对大型冲击性负荷，可装设能“吸收吸收”冲击性无功功冲击性无功功率的静止型无功补偿装置（率的静止型无功补偿装置（SVCSVC）。）。 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量五、电网谐波及其抑制五、电网谐波及其抑制（一）电网谐波的有关概念（一）电网谐波的有关概念 谐波（谐波（HarmonicHarmonic

40、）即对周期性的变流量进行傅里叶级数分解，得到频率）即对周期性的变流量进行傅里叶级数分解，得到频率 为大于为大于1 1的整数倍基波频率的分量，它是由电网中非线性负荷而产生的。的整数倍基波频率的分量，它是由电网中非线性负荷而产生的。 向公用电网注入谐波电流或公共电网中产生谐波电压的电气设备，称向公用电网注入谐波电流或公共电网中产生谐波电压的电气设备，称 为谐波源。为谐波源。（二）电网谐波的危害（二）电网谐波的危害 谐波的产生主要是因电力系统中存在各种非线性元件。最严重的是大型谐波的产生主要是因电力系统中存在各种非线性元件。最严重的是大型 晶闸管变流设备和大型电弧炉。晶闸管变流设备和大型电弧炉。 对

41、变压器对变压器使铁心损耗增加，出现过热，缩短寿命；使铁心损耗增加，出现过热，缩短寿命； 对交流电机对交流电机不仅使铁心损耗增加，而且使电动机转子发生振动现象，不仅使铁心损耗增加，而且使电动机转子发生振动现象， 影响产品质量；影响产品质量； 对电容器对电容器过负荷甚至烧毁。此外可使电力线路电能损耗和电压损耗增过负荷甚至烧毁。此外可使电力线路电能损耗和电压损耗增 加，计量电表不准；电压谐振等。加，计量电表不准；电压谐振等。电能质量公用电网谐波电能质量公用电网谐波 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量（三）电网谐波的抑制（三）电网谐波的抑制 抑制电网谐波，可采取下列措施：抑

42、制电网谐波，可采取下列措施： （1 1）三相整流变压器采用）三相整流变压器采用YdYd或或DyDy联结。联结。 （2 2）增加整流变压器二次侧的相数。）增加整流变压器二次侧的相数。 （3 3）使各台整流变压器二次侧互有相角差。）使各台整流变压器二次侧互有相角差。 （4 4）装设分流滤波器）装设分流滤波器 。在大容量静止。在大容量静止“谐波源谐波源”（如大（如大 型晶闸管整流器）与电网连接处，装设如图型晶闸管整流器）与电网连接处，装设如图1-211-21所示的分流滤所示的分流滤 波器，使滤波器的各组波器，使滤波器的各组R-L-CR-L-C回路分别对需要消除的回路分别对需要消除的5 5，7 7，1

43、111 等次谐波进行调谐，使之发生串联谐振。等次谐波进行调谐，使之发生串联谐振。 （5 5）选用）选用Dyn11Dyn11联结组三相配电变压器。联结组三相配电变压器。 （6 6）其他抑制谐波的措施。）其他抑制谐波的措施。 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量 图图1-21 1-21 装设分流滤波器吸收高次谐波装设分流滤波器吸收高次谐波 六、三相不平衡及其改善六、三相不平衡及其改善在三相供电系统中，如果三相的电压或电流幅值或有效值在三相供电系统中，如果三相的电压或电流幅值或有效值不相等，或者三相的电压或电流相位差不为不相等，或者三相的电压或电流相位差不为120120度时

44、，称为三度时，称为三相电压或电流不平衡。相电压或电流不平衡。 主要原因是三相负荷不平衡。主要原因是三相负荷不平衡。 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量七、工厂供配电电压的选择七、工厂供配电电压的选择 （一）工厂供电电压的选择（一）工厂供电电压的选择 工厂供电的电压，主要取决于当地电网的供电电压等级，工厂供电的电压，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。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。 各级电压电力线路合理的输送功率和输送距离，在同一输送功各级电压电力线路合理的输送功率和输送距离，在同一输送功

45、率和输送距离条件下，供电电压越高，线路电流越小，使线路率和输送距离条件下，供电电压越高，线路电流越小，使线路 导线或电缆截面越小，可减少线路的初投资和有色金属消耗量。导线或电缆截面越小，可减少线路的初投资和有色金属消耗量。 如表如表1-31-3所示。所示。（二）工厂高压配电电压的选择（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和容量、数量等因素。主要取决于工厂高压用电设备的电压和容量、数量等因素。 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量 表表1-3 1-3 各级电压线路合理的输送功率和输送

46、距离各级电压线路合理的输送功率和输送距离线路电压线路电压/kV 线路结构线路结构 输送功率输送功率/kW 输送距离输送距离/km0.380.38 6 6 10 10 35 66110220架空线架空线 电缆电缆 架空线架空线 电缆电缆架空线架空线 电缆电缆架空线架空线架空线架空线架空线架空线架空线架空线 100 175 1000 3000 2000 5000 200010000 350030000 1000050000 100000500000 0.25 0.35 10 8 620 10 2050 30100 50150 200300（三）工厂低压配电电压的选择（三）工厂低压配电电压的选择 一

47、般采用一般采用220/380V220/380V。第四节第四节 电力系统中性点运行方式及低压电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式配电系统接地型式 一、电力系统的中性点运行方式一、电力系统的中性点运行方式 电源中性点的不同运行方式，对电力系统的运行，特别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和检测仪表的选择和运行。统二次侧的继电保护和检测仪表的选择和运行。 在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的中性

48、点有三种运行方式：器的中性点有三种运行方式：中性点不接地；中性点不接地；中性点经阻抗接地；中性点经阻抗接地；中性点直接接地。中性点直接接地。 小接地电流系统，亦称中性点非有效接地系统，或称中小接地电流系统，亦称中性点非有效接地系统，或称中性点非直接接地系统。大接地电流系统，亦称中性点有效接性点非直接接地系统。大接地电流系统，亦称中性点有效接地系统。地系统。 第四节第四节 电力系统中性点运行方式及低压电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式配电系统接地型式 我国我国3-66kV3-66kV的电力系统，特别是的电力系统，特别是3-10kV3-10kV系统，一般采用系统，一般采用中性点不接地的运

49、行方式。如果单相接地电流大于一定值时中性点不接地的运行方式。如果单相接地电流大于一定值时（ 3-10kV3-10kV 大于大于30A30A，20kV20kV及以上大于及以上大于10A10A）则采用中性点经）则采用中性点经消弧线圈接地的运行方式或低电阻接地方式。消弧线圈接地的运行方式或低电阻接地方式。110kV110kV以上采用以上采用中性点直接接地。中性点直接接地。一、电力系统的中性点运行方式一、电力系统的中性点运行方式 图图1-11 1-11 正常运行时的中性点不接地的电力系统正常运行时的中性点不接地的电力系统 a a）电路图）电路图 b b）相量图）相量图 系统正常运行时，三系统正常运行时

50、，三相电压是对称的，三个相相电压是对称的，三个相对地电流也是平衡的。地对地电流也是平衡的。地中没有电流流过。中没有电流流过。 一、电力系统的中性点运行方式一、电力系统的中性点运行方式（一）中性点不接地系统（一）中性点不接地系统 图图1-111-11是电源中性点不接地系统在正常运行时的电路图和是电源中性点不接地系统在正常运行时的电路图和相量图。相量图。 第四节第四节 电力系统中性点运行方式及低压电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式配电系统接地型式 当系统发生单相接地故障时，假设当系统发生单相接地故障时，假设C C相接地。这时相接地。这时C C相对地电压为零，相对地电压为零，而而A A，B

51、 B相对地电压相对地电压()AACACUUUU ()BBCBCUUUU .()CC AC BIII 相电压变为线电压，升高为原来的相电压变为线电压，升高为原来的 倍。接地电流超前倍。接地电流超前U UC C9090度。大小度。大小为原来的为原来的3 3倍。倍。3第四节第四节 电力系统中性点运行方式及低压电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式配电系统接地型式 (35)350NohcabCUllIU UN N为系统额定电压（为系统额定电压（KVKV）；）；l lohoh为为同一电压的具有电气联系同一电压的具有电气联系的架空线路总长度；的架空线路总长度； l lcabcab为同一电压的具有电气

52、联系的电缆为同一电压的具有电气联系的电缆线路总长度。线路总长度。 由于线路对地的电容不好计算，因此由于线路对地的电容不好计算，因此 不好计不好计算。通常采用经验公式算。通常采用经验公式0ccII和提示：提示：当发生接地故障时，三相用电设备正常工作未受影当发生接地故障时，三相用电设备正常工作未受影响，因为线电压的相位和量值均为变化。但不允许长时间响，因为线电压的相位和量值均为变化。但不允许长时间运行。运行。第四节第四节 电力系统中性点运行方式及低压电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式配电系统接地型式 （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单相接地电流大于

53、一定值时，电力系统中性点必须采取中单相接地电流大于一定值时，电力系统中性点必须采取中性点经阻抗线圈接地的运行方式。性点经阻抗线圈接地的运行方式。图图1-13 1-13 中性点经消弧线圈接地的电力系统发生单相接地故障中性点经消弧线圈接地的电力系统发生单相接地故障a a）电路图）电路图 b b）相量图）相量图 电容电流超前电压电容电流超前电压90900 0，电感电流滞后电感电流滞后90900 0。互相补偿。互相补偿。第四节第四节 电力系统中性点运行方式及低压电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式配电系统接地型式 （三）中性点直接接地或经低电阻接地的电力系统（三）中性点直接接地或经低电阻接地的

54、电力系统中性点直接接地系统发生单相短路时，非故障相对地电压中性点直接接地系统发生单相短路时，非故障相对地电压不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑。不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑。 图1-14 中性点直接接地的电力系统在发生单相接地故障第四节第四节 电力系统中性点运行方式及低压电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式配电系统接地型式 二、低压配电系统的接地型式二、低压配电系统的接地型式 我国我国220/380V220/380V低压配电系统，广泛采用中性点直接接地的运低压配电系统，广泛采用中性点直接接地的运 行方式，引出中性线（行方式，引出中性线（N N）、保护线（）、保护线（PEPE）

55、或保护中性线（）或保护中性线（PENPEN）。）。中性线功能：中性线功能：一是用来接其额定电压为系统相电压的单相用一是用来接其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；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；三是用来减少负荷中性点的电位偏移。三是用来减少负荷中性点的电位偏移。保护线功能：保护线功能： 保障人身安全，防止发生触电事故的接地线。保障人身安全，防止发生触电事故的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分（指正常不带电但故障时可系统中所有设备的外露可导电部分（指正常不带电但故障时可能带电的易被接触的导电部分）通过保护线接地。能带电的易被

56、接触的导电部分）通过保护线接地。保护中性线功能：保护中性线功能：兼有两者功能。我国统称兼有两者功能。我国统称“零线零线”。第四节第四节 电力系统中性点运行方式及低压电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式配电系统接地型式 二、低压配电系统的接地型式二、低压配电系统的接地型式 （一）（一）TNTN系统系统 TNTN系统的中性点直接接地，所有设备的外露可导电部分均系统的中性点直接接地，所有设备的外露可导电部分均接公共的保护线（接公共的保护线（PEPE线）或公共的保护中性线（线）或公共的保护中性线（PENPEN线）。这线）。这种接公共种接公共PEPE线或线或PENPEN线的方式，通称线的方式，通

57、称“接零接零”。TNTN系统又分系统又分TNTN-C-C系统、系统、TN-STN-S系统和系统和TN-C-STN-C-S系统，如图系统，如图1-151-15所示。所示。低压配电系统按接地型式分低压配电系统按接地型式分TNTN系统、系统、TTTT系统和系统和ITIT系统。系统。 第四节第四节 电力系统中性点运行方式及低压电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式配电系统接地型式 图图1-15 1-15 低压配电的低压配电的TNTN系统系统a a）TN-CTN-C系统系统 ； b b）TN-STN-S系统系统 ； c c）TN-C-STN-C-S系统系统 P ENN单相单相三相设备NABCP E

58、P E单相三相设备NABCNP E NCBAN三相设备单相第四节第四节 电力系统中性点运行方式及低压电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式配电系统接地型式 （二）（二）TTTT系统系统 TT TT系统的中性点直接接地，而其中设备的外露可导系统的中性点直接接地，而其中设备的外露可导电部分均各自经电部分均各自经PEPE线单独接地，如图线单独接地，如图1-161-16所示。所示。 图图1-16 1-16 低压配电的低压配电的TTTT系统系统 根据根据 规定规定: :住宅供电系统住宅供电系统, ,应采应采用用TTTT、TNTN系统接地方式。系统接地方式。单相单相三相设备三相设备负荷负荷ABCNA

59、BCZ第四节第四节 电力系统中性点运行方式及低压电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式配电系统接地型式 （三）（三）ITIT系统系统l IT IT系统的中性点不接地，或经高阻抗（系统的中性点不接地，或经高阻抗（100100欧）接地。该欧）接地。该系统没有系统没有N N线线, ,因此不适合接额定电压为系统相电压的设备因此不适合接额定电压为系统相电压的设备, ,只只能接额定电压为系统线电压的设备。能接额定电压为系统线电压的设备。l 该系统中所有设备的外露可导电部分均经各自的该系统中所有设备的外露可导电部分均经各自的PEPE线单独线单独接地，如图接地，如图1-171-17所示所示。 图图1-1

60、7 1-17 低压配电的低压配电的ITIT系统系统 由于由于ITIT系统中性点不接地或经高阻抗线圈系统中性点不接地或经高阻抗线圈接地接地, ,因此当系统发生单相接地故障时因此当系统发生单相接地故障时, ,三相三相用电设备及接线电压的单相设备仍能继续运用电设备及接线电压的单相设备仍能继续运行行. .但应发出报警信号，以便及时处理。但应发出报警信号，以便及时处理。ITIT系统通常不引出中性线，因此，它一般系统通常不引出中性线，因此，它一般为三相三线制系统，主要用于对连续供电要为三相三线制系统，主要用于对连续供电要求较高及有易燃、易爆危险场所，特别是矿求较高及有易燃、易爆危险场所，特别是矿山、井下等