工業(yè)企業(yè)供電課件

1、1第1章 緒論 第第1 1節(jié)節(jié) 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念 一、電力系統(tǒng)的構成一、電力系統(tǒng)的構成由發(fā)電廠的發(fā)電機、升壓及降壓由發(fā)電廠的發(fā)電機、升壓及降壓變電設備、電力網及電能用戶（用變電設備、電力網及電能用戶（用電設備）組成的系統(tǒng)統(tǒng)稱為電力系電設備）組成的系統(tǒng)統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)統(tǒng)。231 1發(fā)電廠發(fā)電廠 （1 1）功能：發(fā)電廠是生產電能的）功能：發(fā)電廠是生產電能的場所。把自然界中的一次能源轉換為場所。把自然界中的一次能源轉換為用戶可以直接使用的二次能源用戶可以直接使用的二次能源電電能。能。 （2 2）種類：火力發(fā)電廠、水利發(fā)）種類：火力發(fā)電廠、水利發(fā)電廠、核能發(fā)電廠、潮汐發(fā)電、地熱電廠、

2、核能發(fā)電廠、潮汐發(fā)電、地熱發(fā)電、太陽能發(fā)電、風力發(fā)電等。發(fā)電、太陽能發(fā)電、風力發(fā)電等。 （3 3）發(fā)電設備：發(fā)電機。）發(fā)電設備：發(fā)電機。4火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠5 火力發(fā)電一般是指利用石油、火力發(fā)電一般是指利用石油、煤炭和天然氣等燃料燃燒時產生的煤炭和天然氣等燃料燃燒時產生的熱能來加熱水，使水變成高溫、高熱能來加熱水，使水變成高溫、高壓水蒸氣，然后再由水蒸氣推動發(fā)壓水蒸氣，然后再由水蒸氣推動發(fā)電機來發(fā)電的方式的總稱。電機來發(fā)電的方式的總稱。 火力發(fā)電根據(jù)使用的燃料不同，火力發(fā)電根據(jù)使用的燃料不同，可分為石油火力發(fā)電、煤炭火力發(fā)可分為石油火力發(fā)電、煤炭火力發(fā)電和液化天然氣火力發(fā)電等種類。電和液化天

3、然氣火力發(fā)電等種類?；鹆Πl(fā)電火力發(fā)電6火力發(fā)電的組成 火力發(fā)電站的主要設備系統(tǒng)包括：火力發(fā)電站的主要設備系統(tǒng)包括： 燃料供給系統(tǒng)燃料供給系統(tǒng) 給水系統(tǒng)給水系統(tǒng) 蒸汽系統(tǒng)蒸汽系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng) 電氣系統(tǒng)及其他一些輔助處理設備。電氣系統(tǒng)及其他一些輔助處理設備。7碎煤機煤場磨煤機給煤機鍋爐原煤倉鼓風機空氣預熱器引風機省煤器鍋爐房熱空氣煙氣給水泵加熱器除氧器水處理設備汽輪機凝汽器凝結水泵循環(huán)水泵給水蒸汽升壓變壓器35KV配電裝置發(fā)電機噴燃器循環(huán)水空氣8張家口發(fā)電廠汽輪機房910汽輪機發(fā)電機升壓變壓器減壓罐調相機1112131415張發(fā)口發(fā)電總廠16 水力發(fā)電廠 ： 水力發(fā)電廠也稱為水電站，它是利用

4、河水從上游流到下游時水流的位能轉換為電能。發(fā)電機的原動機是水輪機，通過水輪機將水能轉換為機械能。水輪機再帶動發(fā)電機，將機械能轉換成電能 17 水力發(fā)電廠總容量與水的流量及水頭的大小成正比。在河水流量一定時，要獲得較大的發(fā)電容量，必須有較高的水頭(落差)。因此必須用人工的方法使上下游形成較大的集中落差。最常用的方法，是在河流上修建攔河壩，形成水庫，抬高上游水位，即可形成大的水位差。這種水電廠稱為堤壩式水電廠。 18 另一種集中落差的方法是利用引水道。在有相當坡度的彎曲河段上游筑一低壩，擋住河水，然后用引水道將水直接引至河段的末端。因此，這種發(fā)電廠稱為引水式發(fā)電廠。 19水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠202

5、122232425 水力發(fā)電廠的另一種是利用潮汐能發(fā)電的潮汐發(fā)電廠，它是在海灣入口處修筑堤壩，將海灣與海洋隔開。漲潮時，海洋水位高于海灣，將海洋的水放人海灣發(fā)電。落潮時海洋的水位下降，低于海灣的水位，可以將海灣的水放回海洋進行發(fā)電。我國海岸線很長，港灣交錯，蘊藏著豐富的潮力資源，利用潮汐發(fā)電的潛力是很大的。2627法國朗斯潮汐發(fā)電28 原子能發(fā)電廠： 它和一般的火力發(fā)電廠的基本原理大致相同，所不同的是利用原子核反應堆和蒸汽發(fā)生器代替一般火力發(fā)電的鍋爐設備，而發(fā)電設備仍為普通汽輪機和發(fā)電機。反應堆主要由燃料元件、減速劑、反射層、載熱劑、堆內支承結構、反應堆外殼、控制棒以及再生區(qū)和實驗孔道等組成。

6、燃料元件是產生熱量的部件，用天然鈾、低濃鈾或高濃鈾等核燃料制成。 29日本核電站30秦山核電站秦山核電站31323334353637 2.變電所：變電所是接受電能與分配電能并改變電能電壓的樞紐，是發(fā)電廠到用戶之間的重要環(huán)節(jié)之一，它主要由電力變壓器與一些配電設備構成。 如果只有配電設備而無電力變壓器，僅用以接受電能與分配電能，則稱其為配電站或開閉所。在一般情況下，配電站多結合在變電所之中。 38 3 3電力網電力網（1 1）功能：變換電壓、傳送電能。）功能：變換電壓、傳送電能。（2 2）組成：由升壓和降壓變電所）組成：由升壓和降壓變電所和與之對應的電力線路組成。和與之對應的電力線路組成。39GG

7、GGG地 區(qū)變 電 所G220 330 kVGG大 型水 電 站(或 核 電 站 )地 區(qū) 變 電 所6 10 kV電 網水 電 廠樞 紐 變 電 所220 330 kV區(qū) 域 電 網220 500 kV超 高 壓 輸 電 線6.3 kV熱 電 廠6 kV220 380 V220 330 V6.3 kV220 / 380 V35 110 kV用 戶變 電 所6 10 kV配 電 線 路車 間 變 電 所工 廠 總 降壓 變 電 所35 110 kV地 方 電 網4041大同-房山500kV輸電線路42房山-昌平緊湊型輸電線路43444 4電力用戶（用電設備）電力用戶（用電設備） 消耗電能的場所

8、，將電能通過用消耗電能的場所，將電能通過用電設備轉換為滿足用戶需求的其他形電設備轉換為滿足用戶需求的其他形式的能量式的能量 例如：電動機將電能轉換為機械能、例如：電動機將電能轉換為機械能、電熱設備將電能轉換為熱能、照明設電熱設備將電能轉換為熱能、照明設備將電能轉換為光能等。備將電能轉換為光能等。45電動機電動機電熱爐電熱爐461.2 電力系統(tǒng)的電壓及電能質量額定電壓：能使發(fā)電機、變壓器和一切用電設備在正常運行 時獲得最經濟效果的電壓。 1電網的額定電壓：線路首末端電壓的平均值應等于電網額定電壓。2用電設備的額定電壓：用電設備的額定電壓等于電網額定電壓。3發(fā)電機的額定電壓：發(fā)電機的額定電壓規(guī)定比

9、同級電網電壓高5%。補償電能在電網傳輸功率時產生的電壓損失。4748一、電壓的選擇一、電壓的選擇 1 1選擇電壓的一般原則選擇電壓的一般原則:（1 1）影響配電電壓的因素）影響配電電壓的因素：地區(qū)供：地區(qū)供電電源的電壓、用電設備的總容量、用電電源的電壓、用電設備的總容量、用電設備的特征、供電距離、供電線路的電設備的特征、供電距離、供電線路的回路數(shù)量、用電單位的遠景規(guī)劃、當?shù)鼗芈窋?shù)量、用電單位的遠景規(guī)劃、當?shù)毓搽娋W現(xiàn)狀和它的發(fā)展規(guī)劃及經濟合公共電網現(xiàn)狀和它的發(fā)展規(guī)劃及經濟合理等因素。理等因素。49（2 2）供電方式）供電方式：用電設備容量在用電設備容量在250kW250kW或需要變壓器容或需要

10、變壓器容量在量在160kVA160kVA以上者，應以高壓方式供電；以上者，應以高壓方式供電；用電設備容量在用電設備容量在250kW250kW或需要變壓器容或需要變壓器容量在量在160kVA160kVA以下者，應以低壓方式供電，特殊以下者，應以低壓方式供電，特殊情況下也可以高壓方式供電情況下也可以高壓方式供電。 2 2電力線路合理輸送功率和輸送距離電力線路合理輸送功率和輸送距離 線路在輸送的功率和距離一定的情況下，線路在輸送的功率和距離一定的情況下，電壓愈高則電流愈小，導線截面和線路中的功電壓愈高則電流愈小，導線截面和線路中的功率損耗愈小。同時，電壓愈高線路的絕緣要求率損耗愈小。同時，電壓愈高線

11、路的絕緣要求愈高，變壓器和開關設備的價格愈高，選擇電愈高，變壓器和開關設備的價格愈高，選擇電壓等級要權衡經濟效益。壓等級要權衡經濟效益。 50 各級電壓電力線路合理的輸送功率和輸送距離各級電壓電力線路合理的輸送功率和輸送距離 線路電壓（線路電壓（kVkV） 線路類型線路類型 輸送功率（輸送功率（kWkW） 輸送距離（輸送距離（kmkm） 架空架空 100 0.25 0.38 電纜電纜 175 0.35 架空架空 1200 415 6 電纜電纜 3000 8 架空架空 2000 620 10 電纜電纜 4000 6 35 架空架空 200015000 2050 110 架空架空 10000300

12、00 50150 220 架空架空 100000500000 200300 330 架空架空 200000800000 200600 500 架空架空 10000001500000 150850 51 電力系統(tǒng)運行特點和基本要求電力系統(tǒng)運行特點和基本要求 1電能的特點 （1）電能不能儲存 電能的生產、輸送、分配和使用同時完成。 （2）暫態(tài)過程非常迅速 電能以電磁波的形式傳播，傳播速度為300kmms。 （3）和國民經濟各部門間的關系密切 。 2對電力系統(tǒng)提出的要求 （1）保證供電可靠性 （2）保證電能質量 （3）提高電力系統(tǒng)運行的經濟性 （4）環(huán)境保護問題 52決定供電質量的主要指標決定供電質

13、量的主要指標主要指標：電壓、頻率和可靠性主要指標：電壓、頻率和可靠性1.1.電壓：過高或過低的危害性；無電壓：過高或過低的危害性；無功補償和調壓。功補償和調壓。2.2.頻率：要求較高。標準電流頻率頻率：要求較高。標準電流頻率50Hz50Hz533.3.供電可靠性供電可靠性 (1)(1)定義：定義：供電可靠性指標是根據(jù)用電供電可靠性指標是根據(jù)用電負荷的等級要求制定的。衡量供電可靠性負荷的等級要求制定的。衡量供電可靠性的指標，用全年平均供電時間占全年時間的指標，用全年平均供電時間占全年時間百分數(shù)表示。百分數(shù)表示。 例如，全年時間例如，全年時間87608760小時，用戶全年小時，用戶全年停電時間為停

14、電時間為87.687.6小時，即停電時間占全年小時，即停電時間占全年的的1%1%，供電可靠性為，供電可靠性為99%99%。 (2)(2)可靠性標準可靠性標準：城市供電可靠率達到：城市供電可靠率達到99.9%99.9%；大中城市中心市區(qū)供電可靠率達到；大中城市中心市區(qū)供電可靠率達到99.99%99.99%。54 (3)電力負荷的分類電力負荷的分類 按對供電可靠性要求的負荷分類按對供電可靠性要求的負荷分類 我國將電力負荷按其對供電可靠性的要求及中斷我國將電力負荷按其對供電可靠性的要求及中斷供電在政治上、經濟上造成的損失或影響的程度供電在政治上、經濟上造成的損失或影響的程度劃分為三級。劃分為三級。

15、一級負荷一級負荷 一級負荷為中斷供電將造成人身傷亡者；中斷一級負荷為中斷供電將造成人身傷亡者；中斷供電將在政治上、經濟上造成重大損失者，如重供電將在政治上、經濟上造成重大損失者，如重大設備損壞、重大產品報廢、用重要原料生產的大設備損壞、重大產品報廢、用重要原料生產的產品大量報廢，國民經濟中重點企業(yè)的連續(xù)性生產品大量報廢，國民經濟中重點企業(yè)的連續(xù)性生產過程被打亂而需要長時間恢復等；中斷供電將產過程被打亂而需要長時間恢復等；中斷供電將有重大政治、經濟影響的用電單位的正常工作的有重大政治、經濟影響的用電單位的正常工作的負荷者。負荷者。55 二級負荷二級負荷 二級負荷為中斷供電將在政治上、經濟上造成較

16、二級負荷為中斷供電將在政治上、經濟上造成較大損失者，如主要設備損壞、大量產品報廢，連大損失者，如主要設備損壞、大量產品報廢，連續(xù)性生產過程被打亂需較長時間才能恢復，重點續(xù)性生產過程被打亂需較長時間才能恢復，重點企業(yè)大量減產等；中斷供電系統(tǒng)將影響重要用電企業(yè)大量減產等；中斷供電系統(tǒng)將影響重要用電單位正常工作的負荷者；中斷供電將造成大型影單位正常工作的負荷者；中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重要公共場所劇院、大型商場等較多人員集中的重要公共場所秩序混亂者。秩序混亂者。 三級負荷三級負荷 三級負荷為不屬于一級和二級負荷者。對一些三級負荷為不屬于一級和二級負荷者。對一些非連續(xù)性生產的

17、中小型企業(yè)，停電僅影響產量或非連續(xù)性生產的中小型企業(yè)，停電僅影響產量或造成少量產品報廢的用電設備，以及一般民用建造成少量產品報廢的用電設備，以及一般民用建筑的用電負荷等均屬三級負荷。筑的用電負荷等均屬三級負荷。561.3 中性點運行方式 在三相電力系統(tǒng)中電源側中性點工作狀態(tài)，有兩種情況：一種為中性點非直接接地系統(tǒng)，通常稱為小電流接地系統(tǒng)； 另一種為中性點直接接地系統(tǒng)，通常稱為大電流接地系統(tǒng)。 前者又分為中性點不接地和中性點經消弧線圈接地兩種系統(tǒng) 57C C CABC負載中性點不接地的三相電力系統(tǒng)正常工作狀態(tài)中性點不接地的三相電力系統(tǒng)正常工作狀態(tài) 58C C CABC中點不接地的三相電力系統(tǒng)單相

18、接地時的工作狀態(tài)中點不接地的三相電力系統(tǒng)單相接地時的工作狀態(tài) 1、單相接地時的接地電流等于正常時相對地電容電流的3倍2、 當發(fā)生不完全接地(經過一些電阻接地)時，故障相對地的電壓大于零而小于相電壓，未故障相對地電壓則大于相電壓，小于線間電壓，且此時接地電流也比完全接地時小一些。3、當發(fā)生單相接地時，對負載的工作不會有任何影響，但不允許長期工作，因為長期運行時，有可能引起未故障相絕緣薄弱的地方損壞而接地，造成兩相接地短路，流過大電流，損壞設備。 59C C CABC消弧線圈中性點經消弧線圈接地的三相電力系統(tǒng)中性點經消弧線圈接地的三相電力系統(tǒng) 中性點經消弧線圈接地的系統(tǒng)，與中性點不接地系統(tǒng)一樣，在

19、單相接地時，接地相對地電壓為零，其他未故障相對地電壓升高到倍，同時消弧線圈可使接地故障處的電流減小，易于迅速熄滅電弧，因而中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)和中性點不接地的三相系統(tǒng)，統(tǒng)稱為非直接接地系統(tǒng)或小電流接地系統(tǒng)。60 中性點直接接地系統(tǒng)當發(fā)生單相接地時，故障相由接地點通過大地形成單相短路，單相短路電流值很大，故又稱其為大電流接地系統(tǒng)。 在大容量電力系統(tǒng)中為了減少單相短路電流的數(shù)值，可以采用中性點經過電抗器接地，或只將系統(tǒng)中一部分變壓器的中性點直接接地。具體的選取，應使單相短路電流不超過最大可能的三相短路電流值。61 工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng) 工廠供電系統(tǒng)由高壓及低壓兩種配電線路、變電工廠

20、供電系統(tǒng)由高壓及低壓兩種配電線路、變電所（包括配電所）和用電設備組成。所（包括配電所）和用電設備組成。 一般大、中一般大、中型工廠均設有總降壓變電所，把型工廠均設有總降壓變電所，把35110 kV電壓電壓降為降為610 kV電壓，向車間變電所或高壓電動機電壓，向車間變電所或高壓電動機和其他高壓用電設備供電，總降壓變電所通常設和其他高壓用電設備供電，總降壓變電所通常設有一兩臺降壓變壓器。有一兩臺降壓變壓器。 在一個生產車間內，根據(jù)生產規(guī)模、用電設在一個生產車間內，根據(jù)生產規(guī)模、用電設備的布局和用電量的大小等情況，可設立一個或備的布局和用電量的大小等情況，可設立一個或幾個車間變電所（包括配電所），

21、也可以幾個相幾個車間變電所（包括配電所），也可以幾個相鄰且用電量不大的車間共用一個車間變電所。車鄰且用電量不大的車間共用一個車間變電所。車間變電所一般設置一兩臺變壓器（最多不超過三間變電所一般設置一兩臺變壓器（最多不超過三臺），臺）， 其單臺容量一般為其單臺容量一般為62 1000 kVA或或1000 kVA以下（最大不超過以下（最大不超過1800 kVA），）， 將將610 kV電壓降為電壓降為220 V/380 V電壓，電壓，對低壓用電設備供電。對低壓用電設備供電。 一般大、一般大、 中型工廠的供中型工廠的供電系統(tǒng)如圖電系統(tǒng)如圖 所示。所示。 小型工廠，小型工廠， 所需容量一般為所需容量一

22、般為 1000 kVA或稍或稍多，因此，多，因此， 只需設一個降壓變電所，由電力網以只需設一個降壓變電所，由電力網以610 kV電壓供電，其供電系統(tǒng)如圖電壓供電，其供電系統(tǒng)如圖 所示。所示。 變電所中的主要電氣設備是降壓變壓器和受變電所中的主要電氣設備是降壓變壓器和受電、配電設備及裝置。用來接受和分配電能的電電、配電設備及裝置。用來接受和分配電能的電氣裝置稱為配電裝置，氣裝置稱為配電裝置， 其中包括開關設備、母線、其中包括開關設備、母線、保護電器、測量儀表及其他電氣設備等。對于保護電器、測量儀表及其他電氣設備等。對于 10 kV及及10 kV以下系統(tǒng)，為了安裝和維護方便，以下系統(tǒng)，為了安裝和維

23、護方便， 總總是將受電、配電設備及裝置做成成套的開關柜。是將受電、配電設備及裝置做成成套的開關柜。 63STSSTSSTSSTSSTS6 10 kV高 壓 配 電 線高 壓配 電 所(HDS)總 降 壓 變 電 所電 源 進 線電 源 進 線35 220 kV(H SS)車 間變 電 所220V / 380 V 用 電 設 備大、大、 中型工廠供電系統(tǒng)圖中型工廠供電系統(tǒng)圖64小型工廠供電系統(tǒng)圖 (a) 裝有一臺變壓器； (b) 裝有兩臺變壓器220 / 380 V6 10 kV電源進線CC6 10 kV電源進線220 / 380 V各車間用電設備(a)(b)6566673 3用電設備用電設備（

24、1 1）作用：用電設備是指專門消耗電能）作用：用電設備是指專門消耗電能的電氣設備。據(jù)統(tǒng)計用電設備中的電氣設備。據(jù)統(tǒng)計用電設備中70%70%是電動機是電動機類設備，類設備，20%20%左右是照明用電設備。左右是照明用電設備。（2 2）結構：與電力系統(tǒng)是極其相似的，）結構：與電力系統(tǒng)是極其相似的，所不同的是配電系統(tǒng)的電源是電力系統(tǒng)中的所不同的是配電系統(tǒng)的電源是電力系統(tǒng)中的電力網，電力系統(tǒng)的用戶實際上就是配電系電力網，電力系統(tǒng)的用戶實際上就是配電系統(tǒng)。統(tǒng)。（3 3）分類：）分類： 高壓用電設備：額定電壓在高壓用電設備：額定電壓在1kV1kV以上。以上。 低壓用電設備：額定電壓在低壓用電設備：額定電壓在1kV1kV以下。以下。