供配電系統_第一章 概述

1、供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院供配電系統第一章 緒 論主講人：季 清蘇州大學機電工程學院供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院1教學參考文獻 劉介才劉介才，工廠供電工廠供電，機械工業(yè)出版社，2009. 楊岳楊岳，供配電系統供配電系統( (第二版第二版) ) ，科學出版社，2015.供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院2課程主要內容第一章第一章 工廠供電概論工廠供電概論第二章第二章 工廠工廠的電力負荷及其計算的電力負荷及其計算 第三章第三章 短路電流短路電流第四章第四章 工廠工廠變配電所及其一次系統變配電所及其一次系統第五章第五章 工廠工廠電力電力線路線路第六章第六章 工廠工廠供電系統的過電

2、流保護供電系統的過電流保護 第七章第七章 工廠工廠供電系統的二次回路和自動供電系統的二次回路和自動裝置裝置第八章第八章 電氣安全電氣安全、接地與防、接地與防雷雷第九章第九章 工廠工廠的電氣照明的電氣照明供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院3主要內容第一章第一章 工廠供電概論工廠供電概論第一第一節(jié)節(jié) 工廠工廠供電的意義、要求及課程任務供電的意義、要求及課程任務 第二第二節(jié)節(jié) 工廠工廠供電系統、發(fā)電廠、電力系統及自備電源供電系統、發(fā)電廠、電力系統及自備電源第三第三節(jié)節(jié) 電力電力系統的電壓與電能質量系統的電壓與電能質量第四第四節(jié)節(jié) 電力電力系統中性點運行方式系統中性點運行方式 供配電系統 - 蘇州大

3、學機電工程學院4主要內容第一章第一章 工廠供電概論工廠供電概論第一第一節(jié)節(jié) 工廠工廠供電的意義、要求及課程任務供電的意義、要求及課程任務 第二第二節(jié)節(jié) 工廠工廠供電系統、發(fā)電廠、電力系統及自備電源供電系統、發(fā)電廠、電力系統及自備電源第三第三節(jié)節(jié) 電力電力系統的電壓與電能質量系統的電壓與電能質量第四第四節(jié)節(jié) 電力電力系統中性點運行方式系統中性點運行方式 供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院5基本概念1、工廠、工廠供電：供電： 是是指工廠所需電能的供應和分配，亦稱工廠配電。指工廠所需電能的供應和分配，亦稱工廠配電。 2、重要性：、重要性：生產生產自動化后增加產量、提高質量、減輕勞動強度。自動化后增

4、加產量、提高質量、減輕勞動強度。 供電供電中斷，會引起設備損壞，可能發(fā)生人身事故。中斷，會引起設備損壞，可能發(fā)生人身事故。3、基本要求：、基本要求： 安全安全、可靠、優(yōu)質、經濟。、可靠、優(yōu)質、經濟。 4、本課程的主要、本課程的主要任務：任務： 對對中小型工廠的供電系統及電氣照明進行中小型工廠的供電系統及電氣照明進行操作、維護操作、維護、設、設計、計算。計、計算。 供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院6主要內容第一章第一章 工廠供電概論工廠供電概論第一第一節(jié)節(jié) 工廠工廠供電的意義、要求及課程任務供電的意義、要求及課程任務 第二第二節(jié)節(jié) 工廠工廠供電系統、發(fā)電廠、電力系統及自備電源供電系統、發(fā)電廠

5、、電力系統及自備電源第三第三節(jié)節(jié) 電力電力系統的電壓與電能質量系統的電壓與電能質量第四第四節(jié)節(jié) 電力電力系統中性點運行方式系統中性點運行方式 供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院7工廠供電系統概況一、工廠供電系統概況一、工廠供電系統概況1、中型工廠供電系統簡圖：、中型工廠供電系統簡圖： 用一用一根線表示三相線路根線表示三相線路 高壓配電所有兩高壓配電所有兩條條10kV的電源進線，分別接在高壓的電源進線，分別接在高壓配電所的兩段母線上，形成配電所的兩段母線上，形成單母線分段制單母線分段制。一條電源進。一條電源進線線供電供電，另一條電源進線作，另一條電源進線作為為備用備用。 供配電系統 - 蘇州大

6、學機電工程學院8工廠供電系統概況2、中型工廠供電系統的平面布線示意圖、中型工廠供電系統的平面布線示意圖 供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院9工廠供電系統概況3、大型工廠總降壓變電所、大型工廠總降壓變電所電源電源進線進線35KV及及以上，經以上，經過過兩次降壓，也就是經總降壓兩次降壓，也就是經總降壓變電所，將變電所，將35kV及以上電壓降及以上電壓降為為610KV的電壓，然后車間的電壓，然后車間變電所降為一般變電所降為一般低壓低壓用電設備用電設備所需的電壓所需的電壓。 供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院4、高壓深入負荷中心的供電系統、高壓深入負荷中心的供電系統 高壓深入負荷中心的直配方高壓深

7、入負荷中心的直配方式，可以式，可以省去一級中間變壓省去一級中間變壓，簡化了供電系統接線，節(jié)約投簡化了供電系統接線，節(jié)約投資和有色金屬，降低了電能損資和有色金屬，降低了電能損耗和電壓損耗，提高了供電質耗和電壓損耗，提高了供電質量。然而這要根據廠區(qū)的環(huán)境量。然而這要根據廠區(qū)的環(huán)境條件是否條件是否滿足滿足35kV架空架空線路深線路深入負荷中心的入負荷中心的“安全走廊安全走廊”要要求而定，否則不宜采用。求而定，否則不宜采用。 工廠供電系統概況供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院5、只設一個降壓變電所的供電系統、只設一個降壓變電所的供電系統 對于小型工廠，由于所需容量一般不大于對于小型工廠，由于所需容量

8、一般不大于1000kVA或稍多或稍多一一些。如果些。如果工廠所需容量不大于工廠所需容量不大于160kVA時，一般直接由公共低時，一般直接由公共低壓電網供電。壓電網供電。 一一臺主變臺主變 兩兩臺主變臺主變 經過分析可知：經過分析可知：配電所的任務是接受電能和分配電能，不改變配電所的任務是接受電能和分配電能，不改變電壓；而變電所的任務是接受電能、變換電壓和分配電能。電壓；而變電所的任務是接受電能、變換電壓和分配電能。 工廠供電系統概況供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院二、發(fā)電廠和電力系統二、發(fā)電廠和電力系統 1、發(fā)電廠發(fā)電廠( (發(fā)電站發(fā)電站) ) ：將自然界蘊藏的各種一次能源轉換為電能將自然

9、界蘊藏的各種一次能源轉換為電能( (二次能源二次能源) )的工廠的工廠。種類：水力、火力、核能、風力、地熱及太種類：水力、火力、核能、風力、地熱及太陽能陽能發(fā)電廠。發(fā)電廠。2、電力、電力系統系統： 送電過程：送電過程：發(fā)電機發(fā)電機升壓升壓高壓輸電線路高壓輸電線路降壓降壓配電配電 發(fā)電廠和電力系統供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院電力系統電力系統：由各級電壓的電力：由各級電壓的電力線路將發(fā)電廠、變電所和電力線路將發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯系起來的一個發(fā)電、輸用戶聯系起來的一個發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。電、變電、配電和用電的整體。電網電網：電力系統中各級電壓的：電力系統中各級電壓的電力

10、線路及其聯系的變電所，電力線路及其聯系的變電所，稱為電力網或電網。電網以電稱為電力網或電網。電網以電壓等級來區(qū)分，壓等級來區(qū)分，例如例如10kV電網。電網。發(fā)電廠和電力系統供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院三、工廠自備電源三、工廠自備電源 對于對于工廠的重要負荷，一般要求在正常供電電源之外，設工廠的重要負荷，一般要求在正常供電電源之外，設置應急自備電源。置應急自備電源。1、柴油發(fā)電機組自備電源柴油發(fā)電機組自備電源：操作簡便、起動迅速、效率較高。：操作簡便、起動迅速、效率較高。2、交流不停電、交流不停電電源電源( (UPS) )： 如如圖所示，由整流器圖所示，由整流器( (UR) )、逆變器逆

11、變器( (UV) )和蓄電池組和蓄電池組( (GB) )等等三部分組成。三部分組成。工廠自備電源供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院15主要內容第一章第一章 工廠供電概論工廠供電概論第一第一節(jié)節(jié) 工廠工廠供電的意義、要求及課程任務供電的意義、要求及課程任務 第二第二節(jié)節(jié) 工廠工廠供電系統、發(fā)電廠、電力系統及自備電源供電系統、發(fā)電廠、電力系統及自備電源第三第三節(jié)節(jié) 電力電力系統的電壓與電能質量系統的電壓與電能質量第四第四節(jié)節(jié) 電力電力系統中性點運行方式系統中性點運行方式 供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院衡量電能質量的兩個基本參數衡量電能質量的兩個基本參數: 頻率偏差頻率偏差正負正負0.2Hz

12、電壓偏差正負電壓偏差正負5%電壓偏差是指電氣設備的端電壓與其額定電壓之差。電壓偏差是指電氣設備的端電壓與其額定電壓之差。一、三相交流電網和電力設備的額定電壓一、三相交流電網和電力設備的額定電壓 1、電網（線路）的額定電壓、電網（線路）的額定電壓 根據需要、水平、技術、經濟分析后根據需要、水平、技術、經濟分析后確定確定2、用電設備的額定電壓、用電設備的額定電壓 如圖所示，用電設備的額定電壓規(guī)定如圖所示，用電設備的額定電壓規(guī)定與同級電網的額定電壓相同。與同級電網的額定電壓相同。電力系統的電壓供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院3、發(fā)電機的、發(fā)電機的額定電壓額定電壓 高于高于同級電網電壓同級電網電壓

13、5% 一次繞組的額定電壓一次繞組的額定電壓：當變壓器：當變壓器T1T1直接與發(fā)電機相聯時，其一次繞組額直接與發(fā)電機相聯時，其一次繞組額定電壓應與發(fā)電機額定電壓相同。當變壓器定電壓應與發(fā)電機額定電壓相同。當變壓器T2T2不與發(fā)電機相聯而是連接在線不與發(fā)電機相聯而是連接在線路上時，可看作是線路的用電設備，因此其一次繞組額定電壓應與電網額定路上時，可看作是線路的用電設備，因此其一次繞組額定電壓應與電網額定電壓相同。電壓相同。二次繞組的額定電壓二次繞組的額定電壓：變壓器二次側供電線路較長，如為較大的高壓電：變壓器二次側供電線路較長，如為較大的高壓電網時，其二次繞組額定電壓應比相聯電網額定電壓高網時，其

14、二次繞組額定電壓應比相聯電網額定電壓高1010，其中，其中5 5是用于是用于補償變壓器滿負荷運行時繞組內部的約補償變壓器滿負荷運行時繞組內部的約5 5的電壓降，另外的電壓降，另外5 5用以補償線路用以補償線路上的電壓損耗。若二次側供電線路不長，直接供電給高低壓用電設備時，僅上的電壓損耗。若二次側供電線路不長，直接供電給高低壓用電設備時，僅考慮補償變壓器滿負荷運行時繞組內部考慮補償變壓器滿負荷運行時繞組內部5 5的電壓降。的電壓降。 4、電力變壓器的額定電壓、電力變壓器的額定電壓電力系統的電壓供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院5、電壓高低的劃分、電壓高低的劃分 行業(yè)要求不同劃分不同，一般以行業(yè)

15、要求不同劃分不同，一般以1140V為高低壓區(qū)分點為高低壓區(qū)分點 分類電網和用電設備額定電壓（kV）發(fā)電機額定電壓（kV） 電力變壓器額定電（kV）一次繞組二次繞組低0.38 0.40 0.380.40壓0.66 0.69 0.660.693 3.15 3,3.153.15,3.36 6.3 6,6.36.3,6.610 10.5 10,10.510.5,11高 13.8,15.75,18， 20,22,24,26 13.8,15.75,18， 20,22,24,26353538.5壓666672.5110110121220220242330330363500500550電力系統的電壓供配電系統

16、 - 蘇州大學機電工程學院二、電壓偏差與電壓調整二、電壓偏差與電壓調整1、電壓偏差的概念、電壓偏差的概念 設備設備的端電壓的端電壓U與設備額定電壓與設備額定電壓U。之差對額定電壓。之差對額定電壓U。的。的百分值，百分值，即：即： %100%NNUUUU2、電壓偏差對設備的影響、電壓偏差對設備的影響 感應電動機感應電動機 、同步電動機、同步電動機 、電光源等、電光源等 3、電壓調整的措施、電壓調整的措施 調壓型變壓器、減少系統阻抗、改變系統運行方式、三調壓型變壓器、減少系統阻抗、改變系統運行方式、三相負荷均衡、無功功率補償。相負荷均衡、無功功率補償。 電力系統的電壓供配電系統 - 蘇州大學機電工

17、程學院2、電壓波動的產生與危害、電壓波動的產生與危害產生產生：負荷劇烈變化引起沖擊負荷負荷劇烈變化引起沖擊負荷，如電機起動、電焊機、，如電機起動、電焊機、電弧爐、軋鋼機。電弧爐、軋鋼機。 危害危害：使得設備無法正常工作。：使得設備無法正常工作。3、電壓波動的抑制措施、電壓波動的抑制措施專用線路專用線路或專用變壓器供電、減少系統阻抗、減小引起或專用變壓器供電、減少系統阻抗、減小引起波動的負荷、高電壓等級、大容量供電、裝設吸收無功波動的負荷、高電壓等級、大容量供電、裝設吸收無功裝置。裝置。三、三、電壓波動及其抑制電壓波動及其抑制 1、含義、含義：電壓波動是指電網電壓有效值：電壓波動是指電網電壓有效

18、值(方均根值方均根值)的連續(xù)快的連續(xù)快速變動速變動，即：，即： %100%minmaxNUUUU電力系統的電壓供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院四、四、電網諧波及其危害電網諧波及其危害含義：對周期性非正弦交流量進行傅里葉級數分解所得到的含義：對周期性非正弦交流量進行傅里葉級數分解所得到的大于基波頻率大于基波頻率( (50Hz) )整數倍整數倍的各次分量，通常稱為高次諧波。的各次分量，通常稱為高次諧波。（電路中非線性元件造成）（電路中非線性元件造成） 危害：使變壓器及電動機的鐵心損耗明顯增加、電動機轉危害：使變壓器及電動機的鐵心損耗明顯增加、電動機轉子發(fā)生振動現象、電力系統發(fā)生電壓諧振、對附近

19、的通信設備子發(fā)生振動現象、電力系統發(fā)生電壓諧振、對附近的通信設備和通信線路產生信號干擾。和通信線路產生信號干擾。五、五、工廠供配電電壓的選擇工廠供配電電壓的選擇工廠供電電壓的選擇，主要取決于工廠供電電壓的選擇，主要取決于當地電網的供電電壓等當地電網的供電電壓等級級，同時要考慮工廠，同時要考慮工廠用電設備的電壓、容量和供電距離用電設備的電壓、容量和供電距離等因等因素。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，使線路導線或電纜截面越小，可減少線路的初路電流越小，使線路導線或電纜截面越小，可減少線路的初投資和有色金屬消耗量。投資和

20、有色金屬消耗量。電力系統的電能質量供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院22主要內容第一章第一章 工廠供電概論工廠供電概論第一第一節(jié)節(jié) 工廠工廠供電的意義、要求及課程任務供電的意義、要求及課程任務 第二第二節(jié)節(jié) 工廠工廠供電系統、發(fā)電廠、電力系統及自備電源供電系統、發(fā)電廠、電力系統及自備電源第三第三節(jié)節(jié) 電力電力系統的電壓與電能質量系統的電壓與電能質量第四第四節(jié)節(jié) 電力電力系統中性點運行方式系統中性點運行方式 供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院電力電力系統電源中性點的不同運行方式，對電力系統的運系統電源中性點的不同運行方式，對電力系統的運行特別是在系統發(fā)生單相接地故障時有明顯的影響，而且將行特

21、別是在系統發(fā)生單相接地故障時有明顯的影響，而且將影響系統二次側的繼電保護及監(jiān)測儀表的選擇與運行。影響系統二次側的繼電保護及監(jiān)測儀表的選擇與運行。 種類：中性點不接地系統、中性點經阻抗接地系統、種類：中性點不接地系統、中性點經阻抗接地系統、中性點直接接地系統中性點直接接地系統 電力系統的中性點運行方式供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院1、中性點不接地的電力系統、中性點不接地的電力系統 正常運行：正常運行：電壓、電流對稱。電壓、電流對稱。單相接地：單相接地：另兩相對地電壓升高為原來的根號另兩相對地電壓升高為原來的根號3倍。單相接地電倍。單相接地電容電流為正常運行容電流為正常運行時，相時，相線對地

22、電容電流的線對地電容電流的3倍。倍。 單相接地電流經驗公式：單相接地電流經驗公式： 350)35(cabohNCllUI電力系統的中性點運行方式供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院2、中性點經消弧線圈接地、中性點經消弧線圈接地 單相單相接地：接地：另兩相對地另兩相對地電壓升高為原來的根號電壓升高為原來的根號3倍，減小了接地電流。倍，減小了接地電流。在單相接地電容電流大在單相接地電容電流大于一定值的電力系統中，于一定值的電力系統中，電源中性點必須采取經電源中性點必須采取經消弧線圈接地的運行方消弧線圈接地的運行方式。式。正常運行：正常運行：三相電壓、電流三相電壓、電流對稱對稱電力系統的中性點運行方

23、式供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院3、中性點直接接地或低阻接地的電力系統、中性點直接接地或低阻接地的電力系統 正常運行：正常運行：三相電壓、電流對稱三相電壓、電流對稱單相接地：單相接地：另外兩相對地電壓不變，單相接地后即通過接地中另外兩相對地電壓不變，單相接地后即通過接地中性點形成單相短路。單相短路電流比線路的正常負荷電流大得性點形成單相短路。單相短路電流比線路的正常負荷電流大得多，因此在此系統發(fā)生單相短路時保護裝置應動作于跳閘，切多，因此在此系統發(fā)生單相短路時保護裝置應動作于跳閘，切除短路故障。除短路故障。110kV以上的超高壓采用該系統很有經濟價值。以上的超高壓采用該系統很有經濟價值。

24、 電力系統的中性點運行方式供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院4、低壓配電系統的接地型式、低壓配電系統的接地型式我國我國220/380V低壓配電系統，廣泛采用中性點直接接地的低壓配電系統，廣泛采用中性點直接接地的運行方式，而且引出有中性線運行方式，而且引出有中性線N、保護線、保護線PE、保護中性線、保護中性線PEN。 中性線中性線( (N線線) )的功能：一是用來接用額定電壓為系統相電壓的單的功能：一是用來接用額定電壓為系統相電壓的單相用電設備；二是用來傳導三相系統中的不平衡電流和單相電流；相用電設備；二是用來傳導三相系統中的不平衡電流和單相電流；三是減小負荷中性點的電位偏移三是減小負荷中性點

25、的電位偏移。保護線保護線( (PE線線) )的功能：它是用來保障人身安全、防止發(fā)生觸電的功能：它是用來保障人身安全、防止發(fā)生觸電事故用的接地線。系統中所有設備的外露可導電部分事故用的接地線。系統中所有設備的外露可導電部分( (指正常不帶電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電部分，例如設備的金壓但故障情況下可能帶電壓的易被觸及的導電部分，例如設備的金屬外殼、金屬構架等屬外殼、金屬構架等) )通過保護線接地，可在設備發(fā)生接地故障時減通過保護線接地，可在設備發(fā)生接地故障時減少觸電危險少觸電危險。保護保護中性線中性線( (PEN線線) )的功能：它兼有中性線的功能：它兼有中性線( (N

26、線線) )和保護線和保護線( (PE線線) )的功能。這種保護中性線在我國通稱為的功能。這種保護中性線在我國通稱為“零線零線”，俗稱，俗稱“地線地線”。低壓配電系統低壓配電系統按接地型式，分為按接地型式，分為TN系統、系統、TT系統和系統和IT系統系統。 低壓配電系統供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院28TT I第第 1 個字母個字母第第 2 個字母個字母TNT電源系統對地的關系電源系統對地的關系:T = 一點直接接地一點直接接地I = 所有帶電部分與地隔離，所有帶電部分與地隔離，或一點經阻抗接地或一點經阻抗接地裝置的外露可導電部分與地的關系裝置的外露可導電部分與地的關系:T = 與地直接電

27、氣連接，獨立于電源系統與地直接電氣連接，獨立于電源系統的任一接地點的任一接地點N = 與電源系統的接地點（中性點）直接與電源系統的接地點（中性點）直接電氣連接電氣連接S = 保護功能由一根與中性導體或接地導體相獨立的導體提供保護功能由一根與中性導體或接地導體相獨立的導體提供C = 中性導體和保護功能組合在一根導體中性導體和保護功能組合在一根導體 (PEN) 中中補充的字母補充的字母TN 系統系統T-Terra 大地大地, I-Isolate 隔離隔離, N-Neutral 中性點中性點, S-Separate 分開分開, C-Combine 合并合并系統名稱系統名稱TNCTNSTNCSTTIT

28、低壓配電系統供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院29TT電源系統電源系統N點接地的目的：點接地的目的： 出現漏電時可以通過大地傳導形成回路，以保證安全。出現漏電時可以通過大地傳導形成回路，以保證安全。用電設備的安全地之間沒有直接的電氣連接用電設備的安全地之間沒有直接的電氣連接中性點中性點直接接地，設備外殼單獨接地。直接接地，設備外殼單獨接地。 低壓配電系統供配電系統 - 蘇州大學機電工程學院30TT 系統接地故障系統接地故障 危險的故障電流（容危險的故障電流（容易引起火災），且故障易引起火災），且故障電流不會啟動短路保護，電流不會啟動短路保護，需要通過需要通過RCD提供保提供保護；護； 故障電流產生危險的故障電流產生危險的接觸電壓