[工學]第一章 工廠供電系統(tǒng)ppt課件

1、第一章工廠供電系統(tǒng)第一章工廠供電系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 供電系統(tǒng)的概述供電系統(tǒng)的概述 一、電力系統(tǒng)的根本概念一、電力系統(tǒng)的根本概念 電力系統(tǒng)是一個包含著發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的電力系統(tǒng)是一個包含著發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的一致整體。一致整體。 一發(fā)電廠一發(fā)電廠 發(fā)電廠發(fā)電廠將自然界存在的一次能源轉換為電能二次能源將自然界存在的一次能源轉換為電能二次能源的場所。的場所。 發(fā)電廠所用的一次能源有：燃料的化學能、水流的位能、核能發(fā)電廠所用的一次能源有：燃料的化學能、水流的位能、核能、太陽能、太陽能 、風能、風能 、地熱和潮汐等。、地熱和潮汐等。 普通根據(jù)所利用能源的不同分為火力發(fā)電廠、普通根據(jù)所

2、利用能源的不同分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠 電力網分為遠間隔輸電網電力網分為遠間隔輸電網500kV、區(qū)域電網、區(qū)域電網220kV及及以上和地方電網以上和地方電網110kV及以下。及以下。 變電所按功能分有：升壓變電所、降壓變電所。按位置分變電所按功能分有：升壓變電所、降壓變電所。按位置分有：樞紐變電所、地域變電所，用戶終端變電所。有：樞紐變電所、地域變電所，用戶終端變電所。 二變配電所二變配電所 電力網電力網系統(tǒng)中各級電壓的電力線路及其聯(lián)絡的變電所。系統(tǒng)中各級電壓的電力線路及其聯(lián)絡的變電所。 變電所變電所接受電能、變換電壓和分配電能的場所。接受電能、變換電壓

3、和分配電能的場所。 配電所配電所接受電能和分配電能的場所。接受電能和分配電能的場所。三電力線路三電力線路電力線路又稱輸電線。電力線路又稱輸電線。作用作用:保送電能，并把發(fā)電廠、變配電所和電能用戶銜接起來。保送電能，并把發(fā)電廠、變配電所和電能用戶銜接起來。分類：分類：u按用途分：輸電線路和配電線路按用途分：輸電線路和配電線路u按電壓等級分按電壓等級分:35kV及其以上的電力線路為輸電線路，及其以上的電力線路為輸電線路，10kV及其以下的電力線路為配電線路及其以下的電力線路為配電線路u按架設方式分：架空線路和電纜線路按架設方式分：架空線路和電纜線路u按傳輸電流的方式分：交流線路和直流線路按傳輸電流

4、的方式分：交流線路和直流線路電能用戶又稱電力用戶電能用戶又稱電力用戶電力系統(tǒng)中，一切耗費電能的用電電力系統(tǒng)中，一切耗費電能的用電 設備設備(單位單位)。四、電能用戶四、電能用戶按用途分類按用途分類:動力用電設備、工藝用電設備、電熱用電設備、照明用電設備。動力用電設備、工藝用電設備、電熱用電設備、照明用電設備。二、工廠供電系統(tǒng)二、工廠供電系統(tǒng)工廠供電系統(tǒng)是指工廠所需的電力能源從進廠起到一切工廠供電系統(tǒng)是指工廠所需的電力能源從進廠起到一切 用電設備終端止的整個電路用電設備終端止的整個電路組成：高壓配電所、高壓配電線路、車間變電所、電組成：高壓配電所、高壓配電線路、車間變電所、電 壓配電線路、用電設

5、備。壓配電線路、用電設備。一二次變壓的工廠供電系統(tǒng)一二次變壓的工廠供電系統(tǒng)二一次變壓的二一次變壓的工廠供電系統(tǒng)工廠供電系統(tǒng)圖圖1-4 高壓深化負荷中心的工廠供電系統(tǒng)簡圖高壓深化負荷中心的工廠供電系統(tǒng)簡圖 如圖如圖1-4所示，這種高壓深化負荷中心的支配方式，可以節(jié)省一級中間變壓，從而簡化所示，這種高壓深化負荷中心的支配方式，可以節(jié)省一級中間變壓，從而簡化了供配電系統(tǒng)，節(jié)約有色金屬，降低電能損耗和電壓損耗，提高供電質量。了供配電系統(tǒng)，節(jié)約有色金屬，降低電能損耗和電壓損耗，提高供電質量。 對于小型工廠，由于所需容量普通不大于對于小型工廠，由于所需容量普通不大于1000kVA或稍多，或稍多，因此通常只

6、設一個降壓變電所，將因此通常只設一個降壓變電所，將6-l0kV電壓降為低壓用電設電壓降為低壓用電設備所需的電壓，這種降壓變電所相當于的車間變電所。備所需的電壓，這種降壓變電所相當于的車間變電所。圖圖1-5 只設一個降壓變電所的工廠供電系統(tǒng)只設一個降壓變電所的工廠供電系統(tǒng) 假設工廠所需容量不大于假設工廠所需容量不大于 160kV A 160kV A時，普通采用低壓時，普通采用低壓電源進線，因此工廠只需設電源進線，因此工廠只需設- -一低壓配電間，如下圖。一低壓配電間，如下圖。圖圖1-6 低壓進線的小型工廠供電系統(tǒng)簡圖低壓進線的小型工廠供電系統(tǒng)簡圖u根本要求：根本要求：u(1) (1) 平安平安

7、在電能的供應、分配和運用中，不應發(fā)生人身事在電能的供應、分配和運用中，不應發(fā)生人身事故故 u 和設備事故。和設備事故。u(2) (2) 可靠可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性即延續(xù)供電的要求。應滿足電能用戶對供電可靠性即延續(xù)供電的要求。u(3) (3) 優(yōu)質優(yōu)質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等的質量要求。應滿足電能用戶對電壓和頻率等的質量要求。u(4) (4) 經濟經濟 供電系統(tǒng)的投資要少，運轉費用要低，并盡能夠供電系統(tǒng)的投資要少，運轉費用要低，并盡能夠地節(jié)地節(jié) u 約電能和減少有色金屬耗費量約電能和減少有色金屬耗費量重點！重點！重點！重點！u電氣設備的額定頻率和額定電壓：是其正常任務且能獲得電氣

8、設備的額定頻率和額定電壓：是其正常任務且能獲得最正確經濟效果的頻率和電壓。頻率和電壓是衡量電能質最正確經濟效果的頻率和電壓。頻率和電壓是衡量電能質量的兩個根本參數(shù)。量的兩個根本參數(shù)。u普通交流電力設備的額定頻率為普通交流電力設備的額定頻率為50Hz,此頻率通稱為此頻率通稱為“工頻工頻。u對工廠供電系統(tǒng)來說，提高電能質量主要是提高電壓質量對工廠供電系統(tǒng)來說，提高電能質量主要是提高電壓質量的問題。由于頻率的調整主要是依托發(fā)電廠來調整發(fā)動機的問題。由于頻率的調整主要是依托發(fā)電廠來調整發(fā)動機的轉速。的轉速。第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)的額定電壓電力系統(tǒng)的額定電壓一、供電質量的主要目的一、供電質量的主要目的n

9、二、額定電壓的國家規(guī)范二、額定電壓的國家規(guī)范 表1-1 我國三相交流電網和電力設備的額定電壓 825750750550500500363 330330242 22022012111011072.5 666638.53535_13.8,15.75,1820,22,24,2613.8,15.75,1820,22,24,26 _10.5, 1110, 10.510.5106.3, 6.66, 6.36.363.15, 3.33, 3.153.153高壓0.690.660.690.660.400.380.400.38低壓二次繞組一次繞組電力變壓器額定電壓/kV發(fā)電機 額定電壓/kV電網和用電設備額定電

10、壓/kV分類100010001100重點！重點！ 一電網線路額定電壓一電網線路額定電壓 電網線路額定電壓為線路首端與末端的平均電壓電網線路額定電壓為線路首端與末端的平均電壓UN。二用電設備額定電壓二用電設備額定電壓 由于用電設備運轉時要在線路中產生電壓損耗，因此呵斥線由于用電設備運轉時要在線路中產生電壓損耗，因此呵斥線路上各點的電壓略有不同，如圖的虛線所示。路上各點的電壓略有不同，如圖的虛線所示。用電設備的用電設備的額定電壓規(guī)額定電壓規(guī)定與同級電定與同級電網的額定電網的額定電壓一樣。壓一樣。圖圖1-7 用電設備和發(fā)電機的額定電壓用電設備和發(fā)電機的額定電壓三發(fā)電機額定電壓三發(fā)電機額定電壓 由于電

11、力線路普通允許的電壓偏向由于電力線路普通允許的電壓偏向+5%，即整個線路允許有即整個線路允許有10%的電壓損耗，因此為維的電壓損耗，因此為維持線路首端電壓與末端電壓的平均值在額定值，持線路首端電壓與末端電壓的平均值在額定值，發(fā)電機額定電壓規(guī)定高于同級電網額定電壓發(fā)電機額定電壓規(guī)定高于同級電網額定電壓5。四電力變壓器的額定電壓：四電力變壓器的額定電壓： 1電力變壓器一次繞組的額定電壓分兩種情況：電力變壓器一次繞組的額定電壓分兩種情況： 當變壓器直接與發(fā)電機相聯(lián)時，如圖中的變壓器當變壓器直接與發(fā)電機相聯(lián)時，如圖中的變壓器T1，那么其一次繞組的額定電壓應與發(fā)電機額定電，那么其一次繞組的額定電壓應與發(fā)

12、電機額定電壓一樣，即高于同級電網額定電壓壓一樣，即高于同級電網額定電壓5。 電力變壓器額定電壓闡明電力變壓器額定電壓闡明 當變壓器不與發(fā)電機相聯(lián)而是銜接在線路上時，如圖的變壓器T2，其一次繞組額定電壓應與電網額定電壓一樣。電力變壓器額定電壓闡明電力變壓器額定電壓闡明一次側接誰就是誰一次側接誰就是誰 2電力變壓器二次繞組的額定電壓亦分兩種情況： 變壓器二次側供電線路較長，如圖中的變壓器T1，其二次繞組額定電壓應比相聯(lián)電網額定電壓高10。電力變壓器額定電壓闡明電力變壓器額定電壓闡明高出高出10=補償變壓器滿載時內部一、二次線補償變壓器滿載時內部一、二次線圈引起的圈引起的5的阻抗電壓降的阻抗電壓降+

13、補償線路上補償線路上5的的電壓降電壓降變壓器二次繞變壓器二次繞組的額定電壓組的額定電壓均指空載時的均指空載時的電壓。電壓。 變壓器二次側供電線路不長時如低壓電網，或直接供電給高低壓用電設備如圖中的變壓器T2，變壓器二次繞組額定電壓只需高于所聯(lián)電網額定電壓5。 如圖中的變壓器T2，僅思索補償變壓器滿負荷運轉時繞組內部5的電壓降。低壓線路普通不會很長低壓線路普通不會很長假設接高壓電網那么高假設接高壓電網那么高10三、電壓偏移和電壓調整三、電壓偏移和電壓調整一電壓偏移：指用電設備端電壓一電壓偏移：指用電設備端電壓U與用與用電設備額定電壓電設備額定電壓Un差值的百分數(shù)。差值的百分數(shù)。%100%NNUU

14、UU中國規(guī)定，正常運轉情況下，用電設備端子處電壓偏移的中國規(guī)定，正常運轉情況下，用電設備端子處電壓偏移的 允許值為允許值為:電動機電動機+-5%；照明燈，普通場所照明燈，普通場所=-5%(二二)電壓調整電壓調整1、合理選擇變壓器的電壓分接頭或采用有載調壓變壓器、合理選擇變壓器的電壓分接頭或采用有載調壓變壓器2、合理的減少供電系統(tǒng)的阻抗，以降低電壓損耗、合理的減少供電系統(tǒng)的阻抗，以降低電壓損耗3、盡量使系統(tǒng)的三相負荷平衡，以減少電壓偏移、盡量使系統(tǒng)的三相負荷平衡，以減少電壓偏移4、無功補償、無功補償四、工廠供電電壓的選擇四、工廠供電電壓的選擇 P6一高壓配電電壓的選擇一高壓配電電壓的選擇 (二二

15、)低壓配電電壓的選擇低壓配電電壓的選擇第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運轉方式電力系統(tǒng)中性點運轉方式 中性點接地方式中性點接地方式指變壓器或發(fā)電機的三相繞指變壓器或發(fā)電機的三相繞組星形銜接時其中性點與大地的銜接方式。組星形銜接時其中性點與大地的銜接方式。n 在三相交流電力系統(tǒng)中，作為供電電源的發(fā)電機和變壓器的中性點有三種運轉方式：n 1電源中性點不接地n 2中性點經阻抗接地n 3中性點直接接地小接地電流系統(tǒng)小接地電流系統(tǒng) 大接地電流系統(tǒng)大接地電流系統(tǒng) 重點！重點！AUBUCUO電源電源負荷負荷AUBUCU 一、中性點不接地的電力系統(tǒng)一、中性點不接地的電力系統(tǒng) 正常運轉時，系統(tǒng)三相電壓對稱，三相對地

16、電容電流平衡，正常運轉時，系統(tǒng)三相電壓對稱，三相對地電容電流平衡，電源中性點對地電壓為零。電源中性點對地電壓為零。0ABCUUUAUBUCUC0.CIC0.BIC0.AIC0.AIC0.BIC0.CIC 當系統(tǒng)發(fā)生單相接地缺點時，假設當系統(tǒng)發(fā)生單相接地缺點時，假設C相接地，如圖所相接地，如圖所示。這時示。這時C相對地電壓為零，而相對地電壓為零，而A相對地電壓相對地電壓 B相對地電壓相對地電壓 由此可見，由此可見，C相接地時，完好的相接地時，完好的A、B兩相對地電壓均由原來的相電壓兩相對地電壓均由原來的相電壓升高到線電壓，即升高為原對地電壓的升高到線電壓，即升高為原對地電壓的 倍。倍。3 因此要

17、留意這種因此要留意這種系統(tǒng)的設備的相絕緣，系統(tǒng)的設備的相絕緣，不能只按相電壓來思不能只按相電壓來思索，而要按線電壓來索，而要按線電壓來思索。思索。重點！重點！C相短路，中性點的相短路，中性點的電位不再為電位不再為0，其對，其對地電壓為相電壓。地電壓為相電壓。 系統(tǒng)非缺點相單相接地時的接地電容電流為正常運轉時每相系統(tǒng)非缺點相單相接地時的接地電容電流為正常運轉時每相對地電容電流的對地電容電流的 倍。系統(tǒng)缺點相單相接地時的接地電容電流倍。系統(tǒng)缺點相單相接地時的接地電容電流為正常運轉時每相對地電容電流的為正常運轉時每相對地電容電流的3倍。倍。3 在單相接地處，有能夠出現(xiàn)繼續(xù)電弧和間歇電弧。繼續(xù)電弧的在

18、單相接地處，有能夠出現(xiàn)繼續(xù)電弧和間歇電弧。繼續(xù)電弧的熄滅極易引起相間短路，而間歇電弧，那么引起網路過電壓，其熄滅極易引起相間短路，而間歇電弧，那么引起網路過電壓，其值能夠到達值能夠到達(2.53)UX,這時網路中絕緣薄弱點地方容易發(fā)生擊這時網路中絕緣薄弱點地方容易發(fā)生擊穿而呵斥短路。穿而呵斥短路。 電壓為電壓為610kV的電網中，間歇電弧引起的過電壓，危害性的電網中，間歇電弧引起的過電壓，危害性還不大，但其接地電流還不大，但其接地電流IC不得大于不得大于30A,否那么單相接地產生的繼否那么單相接地產生的繼續(xù)電弧較大，不易熄滅，容易呵斥相間短路。對續(xù)電弧較大，不易熄滅，容易呵斥相間短路。對20k

19、V以上的網以上的網路，間歇電弧引起的過電壓，危險較大。此時接地電流路，間歇電弧引起的過電壓，危險較大。此時接地電流IC不得超不得超越越10A.由于由于IC大于大于10A時，單相接地容易出現(xiàn)間歇電弧。時，單相接地容易出現(xiàn)間歇電弧。 為了保證運轉平安，在中性點不接地系統(tǒng)中裝有絕緣監(jiān)視安為了保證運轉平安，在中性點不接地系統(tǒng)中裝有絕緣監(jiān)視安裝或接地維護安裝。當發(fā)生單相接地缺點時及時發(fā)出報警信號。裝或接地維護安裝。當發(fā)生單相接地缺點時及時發(fā)出報警信號。假設單相接地缺點電流小，只使三相對地電位發(fā)生變化，缺點假設單相接地缺點電流小，只使三相對地電位發(fā)生變化，缺點點電弧可以自熄，熄弧后絕緣可以自行恢復，能自動

20、的去除單點電弧可以自熄，熄弧后絕緣可以自行恢復，能自動的去除單相接地缺點，而無需線路斷開。此時，值班人員盡快查找并排相接地缺點，而無需線路斷開。此時，值班人員盡快查找并排除缺點，經除缺點，經2h缺點仍未消除時應切除此缺點線路。如有備用線缺點仍未消除時應切除此缺點線路。如有備用線路，應將負荷轉移到備用線路去。此外，當接地電容電流超越路，應將負荷轉移到備用線路去。此外，當接地電容電流超越一定限制一定限制310KV電網約為電網約為30A，35KV電網約為電網約為10A，不宜，不宜采用中性點不接地的運轉方式。采用中性點不接地的運轉方式。 缺點后線電壓堅持不變見相量圖，因此三相電缺點后線電壓堅持不變見相

21、量圖，因此三相電氣設備可以繼續(xù)運轉。但不能長期運轉，以免缺點擴展。氣設備可以繼續(xù)運轉。但不能長期運轉，以免缺點擴展。二、中性點經消弧線圈接地的電力系統(tǒng)二、中性點經消弧線圈接地的電力系統(tǒng) 當電壓為當電壓為110kV以下，接地電流以下，接地電流IC大于上述所指數(shù)值時，為了大于上述所指數(shù)值時，為了防止單相接地時產生電弧，尤其是間歇電弧，應采取減小接地電防止單相接地時產生電弧，尤其是間歇電弧，應采取減小接地電流的措施。流的措施。 消弧線圈實踐上就是消弧線圈實踐上就是一種帶有鐵心的電感一種帶有鐵心的電感線圈，其電阻很小，線圈，其電阻很小，感抗很大，而且可以感抗很大，而且可以調理。調理。 在正常任務時，在

22、正常任務時，由于中性點的電位由于中性點的電位為零，沒有電流經為零，沒有電流經過消弧線圈。過消弧線圈。 當此系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，流過接地點的總電流是接地電當此系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，流過接地點的總電流是接地電容電流容電流 與流過消弧線圈的電感電流與流過消弧線圈的電感電流 的相量和。由于的相量和。由于 超前超前 ，而，而 滯后滯后 ,所以與在接地點相互補償，可所以與在接地點相互補償，可使接地電流小于最小生弧電流，從而消除接地點的電弧，這使接地電流小于最小生弧電流，從而消除接地點的電弧，這樣也就不致出現(xiàn)危險的諧振過電壓景象了。樣也就不致出現(xiàn)危險的諧振過電壓景象了。CILICI90CULI90CU中性點經

23、消弧線圈接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時中性點經消弧線圈接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時 a) 電路圖電路圖 b) 相量圖相量圖 在電源中性點經消弧線圈接地的三相系統(tǒng)中，允許在電源中性點經消弧線圈接地的三相系統(tǒng)中，允許在系統(tǒng)發(fā)生單相接地缺點時短時普通規(guī)定為在系統(tǒng)發(fā)生單相接地缺點時短時普通規(guī)定為2h繼續(xù)繼續(xù)運轉，但發(fā)出報警信號。如有備用線路，應將負荷轉移運轉，但發(fā)出報警信號。如有備用線路，應將負荷轉移到備用線路上去。如發(fā)生單相接地會危及人身和設備安到備用線路上去。如發(fā)生單相接地會危及人身和設備安全時，那么單相接地維護應動作與跳閘。全時，那么單相接地維護應動作與跳閘。 中性點經消弧線圈接地的電力系統(tǒng)，在單

24、相接地時，中性點經消弧線圈接地的電力系統(tǒng)，在單相接地時，其它兩相對地電壓也要升高到線電壓。其它兩相對地電壓也要升高到線電壓。重點！重點！三、中性點直接接地或經低電阻的電力系統(tǒng)三、中性點直接接地或經低電阻的電力系統(tǒng) 中性點直接接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時即構成單相接地中性點直接接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時即構成單相接地短路。單相短路電流比線路正常負荷電流大得多，對系統(tǒng)危害很短路。單相短路電流比線路正常負荷電流大得多，對系統(tǒng)危害很大。因此維護安裝動作于跳閘。大。因此維護安裝動作于跳閘。 中性點直接接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，其它兩完好相中性點直接接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，其它兩完好相的對地電

25、壓不會升高，這與中性點非直接接地的系統(tǒng)不同。系統(tǒng)的對地電壓不會升高，這與中性點非直接接地的系統(tǒng)不同。系統(tǒng)中的供用電設備絕緣只需按相電壓思索中的供用電設備絕緣只需按相電壓思索,中性點電位不變。中性點電位不變。 因此因此110KV及以上的電力系統(tǒng)通常都采取中性點直接接地的及以上的電力系統(tǒng)通常都采取中性點直接接地的運轉方式。在低壓配電系統(tǒng)中，三相四線制的運轉方式。在低壓配電系統(tǒng)中，三相四線制的TN系統(tǒng)系統(tǒng)和和TT系統(tǒng)也都采取中性點直接接地方式系統(tǒng)也都采取中性點直接接地方式重點！重點！ 我國我國220/380V低壓配電系統(tǒng)，廣泛采用中性點直接接地的運轉低壓配電系統(tǒng)，廣泛采用中性點直接接地的運轉方式，而且引出有中性線方式，而且引出有中性線(代號代號N)、維護線、維護線(代號代號 PE)或維護中性或維護中性線線(代號代號PEN。四、四、 低壓配電的低壓配電的TNTN系統(tǒng)系統(tǒng) 低壓配電系統(tǒng)，按維護接地方式，分為低壓配電系統(tǒng)，按維護接地方式，分為TN系統(tǒng)、系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。系統(tǒng)。1、TN-C系統(tǒng)：假設系統(tǒng)中的系統(tǒng)：假設系統(tǒng)中的N線與線與PE線全部合為線全部合為PEN線。線。PEN電源CBA外露可導電部分三相設備單相設備負荷此外，假設此外，假設PEN線斷線，可使接線斷線，可使接PEN線的設備外露可導電部分線的設備外露可導