第一節(jié) 工廠供電及

1、第一節(jié)第一節(jié) 工廠供電及電力系統(tǒng)的基本工廠供電及電力系統(tǒng)的基本知識(shí)知識(shí)一、工廠供電的意義和要求一、工廠供電的意義和要求 工廠供電是指工廠用電設(shè)備所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。 二、二、 工廠供電系統(tǒng)概況工廠供電系統(tǒng)概況 工廠供電系統(tǒng)工廠供電系統(tǒng)，是指從電源進(jìn)線進(jìn)廠起到高低壓用電設(shè)備進(jìn)線端止的整個(gè)電路系統(tǒng)，包括廠內(nèi)的變、配電所及所有高低壓配電線路。供電系統(tǒng)分類：?jiǎn)尉€圖：只用一根線表示三相線路(一)具有高壓配電所的供電系統(tǒng) (二)具有總降壓變電所的供電系統(tǒng) (三)高壓深入負(fù)荷中心的供電系統(tǒng) 高壓深入負(fù)荷中心的工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 (四)只有一個(gè)變電所或配電所的供電系統(tǒng) 只設(shè)一個(gè)降壓變電所的小型工

2、廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 低壓進(jìn)線的小型工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 一次繞組：規(guī)定變壓器接受功率的一側(cè)，相當(dāng)于用電設(shè)備； 二次繞組：規(guī)定變壓器輸出功率的一側(cè)，相當(dāng)于電源設(shè)備； 概念電力變壓器一次繞組p當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連時(shí)，其額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)額定電壓相同，都高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓5%。p不與發(fā)電機(jī)相連而是連接在線路上時(shí)，額定電壓應(yīng)與電網(wǎng)額定電壓相同。變壓器的輸入繞組叫一次繞組，輸出繞組叫二次繞組，二次繞組沒有負(fù)載叫開路，有負(fù)載叫不開路。 電力變壓器的二次繞組p與用戶直接相連時(shí)，其額定電壓比電網(wǎng)電壓高5%，僅考慮補(bǔ)償變壓器滿載運(yùn)行時(shí)繞組本身的5%電壓降。p與用戶不直接相連時(shí)，其額定電壓比電網(wǎng)電壓高10%。其中5

3、%用于補(bǔ)償變壓器滿載運(yùn)行時(shí)繞組本身約5%的電壓降。例：例：圖A是一個(gè)升壓變壓器，一次側(cè)接發(fā)電機(jī)，電壓等級(jí)為10KV，二次側(cè)接輸電網(wǎng)，電壓等級(jí)(電網(wǎng)電壓）為220KV。？例：例：圖B是一個(gè)降壓變壓器，一次側(cè)接輸電網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)額定電壓為220KV，二次側(cè)接配電網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)額定電壓為100KV。圖B 降壓變壓器？二、電壓偏差與電壓調(diào)整二、電壓偏差與電壓調(diào)整l電壓偏差的含義及其計(jì)算 設(shè)備在給定瞬間的端電壓U與其額定電壓UN之差對(duì)額定電壓UN的百分值%100%NNU UUU 電壓偏差對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響u對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的影響 當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的端電壓較其額定電壓低10%時(shí)，由于其轉(zhuǎn)矩與其端電壓成正比，因此其轉(zhuǎn)矩將只有額定

4、轉(zhuǎn)矩的81%，而負(fù)荷電流將增大5% 10%以上，溫升將增高10% 15%以上，絕緣老化程度將比規(guī)定增加一倍以上，從而明顯地縮短電機(jī)的使用壽命。同時(shí)，電動(dòng)機(jī)由于轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速下降，不僅會(huì)降低生產(chǎn)效率，減少產(chǎn)量，而且還會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，增加廢次品。(一). 電壓偏差及其允許值 當(dāng)其端電壓較其額定電壓偏高時(shí)，負(fù)荷電流和溫升也將增加，絕緣相應(yīng)受損，對(duì)電動(dòng)機(jī)也是不利的，也要縮短其使用壽命。u對(duì)同步電動(dòng)機(jī)的影響 當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)的端電壓偏高或偏低時(shí)，轉(zhuǎn)矩也要按電壓平方成正比變化，因此同步電動(dòng)機(jī)的端電壓偏差，除了不會(huì)影響其轉(zhuǎn)速外，其他如對(duì)轉(zhuǎn)矩、電流和溫升等的影響，與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同。u對(duì)電光源的影響 電壓偏差對(duì)白熾

5、燈的影響最為顯著。當(dāng)白熾燈的端電壓降低10%時(shí)，燈泡的使用壽命將延長(zhǎng)2 3倍，但發(fā)光效率將下降30%以上，燈光明顯變暗，照度降低，嚴(yán)重影響人的視力健康，降低工作效率，還可能增加事故。當(dāng)其端電壓升高10%時(shí)，發(fā)光效率將提高1/3，但其使用壽命將大大縮短，只有原來的1/3。 允許的電壓偏差 GB500521995供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,(1)電動(dòng)機(jī)為 5 % 。(2). 電氣照明:一般工作場(chǎng)所為5 %；對(duì)于遠(yuǎn)離變電所的小面積一般工作場(chǎng)所，難以滿足上述要求時(shí)，可為 +5 %，-10 % ；應(yīng)急照明、道路照明和警衛(wèi)照明等，為 +5%，-10 % 。(3). 其他用電設(shè)備，當(dāng)無特殊規(guī)定時(shí)為。(二). 電

6、壓調(diào)整措施 正確選擇無載調(diào)壓型變壓器的電壓分接頭或采用有載調(diào)壓型變壓器 其高壓繞組（一次繞組）有 U N 5%UN 的5個(gè)電壓分接頭，并裝設(shè)有無載調(diào)壓分接開關(guān).圖1-12 電力變壓器的分接開關(guān)a)分接開關(guān)接線 b）分接開關(guān)結(jié)構(gòu) l合理減少系統(tǒng)的阻抗 可考慮減少系統(tǒng)的變壓級(jí)數(shù)、增大導(dǎo)線電纜的截面或以電纜取代架空線等來減少系統(tǒng)的阻抗，降低電壓損耗，從而縮小電壓偏差，達(dá)到電壓調(diào)整的目的。l合理改變系統(tǒng)的運(yùn)行方式 在生產(chǎn)為一班制或兩班制的工廠或車間中，工作班時(shí)間內(nèi)，負(fù)荷重，電壓往往偏低，因而需要將變壓器高壓繞組的分接頭調(diào)在-5%的位置上。但這樣一來，到夜間負(fù)荷輕時(shí)，電壓就會(huì)過高。這時(shí)如能切除變壓器，改

7、由低壓聯(lián)絡(luò)線供電，則既能減少這臺(tái)變壓器的電能損耗，又可由于投入低壓聯(lián)絡(luò)線而增加線路的電壓損耗，從而降低所出現(xiàn)的過高電壓。對(duì)于兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行的變電所，在負(fù)荷輕時(shí)切除一臺(tái)變壓器，同樣可起到降低過高電壓的作用。 l盡量使系統(tǒng)的三相負(fù)荷均衡 在有中性線的低壓配電系統(tǒng)中，如果三相負(fù)荷分布不均衡，則將使負(fù)荷端中性點(diǎn)電位偏移，造成有的相電壓升高，從而可能使相電壓過高的那一線路上的單相設(shè)備燒毀，同時(shí)使三相設(shè)備的運(yùn)行也不正常。為此，應(yīng)使三相負(fù)荷分布盡可能均衡。l采用無功功率補(bǔ)償裝置 系統(tǒng)中由于存在大量的感性負(fù)荷，如電力變壓器、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、高頻爐、氣體放電燈等，因此出現(xiàn)大量相位滯后的無功功率，降低功率

8、因數(shù)，增大系統(tǒng)的電壓損耗。為了提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少系統(tǒng)的電壓損耗，可采用接入并聯(lián)電容器或同步補(bǔ)償機(jī)，使之產(chǎn)生相位超前的無功功率，以補(bǔ)償系統(tǒng)中相位滯后的無功功率。這些專用于補(bǔ)償無功功率的并聯(lián)電容器和同步補(bǔ)償機(jī)，統(tǒng)稱為無功補(bǔ)償設(shè)備。由于并聯(lián)電容器無旋轉(zhuǎn)部分，具有安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小及組裝靈活、便于擴(kuò)充等優(yōu)點(diǎn)，因此在工廠供電系統(tǒng)中并聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)玫搅藦V泛的應(yīng)用。但必須指出，采用專門的無功補(bǔ)償設(shè)備，需要額外增加投資。因此在進(jìn)行電壓調(diào)整時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮前面的各項(xiàng)措施，以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效果。三三 、電壓波動(dòng)及其抑制、電壓波動(dòng)及其抑制 （一）電壓波動(dòng)的有關(guān)概念（一）電壓波動(dòng)的有關(guān)概念1.電壓

9、波動(dòng)與閃變電壓波動(dòng)與閃變 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)。（電壓有效值：讓恒定電壓和交變電壓分別加在阻值相等的電阻上，使它們?cè)谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就可以把該恒定電壓的數(shù)值規(guī)定為這個(gè)交變電壓的有效值。） 2. 電壓波動(dòng)的產(chǎn)生與危害電壓波動(dòng)的產(chǎn)生與危害 產(chǎn)生：產(chǎn)生：負(fù)荷急劇變化引起沖擊性負(fù)荷 如電機(jī)啟動(dòng)、電焊機(jī)、電弧爐、軋鋼機(jī) 危害：危害：使得設(shè)備無法不能正常工作l(二）電壓波動(dòng)的抑制措施二）電壓波動(dòng)的抑制措施 (1). 對(duì)負(fù)荷變動(dòng)劇烈的大型電氣設(shè)備，采用專用線路或?qū)Ｓ米儔浩鲉为?dú)供電。這是最簡(jiǎn)便有效的辦法。 (2). 設(shè)法增大供電容量，減小系統(tǒng)阻抗。 (3). 在系統(tǒng)出

10、現(xiàn)嚴(yán)重的電壓波動(dòng)時(shí)，減少或切除引起電壓波動(dòng)的負(fù)荷。 (4). 對(duì)大容量電弧爐的爐用變壓器，宜由短路容量較大的電網(wǎng)供電，一般采用更高電壓等級(jí)的電網(wǎng)供電。 (5). 對(duì)大型沖擊性負(fù)荷，如果采用上述措施達(dá)不到要求時(shí)，可裝設(shè)能“吸收”沖擊無功功率的靜止型無功補(bǔ)償裝置（SVC）。SVC是一種能吸收隨機(jī)變化的沖擊無功功率和動(dòng)態(tài)諧波電流的無功補(bǔ)償裝置。四、三相不平衡及其改善四、三相不平衡及其改善 (一一). 三相不平衡電壓或電流的產(chǎn)生及其危害三相不平衡電壓或電流的產(chǎn)生及其危害p三個(gè)相的電壓或電流幅值或有效值幅值或有效值不等，或者三個(gè)相電壓或電流的相位差不為120 。p主要原因：是三相負(fù)荷不平衡（不對(duì)稱）引起

11、的。p三相的不平衡電壓或電流，可以按對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法將其分解為正序、負(fù)序和零序分量。 (二二). 改善三相不平衡的措施改善三相不平衡的措施(1). 在供電設(shè)計(jì)和安裝中，應(yīng)盡量使三相負(fù)荷均衡分配。(2). 將不對(duì)稱的負(fù)荷盡可能地分散接到不同的供電點(diǎn)，以免集中連接造成嚴(yán)重的三相不平衡。(3). 不對(duì)稱的負(fù)荷接到更高一級(jí)電壓的電網(wǎng)上，以增大連接點(diǎn)的短路容量，減小不對(duì)稱負(fù)荷的影響。(4).采用可調(diào)的平衡化裝置，包括具有分相補(bǔ)償功能的靜止型無功補(bǔ)償裝置（SVC）和靜止無功電源（SVG）。五、電網(wǎng)諧波及其抑制五、電網(wǎng)諧波及其抑制p諧波污染、電磁干擾和功率因子降低已成為電力系統(tǒng)的三大公害。p諧波產(chǎn)生的原

12、因 ：在電力系統(tǒng)中，電壓和電流波形理論上應(yīng)是工頻下的正弦波 。(1)電源本身以及輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波。電源本身以及輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波。 發(fā)電機(jī)三相繞組很難做到絕對(duì)對(duì)稱，鐵心也很難做到絕對(duì)均勻一致，輸配電系統(tǒng)中變壓器由于其鐵芯飽和時(shí)，磁化曲線呈非線性，相當(dāng)于非線性器件，飽和程度越深波形畸變也就越嚴(yán)重，再加上設(shè)計(jì)時(shí)出于經(jīng)濟(jì)性考慮，使磁性材料工作在磁化曲線的近飽和區(qū)段，從而產(chǎn)生諧波電流。電源和輸配電系統(tǒng)雖然產(chǎn)生諧波，但這兩方面產(chǎn)生的諧波所占的比例一般都很小。(2)電力系統(tǒng)負(fù)荷端大量的大功率換流設(shè)備和調(diào)壓電力系統(tǒng)負(fù)荷端大量的大功率換流設(shè)備和調(diào)壓裝置的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生的諧波裝置的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生的諧波 如熒光

13、燈、電弧爐、變頻設(shè)備、家用電器等。這些用電設(shè)備具有非線性特征，即使供給的是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波電壓，也會(huì)產(chǎn)生諧波電流注入系統(tǒng)，給電網(wǎng)造成大量的諧波，甚至?xí)驗(yàn)閰?shù)配置問題使得局部區(qū)域產(chǎn)生放大，由用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波所占比例很大，是電網(wǎng)主要的諧波源。 p諧波對(duì)電力系統(tǒng)的危害諧波對(duì)電力系統(tǒng)的危害 (1)諧波會(huì)引起諧振和諧波電流的放大 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在諧波引起的事故中有約75是電容器和與之串聯(lián)的電抗器被燒毀。(2)諧波影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和電網(wǎng)的供電質(zhì)量 (3)諧波影響各種電氣設(shè)備和電子設(shè)備的正常工作 另外，諧波還會(huì)對(duì)通信系統(tǒng)造成干擾，產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量，影響儀表等設(shè)備的精度，導(dǎo)致計(jì)量混亂，減少設(shè)備使用壽命

14、等各種嚴(yán)重危害。 p抑制諧波的措施抑制諧波的措施 (1)降低諧波源的諧波含量。即在諧波源上采取措降低諧波源的諧波含量。即在諧波源上采取措施，最大限度地避免諧波的產(chǎn)生。施，最大限度地避免諧波的產(chǎn)生。 具體方法有：增加整流器的脈動(dòng)數(shù)。增加整流器的脈動(dòng)數(shù)。整流器是電網(wǎng)中的主要諧波源，增加整流脈動(dòng)數(shù)，可平滑波形，減少諧波。如：整流相數(shù)為6相時(shí)，5次諧波電流為基波電流的18.5%，7次諧波電流為基波電流的12%，如果將整流相數(shù)增加到12相，則5次諧波電流可下降到基波電流的4.5%，7次諧波電流下降到基波電流的3%；三相整流變壓三相整流變壓器采用器采用Y/或或 /Y的接線，的接線，可消除3的倍數(shù)次的高次諧

15、波，這是抑制高次諧波的最基本的方法。(2)在諧波源處吸收諧波電流。在諧波源處吸收諧波電流。這是對(duì)已有的諧波進(jìn)行有效抑制的方法 將無源濾波器安裝在電力電子設(shè)備的交流側(cè) 。L、C、R元件構(gòu)成諧振回路 有源濾波器(APF)。 即利用可控的功率半導(dǎo)體器件向電網(wǎng)注入與原有諧波電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的。防止并聯(lián)電容器組對(duì)諧波的放大。在電網(wǎng)中并聯(lián)電容器組起改善功率因數(shù)和調(diào)節(jié)電壓的作用。當(dāng)諧波存在時(shí)，在一定的參數(shù)下電容器組會(huì)對(duì)諧波起放大作用，危及電容器本身和附近電氣設(shè)備的安全?？刹扇〈?lián)電抗器，或?qū)㈦娙萜鹘M的某些支路改為濾波器，還可以采取限定電容器組的投

16、入容量，避免電容器對(duì)諧波的放大。加裝靜止無功補(bǔ)償裝置?？焖僮兓闹C波源，如：電弧爐、電力機(jī)車和卷揚(yáng)機(jī)等，除了產(chǎn)生諧波外，往往還會(huì)引起供電電壓的波動(dòng)和閃變，有的還會(huì)造成系統(tǒng)電壓三相不平衡，嚴(yán)重影響公用電網(wǎng)的電能質(zhì)量。在諧波源處并聯(lián)裝設(shè)靜止無功補(bǔ)償裝置，可有效減小波動(dòng)的諧波量，同時(shí)，可以抑制電壓波動(dòng)、閃變、三相不平衡，還可補(bǔ)償功率因數(shù)。(3)改善供電環(huán)境。改善供電環(huán)境。選擇合理的供電電壓并盡可能保持三相電壓平衡，可以有效地減小諧波對(duì)電網(wǎng)的影響。諧波源由較大容量的供電點(diǎn)或高一級(jí)電壓的電網(wǎng)供電，承受諧波的能力將會(huì)增大。對(duì)諧波源負(fù)荷由專門的線路供電，減少諧波對(duì)其他負(fù)荷的影響，也有助于集中抑制和消除高次諧

17、波。 第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及低壓電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式配電系統(tǒng)接地型式電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)p 指三相電力系統(tǒng)中繞組或線圈采用指三相電力系統(tǒng)中繞組或線圈采用星形連接星形連接的電力設(shè)備（如發(fā)的電力設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、變壓器等）各相的連接對(duì)稱點(diǎn)和電壓平衡點(diǎn)，其對(duì)地電電機(jī)、變壓器等）各相的連接對(duì)稱點(diǎn)和電壓平衡點(diǎn)，其對(duì)地電位在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)為零或接近于零。位在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)為零或接近于零。 意義：意義：電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式是一個(gè)綜合性問題，電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式是一個(gè)綜合性問題，對(duì)于電力系統(tǒng)的運(yùn)行特

18、別是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障對(duì)于電力系統(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：時(shí)有明顯的影響： p 它與電壓等級(jí)、單相接地電流、過電壓水平、保護(hù)配置等有關(guān)；p 直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性、主變壓器和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全以及通信線路的抗干擾能力等。二、中性點(diǎn)運(yùn)行方式及特點(diǎn)二、中性點(diǎn)運(yùn)行方式及特點(diǎn)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式分類電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式分類 中性點(diǎn)直接接地（大電流接地系統(tǒng)）：中性點(diǎn)直接接地（大電流接地系統(tǒng)）：220KV,110KV,380/220V中性點(diǎn)非直接接地（小電流接地系統(tǒng)）中性點(diǎn)非直接接地（小電流接地系統(tǒng)）中性點(diǎn)不接地：中性點(diǎn)不接地：3KV-10KV中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地:3-6KV,Id20A10KV,Id20A20-63KV,Id10A三三. 低壓配電系統(tǒng)的接地型式低壓配電系統(tǒng)的接地型式(一一). 有關(guān)的概念有關(guān)的概念 我國的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）或保護(hù)中性線（PEN)。l(1). 中性線（中性線（N線）線） 其功能一是用