工厂供电教学课件-第一章绪论

1、第一章 绪论课程地位课程主要内容参考书目学习要求绪论课程地位是本专业开始全面接触电力系统知识的一门课程为一些后续课程开辟了具体认识的基础是完成有关电力系统方向毕业设计的重要课程为以后从事供配电操作运行、设计等工作奠定基础绪论课程主要内容1、电力系统（工厂供电系统）基本概念电力系统的组成、作用等工厂供电特点我国电网额定电压等级电能质量指标电力系统中性点运行方式等绪论课程主要内容2、电力负荷及其计算如何根据工艺部门提供的用电设备安装容量正确估计工厂所需的电力和电量即求计算负荷计算负荷是设计时作为选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据绪论课程主要内容3、短

2、路电流及其计算供电系统常常因为绝缘损坏、误操作、雷击等原因发生短路故障，短路电流的数值通常是正常工作电流值的十几倍或几十倍。造成电气设备温度急剧上升，过热会使绝缘加速老化，同时产生大的电动力，使设备的载流部分变形或损坏。绪论课程主要内容选用设备就要考虑该设备对短路电流的稳定如：整定供电系统的继电保护装置需要计算三相短路电流；校验电气设备及载流导体的力稳定和热稳定就要用到短路冲击电流、稳态短路电流、短路容量。绪论课程主要内容4、工厂变配电所及其一次系统工厂变配电所位置的选择变电所变压器容量和数量的选择一次设备的选择工厂变电所主接线图（一次接线图）的设计绪论课程主要内容5、工厂供电系统的继电保护和

3、二次回路等继电保护：各种不同类型的继电器以一定的方式连接与组合，系统故障时，继电器保护动作并给出相应的报警信号二次回路：对一次设备进行监测、控制、测量、调节等回路二次回路的接线图设计绪论课程主要内容6、防雷、接地装置防雷基本知识防雷装置工厂供电系统的防雷保护（架空线路与电缆的防雷、变电所防雷等）接地系统和接地电阻的计算绪论课程主要内容7、节约用电、电气照明等节约用电相关措施照明供电系统及其选择绪论参考书目参考教材：工厂供电 刘介才，机械工业出版社工厂供电苏文成，机械工业出版社工厂供电设计指导 刘介才，机械工业出版社绪论学习要求课前预习，上课认真听讲，课后复习善于使用参考书籍和相关网络考核：出勤

4、作业考试绪论工厂供电概论一、电力系统的概念1、电力系统的定义由发电厂内的各种不同类型的发电机、配电装置、输配电线路、升压及降压变电所和用户的各种用电设备，按照一定规律连接而组成的统一整体，对电能进行不间断的生产和分配发电厂：生产电能，将一次能源转换成二次能源（电能） 发电厂按它所利用的能源不同，可分为水力发电厂、火力发电厂、原子能发电厂以及风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂等类型 电力网：由不同电压等级的输电线路和变压器组成，可分为地方电力网、区域电力网及超高压远距离输电网三种类型 变电所：是变换电能电压和接受分配电能的场所 配电所：只接受和分配电能，不变换电压 用户：消耗电能，将电能转化为

5、其他形式的能大型电力系统简图绪论工厂供电概论可以减少系统的总装机容量。 可以减少系统的备用容量。可以提高供电可靠性。可以安装大容量的机组。可以合理利用动力资源，提高系统运行的经济性。2、组建大型电力系统的优点绪论工厂供电概论绪论工厂供电概论3、工厂供电系统是电力系统的主要组成部分，是电能的主要用户工厂用电量约占全国发电量的5070一般中型工厂的电源进线电压是610kV，先经过高压配电所，然后由高压配电线路将电能输送给各车间变电所，降低成一般用电设备所需的电压（380/220V）中型工厂供电系统简图 具有总降压变电所的工厂供电系统简图高压深入负荷中心的工厂供电系统简图 只设一个降压变电所的小型工

6、厂供电系统简图a) 装有一台变压器 b）装有两台变压器工厂自备电源（一）采用柴油发电机组的自备电源（二）采用不间断电源（UPS）的自备电源 采用有柴油发电机组作备用电源的工厂供电系统简图 绪论工厂供电概论二、电力系统电压等级电气设备都是设计为在额定电压下工作时能获得最佳的经济效果。如果设备的端电压与其额定电压有出入时，则设备的工作性能和使用寿命特受到影响，总的经济效果将下降。如对异步电动机的影响；对电光源的影响；对计算机、电视广播等的影响1、电网额定电压电力网额定电压等级是国家根据国民经济发展的需要、技术经济上的合理性及电机、电器制造工业水平确定的2、电力设备额定电压用电设备的额定电压规定与同

7、级线路的额定电压相等 750 500 330 220 11066 3510 6 30.660.38电网和用电设备额定电压 / kV825(800)75055050036333024222012111072.56638.53513.8,15.75,18,20,22,24,2613.8,15.75,18,20,22,24,2610.5及1110及10.510.56.3及6.66及6.36.33.15及3.33及3.153.15高压0.690.660.690.400.380.40低压二次绕组一次绕组电力变压器额定电压 / kV发电机额定电压 / kV分类表1-1 我国三相交流电网和电力设备的额定电压

8、（据GB156-2003）3、发电机的额定电压发电机额定电压规定高于同级线路额定电压的5用于补偿线路上的电压损失4、电力变压器额定电压（1）电力变压器一次线圈的额定电压（2）电力变压器二次侧电压对于用电设备，相当于电源 二次侧供电线路较长时，高于线路电压10 其中5%用于补偿变压器满载供电时一、二次绕组上的电压损失；另外5%用于补偿线路上的电压损失 二次侧供电线路不太长时，高于线路电压5 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如1B中的二次侧高于线路电压10，2B中高于线路电压5三、电能质量指标1、电压：电压偏差、电压波动、电压波形三相对称性允许误差52、频率我

9、国50Hz，允许误差不得超过0.5Hz电压偏差电压偏差是指用电设备的实际电压与额定电压之差，用占额定电压的百分数来表示 电压偏差的危害电压高时，发光效率增加，但使用寿命大大缩短。 ，电压低时，转矩将急剧减小，电流由于电动机：电压偏差的允许值35kV及以上电压供电的用户：5% 10 kV及以下高压供电和低压电力用户：7% 低压照明用户：+5%10%白炽灯：电压低时，寿命延长，但发光效率降低，照度下降；增大，使电动机绕组绝缘过热受损，缩短使用寿命。电压波动与闪变 电压波动是指电网电压短时、快速的变动，用电压最大值与最小值之差对电网额定电压的百分比表示，即 正确选择变压器的电压分接头或采用有载调压变

10、压器；合理减少系统的阻抗；尽量保持系统三相负荷平衡；改变系统的运行方式；采用无功功率补偿设备等。电压调整的措施电压波动产生的原因：是由负荷急剧变动引起的。 闪变是指人眼对因电压波动引起灯闪的一种主观感觉，引起灯闪的电压称为闪变电压。电压波动的允许值使电动机无法正常起动，引起同步电动机转子振动；使某些电子设备无法正常工作；使照明灯发生明显的闪烁现象等。10 kV及以下电网：2.5%35110 kV电网：2%电压波动的危害谐波 谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解后所得到的频率为基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波。对负荷变动剧烈的大型电气设备，采用专线或专用变压器供电 ；增大供电

11、容量，减小系统阻抗 ；增加系统的短路容量或提高供电电压；在电压波动严重时减少或切除引起电压波动的负荷 ；对大型冲击性负荷，可装设能吸收冲击无功功率的静止型无功补偿装置（SVC） 。电压波动的抑制谐波产生的原因：是由于电力系统中存在各种非线性元件 。 使变压器和电动机的铁芯损耗增加，引起局部过热，同时振动和噪声增大，缩短使用寿命；使线路的功率损耗和电能损耗增加，并有可能使电力线路出现电压谐振，产生过电压，击穿电气设备的绝缘；使电容器产生过负荷而影响其使用寿命；使继电保护及自动装置产生误动作；使变压器使计算电费用的感应式电能表的计量不准；对附近的通信线路产生信号干扰，使数据传输失真等。谐波的危害三

12、相整流变压器采用Yd或Dy接线 ；增加整流器的相数 ；在谐波源处装设专用滤波器 ；限制晶闸管整流设备投入电网的容量 ；在大型整流设备附近装设静止型无功补偿装置等。谐波的抑制三相电压不平衡度 指三相系统中三相电压的不平衡程度，用电压负序分量有效值与正序分量有效值的百分比来表示，即影响变换器及其控制系统的正常工作并改变其设计性能，产生附加的非特征谐波分量；使旋转电机的转子受到反方向的负序旋转磁场的作用，产生双倍频率的附加电流，使电机发热甚至烧毁 ；使继电保护装置产生误动和拒动 。电力系统公共连接点：2%接于公共连接点的用户：1.3%产生三相电压不平衡的原因：三相负荷不对称 。三相电压不平衡的危害三

13、相电压不平衡的允许值电力用户供配电电压的选择（一）电力用户供电电压的选择：取决于当地电网的供电电压等级（二）电力用户高压配电电压的选择工厂供电系统的高压配电压，主要取决于当地供电电源电压及工厂高压设备的电压和容量、数量等因素。通常有10KV ；6KV；35KV等。（三）电力用户低压配电电压的选择工厂供电系统的低压配电电压，主要取决于低压用电设备的电压，一般采用220/380V，或380/660V 我国电力系统中性点有三种运行方式：（一）中性点不接地的电力系统正常运行时，系统的三相电压对称，三相导线对地电容电流也对称，其电路图和相量图如图1-16所示。当系统发生A相接地故障时 ，A相对地电压降为

14、零，相当于在中性点叠加上一个零序电压 。其电路图和相量图如图1-17所示。 中性点不接地中性点经消弧线圈接地中性点直接接地四、电力系统中性点运行方式 小电流接地系统大电流接地系统中性点对地电压 图1-16 中性点不接地系统正常运行时的电路图和相量图a）电路图 b）相量图 在数值上图1-17 中性点不接地系统发生A相接地故障时的电路图和相量图a）电路图 b）相量图流过故障点的接地电流为： 数值上：单相接地电流（电容电流）的经验公式：式中，、 分别为架空线路和电缆线路的总长度（km）。 特点中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的 倍 。单相接地电流等于

15、正常时单相对地电容电流的3倍。绝缘投资大。单相故障时，非故障相对地电压升为相电压的 倍，为确保设备的绝缘安全，系统相对地绝缘按线电压设计，中性点绝缘按相电压设计。 单相接地电流小于30A的310kV电力网；单相接地电流小于10A的35kV电力网。 运行可靠性高。发生单相故障时，电力网的线电压仍然对称，用户的三相用电设备仍能照常运行一段时间。但运行时间不能太长，以免另一相又发生接地故障时形成两相接地短路 。优点缺点适用范围当中性点不接地系统的单相接地电流较大时，将产生间歇性电弧而引起弧光接地过电压，甚至发展成多相短路。为此，可采用中性点经消弧线圈接地的方式，如图1-18所示。（二）中性点经消弧线

16、圈接地的电力系统 图1-18 中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时的电路图和相量图a）电路图 b）相量图消弧线圈特点：运行可靠性高，但绝缘投资大。 适用范围： 单相接地电流大于30A的310kV电力网；单相接地电流大于10A的35kV电力网。在电力系统中一般采用过补偿运行方式Why?消弧线圈的补偿方式全补偿:欠补偿:过补偿:特点：中性点始终保持零电位。 优点 节约绝缘投资。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。因此，我国110kV及以上的电力系统基本上都采用中性点直接接地的方式 。（三）中性点直接接地的电力系统 图1-19 中性点直接接地系统的电力系统示意

17、图针对缺点应采取的措施加装自动重合闸装置，以提高供电可靠性。 适用范围110kV及以上电网和380/220V电力网。 说明：110kV及以上电网采用中性点直接接地方式是为了降低工程造价，而在380/220V低压电网中是为了保证人身安全。 缺点 供电可靠性不高。单相短路时，接地相短路电流很大，保护装置迅速跳闸，因此系统不能继续运行。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）: 其功能一是用来连接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，三是减

18、小负荷中性点的电位偏移。 低压配电系统的接地型式(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（指正常时不带电但故障情况下可能带电的易被人身接触的导电部分，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”。c)TN-C-S系统低压配电的TN系统a) TN-C系统b)TN-S系统TN-C系统 该系统中的N线与PE线合为一根PEN线，所有设备的外露可导电部分均接PEN线TN-S系统 该系统中的N线与PE线完全分开，所有设备的外露可导电部分均接PE线TN-C-S系统 该系统的前一部分全为TN-C系统，而后面则有一部分为TN-C系统，另有一部分为TN-S系统 低压配电的TT系统其电源中性点也直