章概论教学文案

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1、,第1章概论,1.1 供配电系统基本知识,1.2 电力系统的电压,1.3 电力系统中性点运行方式,小结,11供配电系统基本知识,1电能的定义 由发电厂将一次能源（如煤、油、水、原子能等）转换而成的二次能源。,2特点 （1）输送和分配简单经济， （2）便于控制、调节和测量， （3）易于转换为其它形式的能量（如机械能、光能、热能等），,3供配电系统定义 对电能进行供应和分配的系统，为工厂企业及人们 生活提供所需要的电能。,1.1.1 电力系统 1电力系统的组成概述 （1）组成 由发电厂、电力网和电能用户组成的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，如图1-1所示。其中： 发电厂的发电机生产电能，在

2、发电机中机械能转化为电能；,变压器、电力线路输送、分配电能； 电动机、电灯、电炉等用电设备使用电能。,总结：电力网络是电力系统的一个组成部分，而电力系统又是动力系统的一个组成部分，这三者的关系也示于图1-1。,（3）动力系统 指电力系统加上发电厂的“动力部分”。 “动力部分”包括水力发电厂的水库、水轮机，热力发电厂的锅炉、汽轮机、热力网和用电设备，以及核电厂的反应堆等等。,（2）电力网络或电网 指电力系统中除发电机和用电设备之外的部分,即电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变配电所。,1.1.1 电力系统,图1-1 动力系统、电力系统、电力网络示意图,1.1.1 电力系统,3变配电所 （1）

3、变电所的任务 接受电能、变换电压和分配电能，即受电变压配电。 1）升压变电所 一般建在发电厂，主要任务是将低电压变换为高电压； 2）降压变电所 一般建在靠近负荷中心的地点，主要任务是将高电压变换到一个合理的电压等级。,降压变电所根据其在电力系统中的地位和作用不同，又分为： 枢纽变电站 地区变电所 工业企业变电所 （2）配电所的任务 接受电能和分配电能，但不改变电压，即受电配电。,4电力线路 （1）作用 输送电能，并把发电厂、变配电所和电能用户连接起来。 （2）分类 1）按其传输电流的种类不同分为：交流线路和直流线路； 2）按其结构及敷设方式不同分为：架空线路、电缆线路及室内配电线路。,1.1.

4、1 电力系统,5电能用户 （1）定义 电能用户又称电力负荷。在电力系统中，一切消费电能的用电设备均称为电能用户。 （2）分类 1）按电流分： 直流设备与交流设备；,2）按电压分： 低压设备 1000V及以下的设备； 高压设备 高于1000V的设备； 3）按频率分：低频（50HZ以下）、工频（50HZ）及中、高频（50HZ以上）设备。 注：绝大部分设备采用工频； 4）按工作制分： 连续运行、短时运行和反复短时运行设备。,1.1.1 电力系统,1.1.2 供配电系统概况,供配电系统由总降压变电所（高压配电所）、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。,1一次变压的供配电系统 （1）只

5、有一个变电所的一次变压系统（如图1-2所示）将610KV电压降为380/220V电压的变电所。注：这种变电所通常称为车间变电所。,图1-2有一个降压变电所的一次变压供配电系统 a）装有一台电力变压器的车间变电所 b）装有两台电力变压器的车间变电所,1.1.2 供配电系统概况,图1-3具有高压配电所的供电系统,1.1.2 供配电系统概况,图1-4高压深入负荷中心的供配电系统,1.1.2 供配电系统概况,2二次变压的供配电系统(如图1-5所示) 大型工厂和某些电力负荷较大的中型工厂，一般采用具有总降压变电所的二次变压供电系统，。,图1-5两次变压的供配电系统,1.1.2 供配电系统概况,3低压供配

6、电系统(如图1-6所示) 无高压用电设备且用电设备总容量较小的小型工厂，直接采用380/220V低压电源进线，只需设置一个低压配电室，将电能直接分配给各车间低压用电设备使用。,图1-6低压进线的供配电系统,1.1.2 供配电系统概况,1.1.3 供电的基本要求 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即供电连续性的要求。 3优质应满足电能用户对电压和频率等方面的质量要求。 4经济应使供配电系统的投资少、运行费用低，并尽可能地节约电能和减 少有色金属的消耗量。,1.1.3 供电的基本要求,1.2.1 额定电压的国家标准 1额定电压的国家标准

7、(见表1-1)。,1.2 电力系统的电压,2电力线路（或电网）的额定电压 电力线路（或电网）的额定电压等级是国家根据国民经济发展的需要及电力工业的水平，经全面技术经济分析后确定的。它是确定各类用电设备额定电压的基本依据(见表1-1)。,3用电设备的额定电压 规定与同级电力线路的额定电压相同 理由：由于用电设备运行时，电力线路上要有负荷电流流过，因而在电力线路上引起电压损耗，造成电力线路上各点电压略有不同，如图1-7的虚线所示。但成批生产的用电设备，其额定电压不可能按使用地点的实际电压来制造，而只能按线路首端与末端的平均电压即电力线路的额定电压U来制造。,4发电机的额定电压 发电机的额定电压高于

8、同级线路额定电压的5% 理由：由于电力线路允许的电压损耗为5%，因此为了维护线路首端与末端平均电压的额定值，线路首端（电源端）电压应比线路额定电压高5%，而发电机是接在线路首端的，所为了补偿线路上的电压损耗，如图1-7所示，发电机的额定电压高于同级线路额定电压的5%。,1.2.1 额定电压的国家标准,5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 有两种情况： 1）当电力变压器直接与发电机相连，如图1-8中的变压器T1，一次绕组的额定电压应与发电机额定电压相同，即高于同级线路额定电压5%。,1.2.1 额定电压的国家标准,图1-7用电设备和发电机的额定电压,图1-8电力变压器一、二

9、次额定电压说明图,2）当变压器不与发电机相连，而是连接在线路上，如图1-8中的变压器T2，则可将变压器看作是线路上的用电设备，因此其一次绕组的额定电压应与线路额定电压相同。,（2）变压器二次绕组的额定电压 变压器二次绕组的额定电压，是指变压器一次绕组接上额定电压而二次绕组开路时的电压，即空载电压。而变压器在满载运行时，二次绕组内约有5%的阻抗电压降。因此分两种情况讨论：,1）变压器二次侧供电线路很长（例如较大容量的高压线路），如图1-8中的变压器T1，变压器二次绕组额定电压要比线路额定电压高10%。 原因：一方面要考虑补偿变压器二次绕组本身5%的阻抗电压降，另一方面还要考虑变压器满载时输出的二

10、次电压要满足线路首端应高于线路额定电压的5%，以补偿线路上的电压损耗。,2）变压器二次侧供电线路不长（例如为低压线路或直接供电给高、低压用电设备的线路），如图1-8中变压器T2，变压器二次绕组的额定电压，只需高于其所接线路额定电压5%。 原因：仅考虑补偿变压器内部5%的阻抗电压降。,1.2.1 额定电压的国家标准,1.2.2 供电电能的质量,电压偏移的危害 感应电动机 其最大转矩与端电压的平方成正比。当电压降低时：电动机转矩显著减小，以致转差增大，从而使定子、转子电流都显著增大，引起温升增加，绝缘老化加速，甚至烧毁电动机；而且由于转矩减小，转速下降，导致生产效益降低，产量减少，产品质量下降。反

11、之，当电压过高：激磁电流与铁损都大大增加，引起电机的过热，效率降低。,电热装置 其功率与电压平方成正比。电压过高将损伤设备，电压过低又达不到所需温度。,1.2.2 供电电能的质量,（1-1）,（1）电压偏移 电压偏移又称电压偏差，是指用电设备端电压 与用电设备额定电压 之差对额定电压 的百分数，即,2）电压偏移产生的原因 是由于供电系统改变运行方式或电力负荷 缓慢变化等因素引起的。 3）电压偏移的特点 变化相对缓慢。 4）用电设备端子处电压偏移的允许值：,电动机5%； 照明灯一般场所5%；在视觉要求较高的场所5%，-2.5%； 其它用电设备无特殊规定时5%；,1.2.2 供电电能的质量,白炽灯

12、 白炽灯的端电压降低10%，发光效率下降30%以上，灯光明显变暗；端电压升高10%时，发光效率将提高1/3，但使用寿命将只有原来的1/3。所以电压偏移对其影响显著，,（2）波形畸变 1）产生原因：由于硅整流、晶闸管变流设备、微机及网络和各种非线性负荷的使用，致使大量谐波电流注入电网，造成电压正弦波波形畸变。,2）危害 使电能质量大大下降，给供电设备及用电设备带来严重危害。不仅使损耗增加，还使某些用电设备不能正常运行，甚至可能引起系统谐振，从而在线路上产生过电压，击穿线路设备绝缘；还可能造成系统的继电保护和自动装置发生误动作；并对附近的通讯设备和线路产生干扰。,2频率 我国采用的工业频率（简称工

13、频）为50HZ （1）影响 当电网低于额定频率运行时，所有电力用户的电动机转速都将相应降低，因而工厂的产量和质量都将不同程度受到影响。频率的变化还将影响到计算机，自控装置等设备的准确性。电网频率的变化对供配电系统运行的稳定性影响也很大。 （2）对频率的要求 频率的变化范围一般不应超过0.5HZ。,1.2.2 供电电能的质量,3可靠性 衡量供配电可靠性的指标 以全年平均供电时间占全年时间的百分数来表示。 例如：全年时间为8760小时，用户全年平均停电时间87.6小时，即停电时间占全年的1%，则供电可靠性为99%。,1.2.3 电压调整 电压调整措施 为了减小电压偏移，保证用电设备在最佳状态下运行

14、，供配电系统必须采用相应的电压调整措施。,1. 合理选择变压器的电压分接头或采用有载调压器变压器，使之在负荷变动的情况下，有效地调节电压，保证用电设备端电压的稳定。 合理地减少供配电系统的阻抗，以降低电压损耗，从而缩小电压偏移范围。,1.2.2 供电电能的质量,2. 尽量使系统的三相负荷均衡，以减小电压偏移。 3.合理地改变供配电系统的运行方式，以调整电压偏移。 4.采用无功功率补偿装置，提高功率因数，降低电压损耗，缩小电压偏移范围。,1.2.4 供配电系统配电电压的选择 1高压配电电压的选择（我国电力系统） （1）220KV及以上电压等级 多用于大型电力系统的主干线； （2）110KV电压等

15、级 既用于中、小型电力系统的主干线，也用于大型电力系统的二次网络； （3）35KV电压等级 多用于电力系统的二次网络或大型工厂的内部供电网络； （4）610KV高压配电电压 多用于一般工厂内部。 说明：从技术经济指标来看，最好采用10KV；从适应发展来说，10KV更优于6KV。,1.2.2 供电电能的质量,2低压配电电压的选择 主要取决于低压用电设备的电压 （1）线电压380V 接三相动力设备； （2）相电压220V 供电给照明及其他220V的单相设备； （3） 220/127V 对于容易发生触电或有易燃易爆的个别车间或场所，可考虑采用； （4）660V或1140kV（只用于矿井下）用于某些特

16、殊场合。 例如： 矿井下，因负荷中心离变电所较远，所以为保证负荷端的电压水平而采用比380V更高的配电电压。,理由：由表1-2所列各级电压线路合理的输送功率和输送距离可以看出，同样的输送功率和输送距离条件下，配电电压越高，线路电流越小，线路所采用的导线或电缆截面越小，从而可减少线路的初投资和金属消耗量，且可减少线路的电能损耗和电压损耗。采用10KV电压较之采用6KV电压，输送功率更大，输送距离更远。 注：如果工厂拥有相当数量的6KV用电设备，或者供电电源的电压就是6KV，则可考虑采用6KV电压作为工厂的高压配电电压。,1.2.2 供电电能的质量,1.2.2 供电电能的质量,1.3 电力系统中性点运行方式,电力系统的中性点是指发电机或变压器的中性点。考虑到电力系统运行的可靠性、安全性、经济性及人身安全等因素，电力系统的中性点常采用不接地、经消弧线圈接地、直接接地和经低电阻接地四种运行方式。,1.3.1 中性点不接地的电力系统 1定义 中