第1章工厂供电绪论

1、工厂供电工厂供电皖西学院电气工程及其自动化专业 = = = 供配电工作供配电工作: : 1 1）保证工厂生产和生活用电的需要）保证工厂生产和生活用电的需要 2 2）搞好）搞好 三电三电-安全用电、节约用电安全用电、节约用电( (挂机挂机) )、计划用电计划用电 安全安全可靠可靠优质优质经济经济在电能的供应、分配和使用中，不应发在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故生人身事故和设备事故应满足电能用户对供电可靠性即连续性应满足电能用户对供电可靠性即连续性的要求的要求应满足电能用户对电压和频率等质量的应满足电能用户对电压和频率等质量的要求要求供电系统的投资要少，运行费用要低，供电系统

2、的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和有色金属消耗量并尽可能地节约电能和有色金属消耗量1 1、了解电力用户的电力供应和分配问题、了解电力用户的电力供应和分配问题2 2、掌握运行维护和简单设计计算所需的基础、掌握运行维护和简单设计计算所需的基础 知识和基础理论知识和基础理论3 3、供电系统及其电源和负荷、供电系统及其电源和负荷 返回目录 供配电系统的基本知识供配电系统的基本知识 工厂企业所需的电力电源从进厂起到所有用电工厂企业所需的电力电源从进厂起到所有用电设备入端止的整个电路及其中的变配电设备设备入端止的整个电路及其中的变配电设备供配电系统：供配电系统：供电系统分类：供电系统分类： (

3、 (四四) )只有一个变电所或配电所的供电系统只有一个变电所或配电所的供电系统( (一一) )具有高压配电所的供电系统具有高压配电所的供电系统( (二二) )具有总降压变电所的供电系统具有总降压变电所的供电系统( (三三) )高压深入负荷中心的供电系统高压深入负荷中心的供电系统具有高压配电所的供电系统具有高压配电所的供电系统 具有总降压变电所的供电系统高压深入负荷中心的供电系统 只有一个变电所或配电所的供电系统只有一个变电所或配电所的供电系统 只设一个降压变电所的只设一个降压变电所的工厂供电系统简图工厂供电系统简图a a）装有一台主变压器）装有一台主变压器b b）装有两台主变压器）装有两台主变

4、压器低压进线的小型工厂供电低压进线的小型工厂供电系统简图系统简图 发电厂发电厂 ： 将自然界蕴藏的各类天然能源将自然界蕴藏的各类天然能源( (一次能源一次能源) )转化为电能转化为电能( (二次能源二次能源) )的工厂的工厂- -利用水流的位能生产电能利用水流的位能生产电能 1 1、水力发电厂、水力发电厂分类：分类：关注：三峡水电站关注：三峡水电站2 2、火力发电厂和热电厂、火力发电厂和热电厂利用燃烧的化学能（例如煤的燃烧）来生产电能。利用燃烧的化学能（例如煤的燃烧）来生产电能。 兼供热能的火电厂称为热电厂兼供热能的火电厂称为热电厂3 3、核能发电厂、核能发电厂利用原子核的裂变能来生产电能利用

5、原子核的裂变能来生产电能 4 4、其他类型发电厂、其他类型发电厂 风力、地热及太阳能等发电厂风力、地热及太阳能等发电厂人造太阳人造太阳 1 1、送电过程、送电过程2 2、电力生产的特点：、电力生产的特点： (1)(1)电力生产的同时性电力生产的同时性: :电能是生产、输送、分配、消电能是生产、输送、分配、消费同时进行并完成，即无论在任何时候生产量等于消费同时进行并完成，即无论在任何时候生产量等于消费量费量( (含损耗含损耗) )。(2)(2)集中性：生产高度集中、统一。集中性：生产高度集中、统一。 (3)(3)快速性快速性(4)(4)先行性先行性3 3、电力系统、电力网及动力系统的概念、电力系

6、统、电力网及动力系统的概念 由各级电压的电力线路将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。个发电、输电、变电、配电和用电的整体。 电力系统（电力系统（power systempower system）：）：电力网：电力网： 电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，也称为电网（电所，也称为电网（power networkpower network） 动力系统：动力系统： 电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和

7、热能用户和热能用户1.2.4 1.2.4 用户自备电源基本知识用户自备电源基本知识 1 1、采用柴油发电机组的自备电源、采用柴油发电机组的自备电源 优点：优点：操作简便，起动迅速操作简便，起动迅速效率较高效率较高燃料的贮存和运输都很方便燃料的贮存和运输都很方便运行可靠，维修方便运行可靠，维修方便返回目录2 2、采用不间断电源（、采用不间断电源（UPSUPS）的自备电源）的自备电源 公 共 电 网电 子 开 关重 要 负 荷F 衡量电能质量的两个基本参数衡量电能质量的两个基本参数频率频率电压电压1.3.21.3.2三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我国标准规定的三相

8、交流电网和电力设备的额定电压我国标准规定的三相交流电网和电力设备的额定电压分分类类低低压压F电网（电力线路）的额定电压电网（电力线路）的额定电压 根据国民经济发展的需要及电力工业的水平，经根据国民经济发展的需要及电力工业的水平，经全面的技术经济分析后确定全面的技术经济分析后确定 F用电设备的额定电压用电设备的额定电压线路首端与末端的平均电压线路首端与末端的平均电压即电网的额定电压。用电设即电网的额定电压。用电设备的额定电压规定与同级电备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。如图中网的额定电压相同。如图中虚线所示虚线所示用电设备与发电机的额定电压说明用电设备与发电机的额定电压说明F发电机的额定

9、电压发电机的额定电压发电机额定电压规定高于同级电网额定电压发电机额定电压规定高于同级电网额定电压5 5F电力变压器的额定电压电力变压器的额定电压注意：注意：但当变压器一次绕组但当变压器一次绕组直接直接与与发电机相连发电机相连时，变压时，变压器一次绕组的额定电压与发电机额定电压相等。器一次绕组的额定电压与发电机额定电压相等。变压器的变压器的二次绕组二次绕组对于用电设备而言，相当于供电设备。对于用电设备而言，相当于供电设备。u 第一种情况比用电设备额定电压高第一种情况比用电设备额定电压高10% 10% u 第二种情况比用电设备额定电压高第二种情况比用电设备额定电压高5%5%其中其中5%5%用于补偿

10、变压器满载供电用于补偿变压器满载供电时，一、二次绕组上的电压损失；时，一、二次绕组上的电压损失； 另外另外5%5%用于补偿线路上的电压损用于补偿线路上的电压损失，因此适用于变压器供电距离失，因此适用于变压器供电距离较长时的情况。较长时的情况。当变压器供电距离较短时，当变压器供电距离较短时，可以不考虑线路上的电压损可以不考虑线路上的电压损失，只需要补偿满载时变压失，只需要补偿满载时变压器绕组上的电压损失即可。器绕组上的电压损失即可。F电压高低的划分电压高低的划分从人身安全方面从人身安全方面低压低压：指设备对地电压在：指设备对地电压在250V250V及以下者及以下者高压高压：指设备对地电压在：指设

11、备对地电压在250V250V以上者以上者设计、制造和安装规程方面设计、制造和安装规程方面低压低压：指额定电压在：指额定电压在1000V1000V（或（或1200V1200V）及以下者）及以下者高压高压：指额定电压在：指额定电压在1000V 1000V （或（或1200V1200V）以上者）以上者1.3.31.3.3电压偏差与电压调整电压偏差与电压调整电压偏差电压偏差 %100%NNUUUU电压偏差是由于供配电系统运行方式改变以及负电压偏差是由于供配电系统运行方式改变以及负荷缓慢变化而引起的，它的变动是相当荷缓慢变化而引起的，它的变动是相当缓慢缓慢的。的。电压偏差允许值电压偏差允许值 电动机：电

12、动机：照明灯：照明灯：一般为一般为5 5、5 5特殊情况可为特殊情况可为5 5、-10-10 其他用电设备：其他用电设备：5 5、5 5 当无特殊规定时为当无特殊规定时为5 5、5 5电压偏差的影响及其调整措施电压偏差的影响及其调整措施 电压调整措施电压调整措施 (1) (1) 合理选择变压器的电压分接头或采用有载调压型变压器合理选择变压器的电压分接头或采用有载调压型变压器无载调压型变压器，换接电压分接头，必须停电进无载调压型变压器，换接电压分接头，必须停电进行，因此是不能频繁操作的。行，因此是不能频繁操作的。有载调压型变压器，在正常运行过程中自动地调整有载调压型变压器，在正常运行过程中自动地

13、调整电压，保证设备端电压的稳定。电压，保证设备端电压的稳定。(2(2）降低供配电系统的阻抗）降低供配电系统的阻抗 （3 3）尽量使系统的三相负荷均衡）尽量使系统的三相负荷均衡 （4 4）合理地改变系统的运行方式）合理地改变系统的运行方式 （5 5）采用无功功率的补偿装置）采用无功功率的补偿装置 1.3.41.3.4电压波动（电压波动（voltage fluctuationvoltage fluctuation）及其抑制）及其抑制含义含义电网电压有效值（方均根植）的连续快速变动电网电压有效值（方均根植）的连续快速变动maxmin%100%defUUNUUmaxU用户公共供电点的相邻最大的电压方均

14、根植用户公共供电点的相邻最大的电压方均根植minU 用户公共供电点的相邻最小的电压方均根植用户公共供电点的相邻最小的电压方均根植NU电网额定电压电网额定电压是电网电压的短时快速变动或电压包络线的周期是电网电压的短时快速变动或电压包络线的周期性快速变动性快速变动 有效值有效值=0.707=0.707峰值峰值电压波动的产生与危害电压波动的产生与危害电压波动是由于负荷急剧变动引起的电压波动是由于负荷急剧变动引起的 影响电动机的正常起动影响电动机的正常起动 产生：产生：危害：危害：使某些电子设备特别是电子计算机无法正使某些电子设备特别是电子计算机无法正常工作常工作 使照明灯发生明显的闪烁现象（闪变电压

15、）使照明灯发生明显的闪烁现象（闪变电压） 电压波动和闪变的抑制措施电压波动和闪变的抑制措施 采用专用线或专用变压器单独供电采用专用线或专用变压器单独供电 减小系统阻抗减小系统阻抗 减小或切除引起电压波动的负荷。减小或切除引起电压波动的负荷。 选用短路容量较大或电压等级较高的电网供电选用短路容量较大或电压等级较高的电网供电 装设静止型无功补偿装置（装设静止型无功补偿装置（SVCSVC） 1.3.5电网谐波及其抑制电网谐波及其抑制电网谐波的有关概念电网谐波的有关概念 谐波（谐波（harmonicharmonic）的含义）的含义 按傅里叶级数分解的一系列频率为基波频率整数按傅里叶级数分解的一系列频率

16、为基波频率整数倍的高次谐波正弦电流倍的高次谐波正弦电流高次谐波的干扰成了当前系统中影响电能质量的一大高次谐波的干扰成了当前系统中影响电能质量的一大“公害公害”，亟待采取对策。，亟待采取对策。高次谐波的产生高次谐波的产生 由于系统中有非线性元件存在，有高次谐波电流或由于系统中有非线性元件存在，有高次谐波电流或电压产生电压产生 谐波的的危害谐波的的危害 引起电气自动装置误动作，甚至发生严重事故引起电气自动装置误动作，甚至发生严重事故 干扰其它电子设备，使之工作失常。谐波还会使电干扰其它电子设备，使之工作失常。谐波还会使电力测量表计，有功计量表和电度表的计量误差增大力测量表计，有功计量表和电度表的计

17、量误差增大 增加电能的消耗量增加电能的消耗量 干扰通讯设备、计算机系统等电子设备的正常工作，干扰通讯设备、计算机系统等电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机造成数据丢失或死机 使电气设备过热，振动和噪声加大，加速绝缘老化，使电气设备过热，振动和噪声加大，加速绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁 造成灯光亮度的波动造成灯光亮度的波动( (闪变闪变) )，影响工作效益，影响工作效益 产生涡流、阻尼作用，使电气设备局部过热、噪声加大产生涡流、阻尼作用，使电气设备局部过热、噪声加大 谐波的抑制措施谐波的抑制措施 三相整流变压器采用三相整流变压器采用YdYd或或Dy

18、Dy联结联结 增加整流变压器二次侧的相数增加整流变压器二次侧的相数 装设分流滤波器装设分流滤波器 大容量的非线性负荷由短路容量较大的电网供电大容量的非线性负荷由短路容量较大的电网供电 使各台整流变压器二次侧互有相角差使各台整流变压器二次侧互有相角差选用选用Dyn11Dyn11联结组三相配电变压器联结组三相配电变压器1.3.61.3.6三相不平衡及其改善三相不平衡及其改善 产生：产生： 三相负荷不平衡三相负荷不平衡危害：危害： 缩短电动机使用寿命缩短电动机使用寿命变压器的容量不能得到充分利用变压器的容量不能得到充分利用严重影响多相整流装置的多相触发脉冲的对称性严重影响多相整流装置的多相触发脉冲的

19、对称性电压不平衡度电压不平衡度21%100%defUUU电压负序分量的方均根植电压负序分量的方均根植电压正序分量的方均根植电压正序分量的方均根植允许值允许值 正常允许正常允许2%2%，短时不超过，短时不超过4%4%接于公共连接点的每个用户一般不得超过接于公共连接点的每个用户一般不得超过1.3%1.3%改善三相不平衡的措施改善三相不平衡的措施1.3.71.3.7工厂供配电电压的选择工厂供配电电压的选择工厂供电电压的选择工厂供电电压的选择 主要取决于当地电网的供电电压等级，同时也要考虑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工厂用电设备的电压、容量和供电距离等因素工厂高压配电电压的选择工厂高压配电电压的选择 工厂供电系统的高压配电电压，主要取决于当地供电电工厂供电系统的高压配电电压，主要取决于当地供电电源电压及工厂高压设备的电压和容量、数量等因素。通源电压及工厂高压设备的电压和容量、数量等因素。通常有常有10KV 10KV ；6KV6KV；35KV35KV等等 工厂低压配电电压的选择工厂低压配电电压的选择 工厂供电系统的低压配电电压，主要取决于低压用电设备工厂供电系统的低压