工厂变配电技术 第一章

§1—1电力系统组成1.了解发电厂的概念；了解对电力系统的基本要求。2.掌握常见的发电厂发电形式和能量转换过程。3.掌握电力系统和电网的概念。一、发电厂类型及主要特征1.水力发电厂水利发电厂通称水电站，是利用水库中水流的位能转换为电能的。坝后式水力发电厂生产过程示意图2.火力发电厂火力发电厂简称火电厂（站），是利用煤炭、石油、天然气等燃料燃烧时的化学能转换为热能，加热水变为水蒸气，再由水蒸气推动发电机发电，完成由化学能、热能到电能的转换过程。火力发电厂生产过程示意图3.风力发电厂

风力发电是利用风的动能转换为电能的，风力带动风车风轮旋转，并通过增速机提速，促使发电机发电。风力发电原理示意图

4.核能发电站核能发电厂又称原子能发电厂，通称核电站，是利用核燃料在反应堆中的原子核裂变将核能转换为电能。核能发电厂生产过程示意图1—核反应堆2—稳压器3—蒸汽发生器4—汽轮发电机组5—给水加热器6—给水泵7—主循环泵5.太阳能发电厂太阳能发电是利用太阳光能发电，通过光电转换元件（如光电池）等直接将太阳光能转换为电能。6.我国的电力发展规划

我国电力“十二五”发展的原则是：优先开发水电；优化发展煤电；高效发展核电；积极推进新能源发电；适度发展天然气集中发电；因地制宜发展分布式发电。几种常见的发电厂主要特征

类型实景工作原理能量来源能量转换过程优点能量转换过程优点水力发电厂湖北三峡水电站—我国最大的水力发电站，也是世界最大的发电站。总装机容量为2250万kW，

年平均发电量847亿kW·h水库闸门打开时，水流沿进水管进入水轮机蜗壳室，冲动水轮机，带动发电机发电水流的位能，即水流的上下水位落差水流位能→机械能→电能发电成本低，有利于环境保护，综合效益好类型实景工作原理能量来源能量转换过程优点能量转换过程优点火力发电厂山东临沂中国国电集团费县发电厂—我国最大的火力发电厂，总装机容量为720万kW，8台火力发电机组，最大机组容量为100万kW煤粉在锅炉的炉膛内充分燃烧，将锅炉内的水烧成高温高压的蒸汽，推动汽轮机转动，使与它联轴的发电机旋转发电。燃料燃烧产生的化学能燃料化学能→热能→机械能→电能发电功率大，不受气候和环境因素的影响续表类型实景工作原理能量来源能量转换过程优点能量转换过程优点风力发电厂新疆达坂城风电厂—我国最大的风力发电厂。单机容量1500kW，总装机容量为30万kW风力带动风车叶片旋转，并通过增速机提速，促使发电机发电。风力的动能风能→机械能→电能减少环境污染，节省煤炭、石油等常规能源续表类型实景工作原理能量来源能量转换过程优点能量转换过程优点核能发电厂浙江省秦山核电站—我国已建成的最大的核能发电站。三期工程总装机容量为290万kW核燃料的裂变反应产生的热量通过热交换产生蒸汽来驱动汽轮机，汽轮机带动发电机来发电。原子核的裂变能核裂变能→热能→机械能→电能安全、清洁、经济续表类型实景工作原理能量来源能量转换过程优点能量转换过程优点太阳能发电厂山东省济宁华瀚光伏电站—我国最大的太阳能光伏电站，也是目前亚洲最大、技术含量最高的薄膜太阳能光伏电站，总装机容量为30MW，现已建成、投入使用18MW通过光电转换元件（如光电池）等直接将太阳光能转换为电能。太阳的光能或热能光能→电能或光能→热能→机械能→电能安全、经济、无污染续表二、电力系统的组成与发展方向1.电力系统的组成电力系统是指由各级电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的发电、输电、变电、配电和用电的整体。电力系统的组成从发电厂到用户的送电过程示意图2.对电力系统的要求

（1）安全可靠（2）运行的经济性（3）电能质量优质3.电力系统的发展方向我国已形成了北、中、南三个跨大区的互联电网，规划到2020年左右，在水电、火电、核电、新能源发电四者结构合理的基础上建立全国联合电网，使电力资源实现全国范围内的合理配置。§1—2电力系统的电压1.了解额定电压的概念并掌握电网及电气设备额定电压的标准。2.了解工厂高低压配电电压的选择原则。一、三相交流电网及电气设备的额定电压三相交流电网和电力设备的额定电压1.发电机的额定电压规定发电机额定电压高于同级电网额定电压5％。2.电网（线路）的额定电压线路的额定电压采用始端电压和末端电压的算术平均值，此电压称为电网的额定电压。用电设备和发电机的额定电压关系图3.电力变压器的额定电压（1）电力变压器一次绕组的额定电压（2）电力变压器二次绕组的额定电压电力变压器额定电压的说明4.用电设备的额定电压规定用电设备的额定电压与同级电网的额定电压相同。5.电力系统电压高低的划分低压电压等级在1000V以下者高压电压等级在1000V及以上者电力系统电压等级的划分低压1000V以下中压1000V~10kV(或35kV)高压35kV~110kV(或220kV)超高压220kV(或330kV)及以上特高压800kV及以上电压等级的行业习惯划分二、工厂供电系统配电电压的选择1.高压配电电压的选择工厂高压配电电压通常采用6～10kV电压。2.低压配电电压的选择工厂低压配电电压一般采用220／380V电压。§1—3电力系统中性点运行方式掌握电力系统中性点不接地、经消弧线圈接地、直接接地（或经低阻抗接地）运行方式的特点以及应用。

电力系统的中性点运行方式有两大类：一是中性点直接接地或经过低电阻接地，称为大接地电流系统。二是中性点不接地或经过消弧线圈接地，称为小接地电流系统。其中采用最广泛的是中性点不接地、中性点经过消弧线圈接地和中性点直接接地三种方式。类型运行方式在我国的应用大接地电流系统中性点直接接地广泛应用于110kV及以上的系统；220V/380V低压配电系统经过低电阻接地在城市10kV系统中应用逐渐增多小接地电流系统中性点不接地广泛应用于3~66kV的电力系统,尤其是3~10kV系统经过消弧线圈接地应用广泛，适用于3~66kV的电力系统单相接地电流超过允许值时中性点运行方式一、中性点不接地的电力系统中性点不接地的电力系统正常运行时的状态a)电路图b)相量图中性点不接地的电力系统单相接地时的状态a)电路图b)相量图二、中性点经消弧线圈接地的电力系统消弧线圈接地补偿装置中性点经消弧线圈接地的电力系统单相接地时的状态a)电路图b)相量图三、中性点直接接地或经低电阻接地的电力系统中性点直接接地的电力系统单相接地时的状态中性点经电阻接地系统原理常用的中性点接地电阻器外形图四、三种运行方式的优缺点对比类型优点缺点中性点不接地系统发生单相接地时，三相用电设备能正常工作，允许2h之内暂时继续运行，因此可靠性高发生单相接地时，其他两相非故障相对地电压将升到线电压，是正常时的1.732倍，因此绝缘要求高，增加绝缘费用中性点经消弧线圈接地系统除具有中性点不接地系统的优点外，还可以减少接地电流与中性点不接地系统相同中性点直接接地系统发生单相接地时，其他两非故障相的对地电压不升高，因此可降低绝缘费用发生单相接地短路时，短路电流大，要迅速切除故障部分，从而使供电可靠性差三种运行方式的优缺点对比§1—4工厂常见的电气设备了解工厂电气设备按工作制分类的方法。设备类型常见设备运行特点连续工作制无须调速用于通风机、水泵、空压机、破碎机、球磨机、搅拌机、制氧机等机械的驱动电动机在正常运行时负荷稳定，持续运行需要调速卷取机、连续铸管机、烧结机等正常运行时负荷稳定，持续运行断续周期工作制用于桥式起重机、提升机、卷扬机、各种轧钢机等机械的驱动电动机运转与间歇是交替进行的，在正常运行时负荷不稳定，必须选用反复短时工作制的电动机短时工作制机床上的某些辅助电动机等运转时间短而间歇时间长，在企业中应用较少工厂常见电气设备的主要特征设备类型常见设备运行特点电热设备电炉电弧炉单台容量大，由于接近电阻性负载，故功率因数也较高电焊机感应电炉分为中频和高频两种，需要系数较高，但功率因数很低，必须采取措施提高功率因数