工厂供电(第1章)

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1、第1章 绪论工厂供电第1章第1页EXIT内容提要：本章概述供电系统的一些基本知识和基本问题。首先简要说明电力系统的构成，介绍发电厂、变配电所、电力网、直流输电和电能用户的基本知识，并介绍了电力系统的几种中性点运行方式。其次说明了工厂供电系统的构成，各种工厂变配电所的功用。然后重点论述了工厂供电系统中不同设备和线路的供配电电压标准及其电压等级的选择。最后简要介绍了关系到工厂供电系统质量的电压、频率和可靠性问题。 第第1 1章章 绪论绪论第1章 绪论工厂供电第1章第2页EXIT第第1 1章章 绪论绪论1.1 电力系统的基本概念1.2 工厂供配电系统1.3 工厂供配电电压1.4 供电质量的主要指标小

2、 结退 出第1章 绪论工厂供电第1章第3页EXIT11电力系统的基本概念 1 . 1 . 1 发电厂1 . 1 . 2 变配电所1 . 1 . 3 电力网1 . 1 . 4 高压直流输电1 . 1 . 5 电能用户1 . 1 . 6 电力系统的中性点运行方式第1章 绪论工厂供电第1章第4页EXIT11电力系统的基本概念 一切大规模现代化工农业生产、交通运输和人民生活都需要电能。电 能是由发电厂生产，但发电厂往往距离城市和工业中心很远，这就需要将 电能经过线路输送到城市或工业企业。为了减少输电时的电能损耗，输送 电能时要升压，采用高压输电线路将电能输送给用户，同时为了满足用户 对电压的要求，输送

3、到用户之后还要经过降压，而且还要合理地将电能分 配到用户或生产车间的各个用电设备。 第1章 绪论工厂供电第1章第5页EXIT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 压降压变压器、输电线路以及各种用电设备组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，图1.1 为电力系统的示意图。11电力系统的基本概念 第1章 绪论工厂供电第1章第6页EXIT图1.1 电力系统示意图 第1章 绪论工厂供电第1章第7页EXIT发电机生产的电能，受发电机制造电压的限制，不能远距离输送。因此

4、 ，通常使发电机的电压经过升压达220500kV，再通过超高压远距离输电网 送往远离发电厂的城市或工业集中地区，通过那里的区域降压变电所将电压 降到35110kV，然后再用35110kV的高压输电线路将电能送至工厂降压 变电所降至610kV配电或终端变电所。如图1.2所示。 图1.2 从发电厂到用户的送电过程示意图 11电力系统的基本概念 第1章 绪论工厂供电第1章第8页EXIT111发电厂 11电力系统的基本概念 发电厂是生产电能的工厂。它把其它形式的能源，如煤炭、石油、天然气 、水能、原子核能、风能、太阳能、地热、潮汐能等等，通过发电设备转换为 电能。我国以火电发电为主，其次是水电和原子能

5、发电。 电能的生产供用电环节变压输配电使用第1章 绪论工厂供电第1章第9页EXIT火力发电厂水力发电厂原子能发电厂发电厂火力发电厂是指用煤、油、天然气等 为燃料的发电厂。将燃料燃烧加热锅炉中 的水，利用高温高压的水蒸气推动汽轮机 ，带动与它联轴的发电机发电。 水力发电厂是把水的位能和动能转变 成电能的发电厂。主要可分为堤坝式和引 水式水力发电厂。 原子能发电厂又称核电站，是利用核裂 变能量转化为热能，再按火力发电厂方式利 用原子核反应应堆发电。11电力系统的基本概念 111发电厂 第1章 绪论工厂供电第1章第10页EXIT11电力系统的基本概念 112变配电所 变电所起着变换电能电压、接受电能

6、与分配电能的作用，是联系发电 厂和用户的中间环节。如果变电所只用以接受电能和分配电能，则称为配 电所。变电所有升压和降压之分。升压变电所多建在发电厂内，把电能升高 后，再进行长距离输送。降压变电所多设在用电区域，将高压电适当降低 电压后，对某地区或用户供电。 降压变电所地区降压变电所 终端变电所 工厂降压变电所 及车间变电所 地区降压变电所又称为一次变电站。位于一个大用电区或一个大 城市附近，从220kV500kV的超高压输电网或发电厂直接受电，通 过变压器把电压降为35110kV，供给该区域的用户或大型工厂用电 。 终端变电所又称二次变电站，多位于用电的负荷中心，高压侧从 地区降压变电所受电

7、，经变压器降到610 kV，对某个市区或农村城 镇用户供电。 工厂降压变电所又称工厂总降压变电所，与终端变电所类似，它 是对企业内部输送电能的中心枢纽。车间变电所接受工厂降压变电所 提供的电能，将电压降为220/380V，对车间各用电设备直接供电。 第1章 绪论工厂供电第1章第11页EXIT11电力系统的基本概念 113电力网 电力系统中各级电压的电力线路及与其连接的变电所，总称为电力网，简 称电网。电力网是电力系统的一部分，是输电线路和配电线路的统称，是输送电能 和分配电能的通道。电网由各种不同电压等级和不同结构类型的线路组成，从电压的高低可将 电力网分为低压网、中压网、高压网和超高压网等。

8、v 电压在1kV以下的称低压网；v 1kV到10kV的称中压网；v 高于10kV低于330kV的称高压网；v 330kV及以上的称超高压网。第1章 绪论工厂供电第1章第12页EXIT电网按电压高低和供电范围大小可分为区域电网和地方电网。区 域电网的供电范围大，电压一般在220kV及以上；地方电网的供电范围 小，电压一般为35110kV。电网也往往按电压等级来称呼，如说10kV 电网或10kV系统，就是指相互连接的整个10kV电压的电力线路。根据供电地区的不同有时也将电网称为城市电网和农电网。11电力系统的基本概念 113电力网 第1章 绪论工厂供电第1章第13页EXIT11电力系统的基本概念

9、114高压直流输电 1远距离输电及跨海输电； 2联接两个不同频率的电网，并可实现定电流控制，限制短路电流。 第1章 绪论工厂供电第1章第14页EXIT11电力系统的基本概念 114高压直流输电 1远距离输电及跨海输电跨海输电及远距离输电容量大，如采用交流输电的话，由于距离长 ，线路感抗也将增大，从而限制了输送容量，而且造成运行不稳定。另 外，由于交流线路存在分布电抗和对地分布电容，会引起线路电压在很 大范围内发生变化，必须投入无功补偿设备，投资增加。若采用直流输 电，则不存在此类问题。直流输电线路具有架设方便、能耗小、导线截面可得到充分利用及 绝缘强度高等优点，使其更适宜于远距离大容量输电。

10、第1章 绪论工厂供电第1章第15页EXIT11电力系统的基本概念 114高压直流输电 2联接两个不同频率的电网，并可实现定电流控制，限制短路电流。直流输电一般由整流站、直流线路和逆变站三部分组成。在输送功率的过程中，整 流站把送端系统的三相交流电变为直流电，通过直流电路送到用户，再通过逆变站把直 流电转变为交流电，供给用户。今天的直流输电是以交流电力系统为基础，在直流输电网的两端是两个换流站和交 流系统，如图1.3所示。若将电能从交流系统A输送到交流系统B，则换流装置把交流 整流成直流，通过直流电网输送给换流装置，换流装置再把直流逆变为与交流系统 B同频率同相位的交流电馈送给交流系统B。 图1

11、.3 直流输电 系统结构示意图 第1章 绪论工厂供电第1章第16页EXIT11电力系统的基本概念 115电能用户 所有的用电单位均称为电能用户，其中主要是工业企业。我国工业 企业用电占全年总发电量的60%以上，是最大的电能用户。工业企业的电力负荷种类多，容量相差悬殊，运行特征也是各种各 样。用电设备的这些不同特征关系到供电技术措施的确定。工厂内广泛使用的空压机、通风机、水泵、破碎机、球磨机、搅拌 机、制氧机以及润滑油泵等机械的拖动电动机，不论其功率大小（从不 足1kW到几千kW）及电压高低（从380V到10kV），一律为三相交流电动 机，它们都是恒速持续运行工作的用电设备。这些设备在正常运行时

12、， 负荷基本上均匀而且三相对称，功率因数也很稳定，一般可达0.80.85 。第1章 绪论工厂供电第1章第17页EXIT11电力系统的基本概念 115电能用户 q 烧结机、连续铸管机、卷取机、回转窑等设备要增加变流环节，而 且功率因数也会降低。 q 提升机、高炉卷扬机、各种轧钢机以及工厂大量使用的各类吊车、 起重机等的拖动电机，呈周期性工作，其负荷时刻变化，经常处于低负 载状态，功率因数也偏低，一般在0.50.6以下。 q 工业用电炉在精炼期间，三相负荷均匀对称 ，起始熔炼期间，电流 可达其额定值的3.03.5倍，以致引起很大的网路电压波动 。q 电解设备工作时负荷均匀稳定，功率因数较低高（0.

13、80.9），且 不允许停电 。q 电焊设备工作时负荷情况不匀称，功率因数很低。 q 工厂的照明设备功率因数很高，通常为0.951.0。 第1章 绪论工厂供电第1章第18页EXIT11电力系统的基本概念 116电力系统的中性点运行方式 在电电力系统统中，当变压变压 器或发电发电 机的三相绕组为绕组为 星形联结时联结时 ，其中性点可有两种 运行方式：中性点接地和中性点不接地。中性点直接接地系统统常称大电电流接地系统统， 中性点不接地和中性点经经消弧线线圈(或电电阻)接地的系统统称小电电流接地系统统。图1.4 电力系统中性点 运行方式a)中性点直接接地 b)中性点不接地c)中性点经消弧线圈接地 d)

14、中性点经阻抗接地 第1章 绪论工厂供电第1章第19页EXIT11电力系统的基本概念 116电力系统的中性点运行方式 1中性点直接接地方式优点：这种方式下的非故障相对地电压不变，电气设备绝缘按相电压考虑，降低设备 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380220V 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中性点不接地方式优点：在正常运行时时，各相对对地分布电电容相同，三相对对地电电容电电流对对称且其和为为零， 各相对对地电压为电压为 相电压电压 。这这种系统统中发发生一相接地故障时时，线间电压

15、线间电压 不变变。缺点：发生一相接地故障时，非故障相对对地电压电压 升高到原来相电压电压 的 倍。故障相 电电容电电流增大到原来的3倍。电电气设备设备 的绝缘绝缘 要按线电压线电压 来选择选择 。 第1章 绪论工厂供电第1章第20页EXIT12 工厂供配电系统1 . 2 . 1 工厂降压变电所 1 . 2 . 2 车间变电所 1 . 2 . 3 工厂配电线路 第1章 绪论工厂供电第1章第21页EXIT12工厂供配电系统 121工厂降压变电所 工厂降压变电所，把35110kV电压降为610kV电压向车间变电所供电。为为了保证证供电电的可靠性，工厂降压变电压变电 所多设设置两台变压变压 器，由单单

16、条或多 条进线进线 供电电，每台变压变压 器容量可从几千到几万千伏安。供电电范围围由供电电容量决定 ，一般在几千米以内。 第1章 绪论工厂供电第1章第22页EXIT12工厂供配电系统 122车间变电所 将610kV的高压配电电压降为220/380V，对低压用电设备供电。供电范围一般 只在500m以内。 车间变电所一般设12台变压器，单台变压器的容量通常为1000kVA及以下，最 大不宜超过2000kVA。 123工厂配电线路 主要作为工厂内输送、分配电能之用。 户户外敷设设的低压压配电线电线 路目前多采用架空线线路。 在厂房或车间车间 内部则应则应 根据具体情况确定，或采用明线线配电线电线 路，或采用电缆电缆 配 电线电线 路。 在厂房或车间车间 内，由动动力配电电箱到电动电动 机的配电线电线 路一律采用绝缘导线绝缘导线 穿管敷 设设或采用电缆线电缆线 路。 第1