電氣防火技術(shù)-課件2.

1、三、 工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)一、電力系統(tǒng) 由發(fā)電廠、電力網(wǎng)及電能用戶組成的系統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)。1、電力系統(tǒng)的組成和作用1）發(fā)電廠2）電力網(wǎng)3）電能用戶4）電力系統(tǒng)還包括保證其安全可靠運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置、安全自動(dòng)裝置、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和電力通信等相應(yīng)的輔助系統(tǒng)（一般稱為二次系統(tǒng)）。 輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)統(tǒng)稱為電力網(wǎng)（電網(wǎng)），是電力系統(tǒng)的重要組成部分。 輸電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中最高電壓等級的電網(wǎng)，是電力系統(tǒng)中的主要網(wǎng)絡(luò)（簡稱主網(wǎng)），起到電力系統(tǒng)骨架的作用，所以又可稱為網(wǎng)架。在一個(gè)現(xiàn)代電力系統(tǒng)中既有超高壓交流輸電，又有超高壓直流輸電。這種輸電系統(tǒng)通常稱為交、直流混合輸電系統(tǒng)。 配電網(wǎng)是將電能從樞紐變電站直接分配到用戶區(qū)

2、或用戶的電網(wǎng)，它的作用是將電力分配到配電變電站后再向用戶供電，也有一部分電力不經(jīng)配電變電站，直接分配到大用戶，由大用戶的配電裝置進(jìn)行配電。 電力網(wǎng)的額定電壓等級電力系統(tǒng)中各種不同的電力設(shè)備均有各自的額定電壓，它們構(gòu)成整個(gè)電力系力系統(tǒng)的電壓等級。輸電采用的電壓高于配電電壓。輸電和配電電壓界限的劃分不是固定不變的，隨電網(wǎng)覆蓋的區(qū)域和容量大小而變化。各種電氣設(shè)備的額定電壓費(fèi)為三類：a 第一類額定電壓：100V以下的額定電壓b 第二類額定電壓：大于100V且小于1000V的額定電壓c 第三類額定電壓：1000V以上的額定電壓 電力網(wǎng)的電壓等級比較多，不同電壓等級有不同的作用。 對于電氣設(shè)備而言，習(xí)慣上

3、把1KV以下的電壓稱低壓， 1KV以上的稱高壓。一般高壓中又有中壓（ 110KV ）、高壓（ 10330KV ）、超高壓（ 3301000KV ）、特高壓（大于 1000KV ）之別。 我國已頒發(fā)的城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則規(guī)定：35110kV為高壓配電電壓；10kV為中壓配電電壓；220380V為低壓配電電壓。在某些地區(qū)220kV輸電網(wǎng)尚未形成前，110kV（甚至35kV）也可作為輸電電壓。就我國目前絕大多數(shù)電網(wǎng)來說，220kV為高壓輸電電壓（HV），330kV、500kV為超高壓輸電電壓（EHV），更高一級輸電電壓正在研究論證之中。美國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：超高壓為高于242kV，但低于1000kV的

4、最高系統(tǒng)電壓；特高壓為等于或高于1000kV的最高系統(tǒng)電壓。 2、電力系統(tǒng)的負(fù)荷 電力系統(tǒng)中所有用電設(shè)備消耗的功率稱為電力系統(tǒng)的負(fù)荷。電力系統(tǒng)負(fù)荷包括有功功率和無功功率，其全部功率稱為視在功率，等于電壓和電流的乘積（單位千伏安）。 1）把電能轉(zhuǎn)換為其他能量形式（如機(jī)械能、光能、熱能等），并在用電設(shè)備中真實(shí)消耗掉的功率稱為有功負(fù)荷。 2）電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵、機(jī)床和軋鋼設(shè)備等機(jī)械，完成電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能還要消耗無功。為產(chǎn)生磁場所消耗的功率稱為無功功率。3）有功功率與視在功率的比值稱為功率因數(shù)。 電力系統(tǒng)的總負(fù)荷：系統(tǒng)中千萬個(gè)用電設(shè)備所需功率的總和。（異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、電熱爐、整流設(shè)備、照明等

5、） 綜合用電負(fù)荷：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸和市政生活所需的功率之和。 供電負(fù)荷：綜合用電負(fù)荷網(wǎng)絡(luò)損耗 發(fā)電負(fù)荷：供電負(fù)荷廠用電 3、電力系統(tǒng)負(fù)荷變化 電力系統(tǒng)負(fù)荷隨時(shí)間而不斷變化，具有隨機(jī)性，其變化情況用負(fù)荷曲線來表示。負(fù)荷曲線 load curve 反映電力負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線按負(fù)荷種類分：有功負(fù)荷曲線，無功負(fù)荷曲線、按時(shí)間長短分：日負(fù)荷曲線，月負(fù)荷、年負(fù)荷曲線按計(jì)量地點(diǎn)分：個(gè)別用戶、電力線路、變電所、發(fā)電廠乃至整個(gè)地區(qū)、整個(gè)系統(tǒng)通常有日負(fù)荷曲線、月負(fù)荷曲線（國外多用周負(fù)荷曲線）、年負(fù)荷曲線。 年負(fù)荷曲線表示的是每月的最高負(fù)荷值。日負(fù)荷曲線是將電力系力系統(tǒng)每日24h的負(fù)荷繪制成的曲線。 1）日負(fù)

6、荷曲線中負(fù)荷曲線的最高點(diǎn)為日最大負(fù)荷（又稱為高峰負(fù)荷），負(fù)荷曲線的最低點(diǎn)為最小負(fù)荷（又稱為低谷負(fù)荷），它們是一天內(nèi)負(fù)荷變化的兩個(gè)極限值，高峰負(fù)荷與低谷負(fù)荷之差稱為峰谷差。 2）日平均負(fù)荷與最高負(fù)荷的百分比值，稱為負(fù)荷率。3）最小負(fù)荷水平線以下部分稱為基荷；平均負(fù)荷水平線以上的部分為峰荷；最小負(fù)荷與平均負(fù)荷之間的部分稱為腰荷。 4、 電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制 電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)、變壓器、輸配電線路和用電設(shè)備按一定方式連接組成的整體。其運(yùn)行特點(diǎn)是發(fā)電、輸電、配電和用電同時(shí)完成。因此，為了向用戶連續(xù)提供質(zhì)量合格的電能，電力系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功和無功功率應(yīng)隨時(shí)隨刻與隨機(jī)變化的電力系統(tǒng)負(fù)荷消耗的有功功率和無

7、功功率（包括系統(tǒng)損耗）相等，同時(shí)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率和無功功率、線路上的功率潮流（視在功率）和系統(tǒng)各級電壓應(yīng)在安全運(yùn)行的允許范圍之內(nèi)。要保證電力系統(tǒng)這種正常運(yùn)行狀態(tài)，必須滿足兩點(diǎn)基本要求：(1)電力系統(tǒng)中所有電氣設(shè)備處于正常狀態(tài)，能滿足各種工況的需要。(2)電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)以同一頻率保持同步運(yùn)行。 電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)可分為3種：正常狀態(tài)、緊急狀態(tài)（事故狀態(tài)）和恢復(fù)狀態(tài)（事故后狀態(tài)） 1）正常狀態(tài) 在正常運(yùn)行狀態(tài)下，電力系力系統(tǒng)中總的有功和無功功率出力能和負(fù)荷總的有功和無功功率功率的需求達(dá)到平衡；電力系統(tǒng)的各母線電壓和頻率均在正常運(yùn)行的允許偏差范圍內(nèi)；各電源設(shè)備和輸配電設(shè)備均在規(guī)定的限額內(nèi)

8、運(yùn)行；電力系力系統(tǒng)有足夠的旋轉(zhuǎn)備用和緊急備用以及必要的調(diào)節(jié)手段，使系統(tǒng)能承受正常的干擾（如無故障開斷一臺發(fā)電機(jī)或一條線路），而不會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)中各設(shè)備的過載，或電壓和頻率偏差超出允許范圍。 2）緊急狀態(tài) 電力系力系統(tǒng)遭受嚴(yán)重的故障（或事故），其正常運(yùn)行狀態(tài)將被破壞，進(jìn)入緊急狀況（事故狀態(tài)）。 電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障主要有：（1）線路、母線、變壓器變壓器和發(fā)電機(jī)短路。短路有單相接地、兩相和三相短路。短路又分瞬間短路和永久性短路。在實(shí)際運(yùn)行中，單相短路出現(xiàn)的可能性比三相短路多，而三相短路對電力系力系統(tǒng)影響最嚴(yán)重。當(dāng)然尤其嚴(yán)重的是三相永久性短路，這是極其稀小的。在雷擊等情況下，有可能在電力系統(tǒng)中若干點(diǎn)同時(shí)發(fā)

9、生短路，形成多重故障。（2）突然跳開大容量發(fā)電機(jī)或大的負(fù)荷引起電力力系系統(tǒng)的有功功率和無功功率功率嚴(yán)重不平衡。（3）發(fā)電機(jī)失步，即不能保持同步運(yùn)行。 電力系統(tǒng)出現(xiàn)緊急狀態(tài)將危及其安全運(yùn)行，主要事故有以下幾個(gè)方面：(1)頻率下降。在緊急狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)和負(fù)荷間的功率嚴(yán)重不平衡，會(huì)引起電力系力系統(tǒng)頻率突然大幅度下降，如不采取措施，使頻率迅速恢復(fù)，將使整個(gè)電廠解列，其惡性循環(huán)將會(huì)產(chǎn)生頻率崩潰，導(dǎo)致全電力系統(tǒng)瓦解。(2)電壓下降。在緊急狀態(tài)下，無功電源可能被突然切除，引起電壓大幅度下降，甚至發(fā)生電壓崩潰現(xiàn)象。這時(shí)，電力系力系統(tǒng)中大量電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，大量發(fā)電機(jī)甩掉負(fù)荷，導(dǎo)致電力系統(tǒng)解列，甚至使電力系力系統(tǒng)

10、的一部分或全部瓦解。(3)線路和變壓器過負(fù)荷。在緊急狀態(tài)下，線路過負(fù)荷，如不采取相應(yīng)技術(shù)措施，會(huì)連鎖反應(yīng)，出現(xiàn)新的故障，導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)一步惡化。(4)出現(xiàn)穩(wěn)定問題。在緊急狀態(tài)下，如不及時(shí)采取相應(yīng)的控制措施或措施不夠有效，則電力系力系統(tǒng)將失去穩(wěn)定。所謂電力系統(tǒng)穩(wěn)定，就是要求保持電力力系系統(tǒng)中所有同步發(fā)電機(jī)并列同步運(yùn)行。電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定就是各發(fā)電機(jī)不再以同一頻率，保持固定功角運(yùn)行，電壓和功率功率大幅度來回?fù)u動(dòng)。電力力系系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞會(huì)對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行產(chǎn)生最嚴(yán)重后果，將可能導(dǎo)致全系統(tǒng)崩潰，造成大面積停電事故。 3）恢復(fù)狀態(tài) 在緊急狀態(tài)后，借助繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置或人工干預(yù)，使故障隔離，事故不擴(kuò)大

11、，電力系統(tǒng)大體可以穩(wěn)定下來。這時(shí)，部分發(fā)電機(jī)或線路（變壓器）仍處于斷開狀態(tài)，部分用戶仍然停電，嚴(yán)重情況下電力系統(tǒng)可能被分解成幾個(gè)獨(dú)立部分，電力系統(tǒng)進(jìn)入恢復(fù)狀態(tài)。這時(shí)，要采取一系列操作，采取各種恢復(fù)出力和送電能力的措施，盡快恢復(fù)對用戶的供電，使系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。 5、電力系統(tǒng)互聯(lián) 電力系力系統(tǒng)互聯(lián)可以獲得顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。它的主要作用和優(yōu)越性有以下幾個(gè)方面：1）更經(jīng)濟(jì)合理開發(fā)一次能源，實(shí)現(xiàn)水、火電資源優(yōu)勢互補(bǔ)。 各地區(qū)的能源資源分布不盡相同，能源資源和負(fù)荷分布也不盡平衡。電力系統(tǒng)互聯(lián)，可以在煤炭豐富的礦口建設(shè)大型火電廠向能源缺乏的地區(qū)送電，可以建設(shè)具有調(diào)節(jié)能力的大型水電廠，以充分利用水力資源

12、。這樣既可解決能源和負(fù)荷分布的不平衡性，又可充分發(fā)揮水電和火電在電力系力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)。 2）降低系統(tǒng)總的負(fù)荷峰值，減少總的裝機(jī)容量。由于各電力系統(tǒng)的用電構(gòu)成和負(fù)荷特性、電力消費(fèi)習(xí)慣性的不同，以及地區(qū)間存在著時(shí)間差和季節(jié)差，因此，各個(gè)系統(tǒng)的年和日負(fù)荷曲線不同，出現(xiàn)高峰負(fù)荷不在同時(shí)發(fā)生。而整個(gè)互聯(lián)系統(tǒng)的日最高負(fù)荷和季節(jié)最高負(fù)荷不是各個(gè)系統(tǒng)高峰負(fù)荷的線性相加，結(jié)果使整個(gè)系統(tǒng)的最高負(fù)荷比各系統(tǒng)的最高負(fù)荷之和要低，峰谷差也要減少。電力系力系統(tǒng)互聯(lián)有顯著的錯(cuò)峰效益，可減少各系統(tǒng)的總裝機(jī)容量。 3）減少備用容量。各發(fā)電廠的機(jī)組可以按地區(qū)輪流檢修，錯(cuò)開檢修時(shí)間。通過電力系統(tǒng)互聯(lián)，各個(gè)電網(wǎng)相互支援，可減少檢修

13、備用。各電力系力系統(tǒng)發(fā)生故障或事故時(shí)，電力系統(tǒng)之間可以通過聯(lián)絡(luò)線互相緊急支援，避免大的停電事故，提高了各系統(tǒng)的安全可靠性，又可減少事故備用?？傊蓽p少整個(gè)系統(tǒng)的備用容量和各系統(tǒng)裝機(jī)容量。 4）提高供電可靠性。由于系統(tǒng)容量加大，個(gè)別環(huán)節(jié)故障對系統(tǒng)的影響較小，而多個(gè)環(huán)節(jié)同時(shí)發(fā)生故障的概率相對較小，因此能提高供電可靠性。但是，個(gè)別環(huán)節(jié)發(fā)生故障，如果不及時(shí)消除，就有可能擴(kuò)大，波及相鄰的系統(tǒng)，嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致大面積停電。因此，互聯(lián)電力系力系統(tǒng)要形成合理的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，提高電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平，以保證電力系力系統(tǒng)互聯(lián)高可靠性的實(shí)現(xiàn)。 5）提高電能質(zhì)量。電力系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)會(huì)引起頻率變化。由于電力系力系統(tǒng)容量增大，

14、供電范圍擴(kuò)大，總的負(fù)荷波動(dòng)比各地區(qū)的負(fù)荷波動(dòng)之和要小，因此，引起系統(tǒng)頻率的變化也相對要小。同樣，沖擊負(fù)荷引起的頻率變化也要小。 6）提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。各個(gè)電力系統(tǒng)的供電成本不相同，在資源豐富地區(qū)建設(shè)發(fā)電廠，其發(fā)電成本較低。實(shí)現(xiàn)互聯(lián)電力系力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，可獲得補(bǔ)充的經(jīng)濟(jì)效益。 二、工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)組成1、工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則根據(jù)工業(yè)企業(yè)用戶用電設(shè)備對供電可靠性的要求、允許停電時(shí)間、用電單位的規(guī)模、性質(zhì)和用電容量，供電局按有關(guān)規(guī)定并結(jié)合本地區(qū)供電條件確定供電對其供電方式。供電方式確定后，再根據(jù)技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)上節(jié)約的原則設(shè)計(jì)工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)。 2、工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)組成工業(yè)企業(yè)的供配電系

15、統(tǒng) （industrial power supply system）分兩部分：1） 電源系統(tǒng)（外部供電系統(tǒng)）：從電源至總降壓變電所的供電系統(tǒng)，包括高壓架空線路或電纜線路。2） 配電系統(tǒng)：高壓用電設(shè)備、各車間變電所及低壓配電系統(tǒng)。 A.總降壓變電所 1） 作用：將電源電壓（35110Kv）降至610Kv，并分別送到各車間變或其它610Kv的高壓用電設(shè)備。2）總降壓變電所的設(shè)置符合下列要求 （1）接近負(fù)荷中心； （2）進(jìn)出線方便。高壓架空線路的出線走廊的位置應(yīng)與變電所的位置同時(shí)確定。 （3）運(yùn)輸方便。 （4）變電所屋外配電裝置與其它建筑物、構(gòu)筑物之間的防火間距應(yīng)滿足要求。 （5）位于污穢源的上風(fēng)側(cè)

16、。 （6）位置的選擇還應(yīng)考慮是否妨礙企業(yè)的發(fā)展。 （7）變電所建筑物、變壓器及屋外配電裝置與附近的冷卻塔或噴水池之間有個(gè)最小距離。 B .配電所1）作用：在接近負(fù)荷中心處集中接受610Kv電源所供電能，重新分配到附近各車間變電所或其它610Kv的高壓用電設(shè)備。2）位置應(yīng)符合以下要求：（1）接近負(fù)荷中心并靠近電源側(cè)；（2）進(jìn)出線方便。（3）位于污穢源的上風(fēng)側(cè)。（4）應(yīng)避免設(shè)在有劇烈震動(dòng)的場所并考慮擴(kuò)建的可能性等。 C.車間變電所1）作用：將610Kv的電壓降至380/220v,并送至各低壓用電設(shè)備。2）位置：（1）應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，靠近電源側(cè)。（2）進(jìn)出線方便。（3）運(yùn)輸方便。（4）變壓器室的大門應(yīng)盡量避免朝西開門。3）型式：按變壓器安裝的位置分：附近變電所、屋內(nèi)式車間變電所、獨(dú)立變電所、屋外式變電所、桿上變電所。4）車間變電所的數(shù)量 主要取決于負(fù)荷的大小、車間之間的距離和經(jīng)濟(jì)效果。 3、工業(yè)企業(yè)供配電電壓的選擇 selection of supply voltage 供配電電壓主要取決于地區(qū)供電電源電壓、工廠用電設(shè)備的總?cè)萘亢透邏涸O(shè)備的容量。1）中小企業(yè)因供配電距離短、用電設(shè)備容量小、無高壓用電設(shè)備，廣泛用380/220V三相四線制的低壓供電。2）中型工業(yè)企業(yè)，因供電距離長、用電設(shè)備容量大，有時(shí)可能有高壓用電設(shè)備，一般用10Kv或6Kv電壓供電，但主要由地