工厂供电(概论课件

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1、第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第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。首先简要说明供电的意义、要求。其次说明了工厂题。首先简要说明供电的意义、要求。其次说明了工厂供电系统的构成，并介绍发电厂、变配电所、电力网及供电系统的构成，并介绍发电厂、变配电所、电力网及电能的传输。然后重点论述了工厂供电系统中关系到工电能的传输。然后重点论述了工厂供电系统中关系到工厂供电系统质量的电压、频率问题，不同设备和线路的厂供电系统质量的电压、频率问题，不同设备和线路的供配电电压标准及其电压等级的

2、选择。最后简要介绍了供配电电压标准及其电压等级的选择。最后简要介绍了电力系统的几种中性点运行方式。电力系统的几种中性点运行方式。 第1章 概论第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第2页EXIT第1章 概论第一节第一节 工厂供电的意义、要求及课程任务工厂供电的意义、要求及课程任务第二节第二节 工厂供电系统工厂供电系统第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量第四节第四节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第3页EXIT第一节第一节 工厂供电的意义、

3、要求及课程任务工厂供电（工厂供电（plant power supply），），就是指工厂所就是指工厂所 需需电能的供应和分配。电能的供应和分配。定义定义 意义意义工厂供电对于发展工业生产，实现工业现代化，具工厂供电对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。有十分重要的意义。要求要求安全安全可靠可靠优质优质经济经济第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第4页EXIT在目前各种形式的能源中，电能具有如下特点：1.易于与其他形式的能源相互转化易于与其他形式的能源相互转化；2.输配简单经济；输配简单经济；3.可以精确控制、调节和测量。可以精确控制、调

4、节和测量。 作为一名工业电气自动化技术人员，掌握如何安全、可作为一名工业电气自动化技术人员，掌握如何安全、可靠、经济、合理地供配电能和使用电能是实现工业电气自动靠、经济、合理地供配电能和使用电能是实现工业电气自动化的重要保证和基础。化的重要保证和基础。第一节第一节 工厂供电的意义、要求及课程任务第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第5页EXIT美美 国国 大大 停停 电电 2003 2003年年8 8月月1414日，美加部分地区发生历史最大规模日，美加部分地区发生历史最大规模的停电，包括纽纽在内的美东部八个州大面积受灾，的停电，包括纽纽在内的美东部八个

5、州大面积受灾，涉及人口约五千万。涉及人口约五千万。 大停电造成巨大经济损失。工业生产中断，仅以汽车业为例，美国三大停电造成巨大经济损失。工业生产中断，仅以汽车业为例，美国三大汽车制造商的大汽车制造商的5454间工厂被迫关闭；交通运输业受创，纽约、底特律、克间工厂被迫关闭；交通运输业受创，纽约、底特律、克里夫兰等城市的机场关闭、航班取消；商业、娱乐业也受到较大冲击，纽里夫兰等城市的机场关闭、航班取消；商业、娱乐业也受到较大冲击，纽约的时代广场、百老汇大街一片漆黑，失去了往昔的风采。据美林公司首约的时代广场、百老汇大街一片漆黑，失去了往昔的风采。据美林公司首席美国经济学家估计，停电每天给美国造成的

6、经济损失在席美国经济学家估计，停电每天给美国造成的经济损失在200-300200-300亿美元亿美元之间，总损失可能超过之间，总损失可能超过500500亿美元。亿美元。 第一节第一节 工厂供电的意义、要求及课程任务第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第6页EXIT第一节第一节 工厂供电的意义、要求及课程任务第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第7页EXIT第二节第二节 工厂供电系统、电力系统工厂供电系统、电力系统 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

7、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。 一、电力系统的基本概念 第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第8页EXIT2.1 电力系统的基本概念 第二节第二节 工厂供电系统、电力系统工厂供电系统、电力系统 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

8、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1-8为电力系统的示意图。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第9页EXIT图图1-8 1-8 电力系统示意图电力系统示意图 第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第10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，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

9、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。如图所示。 2.1 电力系统的基本概念 第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第11页EXIT电能的生产电能的生产供用电环节供用电环节变压变压输配电输配电使用使用2.1 电力系统的基本概念 特点：特点：1、电能从生产传输消费的全过程，几乎是同时进行的；而且，发电量是随着用电量的变化而变化，生产量和消费量是严格平衡的。2、电力系统中的暂态过程是非常迅速的。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第12页EXIT火力发电厂火力发电厂水力发

10、电厂水力发电厂原子能发电厂原子能发电厂发电厂发电厂 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堆发电。2.1.1 2.1.1 发电厂发电厂 (power plant (power plant）2.1 电力系统的基本概念 第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第13页EXIT2.1 电力系统的基本概

11、念 2.1.1 2.1.1 发电厂发电厂 (power plant (power plant） 三峡水库正常蓄水位175米时，大坝下游的最低水位为62米，则三峡水电站的最大水头为113米；汛期限制水位为145米时，大坝下游的最高水位为74米，则三峡水电站的最小水头为71米，一年内的加权平均水头为90.1米。三峡工程第11年第一批机组发电时的上游水位为135米，汛期大坝下游的最高水位为74米，则三峡水电站初期运行时的最小水头为61米。单机容量为70万千瓦的水轮发电机组，额定工况下每秒钟需要通过的水量为950立方米。 具有上述水头和水量的水流，从底部高程为110米的水电站进水口，流入内径为12.4

12、米的压力钢管，通过压力钢管再流入坝后式电站厂房的蜗壳，水流的巨大冲击力使水轮机以每分钟75转的速度转动起来，与水轮机在同一根主轴上的发电机也以同样的速度转动起来，即可发出强大的电力。三峡水电站三峡水电站第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第14页EXIT 三峡水电站左岸厂房安装14台水轮发电机组，右岸厂房安装12台，总共装机26台；单机容量70万千瓦，装机总容量为1820万千瓦。每年平均年发电量为846.8亿千瓦时，相当于我国1992年全年发电量的近七分之一。 目前世界上最大的水电站是位于南美洲巴拉那河上的由巴西、巴拉圭两国合建的伊泰普水电站，总共装机

13、18台，单机容量70万千瓦，装机总容量为1260万千瓦；多年平均年发电量为710亿千瓦时。 2.1 电力系统的基本概念 2.1.1 2.1.1 发电厂发电厂 (power plant (power plant）三峡水电站三峡水电站第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第15页EXIT2.1 电力系统的基本概念 2.1.1 2.1.1 发电厂发电厂 (power plant (power plant）三峡水电站电能的分配与输送 三峡水电站发出的强大电力将送往华中，华东地区和广东省。输电线路全部采用500KV超高压线路。（我国目前输电线路最高电压已达750K

14、V） 三峡水电站共将引出15条超高压交流输电线路。其中3条线路通过换流站将交流电转换成直流电后，再通过500千伏直流输电线路，2条送往华东、1条送往广东。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第16页EXIT2.1.2 2.1.2 变配电所变配电所 变变电电所所起起着着变变换换电电能能电电压压、接接受受电电能能与与分分配配电电能能的的作作用用，是是联联系系发发电电厂厂和和用用户户的的中中间间环环节节。如如果果变变电电所所只只用以接受电能和分配电能，则称为用以接受电能和分配电能，则称为配电所配电所。 变电所有变电所有升压升压和和降压降压之分。升压变电所多建

15、在发电之分。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。或用户供电。 2.1 电力系统的基本概念 第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第17页EXIT降压降压变电所变电所地区降压地区降压变电所变电所 终端变电所终端变电所 工厂降压变电所工厂降压变电所及车间变电所及车间变电所 地区降压变电所又称为一次变电站。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，从位

16、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供给该区域的用户或大型工厂用电电。 终端变电所又称二次变电站，多位于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用电的负荷中心，高压侧从地区降压变电所受电，经变压器降到所受电，经变压器降到610 kV，对某个对某个市区或农村城镇用户供电。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，它是对企业内部所，与终端

17、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。对车间各用电设备直接供电。 2.1.2 2.1.2 变配电所变配电所 2.1 电力系统的基本概念 第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第18页EXIT 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

18、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。v 电压在电压在1 1kVkV以下的称低压网；以下的称低压网；v 1 1kVkV到到1010kVkV的称中压网；的称中压网；v 高于高于1010kVkV低于低于330330kVkV的称高压网；的称高压网；v 330 330kVkV及以上的称超高压网。及以上的称超高压网。2.1 电力系统的基本概念 2.1.3 2.1.3 电力网电力网第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第19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

19、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。2.1 电力系统的基本概念 2.1.3 2.1.3 电力网电力网第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第20页EXIT2.2 工厂供电系统概况2.2.1 2.2.1 中型工厂供电中型工厂供电图1-1 中型工厂供电系统简图 图1-1是一个有代表性的中型企业供配电系统图。按国家标准GB6988-1986电气制图定义。系统图和主电路图一般都有一根线来表示三相线路,即将系统图和主电路图绘成“单线图”形式。第

20、第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第21页EXIT2.2 工厂供电系统概况图1-3 具有总降压变电所的工厂供电系统简图2.2.2 2.2.2 大型工厂供电大型工厂供电具有总降压变电所。具有总降压变电所。电源进线电源进线经过两次降压经过两次降压第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第22页EXIT2.2 工厂供电系统概况如图1-所示，这种高压深入负荷中心的支配方式，可以节省一级中间变压，从而简化了供配电系统，节约有色金属，降低电能损耗和电压损耗，提高供电质量。 图1-高压深入负荷中心的供配电系统的系统图第第1 1章

21、章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第23页EXIT只有一个变电所或配电所的企业供配电系统，如图1-所示，这种降压变电所相当于上述的车间变电所。图1-只有一个降压变电所的企业供配电系统的系统图2.2 工厂供电系统概况第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第24页EXIT.3.3工厂的自备电源工厂的自备电源自学自学第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第25页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.1 概述 决定用户供电质量的指标为：决定用户供电质量的指标为： 电压电压 频率频

22、率 可靠性可靠性 充分考虑每个用电设备的工作特点和对供电质量指标的具体要求，设计一个安全、可靠、灵活、经济的供电系统对保证工业企业安全生产、节电节能、提高劳动生产率等方面具有重要意义。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第26页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.1 概述 供电质量的主要指标频率 我国规定的电力系统标称频率（俗称工频）为50Hz，国际上标称频率有50Hz和60Hz两种。由电力系统供电的交流用电设备的工作频率应与电力系统标称频率相一致。 为了达到某种特殊目的，有些用电设备需在其它频率下工作，则可配以专用变频电源供电，如高频加

23、热、变频电动机调速等。 用户供电系统的电压频率是由电力系统保证的。我国国标规定，电力系统正常频率偏差允许值为0.2Hz，当系统容量较小时，偏差值可以放宽到0.5Hz。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第27页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.1 概述 供电质量的主要指标电压 理想的供电电压应该是幅值恒为额定值的三相对称正弦。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上都与理想电压之间存在着差异。 电压质量是按照国家标准或规范对电力系统电压的偏差、

24、波动、波形及其三相的对称性（平衡性）的一种质量评估。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第28页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.1 概述 供电质量的主要指标电压：电压偏差 电压偏差是指电网实际电压与额定电压之差。电压偏差计算式如下：电压偏差（）电压偏差（）=（实际电压额定电压）（实际电压额定电压）/额定电压额定电压100 电网的电压偏差过大时，不仅影响电力系统的正常运行，而且对用电设备的危害很大。 以照明的白炽灯为例，当端电压降低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，但使用寿命只有原来

25、的1/3。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第29页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.1 概述 供电质量的主要指标电压：电压偏差 电能质量供电电压允许偏差（GB1232590）规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压的允许偏差为： 1）35kV及以上供电和对电压质量有特殊要求的用户为额定电压的55； 2）10kV及以下高压供电和低压供电允许偏差为77； 3）低压220V单相供电电压的允许偏差为5 10。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第30页EXIT供电质量的主要指标电压：电压偏差

26、 在工业企业中，改善电压偏差的主要措施如下： （1）进行无功功率补偿；无功负荷的变化在电网各级系统中均产生电压偏差，它是产生电压偏差的源，因此，合理进行无功功率补偿，及时调整无功功率补偿量，从源上解决问题，是最有效的措施。 （2）正确选择无载调压型变压器的电压分接头或采用有载调压型变压器； （3）合理减少系统的阻抗； （4）合理改变系统的运行方式； （5）尽量使系统的三相负荷均衡。第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.1 概述 第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第31页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.1 概述 供电质量的主要指标

27、电压：电压波动 电压波动（Fluctuation）是指电网电压有效值（方均根值）一系列的变动或连续的改变。 闪变（Flick）由电压波动引起的灯光闪烁对人眼脑产生的刺激效应。 电压波动值以用户公共供电点的相邻最大与最小电压方均根值之差对电网额定电压的百分值来表示；电波波动的频率用单位时间内电压波动（变动）的次数来表示。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第32页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.1 概述 供电质量的主要指标电压：电压波动 电压波动的抑制措施： 1）对负荷变动剧烈的大型电气设备，采用专用线路或专用变压器单独供电。 2）设法

28、增大供电容量，减小系统阻抗。 3）在系统出现严重的电压波动时，减少或切除引起电压波动的负荷。 4）对大容量电弧炉的炉用变压器，宜由短路容量较大的电网供电，一般是选用更高电压等级的电网供电。 5）对大型冲击性负荷，可装设能“吸收”冲击无功功率的静止型无功补偿装置。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第33页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.1 概述 电网谐波及其抑制一、电网谐波的含义 对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量外，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值n

29、=fn/f1) 称为谐波次数。二、谐波源 在供电系统中，理想的电压和电流波形应为纯正弦波，实际上电压和电流波形都含有谐波。向公用电网注入谐波电流或在公用电网上产生谐波电压的电气设备称为谐波源。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第34页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.1 概述 电网谐波及其抑制 根据傅立叶变换原理，通常任何信号都可表示成各种频率成分的正弦波之和。 A0是频率为零的直流分量，式中第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第35页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.1 概述

30、 电网谐波及其抑制二、谐波源 使电力系统产生谐波的因素很多，可归纳为两大类： 第一类为电力系统中的发电机和变压器，通常发电机产生的谐波很小，而变压器由于其铁芯的非线性磁化特性，变压器励磁电流波形严重畸变。变压器励磁电流中波形电流中谐波成分主要为3次和5次。 第二类谐波源主要为电力用户中的非线性特性的电气设备，例如带有功率电子器件的变流设备，交流控制器和电弧炉、感应炉、荧光灯、变压器等。这些设备取用的电流是非正弦形的，其谐波分量使系统正弦电压产生畸变。谐波电流的量取决于谐波源设备本身的特性及其工作状况。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第36页EXIT

31、第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电网谐波及其抑制三、谐波危害 谐波增加电气设备的热损耗，干扰其功能甚至引发故障。另外谐波可对信息系统产生频率藕合干扰。 1.电动机 谐波电压在电动机短路阻抗上产生的谐波电流和电动机负序基波电流I一起使设备产生附加热损耗，并且在电动机起动时容易发展成干扰力矩。2.电容器 由于电容器对于谐波的阻抗很小，因此电容器很容易过负荷甚至烧毁。3.电子装置 谐波电压可使晶闸管触发装置发生触发错误，甚至导致设备故障。谐波也会对电网音频控制系统和计算机产生不良影响。 4.通讯系统 在2.5kHz以下导线间电感电容藕合作用随频率呈近似线性上升，特别是较高次谐波会对通讯及信息处

32、理设备产生干扰。 第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第37页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.1 概述 电网谐波及其抑制四、谐波抑制 1）三相整流变压器采用Y D或D Y联结 2）将三相桥式电路的脉动数从6提高到12，将多个谐波源接于同一段母线，利用谐波的相互补偿作用也可降低电网谐波含量。3）当谐波量超出规程允许值或者电网在谐波范围内有谐振时，通常设置单调谐滤波器吸收特征谐波。对于13次及以上的谐波，可设置一个高通滤波器。 4）电容器可通过串联电抗器形成谐波阻塞回路，以防止电容器谐波过负荷。 5）选用Dyn11联结组三相配电变压器。第

33、第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第38页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.1 概述 三相不平衡及其改善一、三相不平衡的产生 在三相供电系统中，如果三相的电压、电流幅值或有效值不等，或者三相的电压或电流相位差不为120o时，则称此三相电压或电流不平衡。 不平衡的三相电压或电流，按对称分量法，可分解为正序分量、负序分量和零序分量。 正序分量：三相幅值相等，相位为A1相超前B1相120度，B1相超前C1相120度。 负序分量：三相幅值相等，相序与正序相反。零序分量：三相幅值、相位均相等。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企

34、业供电工业企业供电第1章第39页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.1 概述 三相不平衡及其改善一、三相不平衡的产生 任何正、负、零对称分量，可合成一组不对称分量。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第40页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.1 概述 三相不平衡及其改善一、三相不平衡的产生 三相供电系统中出现三相不平衡的主要原因是： 三相负荷不平衡； 短路故障。二、危害三、措施第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第41页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.2 三相交流

35、电网和电力设备的额定电压 电网电压是有等级的，电网的额定电压等级是根据国民经济发展的需要、技术经济的合理性以及电气设备的制造水平等因素，经全面分析论证，由国家统一制定和颁布的。 工厂电网和电气设备的额定电压可以是不同的电压等级，但均应符合国家关于额定电压的规定。 额定电压 为了便于电器制造业的生产标准化和系列为了便于电器制造业的生产标准化和系列化，国家规定了标准电压等级系列。在设计时，应选择化，国家规定了标准电压等级系列。在设计时，应选择最合适的额定电压等级。所谓额定电压，就是指某一电最合适的额定电压等级。所谓额定电压，就是指某一电器器( (电动机、电灯等电动机、电灯等) )、发电机和变压器等

36、在正常运行时、发电机和变压器等在正常运行时具有最大经济效益时的电压。具有最大经济效益时的电压。 第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第42页EXIT额定电压的确定额定电压的确定 我国规定了电力设备的统一等级标准。但当线路中输送功率时，沿线路有电压损失，因而电力网中各点的电压是不同的。距离电源愈远的点电压愈低，并且随输送功率的增大，电压损失也增大。 而受电器是按标准化生产的，不可能按照图示各点的不同电压来制造电器，而且电力网中各点的电压，也并不是恒定的。为了使所有受电器的实际端电压与它的额定电压之差最小，显然应该采取一个中间值，即取Ue(U1+U2)2来

37、作为受电器的额定电压。该电压也就规定为电力网的额定电压。第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.2 三相交流电网和电力设备的额定电压 第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第43页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.2 三相交流电网和电力设备的额定电压 电网和用电设备额定电压电网和用电设备额定电压交流发电机额定线电压交流发电机额定线电压变压器额定电压变压器额定电压一次电压一次电压二次电压二次电压0.220.220.380.383 36 61010- -35356666110110220220330330500 500 0.230.230.

38、400.403.153.156.36.310.510.515.7515.75- - - - - - - 0.220.220.380.383 3及及3.153.156 6及及6.36.31010及及10.510.515.7515.7535356060110110220220330330500 500 0.230.230.400.403.153.15及及3.33.36.36.3及及6.66.610.510.5及及1111- -38.538.56666121121242242363363525 525 第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第44页EXIT第三

39、节第三节 电力系统的电压与电能质量3.2 三相交流电网和电力设备的额定电压 发电机额定电压的确定 通常认为用电设备一般允许电压偏移5，而沿线的电压降一般为l0，这就要求线路始端电压为额定值的105，以使其末端电压不低于额定值的95%。发电机接于电力线路始端，因此，发电机发电机电压一般比电力网额定电压高5 。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第45页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.2 三相交流电网和电力设备的额定电压 变压器额定电压的确定 变压器额定电压的规定略为复杂。根据变压器在电力系统中输送功率的方向，规定变压器接受功率一侧的绕组

40、为一次绕组，输出功率一侧的绕组为二次绕组。 分两种情况进行讨论： 1)接到电力网始端即发电机电压母线的变压器(T1)。 2)接到电力网受电端的变压器(T2)。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第46页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量3.2 三相交流电网和电力设备的额定电压 变压器（变压器（T1T1）一次侧电压一次侧电压 由于发电机电压一般比电力网额定电压高由于发电机电压一般比电力网额定电压高5，而，而且发电机至该变压器间的连线压降较小，为使变压器一且发电机至该变压器间的连线压降较小，为使变压器一次绕组电压与发电机额定电压相配合，可以采用

41、高出电次绕组电压与发电机额定电压相配合，可以采用高出电力网额定电压力网额定电压5的电压作为该变压器一次绕组的额定的电压作为该变压器一次绕组的额定电压。电压。 变压器变压器( (T2)T2)一次侧电压一次侧电压 其一次绕组可以当做受电器看待其一次绕组可以当做受电器看待，因而其额定电压取因而其额定电压取与受电器的额定电压即电力网额定电压相等与受电器的额定电压即电力网额定电压相等 。变压器变压器(T2)一次侧电压一次侧电压 其一次绕组可以当做受电器看待其一次绕组可以当做受电器看待，因而其额定电压因而其额定电压取与受电器的额定电压即电力网额定电压相等取与受电器的额定电压即电力网额定电压相等 。第第1

42、1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第47页EXIT第三节第三节 电力系统的电压与电能质量变压器二次侧电压 由于变压器二次绕组的额定电压，是指变压器空载情况下的额定电压。当变压器带负载运行时，其一,二次绕组均有电压降，二次绕组的端电压将低于其额定电压，如按变压器满载时一、二次绕组压降为5考虑，为使满载时二次绕组端电压仍高出电力网额定电压5,则必须选变压器二次绕组（如T1、T2）的额定电压比电力网额定电压高出10。 当电力网受端变压器供电的线路很短时，其线路压降很小，也可采用高出电力网额定电压加上5%，作为该变压器二次绕组的额定电压。第第1 1章章 概概论论工业

43、企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第48页EXIT3.2 三相交流电网和电力设备的额定电压 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量例题 试指出如下图所示的供电网络中，变压器1B二次绕组、2B一次绕组及线路 c d 段的额定电压。解： 1B二次绕组U2n应为35KV+10%（35KV）=38.5KV 2B一次绕组U1n应等于线路a b段的额定电压Uab.n即为35KV 线路 c d 段的Un应等于用电设备额定电压，即为10KV。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第49页EXIT第四节第四节 电力系统中性点运行方式4.1 电力系统中性点运

44、行方式 在电力系统中，当变压器或发电机的三相绕组为星形联结时，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常称大电流接地系统，中性点不接地和中性点经消弧线圈(或电阻)接地的系统称小电流接地系统。 电力系统中性点运电力系统中性点运行方式行方式 a) a)中性点直接接地中性点直接接地 b) b)中性点不接地中性点不接地 c) c)中性点经消弧线圈中性点经消弧线圈接地接地 d) d)中性点经阻抗接地中性点经阻抗接地 第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第50页EXIT第四节第四节 电力系统中性点运行方式4.1 电力系统中性点运行方式

45、1 1中性点直接接地方式中性点直接接地方式优优点点：这这种种方方式式下下的的非非故故障障相相对对地地电电压压不不变变，电电气气设设备备绝绝缘缘按按相相电电压压考考虑虑，降降低低设设备备要要求求。在在中中性性点点直直接接接接地地的的低低压压配配电电系系统统中中，如如为为三三相相四四线线制制供供电电，可可提提供供380380220220V V两种电压，供电方式更为灵活两种电压，供电方式更为灵活。缺缺点点：这这种种运运行行方方式式发发生生一一相相对对地地绝绝缘缘破破坏坏时时，就就构构成单相短路，供电中断，可靠性会降低。成单相短路，供电中断，可靠性会降低。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供

46、电工业企业供电工业企业供电第1章第51页EXIT第四节第四节 电力系统中性点运行方式2 2中性点不接地方式中性点不接地方式优优点点：在在正正常常运运行行时，各各相相对地地分分布布电容容相相同同，三三相相对地地电容容电流流对称称且且其其和和为零零，各各相相对地地电压为相相电压。这种种系系统中中发生一相接地故障生一相接地故障时，线间电压不不变。缺缺点点：发发生生一一相相接接地地故故障障时时，非非故故障障相相对地地电压升升高高到到原原来来相相电压的的 倍倍。故故障障相相电容容电流流增增大大到到原原来来的的3 3倍倍。电气气设备的的绝缘要按要按线电压来来选择。 第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业

47、企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第52页EXIT第四节第四节 电力系统中性点运行方式3 3中性点经消弧线圈接地方式中性点经消弧线圈接地方式单相接地电容电流IC大于一定值时电力系统中性点就应改为经消弧线圈接地的运行方式，如图1-9所式。消弧线圈实际上就是一种带有铁心的电感线圈，其电阻很小，感抗很大，而且可以调节。当此系统发生单相接地时，流过接地点的总电流是接地电容电流与流过消弧线圈的电感电流的相量和。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第53页EXIT4.1 电力系统中性点运行方式第四节第四节 电力系统中性点运行方式结论结论: : 我我国国3-66

48、KV3-66KV的的电电力力系系统统, ,特特别别是是3-10KV3-10KV的的系系统统, ,一一般般采采用用中中性性点点不不接接地地的的运运行行方方式式。如如果果单单相相接接地地电电流流大大于于一一定定值值时时（3-10KV3-10KV系系统统中中单单相相接接地地电电流流大大于于30A30A，20KV20KV及及以以上上系系统统中中单单相相接接地地电电流流大大于于10A10A）时时，则则应应采采用用中中性性点点经经消消弧弧线线圈圈接接地地的的中中性性点点运运行行方式或低电压电阻接地的运行方式。方式或低电压电阻接地的运行方式。 110KV 110KV及以上的电力系统，则都采用中性点直及以上的

49、电力系统，则都采用中性点直接接地的运行方式。接接地的运行方式。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第54页EXIT4.2 低压配电系统的接地型式第四节第四节 电力系统中性点运行方式 我我国国220/380220/380V V低低压压配配电电系系统统，广广泛泛采采用用中中性性点点直直接接接接地地的的运行方式，而且引出中性线运行方式，而且引出中性线N N、保护线、保护线PEPE、保护中性线保护中性线PENPEN。 中中性性线线（N N线线）的的功功能能：一一是是用用来来接接额额定定电电压压为为系系统统相相电电压压的的单单相相用用电电设设备备；二二是是用用来

50、来传传导导三三相相系系统统中中的的不不平平衡衡电电流流和和单单相相电电流流；三三是是减减小小负负荷荷中中性点的电位偏移。性点的电位偏移。 保保护护线线（PEPE线线）的的功功能能：它它是是用用来来保保护护人人身身安安全全、防防止止发发生生触触电电事事故故的的接地线。接地线。 保护中性线（保护中性线（PENPEN线）：它兼有中性线（线）：它兼有中性线（N N线）和保护线（线）和保护线（PEPE线）的功能线）的功能这种保护中性线在我国通称为这种保护中性线在我国通称为“零线零线”，俗称，俗称“地线地线”。低压配电系统按接地形式，分为低压配电系统按接地形式，分为TNTN系统，系统，TTTT系统和系统和

51、ITIT系统。系统。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第55页EXIT第四节第四节 电力系统中性点运行方式4.2 低压配电系统的接地型式TN-C 其中性点引出PEN线，此种系统由于N线与PE线合而为一，节约了导线材料，比较经济。但由于PEN线中有电流通过，可对接PEN线的某些设备产生电磁干扰，因此此种系统不适于对电磁干扰要求高的场所。 此外，如果PEN线断线，可使接PEN线的设备外露可导电部分带电而造成人身触电危险，因此TNC系统也不适于安全要求高的场所。PEN线上不得装设开关和熔断器，以免PEN线断开造成事故。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工

52、业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第56页EXIT第四节第四节 电力系统中性点运行方式4.2 低压配电系统的接地型式低压配电的TT系统 这种系统适于对抗电磁干扰要求较高的场所。但这种系统若有设备因绝缘不良或损坏使其外露可导电部分带电时，由于其漏电电流一般很小往往不足以使线路的过电流保护装置动作，从而增加了触电危险，因此为保障人身安全，此种系统中必须装设灵敏的漏电保护装置。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第57页EXIT第四节第四节 电力系统中性点运行方式4.2 低压配电系统的接地型式TNS 由于PE线与N线分开，PE线中没有电流通过，因此不会

53、对设备产生电磁干扰，所以这种系统适合于对抗电磁干扰要求高的数据处理、电磁检测等实验场所。当PE线断线时不会使接PE线的设备外露可导电部分带电，因此比较安全，所以这种系统也适合于安全要求较高的场所。 第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第58页EXIT第四节第四节 电力系统中性点运行方式4.2 低压配电系统的接地型式 此系统比较灵活，对安全要求较高及对抗电磁干扰要求较高的场所，采用TNS系统，而其他情况下则采用TNC系统。因此TNCS系统兼有TNC系统和TNS系统的优越性，经济实用。 TNCS 第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电

54、工业企业供电第1章第59页EXIT第四节第四节 电力系统中性点运行方式4.2 低压配电系统的接地型式低压配电的IT系统 此系统各设备之间也不会发生电磁干扰，而且在发生一相接地时，设备仍可继续运行，但需装设单相接地保护，以便在发生一相接地故障时发出报警信号。此种IT系统主要用于对连续供电要求较高及有易燃易爆的场所，如矿山、井下等地。 第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第60页EXIT供电设计的主要内容：供电设计的主要内容： 供供电电系系统统的的设设计计是是根根据据电电力力用用户户所所处处地地理理环环境境、地地区区供供电电条件、工艺条件、工艺和和公公用用

55、工工程程设设计计所所提提用用电电负负荷荷资资料料等等进进行行的的。供供电电设设计计一一般般分分为两个阶段，为两个阶段，初步设计阶段和施工图设计阶段。初步设计阶段和施工图设计阶段。 初初步步设设计计主主要要落落实实供供电电电电源源及及供供电电方方式式，确确定定供供电电系系统统方方案；施工图案；施工图设设计计阶阶段段则则依依据据初初步步设设计计方方案案具具体体绘绘制制施施工工图图，选选定定电电气气并并编编制概算。制概算。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第61页EXIT供电设计主要内容有：供电设计主要内容有：1 1）按照工艺和公用工程设计所提供的用电设备

56、资料，求计算负荷；）按照工艺和公用工程设计所提供的用电设备资料，求计算负荷；2 2）根据负荷等级和计算负荷，选定供电电源、电压等级和供电方式；）根据负荷等级和计算负荷，选定供电电源、电压等级和供电方式；3 3）确定功率因素及补偿措施；）确定功率因素及补偿措施；4 4）根据环境和计算负荷，选定变电所位置、变压器数量和容量；）根据环境和计算负荷，选定变电所位置、变压器数量和容量；5 5）确定变配电所主接线和户外高压配电方案；）确定变配电所主接线和户外高压配电方案；6 6）选择并校验电气设备及配电网路载流导体截面；）选择并校验电气设备及配电网路载流导体截面；7 7）继电保护系统设计和参数整定计算；）

57、继电保护系统设计和参数整定计算；8 8）确定高压变配电所的控制和调度方式；确定高压变配电所的控制和调度方式；9 9）防雷设计和接地设计）防雷设计和接地设计1010）绘制供电系统施工图；）绘制供电系统施工图；1111）核算建设所需器材与总投资。）核算建设所需器材与总投资。第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第62页EXIT供电系统是发电、输电、变电、配电和用电的统一整体。供电系统是发电、输电、变电、配电和用电的统一整体。发电厂把其它型式的能源通过发电设备转换为电能；变配电所用以发电厂把其它型式的能源通过发电设备转换为电能；变配电所用以变换电能、接受电能和

58、分配电能。变换电能、接受电能和分配电能。电力网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。电力网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。我国电力系统中，我国电力系统中，110kV以上高压系统多采用中性点直接接地运行方式；以上高压系统多采用中性点直接接地运行方式；635kV中压系统首选中性点不接地运行方式；低于中压系统首选中性点不接地运行方式；低于1kV的低压配电系统的低压配电系统通常采用中性点直接接地运行方式。通常采用中性点直接接地运行方式。一般大型工厂由工厂降压变电所、高压配电线路、车间变电所、低压配一般大型工厂由工厂降压变电所、高压配电线路、车间变电所、低压配电

59、线路及用设备组成。电线路及用设备组成。用电设备额定电压和电网的额定电压一致；发电机的额定电压高出所供电用电设备额定电压和电网的额定电压一致；发电机的额定电压高出所供电网额定电压网额定电压5%；变压器直接与发电机相连时，其一次侧额定电压比电网额；变压器直接与发电机相连时，其一次侧额定电压比电网额定电压高定电压高5%；变压器二次侧线路较长时，其二次额定电压比线路额定电压；变压器二次侧线路较长时，其二次额定电压比线路额定电压高高10%；变压器接在线路末端时，其一次侧额定电压与线路额定电压相同；变压器接在线路末端时，其一次侧额定电压与线路额定电压相同；二次侧线路不长时，其二次侧额定电压高于线路额定电压二次侧线路不长时，其二次侧额定电压高于线路额定电压5%。工厂高压配电电压一般选用工厂高压配电电压一般选用610kV，工厂低压配电电压一般采用工厂低压配电电压一般采用380/220V。小小 结结 第第1 1章章 概概论论工业企业供电工业企业供电工业企业供电工业企业供电第1章第63页EXIT复习题复习题