武汉理工大学工厂供电复习

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1、1,复习,供配电技术,2,复习,第1章 电力系统概论 第2章 工厂的电力负荷及其计算 第3章 短路电流及其计算 第4章 工厂变配电所及其一次系统 第5章 电气设备的选择 第6章 工厂电力线路 第7章 工厂供电系统的继电保护 第8章 工厂供电系统的二次回路和自动装置 第9章 电气安全、接地与防雷,3,第一章 概论,4,一、电能的质量指标,二、电力系统中性点运行方式 及其特点(重点),三、低压配电系统的接地型式 及其特点(重点),电压和频率,5,基本概念：,电力系统,工厂供配电系统,发电厂 变电所 电能用户 电力线路,工厂（或企业）内部接受、变换、分配和 消费电能的总电路。,6,电力系统的额定电压

2、的确定,1电力线路和用电设备的额定电压 2发电机的额定电压 3变压器的额定电压,衡量电能质量的两个基本参数 频率和电压 。,7,用电设备的额定电压与同级电网（线路）的额定 电压相同。,电力线路、用电设备、发电机的额定电压,线路的额定电压就是线路首末两端电压的平均值。,8,变压器的额定电压,1）变压器一次绕组的额定电压,2）变压器二次绕组的额定电压,如：高压线路（较长）：高10% 低压线路（较短）：高5%,3）发电机的额定电压 高于同级电网电压5%,9,电力系统的中性点运行方式,中性点不接地 中性点经消弧线圈接地 中性点直接接地系统,小电流接地系统,大电流接地系统,10,电力系统中性点运行方式,

3、电力系统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，而且将影响系统二次侧的继电保护及监测仪表的选择与运行。,种类：中性点不接地系统、中性点经阻抗接地系统、中性点直接接地系统,1、中性点不接地的电力系统,正常运行：电压、电流对称。 单相接地：另两相对地电压升高为原来的根号3倍。单相接地电容电流为正常运行时 相线对地电容电流的3倍。,11,2、中性点经消弧线圈接地,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根号3倍，减小了接地电流。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。,12,3、中性

4、点直接接地或低阻接地的电力系统,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。,13,4、低压配电系统的接地型式,我国220380V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、保护中性线PEN。,中性线(N线)的功能：一是用来接用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；三是减小负荷中性点的电位偏移。 保护线(PE线)

5、的功能：它是用来保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分(指正常不带电压但故障情况下可能带电压的易被触及的导电部分，例如设备的金属外壳、金属构架等)通过保护线接地，可在设备发生接地故障时减少触电危险。 保护中性线(PEN线)的功能：它兼有中性线(N线)和保护线(PE线)的功能。这种保护中性线在我国通称为“零线”，俗称“地线”。 低压配电系统按接地型式，分为TN系统、TT系统和IT系统。,14,1）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

6、-C系统、TN-S系统、TN-C-S系统，如图a、b、c所示。,15,2）TT系统：中性点直接接地，设备外壳单独接地。,3）IT系统：中性点不接地，设备外壳单独接地。主要用于对连续供电要求较高及有易燃易爆危险的场所。,16,第二章 工厂的电力负荷及其计算,17,一、工厂电力负荷的分级,二、工厂用电设备的工作制（重点）,三、常用的负荷计算方法,四、需要系数法确定计算负荷（重点）,五、按二项式法确定计算负荷（重点）,六、功率因数，无功补偿及补偿后的计算负荷,18,工厂用电设备按其工作制分哪几类?什么叫负荷持续率?它表征哪类设备的工作特性?,工作制分三类：（1）连续工作制，（2）断续周期工作制，（3

7、） 短时工作制 负荷持续率：负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，负荷持续率表征断续周期工作制的设备的工作特性。,19,以半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据，用P30(Q30、S30、I30)表示。,计算负荷的概念,1）并非所有设备都同时投入工作。 2）并非所有设备都能工作于额定状态。 3）并非所有设备的功率因数都相同。 4）还应考虑用电设备的效率与配电设备的功率损耗。,用电设备在实际运行中对配电设备所产生的最大热效应与 计算负荷产生的热效应相等，从等效的含义上讲， “半小时 最大平均负荷”就是计算负荷。,

8、计算负荷定义：,20,计算负荷的实用计算方法,1、设备容量的确定 1）用电设备的额定容量 铭牌上标出的功率（或容量）PN； 2）设备容量的概念 实际用电设备的实际工作性质分：长期工作；短期工作；反复工作。 将各种用电设备的额定功率换算成同一的标准工作条件下的“额定功率”，称之为设备容量Pe。,21,3）设备容量的计算,（1）连续工作制设备 特点：恒定负荷下运行，且运行时间长至足以使之达到热平衡状态。如：通风机、水泵、空气压缩机、发电机组、照明灯等； 设备功率计算： ； （2）短时工作制设备 特点：恒定负荷下，短时间内运行且短于达到热平衡所需时间。如：控制闸门的电动机； 设备功率计算：,22,特

9、点：反复周期性短时工作，工作或停歇均不足达到设备的热平衡。如电焊机、吊车电动机等。 暂载率（负荷持续率）： 其中： 表示设备的工作周期；,同一设备在不同的暂载率下工作时，其输出功率是不同的。,设备容量与负荷持续率的平方根值成反比，即,（3）断续周期工作制设备（反复短时工作制）,23,电焊机组： 标准暂载率为： ； 设备容量： 其中： 为换算到标准暂载率下的设备容量； 为设备额定参数；,24,吊车电动机： 标准暂载率为： 设备容量：,例: 某吊车电动机在1=60% 时的容量 P1=10KW。 试求2=25%时的容量P2为多少?,25,归纳： 断续周期工作的设备功率计算：需要将设备额定暂载率下的额

10、定功率换算成标准暂载率下的设备功率。 设备容量不是设备的计算负荷也不是额定负荷，实际上是换算到一定标准工作制下的额定负荷。 实际中求解计算负荷的思路：,26,需要系数法 ：确定计算负荷的基本方法,常用。 二项式法：设备台数少，容量差别悬殊时采用。,计算负荷的方法 ：,27,什么叫最大负荷利用小时?什么叫年最大负荷和年平均负荷?,最大负荷利用小时：是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax(或P30)持续运行所消耗的电能,恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。 年度最大负荷：全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率又叫半小时最大负荷P30 年平均负荷Pav就是电力负荷在

11、一定时间t内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能Wt除以时间t的值。,28,三相用电设备组计算负荷的确定,计算负荷的方法 ：需要系数法 ，常用 二项式法，设备台数少，容量差别悬殊时采用。,供电系统要安全可靠运行，电力变压器、开关设备、导线、电缆必须选择合适，因此必须对各环节的电力负荷进行计算。,一、需要系数法确定计算负荷,1、基本公式：如图所示,用电设备组的计算负荷,用电设备组计算负荷：,需要系数：,(Kd可查附表1),如果是一台电机：,29,2、设备容量的计算,连续工作制和短时工作制用电设备组： 设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和。,断续周期工作制用电设备组： 必须进行负载

12、持续率换算,3、多组用电设备计算负荷的确定 应该考虑各用电设备最大负荷不同时出现的因素，对有功、无功负荷分别计入一个同时系数 及,车间干线： 0.850.95及0.900.97,低压母线：用电设备组计算负荷直接相加时取 0.800.90及0.850.95,由车间干线计算负荷直接相加时取 0.900.95及0.930.97,总的计算负荷为,30,需要系数法,设备组平均效率e 负荷系数KL 线路平均效率Wl 同时系数K,设备组有功计算负荷为：,多组用电设备组的计算负荷,31,多组用电设备组的计算负荷,总的有功计算负荷为 总的无功计算负荷为 总视在功率计算负荷 总计算电流,32,按二项式法确定计算负

13、荷,1、基本公式,b、c为二项式系数，见附表1 Pe为用电设备组总容量，Px为X台最大容量的设备总容量,33,视在计算负荷：,计算电流：,无功计算负荷：,34,按二项式法确定计算负荷,2、多组用电设备计算负荷的确定,考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素在各组用电设备中取其中一组最大的附加负荷（cPx）max，再加各组的平均负荷bPe。,35,视在计算负荷：,计算电流：,按二项式法确定计算负荷,2、多组用电设备计算负荷的确定,36,1、工厂的功率因数,瞬时功率因数,平均功率因数,最大负荷时功率因数,自然功率因数,总功率因数,指运行中的工厂供配电系 统在某一时刻的功率因数值,P 功率表测出的

14、三相有功功率读数； U电压表测出的线电压读数； I 电流表测出的线电流读数。,指某一规定时间段内 功率因数的平均值,指供配电系统运行在年最大负荷时 （计算负荷）的功率因数,P30工厂的有功计算负荷； S30工厂的视在计算负荷。,指用电设备或工厂在没有安 装人工补偿装置时的功率因数,指用电设备或工厂设置了人工 补偿后的功率因数,工厂的功率因数，无功补偿及补偿后的工厂计算负荷,37,2、无功功率补偿,100KVA及以上高压供电的用户其功率因数应达到0.9以上，其它电力用户的功率因数应达到0.85以上。,人工补偿无功功率,提高自然功率因数,提高功率因数,无功补偿容量,确定电容器个数,38,3、无功补

15、偿后的工厂计算负荷,补偿后总的无功计算负荷为,补偿后的视在计算负荷为,39,无功功率补偿,无功补偿后的 工厂计算负荷,在满足同样有功功率的同时，降低无功功率和视在功率，从而减少负荷电流。这样就降低了电力系统的电能损耗和电压损耗，既节约了电能，又提高了电压质量，而且还可以选用较小的导线或电缆截面，节约有色金属。,40,尖峰电流的计算,尖峰电流是指单台或多台用电设备持续12秒的短时最大负荷电流。,目的：选择熔断器、整定低压断路器 和继电保护装置。,与计算电流不同，计算电流指半小时最大电流， 尖峰电流比计算电流大得多。,41,用电设备尖峰电流的计算,指启动电流与额定电流之差为最大的一台设备正在 启动

16、、其余设备正常运行时的电流。,为用电设备组中启动电流与额定电流之差为最大的那台设备的启动电流,为n-1台的同时系数,其余（n-1）台电机设备的额定电流,42,第三章 短路电流及其计算,43,一、短路的原因、后果及其形式,二、短路有关的物理量,三、短路电流的计算方法,四、标幺制法进行三相短路计算（重点）,44,什么叫短路?短路故障产生的原因有哪些?短路对电力系统有哪些危害?,短路就是指不同的电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。 短路的原因：绝缘损坏、过电压、外力损伤、违反操作规程、动物造成等。 短路对电力系统的危害：产生很大的电动力、很高温度、元器件损坏；电压骤停、影响电气设备正常运行；停电、电力系统运行的稳定性遭到破坏；不平衡电流、不平衡逆变磁场、电磁干扰等出现。,45,为了选择