供配電系統(tǒng)-第一章概述

供配電系統(tǒng)第一章緒論主講人：季清蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院1教學(xué)參考文獻(xiàn)劉介才，工廠供電，機(jī)械工業(yè)出版社，2009.楊岳，供配電系統(tǒng)(第二版)，科學(xué)出版社，2015.2課程主要內(nèi)容第一章

工廠供電概論第二章工廠的電力負(fù)荷及其計(jì)算第三章短路電流第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)第五章工廠電力線路第六章工廠供電系統(tǒng)的過電流保護(hù)第七章工廠供電系統(tǒng)的二次回路和自動(dòng)裝置第八章電氣安全、接地與防雷第九章工廠的電氣照明3主要內(nèi)容第一章

工廠供電概論第一節(jié)

工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)第二節(jié)

工廠供電系統(tǒng)、發(fā)電廠、電力系統(tǒng)及自備電源第三節(jié)

電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量第四節(jié)

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式4主要內(nèi)容第一章

工廠供電概論第一節(jié)

工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)第二節(jié)

工廠供電系統(tǒng)、發(fā)電廠、電力系統(tǒng)及自備電源第三節(jié)

電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量第四節(jié)

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式5基本概念1、工廠供電：

是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。2、重要性：生產(chǎn)自動(dòng)化后增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。供電中斷，會(huì)引起設(shè)備損壞，可能發(fā)生人身事故。3、基本要求：安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)。

4、本課程的主要任務(wù)：對(duì)中小型工廠的供電系統(tǒng)及電氣照明進(jìn)行操作、維護(hù)、設(shè)計(jì)、計(jì)算。6主要內(nèi)容第一章

工廠供電概論第一節(jié)

工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)第二節(jié)

工廠供電系統(tǒng)、發(fā)電廠、電力系統(tǒng)及自備電源第三節(jié)

電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量第四節(jié)

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式7工廠供電系統(tǒng)概況一、工廠供電系統(tǒng)概況1、中型工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖：用一根線表示三相線路

高壓配電所有兩條10kV的電源進(jìn)線，分別接在高壓配電所的兩段母線上，形成單母線分段制。一條電源進(jìn)線供電，另一條電源進(jìn)線作為備用。8工廠供電系統(tǒng)概況2、中型工廠供電系統(tǒng)的平面布線示意圖9工廠供電系統(tǒng)概況3、大型工廠總降壓變電所電源進(jìn)線35KV及以上，經(jīng)過兩次降壓，也就是經(jīng)總降壓變電所，將35kV及以上電壓降為6～10KV的電壓，然后車間變電所降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓。4、高壓深入負(fù)荷中心的供電系統(tǒng)

高壓深入負(fù)荷中心的直配方式，可以省去一級(jí)中間變壓，簡(jiǎn)化了供電系統(tǒng)接線，節(jié)約投資和有色金屬，降低了電能損耗和電壓損耗，提高了供電質(zhì)量。然而這要根據(jù)廠區(qū)的環(huán)境條件是否滿足35kV架空線路深入負(fù)荷中心的“安全走廊”要求而定，否則不宜采用。工廠供電系統(tǒng)概況5、只設(shè)一個(gè)降壓變電所的供電系統(tǒng)

對(duì)于小型工廠，由于所需容量一般不大于1000kVA或稍多一些。如果工廠所需容量不大于160kVA時(shí)，一般直接由公共低壓電網(wǎng)供電。一臺(tái)主變兩臺(tái)主變經(jīng)過分析可知：配電所的任務(wù)是接受電能和分配電能，不改變電壓；而變電所的任務(wù)是接受電能、變換電壓和分配電能。

工廠供電系統(tǒng)概況二、發(fā)電廠和電力系統(tǒng)1、發(fā)電廠(發(fā)電站)：將自然界蘊(yùn)藏的各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能(二次能源)的工廠。種類：水力、火力、核能、風(fēng)力、地?zé)峒疤柲馨l(fā)電廠。2、電力系統(tǒng)：送電過程：發(fā)電機(jī)→升壓→高壓輸電線路→降壓→配電

發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)：由各級(jí)電壓的電力線路將發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)系起來的一個(gè)發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。電網(wǎng)：電力系統(tǒng)中各級(jí)電壓的電力線路及其聯(lián)系的變電所，稱為電力網(wǎng)或電網(wǎng)。電網(wǎng)以電壓等級(jí)來區(qū)分，例如10kV電網(wǎng)。發(fā)電廠和電力系統(tǒng)三、工廠自備電源對(duì)于工廠的重要負(fù)荷，一般要求在正常供電電源之外，設(shè)置應(yīng)急自備電源。1、柴油發(fā)電機(jī)組自備電源：操作簡(jiǎn)便、起動(dòng)迅速、效率較高。2、交流不停電電源(UPS)：如圖所示，由整流器(UR)、逆變器(UV)和蓄電池組(GB)等三部分組成。工廠自備電源15主要內(nèi)容第一章

工廠供電概論第一節(jié)

工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)第二節(jié)

工廠供電系統(tǒng)、發(fā)電廠、電力系統(tǒng)及自備電源第三節(jié)

電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量第四節(jié)

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式衡量電能質(zhì)量的兩個(gè)基本參數(shù):頻率偏差正負(fù)0.2Hz電壓偏差正負(fù)5%電壓偏差是指電氣設(shè)備的端電壓與其額定電壓之差。一、三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓1、電網(wǎng)（線路）的額定電壓根據(jù)需要、水平、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析后確定2、用電設(shè)備的額定電壓如圖所示，用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同級(jí)電網(wǎng)的額定電壓相同。電力系統(tǒng)的電壓3、發(fā)電機(jī)的額定電壓高于同級(jí)電網(wǎng)電壓5%

一次繞組的額定電壓：當(dāng)變壓器T1直接與發(fā)電機(jī)相聯(lián)時(shí)，其一次繞組額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)額定電壓相同。當(dāng)變壓器T2不與發(fā)電機(jī)相聯(lián)而是連接在線路上時(shí)，可看作是線路的用電設(shè)備，因此其一次繞組額定電壓應(yīng)與電網(wǎng)額定電壓相同。二次繞組的額定電壓：變壓器二次側(cè)供電線路較長(zhǎng)，如為較大的高壓電網(wǎng)時(shí)，其二次繞組額定電壓應(yīng)比相聯(lián)電網(wǎng)額定電壓高10％，其中5％是用于補(bǔ)償變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)繞組內(nèi)部的約5％的電壓降，另外5％用以補(bǔ)償線路上的電壓損耗。若二次側(cè)供電線路不長(zhǎng)，直接供電給高低壓用電設(shè)備時(shí)，僅考慮補(bǔ)償變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)繞組內(nèi)部5％的電壓降。4、電力變壓器的額定電壓電力系統(tǒng)的電壓5、電壓高低的劃分

行業(yè)要求不同劃分不同，一般以1140V為高低壓區(qū)分點(diǎn)分類電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓（kV）發(fā)電機(jī)額定電壓（kV）

電力變壓器額定電（kV）一次繞組二次繞組低0.380.400.380.40壓0.660.690.660.6933.153,3.153.15,3.366.36,6.36.3,6.61010.510,10.510.5,11高13.8,15.75,18，

20,22,24,2613.8,15.75,18，

20,22,24,26353538.5壓666672.5110110121220220242330330363500500550電力系統(tǒng)的電壓二、電壓偏差與電壓調(diào)整1、電壓偏差的概念設(shè)備的端電壓U與設(shè)備額定電壓U。之差對(duì)額定電壓U。的百分值，即：2、電壓偏差對(duì)設(shè)備的影響感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、電光源等3、電壓調(diào)整的措施調(diào)壓型變壓器、減少系統(tǒng)阻抗、改變系統(tǒng)運(yùn)行方式、三相負(fù)荷均衡、無功功率補(bǔ)償。電力系統(tǒng)的電壓2、電壓波動(dòng)的產(chǎn)生與危害產(chǎn)生：負(fù)荷劇烈變化引起沖擊負(fù)荷，如電機(jī)起動(dòng)、電焊機(jī)、電弧爐、軋鋼機(jī)。危害：使得設(shè)備無法正常工作。3、電壓波動(dòng)的抑制措施專用線路或?qū)Ｓ米儔浩鞴╇?、減少系統(tǒng)阻抗、減小引起波動(dòng)的負(fù)荷、高電壓等級(jí)、大容量供電、裝設(shè)吸收無功裝置。三、電壓波動(dòng)及其抑制

1、含義：電壓波動(dòng)是指電網(wǎng)電壓有效值(方均根值)的連續(xù)快速變動(dòng)，即：電力系統(tǒng)的電壓四、電網(wǎng)諧波及其危害含義：對(duì)周期性非正弦交流量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解所得到的大于基波頻率(50Hz)整數(shù)倍的各次分量，通常稱為高次諧波。（電路中非線性元件造成）

危害：使變壓器及電動(dòng)機(jī)的鐵心損耗明顯增加、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象、電力系統(tǒng)發(fā)生電壓諧振、對(duì)附近的通信設(shè)備和通信線路產(chǎn)生信號(hào)干擾。五、工廠供配電電壓的選擇工廠供電電壓的選擇，主要取決于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的供電電壓等級(jí)，同時(shí)要考慮工廠用電設(shè)備的電壓、容量和供電距離等因素。在同一輸送功率和輸送距離條件下，供電電壓越高，線路電流越小，使線路導(dǎo)線或電纜截面越小，可減少線路的初投資和有色金屬消耗量。電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量22主要內(nèi)容第一章

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工廠供電系統(tǒng)、發(fā)電廠、電力系統(tǒng)及自備電源第三節(jié)

電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量第四節(jié)

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式電力系統(tǒng)電源中性點(diǎn)的不同運(yùn)行方式，對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行特別是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)有明顯的影響，而且將影響系統(tǒng)二次側(cè)的繼電保護(hù)及監(jiān)測(cè)儀表的選擇與運(yùn)行。種類：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式1、中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)正常運(yùn)行：電壓、電流對(duì)稱。單相接地：另兩相對(duì)地電壓升高為原來的根號(hào)3倍。單相接地電容電流為正常運(yùn)行時(shí)，相線對(duì)地電容電流的3倍。單相接地電流經(jīng)驗(yàn)公式：電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式2、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地單相接地：另兩相對(duì)地電壓升高為原來的根號(hào)3倍，減小了接地電流。在單相接地電容電流大于一定值的電力系統(tǒng)中，電源中性點(diǎn)必須采取經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。正常運(yùn)行：三相電壓、電流對(duì)稱電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式3、中性點(diǎn)直接接地或低阻接地的電力系統(tǒng)正常運(yùn)行：三相電壓、電流對(duì)稱單相接地：另外兩相對(duì)地電壓不變，單相接地后即通過接地中性點(diǎn)形成單相短路。單相短路電流比線路的正常負(fù)荷電流大得多，因此在此系統(tǒng)發(fā)生單相短路時(shí)保護(hù)裝置應(yīng)動(dòng)作于跳閘，切除短路故障。110kV以上的超高壓采用該系統(tǒng)很有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式4、低壓配電系統(tǒng)的接地型式我國220/380V低壓配電系統(tǒng)，廣泛采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，而且引出有中性線N、保護(hù)線PE、保護(hù)中性線PEN。中性線(N線)的功能：一是用來接用額定電壓為系統(tǒng)相電壓的單相用電設(shè)備；二是用來傳導(dǎo)三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；三是減小負(fù)荷中性點(diǎn)的電位偏移。保護(hù)線(PE線)的功能：它是用來保障人身安全、防止發(fā)生觸電事故用的接地線。系統(tǒng)中所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分(指正常不帶電壓但故障情況下可能帶電壓的易被觸及的導(dǎo)電部分，例如設(shè)備的金屬外殼、金屬構(gòu)架等)通過保護(hù)線接地，可在設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)減少觸電危險(xiǎn)。保護(hù)中性線(PEN線)的功能：它兼有中性線(N線)和保護(hù)線(PE線)的功能。這種保護(hù)中性線在我國通稱為“零線”，俗稱“地線”。低壓配電系統(tǒng)按接地型式，分為TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。低壓配電系統(tǒng)28TTI第1個(gè)字母第2個(gè)字母TNT電源系統(tǒng)對(duì)地的關(guān)系:

T=一點(diǎn)直接接地I=所有帶電部分與地隔離，或一點(diǎn)經(jīng)阻抗接地裝置的外露可導(dǎo)電部分與地的關(guān)系:T=與地直接電氣連接，獨(dú)立于電源系統(tǒng)的任一接地點(diǎn)N=與電源系統(tǒng)的接地點(diǎn)（中性點(diǎn)）直接電氣連接S=保護(hù)功能由一根與中性導(dǎo)體或接地導(dǎo)體相獨(dú)立的導(dǎo)體提供C=中性導(dǎo)體和保護(hù)功能組合在一根導(dǎo)體(PEN)中補(bǔ)充的字母TN系統(tǒng)T-Terra大地,I-Isolate隔離,N-Neutral中性點(diǎn),S-Separate分開,C-Combine合并系統(tǒng)名稱TN–CTN–STN–C–STTIT低壓配電系統(tǒng)29TT電源系統(tǒng)N點(diǎn)接地的目的：

出現(xiàn)漏電時(shí)可以通過大地傳導(dǎo)形成回路，以保證安全。用電設(shè)備的安全地之間沒有直接的電氣連接中性點(diǎn)直接接地，設(shè)備外殼單獨(dú)接地。

低壓配電系統(tǒng)30TT系統(tǒng)接地故障危險(xiǎn)的故障電流（容易引起火災(zāi)），且故障電流不會(huì)啟動(dòng)短路保護(hù)，需要通過RCD提供保護(hù)；故障電流產(chǎn)生危險(xiǎn)的接觸電壓。低壓配電系統(tǒng)31IT中性點(diǎn)不接地，設(shè)備外殼單獨(dú)接地。主要用于對(duì)連續(xù)供電要求較高及有易燃易爆危險(xiǎn)的場(chǎng)所。低壓配電系統(tǒng)32IT系統(tǒng)第一次接地故障可以繼續(xù)供電！在第一次接地故障時(shí)不需要斷電，接觸電壓不危險(xiǎn)，無火災(zāi)危險(xiǎn)，可以繼續(xù)供電，但是需要及時(shí)排除故障。低壓配電系統(tǒng)33IT系統(tǒng)第二次接地故障在第二次接地故障時(shí)產(chǎn)生危險(xiǎn)的接觸電壓，需要斷電。低壓配電系統(tǒng)34TN-CTN系統(tǒng)：中性點(diǎn)直接接地，所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接公共的保護(hù)線(PE