工厂供电 课件 项目1 供配电系统认知

工

厂

供

电

《工厂供电》是电气类专业的一门专业必修课，共48学时，学期结束后进行考试。在学习本课程前，应学完《电路原理》、《模拟电子技术》、《电机学》、《电气控制与PLC》等课程。

一、本课程性质、目的和任务

通过本课程学习，使学生初步掌握中小型工厂供电系统运行维护及简单设计计算所需的基本理论和基本知识，为今后从事供配电技术工作奠定一定的基础。

二、课程教学内容项目1供配电系统认识

项目2工厂供电系统基本知识

项目4工厂供电设备的选择与校验项目3工厂供电一次系统

项目5工厂供电系统继电保护、防雷与接地项目6工厂供电系统的设计、运行与维护

项目1

供配电系统认知

本章主要任务

供电系统概述

电力系统的额定电压

电力系统中性点运行方式

教学基本要求本项目概述工厂供电的基本知识和基本问题。要求了解供电的意义、要求、课程任务及工厂供电系统、发电厂、电力系统的基本知识，理解额定电压的确定，掌握提高电压质量的措施及电力系统的中性点运行方式。重点：重点阐释电力系统的电压和中性点运行方式难点：区分低压配电系统的接地型式任务1.1供电系统概述1、工厂供电（plantpowersupply)指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。

生产电气化后增加产量、提高质量、减轻劳动强度。供电中断，重大设备损坏，甚至发生人身事故

2、电能在工业生产中的重要性工厂供电的要求和课程任务1、工厂供电的基本要求安全、可靠、优质、经济。

主要是讲述中小型工厂内部的电能供应和分配问题，使学生初步掌握中小型工厂供电系统运行维护及简单设计计算所必需的基本理论和基本知识

2、本课程的主要任务

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一个发电、输电、变电、用电的整体，称为电力系统。1.1.1、电力系统的基本概念

返回1、发电厂（发电站）：将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的工厂。2、种类：

水力、火力、核能、风力、地热及太阳能等发电厂。1.水力发电站：发电站能量转换情况：2.火力发电站：3.核能发电站：

（3）电能用户又称电力负荷

按行业可分为工业用户、农业用户、市政商业用户和居民用户电网：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。电力网的作用是将电能从发电厂输送并分配到电能用户

(1)变配电所：变电所是接受电能、变换电压和分配电能的场所配电所只用来接受和分配电能

(2)电力线路

电力线路的作用是输送电能，并把发电厂、变配电所和电能用户连接起来电力线路按其用途及电压等级分为输电线路和配电线路1.1.2工厂供电系统

工厂供电系统是指工厂所需的电力能源从进厂起到所有用电设备终端止的整个电路。

工厂供电系统由工厂总降压变电所(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设备组成。

一些中小型工厂的电源进线电压为10kV(或6kV)，某些大中型工厂的电源进线电压可为35kV及以上，某些小型工厂则可直接采用低压进线。所谓“低压”，是指低于1kV的电压；而lkV以上的电压则称为“高压”

1.具有高压配电所的工厂供电系统

2.具有总降压变电所的工厂供电系统3、高压深入负荷中心的供电系统只经过一次降压

高压深入负荷中心的直配方式，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，降低了电能损耗和电压损耗，提高了供电质量。然而这要根据厂区的环境条件是否满足35kV架空线路深入负荷中心的“安全走廊”要求而定，否则不宜采用。4、只设一个变电所或配电所的供电系统

对于小型工厂，所需容量一般不大于1000kVA或稍多一些，只需一个降压变电所，相当于车间变电所。

如果工厂所需容量不大于160kVA时，一般采用低压电源进线，直接由公共低压电网供电，只需一个低压配电间。小结1、工厂供电工厂所需电能的供应和分配

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一个发电、输电、变电、用电的整体2、电力系统

工厂所需的电力能源从进厂起到所有用电设备终端止的整个电路。3、工厂供电系统1.2电力系统的电压与电能质量衡量电能质量的两个基本参数:电压和频率规定：电力系统正常情况下，工频频率偏差正负0.5Hz，若电力系统容量3000MW，频率偏差不超过正负0.2Hz；2.影响电压质量因素：电压的偏差电压的波动电压的波形设备端电压与其额定电压之差电网电压有效值（方均根值）的快速变动用其对正弦波形畸变的程度来衡量1.频率：1.2.1概述我国三相交流电网和电气设备的额定电压，见表1.1

1、电力线路的额定电压

根据需要、电力工业水平、技术、经济分析后确定

2、用电设备的额定电压如图所示，规定用电设备的额定电压与同级电网的额定电压相同。1.2.2额定电压的国家标准

3.发电机的额定电压

由于同一电压的线路一般允许的电压偏差是±5％，为了维持线路首端与末端的平均电压在额定值，线路首端电压应较电网额定电压高5％。

发电机是接在线路首端的，所以规定发电机额定电压高于所供电网额定电压5％。

1）变压器一次绕组的额定电压：4、电力变压器的额定电压（2）当变压器T2不与发电机相联而是连接在线路上时，可看作是线路的用电设备，因此其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。（1）当变压器T1直接与发电机相联时，其一次绕组额定电压应与发电机额定电压相同；（2）若二次侧供电线路不长（T2），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部5％的电压降。2）变压器二次绕组的额定电压:（1）变压器二次侧供电线路较长（T1），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高10％，其中5％是用于补偿变压器满负荷运行时绕组内部的约5％的电压降，另外5％用以补偿线路上的电压损耗；例1.1

已知如图所示系统中线路的额定电压，试求发电机和变压器的额定电压。

解：

发电机G的额定电压:

变压器T1的额定电压:

变压器T2的额定电压:

工厂低压配电电压的选择取决于当地供电电源电压及工厂高压用电设备的电压、容量和数量等因素

取决于低压用电设备的电压，一般采用220/380V工厂高压配电电压的选择作业：

P171-12,1-131.2.3电压偏差与电压调整1、电压偏差的概念

2、电压偏差是由于系统运行方式改变及负荷缓慢变化而引起的应满足GB50052-1995《供配电系统设计规范》的规定

设备的端电压U与设备额定电压之差对额定电压的百分值，即

①合理选择变压器的电压分接头或采用有载调压型变压器，使之在负荷变动的情况下，有效地调节电压，保证用电设备端电压的稳定。②合理地减少供电系统的阻抗，以降低电压损耗，从而缩小电压偏差范围。③尽量使系统的三相负荷均衡，以减小电压偏差。④合理地改变供电系统的运行方式，以调整电压偏差。⑤采用无功功率补偿装置，提高功率因数，降低电压损耗，缩小电压偏差范围

3、电压调整的措施（2）、电压波动和闪变及其抑制

1)、电压波动是由于负荷急剧变动引起的2)、电压波动值用电压波动过程中相继出现的电压有效值的最大值与最小值之差对额定电压的百分值来表示：3）、电压波动的危害：使得设备无法正常工作。电压波动对照明的影响最为明显。人眼对灯闪的主观感觉，就称为“闪变”。4）、电压波动和闪变的抑制措施①对大容量的冲击性负荷采用专线或专用变压器供电。②降低供电线路阻抗。③选用短路容量较大或电压等级较高的电网供电。④采用能“吸收”冲击性无功功率的静止补偿装置SVC等（3）、高次谐波及其抑制

含义：对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率(50Hz)整数倍的各次分量，通常称为高次谐波。

由于系统中有各种非线性元件存在，因而在系统中和用户处的线路中出现了高次谐波，使电压或电流波形发生一定程度的畸变。

非线性元件

气体放电灯：荧光灯、高压汞灯、高压钠灯等交流电动机、电焊机、变压器和感应电炉大型硅整流设备和大型电弧炉

①大容量的非线性负荷由短路容量较大的电网供电。②三相整流变压器采用Yd或Dy联结，可以消除3的整数倍的高次谐波，是抑制整流变压器产生高次谐波干扰的最基本的方法。③增加整流变压器二次侧的相数，相数越多，整流脉冲数也随之增多，其次数较低的谐波分量被消去的也越多。④装设分流滤波器。⑤装设静止补偿装置(SVC)，吸收高次谐波电流，以减小这些用电设备对系统产生的谐波干扰电网谐波的抑制措施：衡量电能质量的两个基本参数小结电压和频率影响电压质量因素：电压的偏差电压的波动电压的波形畸变额定电压的国家标准：用电设备额定电压发电机额定电压变压器的额定电压1.3电力系统的中性点运行方式

电力系统中性点有三种运行方式：中性点直接接地中性点不接地中性点经消弧线圈接地小电流接地系统大电流接地系统3-66kV的电力系统，特别是3-10kV系统--中性点不接地110kV及以上电力系统—中性点直接接地运行但当单相接地电流大于一定值时（3-10kv，>30A；20KV及以上，>10A），应采用中性点经消弧线圈接地的运行方式1.3.1概述中性点不接地的电力系统系统正常运行时三个相的相电压和对地电流对称，三个电流向量和为零，地中没有电流流过。发生单相接地故障时（假设c相接地），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正常时单相对地电容电流的三倍。

单相接地电流经验公式：

其中，分别表示同一电压的具有电联系的架空线路和电缆线路的长度（km）单相接地时，因相电压没有变化，三相用电设备仍能正常工作，但是不允许长期运行。中性点经消弧线圈接地的电力系统

正常运行：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倍。消弧线圈

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方式。中性点直接接地的电力系统

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，切除短路故障。110KV以上的超高压采用该系统很有经济价值。

低压配电系统，按保护接地的形式可分为

TN系统和TT系统都是中性点直接接地系统，且都引出有中性线(N线)，因此都称为“三相四线制系统”。TN系统

TT系统

IT系统

1）TN系统：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(PE线)或公共的保护中性线(PEN线)。这种接公共PE线或PEN线的方式，通称为“接零”。包括：TN-C系统、TN-S系统、TN-C-S系统，如图a、b、c所示。优点：节约有色金属和投资，经济，但不适用对安全和抗电磁干扰要求高的场合有色金属消耗和投资大，且一个设备发生接壳故障，与PE相连设备带电，易触电，但适用对安全和抗电磁干扰要求高的场合兼有前面两系统的特点，使用比较灵活中性点直接接地，设备外壳单独经PE接地。

特点：各设备PE线分开，不会发生电磁干扰问题单相接地时形成单相短路，保护动作于跳闸若绝缘不良而漏电，因漏电电流小过流保护不动作，使设备外露可导电部分长期带电，易触电—装灵敏度高的漏电保护装置适用于对安全要求及对抗电磁干扰要求较高的场所2）TT系统3）IT系统：因无N线，所以不适接为相电压的单相用电设备各设备PE线分开，不会发生电磁干扰问题因中性点