工厂供电第一章课件

1、思 考 题第一章 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第三节 电力系统的电压第四节 电力系统的中性点运行方式第一节 工厂供电的意义、要求及课程任务意义： 工厂供电，或者工厂配电，就是指工厂所需电能的供应和分配问题。电能是现代工业生产的主要能源和动力。 工业生产应用电能和实现电气化能大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度有利于实现生产过程自动化。 但工厂的电能供应如果突然中断，则将对工业生产造成严重的后果，甚至可能发生重大的设备损坏事故或人身伤亡事故。要求： 安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事

2、故。 可靠 应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。 优质 应满足电能用户对电压质量和频率质量等方面的要求。 经济 应使供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量。第一节 工厂供电的意义、要求及课程任务任务： 主要是讲述中小型机械类工厂内部的电能供应和分配问题，使学生初步掌握中小型工厂供电系统运行维护及简单设计计算所必需的基本理论和基本知识，为今后从事工厂供电技术工作奠定初步的基础。本课程实践性较强，学习时应注重理论联系实际，培养实际实用能力。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一、工厂供电系统 工厂供电系统是指工厂所需的电力电

3、源从进厂起到所有用电设备入端止的整个电路。 一些中小型工厂的电源进线电压为10kV（或6kV），某些大中型工厂的电源进线电压可为35kV及以上，某些小型工厂则可直接采用低压进线。所谓“低压”，是指低于1kV的电压；而1kV以上的电压则称为“高压” 。 这里所谓的“低压”、“高压”是从设计制造的角度来划分的。如果从电气安全的角度，则按我国电力行业标准DL40891规定：“低压”为设备对地电压低于250V者；“高压”为设备对地电压在250V以上者。一、工厂供电系统（一）具有高压配电所的工厂供电系统母线：用来汇集和分配电能的导体，又称“汇流排”。 单母线分段制：用一台开关分隔开的单母线结线形式 。

4、一、工厂供电系统（二）具有总降压变电所的工厂供电系统总降压变电所有两条35kV及以上的电源进线，采用“桥形结线”。35kV及以上的电压降为10（或6）kV的电压再降为220/380V的电压 （三）高压深入负荷中心的工厂供电系统一、工厂供电系统（四）只有一个变电所或配电所的工厂供电系统二、发电厂和电力系统 工厂所需的电力是由发电厂生产的。但发电厂大多建设在能源基地附近，往往离用电负荷很远。为了减少输电损失，因此发电厂发出的电压一般要经升压变压器升压，而用电负荷的电压一般是低压，因此升压输送的电能最后要经降压变压器降压。 二、发电厂和电力系统（一）发电厂 发电厂又称“发电站”，是将自然界蕴藏的各种

5、一次能源如水力、煤炭、石油、天然气、风力、地热、太阳能和核能等，转换为电能（二次能源）的工厂。 按其利用的能源不同，可分为水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、地热发电厂、潮汐能发电厂、太阳能发电厂等类型。 这里只简介水力发电厂、火力发电厂和核能发电厂。二、发电厂和电力系统（一）发电厂1水力发电厂 水力发电厂简称“水电厂”或“水电站”。它利用水流的位能来生产电能。水电站的能量转换过程水流位能机械能电能水轮机发电机2火力发电厂和热电厂 火力发电厂简称“火电厂”或“火电站”。 二、发电厂和电力系统（一）发电厂火电厂的能量转换过程 机械能电能热能燃料化学能汽轮机发电机锅炉二、发电厂和电力系

6、统（一）发电厂二、发电厂和电力系统（一）发电厂3核能发电厂 核能发电厂又称“核电站”。是利用原子核的裂变能（即“核能”）来生产电能的电站。它的生产过程与火电厂基本相同。 核电站的能量转换过程 核裂变能核反应堆机械能电能热能汽轮机发电机 由各种电压的电力线路，将各种发电厂、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”。二、发电厂和电力系统（二）电力系统三、工厂的电力负荷 电力负荷根据其对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度，分为以下三级：（一）电力负荷的分级 1一级负荷 中断供电将造成人身伤亡；中断供电将在政治、经济上造成重大损失；

7、例如重大设备损坏、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复时。中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作；例重要交通枢纽、重要通信枢纽、经常用于国际活动等用电单位中的重要电力负荷。 在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为“特别重要的负荷”。三、工厂的电力负荷 电力负荷根据其对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度，分为以下三级：（一）电力负荷的分级 1一级负荷 2二级负荷 中断供电将在政治、经济上造成较大损失。例如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱、重点企业大量减

8、产； 中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷； 3三级负荷 不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。 三、工厂的电力负荷（二）各级电力负荷对供电电源的要求 1一级负荷对供电电源的要求 一级负荷属重要负荷，应由两个独立电源供电。 一级负荷中“特别重要的负荷”，除由两个独立电源供电外，还应增设“应急电源”，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。 “应急电源”的电源有： 独立于正常电源的发电机组； 供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路； 蓄电池；干电池。 2二级负荷对供电电源的要求 二级负荷也属重要负荷。二级负荷宜由两回线路供电，供电变压器一般也应有两台。

9、 3三级负荷对供电电源的要求 三级负荷属不重要负荷，对供电电源无特殊要求。 返回第三节 电力系统的电压一、概述 电力系统中的所有电气设备，都是规定有一定的工作电压和频率的。电气设备在其额定电压和频率下工作时，其综合的经济效果最好。 我国采用的工业频率（简称“工频”）为50HZ，频率偏差范围一般规定为0.5 HZ。如电力系统容量达3000MW及以上时，则频率偏差范围规定为0.2 HZ。 电压质量，不只是指对额定电压来说是电压偏高或偏低即电压偏差的问题，而且包括电压波动以及电压波形是否畸变即是否含有高次谐波成分的问题。 第三节 电力系统的电压二、三相交流电网和电力设备的额定电压表1-1 我国三相交

10、流电网和电力设备的额定电压分类电网和用电设备额定电压（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0.380.400.380.400.660.690.660.69高压33.153，3.153.15，3.366.36，6.36.3，6.61010.510，10.510.5，1113.8，15.75，18， 20，22，24，2613.8，15.75，18，20，22，24，26353538.5666672.6110110121220220242330330363500500550第三节 电力系统的电压二、三相交流电网和电力设备的额定电压（一）电网（电力线路）的额定电

11、压 电网的额定电压等级是国家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的。 （二）用电设备的额定电压 （三）发电机的额定电压 由于同一电压的线路一般允许的电压偏差是5，即整个线路允许有10的电压损耗 。 按线路首端与末端的平均电压即电网的额定电压UN 来制造。 第三节 电力系统的电压二、三相交流电网和电力设备的额定电压（四）电力变压器的额定电压1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，则其一次绕组额定电压应与发电机额定电压相同，即高于电网额定电压5。若变压器不与发电机直接相连，则应将变压器看作是线路上的用电设备。2电力变压器二次绕组的额定电压 变压器二次绕

12、组的额定电压是指变压器在其一次绕组加上额定电压时的二次绕组开路电压（空载电压）。 第三节 电力系统的电压三、电压偏差和电压调整（一）电压偏差 用电设备端子处的电压偏差U，是以设备端电压U与设备额定电压U N 差值的百分值来表示的，即： 电压偏差是由于系统运行方式改变及负荷缓慢变化而引起的，其变动相当缓慢。要求：电动机为5。 照明：在一般工作场所为5； 其他用电设备当无特殊规定时为5 （1-1）第三节 电力系统的电压三、电压偏差和电压调整（一）电压偏差 （二）电压调整 为了减小电压偏差，工厂供电系统必须采取相应的电压调整措施 ： （1）正确选择变压器的电压分接头或采用有载调压变压器 （2）降低系

13、统阻抗 （3）尽量使三相负荷平衡 （4）合理地改变系统的运行方式 （5）采用无功功率补偿装置 第三节 电力系统的电压四、电压波动和闪变及其抑制* (一) 电压波动和闪变的概念 电压波动是由于负荷急剧变动引起的。负荷的急剧变动，使系统的电压损耗也相应快速变化，从而使电气设备的端电压出现波动现象。电压波动对照明的影响最为明显。人眼对灯闪的主观感觉，就称为“闪变”（flicker）。 （二）电压波动和闪变的抑制 （1）采用专线或专用变压器供电 （2）降低线路阻抗 （3）选用短路容量较大或电压等级较高的电网供电 （4）采用静止补偿装置 第三节 电力系统的电压五、高次谐波及其抑制 （一）高次谐波的概念

14、高次谐波是指对周期性非正弦波形按傅里叶方法分解后所得到的频率为基波频率整数倍的所有高次分量，而基波频率就是50Hz。高次谐波简称“谐波”。 由于系统中有各种非线性元件（电动机、电焊机、变压器、晶闸管以及大型整流设备和大型电弧炉等）存在，因而在系统中和用户处的线路中出现了高次谐波，使电压或电流波形发生一定程度的畸变。 当前，高次谐波的干扰已成为电力系统中影响电能质量的一大“公害”。 高次谐波电流通过变压器、交流电动机会使电动机铁心损耗明显增加；系统中的电容器极易因过负荷而烧坏；可能使电力系统发生电压谐振；还可能使系统的继电保护和自动装置误动或拒动等。 第三节 电力系统的电压五、高次谐波及其抑制

15、（二）高次谐波的抑制 （1）大容量的非线性负荷由短路容量较大的电网供电 （2）三相整流变压器采用Yd或Dy联结 （3）增加整流变压器二次侧的相数 （4）装设分流滤波器 （5）装设静止补偿装置（SVC） 第三节 电力系统的电压六、工厂高低压配电电压的选择 （一）工厂高压配电电压的选择 主要取决于当地供电电源电压及工厂高压用电设备的电压、容量和数量等因素。 当工厂的供电电源电压为35 kV以上时，工厂的高压配电电压一般采用10 kV 。仅当6kV用电设备的总容量较大，选用6 kV经济合理时，才采用6 kV。 （二）工厂低压配电电压的选择 工厂低压配电电压的选择，主要取决于低压用电设备的电压。 一般

16、采用220/380V，其中线电压380V接三相动力设备及380V单相设备，而相电压220V接220V的照明灯具及其他220V的单相设备。 返回第四节 电力系统的中性点运行方式 一、概述 我国电力系统中电源（含发电机和电力变压器）的中性点通常有三种运行方式： 中性点不接地； 中性点经阻抗接地； 中性点直接接地。 前两种称为小电流接地系统，后一种称为大电流接地系统。 第四节 电力系统的中性点运行方式 一、概述 低压配电系统，按保护接地1的型式，分为TN系统、TT系统和IT系统。 TN系统和TT系统都是中性点直接接地系统，且都引出有中性线（N线），因此也称为“三相四线制系统”。但TN系统中的设备外露

17、可导电部分均采取与公共的保护线（PE线）或保护中性线（PEN线）相连接的保护方式 。 TT 系统中的设备外露可导电部分则采取经各自的PE线直接接地的保护方式。 IT系统的中性点不接地或经阻抗（约1000）接地，且通常不引出中性线，因它一般为三相三线制系统，其中设备的外露可导电部分，与TT系统一样，也是经各自的PE线直接接地 。第四节 电力系统的中性点运行方式 一、概述 电力系统中电源中性点的不同运行方式，对电力系统的运行特别是在发生单相接地故障时有明显的影响，而且还影响到电力系统二次侧的保护装置及监察测量系统的选择与运行，因此有必要予以研究。第四节 电力系统的中性点运行方式 二、中性点不接地的

18、电力系统 系统正常运行时，三个相的相电压UA、UB、UC是对称的,三个相的对地电容电流IC0也是平衡的。因此三个相的电容电流相量和为零，没有电流在地中流过。每相对地的电压，就是相电压。 当系统发生单相接地故障时，例如C相接地，这时C相对地电压为零，而A相对地电压UA=UA（UC） UAC，B相对电压UB=UB（UC）UBC，完好的A、B两相对地电压由原来的相电压升高到了线电压，即升高为原对地电压的倍。 第四节 电力系统的中性点运行方式 二、中性点不接地的电力系统 C相接地时，系统的接地电流（电容电流）IC (ICAICB）,IC在相位上正好较C相电压UC超前90。 IC 3 IC 0 （1-2

19、） 这说明中性点不接地系统中单相接地电容电流为系统正常运行时每相对地电容电流的3倍。 工程上一般采用经验公式计算其单相接地电容电流。此数值方程为: 必须指出： 当中性点不接地的电力系统中发生一相接地时，系统的三个线电压无论相位和量值均未发生变化，因此系统中的所有设备仍可照常运行。 但是如果另一相又发生接地故障，则形成两相接地短路，将产生很大的短路电流，损坏线路及其设备。 我国有关规程规定：中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，可允许暂时继续运行2小时。但必须同时通过系统中装设的单相接地保护或绝缘监察装置1发出报警信号或提示，以提醒运行值班人员注意，采取措施，查找和消除接地故障；如有备用线路

20、，则可将负荷转移到备用线路上去。在经过2小时后，如接地故障尚未消除，则应切除故障线路，以防故障扩大。第四节 电力系统的中性点运行方式 三、中性点经消弧线圈接地的电力系统 在中性点不接地的电力系统中，如果接地电容电流较大，将在接地点产生断续电弧，这就可能使线路发生电压谐振现象。 为了消除单相接地时接地点出现间歇性电弧，在单相接地电容电流大于一定值（如前面“概述”中所说）时，系统中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。 在中性点经消弧线圈接地的系统中，与中性点不接地的系统一样，在发生单相接地故障时，三个线电压不变，因此可允许暂时继续运行2小时；但必须发出指示信号，以便采取措施，查找和消除故障，或将

21、故障线路的负荷转移到备用线路上去。而且这种系统，在一相接地时，另两相对地电压也要升高到线电压，即升高为原对地电压的 倍。 倍。 第四节 电力系统的中性点运行方式 三、中性点经消弧线圈接地的电力系统 这种系统发生单相接地，就造成单相短路(用符号k（1）表示)，其单相短路电流I 比线路的正常负荷电流要大许多倍，通常要使线路上的断路器（开关）自动跳闸或者使熔断器熔断，将短路故障部分切除，恢复其他无故障部分的系统正常运行。四、中性点直接接地的电力系统第四节 电力系统的中性点运行方式 。四、中性点直接接地的电力系统第四节 电力系统的中性点运行方式 中性点直接接地的系统在发生一相接地时，其他两相对地电压不

22、会升高，这对110kV以上的超高压系统，是很有经济技术价值的。 绝缘要求的降低，实际上就降低了高压电器的造价，同时改善了高压电器的性能。我国规定：110kV以上的电力系统中性点均采用直接接地的运行方式。第四节 电力系统的中性点运行方式 五、中性点经低电阻接地的电力系统第四节 电力系统的中性点运行方式 随着10kV中压配电系统不断扩大，特别是大城市中大量采用电缆，致使接地电容电流增大。当发生接地故障时，电弧不能自行熄灭；间歇性电弧或谐振引起的过电压，损坏配电设备和线路，从而导致中断供电。 为了解决上述问题，我国一些大城市的10kV中压系统采用了中性点经低电阻接地的方式。 电力系统的中性点运行方式，是一个涉及面很广的问题。它对于供电可靠性，过电压和绝缘配合，短路电流，继电保护，系统稳定性以及对弱电系统的干扰等诸方面都有不同程度的影响。因此，电力系统的中性点运行方式，应依据国家的有关规定，并根据实际情况而确定。返回 1-1 工厂供电对工业生产有何重要作用？对工厂供电工作有哪些基本要求？ 1-2 工厂供电系统包括哪些范围？变电所和配电所各自的任务是什么？ 1-3 水电站、火电站和核电站各采用什么一次能源？各自又是如何