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1、第一章概论1-1电力系统的基本概念1-2电力系统的电压1-3电力系统的中性点运行方式1-4企业常见的电气设备1-1电力系统的基本概念一、发电厂简介发电厂是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。发电厂的种类:水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂等。其中，兼供热能的火电厂，通常称为热电厂。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能量来源工作原理能量转换过程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
2、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能量来源工作原理能量转换过程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能量来源工作原理能量转换过程风力发电厂风力的动能。风力的动能机械能电能能量来源工作原理能量转换过程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。地热发电厂地球内部蕴藏的大量地热能。地下热能机械能电能能量来源工作原理能量转换过程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）太阳能发电厂太阳光能或太阳热能。太阳的辐射能电能能量来源工作原理能量
3、转换过程通过太阳能电池板等，直接将太阳的辐射能转换为电能。潮汐发电：与水力发电的原理相似，它是利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的。也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能，再把机械能转变为电能（发电）的过程。垃圾发电：与火力发电的原理相似，就是利用垃圾焚烧时产生的热量发电。其它发电方式水力发电厂生产过程示意图火力发电厂生产过程示意图核能发电厂生产过程示意图风力发电装置示意图1-转子2-升速装置3-发电机4-控制装置5-底板6-定向装置7-支撑铁塔8-控制箱9-基座10-电力电缆11-升压站在各个发电厂、变电站和电力用户之间，用不同电压的电力线路，将它们连接起来，这些不同电压的电力线路和变
4、电站的组合，称为电力网。由发电厂的电气设备、不同电压的电力网和电力用户的用电设备所组成的一个发电、变电、输电、配电和用电的整体，称为电电力系统统。二、电力系统简介电力系统和电力网示意图三、对电力系统的基本要求(1)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。(2)可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。(3)优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。(4)经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量。返回1-2电力系统的电压一、电力网和电气设备的额定电压按照国家标准GB15693标准电压规定，我国三相交流电网和发电机的额定电压，如下表所示。表中的
5、变压器一、二次绕组额定电压，是依据我国生产的电力变压器标准产品规格确定的。第一章概论论分类类电电网和用电电设备额设备额定电压电压（kV）发电发电机额额定电电压压（kV）电电力变压变压器额额定电压电压（kV）一次绕组绕组二次绕组绕组低压压0.380.400.380.400.660.690.660.69高压压33.153及3.153.15及3.366.36及6.36.3及6.61010.510及10.510.5及1113.8，15.75，1813.8，15.75，1820，22，24，2620，22，24，26353538.5666672.61101101212202202423303303635
6、00500550我国三相交流电网和电力设备的额定电压(据GB15693)1电网(线路)的额定电压供电线路的额定电压采用始端电压和末端电压的算术平均值，这个电压也就是电力网的额定电压。它是确定各类电力设备额定电压的基本依据。2用电设备的额定电压用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。3发电机的额定电压由于电力线路允许的电压偏差一般为5，即整个线路允许有10的电压损耗值，因此，为了维持线路的平均电压额定值，线路首端(电源端)的电压可较线路额定电压高5，而线路末端则可较线路额定电压低5。所以，规定发电机额定电压高于同级电网额定电压5。4电力变压器的额定电压（1）电力变压器一次绕组的额定电压当
7、变压器直接与发电机相连时，如图中的变压器T1，其一次绕组额定电压应与发电机额定电压相同，即高于同级电网额定电压5。（2）电力变压器二次绕组的额定电压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，其中有5是用于补偿变压器满负荷运行时绕组内部约5的电压降；此外变压器满负荷时输出的二次电压还要高于所联电网额定电压5，以补偿线路上的电压降。变压器二次侧供电线路不长(如为低压电网)时，二次绕组额定电压只需高于所联电网额定电压5，仅考虑补偿变压器满负荷运行时绕组内部5的电压降。二、企业供电系统配电电压的选择1高压配电电压的选择企业采用的高压配电电压通常为6
8、10kV可减少线路的初期投资和有色金属消耗量，且可减少线路的电能损耗和电压损耗采用10kV电压级，在开关设备的投资方面也不会比采用6kV电压等级有多少增加从供电的安全性和可靠性来说，6kV与10kV也差不多。而从适应发展来说，10kV更优于6kV。实践运行结果表明采用10kV电压较采用6kV电压更适应于发展，输送功率更大，输送距离更远。如果当地的电源电压为35kV或66kV，而厂区环境条件又允许采用35kV或66kV架空线路，则可考虑采用35kV或66kV作为高压配电电压深入企业各车间负荷中心，并经车间变电站直接降为低压用电设备所需的电压。2低压配电电压的选择企业的低压配电电压。一般采用220
9、380V，其中线电压380V接三相动力设备及380V的单相设备，相电压220V接一般照明灯具及其它220V的单相设备。但某些场合宜采用660V(甚至更高的1140V)作为低压配电电压，例如矿井下，因负荷中心往往离变电站较远，所以为保证负荷端的电压水平而采用660V或更高电压配电。高压配电电压（610kV）的选择：企业采用的高压配电电压通常为310kV，从技术经济指标来看，最好采用10kV。低压配电电压的选择：除特殊情况，企业的低压配电电压。一般采用220380V，其中线电压380V接三相动力设备及380V的单相设备，相电压220V接一般照明灯具及其它220V的单相设备。返回1-3电力系统的中性
10、点运行方式发电机和变压器的中性点有三种运行方式：电源中性点不接地-小接地电流系统中性点经阻抗接地-小接地电流系统中性点直接接地-大接地电流系统我国366kV系统，特别是310kV系统，一般采用中性点不接地的运行方式。如单相接地电流大于一定数值时(310kV系统中接地电流大于30A、20kV及以上系统中接地电流大于10A时)，则应采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。我国110kV及以上的系统，则都采用中性点直接接地的运行方式。一、中性点不接地的电力系统正常运行时的中性点不接地的电力系统三个相的电容电流的相量和为零，没有电流在地中流动。各相对地的电压，就等于各相的相电压。三个相的对地电容电流也是平
11、衡的三个相的相电压是对称的单相接地时的中性点不接地的电力系统U、V两相对地电压都由原来的相电压升高到线电压，即升高为原对地电压的倍单相接地时的中性点不接地的电力系统在中性点不接地的系统中，应该装设专门的单相接地保护或绝缘监视装置，在系统发生单相接地故障时，给予报警信号，提醒供电值班人员注意，及时处理；当危及人身和设备安全时，单相接地保护则应动作于跳闸。注意二、中性点经消弧线圈接地的电力系统为防止单相接地时接地点有断续电弧，引起过电压，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法。在电源中性点经消弧线圈接地的三相系统中，与中性点不接地的系统一样，允许在发生
12、单相接地故障时短时(一般规定为两小时)继续运行。在此时间内，应积极查找故障；在暂时无法消除故障时，应设法将负荷转移到备用线路上去。如发生单相接地危及人身和设备安全时，则应动作于跳闸。中性点经消弧线圈接地的电力系统，在单相接地时，其它两相对地电压也要升高到线电压，即升高为原对地电压的倍三、中性点直接接地的电力系统单相短路电流比线路的正常负荷电流大得多，因此在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，使系统的其它部分恢复正常运行。我国110kV及以上的高压、超高压系统的电源中性点通常都采取直接接地的运行方式。在低压配电系统中，均为中性点直接接地系统，在发生单相接地故障时，一般能使保护装
13、置迅速动作，切除故障部分，比较安全。如加装漏电保护器，则对人身安全有更好的保障。在我国，220380V系统是中性点运行方式的哪一种？为什么？想一想返回电力系统中性点接地方式1-4企业常见的电气设备设备类型常见设备运行特点持续运行（长期）工作制无需调速用于通风机、水泵、空压机、破碎机、球磨机、搅拌机、制氧机等机械的拖动电动机。在正常运行时负荷稳定，持续运行。需要系数也较高，而且功率因数稳定。是较稳定的用户，可以直接根据其额定功率进行负荷计算来选择供电设备。如果电气设备容量较大，也可用同步电动机拖动，使设备运行稳定并改善整个企业的功率因数。需要调速卷取机、连续铸管机、烧结机等。正常运行时负荷稳定，
14、持续运行。但在运转过程中需要对其速度进行调节，多采用直流电动机拖动。从供电系统所取用的电能的需要系数均较上述的持续运行工作制的电气设备低。反复短时工作制用于桥式起重机、提升机、卷扬机、各种轧钢机等机械的拖动电动机。运转与间歇是交替进行，在正常运行时负荷不稳定，必须选用反复短时工作制的电动机。这类设备需用系数较低，供电设备除了短时承受冲击负荷以外，经常处于低负载状态，功率因数也偏低。属于供电系统的不良用户。短时工作制机床上的某些辅助电动机等。运转时间短而间歇时间长，在企业中应用较少。续表电炉类电弧炉单台容量大，由于接近电阻负载，故功率因数也较高。起始熔炼期间单相负荷波动大，因此能引起很大的电网波动。需通过专用的电炉变压器供电，多用于加热金属或对金属进行热处理感应电炉分为中频和高频两种，需要系数较高，但功率因数很低，必须采取措施提高功率因数电阻炉容量各异，由于是电阻特性，负荷稳定，需要系数较高，而且功率因数很高电焊类交流电焊机常用的是工频单相电焊机。还有三相多头电焊机，其负荷不完全对称，但比单相电焊机稍好一些。供电电压为220V或380V，功率因数很低电焊设备为移动性设备，一般使用临时接线供电直流电焊机一般有电动发电机组供电，交流侧有感应电动机拖动，工作时功率因数较高，空载时较低，在不工作时应将其电源切断续表
