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1、工厂供电,模块一 工厂供电基础知识,1、工厂供电系统基本知识,主要内容:,电压、电能质量,中性点运行方式,低压配电系统的接地型式,供电系统、发电厂、电力系统及自备电源,工厂供电基础知识,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
2、及自备电源,一、工厂供电系统概况,1、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。,2、(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、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。然
3、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。,4、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。,5、直接从低压电网获电的供电系统,第二节 工厂供电系统、发电厂、电力系统及自备电源,二、工厂供电系统电源简介,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
4、：水力、火力、核能、风力、地热及太阳能发电厂。,2、电力系统(power system)：,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,3.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
5、池组(GB)等三部分组成。,四、国内电力负荷简介 工厂的电力负荷，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级,1）一级负荷 这类负荷若供电突然中断将造成对人员的生命危害，或造成重大设备损坏且难以修复，或打乱复杂的生产过程并使大量产品报废，给国民经济带来极大损失。例如冶金企业的炉体冷却水泵、浇铸车间、连续轧钢生产线，矿山企业的主排水泵、主扇风机，化工企业的反应炉、建材行业的水泥回转窑、医院以及国家重要的铁路枢纽、通信枢纽、国防设施等，均属于一级负荷。,1电力负荷分级的根据是( )。 A对供电可靠性的要求 B中断供电在政治经济上所造成的损失程度 C引起火灾的可能性 D安全性能
6、要求,3( )为一级负荷。 A重要交通枢纽 B重要宾馆 C大型体育场馆 D商场,2）二级负荷这类负荷若突然断电，将造成生产设备局部损坏，或生产流程紊乱且恢复较困难，企业内部运输停顿，或出现大量废品或大量减产，因而在经济上造成较大的损失。这类负荷一般允许短时停电几分钟，它在工业企业中占的比例最大。 3）三级负荷 三级负荷为一般的电力负荷.,2 负荷供电要求 1）一级负荷对供电电源的要求 应由两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。 独立电源是指不受其它电源的影响与干扰的电源。具备下列两个条件的发电厂或变电所的不同母线段均属独立电源： 每段母线的电源来自不同的发电机，
7、且以后的输、变、配电各环节叉均为分列运行； 母线段之间无联系，或虽有联系但当其中一段母线发生故障时，能自动断开联系，不影响其余母线段继续供电。,特殊重要的一级负荷通常称为保安负荷。对保安负荷必须备有应急使用的可靠电源。常用的应急电源有：独立于正常电源的发电机组，干电池，蓄电池，供电系统中有效地独立于正常电源的专门供电线路。,2）二级负荷对供电电源的要求 要求做到当发生供电变压器故障时不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。二级负荷应由两回线路供电，两回线路应尽可能引自不同的变压器或母线段。 当取得两回线路确有困难时，允许由一回专用架空线路供电。 3）三级负荷对供电电源的要求 对供电电源无特殊要求
8、，允许较长时间停电，可用单回线路供电。,8下列表述正确的是( )。 A二级负荷的供电系统，不宜由两回线路供电 B一级负荷应由两个电源供电：当一个电源发生 故障时，另一个电源不应同时受到损坏 C一类高层建筑应按二级负荷要求供电， 二类高层建筑应按三级负荷要求供电 D应急电源与工作电源之间，必须采取可靠措施 防止并列运行,在大型工业企业中，一、二级负荷约占总负荷的60以上，因此即使是短时停电所造成的损失也是很大的。此外，各级负荷不能孤立地看待，一个企业中只要有一个一级负荷，则该企业的总降压变电所对于上级供电部门来说就是一级负荷。在掌握了负荷分级及其对供电的要求后，在设计新建企业的供电系统时可以根据
9、实际情况来进行方案的拟定和分析比较，使确定的供电方案在技术经济上最合理。,工厂供电,模块一 工厂供电基础知识,2、 电力系统的电压与与电能质量,主要内容:,电压偏差与电压调整,中性点运行方式,低压配电系统的接地型式,供电系统、发电厂、电力系统及自备电源,三相交流电网和电力设备的额定电压,为何要确定额定电压?电网(线路)的额定电压只能使用国家规定的额定电压。它是确定各类电气设备额定电压的基本依据。 标准化：避免电压等级数量的无限制扩大，导致互联困难。 最佳的技术经济性能：电力设备需要在额定电压下进 行优化设计、制造和使用。,第三节 电力系统的电压与电能质量,一、三相交流电网和电力设备的额定电压,
10、我国电网额定电压等级,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%,4、电力变压器的额定电压,一次绕组：规定变压器接受功率的一侧，相当用电设备 二次绕组：规定变压器输出功率的一侧，相当电源 一次绕组的额定电压： （1）当变压器T1直接与发电机相联时，额定电压=发电机额定电压 （2）当变压器不与发电机相联额定电压=电网额定电压。,电力变压器的额定电压,二次绕组的额定电压： （1）当变压器不与用户相连时 变压器额定电压比相联电网额定电压高10， （其中5
11、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）。 （2）当变压器与用户相连时 变压器额定电压比相联电网额定电压高5 （仅考虑补偿变压器满负荷运行时绕组内部5的电压降。）,例题1：,例题2：,作业1：,作业2（书25页）,试确定图1-24所示供电系统中发电机和所有变压器的额定电压,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,线路电压与容量、距离的关系,二、电压偏差与电压调整,1、电压偏差的概念,设备瞬间端电压U与设备额定电压UN之差对额定电压UN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
12、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、三相负荷均衡、无功功率补偿。,允许的电压偏差,三、衡量电能质量的两个基本参数,规定：频率偏差正负0.2Hz；电压偏差正负5%,电力系统频率的允许偏差,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,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：,四、电压波动及其抑制,作业3：书25页 某厂有若干车间变电所，互有
13、低压联络线相连。其中某一车间变电所装有一台无载调压型配电变压器，其高压绕组有+5%、0、-5% 三个电压分接头，现调在主接头“0”的位置（即U1N ）运行。但是白天生产时，低压母线电压只有360V（额定电压为380V），而晚上不生产时，低压母线电压又高达415V。试问此变电所低压母线昼夜电压偏差范围（%）为多少？宜采取哪些改善措施？,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、电力系统发生电压谐振、对附近的通信设备
14、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。,工厂供电,模块一 工厂供电基础知识,3、 中性点的运行方式及低压配电系统接地型式,主要内容:,中性点经消弧线圈接地,中性点直接接地或低阻接地的电力系统,低压配电系统的TT,TN,IT接地型式,中性点不接地的电力系统特点,第四节 电力系统中性点运行方式,为什么要考虑电力系统的中性点？,三相电动机额定电流计算公式:中的电
15、压Ue是指( ) A,相电压 B,线电压 C,相电压或线电压 在610kV中性点不接地系统中,发生单相接地时, 非故障相的相电压将( C ). A,升高一倍; B,升高不明显; C,升高1.73倍; D,升高两倍.,中性点经消弧线圈接地系统正常运行时， 消弧线圈是否带有电压? 发电机中性点带消弧线圈运行,停送电先 拉开还是先闭合中性点刀闸?,电力变压器中性点不接地会怎么样 ?,4.中性点的运行方式及接地点的选择主要取决于单相接地时电气设备绝缘要求及对供电可靠性要求。供电可靠性绝缘投资与运行维护费用 对继电保护的影响对通信的影响,答案:他们的含义分述如下。 (1)中性点是指发电机或变压器的三相电
16、源绕组连成 星形时三相绕组的公共点。(2分) (2)零点是指接地的中性点。(1分) (3)中性线是指从中性点引出的导线。(1分) (4)零线是指从零点引出的导线。(1分),简述中性点、零点、中性线、零线的含义?(5分),作业4：某10kV 电网，架空线路总长度40km，电缆线路总长度23km。试求次中性点不接地的电力系统发生单相接地时的接地电容电流，并判断此系统的中性点需不需要改为经消弧线圈接地。,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。,低压配电系统按接地型式，分为TN系统、TT系统和IT系统。,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”。,
