工厂供电技术第一部分

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1、工厂供电技术 第一章 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 第一节 电力系统的基本知识 一 电能的重要意义 电能很容易转变为其它类型的能量 如机械能 光能 热 能 化学能等 它可用来实现生产过程机械化及其自动化 等 二 电力负荷的基本要求 一级负荷 二级负荷 三级负荷 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n一级负荷 n应使用两个独立电源供电 当工作电源发生故障停电检修时 由另一电源继续供电 n二级负荷 n二级负荷亦属于重要负荷 宜采用双回路电源供电 n三级负荷 n对供电没有特殊的要求 可采用一个电源供电 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n第二节 发电厂及电力系统简介 n一 发电厂 n电能是由

2、一次能源转变而成的二次能源 我国自然界蕴藏 着丰富的一次能源资源 如煤炭 石油 天然气 风能 太阳能及河流的水能等自然能源 发电厂将利用这些自然 能源转换为二次能源 n为了充分利用自然界蕴藏的各种资源 往往在一次能源资 源丰富的地方建立发电厂 而发电厂距离电能用户很远 为保证供电可靠 经济合理 一般发电厂都将低压电能升 至高压后 直接或间接地经枢纽变电站将高电压逐级降为 低电压 然后再分配给工矿企业或民用住宅区的降压变电 所 采用这种供电方式可减少网络电能损耗 保证供应高 质量的电能具有十分重要意义 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n 一 发电厂类型 n按其利用能源的不同 可分为火力发电厂

3、 水力发电厂 站 热电厂 核能发电厂 风力发电厂 地热发电厂 太阳能发电厂等 n1 火力发电厂 n利用煤 石油 天然气等燃料生产电能的工厂 称为火力 发电厂 又称为火电站 火力发电厂由燃料分厂 锅炉分厂 汽轮机分厂 热工分厂 电气分厂 机修分厂等组成 见下图 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 图1 1火力发电厂示意图 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 图 2 发电厂到电能用户送变电过程示意图 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n2 热电厂 n热电厂的生产过程与火力发电厂的生产过程基本相同 除 生产供给外界用户电能外 还供给外界用户热能 在这种 电厂中装有供热式机组 热电厂与火电厂的区别就

4、是火电 厂采用凝汽式机组 n3 水力发电厂 n水力发电厂是将水流的位能转换成电能 称水电厂或水电 站 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 冲动水轮机叶片 并带动发电机发电 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n4 核能发电厂 n核能发电厂又称核电站 它是利用原子核的裂变能来生产 电能的工厂 其原理与火力发电类似 其能量转化为 核 裂变能 核反应堆 热能 汽轮机 机械能 发电 机 电能 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n二 电力系统简介 n 一 电能的输送 n1 输电 n生产的电能不能被附近的用户完全用掉 需要把大量的电 能送到离发电厂较远的地方去 这就是输电 n2 交流

5、三相输电制 n采用高压输电可减少电能损耗 因此 首先要用升压变压器 将电压升高 然而用电设备使用的电压是很低的 所以 采 用逐级降压的办法 将输送来的电能再降低 用电压一级比 一级低的电力网把电能层层分配给用户 完成电能分配的 任务 这个任务由降压变电所的变压器来完成 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 图1 3 城区供电网电能的输送和分配示意图 BS 1 表示110kV 35kV区域变电所 BS 2 3 4 表示35kV 10kV地方变电所 表示10kV 0 38kV 0 22kV 终端变电所 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n1 动力系统 n2 电力系统 n3 电力网 图1 4 动力系

6、统 电力系统 电力网之间的关系 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n4 电力系统与供配电系统的区别 n供配电系统的概念与电力系统有所区别 供配电系统是指 地方工矿企业或大型民用住宅区等电能用户所需的电力电 源 一般电能用户的电源进线电压为6 10kV 低压用电 设备使用的电压为220V 380V n 三 组成电力系统的优点 n1 提高系统运行的稳定性 n2 提高系统设备利用率 n3 提高系统运行经济性 n4 便于采用大容量机组 n5 便于充分利用动力资源 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n第三节 电力系统额定电压和频率 n一 电力系统的额定电压 n综合考虑导线的能耗和投资两方面的因素 对

7、应一定的输 电条件 必有一个较合适的电压 考虑到电力设备生产的 系列性 发电 输电 变电 配电及用电设备的额定电压 不能是任意的数值 国家标准规定了电力网 用电设备 交流发电机以及电力变压器的额定线电压 电气设备的额 定电压在我国已经统一标准化 分成若干标准电压等级 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n 电力网的额定电压 n由于用电设备的允许电压偏移约为 5 所以 电力网中 的电压损耗约为 10 为此 要求电力网首端的电压较 额定电压高5 n 用电设备的额定电压 n用电设备的额定电压应与同级电力网的额定电压相同 图1 5 用电设备和发电机的额定电压 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n 发

8、电机的额定电压 n发电机一般连接于电力网的首端 所以 发电机的额定电 压应高于同级电力网额定电压的5 如图1 5所示 n 电力变压器额定电压 n电力变压器具有发电机和用电设备的双重作用 如图1 6 所示 图 6 电力变压器的额定电压 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n二 电力系统的频率 n规程规定频率偏差不得超过f 0 5Hz 对大容量的电力系 统 频率偏差不得超过f 0 2Hz n我国工业用三相交流电标准频率是50 Hz 有的国家采用 60 Hz等不一 这种频率在工业用电上广泛使用 所以又 称工业频率 简称工频50 Hz 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n第四节 电力系统的中性点运行

9、方式 n电力系统的中性点 就是指三相系统作星形连接的发电机 或电力变压器的中性点 如图1 7所示 发电机和变压器 接成星形三相绕组的接点N 称为电力系统的中性点 图 7 电力系统的中性点示意图 a 电路图 b 三线图 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n电力系统中性点的工作方式分为 中性点不接地运行方式 中性点经消弧线圈接地运行方式 中性点直接接地的运 行方式三种 n1 系统正常工作时 n中性点不接地的电力系统 正常工作状态示意图和相量图 如图1 8所示 图1 8中性点不接地系统正常运行时的示意图 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n中性点不接地系统正常运行时 各相的对地电压 是 对称的

10、各相对地电容 三个相的对地电容电流 也 是平衡的 有效值 因此 三相的电容电流相量和为零 没有电流在地中流过 n各相对地电压为相电压 且三相电压对称 所以各相电容 电流也对称 并分别超前相电压90 如图1 8 b 所示 此时流经大地的电流为零 n从电工学知道 当电源和负荷都完全对称时 电源的中性 点N和负荷的中性点之间就没有电位差 见图1 8 a 所 示 所以N点也是地电位 也就是说 在中性点不接地的 系统中 正常运行时 系统的中性点具有地电位 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n2 系统发生单相接地故障 图1 9中性点不接地系统C相接地的情况 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n例如C相

11、接地 相当于C相对地电容 C被短路 而当作负 荷看待的三个电容就不再是对称的 此时中性点的电位也 就不再相同 即中性点N和大地之间不再是等电位 我们 称此现象为中性点发生了电位移 n3 系统发生单相接地时的电流 n系统发生接地时的电流 即为电容电流IC 较正常运行时 电容电流增加 倍 IC为A B两相对地电容电流之和 n由以上可知 在中性点不接地系统中单相接地电流的大小 与线路长度和电压成正比 线路越长 电压越高 接地电 流就越大 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n二 中性点经消弧线圈接地系统 n在中性点不接地的电力系统中 接地电流过大 瞬时接地 故障就不能自动消除 若接地电容电流较大 将

12、在接地点 产生断续电弧 这就可能使线路发生电压谐振现象 n有对地电容C的存在 这就给我们以启发 如果能在线路 上加进一些元件 其电流的性质正好和电容C中电流方向 相反 就能减少甚至完全抵消接地电流 如图1 10所示 电路 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 图 10中性点经消弧线圈接地系统电路图 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n三 中性点直接接地系统 n把电力系统的中性点直接和大地连接起来的方式 称为中 性点直接接地方式 如图1 11所示 图 11 中性点直接接地方式 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n 在这种系统中没有因为间歇电弧不能消除而产生的过 电压问题 但是只要发生单相短路接

13、地故障都要把线路切 除 这在中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统 中是可以避免的 为了弥补这一缺点 在中性点直接接地 系统中 广泛采用自动重合闸装置 n 这对110kV及以上的超高压系统 是很有经济技术价 值的 因为高压电器特别是超高压电器的绝缘问题 是影 响其设计和制造的关键问题 绝缘要求的降低实际上就降 低了高压电器的性能 所以我国对110kV及以上超高压系 统的中性点均采取直接接地的运行方式 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n四 低压配电系统接地的型式 n低压配电系统 按保护接地的型式分类为 TN系统 TT 系统和IT系统 n1 TN系统 nTN系统中的设备外露可导电部分 均应

14、采取与公共的保 护线PE线或保护中性线PEN线直接接地的保护方式 如图 1 12所示 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 图 2 低压配电TN系统 a TN C系统 b TN S系统 c TN C S系统 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n2 TT系统 nTT系统中的外露可导电部分采取经各自的PE线直接接地 的保护方式 如图1 13所示 图1 13低压配电TT系统 图1 14低压配电IT系统 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n3 IT系统 nIT系统的中性点不接地或经高阻抗接地 而该系统中电气 设备的外露可导电部分与TT系统一样 均经各自的PE线 接地 且通常不引出中性线 因此 它一般

15、为三相三线制 系统 适用于要求供电可靠性较高的及有易燃易爆的场所 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n五 中性点接地方式的选择 n 一 6 10kV系统 n6 10kV系统 考虑到接地方式不影响电器设备的造价 如 果网络不太扩展 接地电流小 瞬时接地故障能可靠地自 动消除时 就采用中性点不接地方式 若网络扩展 接地 电流大 不能保证接地故障可靠地自动消除 就采用消弧 线圈接地方式 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n 二 35kV系统 n采用和6 10千伏系统的同样原则处理 在35kV供电范围 较大的电力网中 一部分变压器的中性点是经消弧线圈接 地 而供电范围较小的35kV电力网中 因接地

16、电流小 变 压器的中性点采取不接地方式 n 三 110kV及以上系统 n110kV及以上的系统接地方式是选择中性点直接接地 主 要是考虑中性点直接接地能显著降低设备造价 同时因线 路耐雷水平高 很少发生一相瞬间接地故障 另有自动重 合闸装置的配合 中性点直接接地对运行可靠性的影响是 不大的 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n 四 220V 380V低压配电网 n对于220V 380V低压配电网 我国广泛应用的TN系统 均 采取中性点直接接地 而且引出有中性线或保护中性线 这除了便于接单相负荷外 还考虑到了安全保护的要求 一旦发生一相接地故障 即形成单相短路 快速切除故障 以防发生人身触电事故 工厂供电技术 第一章 电力系统概述 n本章小结 n本章主要讲述工厂供电系统的基本知识 简介了发电 输 电 变电 配电和用电的整体过程 电力系统 电力网及 组成电力系统的有关概念 重点讲述了电力网 用电设备 发电机 电力变压器的额定电压 电力系统中性点运行 方式及接地方式的选择 低压配电系统接地方式等内容 工厂供电技术 第一章 电力系统概述