企業(yè)供電第1章

1、第一章 概 論1-1 電力系統(tǒng)的基本概念1-2 電力系統(tǒng)的電壓1-3 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式1-4 企業(yè)常見的電氣設(shè)備1-1 電力系統(tǒng)的基本概念一、發(fā)電廠簡(jiǎn)介 發(fā)電廠是將自然界蘊(yùn)藏的各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能(二次能源)的工廠。 發(fā)電廠的種類:水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、太陽(yáng)能發(fā)電廠等。其中，兼供熱能的火電廠，通常稱為熱電廠。水力發(fā)電廠 水流的上下水位差(落差)，即水流的位能。 當(dāng)控制水流的閘門打開時(shí)，水流沿進(jìn)水管進(jìn)入水輪機(jī)蝸殼室，沖動(dòng)水輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 水流位能機(jī)械能電能 能量來(lái)源 工作原理 能量轉(zhuǎn)換過程 火力發(fā)電廠 燃料燃燒產(chǎn)生的化學(xué)能。 將鍋爐內(nèi)的水燒

2、成高溫高壓的蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使與它連軸的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。 燃料的化學(xué)能熱能機(jī)械能電能 能量來(lái)源 工作原理 能量轉(zhuǎn)換過程 核能發(fā)電廠原子核的裂變能。 與火電廠基本相同，只是以核反應(yīng)堆代替了燃煤鍋爐，以少量的核燃料代替了大量的煤炭。 核裂變能熱能機(jī)械能電能 能量來(lái)源 工作原理 能量轉(zhuǎn)換過程 風(fēng)力發(fā)電廠風(fēng)力的動(dòng)能。 風(fēng)力的動(dòng)能機(jī)械能電能 能量來(lái)源 工作原理 能量轉(zhuǎn)換過程 利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。地?zé)岚l(fā)電廠 地球內(nèi)部蘊(yùn)藏的大量地?zé)崮堋?地下熱能機(jī)械能電能 能量來(lái)源 工作原理 能量轉(zhuǎn)換過程 基本與火力發(fā)電的原理一樣。不同的是利用的能源是地?zé)崮埽ㄌ烊?/p>

3、蒸汽和熱水） 太陽(yáng)能發(fā)電廠太陽(yáng)光能或太陽(yáng)熱能。太陽(yáng)的輻射能電能 能量來(lái)源 工作原理 能量轉(zhuǎn)換過程 通過太陽(yáng)能電池板等，直接將太陽(yáng)的輻射能轉(zhuǎn)換為電能。潮汐發(fā)電：潮汐發(fā)電：與水力發(fā)電的原理相似，它是利用潮水漲、落產(chǎn)生的水位差所具有勢(shì)能來(lái)發(fā)電的。也就是把海水漲、落潮的能量變?yōu)闄C(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽òl(fā)電）的過程。垃圾發(fā)電：垃圾發(fā)電：與火力發(fā)電的原理相似，就是利用垃圾焚燒時(shí)產(chǎn)生的熱量發(fā)電。 其它發(fā)電方式其它發(fā)電方式水力發(fā)電廠生產(chǎn)過程示意圖水力發(fā)電廠生產(chǎn)過程示意圖 火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程示意圖火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程示意圖 核能發(fā)電廠生產(chǎn)過程示意圖核能發(fā)電廠生產(chǎn)過程示意圖 風(fēng)力發(fā)電裝置示意圖風(fēng)力發(fā)電裝置示意

4、圖 1-轉(zhuǎn)子 2-升速裝置 3-發(fā)電機(jī) 4-控制裝置 5-底板 6-定向裝置 7-支撐鐵塔 8-控制箱 9-基座 10-電力電纜 11-升壓站 在各個(gè)發(fā)電廠、變電站和電力用戶之間，用不同電壓的電力線路，將它們連接起來(lái)，這些不同電壓的電力線路和變電站的組合，稱為電力網(wǎng)電力網(wǎng)。 由發(fā)電廠的電氣設(shè)備、不同電壓的電力網(wǎng)和電力用戶的用電設(shè)備所組成的一個(gè)發(fā)電、變電、輸電、配電和用電的整體，稱為電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)。 二、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)示意圖電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)示意圖 三、對(duì)電力系統(tǒng)的基本要求(1)安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。(2)可靠 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要

5、求。(3)優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求。(4)經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬消耗量。 返回 1-2 電力系統(tǒng)的電壓一、電力網(wǎng)和電氣設(shè)備的額定電壓 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB15693標(biāo)準(zhǔn)電壓規(guī)定，我國(guó)三相交流電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的額定電壓，如下表所示。表中的變壓器一、二次繞組額定電壓，是依據(jù)我國(guó)生產(chǎn)的電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品規(guī)格確定的。第一章第一章 概概 論論分分類類電網(wǎng)和用電電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電設(shè)備額定電壓（壓（kV）發(fā)電機(jī)額定電壓發(fā)電機(jī)額定電壓（kV）電力變壓器額定電壓（電力變壓器額定電壓（kV）一次繞組一次繞組二次繞組二次繞組低低壓壓0.380.400.

6、380.400.660.690.660.69高高 壓壓33.153及及3.153.15及及3.366.36及及6.36.3及及6.61010.510及及10.510.5及及1113.8，15.75，1813.8，15.75，1820，22，24，2620，22，24，26353538.5666672.6110110121220220242330330363500500550我國(guó)三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額我國(guó)三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓定電壓(據(jù)據(jù)GB 15693) 1電網(wǎng)(線路)的額定電壓 供電線路的額定電壓采用始端電壓和末端電壓的算術(shù)平均值，這個(gè)電壓也就是電力網(wǎng)的額定電壓。 它是確定各類

7、電力設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。2用電設(shè)備的額定電壓 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。3發(fā)電機(jī)的額定電壓 由于電力線路允許的電壓偏差一般為5，即整個(gè)線路允許有10的電壓損耗值，因此，為了維持線路的平均電壓額定值，線路首端(電源端)的電壓可較線路額定電壓高5，而線路末端則可較線路額定電壓低5。所以，規(guī)定發(fā)電機(jī)額定電壓高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓5。 4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 當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連時(shí)，如圖中的變壓器T1，其一次繞組額定電壓應(yīng)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5。（2）電力變壓器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

8、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，其中有5是用于補(bǔ)償變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)繞組內(nèi)部約5的電壓降；此外變壓器滿負(fù)荷時(shí)輸出的二次電壓還要高于所聯(lián)電網(wǎng)額定電壓5，以補(bǔ)償線路上的電壓降。 變壓器二次側(cè)供電線路不長(zhǎng)(如為低壓電網(wǎng))時(shí)，二次繞組額定電壓只需高于所聯(lián)電網(wǎng)額定電壓5，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。 二、企業(yè)供電系統(tǒng)配電電壓的選擇1高壓配電電壓的選擇企業(yè)采用的高壓配電電壓通常為610kV 可減少線路的初期投資和有色金屬消耗量，且可減少線路的電能損耗和電壓損耗 采用10kV電壓級(jí)，在開關(guān)設(shè)備的投資方面也不會(huì)比采用6kV電壓等級(jí)有多少增加 從供電的安全性和可靠

9、性來(lái)說，6kV與10kV也差不多。而從適應(yīng)發(fā)展來(lái)說，10kV更優(yōu)于6kV。 實(shí)踐運(yùn)行結(jié)果表明采用10kV電壓較采用6kV電壓更適應(yīng)于發(fā)展，輸送功率更大，輸送距離更遠(yuǎn)。 如果當(dāng)?shù)氐碾娫措妷簽?5kV或66kV，而廠區(qū)環(huán)境條件又允許采用35kV或66kV架空線路，則可考慮采用35kV或66kV作為高壓配電電壓深入企業(yè)各車間負(fù)荷中心，并經(jīng)車間變電站直接降為低壓用電設(shè)備所需的電壓。2低壓配電電壓的選擇 企業(yè)的低壓配電電壓。一般采用220380V，其中線電壓380V接三相動(dòng)力設(shè)備及380V的單相設(shè)備，相電壓220V接一般照明燈具及其它220V的單相設(shè)備。 但某些場(chǎng)合宜采用660V(甚至更高的1140V)

10、作為低壓配電電壓，例如礦井下，因負(fù)荷中心往往離變電站較遠(yuǎn)，所以為保證負(fù)荷端的電壓水平而采用660V或更高電壓配電。 高壓配電電壓（610kV）的選擇： 企業(yè)采用的高壓配電電壓通常為310kV，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)看，最好采用10kV。低壓配電電壓的選擇： 除特殊情況，企業(yè)的低壓配電電壓。一般采用220380V，其中線電壓380V接三相動(dòng)力設(shè)備及380V的單相設(shè)備，相電壓220V接一般照明燈具及其它220V的單相設(shè)備。返回 1-3 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式 發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)有三種運(yùn)行方式： 電源中性點(diǎn)不接地-小接地電流系統(tǒng) 中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地-小接地電流系統(tǒng) 中性點(diǎn)直接接地-大接地電流系統(tǒng) 我國(guó)

11、366kV系統(tǒng)，特別是310kV系統(tǒng)，一般采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。如單相接地電流大于一定數(shù)值時(shí)(310kV系統(tǒng)中接地電流大于30A、20kV及以上系統(tǒng)中接地電流大于10A時(shí))，則應(yīng)采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。我國(guó)110kV及以上的系統(tǒng)，則都采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式。一、中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng) 三個(gè)相的電容電流的相量和為零，沒有電流在地中流動(dòng)。各相對(duì)地的電壓，就等于各相的相電壓。 三個(gè)相的對(duì)地電容電流 也是平衡的 COI三個(gè)相的相電壓是對(duì)稱的 WVUUUU,，單相接地時(shí)的中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng) UWUUUUUU)(WVWWVVUUUU)(U、V兩

12、相對(duì)地電壓都由原來(lái)的相電壓升高到線電壓，即升高為原對(duì)地電壓的 倍 3單相接地時(shí)的中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng) )(WVWUCIIIWUC3II COWUWUWU33IXUXUICOW3II 在中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)中，應(yīng)該裝設(shè)專門的單相接地保護(hù)或絕緣監(jiān)視裝置，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，給予報(bào)警信號(hào)，提醒供電值班人員注意，及時(shí)處理；當(dāng)危及人身和設(shè)備安全時(shí)，單相接地保護(hù)則應(yīng)動(dòng)作于跳閘。注 意二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng) 為防止單相接地時(shí)接地點(diǎn)有斷續(xù)電弧，引起過電壓，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)行方法。 在電源中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)中，與中性點(diǎn)不

13、接地的系統(tǒng)一樣，允許在發(fā)生單相接地故障時(shí)短時(shí)(一般規(guī)定為兩小時(shí))繼續(xù)運(yùn)行。在此時(shí)間內(nèi)，應(yīng)積極查找故障；在暫時(shí)無(wú)法消除故障時(shí)，應(yīng)設(shè)法將負(fù)荷轉(zhuǎn)移到備用線路上去。如發(fā)生單相接地危及人身和設(shè)備安全時(shí)，則應(yīng)動(dòng)作于跳閘。 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)，在單相接地時(shí)，其它兩相對(duì)地電壓也要升高到線電壓，即升高為原對(duì)地電壓的 倍3三、中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)CI 單相短路電流比線路的正常負(fù)荷電流大得多，因此在系統(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，使系統(tǒng)的其它部分恢復(fù)正常運(yùn)行。CI 我國(guó)110kV及以上的高壓、超高壓系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)通常都采取直接接地的運(yùn)行方式。在低壓配電系統(tǒng)中，均為中性點(diǎn)直接接

14、地系統(tǒng)，在發(fā)生單相接地故障時(shí)，一般能使保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，切除故障部分，比較安全。如加裝漏電保護(hù)器，則對(duì)人身安全有更好的保障。 在我國(guó)，220/380V系統(tǒng)是中性點(diǎn)運(yùn)行方式的哪一種？為什么？想一想返回電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式CI 1-4 企業(yè)常見的電氣設(shè)備 設(shè)備類型 常見設(shè)備運(yùn) 行 特 點(diǎn)持續(xù)運(yùn)行（長(zhǎng)期）工作制無(wú)需調(diào)速用于通風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)、破碎機(jī)、球磨機(jī)、攪拌機(jī)、制氧機(jī)等機(jī)械的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)。在正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷穩(wěn)定，持續(xù)運(yùn)行。需要系數(shù)也較高，而且功率因數(shù)穩(wěn)定。是較穩(wěn)定的用戶，可以直接根據(jù)其額定功率進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算來(lái)選擇供電設(shè)備。如果電氣設(shè)備容量較大，也可用同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，使設(shè)備運(yùn)行

15、穩(wěn)定并改善整個(gè)企業(yè)的功率因數(shù)。需要調(diào)速卷取機(jī)、連續(xù)鑄管機(jī)、燒結(jié)機(jī)等。正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷穩(wěn)定，持續(xù)運(yùn)行。但在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中需要對(duì)其速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，多采用直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。從供電系統(tǒng)所取用的電能的需要系數(shù)均較上述的持續(xù)運(yùn)行工作制的電氣設(shè)備低。CI反復(fù)短時(shí)工作制用于橋式起重機(jī)、提升機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、各種軋鋼機(jī)等機(jī)械的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)。運(yùn)轉(zhuǎn)與間歇是交替進(jìn)行，在正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷不穩(wěn)定，必須選用反復(fù)短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)。這類設(shè)備需用系數(shù)較低，供電設(shè)備除了短時(shí)承受沖擊負(fù)荷以外，經(jīng)常處于低負(fù)載狀態(tài)，功率因數(shù)也偏低。屬于供電系統(tǒng)的不良用戶。短時(shí)工作制機(jī)床上的某些輔助電動(dòng)機(jī)等。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間短而間歇時(shí)間長(zhǎng)，在企業(yè)中應(yīng)用較少。續(xù)表CI電爐類電弧爐 單臺(tái)容量大，由于接近電阻負(fù)載，故功率因數(shù)也較高。起始熔煉期間單相負(fù)荷波動(dòng)大，因此能引起很大的電網(wǎng)波動(dòng)。需通過專用的電爐變壓器供電，多用于加熱金屬或?qū)饘龠M(jìn)