第1章工厂供电概论1宋芸ok-第5版

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1、工 厂 供 电,南京林业大学 信息科学技术学院,宋 芸,课程说明,工厂供电 刘介才 机械工业出版社,教材,48学时 专业课,工厂供电 苏文成 机械工业出版社,考核方式,课堂出勤率20%+作业20%+考试60%,主要内容,第二章 负荷计算,第三章 工厂供电系统,第一章 工厂供电概论,第四章工厂供电系统的保护及 供电自动化,第六章工厂供电系统的电压质量,第七章工厂电气照明技术,第五章节约电能与提高工厂供电 统功率因数,本章首先简要说明工厂供电的意义、要求及 本课程的任务；其次简绍典型的各类工厂供电系 统及发电厂、电力系统的基本知识，然后重点论 述关系到供电系统全局的两个基本问题，即电力 系统的电压

2、和电力系统的中性点运行方式，最后 概述工厂供电设计的基本概念。,第一章 工厂供电概论,第一章 工厂供电概论,第三节 电力系统中性点运行方式 及低电压配电系统接地型式,第二节 工厂供电系统及其电源 和负荷的基本知识,第一节 工厂供电的意义、要求 及课程任务,第四节 电力系统的电压与电能质量,第一节 工厂供电的意义、要求 及课程任务,工厂供电（plant power supply）是指工厂所需电能的供应和分配，也称工厂配电。,重要性： 工业生产实现电气化以后可以增加产量、提高产品质量和劳动生产率，供电突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来经济上甚至政

3、治上的重大损失。,第一节 工厂供电的意义、要求 及课程任务,工厂供电的要求： （1）安全 （2）可靠 （3）优质 （4）经济 工厂供电的课程任务： 讲述中小型工厂内部的电能供应和分配问题，并讲 述电气照明，使学生初步掌握中小型工厂供电系统和电 气照明运行维护和简单设计计算所必需的基本理论和基 本知识。,第一节 工厂供电的意义、要求 及课程任务,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,一、工厂供电系统概况 从电源线路进厂起到高低压用电设备进线端止的整个电路系统。 电能先经高压配电所（High-voltage distribution substation，HDS）集中，再由高压配电线路将电

4、能送到各车间变电所（shop transformer substation，STS），或由高压配电线路直接供给高压用电设备。 车间变电所内装有配电变压器，将6-10kV的高压降为一般低压设备所需的电压，如220/380V，然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备使用。,分类: 大型用户:图l1 高压深入负荷中心:图12 中型用户 :图13、图14 小型用户 : 图15、图16,一般中型工厂的电源进线电压是6-10kV。,一、工厂供电系统概况,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,对于大型工厂及某些电源进线，或电压为35kV及以上的中 型工厂

5、，一般经两次降压 ，即电源进厂以后，先经总降压变电 所，然后通过高压配电线将电能送到各个车间变电所，也有的经 高压配电所再送到车间变电所，最后经配电变压器降为一般低压 用电设备所需的电压。其简图如图1-1所示。 有的35kV进线的工厂，只经一次降压，即35kV线路直接引入 靠近负荷中心的车间变电所，经车间变电所的配电变压器直接降 为低压用电设备所需的电压，如图1-2所示。,图1-1 具有总降压变电所的工厂供电系统简图,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,图1-2 高压深入负荷中心的直配式工厂供电系统简图,可以省去一级中间变压。简化 供电系统接线，节约投资和有 色金属用量，降低电能和电

6、压 损耗。,是否满足35kV架空线路 深入负荷中心的“安全 走廊”要求,指在计算导线最大风偏和安全距 离情况下，35kV及以上高压架空 电力线路两边导线向外侧延伸一 定距离所形成的两条平行线之间 的专用通道。,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,工厂供电,图1-3是一个比较典型的中型工厂供电系统简图。,图1-3 中型工厂供电系统简图,单母线分段制,隔离开关闭合，由一条电源 进线供电，通常来自公网， 另一条备用，来自邻近单位。,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,图1-4是如图1-3所示工厂供电系统的平面布线示意图。,图1-4 图1-3中型工厂供电系统的平面布线示意图,第二节

7、 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,对于小型工厂，由于其容量一般不大于1000kVA或稍多，因此通常只设一个降压变电所，将610kV降为低压用电设备所需的电压，如图1-5所示。,图1-5 只设一个降压变电所的工厂供电系统简图 a）装有一台主变压器 b）装有两台主变压器,一般直接由公共低压电网供电。,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,图16容量不大于160kVA时,经过分析可知：配电所的任务是 接受电能和分配电能，不改变电 压；而变电所的任务是接受电能、 变换电压和分配电能。,4.小型用户,二、工厂供电系统电源简介 （一）发电厂 将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的

8、 工厂。 种类：水力、火力、核能、风力、地热及太阳能发电厂。,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,二、工厂供电系统电源简介 （二）电力系统 送电过程：发电机升压高压输电线路降压配电,图1-7 从发电厂到用户的送电过程示意图,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,（三）工厂的自备电源简介 1.采用柴油发电机组的自备电源。,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,图1-9是采用快速自启动型 柴油发电机组作备用电源 的主接线图。,2.采用柴油发电机组的自备电源,柴油发电机组组成示意图,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,

9、三、工厂电力负荷简介 电力负荷又称电力负载，有两种含义： 1.是指耗用电能的用户设备或用户，如重要负荷、一 般负荷、动力负荷、照明负荷等； 2.是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小，如轻 负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、 满负荷（满载）等。,返回本 章目录,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,（一）工厂电力负荷的分级 工厂电力负荷，按GB 50052-1995供配电系统设计规范规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级：,一级负荷 中断供电将造成人身伤亡，或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失时，如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料

10、生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。,二级负荷 中断供电将在政治、经济上造成较大损失，如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。,三级负荷 不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,第三节 电力系统的电压与电能质量,一、概述 电压和频率是衡量电能质量的两个基本参数。 对工厂供电系统来说，提高电能质量主要是提高电压 质量。 电压质量是按照国家标准或规范对电力系统电压的偏 差、波动、波形及其三相性的对称性（平衡性）等的一 种质量评估。,第三节 电力系统的电压与电能质

11、量,电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差， 通常以其对额定电压的百分值来表示。 电压的波动是指电网电压有效值（方均根值）的快速 变动。电压波动值以用户公共供电点在时间上相邻的最大 和最小电压方均根之差对电网额定电压的百分值来表示。 电压波动的频率用单位时间内电压波动（变动）的次数来 表示。 电压波形的好坏，以其对正弦波形畸变的程度来衡量。 三相电压的平衡情况，以其不平衡度来衡量。,随着电力电子技术的广泛应用与发展，供电系统中增加了大量的非线性负载，特别是静止变流器，从低压小容量家用电器到高压大容量用的工业交直流变换装置，由于静止变流器是以开关方式工作的，会引起电网电流、电压波形发生畸变

12、，引起电网的谐波“污染”。另外，冲击性、波动性负荷，如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等运行中不仅会产生大量的高次谐波，而且使得电压波动、闪变、三相不平衡日趋严重。,第三节 电力系统的电压与电能质量,这些对电网的不利影响不仅会导致供用电设备本身的安 全性降低，而且会严重削弱和干扰电网的经济运行，造成对 电网的“公害”。,为此，国家技术监督局相继颁布了涉及电能质量五个方面的国家标准，即：供电电压允许偏差，供电电压允许波动和闪变，供电三相电压不允许平衡度，公用电网谐波，以及供电频率允许偏差等的指标限制。,第三节 电力系统的电压与电能质量,二、三相交流电网和电力设备的额定电压 （一）电网(电力线路)的额

13、定电压 按GB156-2003标准电压规定，我国三相交流电网和发电机的额定电压如表1-1所示。,表1-1 我国三相交流电网和电力设备的额定电压,第三节 电力系统的电压与电能质量,(续),第三节 电力系统的电压与电能质量,（二）用电设备的额定电压 按GB/T11022-1999高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求规定，高压开关设备和控制设备的额定电压按其允许的最高工作电压来标注，如表1-2所示。,表1-2 系统的额定电压、最高电压和高压设备的额定电压 （单位：kV）,第三节 电力系统的电压与电能质量,(三)发电机的额定电压 为了维持线路的平均电压在额定电压值,线路首端(电源端)的电压应较线路

14、额定电压高5%,而线路末端电压则较线路额定电压低5%,如图1-18所示。取系统的额定电压105%。,图1-18 用电设备和发电机的额定电压,第三节 电力系统的电压与电能质量,（四)电力变压器的额定电压 1.变压器一次绕组的额定电压 分两种情况： 升压变压器：当变压器直接与发电机相连时，高于电网 额定电压5% 降压变压器：当变压器直接与线路相连时，与供电线路 电压相同。,+5%,+10%,+0%,+5%,第三节 电力系统的电压与电能质量,2.变压器二次侧额定电压 分两种情况： 变压器二次侧供电线路较长，高于供电线路额定电压10%。 变压器二次侧供电线路较短，或低压线路时，高于供电电 网额定电压5

15、%。,当变压器供电距离较短 时，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。,第三节 电力系统的电压与电能质量,(五) 电压高低的划分,电力系统电压高低的划分,因着眼点不同而有不同的划分方法. 1.根据电业安全工作规程规定： 低压指设备对地电压在250V及以下者； 高压指设备对地电压在250V以上者。 以上划分是从人身安全方面着眼的。 2. 根据我国的一些设计、制造和安装规程通常是以1000V为界限来划分电压高低。一般规定： 低压指额定电压在1000V（或1200V）以下者； 高压指额定电压在1000V（或1200V）以上者。,第三节 电力系统的电压与电能质量

16、,三、电压偏差与电压调整 （一）电压偏差的有关概念 电压偏差是指给定瞬间设备的端电压 U与设备额定电压 UN 之差对额定电压UN 的百分比，即：,对异步电动机的影响：明显影响使用寿命。降低生产效率， 影响产品质量。 对同步电动机的影响：同步电机和电源频率同步，与电压没 关系，但电压下降，输出功率下降，带载能力下降，过低，将 失步，转速可能下降，也可能停转 。 对电光源的影响：明显影响使用寿命。,第三节 电力系统的电压与电能质量,电能质量供电电压允许偏差（GB1232590）规定电力 系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压的允许偏差为:,(1）35kV及以上供电和对电压质量有特殊要求的用户为额定 电压的55； （2）10kV及以下高压供电和低压电力用户为额定电压的7 7； （3）低压照明用户为额定电压的510。 为了保证用电设备的正