供電課件常01第一章_緒論wu

1、吳茜瓊TEL: 工 廠 供 電OFFICE: 實驗樓C-107 課程內容用戶供電系統(tǒng)緒論變電所自動化保護接地與防雷電能質量與無功功率短路電流計算工廠供電供電系統(tǒng)的保護電：交流電，很少牽扯直流電本課程著重討論供配電系統(tǒng)的基本知識、理論計算、設計應用及相關新技術。力求做到實用性強，專業(yè)知識面廣。課程內容的相互關系構成供配電系統(tǒng)保護設置與整定電氣安全負荷計算電器電線電纜選擇一次(主)接線設計短路電流計算短路電流效應電能質量二次接線設計小知識：- 國家電網公司的價值，2012年用戶供電系統(tǒng)緒論變電所自動化保護接地與防雷電能質量與無功功率短路電流計算工廠供電供電系統(tǒng)的保護 相關要求2學分，32學時（30

2、+2）課堂紀律成績評定：平時（40%）+隨堂測驗（30%）+大作業(yè)（30%）作業(yè)教材與教參1 工廠供電（第5版），劉介才著，機械工業(yè)出版社，2009年 2 工廠供電技術（第2版），陳小虎著，高等教育出版社，2006年第一章 緒論內容提要：本章概述電力系統(tǒng)的基本知識和相關概念。首先簡要說明電力系統(tǒng)的構成，電網的額定電壓,電力系統(tǒng)的中性點運行方式；最后介紹了決定供電質量的主要指標。 在現(xiàn)實生產生活中有許多用電設備（稱作負載），按其用途分：有動力用電設備（傳動）、照明用電設備（采光）、工藝用電設備（電解、冶煉、電焊、熱處理）、電熱用電設備（加溫、取暖、烘干、空調）、試驗用電設備（試驗、校驗、檢測）和

3、控制計算設備（控制器、計算機）等。一、電力系統(tǒng)的構成 用戶用電設備所消耗的電能是電力系統(tǒng)中發(fā)電廠生產供給的。發(fā)電廠多數(shù)是建造在煤、水資源豐富的地方，電能用戶是分散的，且往往遠離發(fā)電廠。這樣就出現(xiàn)了一個電能輸送的問題（輸電）；為了實現(xiàn)電能的經濟傳輸和滿足用電設備對工作電壓的要求，又出現(xiàn)了一個變換電壓的問題（變電）；將電能送到工礦企業(yè)區(qū)之后，還存在對用戶合理分配電能的問題（配電）。 1. 電力系統(tǒng)的基本概念 電力系統(tǒng)（electrical power system） 一個完整的電力系統(tǒng)由各種不同類型的發(fā)電廠、變電所、輸電線路及電力用戶組成。發(fā)電廠輸電網配電網電力用戶電力系統(tǒng)的功能就是完成電能的生產

4、、輸送和分配。110kV以上110kV以下多個電廠并網組成發(fā)電供電用電同時完成，電能不能儲存！電力系統(tǒng)的生產特點： 1發(fā)電廠（generating plant） 發(fā)電廠將一次能源轉換成電能。 按一次能源介質劃分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電站、核電站等，此外，還有小容量的太陽能發(fā)電廠、風力發(fā)電廠、地熱發(fā)電廠和潮汐發(fā)電廠等，正在研究的還有磁流體發(fā)電和氫能發(fā)電等。一、電力系統(tǒng)的構成 火電廠全景水電站外景太陽能發(fā)電光伏發(fā)電 2變電所（substation） 變電所是變換電能電壓和接受分配電能的場所。 如果僅用以接受電能和分配電能，則稱為配電站，僅用以把交流電能變換成直流電能，則稱為變流所。一、電力系統(tǒng)的構成

5、 變電所有升壓和降壓之分。升壓變電所：多建在發(fā)電廠內，把電能升高后，再進行長距離輸送。降壓變電所：多設在用電區(qū)域，將高壓電適當降低電壓后，對某地區(qū)或用戶供電。 500kV樞紐變電站220kV重要（中間）變電站110kV一般（地區(qū)）變電站箱式變電所 3電力網（electrical power network）將發(fā)電廠、變電所和電能用戶聯(lián)接起來，完成輸送電能和分配電能的任務。輸電線路和配電線路統(tǒng)稱為電力網。通常將220kV及以上的電力線路稱為輸電線路，110kV及以下的電力線路稱為配電線路。配電線路又分為高壓配電線路（110kV）、中壓配電線路（635kV）和低壓配電線路（380/220V）。 4

6、電能用戶 凡取用電能、消耗電能的用戶設備或用電單位均稱為電能用戶。其中工業(yè)企業(yè)用電量約占我國全年總發(fā)電量的64%，是最大的電能用戶。電力系統(tǒng)的電壓是有等級的，電力系統(tǒng)的額定電壓包括電力系統(tǒng)中各種發(fā)電、供電、用電設備的額定電壓。額定電壓是能使電氣設備長期運行時獲得最好經濟效果的電壓，它是國家根據(jù)國民經濟發(fā)展的需求，電力工業(yè)的水平和發(fā)展趨勢，經全面技術經濟分析后確定的。二、電力系統(tǒng)的額定電壓 電壓分級的原因分析： 由于 ，當輸送功率S 一定時，U越高，I 越小，導線等載流部分的截面積越小，投資也就越??； 但電壓U越高，對于設備絕緣要求也就越高，變壓器、桿塔、斷路器等設備的絕緣投資也就越大， 綜合考

7、慮上述因素，對于一定的輸送功率和輸送距離總會有一最為合理的線路電壓，此時最為經濟。 電網（線路） 電網（線路）的額定電壓只能選用國家規(guī)定的額定電壓。它是確定各類電氣設備額定電壓的基本依據(jù)。 非實測電壓國內常用電壓等級：0.22kV、0.38kV、3kV、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、500kV、750kV、800kV、1000kV二、電力系統(tǒng)的額定電壓 電網和用電設備 額定電壓 發(fā)電機 額定電壓 電力變壓器額定電壓 一次繞組 二次繞組 低壓 / V 220127 380220 660380230400690 220127 380220 660380 230133 4002

8、30 690400高壓 / kV3 61035110220330500750 3.15 6.3 10.513.8,15.75,18,20-3及3.156及6.310及10.513.8,15.75,18,2351102203305007503.15及3.36.3及6.610.5及11-38.5121242363550-表1.1 我國交流電網和電力設備的額定電壓 660V電壓只限于采礦、石油和化工等少數(shù)企業(yè) 線電壓380V接三相動力設備及額定電壓為380V的單相用電設備，相電壓220V接額定電壓為220V的照明燈具和其他單相用電設備。 發(fā)電機規(guī)定：用電設備的額定電壓等于同級電網的額定電壓。用電設備

9、所具有的最好技術經濟指標的電壓。 用電設備發(fā)電機的額定電壓應高于電力網額定電壓5%。（近似）電力網額定電壓10kV，發(fā)電機的額定電壓選10.5kV。電力網額定電壓380V，發(fā)電機的額定電壓計算值：二、電力系統(tǒng)的額定電壓 發(fā)電機發(fā)電機的額定電壓應高于電力網額定電壓5%。（近似）二、電力系統(tǒng)的額定電壓 電力變壓器有一次、二次繞組 變壓器的一次繞組：相當于是用電設備，所以規(guī)定變壓器一次繞組的額定電壓等于與之相連的設備的額定電壓。 變壓器二、電力系統(tǒng)的額定電壓 變壓器與電網相連時：T2 一次繞組額定電壓應與電網額定電壓相同。MT1T2UN2+5%+10%0%+5%GUN1UN3 電力變壓器有一次、二次

10、繞組變壓器直接與發(fā)電機相連時：T1 一次繞組額定電壓應與發(fā)電機額定電壓相同。 變壓器的一次繞組：相當于是用電設備，所以規(guī)定變壓器一次繞組的額定電壓等于與之相連的設備的額定電壓。 變壓器二、電力系統(tǒng)的額定電壓 注意：MT1T2UN2+5%+10%0%+5%GUN1UN3 變壓器二次繞組的額定電壓，是指變壓器一次繞組加上額定電壓而二次繞組開路的電壓，即為空載電壓。額定負載時，二次繞組內約有5%的阻抗電壓降。 電力變壓器有一次、二次繞組 變壓器二、電力系統(tǒng)的額定電壓 變壓器的二次繞組對于用電設備而言，相當于供電設備。定義： 第二種情況比用電設備額定電壓高5% 電力變壓器有一次、二次繞組 變壓器變壓器

11、的二次繞組對于用電設備而言，相當于供電設備。 第一種情況比用電設備額定電壓高10%其中5%用于補償變壓器滿載供電時，一、二次繞組上的電壓損失； 另外5%用于補償線路上的電壓損失，因此適用于變壓器供電距離較長時的情況。當變壓器供電距離較短時，可以不考慮線路上的電壓損失，只需要補償滿載時變壓器繞組上的電壓損失即可。二、電力系統(tǒng)的額定電壓 發(fā)電機G的額定電壓：UNG=1.05UNL1=1.0510=10.5（kV） 變壓器T1的額定電壓： U1NT1=UN.G=10.5（kV） U2NT1=1.1UNL2=1.1110=121(kV)變壓器T1的變比為：10.5/121kV變壓器T2的額定電壓：U1

12、NT2=UNL2=110（kV） U2NT2=1.05UNL3=1.056=6.3(kV)變壓器T2的變比為：110/6.3kV 已知圖1.2.1所示系統(tǒng)中電網的額定電壓，試確定發(fā)電機和變壓器的額定電壓。變壓器直接與電動機相連，供電距離較短，可以不考慮線路上的電壓損失。變壓器T1的一次繞組與發(fā)電機直接相連，所以其一次繞組的額定電壓取發(fā)電機的額定電壓例MT1T2UN2G額定電壓的國家標準 UN1UN3當線路較長（如35kV及以上高壓線路），使正常運行時變壓器二次繞組電壓較線路額定電壓高5%，同時補償變壓器額定負載下的電壓降（5%）+5%UN1+5%UN1+10%UN2+0%UN2+5%UN3+0

13、%UN3當直接向高低壓用電設備供電，只補償變壓器額定負載下的電壓降（5%），忽略所接網絡電壓降。 電力系統(tǒng)中性點有三種運行方式：中性點直接接地中性點不接地中性點經消弧線圈接地電力系統(tǒng)中，發(fā)電機三相繞組通常是接成星形的，變壓器高壓繞組多數(shù)也是接成星形的。這些發(fā)電機和變壓器星形繞組的中點稱為電力系統(tǒng)的中性點。三、電力系統(tǒng)的中性點運行方式 小電流接地系統(tǒng)大電流接地系統(tǒng)中性點直接接地中性點不接地中性點經消弧線圈接地1. 中性點不接地方式 系統(tǒng)正常運行時，線電壓對稱，各相對地電壓對稱，等于各相的相電壓，中性點對地電壓為零，各相對地電容電流也對稱，其電容電流的相量和為零。OCa)中性點不接地三、電力系統(tǒng)的

14、中性點運行方式 1. 中性點不接地方式中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，線電壓不變，而非故障相對地電壓升高到原來相電壓的 倍 單相接地電流等于正常時單相對地電容電流的三倍。 三、電力系統(tǒng)的中性點運行方式 消弧線圈消弧線圈對電容電流的補償可以有三種方式：（1）全補償；（2）欠補償；（3）過補償。在電力系統(tǒng)中一般不采用完全補償?shù)姆绞?，而采用過補償運行方式Why?2. 中性點經消弧線圈接地方式3. 中性點直接接地方式 發(fā)生單相接地故障時，由于中性點的鉗位作用，非故障相對地電壓不變，電氣設備絕緣按相電壓考慮，降低設備絕緣要求。OCc)中性點直接接地第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)特點和決定供電質量的主要指標 電

15、力用戶供電系統(tǒng)由用戶內部變配電所、供電線路和用電設備等組成，其中變配電所是電力系統(tǒng)的一個終端降壓變配電所。 電力用戶供電系統(tǒng)的供電電壓一般在110kV及以下。 大多為國家電網供電，也可建立自備發(fā)電站。一、工廠供電系統(tǒng)的特點 二、決定供電質量的主要指標 決定用戶供電質量的主要指標為 電壓、頻率和可靠性。1、電壓 電壓質量是以電壓偏離額定電壓的幅度、電壓波動與閃變和電壓波形來衡量。2、頻率 頻率的質量是以頻率偏差來衡量。3、供電可靠性 供電可靠性是以對用戶停電的時間及次數(shù)來衡量。二、決定供電質量的主要指標 決定用戶供電質量的主要指標為 電壓、頻率和可靠性。 理想的供電電壓應該是幅值恒為額定值的三相

16、對稱正弦電壓。 由于供電系統(tǒng)存在阻抗、用電負荷的變化和用電負荷的性質（如沖擊性負荷、非線性負荷）等因素，實際供電電壓無論是在幅值上、波形上還是三相對稱性上都可能與理想電壓之間存在著偏差。1、電壓二、決定供電質量的主要指標 決定用戶供電質量的主要指標為 電壓、頻率和可靠性。1、電壓電壓偏差 電網實際電壓與額定電壓之差。電壓波動和閃變電壓波形畸變三相不對稱二、決定供電質量的主要指標 我國規(guī)定的電力系統(tǒng)標稱頻率（工頻）為50Hz。 當電能供需不平衡時，系統(tǒng)頻率會偏離標稱值。2、頻率 供電可靠性指供電系統(tǒng)持續(xù)供電的能力，應根據(jù)負荷等級來保證供電系統(tǒng)的可靠性。3、可靠性二、決定供電質量的主要指標 (1)

17、 供電可靠率 在統(tǒng)計期間內，對用戶有效供電時間總小時數(shù)與統(tǒng)計期間小時數(shù)的比值。 (2) 用戶平均停電時間 用戶在統(tǒng)計期間內的平均停電小時數(shù)。 (3) 用戶平均停電次數(shù) 用戶在統(tǒng)計期間內的平均停電次數(shù)。 (4) 用戶平均故障停電次數(shù) 用戶在統(tǒng)計期間內的平均故障停電次數(shù)。即衡量供電系統(tǒng)供電可靠性的主要指標有：這類負荷在供電突然中斷時將造成人身傷亡的危險，或造成重大設備損壞且難以修復，或給國民經濟帶來極大損失。 關鍵負荷重要負荷一般負荷要求由兩個獨立電源供電。而對特別重要的關鍵負荷，應由兩個獨立電源供電。 這類負荷如果突然斷電，將造成生產設備局部破壞，或生產流程紊亂且難以恢復，工廠內部運輸停頓，出現(xiàn)大量廢品或大量減產，因而在經濟上造成一定損失。 重要負荷應由兩回路供電，兩個回路應盡可能引自不同的變壓器或母線段。 不屬于關鍵和重要負荷的電能用戶均屬于一般負荷。 對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可采用單回路供電。 對可靠性的要求不同劃分 供電可靠性指供電系統(tǒng)持續(xù)供電的能力，應根據(jù)負荷等級