供电第一章剖析

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1、工厂供电技术 总学时 60学时 第一章 概论 本章主要内容：工厂供电的基本知识 供电系统、发电厂、电力系统及自备电源 电压、电能质量 中性点运行方式 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。 2、重要性： 生产自动化后增加产量、提高质量、减轻劳动强度。 供电中断，会引起设备损坏，可能发生人身事故。 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

2、一、工厂供电系统概况 1、中型工厂供电系统简图： 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。 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35KV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

3、。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、只设一个降压变电所的供电系统 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。 2、电力系统(power syste

4、m)： 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。 如图所示电力系统简图 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、效率较高。 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。 第三节 电力系统的电压与电能质量 衡量电能质量的两个

5、基本参数: 规定：频率偏差正负0.2Hz 电压偏差正负5% 电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差。 一、三相交流电网和电力设备的额定电压 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 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。 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：变压器二次侧供电线路较长，

6、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 5、电压高低的划分 行业要求不同划分不同，一般以1140V为高低压区分点 分 电网和用电设备 发电 机 电力变压 器额定电kV 类 额定电压 kV 额定电压 kV 一次绕组 二次绕组 低 0.38 O.40 0.38 0.40 压 0.66 O.69 0.66 0.69 3 3.15 3,3.15 3.15

7、,3.3 6 6.3 6,6.3 6.3,6.6 10 10.5 10,10.5 10.5,11 高 13.8,15.75,18， 20,22,24,26 13.8,15.75,18， 20,22,24,26 35 35 38.5 压 66 66 72.5 110 110 121 220 220 242 330 330 363 500 500 550 二、电压偏差与电压调整 1、电压偏差的概念 设备的端电压U与设备额定电压U。之差对额定电压U。的百分值，即 2、电压偏差对设备的影响 感应电动机 、同步电动机 、电光源等 3、电压调整的措施 调压型变压器、减少系统阻抗、改变系统运行方式、三相负荷

8、均衡、无功 功率补偿。 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： 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：使得设备无法正常工作。 3、电压波动的抑制措施 专用线路或专用变压器供电、减少系统阻抗、减小引起波动的负荷、 高电压等级、大容量供电、装设吸收无功装置 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、

9、电力系 统发生电压谐振、对附近的通信设备和通信线路产生信号干扰。 六、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。 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。 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

10、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。 单相接地电流经验公式： 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。 3、中性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

11、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。 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)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

12、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。 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-C系统、TN-S系统、TN-C-S系统，如图a、b、c所示。 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。