工廠供電第6版分析

工廠供電張今朝嘉興學(xué)院機電工程學(xué)院祝大家:學(xué)習(xí)進(jìn)步!生活愉快!

相關(guān)專業(yè)課程1.電路原理2.電力系統(tǒng)分析3.電機學(xué)4.電力電子技術(shù).5.計算機控制技術(shù).成績劃分：考試成績=60%平時+40%期末1.60%包括到課率、上課表現(xiàn)、作業(yè)〔實驗〕完成情況2.40%期末3.根本要求：出勤上課作業(yè)先看幾個問題：1.同學(xué)們家里的電是從哪里來的？電線是如何布置的？你能知道你家的電是從哪個發(fā)電廠過來的嗎？2.路邊看到上下不同的輸電塔，電是如何輸送的？3.工廠里的線路和家里的有什么不一樣？4.晚上路燈如何亮起？6.電水壺水滿出了，家里燈滅了，為什么？。。。。。。第一章概論主要內(nèi)容：工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)

工廠供電系統(tǒng)及發(fā)電廠、電力系統(tǒng)及工廠自備電源

電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量

中性點運行方式及低壓配電系統(tǒng)的接地型式

第一節(jié)工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)

1、工廠供電(plantpowersupply)：是指工廠所需電能的供給和分配，亦稱工廠配電。國家電網(wǎng)現(xiàn)狀目前，國家電網(wǎng)由5個區(qū)域電網(wǎng)和跨區(qū)域(國)交直流輸電系統(tǒng)構(gòu)成，供電范圍包括26個省(區(qū)、市)、840多萬km2。跨區(qū)域交直流系統(tǒng)由2個特高壓直流、1個特高壓交流、9個500kV1個660kV1個400kV直流4個500kV交流點對網(wǎng)送電工程組成。5個區(qū)域電網(wǎng)除西北電網(wǎng)主網(wǎng)架為750kV以外，東北、華北、華中、華東電網(wǎng)主網(wǎng)架電壓等級均為500kV。我國目前絕大多數(shù)電網(wǎng)來說，1.高壓電網(wǎng)指的是110kV和220kV電網(wǎng);2.超高壓電網(wǎng)指的是330kV，500kV和750kV電網(wǎng)。3.特高壓輸電指的是正在開發(fā)的1000kV交流電壓和±800kV直流電壓輸電工程和技術(shù)。錦屏-蘇南±800kV特高壓直流輸電工程工程額定電壓±800kV，額定輸送功率7200MW，線路途經(jīng)四川、云南、重慶、湖南、湖北、浙江、安徽、江蘇八省市，全長2059km。與向家壩-上海±800kV特高壓直流輸電示范工程相比，錦蘇工程輸送容量更大、送電距離更遠(yuǎn)、自主化水平更高，創(chuàng)造了特高壓直流工程建設(shè)的新紀(jì)錄。

2、重要性：

供電中斷，會引起設(shè)備損壞，可能發(fā)生人身事故。08南方雪災(zāi)3、根本要求：平安可靠優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟4、本課程的主要任務(wù)對中小型工廠的供電系統(tǒng)及電氣照明進(jìn)行操作、維護、設(shè)計、計算。第二節(jié)工廠供電系統(tǒng)、發(fā)電廠、電力系統(tǒng)及自備電源一、工廠供電系統(tǒng)概況1、中型工廠供電系統(tǒng)(6-10KV)簡圖：一根線表示三相線路

高壓配電所有兩條lOkV的電源進(jìn)線，分別接在高壓配電所的兩段母線上，形成單母線分段制。一條電源進(jìn)線供電，另一條電源進(jìn)線作為備用。

圖1-12、中型工廠供電系統(tǒng)的平面布線示意圖

3、大型工廠總降壓變電所

電源進(jìn)線35KV及以上,經(jīng)過兩次降壓，也就是經(jīng)總降壓變電所，將35kV及以上電壓降為6～10KV的電壓，然后車間變電所降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓。4、高壓深入負(fù)荷中心的供電系統(tǒng)

高壓深入負(fù)荷中心的直配方式，可以省去一級中間變壓，簡化了供電系統(tǒng)接線，節(jié)約投資和有色金屬，降低了電能損耗和電壓損耗，提高了供電質(zhì)量。然而這要根據(jù)廠區(qū)的環(huán)境條件是否滿足35kV架空線路深入負(fù)荷中心的“平安走廊〞要求而定，否那么不宜采用。5、小型工廠供電系統(tǒng)

對于小型工廠，由于所需容量一般不大于1000kVA或稍多一些，如果工廠所需容量不大于160kVA時，一般直接由公共低壓電網(wǎng)供電。a)一臺主變b)兩臺主變經(jīng)過分析可知：配電所的任務(wù)是接受電能和分配電能，不改變電壓；而變電所的任務(wù)是接受電能、變換電壓和分配電能。二、發(fā)電廠和電力系統(tǒng)1、發(fā)電廠〔發(fā)電站〕：將自然界蘊藏的各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能(二次能源)的工廠。種類：水力、火力、核能、風(fēng)力、地?zé)峒疤柲馨l(fā)電廠?；鹆Πl(fā)電廠生產(chǎn)過程2水力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電太陽能發(fā)電直接發(fā)電1〕溫差發(fā)電2〕熱離子發(fā)電3〕磁流體發(fā)電間接發(fā)電集熱裝置熱交換器推到汽輪發(fā)電機2、電力系統(tǒng)(powersystem)：送電過程：發(fā)電機→升壓→高壓輸電線路→降壓→配電電力系統(tǒng)：由各級電壓的電力線路將發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)系起來的一個發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。電網(wǎng)：電力系統(tǒng)中各級電壓的電力線路及其聯(lián)系的變電所，稱為電力網(wǎng)或電網(wǎng)。電網(wǎng)以電壓等級來區(qū)分，例如lOkV電網(wǎng)。動力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的動力局部及其熱能系統(tǒng)和熱能用戶，稱為動力系統(tǒng)。如圖1-8所示電力系統(tǒng)簡圖三、工廠自備電源對于工廠的重要負(fù)荷，一般要求在正常供電電源之外，設(shè)置應(yīng)急自備電源。1、柴油發(fā)電機組自備電源：操作簡便、起動迅速(10-15S)、效率較高效率差，30%~40%，應(yīng)急之用。2、交流不停電電源〔UPS〕：如下圖，由整流器(UR)、逆變器(uV)和蓄電池組(GB)等三局部組成。優(yōu)點：體積小、效率高、無噪聲、無振動、維護費用低、可靠性高缺點：容量小，主要用在電子計算機中心、工業(yè)自動化控制中心等場所。圖1-10不停電電源(UPS)組成示意圖P9圖1-11穩(wěn)頻穩(wěn)壓式不停電電源的工作原理電路簡圖

第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量衡量電能質(zhì)量的兩個根本參數(shù):電壓和頻率頻率規(guī)定：1.電力系統(tǒng)正常頻率偏差正負(fù)0.5Hz；2.電力系統(tǒng)非正常情況下偏差不超過正負(fù)1Hz；3.電力系統(tǒng)到達(dá)3000MW或以上時,頻率偏差不超過正負(fù)0.2Hz電壓偏差:電氣設(shè)備的端電壓與其額定電壓之差。電壓波動:電網(wǎng)電壓有效值的快速變動。電壓波動值以公共供電點在時間上相鄰最大與最小電壓方均根值之差對電網(wǎng)額定電壓的百分值來表示。電壓波動的頻率用單位時間內(nèi)電壓波動的次數(shù)來表示。1996年?供電營業(yè)規(guī)那么?規(guī)定*二、三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓〔GB/T156-2007?標(biāo)準(zhǔn)電壓?〕1、電網(wǎng)〔線路〕的額定電壓根據(jù)需要、水平、技術(shù)、經(jīng)濟分析后確定〔表1-1P10〕2、用電設(shè)備的額定電壓如下圖，用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同級電網(wǎng)的額定電壓相同。圖1-11用電設(shè)備和發(fā)電機的額定電壓說明3、發(fā)電機的額定電壓高于同級電網(wǎng)電壓5%

一次繞組的額定電壓：當(dāng)變壓器T1直接與發(fā)電機相聯(lián)時，其一次繞組額定電壓應(yīng)與發(fā)電機額定電壓相同。當(dāng)變壓器T2不與發(fā)電機相聯(lián)而是連接在線路上時，可看作是線路的用電設(shè)備，因此其一次繞組額定電壓應(yīng)與電網(wǎng)額定電壓相同。二次繞組的額定電壓：變壓器二次側(cè)供電線路較長，如為較大的高壓電網(wǎng)時，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5％是用于補償變壓器滿負(fù)荷運行時繞組內(nèi)部的約5％的電壓降，另外5％用以補償線路上的電壓損耗。假設(shè)二次側(cè)供電線路不長，直接供電給上下壓用電設(shè)備時，僅考慮補償變壓器滿負(fù)荷運行時繞組內(nèi)部5％的電壓降。**4、電力變壓器的額定電壓〔兩種情況〕圖1-13電力變壓器的額定電壓說明表1-2P105、電壓上下的劃分分

電網(wǎng)和用電設(shè)備

發(fā)電機

電力變壓器額定電／kV類

額定電壓／kV

額定電壓／kV

一次繞組

二次繞組低0.38O.400.380.40壓0.66O.690.660.6933.153,3.153.15,3.366.36,6.36.3,6.61010.510,10.510.5,11高13.8,15.75,18，

20,22,24,2613.8,15.75,18，

20,22,24,26353538.5壓666672.5110110121220220242330330363500500550P10GB/T156-2007?標(biāo)準(zhǔn)電壓?表1-1二、電壓偏差與電壓調(diào)整〔一〕電壓偏差的有關(guān)概念1、電壓偏差的含義

設(shè)備的端電壓U與設(shè)備額定電壓UN。之差對額定電壓UN。的百分值，即

2、電壓偏差對設(shè)備的影響

感應(yīng)電動機〔轉(zhuǎn)矩、電流、轉(zhuǎn)速、溫升、絕緣老化，影響產(chǎn)品質(zhì)量〕同步電動機〔轉(zhuǎn)矩、電流、溫升等；轉(zhuǎn)速〕電光源〔使用壽命、發(fā)光效率〕〔二〕電壓調(diào)整的措施

3、允許的電壓偏差1〕電動機±5%2〕電氣照明一般為±5%用戶受電端電壓，35KV以上正負(fù)10%；10KV以下三相供電號正負(fù)7%；220V單相供電電壓允許偏差+7%、-10%；非正常狀況下，用戶受電端電壓最大允許不超過+7%、-7%〔1〕正確選擇無載調(diào)壓型變壓器的電壓分接頭或采用有載調(diào)壓型變壓器〔P13圖1-14電力變壓器的分接開關(guān)〕〔2〕合理減少系統(tǒng)阻抗

減少變壓級數(shù)，適當(dāng)增大導(dǎo)線電纜的截面積或以電纜取代架空線路

〔3〕合理改變系統(tǒng)的運行方式*針對一班制或兩班制，不同時間段內(nèi)的變壓器的接線方式*切除變壓器，采用相鄰變電所低壓聯(lián)絡(luò)線供電*如兩臺變壓器并列運行，在負(fù)荷輕時可切除一臺，可降低過高電壓的作用?！?〕盡量使系統(tǒng)的三相負(fù)荷均衡〔5〕采用無功補償裝置四、電壓波動及其抑制

1、含義：電壓波動是指電網(wǎng)電壓有效值(方均根值)的連續(xù)快速變動，即：

電壓波動值，以用戶公共供電點的相鄰最大和最小的電壓方均根值Umax

與Umin之差對電網(wǎng)額定電壓UN的百分值來表示2、電壓波動的產(chǎn)生與危害

產(chǎn)生：負(fù)荷劇烈變化引起沖擊負(fù)荷，如電機起動、電焊機、電弧爐、軋鋼機。

危害：使得設(shè)備無法正常工作。3、電壓波動的抑制措施1〕專用線路或?qū)Ｓ米儔浩鞴╇姟藏?fù)荷變動劇烈的大型設(shè)備〕2〕減少系統(tǒng)阻抗〔增大供電容量、單回路改雙回路、架空線改電纜〕3〕減小引起波動的負(fù)荷〔切除引起電壓波動負(fù)荷〕4〕提高電壓等級〔大容量電弧爐用變壓器，宜用短路容量較大的電網(wǎng)供電〕大容量供電5〕裝設(shè)吸收無功裝置靜止型無功補償裝置〔SVC〕五、電網(wǎng)諧涉及其危害含義：對周期性非正弦交流量進(jìn)行傅里葉級數(shù)分解所得到的大于基波頻率(50Hz)整數(shù)倍的各次分量，通常稱為高次諧波?！搽娐分蟹蔷€性元件造成〕危害：使變壓器及電動機的鐵心損耗明顯增加、電動機轉(zhuǎn)子發(fā)生振動現(xiàn)象、電力系統(tǒng)發(fā)生電壓諧振、對附近的通信設(shè)備和通信線路產(chǎn)生信號干擾。諧波的抑制〔1〕三相整流變壓器采用YD或DY聯(lián)結(jié)(2)增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)。如6相,5次諧波電流只占基波的18.5%,7次諧流只占12%;12相,5次諧波電流只占基波的4.5%,7次諧流只占3%;(3)使各臺整流變壓器二次側(cè)互有相角差類似于增加二次側(cè)的相數(shù)效果相似(4)裝設(shè)分流濾波器,消除5、7、11次諧波P15圖1-14〔5〕選用Dyn11聯(lián)結(jié)組三相配電變壓器抑制3次及3的整數(shù)倍次諧波〔6〕其他的抑制諧波措施〔二〕電壓不平衡度及其允許值GB/T15543-2021?電能質(zhì)量三相電壓不平衡?規(guī)定：〔1〕正常允許2%，短時不超過4%〔2〕接于公共連接點的每個用戶一般不超過1.3%，短時不超過2.6%(三〕改善三相不平衡的措施使三相負(fù)荷均衡分配三相系統(tǒng)各相安裝的單相用電設(shè)備容量之差不超過15%使不平衡負(fù)荷分散連接將不平衡負(fù)荷接入更高電壓的電網(wǎng)系更高的電壓電網(wǎng)具有更大的短路容量采用可調(diào)的平衡化裝置具有分相補償功能的靜止型無功補償裝置〔SVC〕和靜止無功電源〔SVG〕六、三相不平衡及其改善〔一〕三相不平衡的產(chǎn)生及其危害*七、工廠供配電電壓的選擇

工廠供電電壓的選擇，主要取決于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的供電電壓等級，同時要考慮工廠用電設(shè)備的電壓、容量和供電距離等因素。在同一輸送功率和輸送距離條件下，供電電壓越高，線路電流越小，使線路導(dǎo)線或電纜截面越小，可減少線路的初投資和有色金屬消耗量?！惨弧彻S供電電壓的選擇低壓單相220V，三相380V；高壓有10、35〔66〕、110、220KV〔二〕工廠高壓配電電壓的選擇高壓配電通常為10KV表1-3電力線路輸送功率和輸送距離P17〔三〕工廠低壓配電電壓的選擇〔P18〕電壓高代的劃分我國統(tǒng)一以1000V為界線來劃分電壓高底低壓—交流1000V及以下；高壓—交流電壓1000V以上；交流50V及以下為特低壓；1000V及以下為低壓；1000V到10kV或35kV為中壓；35kV或以上至110kV或220kV為高壓；220kV或330kV及以上為超高壓；800kV及以上為特高壓。*第四節(jié)電力系統(tǒng)中性點運行方式

電力系統(tǒng)電源中性點的不同運行方式，對電力系統(tǒng)的運行特別是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時有明顯的影響，而且將影響系統(tǒng)二次側(cè)的繼電保護及監(jiān)測儀表的選擇與運行。種類：中性點不接地系統(tǒng)、中性點經(jīng)阻抗接地系統(tǒng)、中性點直接接地系統(tǒng)

1、中性點不接地的電力系統(tǒng)〔3~66kV，特別是3~10kV〕正常運行：電壓、電流對稱。單相接地：另兩相對地電壓升高為原來的根號3倍。單相接地電容電流為正常運行時相線對地電容電流的3倍。單相接地電流經(jīng)驗公式：

2、中性點經(jīng)消弧線圈接地(3~10kV系統(tǒng)單相接地電流大于30A，20kV及以上系統(tǒng)中單相接地電流大于10A時)

正常運行：三相電壓、電流對稱單相接地：另兩相對地電壓升高為原來的根號3倍，減小了接地電流。在單相接地電容電流大于一定值的電力系統(tǒng)中，電源中性點必須采取經(jīng)消弧線圈接地的運行方式。在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時允許短時〔一般為2小時〕繼續(xù)運行，但應(yīng)有保護裝置在接地故障時及時發(fā)出報警信號。3、中性點直接接地或低阻接地的電力系統(tǒng)〔110kV及以上〕正常運行：三相電壓、電流對稱單相接地：另外兩相對地電壓不變，單相接地后即通過接地中性點形成單相短路。單相短路電流比線路的正常負(fù)荷電流大得多，因此在此系統(tǒng)發(fā)生單相短路時保護裝置應(yīng)動作于跳閘，切除短路故障。110KV以上的超高壓采用該系統(tǒng)很有經(jīng)濟價值。

4、低壓配電系統(tǒng)的接地型式我國220／380V低壓配電系統(tǒng)，廣泛采用中性點直接接地的運行方式，而且引出有中性線N、保護線PE、保護中性線PEN。中性線(N線)的功能：一是用來接用額定電壓為系統(tǒng)相電壓的單相用電設(shè)備；二是用來傳導(dǎo)三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；三是減小負(fù)荷中性點的電位偏移。保護線(PE線)的功能：它是用來保障人身平安、防止發(fā)生觸電事故用的接地線。系統(tǒng)中所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電局部(指正常不帶電壓但故障情況下可能帶電壓的易被觸及的導(dǎo)電局部，例如設(shè)備的金屬外殼、金屬構(gòu)架等)通過保護線接地，可在設(shè)備發(fā)生接地故障時減少觸電危險。保護中性線(PEN線)的功能：它兼有中性線(N線)和保護線(PE線)的功能。這種保護中性線在我國通稱為“零線〞，俗稱“地線〞。低壓配電系統(tǒng)按接地型式，分為:TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。