工厂基础及供电 3

第1章工厂供电概述1.1工厂供电的基本知识1.2电力系统的额定电压和电能质量1.3电力系统中性点的运行方式1.1.1工厂供配电的定义、要求及课程任务1.1工厂供电的基本知识1.定义：什么叫工厂供配电？它主要解决哪些问题？工厂供配电就是工厂的电能供应与分配。它主要解决工厂电能供应与分配过程中出现的问题。如：工厂进线电压选多大？变压器容量选多大？变电所建在什么位置？选择怎样的接线方案？线路如何走线与敷设？等等。2.要求：工厂供配电应满足哪些基本要求？1.1.1工厂供配电的定义、要求及课程任务1.1工厂供电的基本知识安全可靠优质经济在电能供应与分配当中，不应当发生人身事故与设备事故保证电能用户用电的连续性电压与频率质量满足要求投资少，运行费用低，节约有色金属3.课程任务：本课程主要传授哪些知识与技能？同学们学完该课程后具有何种职业能力？简单供配电系统的设计计算

1.1.1工厂供配电的定义、要求及课程任务1.1工厂供电的基本知识供配电系统的运行维护

如可以根据负载的大小正确地选择电器设备与导线等。如毕业后可以胜任值班电工岗位工作。【内容小结】1.1.1工厂供配电的定义、要求及课程任务1.1工厂供电的基本知识工厂供电有哪些基本要求？同学们学完该课程后可具有哪些职业能力？工厂供配电课程主要研究哪些内容？工厂电能供应与分配问题“安全、可靠、优质、经济”，像一根红线贯穿整个课程自始至终电器与导线的选择，供配电系统运行与维护等（1）电源进线——进线电压与回路数（2）高压配电所HDS高压母线——单母线分段制高压电容器组——高压集中补偿高压用电设备——高压电动机（3）车间变电所STS主变低压母线低压联络线低压无功补偿低压用电设备1.1.2工厂供配电系统概述1.1工厂供电的基本知识1.具有高压配电所的工厂供配电系统工厂供配电系统

平面位置图1.1.2工厂供配电系统概述1.1工厂供电的基本知识电源进线35KV及以上,经过两次降压，也就是经总降压变电所，将35kV及以上电压降为6～10KV的电压，然后车间变电所降为一般低压用电设备所需的电压。HSS——总降压变电所2.具有总降压变电所的工厂供配电系统1.1.2工厂供配电系统概述1.1工厂供电的基本知识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。3.高压深入负荷中心直降配电工厂供配电系统1.1.2工厂供配电系统概述1.1工厂供电的基本知识对于小型工厂，由于所需容量一般不大于1000kVA或稍多一些，可选择6~10KV供电电压。4.小型工厂6~10KV变电所供配电系统1.1.2工厂供配电系统概述1.1工厂供配电的基本知识对于小型工厂，如果所需容量不大于160kVA时，一般直接由公共低压电网供电。5.小型工厂低压配电系统1.1.2工厂供配电系统概述1.1工厂供电的基本知识【内容小结】工厂供电系统的结构型式与工厂负荷的大小、负荷的性质、工厂平面布置、当地供电条件等因素密切相关。常见工厂供配电系统有哪几种结构型式？各有何特点？何谓配电所和变电所？二者有何区别？1.1.2工厂供配电系统概述1.1工厂供电的基本知识【课题引入】电能的生产、输送、分配和使用是一瞬间完成的，因此研究工厂供配电系统时，有必要了解其电源——发电厂与电力系统。1.1.3发电厂与电力系统简介1.1工厂供电的基本知识水电厂的能量转换过程：水的位能机械能电能。水电厂的分类坝式水电站引水式水电站混合式水电站丰水季节，枯水季节“调峰”——削峰填谷1、水力发电厂水电厂的能量转换过程：水的位能机械能电能。水电厂的分类坝式水电站引水式水电站混合式水电站丰水季节，枯水季节“调峰”——削峰填谷

水轮机汽轮机1.1.3发电厂与电力系统简介1.1工厂供电的基本知识（一）发电厂水轮机汽轮机葛洲坝27孔泄洪闸葛洲坝水电站阅读材料葛洲坝水电站是长江干流上修建的第一座大型水电工程，是三峡工程的反调节和航运梯级。电站始建于1970年，共有机21台机组，总装机容量271.5万千瓦，年发电量157亿度。电站以500kV和220kV输电线路并入华中电网，并通过500kV直流输电线路向距离1000km的上海输电120万千瓦。三峡水电站效果图阅读材料长江三峡水电站坝长2309m，坝高185m，水头175m，总库容393亿立方米，总装机容量18.2GW（26×700MW），年发电量86.5TW·h；库区将淹没耕地36万亩，淹没城镇129座，需安置迁移人口113万；电站于93年起步，首批机组于2003年10月发电，以后每年投产4台机组（280MW），2009年全部机组建成投产。三峡电站发出的强大电力将送往华中、华东地区和广东省。电站将引出15条超高压交流输电线路，其中3条线路通过换流站将交流电转换成直流电后，再通过500kＶ直流输电线路，2条送往华东、1条送往广东。阅读材料广州抽水蓄能电站为目前世界上最大的抽水蓄能电站，是为大亚湾核电站安全经济运行而建设的配套工程，同时还承担着广东、香港电网的调峰填谷和事故备用的任务。电站总装机总装机容量2.4GW（8×300MW），分两期建设，每期4台，设计水头535m，电站一期工程于1989年5月25日开工且1993年6月29日1号机投产，二期工程于1994年9月12日开工，至2000年3月14日8号机投产。阅读材料南美伊泰普水电站是二十世纪最大的水电站，位于巴西和巴拉圭交界处的巴拉那河上，从1974年5月开始修建，于1991年5月竣工，由巴西与巴拉圭共建。总装机容量12.6GW（18×700MW），年发电量790亿度。水电站坝身长7.7公里，坝高196米（相当于65层楼的高度）。2、火力发电厂燃料：煤炭、石油、天然气等。能量转换过程：燃料的化学能热能机械能电能。分类：火力发电厂，热电厂。“三废”——废水、废渣、废气

1.1.3发电厂与电力系统简介1.1工厂供配电的基本知识锅炉汽轮机发电机——安徽淮南平圩发电厂1984年9月25号一期2台60万千瓦机组开工。1985年李鹏总理曾亲临视察,并挥毫题词:“平圩不平常,单机甲中华”；1988年12月15日,#1机组首次并网发电。1990年5月4日正式投入商业运行。安徽淮南平圩发电有限责任公司前身是平圩发电厂，座落在我国重要的煤炭基地淮南市平圩镇。阅读材料

江苏谏壁发电厂始建于1959年，于1987年9月全部建成，共安装10台机组，总容量162.5万千瓦，年发电量在100亿度左右，成为80年代末到90年代初国内最大的火力发电厂。阅读材料

浙江北仑发电厂是我国目前最大的现代化火力发电厂，总装机容量为300万千瓦(5×600MW)，工程于1988年1月正式开工建设，2000年9月全部建成发电。年发电量167亿度，为浙江省各类发电厂发电总量的四分之一，其中两台机组的发电量就能满足宁波市全部用电所需。阅读材料北仑发电厂主控制室北仑发电厂汽轮机房浙江北仑发电厂外景

张家口发电总厂成立于1988年8月，由下花园发电厂和沙岭子发电厂合并而成，位于张家口市东南14km，距首都北京170km，距煤都大同180km。发电厂总装机容量240万千瓦（8×300MW），通过500kV双回线向北京供电，同时兼顾地方用电，担负着北京地区1/4电力负荷的供电任务。张家口发电总厂夜景厂区景色汽轮机房阅读材料3、核电厂

1.1.3发电厂与电力系统简介1.1工厂供配电的基本知识核电厂的能量转换过程：核燃料的裂变能热能机械能电能。核反应堆汽轮机发电机秦山核电站位于东海之滨美丽富饶的杭州湾畔，是中国第一座依靠自己的力量设计、建造和运营管理的压水堆核电站，总装机容量2×300MW。1985年3月动工，1991年12月首次并网发电。它的建成使我国成为继美、英、法、前苏联、加拿大、瑞典之后世界上第七个能够自行设计、建造核电站的国家。阅读材料汽轮机房外景主控制室

大亚湾核电站位于深圳市东部大亚湾畔，为我国目前最大的核电站。大亚湾核电站是我国引进国外资金、设备和技术建设的第一座大型商用核电站。核电站安装有两台单机容量为900MW的压水堆反应堆机组。1987年8月7日工程正式开工，1994年2月1日和5月6日两台机组先后投入商业营运。大亚湾核电站每年发电量超过100亿度，其中七成电力供应香港，三成电力供应广东电网。大亚湾核电站电站设备阅读材料4、其他新能源发电

1.1.3发电厂与电力系统简介1.1工厂供配电的基本知识太阳能发电：太阳光能或太阳热能→电能风力发电：风力的动能→机械能→电能地热发电：地热能→电能潮汐发电：海水涨潮或落潮的动能或势能→电能。达板城风力发电厂装机容量7.23万千瓦，占全国的30%。阅读材料

羊八井电厂是我国最大的地热电厂，总装机容量为25.18MW，水温约150℃，担负拉萨地区50%的供电任务。电站由5眼地热井供水，单井产量为75～160立方米／小时。羊八井地热电厂

羊八井地热温泉阅读材料潮汐发电示意图阅读材料法国郎斯潮汐电站示意图法国朗斯潮汐电站

法国郎斯电站1967年建成，位于法国圣马洛湾郎斯河口。一道750米长的大坝横跨郎斯河。坝上是通行车辆的公路桥，坝下设置船闸、泄水闸和发电机房。郎斯潮汐电站机房中安装有24台双向涡轮发电机，涨潮、落潮都能发电。总装机容量24万千瓦，年发电量5亿多度，输入国家电网。阅读材料

江厦潮汐电站是中国第一座双向潮汐电站，位于浙江省温岭市乐清湾北端江厦港。1980年5月第一台机组投产发电。电站装有双向贯流式机组6台，总装机容量3200干瓦，年发电量600万度，可昼夜发电14～15小时

。规模仅次于法国郎斯潮汐电站、加拿大芬地湾安娜波利斯潮汐电站，居世界第三。阅读材料类型能量来源工作原理能量转换过程优点缺点水力发电厂水流的上下水位差(落差)，即水流的位能。当控制水流的闸门打开时，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。水流位能→机械能→电能清洁、环保，发电效率高成本低，综合价值高建设初期投资大，建设周期长火力发电厂燃料燃烧产生的化学能。将锅炉内的水烧成高温高压的蒸汽，推动汽轮机转动，使与它连轴的发电机旋转发电。燃料的化学能→热能→机械能→电能建设周期短，工程造价低，投资回收快发电成本高，污染环境核能发电厂原子核的裂变能。与火电厂基本相同，只是以核反应堆代替了燃煤锅炉，以少量的核燃料代替了大量的煤炭。核裂变能→热能→机械能→电能安全，清洁，经济，燃料费用所占的比例较低投资成本大，会产生放射性废料，不适宜做尖峰、离峰随载运转风力发电厂风力的动能。是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风力的动能→机械能→电能清洁，廉价，可再生，取之不尽需有蓄电装置，造价高地热发电厂地球内部蕴藏的大量地热能。基本与火力发电的原理一样。不同的是利用的能源是地热能（天然蒸汽和热水）。地下热能→机械能→电能无需消耗燃料，运行费用低热效率不高，需要对所排热水环保处理太阳能发电厂太阳光能或太阳热能。通过太阳能电池板等，直接将太阳的辐射能转换为电能。太阳的辐射能→电能安全，经济，环保，取之不尽效率低，成本高，稳定性差

发电厂电力网电力用户或者说：由发电厂、电力网和电力用户就构成了电力系统。

电力系统是指完成电能生产、输送、分配和消费的统一整体。（二）电力系统1.1.3发电厂与电力系统简介1.1工厂供电的基本知识电力系统示意图1.1.3发电厂与电力系统简介1.1工厂供电的基本知识

通常将220kV及以上的电力线路称为输电线路，110kV及以下的电力线路称为配电线路。配电线路又分为高压配电线路（110kV）、中压配电线路（6～35kV）和低压配电线路（380/220V）。地方电力网：电压等级在35kV及以下、供电半径在20～50km以内的电力网;区域电力网：电压等级在35kV以上、供电半径超过50km的电力网;超高压远距离输电网：电压等级为330～500kV的电力网，一般由远距离输电线路连接而成。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。1.1.3发电厂与电力系统简介1.1工厂供电的基本知识

建立大型电力系统的优点1．可以减少系统的总装机容量。2．可以减少系统的备用容量。3．可以提高供电可靠性。4．可以安装大容量的机组。5．可以合理利用动力资源，提高系统运行的经济性。1.1.3发电厂与电力系统简介1.1工厂供电的基本知识常用的自备电源有柴油发电机组，不停电电源（不间断电源)等。1.柴油发电机组2.交流不停电电源（UPS）由整流器(UR)、逆变器(UV)和蓄电池组(GB)等三部分组成。1.1.4工厂自备电源1.1工厂供电的基本知识1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量1、我国低压配电电压380V是根据什么而制定的？为什么不是400V或500V？2、为什么电动机的额定电压为380V，而相应发电机的额定电压却是400V？3、国外常见的配电电压等级是多少？

【问题引入】？1.额定电压的意义所谓额定电压，就是指能使各类电气设备处在设计要求的最佳运行状态时的工作电压。设备处于额定电压下，一是能保证设备长期、稳定、安全、可靠地运行，二是使设备各方面效能得到充分发挥。

1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量2.额定电压的分类我国现阶段各电力设备的额定电压分三类：1、100V以下：这类电压主要用于安全照明、蓄电池及开关设备的操作电源。2、高于100V，低于1000V：这类电压主要用于低压三相电动机及照明设备；3、高于1000V：这类电压主要用于发电机、变压器、输配电线路及设备。

1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量3.三相交流电网和电力设备的额定电压电力网的额定电压：

——一个国家根据本国国民经济发展需要以及电力工业发展水平，经过全面的经济技术比较分析之后制订的。

（1）三相交流电网的额定电压我国三相交流电网的电压等级（KV）

——（0.22）、0.38、0.66、（3）、（6）、10、35、63、110、220、330、500、750括号内的电压为曾经使用现已（逐步）淘汰的电压等级1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量3.三相交流电网和电力设备的额定电压（1）三相交流电网的额定电压阅读材料我国低压配电电网380V额定电压的确定：

解放初期，我国电力工业“一穷二白”，前苏联专家根据当时我国的工业发展状况以及电力工业水平，并结合今后的发展，确定380V作为我国低压配电电网的额定电压，另外还确定了一个电压等级660V作为后备。因为660V是380V的倍，以后电压升级时，技改投资将大大减少。

1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量3.三相交流电网和电力设备的额定电压（1）三相交流电网的额定电压阅读材料

6KV改10KV：上世纪七十年代以前，高压配电广泛使用6KV（当时无10KV等级），由于10KV绝缘要求与6KV相差无几，线间距离/线对地距离无需改动，技改投资很少，但节能效果显著提高（理论上线损降低64%），因此七十年代初，用10KV取代6KV作为高压配电电压一直至今。作为历史（见证），目前使用的高压电动机大都为6KV。

1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量3.三相交流电网和电力设备的额定电压（1）三相交流电网的额定电压阅读材料国外低压配电电压：【美国】美国是一个电气化革命比较早的国家，它的低压配电电压等级比较多。如最初发电机额定电压为115V，因此美国目前仍有110V（120V）电压等级。美国常用工业配电电压为277V/480V（60HZ）。

1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量3.三相交流电网和电力设备的额定电压

用电设备额定电压：——与电网的平均电压（也就是额定电压）相同。（2）电力设备的额定电压

发电机的额定电压：——高于同级电网额定电压的5%。

供电线路上的电压变化示意图1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量3.三相交流电网和电力设备的额定电压——变压器一次绕组的额定电压应与所接电网（或发电机）相同。——变压器二次绕组的额定电压高于所接电网5%。（二次侧线路较短时）高于所接电网10%。（二次侧线路较长时）一次绕组相当于用电设备，其额定电压的确定规则与用电设备相似。二次绕组相当于供电设备，其额定电压的确定规则与发电机相似。变压器的额定电压：变压器二次侧电压指的是空载电压，变压器满载时，认为内部有5%的电压降；另外二次侧线路较长时，认为线路损失5%电压。线路较短时线路损失可忽略不计。1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量分类电力网和用电设备的额定电压发电机额定电压电力变压器额定电压一次绕组二次绕组低压0.22/0.1270.230.22/0.1270.23/0.1330.38/0.220.400.38/0.220.40/0.230.66/0.380.690.66/0.380.69/0.40高压33.153及3.153.15及3.366.36及6.36.3及6.61010.510及10.510.5及11—13.8，15.75，18，2013.8，15.75，18，20—35—3538.560—6066110—110121220—220242330—330363500—500550750—750—1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量发电机G的额定电压：UN·G=1.05×10=10.5（kV）变压器T1的额定电压：U1N=10.5（kV）

U2N=1.1×110=121（kV）变压器T1的变比为：10.5/121kV变压器T2的额定电压：U1N=110（kV）

U2N=1.05×6=6.3（kV）变压器T2的变比为：110/6.3kV例1-1已知下图所示系统中电网的额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压。~T1GT2110kV10kV6kV变压器T1的一次绕组与发电机直接相连，其一次侧的额定电压应与发电机的额定电压相同变压器T1的二次侧供电距离较长，其额定电压应比线路额定电压高10%变压器T2的二次侧供电距离较短，可不考虑线路上的电压损失本节着重讨论以下四个问题：（1）什么叫电压偏差（定义）？（2）电压偏差对电气设备的影响（危害性）？（3）电压偏差的允许值（国家标准）是多少？（4）如何进行电压调整？4、电压偏差与电压调整【引入】1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量（1）电压偏差的定义ΔU%—电压偏差；

U—用电设备的实际端电压；

UN—用电设备的额定电压。4、电压偏差与电压调整1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量（2）电压偏差的允许值（GBJ52修订本——《工业与民用供配电系统设计规范》）正常情况下，用电设备端子处电压偏差为：电动机：±5%；照明灯：一般工作场合±5%；在视觉要求较高的场所+5%、-2.5%；在远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足上述要求时，＋5%、－10%；其他用电设备：无特殊规定时±5%。4、电压偏差与电压调整1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量中华人民共和国国家标准——电能质量——供电电压允许偏差(GB12325-90)3.135kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%。

注：如供电电压上下偏差同号(均为正或负)时，按较大的偏差绝对值作为衡量依据3.210kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%。

3.3220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%。

注：①用电设备额定工况的电压允许偏差仍由各自标准规定，例如旋转电机按GB755《旋转电机基本技术要求》规定。②对电压有特殊要求的用户，供电电压允许偏差由供用电协议确定。4、电压偏差与电压调整阅读材料1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量（3）电压偏差的危害性对照明设备的影响4、电压偏差与电压调整1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量电压过低将使照明灯具光通量减少，发光不足而影响人们的视力、降低工作效率.电压过高使白炽灯寿命急剧下降变电所照明用的灯具（特别是白炽灯）有时不到半年就得更换，为什么？（3）电压偏差的危害性对电动机的影响4、电压偏差与电压调整1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量农忙季节时，农村用的打稻机（电机）经常烧坏，为什么？电压过高，电动机磁通饱和，铁芯发热，同时激磁电流增大。电压过低，电动机电磁转矩急剧下降。当拖动恒转矩负载时，转速降低，转差增大，电动机电流增大。（3）电压偏差的危害性对电网运行的影响4、电压偏差与电压调整1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量系统运行电压过高又可能使系统中各种电气设备的绝缘受损，使带铁心的设备饱和，产生谐波，并可能引发铁磁谐振，同样威胁电力系统的安全稳定运行。运行电压偏低，输电线路的功率极限大幅度降低，可能产生系统频率不稳定现象，甚至导致电力系统频率崩溃，造成系统解列。系统电压偏低还将使电网的有功损耗、无功损耗及电压损耗大大增加，影响系统的经济运行。（4）电压调整正确选择无载（无励磁）调压型变压器的电压分接头和采用有载调压型变压器。4、电压偏差与电压调整1.变压器分接开关一般从变压器高压侧抽头，为什么？2.若变压器二次侧电压偏低，应将分接开关投至“+5%”档还是“-5%”档？1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量（4）电压调整合理地减少系统的阻抗。合理增加导线截面用电缆线取代架空线用铜芯线取代铝芯线减少变压级数4、电压偏差与电压调整1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量（4）电压调整尽量使系统的三相负荷平衡。系统三相负荷平衡，大大减小了中性线上的电压降。4、电压偏差与电压调整1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量4、电压偏差与电压调整（4）电压调整改变系统的运行方式。如改变系统的接线方式，或改变工作制等。单台变压器运行两台变压器并联运行工厂休息日错开，各个工厂用电高峰错开，工厂内各个车间用电高峰错开等。1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量4、电压偏差与电压调整（4）电压调整无功补偿

对感性负载，采用并联电容器进行无功补偿。

【补充】对谐波类负载，采用有源或无源滤波装置。对冲击类负荷，可采用动态效果好的SVC（快速饱和电抗器）1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量5、电压波动及其抑制（1）什么叫电压波动？电力系统电压的短时而快速的变动。（想一想电压波动与电压偏差有何区别？）（2）引起电压波动的原因电压波动产生的主要原因是由于负荷的急剧变化引起的，当负荷急剧变动时，系统的电压损耗也会急剧变化，使电气设备的端电压出现波动。1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量5、电压波动及其抑制（3）电压波动的危害性对照明设备的影响（照明闪变）1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量在日光灯下观察旋转电风扇。关闭电源，当风扇转速下降到某一值时，觉得电风扇在反转，想一想为什么会出现这种错觉？1、旋转机械为什么一般用白炽灯照明，而不用日光灯？2、有旋转机械的生产车间，采用日光灯照明时，需采用几盏分别接在不同相上，为什么？5、电压波动及其抑制（4）电压波动的抑制1）对负荷变动剧烈的大型用电设备，采用专门的供电线路或专用变压器单独供电。2）设法增大系统的容量和减少系统的阻抗。3）在系统出现严重的电压波动时，减少或切除引起电压波动的负荷。4）在条件许可的情况下，对于大型电弧炉和炉用变压器的受电电压，最好采用较高的电压，减小电压的波动。5）对于大型冲击负荷，采取上述措施仍达不到要求，可装设能“吸收”冲击无功功率的静止型无功补偿装置（SVC）。1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量5、电压波动及其抑制电压波动定义：电压波动允许值（国标）阅读材料10kV及以下电网：2.5%35～110kV电网：2%220KV及以上电网：1.6%1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量6、工厂供配电电压选择（1）低压配电电压选择：220/380660（2）高压配电电压选择影响因素——负荷大小，负荷距供电点远近，有无高压用电设备等1.2.1电力系统的电压1.2电力系统的额定电压与电能质量表1-2各级电压电力线路合理的输送功率和距离线路电压/kV线路结构输送功率/kW输送距离/km0.22架空线路≤50≤0.150.22电缆线路≤100≤0.20.38架空线路≤100≤0.250.38电缆线路≤175≤0.356架空线路≤20003～106电缆线路≤3000≤810架空线路≤30005～1510电缆线路≤5000≤1035架空线路2000～1500020～5060架空线路3500～3000030～100110架空线路10000～5000050～150220架空线路100000～500000200～3001、谐波基本定义与规定（1）谐波定义“谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整倍数”，也常称它为高次谐波。（2）相关参数谐波总含有量：电压总谐波畸变率：谐波含有率：1.2.2电网谐波及其抑制1.2电力系统的额定电压与电能质量2、谐波产生的原因1.2.2电网谐波及其抑制1.2电力系统的额定电压与电能质量变压器电抗器电弧炉弧焊机气体放电灯变频器晶闸管整流装置具有铁磁饱和特性的铁芯设备电弧加热设备电力电子装置谐波产生的主要原因是系统中存在具有非线性特性的电气设备3、谐波的危害1.2.2电网谐波及其抑制1.2电力系统的额定电压与电能质量谐振损耗干扰谐波会大大增加供配电系统发生谐振的可能，从而造成很高的过电流或过电压而引发事故的危险性。谐波电压可使变压器的磁滞及涡流损耗增加；谐波电流流过供配电线路时，可使其电能损耗增加；谐波电流可使电动机铁损明显增加，并使电动机转子出现振动现象；谐波电流可能使电容器过负荷和出现不允许的温升，可使线路电能损耗增加。谐波影响设备正常工作，可使继电保护和自动装置发生误动和拒动，可使计算机失控、电子设备误触发、电子元件的测试无法进行。谐波可干扰通信系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正常传递，甚至损坏通信设备。1、基本定义与规定电压不平衡度，是衡量多相系统负荷平衡状态的指标，用电压负序分量的均方根值U2与电压正序分量的均方根值U1的百分比来表示，即国家标准GB/T15543—2008《电能质量·三相电压不平衡度》规定：1）电力系统公共连接点，正常时负序电压不平衡度不超过2%，短时不超过4%。2）接于系统公共连接点的每个用户，负序电压不平衡度允许值一般为1.3%，短时不超过2.6%。1.2.3三相电压不平衡度1.2电力系统的额定电压与电能质量2．三相电压不平衡度危害使感应电动机出现一个反向转矩，削弱电动机的输出转矩，降低电动机的效率，同时使电动机绕组电流增大，温度增高，加速绝缘老化，缩短使用寿命。影响多相整流设备触发脉冲的对称性，出现更多的高次谐波，进一步影响电能质量。1.2.3三相电压不平衡度1.2电力系统的额定电压与电能质量3．降低三相电压不平衡度的措施1）均衡负荷对单相负荷应将其均衡地分配在三相系统中，同时要考虑用电设备的功率因数不同，尽量使有功功率和无功功率在三相系统中均衡分配。在低压供配电系统中，各相之间的容量之差不宜超过15%。2）正确接入照明负荷由地区公共低压供配电系统供电的220V照明负荷，线路电流小于或等于30A时，可采用220V单相供电；大于30A时，宜以220/380V三相四线制供电。1.2.3三相电压不平衡度1.2电力系统的额定电压与电能质量1．基本定义与规定

电压暂降与短时间中断通常是相关联的电能质量问题。电压暂降是指供电电压方均根值在短时间突然下降的事件，其典型持续时间为0.5~30周波。它不同于电压波动，是电压方均根值的大幅度快速下降。国际电工委员会（IEC）将其定义为下降到额定值的90%~1%；电气与电子工程师协会（IEEE）将其定义为下降到额定值的90%~10%。1.2.4电压暂降与短时中断1.2电力系统的额定电压与电能质量1．基本定义与规定

当电压均方根值降低到接近于零时，称为中断。IEC定义“接近于零”为“低于额定电压的1%”，小于3min的中断为短时间中断，大于或等于3min的中断为长时间中断。IEEE定义“接近于零”为“低于额定电压的10%”，[IEEEStd.1250—1955]中将大于2min的中断称为长时间中断，[IEEEStd.1159—1995]中，则将大于1min的中断称为长时间中断。1.2.4电压暂降与短时中断1.2电力系统的额定电压与电能质量2．电压暂降与短时间中断危害

电压暂降与中断并不是一个新问题，但由于以往的绝大多数用电设备对电压的短时突然变化不敏感，因此末引起人们关注。随着数字式自动控制技术在工业生产中的大规模应用，如变频调速设备、可编程逻辑控制器、各种自动生产线以及计算机系统等敏感性用电设备的大量使用，对供电系统的电压质量提出了更高的要求，该问题才引起重视。1.2.4电压暂降与短时中断1.2电力系统的额定电压与电能质量本次课到此结束谢谢合作1.3.1高压电力系统中性点运行方式1.3电力系统的中性点运行方式1、什么是中性点直接接地的电力系统？什么是中性点经消弧线圈接地的电力系统？什么是中性点直接接地的电力系统？三者各有何运行特点？2、不同电压等级的电力系统各适合采用哪种接地形式？为什么？

【问题引入】？1.3.1高压电力系统中性点运行方式1.3电力系统的中性点运行方式小电流接地系统大电流接地系统——中性点直接接地的电力系统中性点不接地系统中性点经消弧线圈（阻抗或电阻）接地也称中性点非有效接地系统或中性点非直接接地系统。1.3.1高压电力系统中性点运行方式1.3电力系统的中性点运行方式（a）（b）

电力系统中性点运行方式（a）中性点直接接地；（b）中性点不接地；（c）中性点经消弧线圈接地；（d）中性点经阻抗接地（c）（d）1.3.1高压电力系统中性点运行方式1.3电力系统的中性点运行方式1．中性点不接地运行方式——正常运行时三相对地电容电流合成和为零。各相对地电容为分布电容，用集中参数C表示，并认为三相对地电容相等。各相对地电压为相电压，中性点与大地等电位（虚地）。1.3.1高压电力系统中性点运行方式1.3电力系统的中性点运行方式1．中性点不接地运行方式——一相（假设为C相）接地时1、接地相对地电压为零，非接地相对地电压升高倍。2、接地点对地电容电流为非接地时每相对地电容电流的3倍。3、系统3个线电压无论量值还是相位都未变。Loh——与UN具有电气联系的架空线路总长度（km）Lcab——与UN具有电气联系的电缆线路总长度（km）1.3.1高压电力系统中性点运行方式1.3电力系统的中性点运行方式1．中性点不接地运行方式特点总结1、供电可靠性高中性点不接地电力系统发生一相接地时，各相对地电压发生变化，但不影响各相之间的电压（线电压），因此三相设备正常运转。2、易产生谐振过电压中性点不接地电力系统发生一相接地时，接地点为电容电流，与线路长短及敷设方式有关，该电流达到一定值时会在接地点产生间歇性电弧，从而导致谐振过电压。1.3.1高压电力系统中性点运行方式1.3电力系统的中性点运行方式2．中性点经消弧线圈接地什么时候宜采用中性点经消弧线圈接地呢？1.3.1高压电力系统中性点运行方式1.3电力系统的中性点运行方式2．中性点经消弧线圈接地如果3～10kV系统中接地电流大于30A，或20kV及35kV的系统中接地电流大于10A，会产生稳定电弧使电网出现暂态过电压，危及电器设备的安全，这时应采用中性点经阻抗或消弧线圈或电阻接地的运行方式。1.3.1高压电力系统中性点运行方式1.3电力系统的中性点运行方式2．中性点经消弧线圈接地无论是中性点不接地还是中性点消弧线圈接地的运行方式，当系统发生一相接地时，系统3个线电压无论量值还是相位都未变，因此不影响三相设备正常运行。但不允许长期运行，否则当另一相发生接地，将形成两相接地短路。电力系统规定：小电流接地的电力系统发生一相接地时，可以暂时继续运行2h，系统发出接地预告报警信号，提醒值班人员注意，及时采取措施。2h后接地故障仍未消除，则需切除该线路。1.3.1高压电力系统中性点运行方式1.3电力系统的中性点运行方式3．中性点直接接地的电力系统一相接地就是单相接地短路，保护装置动作。相对地电压始终为相电压。1.供电可靠性较差。2.在超高压系统有应用价值。（相对地绝缘按相电压设计即可）3.一般110KV及以上电力系统采用。。1.3.1高压电力系统中性点运行方式1.3电力系统的中性点运行方式1.为什么3~66KV电力系统一般采用小电流接地，而110KV及以上的电力系统一般采用大电流接地？2.随着企业规模不断扩大，有的大型工厂采用110KV甚至220KV供电，有专家建议，将110KV改为小电流接地，他的依据是什么？？【想一想】1.3.2低压配电系统中性点的接地型式1.3电力系统的中性点运行方式1．TN系统TN—CTN—STN—C—S中性点直接接地，并且引出中性线（N线）与保护线（PE线）。它包括TN—C、TN—S、TN—C—S三种形式。1.3.2低压配电系统中性点的接地型式1.3电力系统的中性点运行方式1．TN系统N线的作用：（1）为额定电压是相电压的单相设备提供电源；（2）为三相不平衡负荷电流提供回路；（3）将负荷中性点的电位固定在零电位，防止三相负荷不平衡时各相电压偏移，可能造成烧毁电气设备的事故。PE线的作用：将电气设备外露的可导电部分接在PE线上，用来保障操作人员的人身安全。PEN线的作用：兼有PE线与N线的作用。1.3.2低压配电系统中性点的接地型式1.3电力系统的中性点运行方式1．TN系统（1）TN—C系统：（该系统过去称为“三相四线制”）保护线与中性线共用一根线，设备外壳接在公共的PEN线上。俗称“零线”俗称“保护接零”俗称“工作接零”当外壳漏电时，形成单相短路，自动断开电源。1.3.2低压配电系统中性点的接地型式1.3电力系统