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1、,工厂供电,张今朝 嘉兴学院机电工程学院 zhanjinzh,祝大家:学习进步!生活愉快!,相关专业课程 1.电路原理 2.电力系统分析 3.电机学 4. 电力电子技术. 5.计算机控制技术.,成绩划分： 考试成绩=60%平时+40%期末 1.60%包括到课率、上课表现、作业（实验）完成情况 2.40%期末 3.基本要求：出勤 上课 作业,先看几个问题： 1.同学们家里的电是从哪里来的？电线是如何布置的？你能知道你家的电是从哪个发电厂过来的吗？ 2.路边看到高低不同的输电塔，电是如何输送的？ 3.工厂里的线路和家里的有什么不一样？ 4.晚上路灯如何亮起？ 6.电水壶水满出了，家里灯灭了，为什么
2、？ 。,第一章 概论,主要内容：工厂供电的意义、要求及课程任务,工厂供电系统及发电厂、电力系统及工厂自备电源,电力系统的电压与电能质量,中性点运行方式及低压配电系统的接地型式,第一节 工厂供电的意义、要求及课程任务,1、工厂供电(plant power supply)： 是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。,国家电网现状 目前，国家电网由5 个区域电网和跨区域(国)交直流输电系统构成，供电范围包括26 个省(区、市)、840 多万km2。跨区域交直流系统由 2个特高压直流、1 个特高压交流、9 个500 kV 1个660kV 1 个400kV 直流4个500kV 交流点对网送电工程组成
3、。 5 个区域电网除西北电网主网架为750kV 以外，东北、华北、华中、华东电网主网架电压等级均为500kV。,我国目前绝大多数电网来说， 1.高压电网指的是110kV和220kV电网; 2.超高压电网指的是330kV，500kV和750kV电网。 3.特高压输电指的是正在开发的1000 kV交流电压和800kV直流电压输电工程和技术。,锦屏-苏南800kV特高压直流输电工程,工程额定电压800kV，额定输送功率7200MW，线路途经四川、云南、重庆、湖南、湖北、浙江、安徽、江苏八省市，全长2059km。与向家坝-上海800kV特高压直流输电示范工程相比，锦苏工程输送容量更大、送电距离更远、自
4、主化水平更高，创造了特高压直流工程建设的新纪录。,2、重要性：,供电中断，会引起设备损坏，可能发生人身事故。,08南方雪灾,3、基本要求： 安全 可靠 优质 经济,4、本课程的主要任务 对中小型工厂的供电系统及电气照明进行操作、维护、设计、计算。,第二节 工厂供电系统、发电厂、电力系统及自备电源,一、工厂供电系统概况,1、中型工厂供电系统(6-10KV)简图：,一根线表示三相线路,高压配电所有两条lOkV的电源进线，分别接在高压配电所的两段母线上，形成单母线分段制。一条电源进线供电，另一条电源进线作为备用。,图1-1,2、中型工厂供电系统的平面布线示意图,3、大型工厂总降压变电所,电源进线35
5、KV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610KV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。,4、高压深入负荷中心的供电系统,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。,5、小型工厂供电系统,对于小型工厂，由于所需容量一般不大于1000kVA或稍多一些，如果工厂所需容量不大于160kVA时，一般直接由公共低压电网供电。,a)一台主变 b)两台主变,经过分析可知：配
6、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。,二、发电厂和电力系统,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。,种类：水力、火力、核能、风力、地热及太阳能发电厂。,火力发电厂生产过程2,水力发电,风力发电,太阳能发电,直接发电 1）温差发电 2）热离子发电 3）磁流体发电,间接发电 集热装置 热交换器 推到汽轮发电机,2、电力系统(power system)：,送电过程：发电机升压高压输电线路降压配电,电力系统：由各级电压的电力线路将发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。 电
7、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。电网以电压等级来区分，例如lOkV电网。,动力系统：电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户， 称为动力系统。,如图1-8所示电力系统简图,三、工厂自备电源,对于工厂的重要负荷，一般要求在正常供电电源之外，设置应急自备电源。,1、柴油发电机组自备电源：操作简便、起动迅速(10-15S)、效率较高 效率差，30%40%，应急之用。,2、交流不停电电源（UPS）： 如图所示，由整流器(UR)、逆变器(uV)和蓄电池组(GB)等三部分组成。 优点：体积小、效率高、无噪声、无振动、维护费用低、可靠性高 缺点：容量小，主要用在
8、电子计算机中心、工业自动化控制中心等场所。,图1-10 不停电电源(UPS)组成示意图,P9 图1-11 稳频稳压式不停电电源的工作原理电路简图,第三节 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,频率规定：1.电力系统正常频率偏差正负0.5Hz； 2.电力系统非正常情况下偏差不超过正负1Hz； 3.电力系统达到3000MW或以上时,频率偏差不超过正负0.2Hz,电压偏差:电气设备的端电压与其额定电压之差。 电压波动:电网电压有效值的快速变动。电压波动值以公共供电点在时间上相邻最大与最小电压方均根值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的次
9、数来表示。,1996年供电营业规则规定,*二、三相交流电网和电力设备的额定电压（GB/T156-2007标准电压）,1、电网（线路）的额定电压 根据需要、水平、技术、经济分析后确定（表1-1 P10） 2、用电设备的额定电压 如图所示，用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。,图1-11用电设备和发电机的额定电压说明,3、发电机的额定电压高于同级电网电压5%,一次绕组的额定电压：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。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。 二次绕组的额定电压：
10、变压器二次侧供电线路较长，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。若二次侧供电线路不长，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。,*4、电力变压器的额定电压（两种情况）,图1-13 电力变压器的额定电压说明,表1-2 P10,5、电压高低的划分,P10 GB/T 156-2007标准电压 表1-1,二、电压偏差与电压调整,（一）电压偏差的有关概念 1、电压偏差的含义,设备的端电压U与设备额定电压UN。之差对额定电压UN。的百分值，即,2、电压
11、偏差对设备的影响,感应电动机 （转矩、电流、转速、温升、绝缘老化，影响产品质量） 同步电动机（转矩、电流、温升等；转速） 电光源（使用寿命、发光效率）,（二）电压调整的措施,3、允许的电压偏差 1）电动机 5% 2）电气照明 一般为5% 用户受电端电压，35KV以上 正负10%；10KV以下三相供电号正负7%；220V单相供 电电压允许偏差+7%、-10%；非正常状况下，用户受电端电压最大允许不超过+7%、-7%,（1）正确选择无载调压型变压器的电压分接头或采用有载调压型变压器（P13 图1-14电力变压器的分接开关）,（2）合理减少系统阻抗,减少变压级数，适当增大导线电缆的截面积或以电缆取代
12、架空线路,（3）合理改变系统的运行方式,* 针对一班制或两班制，不同时间段内的变压器的接线方式,* 切除变压器，采用相邻变电所低压联络线供电,* 如两台变压器并列运行，在负荷轻时可切除一台，可降低过高电压的作用。,（4）尽量使系统的三相负荷均衡,（5）采用无功补偿装置,四、电压波动及其抑制 1、含义：电压波动是指电网电压有效值(方均根值)的连续快速变动， 即：,电压波动值，以用户公共供电点的相邻最大和最小的电压方均根值Umax 与Umin之差对电网额定电压 UN的百分值来表示,2、电压波动的产生与危害 产生：负荷剧烈变化引起冲击负荷，如电机起动、电焊机、电弧炉、轧钢机。 危害：使得设备无法正常
13、工作。,3、电压波动的抑制措施 1）专用线路或专用变压器供电（负荷变动剧烈的大型设备） 2）减少系统阻抗（增大供电容量、单回路改双回路、架空线改电缆） 3）减小引起波动的负荷（切除引起电压波动负荷） 4）提高电压等级（大容量电弧炉用变压器，宜用短路容量较大的电网供电） 大容量供电 5）装设吸收无功装置 静止型无功补偿装置（SVC）,五、电网谐波及其危害,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。（电路中非线性元件造成）,危害：使变压器及电动机的铁心损耗明显增加、电动机转子发生振动现象、电力系统发生电压谐振、对附近的通信设备
14、和通信线路产生信号干扰。,谐波的抑制,（1）三相整流变压器采用YD 或DY 联结,(2)增加整流变压器二次侧的相数。 如6相,5次谐波电流只占基波的18.5%,7次谐流只占12%; 12相, 5次谐波电流只占基波的4.5%,7次谐流只占3%; (3)使各台整流变压器二次侧互有相角差 类似于增加二次侧的相数效果相似 (4)装设分流滤波器,消除5、7、11次谐波 P15 图1-14 （5）选用Dyn11联结组三相配电变压器 抑制 3次及3的整数倍次谐波 （6）其他的抑制谐波措施,（二）电压不平衡度及其允许值,GB/T 15543-2008电能质量 三相电压不平衡规定： （1）正常允许2%，短时不超
15、过4% （2）接于公共连接点的每个用户一般不超过1.3%，短时不超过2.6%,(三）改善三相不平衡的措施 使三相负荷均衡分配 三相系统各相安装的单相用电设备容量之差不超过15% 使不平衡负荷分散连接 将不平衡负荷接入更高电压的电网系 更高的电压电网具有更大的短路容量 采用可调的平衡化装置 具有分相补偿功能的静止型无功补偿装置（SVC）和静止无功电源（SVG）,六、三相不平衡及其改善,（一）三相不平衡的产生及其危害,*七、工厂供配电电压的选择 工厂供电电压的选择，主要取决于当地电网的供电电压等级，同时要考虑工厂用电设备的电压、容量和供电距离等因素。在同一输送功率和输送距离条件下，供电电压越高，线
16、路电流越小，使线路导线或电缆截面越小，可减少线路的初投资和有色金属消耗量。,（一）工厂供电电压的选择 低压单相220V，三相380V；高压有10、35（66）、110、220KV （二）工厂高压配电电压的选择 高压配电通常为10KV 表1-3电力线路输送功率和输送距离P17 （三）工厂低压配电电压的选择（P18）,电压高代的划分 我国统一以1000V为界线来划分电压高底 低压交流1000V及以下；高压交流电压1000V以上； 交流50V及以下为特低压；1000V及以下为低压；1000V到10kV或35kV为中压；35kV或以上至110kV或220kV为高压；220kV或330kV及以上为超高压；800kV及以上为特高压。,*第四节 电力系统中性点运行方式,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。,
