《供電系統(tǒng)基本概念》PPT課件

供電技術(shù)課程基本內(nèi)容,供電，就是指工礦企業(yè)所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱配電。供電系統(tǒng)：工礦企業(yè)的用電系統(tǒng)。工礦企業(yè)所需的電力電源從進(jìn)廠起到所有用電設(shè)備入端止的整個(gè)電路及其中的變配電設(shè)備。供配電技術(shù)(Engineeringofpoweranddistribution)就是研究電力的供應(yīng)和分配問(wèn)題。,學(xué)習(xí)任務(wù)：了解電力用戶的電力供應(yīng)和分配問(wèn)題；掌握簡(jiǎn)單供電系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)和設(shè)計(jì)計(jì)算所需的基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)理論.前修課程：電路、電子、電機(jī)學(xué),第一章供電系統(tǒng)的基本概念,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ)1.2電力系統(tǒng)接線方式1.3典型企業(yè)供電系統(tǒng)1.4電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式,1.1.1電力系統(tǒng)1.系統(tǒng)：由相互作用、依賴的若干部分組成的具有特定功能的有機(jī)整體，它又從屬于一個(gè)更大的系統(tǒng)（系統(tǒng)論）2.電力系統(tǒng)：完成電能生產(chǎn)、輸送、分配、消費(fèi)的統(tǒng)一整體。通常由發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路和負(fù)荷等電力設(shè)備組成的三相交流系統(tǒng)。,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),3.電力系統(tǒng)組成一次系統(tǒng)在工程實(shí)際中，常把電力系統(tǒng)中的發(fā)電、輸變電與供配電等環(huán)節(jié)叫做一次系統(tǒng)。,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),二次系統(tǒng)：包括繼電保護(hù)、測(cè)量和調(diào)度等環(huán)節(jié)。繼電保護(hù)主要是對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種故障，如短路、過(guò)電流、斷相、接地等，進(jìn)行切斷電源或聲響報(bào)警等動(dòng)作；測(cè)量是對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行在線測(cè)定和顯示，如電壓、電流、功率、功率因數(shù)等；調(diào)度主要包括負(fù)荷分配、功率平衡、電壓調(diào)整、線路的投入與切除等工作。,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),圖11典型的電力系統(tǒng),1工廠的電力負(fù)荷，根據(jù)其對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度分為三級(jí)。1）一級(jí)負(fù)荷這類(lèi)負(fù)荷若供電突然中斷將造成對(duì)人員的生命危害，或造成重大設(shè)備損壞且難以修復(fù)，或打亂復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程并使大量產(chǎn)品報(bào)廢，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)極大損失。例如冶金企業(yè)的爐體冷卻水泵、澆鑄車(chē)間、連續(xù)軋鋼生產(chǎn)線，礦山企業(yè)的主排水泵、主扇風(fēng)機(jī)，化工企業(yè)的反應(yīng)爐、建材行業(yè)的水泥回轉(zhuǎn)窯、醫(yī)院以及國(guó)家重要的鐵路樞紐、通信樞紐、國(guó)防設(shè)施等，均屬于一級(jí)負(fù)荷。,1.1.2電力負(fù)荷及對(duì)供電的要求,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),2）二級(jí)負(fù)荷這類(lèi)負(fù)荷若突然斷電，將造成生產(chǎn)設(shè)備局部損壞，或生產(chǎn)流程紊亂且恢復(fù)較困難，企業(yè)內(nèi)部運(yùn)輸停頓，或出現(xiàn)大量廢品或大量減產(chǎn)，因而在經(jīng)濟(jì)上造成較大的損失。這類(lèi)負(fù)荷一般允許短時(shí)停電幾分鐘，它在工業(yè)企業(yè)中占的比例最大。3）三級(jí)負(fù)荷三級(jí)負(fù)荷為一般的電力負(fù)荷.,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),2負(fù)荷供電要求1）一級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞。獨(dú)立電源是指不受其它電源的影響與干擾的電源。具備下列兩個(gè)條件的發(fā)電廠或變電所的不同母線段均屬獨(dú)立電源：每段母線的電源來(lái)自不同的發(fā)電機(jī)，且以后的輸、變、配電各環(huán)節(jié)叉均為分列運(yùn)行；母線段之間無(wú)聯(lián)系，或雖有聯(lián)系但當(dāng)其中一段母線發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)斷開(kāi)聯(lián)系，不影響其余母線段繼續(xù)供電。,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),特殊重要的一級(jí)負(fù)荷通常稱為保安負(fù)荷。對(duì)保安負(fù)荷必須備有應(yīng)急使用的可靠電源。常用的應(yīng)急電源有：獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組，干電池，蓄電池，供電系統(tǒng)中有效地獨(dú)立于正常電源的專(zhuān)門(mén)供電線路。,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),2）二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求要求做到當(dāng)發(fā)生供電變壓器故障時(shí)不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)供電。二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩回線路供電，兩回線路應(yīng)盡可能引自不同的變壓器或母線段。當(dāng)取得兩回線路確有困難時(shí)，允許由一回專(zhuān)用架空線路供電。3）三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求對(duì)供電電源無(wú)特殊要求，允許較長(zhǎng)時(shí)間停電，可用單回線路供電。,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),在大型工業(yè)企業(yè)中，一、二級(jí)負(fù)荷約占總負(fù)荷的60以上，因此即使是短時(shí)停電所造成的損失也是很大的。此外，各級(jí)負(fù)荷不能孤立地看待，一個(gè)企業(yè)中只要有一個(gè)一級(jí)負(fù)荷，則該企業(yè)的總降壓變電所對(duì)于上級(jí)供電部門(mén)來(lái)說(shuō)就是一級(jí)負(fù)荷。在掌握了負(fù)荷分級(jí)及其對(duì)供電的要求后，在設(shè)計(jì)新建企業(yè)的供電系統(tǒng)時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行方案的擬定和分析比較，使確定的供電方案在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上最合理。,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),3用戶對(duì)供電的要求保證供電安全可靠安全是指不發(fā)生人身觸電事故和因電氣故障而引起的爆炸、火災(zāi)等重大災(zāi)害事故。供電的可靠性是指供電系統(tǒng)不間斷供電的可能程度。保證供電電能質(zhì)量對(duì)于用戶，良好的電能質(zhì)量是指電壓偏移不超過(guò)額定值的5，頻率偏移不超過(guò)0.20.5Hz，正弦交流的波形畸變極限值在35的允許范圍之內(nèi)。,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),保證供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性該項(xiàng)要求供電系統(tǒng)的一次投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低。在滿足前兩項(xiàng)要求的前提下，盡可能節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),1.1.3電力系統(tǒng)電壓等級(jí)1.電力網(wǎng)為何要采用高電壓？遠(yuǎn)距離大容量輸電的壓降和損耗：容量：壓降：損耗：a.截面積與損耗b.絕緣與投資兩方面取折衷,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),線路電壓與容量、距離的關(guān)系,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),為何要確定額定電壓?電網(wǎng)(線路)的額定電壓只能使用國(guó)家規(guī)定的額定電壓。它是確定各類(lèi)電氣設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)化：避免電壓等級(jí)數(shù)量的無(wú)限制擴(kuò)大，導(dǎo)致互聯(lián)困難。最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能：電力設(shè)備需要在額定電壓下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造和使用。,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),用電設(shè)備的額定電壓:線路首端與末端的平均電壓即電網(wǎng)的額定電壓。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。如圖中虛線所示。發(fā)電機(jī)的額定電壓:發(fā)電機(jī)額定電壓規(guī)定高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓5,用電設(shè)備與發(fā)電機(jī)的額定電壓說(shuō)明,4如何確定額定電壓?(電壓分布:5%),1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),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：當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機(jī)相聯(lián)時(shí)，如圖中的變壓器T1，高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓5。,電力變壓器額定電壓說(shuō)明,當(dāng)變壓器不與發(fā)電機(jī)相聯(lián)而是連接在線路上時(shí)，如圖變壓器T2，其一次繞組額定電壓應(yīng)與電網(wǎng)額定電壓相同。,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),（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(cè)供電線路較長(zhǎng)，如圖中的變壓器T1，其二次繞組額定電壓應(yīng)比相聯(lián)電網(wǎng)額定電壓高10。,電力變壓器額定電壓說(shuō)明,變壓器二次側(cè)供電線路不長(zhǎng)時(shí)，如圖中的變壓器T2，其二次繞組額定電壓只需高于所聯(lián)電網(wǎng)額定電壓5。,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),圖：電網(wǎng)額定電壓確定示意圖,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),5平均額定電壓概念在短路電流計(jì)算時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算且使問(wèn)題的處理在技術(shù)上合理，習(xí)慣上用線路的平均額定電壓（Uav）來(lái)表示電力網(wǎng)的電壓。Uav是指電網(wǎng)始端的最大電壓（變壓器最大空載電壓）和末端受電設(shè)備額定電壓的平均值，例如額定電壓為10kV的電網(wǎng)，其平均額定電壓為,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),我國(guó)電網(wǎng)額定電壓等級(jí),1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),1電壓質(zhì)量電壓質(zhì)量是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。它以電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變和電壓波形來(lái)衡量。電壓偏差電壓偏差是以電壓偏離額定電壓的幅度，一般以百分?jǐn)?shù)表示，即,1.1.4供電系統(tǒng)電能質(zhì)量,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),V%為電壓偏差百分?jǐn)?shù)，U為實(shí)際電壓，UN為額定電壓我國(guó)規(guī)定了供電電壓允許偏差，見(jiàn)下表，要求供電電壓的電壓偏差不超過(guò)允許偏差。,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),電壓波動(dòng)和閃變電壓波動(dòng)是指電壓的急劇變化。電壓波動(dòng)程度以電壓最大值與最小值之差或其百分?jǐn)?shù)表示，即U=Umax-Umin式中，U為電壓波動(dòng)；Umax、Umin為電壓波動(dòng)的最大值和最小值（kV）；UN為額定電壓（kV）。周期性電壓急劇變化引起光源光通量急劇波動(dòng)而造成人眼視覺(jué)不舒適的現(xiàn)象，稱為閃變。,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),波形波形的質(zhì)量是以正弦電壓波形畸變率來(lái)衡量的。在理想情況下，電壓波形為正弦波，但電力系統(tǒng)中有大量非線形負(fù)荷，使電壓波形發(fā)生畸變，除基波外，還有各項(xiàng)諧波。,2頻率頻率的質(zhì)量是以頻率偏差來(lái)衡量。我國(guó)采用的額定頻率為50赫茲，在正常情況下，頻率的允許偏差，根據(jù)電網(wǎng)的裝機(jī)容量而定；事故情況下，頻率允許偏差更大，頻率的允許偏差見(jiàn)下表。,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),電力系統(tǒng)頻率的允許偏差,3供電可靠性供電可靠性是以對(duì)用戶停電的時(shí)間及次數(shù)來(lái)衡量。它常用供電可靠率Kre1表示，即實(shí)際供電時(shí)間與統(tǒng)計(jì)期全部時(shí)間的比值的百分?jǐn)?shù)表示。,1.1電力系統(tǒng)基礎(chǔ),供電系統(tǒng)的接線方式按網(wǎng)絡(luò)接線布置方式可分為放射式、干線式、環(huán)式及兩端供電式等接線系統(tǒng)；按其網(wǎng)絡(luò)接線運(yùn)行方式可分為開(kāi)式和閉式網(wǎng)絡(luò)接線系統(tǒng)；按對(duì)負(fù)荷供電可靠性的要求可分為無(wú)備用和有備用接線系統(tǒng)。在有備用接線系統(tǒng)中，其中一回路發(fā)生故障時(shí)，其余回路能保證全部供電的稱為完全備用系統(tǒng)；如果只能保證對(duì)重要用戶供電的，則稱為不完全備用系統(tǒng)。備用系統(tǒng)的投入方式可分為手動(dòng)投入，自動(dòng)投入和經(jīng)常投入等幾種。,1.2供電系統(tǒng)的接線方式,1.2供電系統(tǒng)的接線方式,1.2.1供電系統(tǒng)接線方式的要求（一）安全可靠（二）操作方便，運(yùn)行靈活（三）經(jīng)濟(jì)合理（四）便于發(fā)展,1.2供電系統(tǒng)的接線方式,1.2.2供電系統(tǒng)的接線方式,1無(wú)備用系統(tǒng)接線2有備用系統(tǒng)的接線雙回路放射式環(huán)式雙回路干線式,1.2供電系統(tǒng)的接線方式,無(wú)備用系統(tǒng)接線,雙回路放射式接線,環(huán)式接線,雙回路干線式接線,1.2.3變電所的主接線,1線路變壓器組接線2橋式接線3單母線分段式接線4雙母線接線,1.2供電系統(tǒng)的接線方式,線路變壓器組接線,單母線分段主接線,橋式接線,雙母線接線,電力系統(tǒng)的一個(gè)子集，主要包括配電網(wǎng)和負(fù)荷。供電系統(tǒng)處于電力系統(tǒng)的末端，經(jīng)過(guò)一至兩級(jí)降壓后直接向負(fù)荷供電。1.3.1供電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的地位和作用1.3.2供電系統(tǒng)分類(lèi),1.3典型企業(yè)供電系統(tǒng),系統(tǒng)側(cè)要求用戶側(cè)要求1供配電工作:1）保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要2）搞好“三電”-安全用電、節(jié)約用電、計(jì)劃用電2基本要求：安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì),1.3.1供電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的地位和作用,1.3典型企業(yè)供電系統(tǒng),1.3.2供電系統(tǒng)分類(lèi),具有高壓配電所的供電系統(tǒng)具有總降壓變電所的供電系統(tǒng)只有一個(gè)變電所或配電所的供電系統(tǒng)高壓深入負(fù)荷中心的供電系統(tǒng),1.3典型企業(yè)供電系統(tǒng),1具有高壓配電所的供電系統(tǒng),如圖所示是一個(gè)比較典型的中型工廠供電系統(tǒng)的系統(tǒng)圖(systemdiagram）?？梢钥闯觯搹S的高壓配電所有兩條6-l0kV的電源進(jìn)線，分別接在高壓配電所的兩段母線上。這兩段母線間裝有一個(gè)分段隔離開(kāi)關(guān)，形成所謂“單母線分段制”。,1.3典型企業(yè)供電系統(tǒng),2具有總降壓變電所的供電系統(tǒng),如圖總降壓變電所高壓兩回路供電高低壓均單母分段接線，,1.3典型企業(yè)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，因此通常只設(shè)一個(gè)降壓變電所，將6-l0kV電壓降為低壓用電設(shè)備所需的電壓，如圖所示。,3只有一個(gè)變電所或配電所的供電系統(tǒng),1.3典型企業(yè)供電系統(tǒng),4高壓深入負(fù)荷中心的供電系統(tǒng),這種接線方式無(wú)總配電所，而是采用T接形式接入車(chē)間變電所,1.3典型企業(yè)供電系統(tǒng),1.4電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式,1.4.1中性點(diǎn)運(yùn)行方式分析分類(lèi)三相交流電系統(tǒng)的中性點(diǎn)是指星形連接的變壓器或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)。中性點(diǎn)的運(yùn)行方式有三種：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。,1.4.2中性點(diǎn)不接地方式正常運(yùn)行時(shí)，各相的對(duì)地電壓均等于相電壓，中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零。各相的對(duì)地電容電流對(duì)稱，其電容電流的向量和為零。,1.4電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式,系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地相對(duì)地電壓為非接地相對(duì)地電壓升高為線電壓，即為相電壓的倍,接地相的電容電流為零，非接地相的對(duì)地電流也增大為倍,接地電流為正常運(yùn)行時(shí)每相的對(duì)地電容電流的3倍。,1.4電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式,1.4.3中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)行方式當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地電流超過(guò)規(guī)定值(310kV系統(tǒng)接地電流大于30A；2063kV系統(tǒng)接地電流大于10A時(shí)，為了避免產(chǎn)生斷續(xù)電弧引起過(guò)電壓或造成短路，中性點(diǎn)應(yīng)經(jīng)消弧線圈接地，消弧線圈實(shí)際上就是電抗線圈。消弧線圈對(duì)電容電流的補(bǔ)償有三種方式：（1）全補(bǔ)償IL=IC；（2）欠補(bǔ)償ILIC；（3）過(guò)補(bǔ)償ILIC。實(shí)際上都采用過(guò)補(bǔ)償，以防止由全補(bǔ)償引起的電流諧振，損壞設(shè)備或欠補(bǔ)償由