工厂供电(刘介才第五版)第一章(1)

1、第一节 工厂供电的意义、要求及课程任务 本课程任务： 讲述供配电系统电能供应和分配的基本知识和理论，使学生掌握供配电系统的设计和计算方法，管理和运行技能，为学生今后从事供配电技术工作奠定基础。第一章 工厂供电概论第一节 工厂供电的意义、要求及课程任务第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识第三节 电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地形式第四节 电力系统的电压与电能质量第一节 工厂供电的意义、要求及课程任务 工厂供电，也称工厂配电。电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其他形式的能量转换而来，也易于转换为其他形式的能量以供应用。电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量

2、，有利于实现生产过程自动化，而且现代社会的信息技术和其他高新技术无一不是建立在电能应用的基础之上的。意义：在于工业生产实现电气化,另一方面提高可靠性。工厂供电工作要很好地为工业生产服务要求：（1）安全 （2）可靠 （3）优质 （4）经济第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识 配电所：接受和分配电能 变电所：接受电能、变换电压、分配电能 母线（汇流排）：汇集、传送和分配电能 工厂供电系统：从电源线路进厂到用电设备进线端的整个电路系统，包括厂内的变电所、配电所及所有供电和配电线路第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识 一、工厂供电系统 电源进线经高压配电所分配到变电所 变电所降压后提供

3、给设备 C1、C2两组电容器并联以提高功率因数 电源进线也直接提供给高压电动机组第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识 大型及35KV以上进线的中型工厂先经过总降压变电所降至6-10KV后，再送车间变电所。第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识 高压深入负荷中心的直配方式：只经过一次降压第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识 小型工厂：容量不大于1000KVA第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识 如果工厂所需容量不大于160KVA时，可采用低压电源进线，直接由公共低压电网供电。第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识（二

4、）电力系统由发电厂、变电所、电力线路和电能用户组成的一个整体。电力系统示意图如下：第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识 大型电力系统的系统图由各级电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为电力系统（power system）。 电力系统的电压是有等级的，电力系统的额定电压包括电力系统中各种发电、供电、用电设备的额定电压。额定电压是能使电气设备长期运行在经济效果最好的电压，它是国家根据国民经济发展的需要，电力工业的水平和发展趋势，经全面技术经济分析后确定的。 第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量分类电网和用

5、电设备额定电压kV发 电 机额定电压kV电力变压器额定电压kV一次绕组二次绕组低压0.38/0.220.66/0.380.40.690.38/0.220.66/0.380.4/0.230.69/0.4高 压3610 35661102203305003.156.310.513.8，15.75，18，20，22，24，263，3.156，6.310，10.513.8，15.75，18.20，22，24，2635661102203305003.15，3.36.3，6.610.5，11 38.572.6121242363550我国交流电网和电力设备的额定电压我国交流电网和电力设备的额定电压注：表中斜线

6、“/”左边的数字为线电压，右边的数字为相电压1 1、电网（线路）额定电压、电网（线路）额定电压 U UN N 电网（线路）的额定电压只能选用国家规定的额定电压。它是确定各类电气设备额定电压的基本依据。2 2、用电设备的额定电压，和同级电网的额定电、用电设备的额定电压，和同级电网的额定电压一致。压一致。 实际中，有电压损失。沿线路的电压分布通常是首端高于末端 ,沿线各用电设备的端电压将不同，线路的额定电压实际就是线路首末两端电压的平均值。 3 3、发电机的额定电压、发电机的额定电压：由于用电设备的电压偏移为5%，而线路的允许电压降为10%，这就要求线路首端电压为额定电压的105%，末端电压为额定

7、电压的95%。因此，发电机的额定电压为线路额定电压的105%。 ( (二二) ) 用电设备的额定电压用电设备的额定电压 由于电力线路运行时（有电流通过时）要产生电压降，所以线路上各点的由于电力线路运行时（有电流通过时）要产生电压降，所以线路上各点的电压略有不同，如图电压略有不同，如图1-121-12中虚线所示。但是批量生产的用电设备，其额定电压中虚线所示。但是批量生产的用电设备，其额定电压不可能按使用处线路的实际电压来制造，而只能按线路首端与末端的平均电压不可能按使用处线路的实际电压来制造，而只能按线路首端与末端的平均电压即电网的额定电压即电网的额定电压U UN N（N N为英文为英文nomi

8、nalnominal的缩写）来制造。因此用电设备的额的缩写）来制造。因此用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。定电压规定与同级电网的额定电压相同。 但是在此必须指出：按但是在此必须指出：按GB/T11022-1999GB/T11022-1999高压开关设备和控制设备标准的高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求共同技术要求规定，高压开关设备和控制设备的额定电压按其允许的最高工规定，高压开关设备和控制设备的额定电压按其允许的最高工作电压来标注，即其额定电压不得小于它所在系统可能出现的最高电压，如表作电压来标注，即其额定电压不得小于它所在系统可能出现的最高电压，如表1-21-2所示。我国

9、现在生产的高压设备大多已按此新规定标注。所示。我国现在生产的高压设备大多已按此新规定标注。表1-2 系统的额定电压、最高电压和部分高压设备的额定电压 （单位：kV）3.56.91240.56.911.540.53.67.21240.5 3.5 6.911.540.5361035熔 断 器额定电压穿墙套管额定电压高压开关、互感器及支柱 绝缘子的额定电压 系 统 最高电压 系 统 额定电压 (三) 发电机的额定电压 由于电力线路允许的电压偏差由于电力线路允许的电压偏差一般为一般为5%5%，即整个线路允许有，即整个线路允许有10% 10% 的电压损耗，因此为了维持的电压损耗，因此为了维持线路的平均电

10、压在额定电压值，线线路的平均电压在额定电压值，线路首端路首端( (电源端电源端) )的电压应较线路额的电压应较线路额定电压高定电压高5%5%，而线路末端电压则，而线路末端电压则较线路额定电压低较线路额定电压低5%5%，如图，如图1-121-12所示。所以发电机额定电压按规定所示。所以发电机额定电压按规定应高于同级电网（线路）额定电压应高于同级电网（线路）额定电压5%5%。图1-12 用电设备和发电机的额定电压说明4.4.电压变压器的额定电压电压变压器的额定电压 一次绕组的额定电压：当变压器T1直接与发电机相联时，其一次绕组额定电压应与发电机额定电压相同。当变压器T2不与发电机相联而是连接在线路

11、上时，可看作是线路的用电设备，因此其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。 二次绕组的额定电压：变压器二次侧供电线路较长，如为较大的高压电网时，其二次绕组额定电压应比相联电网额定电压高10，其中5是用于补偿变压器满负荷运行时绕组内部的约5的电压降，另外5用以补偿线路上的电压损耗。若二次侧供电线路不长，直接供电给高低压用电设备时，仅考虑补偿变压器满负荷运行时绕组内部5的电压降。(5) 电压高低的划分 我国现在统一以1000V（或略高，如GB1497-1985低压电器基本标准规定：交流50Hz、额定电压1200V及以下或直流额定电压1500V及以下的电器，属于其标准所指的低压电器）为界线来划分电压

12、的高低，如前表1-1所示： 低压低压指额定电压在指额定电压在1000V1000V及以下者；及以下者； 高压高压指额定电压在指额定电压在1000V1000V以上者。以上者。 此外，尚有细分为低压、中压、高压、超高压和特高压者：1000V及以下为低压；1000V至10kV或35kV为中压；35kV或以上至110kV或220kV为高压；220kV或330kV及以上为超高压；800kV及以上为特高压。不过这种电压高低的划分，尚无统一标准，因此划分的界线并不十分明确。第三节第三节 电力系统中性点运行方式及低压配电电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式系统接地型式 一一. . 电力系统的中性点运行方

13、式电力系统的中性点运行方式 在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的中性点有在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的中性点有三种运行方式：三种运行方式：( (1) 1) 电源中性点不接地；电源中性点不接地；(2) (2) 中性点经阻抗接地；中性点经阻抗接地；(3) (3) 中性中性点直接接地。前两种合称为小接地电流系统，亦称中性点非有效接地系点直接接地。前两种合称为小接地电流系统，亦称中性点非有效接地系统，或称中性点非直接接地系统。后一种中性点直接接地系统，称为大统，或称中性点非直接接地系统。后一种中性点直接接地系统，称为大接地电流系统，亦称为中性点有效接地系统。接地电

14、流系统，亦称为中性点有效接地系统。图图1-16 1-16 正常运行时的中性点不接地的电力系统正常运行时的中性点不接地的电力系统a) a) 电路图电路图 b) b) 相量图相量图 (一) 中性点不接地的电力系统 图1-16是电源中性点不接地的电力系统在正常运行时的电路图和相量图。为了讨论问题简化起见，假设图1-16a所示三相系统的电源电压和线路参数R、L、C都是对称的，而且将相线与大地之间存在的分布电容用一个集中电容C来表示，而相线之间存在的电容因对讨论的问题没有影响则予以略去。图1-17 单相接地时的中性点不接地的电力系统 a) 电路图 b)相量图 当C相接地时，系统的接地电流 （电容电流）

15、应为A、B两相对地电容电流之和，即 由图1-17b的相量图可知， 在相位上超前 90；而在量值上，由于 ，而 ， 因此 .3CC AII.0/3/3C AACACCIUXUXI03CCII(1-5)即单相接地电容电流为系统正常运行时相线对地电容电流的3倍。由于线路对地的电容C不好准确计算，因此IC0 和IC也不好根据C 值来精确地确定。 当系统发生单相接地故障时，假设是C相接地，如图1-17a所示。这时C相对地电压为零，而A相对地电压 ，B相对地电压 ，如图1-17b所示。由图1-17b的相量图可知，C相接地时，完好的A、B两相对地电压都由原来的相电压升高到线电压，即升高为原对地电压的 倍。3

16、ACCAAUUUU)(BCCBBUUUU)(1-4)(CBCACIIICICICU图1-18 中性点经消弧线圈接地的电力系统发生单相接地时 a) 电路图 b) 相量图(二) 中性点经消弧线圈接地的电力系统我国366kV的电力系统，特别是310kV系统，一般采用中性点不接地的运行方式。如果单相接地电流大于一定值时（310kV系统中单相接地电流大于30A，20kV及以上系统中单相接地电流大于10A时），则应采用中性点经消弧线圈接地的运行方式或低电阻接地的运行方式。我国110kV及以上的电力系统，则都采用中性点直接接地的运行方式。 (三) 中性点直接接地或经低电阻接地的电力系统 图1-19 中性点直

17、接接地的电力系统在发生单相接地时 中性点直接接地的系统发生单相中性点直接接地的系统发生单相接地时，其他两完好相的对地电压接地时，其他两完好相的对地电压不会升高，这与上述中性点非直接不会升高，这与上述中性点非直接接地的系统不同。因此中性点直接接地的系统不同。因此中性点直接接地系统中的供用电设备绝缘只需接地系统中的供用电设备绝缘只需按相电压考虑，而无须按线电压考按相电压考虑，而无须按线电压考虑。这对虑。这对110kV110kV及以上的超高压系及以上的超高压系统是很有经济技术价值的。统是很有经济技术价值的。因此采取中性点经消弧线圈接地的方式往往也无法完全消除接地故障点的电弧，从而无法抑制由此引起的危

18、险的谐振过电压。因此我国有的城市（例如北京市）的10kV 城市电网中性点采取低电阻接地的运行方式。它接近于中性点直接接地的运行方式，必须装设动作于跳闸的单相接地故障保护。在系统发生单相接地故障时，迅速切除故障线路，同时系统的备用电源投入装置动作，投入备用电源，恢复对重要负荷的供电。第三节 低压配电系统的接地形式 二、低压配电系统的接地形式 我国220/380V低压配电系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式，而且引出有中性线（N）、保护线（PE）或保护中性线（PEN）第三节 低压配电系统的接地形式 中性线（N）: 1. 与额定电压为系统相电压的单相用电设备连接 2. 传导三相系统中的不平衡电流和单相电流 3. 减小负荷中性点的电位偏移第三节 低压配电系统的接地形式 保护线（PE）: 用来保障人身安全、防止发生触电事故的