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1、河北科技大学电气信息学院,1,2019/10/19,工 厂 供 电,主讲 赵静,MEC系列,河北科技大学电气信息学院,2,2019/10/19,第一章 概论,河北科技大学电气信息学院,3,2019/10/19,1.1 供配电系统概述,一、电力系统,电力系统是由发电厂、变电所、电力线路和电力用户组成的一个发电、输电、变配电和用电的整体。,图1-1 从发电厂到用户的送电过程,河北科技大学电气信息学院,4,2019/10/19,图1-2 电力系统示意图,工业企业 供电系统,河北科技大学电气信息学院,5,2019/10/19,河北科技大学电气信息学院,6,2019/10/19,国家电网公司,南方电网公
2、司,河北科技大学电气信息学院,7,2019/10/19,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。,发电厂：生产电能，将一次能源转换成二次能源（电能），分为火、水、核、风、太阳、地热等发电厂。,地方电力网：电压为110kV以下的电力网（如35kV、10kV等） 区域电力网：电压为110kV以上的电力网（如220kV） 超高压远距离输电网：电压为330500kV及以上的电力网,110kV属于地方网还是区域网，要视其在电力系统中的作用而定,火电厂的燃料：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。,（1）火力发电厂,
3、河北科技大学电气信息学院,8,2019/10/19,火电厂的分类：凝汽式火电厂、热电厂。 火电厂的组成：锅炉、汽轮机、电力系统。 火电厂是我国目前最主要的电源，比例大于75%。,安全问题：采矿和运输中的安全性灾难等 。 环境问题：酸雨、温室效应、可吸入颗粒物等。 效率问题：凝汽式火电厂效率为40%，热电厂为60%70%。,火力发电存在的问题,江苏谏壁发电厂,浙江北仑发电厂,张家口发电总厂,今后火电建设的重点：采用高参数、大容量、高效率的设备；开发清洁煤燃烧发电、天然气蒸汽联合循环发电；鼓励热电联产；加强煤炭基地的矿口电厂建设。,河北科技大学电气信息学院,9,2019/10/19,（2）水力发电
4、厂,水电厂的能量转换过程：水的位能机械能电能。 水电厂的总发电功率： 水电厂的分类：堤坝式（分为坝后式和河床式）、引水式和抽水蓄能电站。 水电厂的组成：水库、水轮机、电力系统 水电厂是我国目前最重要的电源之一，比例大于10%。,葛洲坝水电站,长江三峡水电站,水力发电的特点：是最干净、最廉价的能源之一，发电成本低，不产生污染、运行维护简单，同时还兼有防洪、灌溉、航运、水产养殖等综合效益；但投资大，工期长。,河北科技大学电气信息学院,10,2019/10/19,（3）核能发电厂,核电厂的能量转换过程：核燃料的裂变能热能机械能电能。 核电厂的组成：核反应堆、汽轮机、电力系统。 核电厂是我国目前最重要
5、的电源之一，比例大于10%。,秦山核电站,大亚湾核电站,核能发电的优缺点,节省大量煤炭、石油等燃料，避免燃料运输。 不需空气助燃，可建在地下、水下、山洞或空气稀薄地区。 存在问题：放射性污染。,河北科技大学电气信息学院,11,2019/10/19,（4）其它新能源发电,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 。,新疆达板城风电厂,西藏羊八井电厂,江厦潮汐电站,其它新能源还有燃料电池、生物智能、垃圾燃料等。 新能源都属于清洁、廉价的可再生能源，是未来能源的主要形式。,法国郎斯潮汐电站,潮汐发电示意
6、图,河北科技大学电气信息学院,12,2019/10/19,变电所：是变换电压和接受分配电能的场所。,区域变电所：电压等级高，变压器容量大，进出线回路数多，由大电网供电，高压侧电压330750kV，全所停电后，将引起整个系统解列甚至瓦解； 地区变电所：由发电厂或区域变电所供电，高压侧电压110220kV，全所停电后，将使该地区中断供电； 工业企业变电所：是电网的末端变电所，主要由地区变电所供电，其高压侧为35110kV，全所停电后，将使用户中断供电。,变电所分类：升压变电所、降压变电所。,配电所（或开闭所）：只接受和分配电能，不变换电压。,降压变电所分为区域变电所、地区变电所和工业企业变电所。,
7、河北科技大学电气信息学院,13,2019/10/19,电力用户：又称电力负荷，指所有消耗电能的用电设备或用电单位。,高压配电线路：110kV 中压配电线路：635kV 低压配电线路：380/220V,电力线路：输送电能，并把发电厂、变配电所和电力用户连接起来。,输电线路：220kV及以上的电力线路。 配电线路：110kV及以下的电力线路。,河北科技大学电气信息学院,14,2019/10/19,二、供配电系统,供配电系统是电力系统的电力用户，由总降压变电所（或高压配电所） 、配电线路、车间变电所和用电设备等组成。,总降压变电所：将35110kV的供电电压变换为610kV的高压配电电压； 高压配电
8、所：集中接收610 kV电压，再分配到附近各车间变电所和高压用电设备； 配电线路：分为厂区高压配电线路和车间低压配电线路； 车间变电所：将610 kV的电压降为380/220V。,河北科技大学电气信息学院,15,2019/10/19,三、对供配电工作的基本要求,安全：在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。 可靠：应满足电力用户对供电可靠性的要求。 优质：应满足电力用户对电压和频率等供电质量的要求。 经济： 应使供配电系统的投资少、运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量。,河北科技大学电气信息学院,16,2019/10/19,用电设备的额定电压：与同级电网的额定电压
9、相同。,发电机的额定电压：比同级电网的额定电压高出5%。,1.2 电力系统的额定电压与电能质量,一、额定电压的国家标准,电力线路的额定电压：我国高压电网的额定电压等级有3kV、6 kV、10 kV、35 kV、63 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV等。,图1-3 供电线路上的电压变化示意图,图1-3为供电线路上的电压变化示意图。,我国公布的三相交流系统的额定电压见表1-1。,河北科技大学电气信息学院,17,2019/10/19,变压器的二次绕组：对于用电设备而言，相当于电源。,变压器的额定电压,我国公布的三相交流系统的额定电压见表1-1。,变压器的一次绕组：相当于是
10、用电设备，其额定电压应与电网的额定电压相同。,注意：当变压器一次绕组直接与发电机相连时，其额定电压应与发电机的额定电压相同。,当变压器二次侧供电线路较长时：应比同级电网额定电压高10% 当变压器二次侧供电线路较短时：应比同级电网额定电压高5%,其中5%用于补偿变压器满载供电时一、二次绕组上的电压损失； 另外5%用于补偿线路上的电压损失，用于35kV及以上线路。,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，用于10kV及以下线路。,河北科技大学电气信息学院,18,2019/10/19,发电机G的额定电压：UNG=1.0510=10.5（kV） 变压器T1的额定电压：
11、U1N=10.5（kV） U2N=1.1110=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=1.056=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。,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,河北科技大学电气信息学院,19,2019/10/19,二、电压等级的选择,220 kV
12、及以上：用于大型电力系统的主干线。 110kV：用于中小型电力系统的主干线。 35kV：用于大型工业企业内部电力网。 10kV：常用的高压配电电压，当6kV高压用电设备较多时，也可考虑用6kV配电。 3kV：仅限于工业企业内部采用 。 380/220V：工业企业内部的低压配电电压。,电力网的额定电压、传输功率和传输距离之间的关系见表1-2,河北科技大学电气信息学院,20,2019/10/19,三、电能质量,电压偏差是指用电设备的实际电压与额定电压之差，用占额定电压的百分数来表示,频率偏差,额定频率：50Hz,允许偏差：正常允许偏差为0.2 Hz，当容量较小时可放宽到0.5 Hz,电压偏差,河北
13、科技大学电气信息学院,21,2019/10/19,电压偏差的危害,白炽灯：电压低时，寿命延长，但发光效率降低，照度下降；,电压高时，发光效率增加，但使用寿命大大缩短。,，电压低时，转矩将急剧减小，电流,由于,电动机：,增大，使电动机绕组绝缘过热受损，缩短使用寿命。,电压偏差的允许值,35kV及以上电压供电的用户：5% 10 kV及以下高压供电和低压电力用户：7% 低压照明用户：+5%10%,河北科技大学电气信息学院,22,2019/10/19,电压波动与闪变,电压波动是指电网电压短时、快速的变动，用电压最大值与最小值之差对电网额定电压的百分比表示，即,正确选择变压器的电压分接头或采用有载调压变
14、压器； 合理减少系统的阻抗； 尽量保持系统三相负荷平衡； 改变系统的运行方式； 采用无功功率补偿设备等。,电压调整的措施,河北科技大学电气信息学院,23,2019/10/19,电压波动产生的原因：是由负荷急剧变动引起的。,闪变是指人眼对因电压波动引起灯闪的一种主观感觉，引起灯闪的电压称为闪变电压。,使电动机无法正常起动，引起同步电动机转子振动； 使某些电子设备无法正常工作； 使照明灯发生明显的闪烁现象等。,电压波动的危害,河北科技大学电气信息学院,24,2019/10/19,对负荷变动剧烈的大型电气设备，采用专线或专用变压器供电 ； 增大供电容量，减小系统阻抗 ； 增加系统的短路容量或提高供电
15、电压； 在电压波动严重时减少或切除引起电压波动的负荷； 对大型冲击性负荷，可装设能吸收冲击无功功率的静止型无功补偿装置（SVC） 。,电压波动的抑制,谐波,谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解后所得到的频率为基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波。,河北科技大学电气信息学院,25,2019/10/19,谐波产生的原因：是由于电力系统中存在各种非线性元件 。,波形畸变程度的几个特征量,第h次谐波电压含有率：,第h次谐波电流含有率：,谐波电压总含量 ：,谐波电流总含量 ：,电压总谐波畸变率 ：,电流总谐波畸变率 ：,河北科技大学电气信息学院,26,2019/10/19,使变压器和电动
16、机的铁芯损耗增加，引起局部过热，同时振动和噪声增大，缩短使用寿命； 使线路的功率损耗和电能损耗增加，并有可能使电力线路出现电压谐振，产生过电压，击穿电气设备的绝缘； 使电容器产生过负荷而影响其使用寿命； 使继电保护及自动装置产生误动作； 使变压器使计算电费用的感应式电能表的计量不准； 对附近的通信线路产生信号干扰，使数据传输失真等。,谐波的危害,河北科技大学电气信息学院,27,2019/10/19,三相整流变压器采用Y，d或D，y接线 ； 增加整流器的相数 ； 在谐波源处装设专用滤波器 ； 限制晶闸管整流设备投入电网的容量 ； 在大型整流设备附近装设静止型无功补偿装置。,谐波的抑制,三相不平衡,指三相系统中三相电压（或电流）的不平衡程度，用电压（或电流）负序分量有效值与正序分量有效值的百分比来表示，即,河北科技大学电气信息学院,28,2019/10/19,使电动机产生一个反向转矩，降低输出转矩，同时总电流增大，绕组温升增高，加速绝缘老化，缩短使用寿命。 使变压器的容量得不到充分
