大學(xué)電氣知識(shí)

1、 蒙香菊蒙香菊第一章第一章 緒論緒論1-1 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念 1-2 工廠供配電系統(tǒng)的組成工廠供配電系統(tǒng)的組成 1-3 工廠供配電設(shè)計(jì)的基本知識(shí)工廠供配電設(shè)計(jì)的基本知識(shí) 1-1 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念 電力系統(tǒng)是電能的生產(chǎn)、輸送、分配、變換和使用的一個(gè)統(tǒng)電力系統(tǒng)是電能的生產(chǎn)、輸送、分配、變換和使用的一個(gè)統(tǒng)一整體一整體, ,由發(fā)電廠、變電站、電力網(wǎng)和用戶組成。由發(fā)電廠、變電站、電力網(wǎng)和用戶組成。一、電力系統(tǒng)一、電力系統(tǒng)1-1 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念動(dòng)力系統(tǒng)，電力系統(tǒng)，電力網(wǎng)動(dòng)力系統(tǒng)，電力系統(tǒng)，電力網(wǎng)電力系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)示意圖電力系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)示意圖一

2、、電力系統(tǒng)一、電力系統(tǒng)發(fā)電廠是將一次能源轉(zhuǎn)換為電能的工廠。根據(jù)發(fā)電廠是將一次能源轉(zhuǎn)換為電能的工廠。根據(jù)一次能源的來源不同，有火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、一次能源的來源不同，有火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、潮汐發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)原子能發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、潮汐發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠以及太陽能發(fā)電廠等。電廠以及太陽能發(fā)電廠等。 1 1發(fā)電廠發(fā)電廠（1 1）水力發(fā)電廠）水力發(fā)電廠水流位能水流位能機(jī)械能機(jī)械能電能電能水輪機(jī)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：成本低、能源可再生、兼有防洪灌溉等功能成本低、能源可再生、兼有防洪灌溉等功能缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：初期投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)初期投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)（2 2）火力

3、發(fā)電廠）火力發(fā)電廠熱能熱能機(jī)械能機(jī)械能電能電能汽輪機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)核反應(yīng)堆核反應(yīng)堆熱能熱能機(jī)械能機(jī)械能電能電能鍋爐鍋爐汽輪機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)（4 4）新能源發(fā)電廠）新能源發(fā)電廠 風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電 地?zé)岚l(fā)電地?zé)岚l(fā)電 太陽能發(fā)電太陽能發(fā)電核裂變能核裂變能燃料化學(xué)能燃料化學(xué)能（3）核能發(fā)電廠）核能發(fā)電廠2.2.變電所變電所變電所是接受電能、變換電壓和分配電能的場(chǎng)所。變電所是接受電能、變換電壓和分配電能的場(chǎng)所。3.3.電力線路電力線路電力線路是輸送電能的通道。電力線路是輸送電能的通道。4.4.電能用戶電能用戶指所有用電設(shè)備。指所有用電設(shè)備。二、電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和要求二、電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和要求

4、1. 特點(diǎn)特點(diǎn)（1 1）電能不能大量?jī)?chǔ)存。）電能不能大量?jī)?chǔ)存。（2 2）電力系統(tǒng)暫態(tài)過程非常短暫。）電力系統(tǒng)暫態(tài)過程非常短暫。（3 3）電力系統(tǒng)重要性。）電力系統(tǒng)重要性。2. 要求要求（1 1）保證供電的可靠性）保證供電的可靠性（2 2）保證良好的電能質(zhì)量）保證良好的電能質(zhì)量（3 3）具有一定的靈活性和方便性）具有一定的靈活性和方便性（4 4）具有經(jīng)濟(jì)型）具有經(jīng)濟(jì)型（5 5）具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性）具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性1. 1. 三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓根據(jù)用電設(shè)備和供電設(shè)備的額定電壓，國標(biāo)GB 15693標(biāo)準(zhǔn)電壓規(guī)定了交流電力網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓等

5、級(jí)。 三、電力系統(tǒng)的額定電壓三、電力系統(tǒng)的額定電壓額定電壓：電氣設(shè)備銘牌上標(biāo)出的線電壓。額定電壓：電氣設(shè)備銘牌上標(biāo)出的線電壓。電力變壓器額定電壓/KV 分類 電網(wǎng)和用電設(shè)備 電壓/KV 發(fā)電機(jī)額定 電壓/KV 一次繞組 二次繞組 低壓 0.38 0.66 0.40 0.69 0.38 0.66 0.40 0.69 高壓 3 6 10 35 66 110 220 330 500 750 3.15 6.3 10.5 13.8, 15.75, 18,20,22,24,26 3 及 3.15 6 及 6.3 10 及 10.5 13.8, 15.75, 18,20,22,24,26 35 66 110

6、 220 330 500 750 3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11 38.5 72.6 121 242 363 550 820 表表1.1 我國交流電力網(wǎng)和電氣設(shè)備的額定電壓我國交流電力網(wǎng)和電氣設(shè)備的額定電壓 1） 電網(wǎng)電網(wǎng)(電力線路電力線路)的額定電壓的額定電壓(rated voltage)電網(wǎng)的額定電壓是確定其它一切電力設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)，它是國家根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要以及電力工業(yè)的現(xiàn)有水平，經(jīng)過全面的技術(shù)分析后確定的。三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備常用的額定電壓如表1.1所示。 2 2） 電力設(shè)備的額定電壓電力設(shè)備的額定電壓 （1） 變壓器一次繞組額定電壓分兩種情

7、況：變壓器一次繞組額定電壓分兩種情況： 當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連時(shí)，其額定電壓與發(fā)電機(jī)額定當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連時(shí)，其額定電壓與發(fā)電機(jī)額定電壓相同，即高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓的電壓相同，即高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓的5； 當(dāng)變壓器連接在線路上時(shí)，成為電網(wǎng)上的一個(gè)負(fù)荷，其一當(dāng)變壓器連接在線路上時(shí)，成為電網(wǎng)上的一個(gè)負(fù)荷，其一次繞組額定電壓與電網(wǎng)額定電壓相同。次繞組額定電壓與電網(wǎng)額定電壓相同。 變壓器的額定電壓分為一次繞組額定電壓和二次繞組額定電壓。 發(fā)電機(jī)的額定電壓規(guī)定高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓的發(fā)電機(jī)的額定電壓規(guī)定高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓的5，以，以補(bǔ)償線路上的電壓損失。補(bǔ)償線路上的電壓損失。 用電設(shè)備的額定電壓

8、規(guī)定與同級(jí)電網(wǎng)的額定電壓相同。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。（2）變壓器的二次繞組額定電壓也分兩種情況： 當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路較長(zhǎng)時(shí)，其額定電壓應(yīng)高于同當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路較長(zhǎng)時(shí)，其額定電壓應(yīng)高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓的級(jí)電網(wǎng)額定電壓的1010，5%用來補(bǔ)償變壓器二次繞組的內(nèi)阻抗壓降，5%用來補(bǔ)償線路上的電壓損失； 當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路不太長(zhǎng)時(shí)，其額定電壓只需高當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路不太長(zhǎng)時(shí)，其額定電壓只需高于電網(wǎng)額定電壓的于電網(wǎng)額定電壓的5 5即可，即可，用于補(bǔ)償變壓器內(nèi)部的電壓損耗。 圖1.3 電力變壓器的額定說明 2. 電壓分類及高低電壓的劃分按國標(biāo)規(guī)定，額定電壓分為三

9、類: 第一類額定電壓為100 V及以下，如12 V、24 V、36 V等， 主要用于安全照明、潮濕工地建筑內(nèi)部的局部照明及小容量負(fù)荷。 第二類額定電壓為100 V以上、1000 V以下，如127 V、 220 V、380 V、600 V等，主要用作低壓動(dòng)力電源和照明電源。 第三類額定電壓為1 kV以上， 有6 kV、10 kV、35 kV、 110 kV、220 kV、330 kV、 500 kV、750 kV等，主要用于高壓用電設(shè)備、發(fā)電及輸電設(shè)備。 在電力系統(tǒng)中， 通常把1 kV以下的電壓稱為低壓， 1 kV以上的電壓稱為高壓， 220 kV以上的電壓稱為超高壓， 1000 kV以上的電壓

10、稱為特高壓。三相電力設(shè)備的額定電壓不作特別說明時(shí)均指線電壓。 ：指從電源線路進(jìn)廠起到高低指從電源線路進(jìn)廠起到高低壓用電設(shè)備進(jìn)線端止的電路系統(tǒng)，是由工廠變配電壓用電設(shè)備進(jìn)線端止的電路系統(tǒng)，是由工廠變配電所、配電線路和用電設(shè)備構(gòu)成的整體，以實(shí)現(xiàn)工廠所、配電線路和用電設(shè)備構(gòu)成的整體，以實(shí)現(xiàn)工廠電能的接受、分配、變換、輸送和使用。電能的接受、分配、變換、輸送和使用。 工廠供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的主要組成部分，工廠供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的主要組成部分，也是電力系統(tǒng)的主要用戶。也是電力系統(tǒng)的主要用戶。1-2 工廠供配電系統(tǒng)的組成工廠供配電系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)示意圖電力系統(tǒng)示意圖工廠供電系統(tǒng)：工廠供電系統(tǒng)：v電源進(jìn)線

11、經(jīng)高壓電源進(jìn)線經(jīng)高壓配電所分配到變配電所分配到變電所電所v變電所降壓后提變電所降壓后提供給設(shè)備供給設(shè)備vC1C1、C2C2兩組電容兩組電容器并聯(lián)以提高功器并聯(lián)以提高功率因數(shù)率因數(shù)v電源進(jìn)線也直接電源進(jìn)線也直接提供給高壓電動(dòng)提供給高壓電動(dòng)機(jī)組機(jī)組 大型工廠及某些電源大型工廠及某些電源進(jìn)線電壓為進(jìn)線電壓為35 kV35 kV及以上及以上的中型工廠：的中型工廠： 一般經(jīng)過兩次降壓，一般經(jīng)過兩次降壓，也就是電源進(jìn)廠以后，先也就是電源進(jìn)廠以后，先經(jīng)總降壓變電所，將經(jīng)總降壓變電所，將35 35 kVkV及以上的電源電壓降為及以上的電源電壓降為6 610 kV10 kV的配電電壓，然的配電電壓，然后通過高壓

12、配電線路將電后通過高壓配電線路將電能送到各個(gè)車間變電所，能送到各個(gè)車間變電所，也有的經(jīng)高壓配電所再送也有的經(jīng)高壓配電所再送到車間變電所，最后經(jīng)配到車間變電所，最后經(jīng)配電變壓器降為一般低壓用電變壓器降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓。電設(shè)備所需的電壓。 不同類型的工廠，其供電系統(tǒng)組成各不相同：不同類型的工廠，其供電系統(tǒng)組成各不相同： 小型工廠：小型工廠： 可采用低可采用低壓電源進(jìn)線，壓電源進(jìn)線，直接由公共低直接由公共低壓電網(wǎng)供電。壓電網(wǎng)供電。對(duì)于小型工廠：對(duì)于小型工廠： 由于所需容由于所需容量 一 般 不 大 于量 一 般 不 大 于1000 kVA1000 kVA，因而，因而通常只設(shè)一個(gè)降通常只設(shè)

13、一個(gè)降壓變電所，將壓變電所，將6 610 kV10 kV電壓降為低電壓降為低壓用電設(shè)備所需壓用電設(shè)備所需的電壓。的電壓。v配電所：配電所：接受和分配電能接受和分配電能v變電所：變電所：接受電能、變換電壓、分配電能接受電能、變換電壓、分配電能v母線（匯流排）：母線（匯流排）：匯集、傳送和分配電能匯集、傳送和分配電能v用電設(shè)備：用電設(shè)備：消耗電能的電動(dòng)機(jī)、照明設(shè)備等消耗電能的電動(dòng)機(jī)、照明設(shè)備等1、外部電源要穩(wěn)定。、外部電源要穩(wěn)定。 2、導(dǎo)線，設(shè)備的選取要合理，根據(jù)全廠計(jì)、導(dǎo)線，設(shè)備的選取要合理，根據(jù)全廠計(jì)算負(fù)荷來確定。算負(fù)荷來確定。 3、必要的繼電保護(hù)，可以減少故障時(shí)的損、必要的繼電保護(hù)，可以減少

14、故障時(shí)的損失。失。 4、需要接地防雷保護(hù)。、需要接地防雷保護(hù)。工廠供電的基本要求是什么工廠供電的基本要求是什么 ？1 緒論緒論電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)2 電力負(fù)荷計(jì)算電力負(fù)荷計(jì)算3 工廠供配電系統(tǒng)一次接線工廠供配電系統(tǒng)一次接線4 短路電流及其效應(yīng)的計(jì)算短路電流及其效應(yīng)的計(jì)算5 電氣設(shè)備及其選擇電氣設(shè)備及其選擇6 工廠供配電系統(tǒng)二次接線工廠供配電系統(tǒng)二次接線7 工廠供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)工廠供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)8 防雷與接地防雷與接地9 工廠供配電系統(tǒng)的節(jié)能與無功補(bǔ)償工廠供配電系統(tǒng)的節(jié)能與無功補(bǔ)償10 工廠電氣照明工廠電氣照明工廠供電的基本要求是什么工廠供電的基本要求是什么 ？工廠供電的意義、要求及課程任

15、務(wù)：工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)：v意義：意義：v要求：要求： （1 1）安全）安全 （2 2）可靠）可靠 （3 3）優(yōu)質(zhì)）優(yōu)質(zhì) （4 4）經(jīng)濟(jì)）經(jīng)濟(jì)v本課程任務(wù)：本課程任務(wù)： 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化 講述供配電系統(tǒng)電能供應(yīng)和分配的基本知識(shí)和理講述供配電系統(tǒng)電能供應(yīng)和分配的基本知識(shí)和理論，使學(xué)生掌握供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法，管理論，使學(xué)生掌握供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法，管理和運(yùn)行技能，為學(xué)生今后從事供配電技術(shù)工作奠定基和運(yùn)行技能，為學(xué)生今后從事供配電技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。礎(chǔ)。1-3 工廠供配電設(shè)計(jì)的基本知識(shí)工廠供配電設(shè)計(jì)的基本知識(shí) 按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

16、規(guī)范、GB50053-94 10kv及以下設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循以下原則：（1） 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；遵守規(guī)程、執(zhí)行政策； 必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。（2） 安全可靠、先進(jìn)合理；安全可靠、先進(jìn)合理； 應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。（3） 近期為主、考慮發(fā)展；近期為主、考慮發(fā)展； 應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。（4）

17、 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。 按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。兩個(gè)階段兩個(gè)階段: 擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)階段擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)階段1 設(shè)計(jì)目的2 設(shè)計(jì)內(nèi)容3 設(shè)計(jì)成果設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟：設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟： 全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)各個(gè)車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對(duì)負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國家供電情況。解決對(duì)各部門的安全可靠，經(jīng)濟(jì)的分配電能問題。其基

18、本內(nèi)容有以下幾方面。1、負(fù)荷計(jì)算、負(fù)荷計(jì)算 全廠總降壓變電所的負(fù)荷計(jì)算，是在車間負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。考慮車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計(jì)算表、表達(dá)計(jì)算成果。2、工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量選擇、工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量選擇 參考電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計(jì)算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。3、工廠總降壓變電所主接線設(shè)計(jì)、工廠總降壓變電所主接線設(shè)計(jì) 根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可靠性級(jí)別和計(jì)算負(fù)荷數(shù)綜合主變壓器臺(tái)數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對(duì)它

19、的基本要求，即要安全可靠有要靈活經(jīng)濟(jì)，安裝容易維修方便。4、廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù)廠內(nèi)負(fù)荷情況，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考負(fù)荷布局及總降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置放案，計(jì)算出導(dǎo)線截面及電壓損失，由不同放案的可靠性，電壓損失，基建投資，年運(yùn)行費(fèi)用，有色金屬消耗量等綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件列表比值，擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路結(jié)構(gòu)與敷設(shè)方式設(shè)計(jì)。用廠區(qū)高壓線路平面布置圖，敷設(shè)要求和架空線路桿位明細(xì)表以及工程預(yù)算書表達(dá)設(shè)計(jì)成果。5、工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計(jì)算、工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計(jì)算 工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運(yùn)行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算。由系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下的短 路參數(shù)，求出不同運(yùn)行方式下各點(diǎn)的三相及兩相短路電流。6、改善功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì)、改善功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì) 按負(fù)荷計(jì)算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計(jì)算求出達(dá)到供電部門要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o功率。由手冊(cè)或廠品樣本選用所需 移相電容器的規(guī)格和數(shù)量，并選用合適的電容器柜或放電裝置。如工廠有大型同步電動(dòng)機(jī)還可以采用控制電