工厂供电第一章

1、 课程简介 工厂供电工厂供电这门课程是电气自动化技术专业必修的一门很重要的专业这门课程是电气自动化技术专业必修的一门很重要的专业课，工厂供电即工厂所需电能的供应和分配，也称工厂配电。课，工厂供电即工厂所需电能的供应和分配，也称工厂配电。 要给工厂的用电设备合理，高效供电，需要考虑的问题有哪些呢？要给工厂的用电设备合理，高效供电，需要考虑的问题有哪些呢？ 1.1.供电电压等级的确定，电能质量的考虑，供电系统的运行方式供电电压等级的确定，电能质量的考虑，供电系统的运行方式: : 第一第一章概论；章概论； 2. 2.供电电流大小确定供电电流大小确定即电力负荷大小的确定及耗电量的确定即电力负荷大小的确

2、定及耗电量的确定: : 第二章第二章工厂的电力负荷及其计算工厂的电力负荷及其计算 3.3.导线，电缆型号，敷设方式及截面大小的确定导线，电缆型号，敷设方式及截面大小的确定: : 第五章工厂的电力线路第五章工厂的电力线路 供电设备的型号，结构选择，接线图方案选择，变配电所的选择布置供电设备的型号，结构选择，接线图方案选择，变配电所的选择布置: :第第四章工厂变配电所及其一次系统四章工厂变配电所及其一次系统 供电设备规格大小确定供电设备规格大小确定( (正常工作条件及过电流条件均要符合要求正常工作条件及过电流条件均要符合要求): ): 第第三章短路电流及其计算）三章短路电流及其计算） 第六章第六章

3、: :工厂供电系统的过电流保护工厂供电系统的过电流保护 4. 4.工厂供电自动控制（第七章），电气安全（第八章），节约计划用工厂供电自动控制（第七章），电气安全（第八章），节约计划用电（第九章），电气照明（第十章）。电（第九章），电气照明（第十章）。课程简介 学习内容及方法学习内容及方法: : 一四七八九章以讲授为主，一四七八九章以讲授为主，二三五六章以讲授加练习为主，第十章自学。二三五六章以讲授加练习为主，第十章自学。 注意：附录表注意：附录表1-311-31的资料及本书常用字符表。的资料及本书常用字符表。 学习指导资料：学习指导资料： 王宇等编王宇等编 工厂供配电技术工厂供配电技术供参考，

4、图书馆相关书籍，网络信息知识，工厂，供参考，图书馆相关书籍，网络信息知识，工厂，公路，生活小区，学校等现实可见的供用电设备希公路，生活小区，学校等现实可见的供用电设备希望大家多关注。望大家多关注。 第一章 概论 第一节第一节 工厂供电的意义、要求及课工厂供电的意义、要求及课程任务程任务 第二节第二节 工厂供电系统及工厂供电系统及发电厂发电厂电电力系统与工厂的自备电源力系统与工厂的自备电源 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 第四节第四节 电力系统中性点运行方式及低压电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地形式配电系统接地形式第一节工厂供电的意义、要求 及课程任务 清

5、楚清楚: :工厂供电的定义工厂供电的定义：是指工厂所需电能的供应和分配，也称工厂配：是指工厂所需电能的供应和分配，也称工厂配电。电。 了解工厂供电的意义：了解工厂供电的意义：1 1。电能本身特点决定。电能本身特点决定 : :电能易于和其它能量相电能易于和其它能量相互转换，其输送，分配即简单经济，又便于控制，调节和测量。现代社互转换，其输送，分配即简单经济，又便于控制，调节和测量。现代社会的各项技术都建立在电能的应用基础之上。会的各项技术都建立在电能的应用基础之上。2.2.电费开支成本低，供电电费开支成本低，供电设备投资低，设备投资低，3 3。供电效益大。供电效益大。4.4.突然中断供电可能损失

6、大：突然中断供电可能损失大： 中断供电损失案例：中断供电损失案例：1. 1.正正 庐江县化肥厂庐江县化肥厂19891989年年3 3月月1515日突然停电日突然停电, ,尽管尽管在岗职工采取了紧急停车处理措施在岗职工采取了紧急停车处理措施, ,但两小时后仍导致造气岗位的空气总但两小时后仍导致造气岗位的空气总管发生爆炸管发生爆炸, ,炸毁风机一台炸毁风机一台, ,击坏风机开关柜一个击坏风机开关柜一个, ,两间房屋面被掀掉两间房屋面被掀掉, ,部分部分风机管道和一只风机管道和一只Dg200Dg200闸阀被炸毁。幸亏当时现场无人闸阀被炸毁。幸亏当时现场无人, ,才未发生人身伤才未发生人身伤亡事故。亡

7、事故。 2.2.某造纸厂因人为蓄意破坏供电设备而突然停电，使得生产线某造纸厂因人为蓄意破坏供电设备而突然停电，使得生产线上的电机烧毁，垫纸的毛毯烧焦。上的电机烧毁，垫纸的毛毯烧焦。 第一节工厂供电的意义、要求 及课程任务 记住：记住：工厂供电的基本要求：工厂供电的基本要求： （1 1）安全）安全 （正常情况下和事故情况下）（正常情况下和事故情况下） （2 2）可靠）可靠 （注意可靠性的含义）（注意可靠性的含义） （3 3）优质）优质 （电压和频率是衡量电能质量的两个基本参数）（电压和频率是衡量电能质量的两个基本参数） （4 4）经济）经济 此外，在供电工作中，合理处理局部和全局，当前和长远等关

8、此外，在供电工作中，合理处理局部和全局，当前和长远等关系。系。 了解本课程的任务：讲述了中小型工厂内部电能的供应和分配了解本课程的任务：讲述了中小型工厂内部电能的供应和分配问题及电气照明问题，为今后的实习及从事相关工作奠定一定的问题及电气照明问题，为今后的实习及从事相关工作奠定一定的基础。基础。第二节 工厂供电系统及发电厂 电力系统与工厂的自备电源 一、工厂供电系统概况一、工厂供电系统概况 清楚清楚一般各规模工厂供电一般各规模工厂供电系统模式。系统模式。 注意理解下面几注意理解下面几点：点： 系统图，单线图的意义系统图，单线图的意义 母线：也称汇流排，分高母线：也称汇流排，分高压母线和低压母线

9、，用母线压母线和低压母线，用母线后易于接线。母线和支线的后易于接线。母线和支线的连接用焊接或螺栓连接。母连接用焊接或螺栓连接。母线有硬铝母线和硬铜母线两线有硬铝母线和硬铜母线两种。种。 分段隔离开关分段隔离开关( (联络隔离开联络隔离开关）：使单母线分段。作用关）：使单母线分段。作用见图。见图。 第二节 工厂供电系统及发电厂 电力系统与工厂的自备电源 工作电源和备用电源：有工作电源和备用电源：有分段隔离开关及两路电源的配分段隔离开关及两路电源的配电所常用的运行方式如图：两电所常用的运行方式如图：两路电源一路工作，一路备用，路电源一路工作，一路备用，分段隔离开关闭合分段隔离开关闭合 C1C1、C

10、2C2两组电容器并联以两组电容器并联以补偿无功功率，提高功率因数补偿无功功率，提高功率因数 高压电动机：大容量电动高压电动机：大容量电动机用高压供电，以减小电流，机用高压供电，以减小电流，使电机体积小，成本低。使电机体积小，成本低。 低压联络线：提高供电系低压联络线：提高供电系统运行的可靠性和灵活性。统运行的可靠性和灵活性。第二节 工厂供电系统及发电厂 电力系统与工厂的自备电源第二节 工厂供电系统及发电厂 电力系统与工厂的自备电源 大型及大型及35KV35KV以上进线以上进线的中型工厂的中型工厂一般一般先经先经过总降压变电所降至过总降压变电所降至6-10KV6-10KV后，再送车间后，再送车间

11、变电所。即如下供电变电所。即如下供电模式：模式：第二节 工厂供电系统及发电厂 电力系统与工厂的自备电源高压深入负荷中心的直高压深入负荷中心的直配方式：只经过一次降配方式：只经过一次降压就直接供给低压用电压就直接供给低压用电设备设备 优点：简化供电系统接优点：简化供电系统接线，节约了投资和有色线，节约了投资和有色金属，降低电能损耗和金属，降低电能损耗和电压损耗。电压损耗。 条件：要根据厂区的条件：要根据厂区的环境条件是否满足环境条件是否满足35KV35KV架空线路深入负荷中心架空线路深入负荷中心的的“安全走廊安全走廊”要求而要求而定，否则不能采用，以定，否则不能采用，以确保供电安全。确保供电安全

12、。第二节 工厂供电系统及发电厂 电力系统与工厂的自备电源 小型工厂：容小型工厂：容量不大于量不大于1000KVA1000KVA第二节 工厂供电系统及发电厂 电力系统与工厂的自备电源 如果工厂所需容量不大如果工厂所需容量不大160KVA160KVA时，可采用低压电源进线，直接由时，可采用低压电源进线，直接由公共低压电网供电。公共低压电网供电。注意理解记忆以下知识：注意理解记忆以下知识：配电所配电所：接受和分配电能，不改变电压：接受和分配电能，不改变电压。变电所变电所：接受电能、变换电压、分配电：接受电能、变换电压、分配电能能母线母线（汇流排）：汇集、分配电能（汇流排）：汇集、分配电能工厂供电系统

13、工厂供电系统：从电源线路进厂起到高：从电源线路进厂起到高低压用电设备进线端止的整个电路系统低压用电设备进线端止的整个电路系统，包括工厂内的变电所、配电所及所有，包括工厂内的变电所、配电所及所有的高低压供配电线路。的高低压供配电线路。第二节 工厂供电系统及发电厂 电力系统与工厂的自备电源 二二发电厂和电力系统简介发电厂和电力系统简介 电能的生产电能的生产输送输送分配和使用的全过程，实际分配和使用的全过程，实际上是在同一瞬间实现的，彼此相互影响。上是在同一瞬间实现的，彼此相互影响。 （一）发电厂（一）发电厂 （了解）（了解） 作用：将一次能源转换为电能（二次能源）作用：将一次能源转换为电能（二次能

14、源） 1. 1. 水力发电厂水力发电厂 水流位能水流位能 优点：发电成本低、能源可再生、兼有防洪，灌溉，优点：发电成本低、能源可再生、兼有防洪，灌溉，航运，水产养殖和旅游等功能。航运，水产养殖和旅游等功能。 缺点：初期投资大，建设周期长缺点：初期投资大，建设周期长机械能机械能电能电能水轮机水轮机发电机发电机第二节 工厂供电系统及发电厂 电力系统与工厂的自备电源 2. 2. 火力发电厂火力发电厂 燃料化学能燃料化学能 3. 3. 核能发电厂核能发电厂 核裂变能核裂变能热能机械能电能锅炉汽轮机发电机热能机械能电能汽轮机发电机核反应堆第二节 工厂供电系统及发电厂 电力系统与工厂的自备电源4. 4.

15、新能源发电厂新能源发电厂风力发电风力发电 地热发电地热发电 太阳能发电太阳能发电 坑口电站坑口电站：在煤的产地建设大型电站，就地发电，变运送煤炭为：在煤的产地建设大型电站，就地发电，变运送煤炭为输出电力，即坑口电站。这样以节约运输成本，降低发电成本输出电力，即坑口电站。这样以节约运输成本，降低发电成本 各种发电厂发电比例：各种发电厂发电比例：国家发改委公布：国家发改委公布：20102010年全国发电量年全国发电量4141341413亿亿KWhKWh，其中：火电，其中：火电3325333253亿亿KWhKWh，水电，水电66226622亿亿KWhKWh，核电，核电734734亿亿KWhKWh，风

16、电，风电430430亿亿KWhKWh。 （二）电力系统（二）电力系统 为何要远距离高压输电？为何要远距离高压输电？( (一）减少燃料运输，降低发电成本，（二）降低电压和电能损耗。一）减少燃料运输，降低发电成本，（二）降低电压和电能损耗。记住记住：电力系统的定义：由各级电压的电力线路将一些发电厂、变：电力系统的定义：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。整体，称为电力系统。沧州市万泰阳光小区普遍安装太阳能沧州市万泰阳光小区普遍安装太阳能沧州市万泰阳光小区普遍安装太

17、阳能第二节 工厂供电系统及发电厂 电力系统与工厂的自备电源第二节 工厂供电系统及发电厂 电力系统与工厂的自备电源大型电力系统的系统图大型电力系统的系统图了解：了解：电网电网（电力网）（电力网）：电力系统中各级电压：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的的电力线路及其联系的变电所，称为电力网或变电所，称为电力网或电网。电网可分为电网。电网可分为区域区域电网和地方电网电网和地方电网。区域。区域电网的范围大，电压一电网的范围大，电压一般在般在220KV220KV以上，地方以上，地方电网范围小，最高电压电网范围小，最高电压一般不超过一般不超过110KV110KV。动力系统动力系统：电力系统加：电力系统

18、加上发电厂的动力部分及上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户其热能系统和热能用户，就称为动力系统。，就称为动力系统。第二节 工厂供电系统及发电厂电力系统与工厂的自备电源 三三 工厂的自备电源（了解）工厂的自备电源（了解） 自备电源是工厂的重要负荷在应急情况下使用的电源。最常用自备电源是工厂的重要负荷在应急情况下使用的电源。最常用的自备电源是柴油发电机组。对于重要的计算机系统，则还须另的自备电源是柴油发电机组。对于重要的计算机系统，则还须另设不停电电源（不间断电源设不停电电源（不间断电源UPS)UPS)。 （一）采用柴油发电机组的自备电源（一）采用柴油发电机组的自备电源 注意：柴油发电机组按启

19、动控制方式分，有普通型，自启动型注意：柴油发电机组按启动控制方式分，有普通型，自启动型和全自动化等类型，作为应急电源，应选用自启动型或全自动化和全自动化等类型，作为应急电源，应选用自启动型或全自动化型。柴油发电机组供电容量大。型。柴油发电机组供电容量大。 （二）采用交流不停电电源的自备电源（二）采用交流不停电电源的自备电源 UPSUPS容量相对较小。容量相对较小。主要用于电子计算机中心，工业自动化控主要用于电子计算机中心，工业自动化控制等重要场。供电时间短，制等重要场。供电时间短，普通的家用普通的家用UPSUPS十分钟到半小时十分钟到半小时 ，可，可在断电后再续用在断电后再续用10-1510-

20、15分钟分钟. .连续工作的连续工作的UPSUPS对散热要求很高对散热要求很高. . 七八七八个小时甚至更高的个小时甚至更高的UPSUPS是给服务器是给服务器& &专业商务人士用的专业商务人士用的 。 第二节 工厂供电系统及发电厂电力系统与工厂的自备电源公共电网正常供电给一般及重要公共电网正常供电给一般及重要负荷，如果公共电网停电，则重要负荷，如果公共电网停电，则重要负荷和应急照明可由柴油发电机组负荷和应急照明可由柴油发电机组继续供电，一般负荷不再供电。继续供电，一般负荷不再供电。 交流不停电电源（交流不停电电源（UPSUPS）主要由）主要由整流器（整流器（UR),UR),逆变

21、器（逆变器（UV)UV)和和蓄电池组（蓄电池组（GB)GB)等三部分组成。等三部分组成。供电可靠性要求高时，除供电可靠性要求高时，除UPSUPS外，外，还配备足够容量的柴油发电机组还配备足够容量的柴油发电机组作备用电源，以弥补蓄电池组容量之不足。作备用电源，以弥补蓄电池组容量之不足。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 一一. .概述概述 记住记住衡量电能质量的两个基本参数：电压和频率。衡量电能质量的两个基本参数：电压和频率。 供电营业规则供电营业规则对交流电力设备允许频率偏差的规定见课本。对交流电力设备允许频率偏差的规定见课本。 频率的调整，主要依靠发电厂调节发电机

22、的转速频率的调整，主要依靠发电厂调节发电机的转速. . 了解：我国和世界上大多数欧洲国家的交流电力设备额定频了解：我国和世界上大多数欧洲国家的交流电力设备额定频率为率为50HZ,50HZ,美洲地区多数是美洲地区多数是60HZ.(60HZ.(频率过高会使发电机制造困难，频率过高会使发电机制造困难，电能损耗增加，过低不利于交流电的变压和传输，人眼会感觉到灯电能损耗增加，过低不利于交流电的变压和传输，人眼会感觉到灯光的明显闪变如低于光的明显闪变如低于20-30HZ20-30HZ而不适应。）而不适应。） 清楚：电压质量的评定包括：电压的偏差，波动，波形及其三清楚：电压质量的评定包括：电压的偏差，波动，

23、波形及其三相的对称性的评估。相的对称性的评估。 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 二二. .三相交流电网和电力设备的额定电压三相交流电网和电力设备的额定电压 标准电压标准电压规定的交流电网和电力设备的额定电压见课本表规定的交流电网和电力设备的额定电压见课本表1-11-1。 电网和设备额定电压的确定原则如下：电网和设备额定电压的确定原则如下： （一）电网（电力线路）的额定电压（一）电网（电力线路）的额定电压由国家规定，是由国家规定，是基准电压基准电压。 （电网？）（清楚电网电压数值）（电网？）（清楚电网电压数值） （二）用电设备的额定电压（二）用电设备的额定电压规定

24、与同级电网的额定电压相同，为何如此规定？规定与同级电网的额定电压相同，为何如此规定？ 注意：高压开关设备和控制设备的额定电压不得小于它所注意：高压开关设备和控制设备的额定电压不得小于它所在系统可能出现的最高电压，见表在系统可能出现的最高电压，见表1-2.1-2. （三）发电机的额定电压（三）发电机的额定电压按规定应高于同级电网（线路）额定电压按规定应高于同级电网（线路）额定电压5%5%，为什么？，为什么？第三节 电力系统的电压与电能质量 用电设备和发电机用电设备和发电机 额定电压确定的理由额定电压确定的理由： （1 1）带电线路产生电压降）带电线路产生电压降 （2 2）用电设备批量生产）用电设

25、备批量生产 （3 3）电力线路允许电压）电力线路允许电压 偏差一般为偏差一般为5%5%。 （4 4）发电机在线路首端）发电机在线路首端第三节 电力系统的电压与电能质量 （四）电力变压器的额定电压（四）电力变压器的额定电压电力变压器一次绕组的额定电压电力变压器一次绕组的额定电压变压器直接与发电机相连时，等同于发电机的额定电压；否则视为线路的用变压器直接与发电机相连时，等同于发电机的额定电压；否则视为线路的用电设备，额定电压与电网额定电压相同。电设备，额定电压与电网额定电压相同。. .电力变压器二次绕组的额定电压电力变压器二次绕组的额定电压变压器二次绕组供电线路较长，如接较大的高压电网时，则其二次

26、绕组额变压器二次绕组供电线路较长，如接较大的高压电网时，则其二次绕组额定电压比所接电网电压高，变压器二次侧供电线路不长，如为低压定电压比所接电网电压高，变压器二次侧供电线路不长，如为低压电网或直接供电给高低压用电设备时，则高于所连电网电压。电网或直接供电给高低压用电设备时，则高于所连电网电压。（五）电压高低划分见课本（五）电压高低划分见课本第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量 三电压偏差与电压调整三电压偏差与电压调整 （一）电压偏差的有关概念（一）电压偏差的有关概念 1.1.电压偏差的含义（会计算电压偏差）电压偏差的含义（会计算电压偏差） 电压偏差又称电压偏移，是指电

27、压偏差又称电压偏移，是指给定瞬间设备的端电压给定瞬间设备的端电压U U与设备的额定与设备的额定 电压电压U UN N之差对额定电压之差对额定电压U UN N的百分值，的百分值，即：即： 注意：电压偏差永久存在。注意：电压偏差永久存在。 2.2.电压偏差对设备运行的影响（了解）电压偏差对设备运行的影响（了解） 电视机电压过低时屏幕显示不稳，图像模糊甚至无法收看电视，电压电视机电压过低时屏幕显示不稳，图像模糊甚至无法收看电视，电压过高时会大大缩短显像管的寿命。其它见课本。过高时会大大缩短显像管的寿命。其它见课本。 3.3.允许的电压偏差（了解）允许的电压偏差（了解） （二）电压调整的措施（二）电压

28、调整的措施( (在理解的基础上记住）在理解的基础上记住） （1 1）正确选择）正确选择无载调压型变压器无载调压型变压器的电压分接头或采用的电压分接头或采用有载调压型变压器有载调压型变压器 第三节 电力系统的电压与电能质量 电力变压器的无载调压原理图：电力变压器的无载调压原理图： 无载调压指无励磁调压，变压器无载调压指无励磁调压，变压器一二次侧都断开电源。一二次侧都断开电源。 6-10KV 6-10KV电力变压器一般为无载调压型电力变压器一般为无载调压型 无载调压原理：调节高压绕组无载调压原理：调节高压绕组接入接入电路的电路的匝数，从而调节低压绕组所接匝数，从而调节低压绕组所接设备的端电压：即设

29、备的端电压：即U U1 1/N/N1 1=U=U2 2/N/N2 2 U U2 2=U=U1 1N N2 2/N/N1 1 结论：设备端电压偏低，则换向结论：设备端电压偏低，则换向-5%-5%分接头，设备端电压偏高，则换向分接头，设备端电压偏高，则换向+5%+5%分接头。分接头。注意：无载调压不能按负荷变动注意：无载调压不能按负荷变动 自动调节电压。自动调节电压。 电力变压器的分接开关接线电力变压器的分接开关接线第三节第三节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量 (1)(1)正确选择无载调压变压器的电压分接头或采用有载调压变正确选择无载调压变压器的电压分接头或采用有载调压变压器。压

30、器。 无载调压变压器不能满足电压偏差要求时，只能选用无载调压变压器不能满足电压偏差要求时，只能选用有载调有载调压变压器。它可根据负荷变动自动调节设备端电压。压变压器。它可根据负荷变动自动调节设备端电压。 有载调压指有载调压指变压器的一二次侧都不用断电而调压。变压器的一二次侧都不用断电而调压。 了解了解：有载调压原理：变压器存在阻抗，在功率传输中，将：有载调压原理：变压器存在阻抗，在功率传输中，将产生电压降，并随着用户侧负荷的变化而变化。系统电压的波动产生电压降，并随着用户侧负荷的变化而变化。系统电压的波动加上用户侧负荷的变化将引起电压较大的变动。在实现无功功率加上用户侧负荷的变化将引起电压较大

31、的变动。在实现无功功率就地平衡的前提下，当电压变动超过规定值时，有载调压变压器就地平衡的前提下，当电压变动超过规定值时，有载调压变压器在一定的延时后会动作，对电压进行调整，并保持电压的稳定。在一定的延时后会动作，对电压进行调整，并保持电压的稳定。第三节 电力系统的电压与电能质量 （2 2）合理减少系统的阻抗）合理减少系统的阻抗 为什么减少供电系统阻抗会降低电压损耗？如何减少系统阻抗？为什么减少供电系统阻抗会降低电压损耗？如何减少系统阻抗？ 减少变压级数，增大导线电缆截面，电缆线取代架空线。减少变压级数，增大导线电缆截面，电缆线取代架空线。 注意：同等规格的电缆比架空线阻抗小，因为架空线还有对地

32、容抗。增大注意：同等规格的电缆比架空线阻抗小，因为架空线还有对地容抗。增大导线电缆截面，电缆线取代架空线会增加投资，故分析比较合理才选用。导线电缆截面，电缆线取代架空线会增加投资，故分析比较合理才选用。 （3 3）合理改变系统的运行方式）合理改变系统的运行方式 如何合理改变系统的运行方式？如何合理改变系统的运行方式？ 1.1.工作班白天电压偏低时：夜间偏高时：工作班白天电压偏低时：夜间偏高时： 2.2.并列运行变压器负荷轻时：并列运行变压器负荷轻时： 注意：变压器并列运行指一次侧接同一电网，二次侧接同一设备。注意：变压器并列运行指一次侧接同一电网，二次侧接同一设备。 （4 4）尽量使系统的三相

33、负荷均衡）尽量使系统的三相负荷均衡 系统的三相负荷不均衡，系统的三相负荷不均衡， 有中性线时因中性线阻抗很小，则电位偏移接有中性线时因中性线阻抗很小，则电位偏移接近于零，但会产生三相不平衡电流，无中性线时会产生三相不平衡电压。近于零，但会产生三相不平衡电流，无中性线时会产生三相不平衡电压。（解释见下页）解释见下页） （ 5 5）采用无功功率补偿装置）采用无功功率补偿装置 无功补偿的作用？提高功率因数，降低电能和电压损耗。无功补偿的作用？提高功率因数，降低电能和电压损耗。第三节 电力系统的电压与电能质量 三相负荷不平衡时的电路原理图：三相负荷不平衡时的电路原理图： ( (假设假设X1X2X3)

34、X1X2X3) U UNnNn称为电位偏移称为电位偏移 （1 1）有中性线时）有中性线时 X XNnNn很小，忽略不计时，则不论线路很小，忽略不计时，则不论线路N-nN-n中是否中是否 有电流，有电流，U UNnNn为零，即无电位偏移。根据为零，即无电位偏移。根据KVLKVL定定 理可知理可知 , ,因为负荷不平衡，故因为负荷不平衡，故 三阻抗的电流矢量和不为零，由三阻抗的电流矢量和不为零，由KILKIL定理可知：定理可知： 线路线路N-nN-n中会产生不平衡电流。中会产生不平衡电流。 X XNnNn不能忽略时，有公式不能忽略时，有公式 可得可得U UNnNn不是很大的数值，即产生一定的电位偏

35、移。不是很大的数值，即产生一定的电位偏移。第三节 电力系统的电压与电能质量 （2 2）无中性线时）无中性线时 由由KILKIL定理可知：定理可知： 当负荷不平衡时，求得当负荷不平衡时，求得 0 0， 即产生电位偏移，使得负荷电压有的低于相电压，有的即产生电位偏移，使得负荷电压有的低于相电压，有的高于相电压，从而增大了电压偏差。高于相电压，从而增大了电压偏差。 中性线的作用？中性线的作用？ 传输不平衡电流及单相电流；减小负荷中性点的电传输不平衡电流及单相电流；减小负荷中性点的电位偏移；接单相负荷。位偏移；接单相负荷。第三节 电力系统的电压与电能质量 （ 四）电压波动及其抑制（了解）四）电压波动及

36、其抑制（了解） 注意：电压波动是电压的瞬间变化。是由于负荷急剧变动的冲击性负荷所引注意：电压波动是电压的瞬间变化。是由于负荷急剧变动的冲击性负荷所引起，起，电压波动会使电视机画面质量下降，垂直水平幅度摇动。电压波动会使电视机画面质量下降，垂直水平幅度摇动。 （五）电网谐波及其抑制（了解）（五）电网谐波及其抑制（了解）（对电压波形是否为正弦量的评判对电压波形是否为正弦量的评判） 函数函数 f(t)f(t)为周期性非正弦交流量为周期性非正弦交流量, ,表示为傅里叶级数的形式：表示为傅里叶级数的形式： f(tf(t )=A)=A0 0+ + A An nSin(nwt+ Sin(nwt+ n n)

37、(n=1) A) (n=1) A0 0称为直流分量，称为直流分量，A A1 1Sin(Wt+Sin(Wt+1 1) )称为基称为基波，其它分量称为高次谐波。波，其它分量称为高次谐波。n n为几，就称为几次谐波。为几，就称为几次谐波。 三相交流发电机发出的电压波形基本上是正弦交流电压三相交流发电机发出的电压波形基本上是正弦交流电压: U(t)=Usin(wt+: U(t)=Usin(wt+）, ,但它作用于电力系统中的非线性元件后但它作用于电力系统中的非线性元件后, , 产生了谐波电压及谐波电流产生了谐波电压及谐波电流. .（谐波源谐波源） 谐波电压的傅里叶级数分解：谐波电压的傅里叶级数分解：

38、U(t)=UU(t)=U1 1sin(wt+sin(wt+1 1）+U+U3 3sin(3wt+sin(3wt+3 3)+U)+U5 5sin(5wt+sin(5wt+5 5)+)+ 其中其中U U1 1sin(wt+sin(wt+1 1）称为一次谐波，也叫基波，其它的叫高次谐波。高次谐）称为一次谐波，也叫基波，其它的叫高次谐波。高次谐波次数越高，振幅越小，对电网的影响就越小。波次数越高，振幅越小，对电网的影响就越小。 谐波会使电视机图形畸变，画面亮度发生波动变化。谐波会使电视机图形畸变，画面亮度发生波动变化。 （六）三相不平衡及其改善（了解）（六）三相不平衡及其改善（了解）第三节 电力系统的

39、电压与电能质量七七 工厂供配电电压的选择工厂供配电电压的选择（一）工厂供电电压的选择（一）工厂供电电压的选择 工厂供电电压主要取决于哪些因素呢？工厂供电电压主要取决于哪些因素呢？ 工厂供电电压主要取决于当地电网的供电电压等级，同时也要考虑工厂工厂供电电压主要取决于当地电网的供电电压等级，同时也要考虑工厂用电设备的电压，容量和供电距离等因素。用电设备的电压，容量和供电距离等因素。 （见表（见表1-3.1-3. 结论？）结论？） 供电营业规则规定的供电额定电压：低压有单相供电营业规则规定的供电额定电压：低压有单相220v220v，三相，三相380V;380V;高压高压有有10KV10KV，3535

40、（6666）KV,110KV,220KV.KV,110KV,220KV.并规定：并规定：除发电厂直配电压可采用除发电厂直配电压可采用3KV3KV或或6KV6KV外，其它等级的电压应逐步过渡到上述额定电压？外，其它等级的电压应逐步过渡到上述额定电压？（二）工厂高压配电电压的选择（二）工厂高压配电电压的选择 工厂供电系统的高压配电电压，主要取决于哪些因素？工厂供电系统的高压配电电压，主要取决于哪些因素？工厂高压用电设备的电压和容量，数量等因素。工厂高压用电设备的电压和容量，数量等因素。 工厂采用的高压配电电压通常为工厂采用的高压配电电压通常为10KV,10KV, 适合高压深入负荷中心的直配方适合高

41、压深入负荷中心的直配方式的条件时也可考虑式的条件时也可考虑35kv35kv电压作为高压配电电压电压作为高压配电电压. .（三）工厂低压配电电压的选择（三）工厂低压配电电压的选择工厂的低压配电电压，一般采用工厂的低压配电电压，一般采用220V/380V.220V/380V.第四节 电力系统中性点运行方式及 低压配电系统接地形式 一一电力系统的中性点运行方式电力系统的中性点运行方式 电力系统中性点电力系统中性点指发电机和变压器的中性点，指发电机和变压器的中性点，其运行方式分三种其运行方式分三种：电源中性：电源中性点不接地，中性点经阻抗接地，中性点直接接地。点不接地，中性点经阻抗接地，中性点直接接地

42、。 中性点经阻抗接地中性点经阻抗接地包括包括: : 中性点经高阻抗接地（接近于中性点不接地）中性点经高阻抗接地（接近于中性点不接地） 中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地 中性点经低阻抗接地（接近于中性点直接接地）中性点经低阻抗接地（接近于中性点直接接地） 电源中性点不接地及中性点经高阻抗接地和中性点经消弧线圈接地属于电源中性点不接地及中性点经高阻抗接地和中性点经消弧线圈接地属于中中性点非有效接地（中性点非直接接地）性点非有效接地（中性点非直接接地）. . 中性点直接接地和中性点经低阻抗接地属于中性点直接接地和中性点经低阻抗接地属于中性点有效接地（大接地电流中性点有效接地（大接地电流系统）

43、。系统）。 各种接地方式适用场合见课本各种接地方式适用场合见课本. .第四节 电力系统中性点运行方式 及低压配电系统接地形式一电力系统的中性点运行方式一电力系统的中性点运行方式（一）中性点不接地的电力系统（一）中性点不接地的电力系统 为简便起见，假设图中三相系统的电源电压和线路参数为简便起见，假设图中三相系统的电源电压和线路参数R,L,CR,L,C都是对称的都是对称的。而且相线与大地之间存在的分布电容用一个集中电容。而且相线与大地之间存在的分布电容用一个集中电容C C来表示。相线之间来表示。相线之间的电容与所讨论问题无关，而略去。的电容与所讨论问题无关，而略去。 系统正常运行时，三个系统正常运

44、行时，三个相的相电压相的相电压 ， ， 对称，三个相的对地电容对称，三个相的对地电容电流也是平衡的。它们的电流也是平衡的。它们的矢量和为零，地中没有电矢量和为零，地中没有电流流过。各相的对地电压，流流过。各相的对地电压，就是各相的相电压。就是各相的相电压。第四节 电力系统中性点运行方式 及低压配电系统接地形式 一电力系统的中性点运行方式一电力系统的中性点运行方式（一）中性点不接地的电力系统（一）中性点不接地的电力系统 当系统发生单相接地故障时，假设是当系统发生单相接地故障时，假设是C C相接地，则这时相接地，则这时C C相对地电压为零，相对地电压为零，A A相对地电压相对地电压B B相对地电压

45、变为相对地电压变为 ，即即完好相对地电压升高为原来的完好相对地电压升高为原来的3 31/21/2倍，倍，电源中性点对地电压升高为相电源中性点对地电压升高为相电压。经计算同样可以算出电压。经计算同样可以算出C C相对地电相对地电流变为系统正常运行时对地电容电流的流变为系统正常运行时对地电容电流的3 3倍。倍。并且这个电流是并且这个电流是容性的容性的。计算公。计算公式为：式为： （1-61-6） 注意单位注意单位 注意：注意：发生单相接地故障时，三相设发生单相接地故障时，三相设备仍可正常运行，但不允许长期运行（备仍可正常运行，但不允许长期运行（一般不超过一般不超过2 2小时），并需发出报警信小时）

46、，并需发出报警信号，以免再有一相接地，形成两相接地号，以免再有一相接地，形成两相接地短路，使故障扩大。短路，使故障扩大。第四节 电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地形式 （二）中性点经消弧线圈接地的电力系统（二）中性点经消弧线圈接地的电力系统 在中性点不接地电力系统发生单相接地故在中性点不接地电力系统发生单相接地故障时，如果接地电流较大，将在接地故障点出障时，如果接地电流较大，将在接地故障点出现断续电弧，将会引起现断续电弧，将会引起谐振过电压（可达相电谐振过电压（可达相电压的压的2.5-32.5-3倍）。倍）。这可能导致线路上绝缘薄弱地这可能导致线路上绝缘薄弱地点的绝缘击穿。故点的绝缘击穿

47、。故单相接地电流大于一定值单相接地电流大于一定值(3-(3-10KV10KV系统中单相接地电流大于系统中单相接地电流大于30A30A，20KV20KV及以及以上系统中单相接地电流大于上系统中单相接地电流大于10A10A）时）时，电力系，电力系统的中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方统的中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。式。 第四节 电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地形式 （二）中性点经消弧线圈接地的电力系统（二）中性点经消弧线圈接地的电力系统 消弧线圈实际上就是一个可调的铁心电感线圈，其电阻很消弧线圈实际上就是一个可调的铁心电感线圈，其电阻很小，电感很大。小，电感很大。 如右图所示

48、：流过接地点的如右图所示：流过接地点的 电流为接地电容电流与消弧电流为接地电容电流与消弧 线圈的电感电流之和。当这线圈的电感电流之和。当这 个和值小于发生电弧的最小个和值小于发生电弧的最小 电流时，电弧就不会产生，电流时，电弧就不会产生， 就不会出现谐振过电压了。就不会出现谐振过电压了。 这种运行方式的特点及处理这种运行方式的特点及处理 方式同（一）方式同（一） 。 第四节 电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地形式（三）中性点直接接地或经低电阻接地的运行方式（三）中性点直接接地或经低电阻接地的运行方式 如右图所示：电源中性点直接接地如右图所示：电源中性点直接接地的运行方式在发生单相接地时，

49、形成的运行方式在发生单相接地时，形成单相短路，电流比正常负荷电流大得单相短路，电流比正常负荷电流大得多，故保护装置动作于报警加跳闸。多，故保护装置动作于报警加跳闸。以切除短路故障，使系统的其它部分以切除短路故障，使系统的其它部分恢复正常运行。恢复正常运行。 与前两种运行方式不同，中性点直接接地的运行方式发生单相接地故障与前两种运行方式不同，中性点直接接地的运行方式发生单相接地故障时，其它两完好相的对地电压不会升高，系统中的供用电设备绝缘只需按相时，其它两完好相的对地电压不会升高，系统中的供用电设备绝缘只需按相电压考虑，而无需按线电压考虑。这对电压考虑，而无需按线电压考虑。这对110KV110K

50、V及以上的超高压系统是很有经及以上的超高压系统是很有经济技术价值的。低压配电系统也广泛采用中性点直接接地方式。济技术价值的。低压配电系统也广泛采用中性点直接接地方式。 第四节 电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地形式 注意：注意：电缆线路的单相接地电容电缆线路的单相接地电容电流远比架空线路的大，故采取中性电流远比架空线路的大，故采取中性点经消弧线圈接地的方式也无法完全点经消弧线圈接地的方式也无法完全消除接地故障点的电弧现在我国有的消除接地故障点的电弧现在我国有的城市的城市的10KV10KV城市电网中性点采取低电城市电网中性点采取低电阻接地的运行方式，它接近于中性点阻接地的运行方式，它接近于

51、中性点直接接地的运行方式。必须装设动作直接接地的运行方式。必须装设动作于跳闸的单相接地保护。于跳闸的单相接地保护。第四节 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 电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地形式二、低压配电系统的接地形式（掌握）二、低压配电系统的接地形式（掌握）我国我国220/380V220/380V低压配电系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式，而低压配电系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式，而且引出有中性线（且引出有中性线（NN）、保护线（）、保护线（PEPE）或保护中性线（）或保护中性线（PENPEN）中性线（中性线（NN）的功能：）的功能：1. 1. 与额

52、定电压为系统相电压的单相用电设备连接与额定电压为系统相电压的单相用电设备连接2. 2. 传导三相系统中的不平衡电流和单相电流传导三相系统中的不平衡电流和单相电流3. 3. 减小负荷中性点的电位偏移减小负荷中性点的电位偏移保护线（保护线（PEPE）的功能）的功能: :用来保障人身安全、防止发生触电事故的接地线用来保障人身安全、防止发生触电事故的接地线. . 系统中所有设备的外露可导电部分通过保护线接地，在设备出现接地故系统中所有设备的外露可导电部分通过保护线接地，在设备出现接地故障时防止触电。障时防止触电。保护中性线（保护中性线（PENPEN）的功能：）的功能：兼有中性线和保护线的功能。通常称为

53、零线，俗称地线。兼有中性线和保护线的功能。通常称为零线，俗称地线。PEPE线也称零线。线也称零线。第四节 电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地形式 低压配电系统按照接地形式分为低压配电系统按照接地形式分为TNTN系统、系统、TTTT系统和系统和ITIT系统。系统。 接地形式字母的含义：第一个字母表示电源设备接地条件：接地形式字母的含义：第一个字母表示电源设备接地条件：T T：电力变压：电力变压器低压绕组中性点直接接地，器低压绕组中性点直接接地，I I：电力变压器低压绕组中性点对地绝缘或经：电力变压器低压绕组中性点对地绝缘或经过阻抗接地。第二个字母表示电气设备外露导体接地条件：过阻抗接地。第

54、二个字母表示电气设备外露导体接地条件：NN：电气设备：电气设备外露导电部分与变压器低压绕组中性点（系统地）连接。外露导电部分与变压器低压绕组中性点（系统地）连接。T T：电气设备外露：电气设备外露导体接地，该接地点远离变压器低压绕组中性点的接地点。导体接地，该接地点远离变压器低压绕组中性点的接地点。（一）（一）TNTN系统系统 TNTN系统的中性点直接接地，所有设备的外露可导电部分都接到公共系统的中性点直接接地，所有设备的外露可导电部分都接到公共PEPE线线或公共或公共PENPEN线。线。接入公共接入公共PEPE线或公共线或公共PENPEN线的方式称为线的方式称为“接零接零”。 TNTN系统又

55、分为系统又分为TN-CTN-C系统、系统、TN-STN-S系统和系统和TN-C-STN-C-S系统。系统。TNTN系统的第三个字系统的第三个字母表示母表示NN线与线与PEPE线的关系：线的关系：C:NC:N线与线与PEPE线合为一根线；线合为一根线；S S：NN线与线与PEPE线分开线分开为两根线。所以为两根线。所以TN-CTN-C系统为三相四线制，系统为三相四线制，TN-STN-S系统为三相五线制，系统为三相五线制，TN-C-STN-C-S系统即前一部分为三相四线制，后一部分为三相五线制。系统即前一部分为三相四线制，后一部分为三相五线制。TN-CTN-C系统设备之系统设备之间抗电磁干扰能力差是因为间抗电磁干扰能力差是因为PENPEN线中有电流而使线中有电流而使NN线的一部分电流流向大线的一部分电流流向大地造成的。地造成的。第四节 电力系统的中性点运行方式及低压配电系统接地形式1.TN-C1.TN-C系统（三相四线制系统）系统（三相四线制系统） 特点：特点：（1 1）NN线和线和PEPE线合并为线合并为PENPEN线，节约有色