电力系统简介

1、UniCompoundUniCompoundUniCompoundpower system 余宇明 2016.06.171UniCompoundUniCompound目目录录 一，电力主系统介绍 二，电力供电方式简介 三，本项目供电方案 四，供配电架构 五，负荷等级和运行方式 六，功率和功率因数 七，电力系统的谐波问题 八，压降，宕机及恢复的程序 九， 与 十，接地系统的介绍 十一，保证安全技术措施2UniCompoundUniCompound电力主系统介绍本项目场地周边有2座110kV变电站，分别为110kV林柄变电站与110kV锦江变电站。其中110kV林柄变电站主变装设容量为331.5M

2、VA，110kV锦江变电站主变装设容量231.5MVA。2座变电站均可为本项目提供电力供应。本公司电力系统,分别由林柄变电站和锦江变电站引出分别由林柄变电站和锦江变电站引出,两条都是 埋地线.公司主变额定容量是2000KVA,一次电压是10KV ，二次电压是0.4KV .本公司电力系统,包括公司的市电10KV/0.4KV,380V/208V供应系统以及UPS,发电机系统. 供给整个工厂的动力和照明.pump, fan,冰机,MAU, FFU,热水锅炉，电梯，空调 FCS，PA等以及整个FAB区的机台电力供应.3福建省福联集成电路有限公司福建省福联集成电路有限公司林柄变电所林柄变电所安特微电子线

3、安特微电子线*线线*线线10KV二回路进线二回路进线公司公司专线路径示意图专线路径示意图10KV一回路进线一回路进线10KV一回一回路进线路进线10KV二回路进线二回路进线锦江变电所锦江变电所*线线2*（YJV22-8.7/15-3*240）1）Y表示聚乙烯,J表示交联,YJ的意思表示交联聚乙烯绝缘,V表示聚氯乙烯护套,第一个2表示双钢带铠装,第二个2表示聚氯乙烯外护套。2）用于工频交流电压500kv及以下的输配电线路中，适用于地埋敷设，能承受机械外力作用，但不能承受大的压力。3）本工程的非消防配电线路:选用（ZB-YJY、ZB-BV）的电缆、电线4）本工程的消防用电设备,其配电线路采用阻燃B

4、级耐火电力电缆、电线(ZBN-YJV,ZBN-BV)在防火电缆桥架内或金属管敷设5）ZB-YJY：阻燃B级铜芯导体交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆 ZB-BV：铜芯聚氯乙烯绝缘阻燃电线，绝缘料加有阻燃剂，离开明火不自燃，分为A、B、C、D四个等级，其中A类最好。适用于交流电压450/750V及以下动力装置、日用电器、仪表及电信设备用的电缆电线。 ZBN-YJV：阻燃B级,耐火铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。 ZBN-BV：铜芯聚氯乙烯绝缘耐火电线,正常着火情况下还可以正常使用。交联聚乙烯绝缘是利用化学方法或物理方法，使聚乙烯分子由线型分子结构变为三维网状结构，由热塑性材料变成热固性材料

5、，作为绝缘！工作温度从70提高到90，载流量大一些！UniCompoundUniCompound锅炉汽轮机动力系统汽抽发电机升压变压器降压变压器输电线路电力网电力系统电能用户热能用户输电：电流由发电厂经特高压输电线 送至区域电网。配电：将电流由区域电网接至客户端 使用。供电工程电力系统和动力部分的总和称为动力系统.它包括发电机,变压器,电力线路,用电设备连在一起的电力系统和锅炉,汽轮机,热力网和用热设备,水库,水轮机以及原子能电厂的反应堆等组成的动力部分5UniCompoundUniCompound用户变,配电所的供电方式用户变,配电所的供电方式取决于用户负荷的性质,负荷容量及网络条件.一般情

6、况,有保安负荷的用户应以双路电源供电,一般负荷用户多为单路电源供电,以架空线或电缆因入电源.用户变,配电所的主接线,即通常所称高压与电力网直接连接的主要电气设备的接线.接线图中一般采用单线形式画出母线,断路器,互感器,隔离开关,变压器及其相互间的连接.6VV图1图2图3电源甲电源乙电源图1:线路变压器组接线 图2:单电源单母线式主接线 图3:双母线分段加旁路母线主接线UniCompoundUniCompound电力供电方式简介Y型接线 范例：34W380-220V CONNECTION 把三相绕组的末端X、Y、Z连到一起，从首端R、S、T引出连接负载的导线，如图。 三相绕组的末端的结点称为电源

7、的中性点，用N表示，其引出的导线称为中线又称零线，当中线接地时又称地线。每相引出的导线称为相线，俗称火线。有中线的三相有中线的三相供电方式称为三相四线制。供电方式称为三相四线制。不引出中线三相供电方式称为三相三线制。 相线与中线间的电压称为相电压。任意两相线间的电压称为线电压。 而且U线超前与U相。无论对称三相负载接成Y形还是D形，其三相负载吸收的总功率均为7RST220V380VN380V220V220V380V三相变压器之主要接线方式D,yn，指的是一次：； 二次：UniCompoundUniCompound本项目供电方案 本项目采用10KV10KV供电，10KV开闭所位于CUB的变配电所

8、。一期设置四台四台2000KVA2000KVA配电变压器，都会投入使用都会投入使用，两台位于CUB变配电所，主要负责厂务设备。另两台设置在车间变电所，主要负责工艺设备。本期设置2台10KV冰机，一用一备，2#及3#冰机650KW，互为备用。二期设置两台备用2000KVA配电变压器，一台位于CUB变配电所，主要负责厂务设备的备用。另一台设置在车间变电所，主要负责工艺设备的备用。10/0.4kV,D,yn11；配温控箱、风机；变压器柜门设电磁锁以防变压器在带电情况下打开柜门。二期增设1台10KV冰机，4#冰机650KW。 10KV10KV（市电）采用分段单母线主接线方式（市电）采用分段单母线主接线

9、方式，两段母线之间设联络断路器。两段进线柜采用机械连锁加电气连锁，当一路市电故障时可自动启用母线联络柜，一路市电可分配当一路市电故障时可自动启用母线联络柜，一路市电可分配两路用电。两路用电。10KV（市电）母线以放射式采用电缆线路供电。 低压也采用分段单母线主接线方式，两段母线之间设联络断路器。低压母线以放射式采用电缆线路供电。 配电室的计量方式为高供高量，计量点位于配电室高压侧专用计量柜内。 无功补偿采用在配电室低压侧集中补偿，补偿容量按配变容量的1/3以上配置，功率因数宜不低于0.90。 10kV电源点为：在CUB配电室、段用2X(YJV22-8.7/15-3*240)电缆引接。 车间变电

10、所容量为2*2000kVA变压器，二期增设1*2000kVA变压器。10kV电源点为：在CUB配电室用YJV22-8.7/15-3*120电缆引接。无功补偿采用在配电室低压侧集中补偿，补偿容量按配变容量的1/3以上配置，功率因数宜不低于0.90。 电气室和变电室的电缆沟电缆沟深度为1.2m才能满足电缆转弯半径15D8UniCompoundUniCompound供电方案 电力、照明配电系统型式采用三相四线制采用三相四线制，系统接地的型式采用TN-S系统。保护线（PE）和中性线（N）仅在变压器中性点处汇集一点接地，全系统内PE线和N线相互绝缘，不允许相互连接。 发电机采用低压380V三相四线制55

11、0KW机组，接500KVA的UPS和178.6KVA的消防设备, 总开关是ACB 4P 1250AT.1250AF,最大分段能力为50KA. UPS选用低压380V三相四线制500KVA，负荷总计为442.5KVA,同时使用系数为0.7，需求容量为309.75KVA，则选用500KVA的UPS. 两台800KVA低压380 3P/208 3P变压器采用三线四线制，本期一用一备，机械连锁加电气连锁方式，接10台I-LINE盘，负荷总计为911.3KVA,同时使用系数为0.7，需求容量为637.9KVA，则选用800KVA的变压器. 一台400KVA的低压380 3P/208 3P变压器采用三线四

12、线制，接2台I-LINE盘，负荷总计为321.8KVA，同时使用系数为0.7,容量为225.26KVA,则选用400KVA变压器。 I-LINE盘总数量是21个。 两路市电进线柜的电压表与发电机组联动。当两路变市电断电，联动发电机组自启动。因为两路市电在高压侧做了机械连锁和电气连锁，当市电有一路恢复，发电机组停止运行。9TR3TR2一回路进线二回路进线CDACH-01CUB 1F 10KVCUB1F0.38KV一段KMM供配电架构供配电架构电气房0.38KV二段备自投2000 KVA 2000 KVAKWH800KVA 380/208VTR12000 KVA 2000 KVATR4KKCH-0

13、3MCH-02MKWHKWH化学品库KWH纯水1#建筑照明总盘路灯/草坪灯酸碱洗涤塔/冷却水塔1#建筑插座总盘冰机二次泵冰机一次泵MMKWHKWHKWH辅助区空调KWH锅炉设备工艺排风机MAUPCWKWHATSKWH工艺设备工艺设备工艺设备KWH废水FFU/特气500KVAUPS工艺设备工艺设备电气室电源消防设备400KVA 380/208V纯水特气/化学品工艺设备工艺设备UniCompoundUniCompoundCUB1F发电机组550KW消防设备500KVA UPS市电市电ATSATS11UniCompoundUniCompound负荷等级和运行方式 本工程用电负荷均为一级负荷，采用双电

14、源供电,全容量备用全容量备用。 10kV（市电）采用分段单母线主接线方式，两段母线之间设联络断路器。10kV（市电）母线以放射式采用电缆线路向各站变压器供电。 正常情况下，10kV的两回路进线均工作，之间的联络断路器断开运行。10kV系统的两回路进线为100%互为备用。 当其中一回电源故障停电或检修时，10kV（市电）联络断路器自动（或手动）投入运行，由另一回10kV电源向10kV（市电）两段母线供电。 每个变电室两颗常用2000KVA变压器之间用母线连接，母线之间设两个联络断路器，变压器之间采用机械连锁加电气连锁，正常情况下两颗常用2000KVA同时投入使用，则两个变压器进线柜断路器设置电气

15、连锁和机械连锁，只有当其中当其中一颗变压器发生故障或检修时，另一颗变压器的联络柜断路器闭合，使它承载一颗变压器发生故障或检修时，另一颗变压器的联络柜断路器闭合，使它承载接入的所有负荷接入的所有负荷。 应急电源采用1套50Hz、0.4kV、550kW（备用容量）的柴油发电机组。当特殊情况两路市电均故障时，柴油发电机组自动启动两路市电均故障时，柴油发电机组自动启动、向工艺设备及供应系统供电，维持短时间应急使用。 为防止电气系统误操作，相关断路器采用电器连锁+机械连锁的措施。 本案设计POWER SCADA系统，图控主机设置在厂务办公室，由专职人员值班，如发生故障，值班人员立即处理。12UniCom

16、poundUniCompound用电负荷计算表（1#变压器）13UniCompoundUniCompound 本公司用电设备电压等级有10KV，380V/3P，220V/1P，208V/3P, 120V/1P。 其中使用10KV电压等级的是两台高压冰机（一期）。 公司主变额定容量是2000KVA,一次电压是10KV 二次电压是0.38KV 。 使用208V，120V电压等级的主要是FAB区的机台，由两台800KVA及一台400KVA变压器输出电压。 其他电压等级的设备自带电源处理（还有480V/3P，208V/1P，220V/3P，110V/1P）。 电压等级介绍对于三相四线制的电网，三根相线

17、中任意两根间的电压称线电压，任意一根的相线与零线间的电压称相电压。线电压与相电压、相电压的向量长度构成一个等腰三角形,角度为30、30、120度根据三角函数 线电压=2*相电压*cos30度=根号3*相电压即 380=根号3*22014UniCompoundUniCompound机台需求表（部分）15UniCompoundUniCompound功率和功率因数 电流在单位时间内所作的功叫做电功率，用表示= 1、 视在功率 电源的视在功率，就是输入到电源的交流电压与交流电流的乘积，表示的公式为： S=U*I S：视在功率 U：输入电压 （一般家用在220V左右） I：输入电流 （随负载大小而变化）

18、2、 有功功率 有功功率是直接做功的部分,表示电阻对电的消耗。 有功功率的公式为： P=U*I*COS P：有功功率 U：输入电压 （一般家用在220V左右） I：输入电流 （随负载大小而变化） ：非线性负载时电压与电流之间的一个相位差3、功率因素 有功功率与视在功率的比值，就是功率因素： F=P/S 以COS表示，其实最简单的测量方式就是测量电压与电流之间的相位差。4、无功功率 无功功率是储藏在电路中但不直接做功的那部分功率。16UniCompoundUniCompound功率和功率因数 功率因数（Power Factor）的大小与电路的负荷性质有关， 如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数

19、为1，一般非线性负载的电路功率因数都小于1。 电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等，大多属于电感性负荷，电容性的非常少见，例如：变频器就是容性的，在变频器电源端加入电抗器可提高功率因数。这些设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率，还同时吸收无功功率。因此在电网中安装并联电容器无功补偿设备后，将可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率，减少了电网电源侧向感性负荷提供及由线路输送的无功功率。 供电公司发出来的电是以kVA来计算的，但是收费却是以kW，也就是实际所做的有用功来收费，两者之间有一个无效功率的差值，供电公司为了提高他们的成本效益，所以要求用户提高功率因数。 那提高功率因

20、数对我们用户端有什么好处呢？ 通过改善功率因数，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等的容量，因此不但减少了投资费用，而且降低了本身电 能的损耗。 减少供电系统中的电压损失，可以使负载电压更稳定，改善电能的质量。 如果系统的功率因数低，那么在既有设备容量不变的情况下，装设电容器后，可以提高功率因数，增加负载的容量。 举例而言，将1000KVA变压器之功率因数从0.8提高到0.98时： 补偿前：10000.8=800KW 补偿后：10000.98=980KW 同样一台1000KVA的变压器，功率因数改变后，它就可以多承担180KW的负载。 减少了用户的电费支出，透过

21、上述各元件损失的减少及功率因数提高的电费优惠。17UniCompoundUniCompound调整率如果订定功因标准为0.8 ，在0.70-0.90之间的功率因数每低0.01点就收0.5%的电费,在0.65-0.70之间的功率因数每低于0.70的0.01点就加收1%,在0.65以下的每低于0.65的0.01点就加收2%.如果功率因数是0.64,调整率=（0.8-0.7）*100*0.5%+（0.7-0.65）*100*1%+（0.65-0.64）*100*2%=11% 。功率因数调整金额=（电度电费+基本电费）调整率18无效功率(KVAR)Q视在功率(KVA)SP有效功率(KW)无功补偿原理：

22、在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小UniCompoundUniCompound电力系统的谐波问题 谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量。 在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。 对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n1次谐波，例如5、7、11、13、17、19等。变频器主要产生5、7次谐波。 现实中，低次谐波的电流要远远大于高次谐波

23、，所以治理治理的主要是低次的主要是低次谐波谐波。 无源滤波其实并不是滤波，而是给有害的谐波提供一个短路通道，在这个通道中，只在本身的直流电阻上消耗一些谐波能量，大部分还都在谐波源和此L、C短路通道中流动。由于感抗和容抗近似相等，所以在L、C两端的电压降是很小的，理论上可以认为是零。但是单独在L或C上，其电压是非常高的，这就是谐振谐振电压电压。 有些电力电子设备如整流器、变频器、开关电源等；可饱和设备如变压器、电动机、发电机等；电弧设备及电光源设备如电弧炉、日光灯等，这些设备均是主要的谐波源，运行时将产生大量的谐波。 谐波对发动机、变压器、电动机、电容器等所有连接于电网的电器设备都有大小不等的危

24、害，主要表现为产生谐波附加损耗，使得设备过载过热以及谐波过电压加速设备的绝缘老化等。 并联到线路上进行无功补偿的电容器对谐波会有放大作用，使得系统电压及电流的畸变更加严重。另外，谐波电流叠加在电容器的基波电流上，会使电容器的电流有效值增加，造成温度升高，减少电容器的使用寿命。 谐波电流使变压器的铜损耗增加，引起局部过热、振动、噪音增大、绕组附加发热等。 谐波污染也会增加电缆等输电线路的损耗。而且谐波污染对通讯质量有影响。当电流谐波分量较高时，可能会引起继电保护的过电压保护、过电流保护的误动作。 19UniCompoundUniCompound电力系统的谐波治理 对于公用电网中的谐波电压和谐波电

25、流，在世界上和我国均有相关的标准规范，例如国际上IEEEstd519要求商业和工业用户向公共电源系统反馈的最大THD(总谐波失真:输出信号比输入信号多出的谐波主要成份)应小于5% 常用的谐波治理的方法有:无源滤波和有源滤波。 普通电容器对谐波有放大作用，串联一定的电抗器既可以保护电容器，又可以有效地防止系统谐波被放大。无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来，组成LC 串联回路，并联于系统中，LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上，例如5次、7次、11次谐振点上，达到滤除这3次谐波的目的。其成本低，但滤波效果不太好。一般而言，低压0.4KV系统大多数采用无源滤波方式，高压10KV几乎

26、都是采用这种方式对谐波进行治理。 有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的，它的滤波效果好，在其额定的无功功率范围内，滤波效果是百分之百的。它主要是由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度，但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。但由于受到电力电子元件耐压，额定电流的发展限制，成本极高。主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统。 如果系统量测出谐波含量过高时，除了电容器端需要串联适宜的调谐电抗外，并需针对负载特性专案研讨加装谐波改善装置。20UniCompoundUniCompoundFab1 Power 压降 OCAP电压压降发生10KVBreaker rec

27、overTo local check:Chillers，PUMP,MAU,Exhaust ,PCW是否有跳闸？否Check 10/0.38KVBreaker是否正常？是否Equipment recoverAnd check it normal?请联络相关工程师处理,并Recover是否是是否Check 低压Breaker是否正常？低压Breaker recover 广播至厂区（压降情况)Broadcast to FAB（说明当前厂务系统正常）事后询问涵江供电局调度（*)断开0.38KV Breaker0.38KVBreaker recover21UniCompoundUniCompoundEn

28、gineer处理好所有的设备后Fab1 Power Trip OCAP电压跳脱发生至现场 check :Chills，PUMP MAU,EXHAUST,PCW等）是否有跳闸?Check 0.38KV开关是否TRIPrecover设备并检查是否正常是外部电网原因待供电局复电后.否是Check10KVBreaker是否TRIP检修Breaker或保护重新整定 广播至厂区（跳电情况)广播to FAB（说明当前厂务系统正常）电话询问供电局调度（*), Check低压开关及复归检修Breaker或保护重新整定 及 Recover(与调度协调）是是否否否请联络相关工程师处理。否是Recover0.38KV

29、开关(ACB)断开0.38KV开关22UniCompoundUniCompoundChilled water pumpCDA &GDS Gas YardC/R HVAC (MAU/FFU) Exhaust System PCW UPW systemChiller PV City water Other systems(Boiler, CHEMCAL,WWT)Facility Recovery Procedure when Power interruptionCheck Gas LeakageCheck chemical LeakageRecovery completedCUB powe

30、rFAB powerOffice powerPowerrecover*23UniCompoundUniCompound 与 24RST380V380V380V三角型接线范例：33W380V CONNECTION接线就是将一相绕组的末端与相邻一相绕组的首端依次连接，组成封闭的三角形，再从三首端R、S、T引出三根端线，如图。由于绕组本身已构成闭合回路，必须使闭合回路内的电动势之和为零。采用三角形接法，线电压等于相电压。即URS=UR,UST=US,UTR=UT220V220V220VUniCompoundUniCompound星三角降压启动25电机的启动分全压启动和降压启动1.当负载对电动机启动力

31、矩无严格要求又要限制电动机启动电流且电机满足380V/接线条件才能采用星三角启动方法； 2.该方法是：在电机启动时将电机接成星型接线,当电机启动成功后再将电机改接成三角型接线（通过双投开关迅速切换）； 3.因电机启动电流与电源电压成正比,此时电网提供的启动电流只有全电压启动电流的1/3 ，但启动力矩也只有全电压启动力矩的1/3。 星三角启动，属降压启动。是以牺牲功率为代价来换取，降低启动电流来实现的。所以不能一概而以电机功率的大小来确定是否需采用星三角启动，还的看是什么样的负载，一般在需要启动时负载轻，运行时负载重尚可采用星三角启动，一般情况下鼠笼型电机的启动电流是运行电流的57倍，而对电网的电压要求一般