濟(jì)南大學(xué)工廠供電第1章課件

1、12013-02-27工廠供電教學(xué)大綱 課程的性質(zhì)和任務(wù) 工廠供電是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門(mén)理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，涉及工業(yè)企業(yè)供電中的電力負(fù)荷及其計(jì)算，短路電流及其計(jì)算，工廠供電系統(tǒng)及其一次系統(tǒng)、二次系統(tǒng)、使學(xué)生初步掌握工廠供電系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)和設(shè)計(jì)計(jì)算所必需的基本理論和基本知識(shí)，為今后從事工廠供電技術(shù)及工業(yè)電氣自動(dòng)化專業(yè)工作奠定一定的基礎(chǔ)。先修課程 高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、電路原理、模擬電子技術(shù)、 數(shù)字電子技術(shù) 、電機(jī)及拖動(dòng)教材 余建明，同向前，蘇文成供電技術(shù)（第4版）M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008 參考教材 1 西北電力設(shè)計(jì)院 電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)（電氣一次部分、電氣二次部分）北

2、京：水利電力出版社，2005 2 劉萬(wàn)順.電力系統(tǒng)故障分析（第3版）.中國(guó)電力出版社,2010.3 張保會(huì),尹項(xiàng)根. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（第2版）.中國(guó)電力出版社,20104 楊奇遜. 微機(jī)型繼電保護(hù)基礎(chǔ)（第2版）.中國(guó)電力出版社,2005. 課時(shí) 48學(xué)時(shí),其中講課42學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定 期末考試成績(jī)（70）+實(shí)驗(yàn)成績(jī)（15）+平時(shí)成績(jī)（15）上課時(shí)間、地點(diǎn) 上課班級(jí)：電傳1001、電能1001-02 上課時(shí)間、地點(diǎn)：第1-15周 單周周三3、4節(jié)，11J2302 周四3、4節(jié),11J5402 答疑時(shí)間：周二3、4節(jié)/周，1J803圖：已建成投運(yùn)的四川北川智能變電站傳統(tǒng)變電站智能變電站電

3、子式互感器智能設(shè)備裝備升級(jí)信息整合節(jié)能環(huán)保一體化平臺(tái)DL/T860統(tǒng)一建模系統(tǒng)互動(dòng)高級(jí)應(yīng)用普通電纜光纖新型復(fù)合材料傳統(tǒng)互感器傳統(tǒng)變壓器緊湊型占地少自動(dòng)化系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)PMU保護(hù)信息系統(tǒng)輔助系統(tǒng)常規(guī)開(kāi)關(guān)柜變電所高壓輸電線路變電所電廠變壓器電線桿變壓器鼓國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸聯(lián)合示范工程在風(fēng)能和光能資源豐富的河北張家口地區(qū)，建設(shè)集成電網(wǎng)、風(fēng)電、光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)的聯(lián)合示范電站，2011年12月25日建成投產(chǎn)。內(nèi)容提要：本章概述電力系統(tǒng)的基本知識(shí)和相關(guān)概念。首先簡(jiǎn)要說(shuō)明電力系統(tǒng)的構(gòu)成，電網(wǎng)的額定電壓,電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式;最后介紹了用戶供電系統(tǒng)的特點(diǎn)和決定供電質(zhì)量的主要指標(biāo)。 第1章 緒論第一節(jié) 電力系統(tǒng)的基本

4、概念 變電所高壓輸電線路變電所電廠變壓器電線桿輸電網(wǎng)&配電網(wǎng)變壓器鼓一、電力系統(tǒng)的構(gòu)成未來(lái)智能電網(wǎng)-摘自歐盟“智能電網(wǎng)技術(shù)論壇”報(bào)告，2005二期集控室汽機(jī)轉(zhuǎn)子廠房外景鄒縣電廠汽機(jī)機(jī)房發(fā)電220kV輸電線35kV輸電線110kV輸電線10kV輸電線500kV輸電線輸電配電220kV變電站變電110kV變電站變電箱式變電站變電用戶煉鋼電弧爐電力系統(tǒng)示意圖發(fā)電、輸電、變電、配電、用戶構(gòu)成電力系統(tǒng) 為了提高供電的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，將各發(fā)電廠通過(guò)電力網(wǎng)連接起來(lái)，并聯(lián)運(yùn)行，組成龐大的聯(lián)合動(dòng)力系統(tǒng)。將各種類型發(fā)電廠中的發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、輸電線路以及各類電力用戶聯(lián)系在一起構(gòu)成的統(tǒng)一的整體就是電力系統(tǒng)，用以實(shí)

5、現(xiàn)完整的發(fā)電、輸電、變電、配電和用電。 生產(chǎn)電能的工廠，即把各種形態(tài)的一次能源通過(guò)發(fā)電設(shè)備轉(zhuǎn)換為電能。 1. 發(fā)電廠按一次能源介質(zhì)火電廠（煤、石油、天然氣）水電廠核電廠其他電廠（地?zé)犭姀S、潮汐電廠、風(fēng)力電廠等）2. 變電站變換電壓和交換電能的場(chǎng)所。升壓變電站降壓變電站（地方降壓變電站、企業(yè)降壓變電站、車(chē)間變電站）(1) 電網(wǎng)額定電壓的等級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓又稱額定電壓。由國(guó)家制定和頒布的。 表-（P.2）二、電力系統(tǒng)的額定電壓表1.1 我國(guó)交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓 電網(wǎng)和用電設(shè)備 額定電壓 發(fā)電機(jī) 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 38022

6、0 660380 230 400 690 220127 380220 660380 230133 400230 690400高壓 / kV3 61035110220330500750 3.15 6.3 10.513.8,15.75,18,20-3及3.156及6.310及10.513.8,15.75,18,20351102203305007503.15及3.36.3及6.6l0.5及1138.5121242363550-1000kV 交流，800kV正在建設(shè)1100kV，2015年投運(yùn)。1) 用電設(shè)備的額定電壓和電網(wǎng)的額定電壓是一致的。 2) 發(fā)電機(jī)的額定電壓高于電網(wǎng)額定電壓5%（一般正常工作

7、時(shí)，線路電壓損耗約10%；用電設(shè)備允許電壓偏差）。3) 變壓器的額定電壓-5%G5%UN線路首端線路末端一次線圈 ：升壓變壓器，比電網(wǎng)的額定電壓高5% 。降壓變壓器，與電網(wǎng)額定電壓相同。二次線圈 ：升壓變壓器， 高出電網(wǎng)額定電壓10%。降壓變壓器，高出電網(wǎng)額定電壓10%（或5%）。設(shè)備的額定電壓是用電設(shè)備、發(fā)電機(jī)和變壓器正常工作時(shí)，具有最好技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的電壓。 由于傳輸過(guò)程中存在電壓損失，二者關(guān)系如下： (2)設(shè)備的額定電壓與電網(wǎng)額定電壓關(guān)系大電流接地系統(tǒng)小電流接地系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式的選擇 主要取決于單相接地時(shí)電氣設(shè)備絕緣要求及供電可靠性中性點(diǎn)有效接地和中性點(diǎn)非有效接地電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)是指星形

8、聯(lián)結(jié)的變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。中性點(diǎn)運(yùn)行方式主要有兩類：中性點(diǎn)直接接地和中性點(diǎn)不接地三、電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式OCa)中性點(diǎn)不接地1中性點(diǎn)非有效接地方式正常運(yùn)行時(shí)，各相對(duì)地分布電容相同，三相對(duì)地電容電流對(duì)稱且其和為零，各相對(duì)地電壓為相電壓。OCLb)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地UAUBUC圖1-3 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障 圖1-2 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障 發(fā)生一相接地故障時(shí)，電壓特征：故障相電壓變?yōu)榱?，非故障相?duì)地電壓 升高到原來(lái)相電壓的 倍。電氣設(shè)備的絕緣要按線電壓來(lái)選擇。電流特征：故障相電容電流增大到原來(lái)的3倍。3UAUBUCU0 優(yōu)點(diǎn)：這種方式下的非故障相對(duì)地電壓不

9、變，電氣設(shè)備絕緣按相電壓考慮，降低設(shè)備絕緣要求。在中性點(diǎn)直接接地的低壓配電系統(tǒng)中，如為三相四線制供電，可提供380220V兩種電壓，供電方式更為靈活。 缺點(diǎn)：這種運(yùn)行方式發(fā)生一相對(duì)地絕緣破壞時(shí)，就構(gòu)成單相短路，供電中斷，可靠性會(huì)降低。2中性點(diǎn)直接接地方式OCc)中性點(diǎn)直接接地110kV以上高壓系統(tǒng) 中性點(diǎn)直接接地 635kV中壓系統(tǒng) 中性點(diǎn)不接地或中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地 低于1kV的低壓配電系統(tǒng) 中性點(diǎn)直接接地第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)特點(diǎn)和決定供電質(zhì)量的主要指標(biāo) 用戶供電系統(tǒng)一、工廠供電系統(tǒng)特點(diǎn) 1、電力用戶供電系統(tǒng)由用戶內(nèi)部變配電所、供電線路和用電設(shè)備等組成，其中變配電所是電力系統(tǒng)的一個(gè)終端降壓變

10、配電所。 2、電力用戶供電系統(tǒng)的供電電壓一般在110KV及以下。 3、大多為國(guó)家電網(wǎng)供電，也可建立自備發(fā)電站。1、電壓 二、決定供電質(zhì)量的主要指標(biāo)決定用戶供電質(zhì)量的主要指標(biāo)為電壓、頻率和可靠性。 理想的供電電壓應(yīng)該是幅值恒為額定值的三相對(duì)稱正弦電壓。由于供電系統(tǒng)存在阻抗、用電負(fù)荷的變化和用電負(fù)荷的性質(zhì)(如沖擊性負(fù)荷、非線性負(fù)荷)等因素，實(shí)際供電電壓無(wú)論是在幅值上、波形上還是三相對(duì)稱性上都可能與理想電壓之間存在著偏差。 (1)電壓偏差 電壓偏差是指電網(wǎng)實(shí)際電壓與額定電壓之差。 (2)電壓波動(dòng)和閃變 電網(wǎng)電壓幅值（或半周波方均根值）的連續(xù)快速變化稱為電壓波動(dòng)。由電壓波動(dòng)引起的燈光閃爍對(duì)人眼腦產(chǎn)生的

11、刺激效應(yīng)稱為電壓閃變。 (3)電壓波波形畸變 電網(wǎng)電壓波形發(fā)生非正弦畸變時(shí)，電壓中出現(xiàn)高次諧波。 (4)三相不對(duì)稱 三相電壓不對(duì)稱指三個(gè)相電壓在幅值和相位關(guān)系上存在偏差。 UAUBUC 一個(gè)交流電力系統(tǒng)只能有一個(gè)頻率。我國(guó)規(guī)定的電力系統(tǒng)標(biāo)稱頻率(工頻)為50Hz。國(guó)際上標(biāo)稱頻率有50Hz和60Hz兩種。 2.頻率 當(dāng)電能供需不平衡時(shí)，系統(tǒng)頻率便會(huì)偏離其標(biāo)稱值。頻率偏差不僅影響用電設(shè)備的工作狀態(tài)、產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，而且影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。多數(shù)國(guó)家規(guī)定頻率偏差：我國(guó)300萬(wàn)kW以上系統(tǒng)的頻率偏差：我國(guó)300萬(wàn)kW以下系統(tǒng)的頻率偏差：目前我國(guó)一些大系統(tǒng)已做到頻率偏差：3、可靠性 這類負(fù)荷在供電突

12、然中斷時(shí)將造成人身傷亡的危險(xiǎn)，或造成重大設(shè)備損壞且難以修復(fù)，或給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)極大損失。 關(guān)鍵負(fù)荷重要負(fù)荷一般負(fù)荷要求由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。而對(duì)特別重要的關(guān)鍵負(fù)荷，應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。 這類負(fù)荷如果突然斷電，將造成生產(chǎn)設(shè)備局部破壞，或生產(chǎn)流程紊亂且難以恢復(fù)，工廠內(nèi)部運(yùn)輸停頓，出現(xiàn)大量廢品或大量減產(chǎn)，因而在經(jīng)濟(jì)上造成一定損失。 重要負(fù)荷應(yīng)由兩回路供電，兩個(gè)回路應(yīng)盡可能引自不同的變壓器或母線段。 不屬于關(guān)鍵和重要負(fù)荷的電能用戶均屬于一般負(fù)荷。 對(duì)供電無(wú)特殊要求，允許較長(zhǎng)時(shí)間停電，可采用單回路供電。 對(duì)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(yīng)根據(jù)負(fù)荷等級(jí)來(lái)保證供電系統(tǒng)的可靠性。一類負(fù)荷二類負(fù)荷三類負(fù)荷本講小結(jié) 電力系統(tǒng)的基本概念電力