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1、1 2013 02 27 工厂供电 1 教学大纲 课程的性质和任务 工厂供电 是电气工程及其自动化专业的一门理论性和实践性很强的专业课程 涉及工业企业供电中的电力负荷及其计算 短路电流及其计算 工厂供电系统及其一次系统 二次系统 使学生初步掌握工厂供电系统的运行 维护和设计计算所必需的基本理论和基本知识 为今后从事工厂供电技术及工业电气自动化专业工作奠定一定的基础 先修课程 高等数学 大学物理 电路原理 模拟电子技术 数字电子技术 电机及拖动 2 教材余建明 同向前 苏文成 供电技术 第4版 M 北京 机械工业出版社 2008 参考教材 1 西北电力设计院 电力工程电气设计手册 电气一次部分
2、电气二次部分 北京 水利电力出版社 2005 2 刘万顺 电力系统故障分析 第3版 中国电力出版社 2010 3 张保会 尹项根 电力系统继电保护 第2版 中国电力出版社 2010 4 杨奇逊 微机型继电保护基础 第2版 中国电力出版社 2005 课时48学时 其中讲课42学时 实验6学时成绩评定期末考试成绩 70 实验成绩 15 平时成绩 15 3 作业分次布置 按章批改和讲解 实验实验6学时 共3个实验 第9或10周开始做 课堂讲授讲课42学时 有重点的讲授教材全部内容 教学目标要求掌握供电系统的基本理论 供电系统的工程设计方法 供电系统运行维护的基本知识 达到能够进行供电系统设计的目的
3、4 上课时间 地点上课班级 电传1001 电能1001 02上课时间 地点 第1 15周单周周三3 4节 11J2302周四3 4节 11J5402答疑时间 周二3 4节 周 1J803 5 图 已建成投运的四川北川智能变电站 6 传统变电站 智能变电站 电子式互感器 智能设备 DL T860统一建模系统互动 高级应用 普通电缆 光纤 新型复合材料 传统互感器 传统变压器 紧凑型占地少 自动化系统 状态监测 PMU 保护信息系统 辅助系统 常规开关柜 7 8 未来智能电网 摘自欧盟 智能电网技术论坛 报告 2005 9 国家风光储输联合示范工程在风能和光能资源丰富的河北张家口地区 建设集成电网
4、 风电 光伏和储能系统的联合示范电站 2011年12月25日建成投产 10 办公建筑 居民小区 工厂园区 配电线路 传统配电网 智能配电网 1 配电网缺乏有效监控2 故障停电范围大3 人工巡查线路故障4 人工恢复供电 时间长5 功能单一 1 配电信息全面监控2 减少停电故障范围3 故障自动定位 快速指挥抢修4 线路故障自愈 快速恢复供电5 积极消纳清洁能源 11 内容提要 本章概述电力系统的基本知识和相关概念 首先简要说明电力系统的构成 电网的额定电压 电力系统的中性点运行方式 最后介绍了用户供电系统的特点和决定供电质量的主要指标 第1章绪论 12 第1章绪论 第一节电力系统的基本概念第二节用
5、户供电系统的特点和决定供电质量的主要指标 13 第一节电力系统的基本概念 14 一 电力系统的构成 15 未来智能电网 摘自欧盟 智能电网技术论坛 报告 2005 16 二期集控室 汽机转子 厂房外景 邹县电厂 汽机机房 发电 17 220kV输电线 35kV输电线 110kV输电线 10kV输电线 500kV输电线 输电 配电 18 110kV输电线路 35kV 带10kV 输电线路 10kV输电线路 输电 19 220kV变电站 变电 20 110kV变电站 变电 21 35kV变电站 变电 22 箱式变电站 变电 23 用户 炼钢电弧炉 24 已开展了两批共计21类228项试点工程建设
6、覆盖26个省市 自治区 涵盖发 输 变 配 用 调6大环节 以及通信信息平台 第一批试点 第二批试点 国家电网智能电网试点工程 总体情况 25 电力系统示意图 发电 输电 变电 配电 用户构成电力系统 26 为了提高供电的可靠性和经济性 将各发电厂通过电力网连接起来 并联运行 组成庞大的联合动力系统 将各种类型发电厂中的发电机 升压变压器 输电线路以及各类电力用户联系在一起构成的统一的整体就是电力系统 用以实现完整的发电 输电 变电 配电和用电 27 生产电能的工厂 即把各种形态的一次能源通过发电设备转换为电能 1 发电厂 按一次能源介质 火电厂 煤 石油 天然气 水电厂 核电厂 其他电厂 地
7、热电厂 潮汐电厂 风力电厂等 2 变电站 变换电压和交换电能的场所 升压变电站 降压变电站 地方降压变电站 企业降压变电站 车间变电站 28 只有受电和配电开关控制设备 而没有变压器的场所 3 配电站 包括工业 企业在内的所有用户 用电单位 使用 消耗 电能 4 电力网 输送和分配电能的通道 5 电能用户 29 1 电网额定电压的等级 国家标准规定的标准电压又称额定电压 由国家制定和颁布的 表 P 2 二 电力系统的额定电压 30 表1 1我国交流电网和电力设备的额定电压 1000kV交流 800kV正在建设 1100kV 2015年投运 31 1 用电设备的额定电压和电网的额定电压是一致的
8、2 发电机的额定电压高于电网额定电压5 一般正常工作时 线路电压损耗约10 用电设备允许电压偏差 3 变压器的额定电压 一次线圈 升压变压器 比电网的额定电压高5 降压变压器 与电网额定电压相同 二次线圈 升压变压器 高出电网额定电压10 降压变压器 高出电网额定电压10 或5 设备的额定电压是用电设备 发电机和变压器正常工作时 具有最好技术经济指标的电压 由于传输过程中存在电压损失 二者关系如下 2 设备的额定电压与电网额定电压关系 32 大电流接地系统 小电流接地系统 中性点接地方式的选择主要取决于单相接地时电气设备绝缘要求及供电可靠性 中性点有效接地和中性点非有效接地 电力系统的中性点是
9、指星形联结的变压器或发电机的中性点 中性点运行方式主要有两类 中性点直接接地和中性点不接地 三 电力系统的中性点运行方式 33 1 中性点非有效接地方式 正常运行时 各相对地分布电容相同 三相对地电容电流对称且其和为零 各相对地电压为相电压 UA UB UC 34 图1 3中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障 图1 2中性点不接地系统发生单相接地故障 发生一相接地故障时 电压特征 故障相电压变为零 非故障相对地电压升高到原来相电压的倍 电气设备的绝缘要按线电压来选择 电流特征 故障相电容电流增大到原来的3倍 UA UB UC U0 35 优点 这种方式下的非故障相对地电压不变 电气设备绝缘
10、按相电压考虑 降低设备绝缘要求 在中性点直接接地的低压配电系统中 如为三相四线制供电 可提供380 220V两种电压 供电方式更为灵活 缺点 这种运行方式发生一相对地绝缘破坏时 就构成单相短路 供电中断 可靠性会降低 2 中性点直接接地方式 36 110kV以上高压系统中性点直接接地6 35kV中压系统中性点不接地或中性点经消弧线圈接地低于1kV的低压配电系统中性点直接接地 37 第二节工厂供电系统特点和决定供电质量的主要指标 38 用户供电系统 39 一 工厂供电系统特点 1 电力用户供电系统由用户内部变配电所 供电线路和用电设备等组成 其中变配电所是电力系统的一个终端降压变配电所 2 电力
11、用户供电系统的供电电压一般在110KV及以下 3 大多为国家电网供电 也可建立自备发电站 40 1 电压 二 决定供电质量的主要指标 决定用户供电质量的主要指标为电压 频率和可靠性 理想的供电电压应该是幅值恒为额定值的三相对称正弦电压 由于供电系统存在阻抗 用电负荷的变化和用电负荷的性质 如冲击性负荷 非线性负荷 等因素 实际供电电压无论是在幅值上 波形上还是三相对称性上都可能与理想电压之间存在着偏差 1 电压偏差电压偏差是指电网实际电压与额定电压之差 2 电压波动和闪变电网电压幅值 或半周波方均根值 的连续快速变化称为电压波动 由电压波动引起的灯光闪烁对人眼脑产生的刺激效应称为电压闪变 3
12、电压波波形畸变电网电压波形发生非正弦畸变时 电压中出现高次谐波 4 三相不对称三相电压不对称指三个相电压在幅值和相位关系上存在偏差 UA UB UC 41 一个交流电力系统只能有一个频率 我国规定的电力系统标称频率 工频 为50Hz 国际上标称频率有50Hz和60Hz两种 2 频率 当电能供需不平衡时 系统频率便会偏离其标称值 频率偏差不仅影响用电设备的工作状态 产品的产量和质量 而且影响电力系统的稳定运行 多数国家规定频率偏差 我国300万kW以上系统的频率偏差 我国300万kW以下系统的频率偏差 目前我国一些大系统已做到频率偏差 42 3 可靠性 这类负荷在供电突然中断时将造成人身伤亡的危
13、险 或造成重大设备损坏且难以修复 或给国民经济带来极大损失 关键负荷 重要负荷 一般负荷 要求由两个独立电源供电 而对特别重要的关键负荷 应由两个独立电源供电 这类负荷如果突然断电 将造成生产设备局部破坏 或生产流程紊乱且难以恢复 工厂内部运输停顿 出现大量废品或大量减产 因而在经济上造成一定损失 重要负荷应由两回路供电 两个回路应尽可能引自不同的变压器或母线段 不属于关键和重要负荷的电能用户均属于一般负荷 对供电无特殊要求 允许较长时间停电 可采用单回路供电 对可靠性的要求不同划分 供电可靠性指供电系统持续供电的能力 应根据负荷等级来保证供电系统的可靠性 一类负荷 二类负荷 三类负荷 43 本讲小结 电力系统的基本概念 电力用户供电系统的特点和决定供电质量的主要指标 电力系统的构成 发电 变电 输配电 用电电力系统的额定电压 电网和设备的额定电压的关系电力系统的中性点运行方式 直接接地和不接地 电力用户供电系统的特点 变配电所 供电线路 用电设备组成 在110kV以下主要指标 电压 频率 可靠性三类负荷 一级负荷 二级负荷 三级负荷 44 作业 第1章习题 1 1 1 5 1 8 1 9要求 自己整理 不交 45
