华工自动化企业供电第1章电力系统概述

1、电话email：工厂供配电技术主讲教师:高焕丽讲授学时时及参考考教材学时要求求：32学时参考教材材：1、供配电电技术唐唐志平主主编电子工业业出版社社；2、工厂供供电（第第三版） 刘介介才编编机械工业业出版社社；3、电力工工程基础础孙丽华主主编机械工业业出版社社；本课程主主要内容容本课程主主要讲述述中小型型工厂供供配电系系统的基基本理论论知识、计算方方法、系系统运行行及管理理的相关关知识。主要包括括：供配电系系统和电电力系统统的基本本知识；工厂电力力负荷的的计算；三相短路路分析、短路电电流及短短路效应应的计算算；电气主接接线及电电气主设设备；二次回路路、自动动装置及及继

2、电保保护；防雷与接接地；第一章电电力系系统概论论本章将主主要介绍绍电力系系统的基基本概念念、供配配电系统统设计的的相关基基础知识识，主要要包括以以下几个个内容：电力系统统和供配配电系统统概述电力系统统的基本本概念；供配电系系统的组组成；电力系统统的运行行特点及及运行要要求；电力系统统的额定定电压电力系统统的电压压分级；电力系统统中各元元件的额额定电压压规定；电力系统统的中性性点运行行方式电力系统统中性点点运行方方式基本本概念；电力系统统中性点点各种运运行方式式特点及及适用场场合；第一章电电力系系统概论论电能的质质量指标标电力系统统电能质质量衡量量标准；各指标的的具体含含义；供配电系系统的组组成

3、供配电系系统设计计的对象象；供配电系系统设计计的主要要内容；第一节电电力力系统的的基本概概念一、电力力系统1、电力系系统的定定义按对象描描述：发电厂、电力网网及用电电设备组组成的统统一整体体；按过程描描述：由发电、变电、输电、供电、配电以以及用电电等设设备和和技术组组成的一一个将一一次能源源转换成成电能的的统统一系统统。第一章工工厂供供电系统统的基本本概念第一节电电力力系统的的基本概概念2、电力系系统的组组成第一节电电力力系统的的基本概概念第一节电电力力系统的的基本概概念3动力系系统 动力系统统 ：电电力系统统与“动动力部分分”的总总和。动力系统统、电力力系统、电力网网三部分分的关系系如下图图

4、所示。可见电电力网是是电力系系统的组组成部分分；电力力系统是是动力系系统的组组成部分分。第一节电电力力系统的的基本概概念2、要求：（1）安全、可靠首要任务务；（2）保证良良好的供供电质量量（优质质）；（3）经济性性（高效效）；（4）灵活、方便且且有冗余余；二、电力力系统运运行的特特点和要要求1、特点：（1）电能不不能大量量贮存；（2）电力系系统电磁磁暂态过过程非常常短暂；（3）电力系系统重要要性。第二节电电力系系统额定定电压额定电压压 ：电气设备备正常工工作且能能获得最最佳技术术性能和和经济效效果的电电压。通通常是指指线电压压，在电电气设备备铭牌上上标出。一、额定定电压规规定电力系统统电压是是

5、有等级级的。电压分级级的原因因分析：由于，当输送送功率S一定时，U越高，I越小，导导线等载载流部分分的截面面积越小小，投资资也就越越小；但电压U越高，对对于设备备绝缘要要求也就就越高，变压器器、杆塔塔、断路路器等设设备的绝绝缘投资资也就越越大，综合考虑虑上述因因素，对对于一定定的输送送功率和和输送距距离总会会有一最最为合理理的线路路电压，此时最最为经济济。第二节电电力系系统额定定电压主要分成成：220V,380V,3kV,6kV,10kV,35kV,110kV,220kV,500kV;在电力系系统中同同一电压压等级下下，不同同的电气气设备具具有不同同的额定定电压规规定。用用电设备备、电力力线路

6、、发电机机以及变变压器的的额定电电压规定定分别予予以介绍绍。第二节电电力系系统额定定电压1、用电设设备额定定电压铭牌上标标出的线线电压，没有特特殊规定定；2、电力线线路的额额定电压压：和所连接接的用电电设备的的额定电电压相等等，又称称网络的的额定电电压；3、发电机机的额定定电压：与网络额额定电压压为同一一等级时时，发电电机的额额定电压压规定比比网络电电压高5%；标称值值均为空空载值。4、变压器器额定电电压：比较复杂杂，需视视所处位位置来确确定；第二节电电力系系统额定定电压变压器一一次绕组组与发电机机直接相相连时，其额定定电压与与发电机机额定电电压相等等；不与发电电机直接接相连时时，其额额定电压

7、压与网络络额定电电压相等等；变压器二二次绕组组与用户直直接相连连时，其其额定电电压比网网络电压压高5%；与用户不不直接相相连时，额定电电压比网网络电压压高10%；第二节电电力系系统额定定电压电力系统统电压等等级规定定总结第二节电电力系系统额定定电压例：图A为一升压压变压器器，一次次侧接发发电机，电压压等级为为10KV；二次侧侧接输电电网，电电压等级级（网络络电压）为220KV。第二节电电力系系统额定定电压变压器一一次侧额额定电压压为：UTn1=10.0*(1+5%)=10.5KV;变压器二二次侧主主抽头额额定电压压为：UTn2=220*(1+10%)=242KV;变压器二二次侧5%抽头额定定电

8、压为为：UTn2+5%=242*(1+5%)=254KV;（比主触触头的额额定电压压高5%）变压器二二次侧-5%抽头额定定电压为为：UTn2-5%=242*(1-5%)=229.9KV;（比主触触头的额额定电压压低5%）第二节电电力系系统额定定电压例：图B为一降压压变压器器，一次次侧接输输电网，网络额额定电压压为220KV；二次侧侧接配电电网，网网络额定定电压为为10KV。图B降压变压压器第二节电电力系系统额定定电压变压器一一次侧主主抽头额额定电压压为：UTn1=Un1=220KV；一次侧+5%抽头的额额定电压压为：UTn1+5%=220*(1+5%)=231KV；一次侧-5%抽头的额额定电压

9、压为：UTn1-5%=220*(1-5%)=209KV；二次侧主主抽头额额定电压压为：UTn2=10*(1+10%)=11KV；图B降压变压压器第二节电电力系系统额定定电压二、各种种电压等等级的适适用范围围注意对各各电压等等级对应应的输送送容量以以及输送送距离限限制！第三节电电力系系统中性性点运行行方式一电力力系统中中性点电力系统统中性点点指系统中中星形联联结的变变压器或或发电机机的中性性点。意义：电力系统统的中性性点运行行方式是是一个综综合性问问题，对对于电力力系统的的运行特特别是在在系统发发生单相相接地故故障时有有明显的的影响：它与电压压等级、单相接接地电流流、过电电压水平平、保护护配置等

10、等有关；直接影响响电网的的绝缘水水平、系系统供电电的可靠靠性、主主变压器器和发电电机的运运行安全全以及通通信线路路的抗干干扰能力力等。第三节电电力系系统中性性点运行行方式二中性性点运行行方式及及特点第三节电电力系系统中性性点运行行方式假定条件件：三相对称称电路：电源、线路和和负载均均是对称称的；C为相与地地之间的的总分布布电容；表表示示其容抗抗；正常运行时的中性点不接地的电力系统1中性点点不接地地的电力力系统（1）系统正正常时三相线电电压对称称;三相相电电压对称称;三相对地地电容电电流对称称;第三节电电力系系统中性性点运行行方式三个对地地电容电电流平衡衡分析三相对地地分布电电容电流流分别为为：

11、接地电流流为：结论：系统正常常时，虚拟接地地点的总总电容电电流相量量和为0，即没有有电流在在地中流流动。正常运行时的中性点不接地的电力系统第三节电电力系系统中性性点运行行方式（2）系统发发生单相相接地短短路时（如C相接地）电压特征征：C相对地电电压为0；中性点点对地电电压不为为0；A相对地电电压为：；升高为为线电压压；B相对地电电压为：；升高为为线电压压；电流特征征：将接地点点作为广广义节点点，列KCL方程：第三节电电力系系统中性性点运行行方式由相量图图得，相相位上：超超前；量值上：结论：一相接地地的电容容电流为为正常运运行时每每相对地地电容电电流的3倍；第三节电电力系系统中性性点运行行方式（

12、3）中性点点不接地地系统发发生单相相接地时时特征：经故障相相流入故故障点的的电流为为正常时时本电压压等级每每相对地地总电容容电流的的3倍；中性点对对地电压压升高为为相电压压；非故障相相的对地地电压升升高为线线电压；线电压与与正常时时的相同同，依然然对称；（4）适用范范围：中性点不不接地系系统仅仅仅适用于于单相接接地电容容电流不不大的电电网：3-10kV电网中，单相接接地电流流：Id30A；35-60kV电网中，单相接接地电流流：Id10A；第三节电电力系系统中性性点运行行方式2中性点点经消弧弧线圈接接地的电电力系统统上述电路路中如果果发生单单相接地地故障时时接地电电流比较较大，会会出现断断续电

13、弧弧，由于于电力线线路中含含有电阻阻、电感感、电容容，因此此在单相相弧光接接地时，可能会会形成串串联谐振振，出现现过电压压（正常常时的2.5-3倍），导导致线路路上绝缘缘薄弱地地点出现现绝缘击击穿；在在此单相相接地电电容电流流大于一一定值的的系统中中，电源源中性点点经消弧弧线圈接接地。第三节电电力系系统中性性点运行行方式发生单相相接地故故障时，流过中中性点的的电流时时接地电电容与流流过消弧弧线圈的的电感电电流之和和；超超前900，而滞滞后后900，所以在在接地点点相互补补偿。当与的量量值差小小于发生生电弧的的最小电电流（最最小生弧弧电流），电弧弧不会发发生，不不会出现现串联谐谐振过电电压现象象

14、。第三节电电力系系统中性性点运行行方式（1）特点：中性点对对地电压压升高为为相电压压；非故障相相的对地地电压升升高为线线电压；线电压与与正常时时的相同同，依然然对称；消弧线圈圈有消减减小了接接地电流流，允许许在单相相接地故故障时继继续运行行（2小时），在此时时间内查查找故障障。（2）适用场场合：规定在中中性点不不接地系系统中的的3-60kV系统中，当电容容电流超超过规定定数值时时，需要要采用消消弧线圈圈接地：3-6kV的系统， 大于于30A;10kV的系统,大于20A;35-60kV的系统,大于10A;第三节电电力系系统中性性点运行行方式3中性点点直接接接地的电电力系统统单相接地地故障时时，形

15、成成单相短短路，短短路电流流比正常常时大的的多，立立即跳闸闸；解决的问问题：（1）.高压灭弧弧困难：220kV及以上的的电压电电网，除除存在对对地电容容外，还还存在较较大的电电晕损耗耗和泄漏漏损耗，因而在在接地电电流中既既有有功功分量又又有无功功分量，而消弧弧线圈只只能补偿偿无功分分量，接接地点仍仍有较大大的有功功电流流流过；电电压等级级越高，该值越越大：100A-200A之上；致致使电弧弧无法熄熄灭；第三节电电力系系统中性性点运行行方式（2）高压绝绝缘投资资大：在在中性点点直接接接地系统统中，发发生单相相接地故故障后，中性点点电位不不变化，致使非非故障相相对地电电压即相相电压基基本不变变化，

16、所所以可以以有效克克服线路路以及高高压设备备高压绝绝缘投资资问题；（3）低压单单相设备备运行需需要：在在380V/220V系统中，为了设设备可靠靠接地以以及单相相设备的的工作需需要，也也通常采采用中性性点直接接接地运运行方式式。第四节电电能能的质量量指标衡量电能能质量的的三个指指标：电电压、频频率、供供电可靠靠性;一、电压压电压质量量是以电电压偏离离额定电电压的幅幅度（电电压偏差差）、电电压波动动与闪变变和电压压波形来来衡量。1、电压偏偏差电压偏差差是以电电压偏离离额定电电压的幅幅度，一一般以百百分数表表示，即即：式中：V%为电压偏偏差百分分数，U为实际电电压，UN为额定电电压。第四节电电能能

17、的质量量指标2、 电压压波动电压波动动是指电电压的急急剧变化化。电压波动动程度以以电压最最大值与与最小值值之差或或其百分分数表示示，即：式中，为为电压压波动；为为电压压波动百百分数；为电压波波动的最最大值和和最小值值（kV）；为额定电电压（kV）。第四节电电能能的质量量指标3、波形波形的质质量是以以正弦电电压波形形畸变率率来衡量量的。在理想情情况下，电压波波形为正正弦波，但电力力系统中中有大量量非线性性负荷，使电压压波形发发生畸变变，除基基波外，还有各各项谐波波，电力力系统中中主要以以3次、5次等等奇次谐谐波为主主。二、频率率频率的质质量是以以频率偏偏差来衡衡量。第四节电电能能的质量量指标三、

18、供电电的可靠靠性供电可靠靠性是以以对用户户停电的的时间及及次数来来衡量。通常采用用供电可可靠率表表示供电电可靠性性，即实实际供电电时间与与统计期期全部时时间的比比值的百百分数表表示：式中：Ty为统计期期实际供供电时间间之和（h）；Ts为统计期期全部时时间（h）；Tt为统计期期内停电电时间之之和（h）；ti为统计期期内每次次停电时时间（h）；第五节工工厂供供配电系系统的组组成2003年底，我我国发电电机装机机容量3 8450万千瓦，发电量量达1 9080亿度（kWh），居世世界第二二位。工工业用户户占据50%-70%，供配电电系统的的任务就就是用户户电能的的供应和和分配，是电力力系统的的主要组组成部分分；对于于工厂供供配电系系统进行行研究和和设计很很有必要要。一、工厂厂供配电电系统研研究对象象从供电角角度，工工厂规模模的分类类：第五节工工厂供供配电系系统的组组成本科程主主要介绍绍中小型型工厂内内部供配配电系统统的设计计问题，设计整整个工厂厂（企业业）内部部接受、变换、分配、消费电电能的总总电路；初步掌掌握中小小型工厂厂的供电电系统和和电气照照明系统统的维护护和设计计的基本本知识。二工厂厂供配电电系统总总体构成成：电源系统统+