第1章工厂供电绪论

第1章概论工厂供电皖西学院电气工程及其自动化专业第1章概论1.1工厂供电的意义、要求及课程任务1.3电力系统的电压与电能质量1.2工厂供电系统及发电厂、电力系统与工厂的自备电源1.4电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式21.1工厂供电的意义、要求及课程任务1.1.1意义1、工厂供电(plantpowersupply)：是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。

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供配电工作:1）保证工厂生产和生活用电的需要2）搞好"三电"---安全用电、节约用电(挂机)、计划用电

32、重要性：工业生产实现电气化以后可以增加产量、提高产品质量和劳动生产率，供电突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。41.1.2基本要求安全可靠优质经济在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故应满足电能用户对供电可靠性即连续性的要求应满足电能用户对电压和频率等质量的要求供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和有色金属消耗量51.1.3主要任务1、了解电力用户的电力供应和分配问题2、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3、供电系统及其电源和负荷

返回目录61.2工厂供电系统及发电厂、电力系统与工厂的自备电源1.2.1

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：供电系统分类：

(四)只有一个变电所或配电所的供电系统(一)具有高压配电所的供电系统(二)具有总降压变电所的供电系统(三)高压深入负荷中心的供电系统7具有高压配电所的供电系统8具有总降压变电所的供电系统9高压深入负荷中心的供电系统

10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工厂供电系统简图a）装有一台主变压器b）装有两台主变压器低压进线的小型工厂供电系统简图111.2.2发电厂基本知识

发电厂：将自然界蕴藏的各类天然能源(一次能源)转化为电能(二次能源)的工厂-利用水流的位能生产电能

1、水力发电厂分类：关注：三峡水电站122、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。

兼供热能的火电厂称为热电厂133、核能发电厂利用原子核的裂变能来生产电能

144、其他类型发电厂

风力、地热及太阳能等发电厂人造太阳

151.2.3电力系统基本知识

1、送电过程162、电力生产的特点：

(1)电力生产的同时性: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量(含损耗)。(2)集中性：生产高度集中、统一。(3)快速性(4)先行性173、电力系统、电力网及动力系统的概念

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、配电和用电的整体。电力系统（powersystem）：电力网：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（powernetwork）

动力系统：电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户181.2.4用户自备电源基本知识

1、采用柴油发电机组的自备电源

优点：操作简便，起动迅速效率较高燃料的贮存和运输都很方便运行可靠，维修方便19返回目录2、采用不间断电源（UPS）的自备电源20211.3电力系统的电压与电能质量1.3.1概述衡量电能质量的两个基本参数频率电压{

电气设备的额定频率和额定电压：是其正常工作且能获得最佳经济效果的频率和电压一般交流电力设备的额定频率为50Hz,此频率通称为“工频”对工厂供电系统来说，提高电能质量主要是提高电压质量的问题221.3.2三相交流电网和电力设备的额定电压我国标准规定的三相交流电网和电力设备的额定电压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0.380.40O.380.400.660.690.660.69高压33.153及3.153.15及3.366.36及6.36.3及6.61010.510及10.510.5及11一13.8,15.75,18,2022，24，2613.8,15.75,18,20，22，24，26一35一3538.566一6672.5110一110121220一220242330一330363500一500550分类低压23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，经全面的技术经济分析后确定

用电设备的额定电压线路首端与末端的平均电压即电网的额定电压。用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。如图中虚线所示用电设备与发电机的额定电压说明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5％24电力变压器的额定电压变压器的一次绕组：相当于是用电设备，所以规定变压器一次绕组的额定电压与受电设备额定电压相同。注意：但当变压器一次绕组直接与发电机相连时，变压器一次绕组的额定电压与发电机额定电压相等。变压器的二次绕组对于用电设备而言，相当于供电设备。第一种情况比用电设备额定电压高10%

第二种情况比用电设备额定电压高5%其中5%用于补偿变压器满载供电时，一、二次绕组上的电压损失；另外5%用于补偿线路上的电压损失，因此适用于变压器供电距离较长时的情况。当变压器供电距离较短时，可以不考虑线路上的电压损失，只需要补偿满载时变压器绕组上的电压损失即可。25电压高低的划分从人身安全方面低压：指设备对地电压在250V及以下者高压：指设备对地电压在250V以上者设计、制造和安装规程方面低压：指额定电压在1000V（或1200V）及以下者高压：指额定电压在1000V（或1200V）以上者261.3.3电压偏差与电压调整电压偏差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，它的变动是相当缓慢的。电压偏差允许值

电动机：照明灯：一般为＋5％、－5％特殊情况可为＋5％、-10％

其他用电设备：＋5％、－5％

当无特殊规定时为＋5％、－5％27电压偏差的影响及其调整措施

电压调整措施

(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。有载调压型变压器，在正常运行过程中自动地调整电压，保证设备端电压的稳定。(2）降低供配电系统的阻抗

（3）尽量使系统的三相负荷均衡

（4）合理地改变系统的运行方式

（5）采用无功功率的补偿装置

281.3.4电压波动（voltagefluctuation）及其抑制含义电网电压有效值（方均根植）的连续快速变动用户公共供电点的相邻最大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性快速变动

有效值=0.707峰值29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

影响电动机的正常起动

产生：危害：使某些电子设备特别是电子计算机无法正常工作

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

采用专用线或专用变压器单独供电

减小系统阻抗

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装设静止型无功补偿装置（SVC）301.3.5电网谐波及其抑制电网谐波的有关概念

谐波（harmonic）的含义

按傅里叶级数分解的一系列频率为基波频率整数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“公害”，亟待采取对策。高次谐波的产生由于系统中有非线性元件存在，有高次谐波电流或电压产生31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，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，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁造成灯光亮度的波动(闪变)，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32谐波的抑制措施

三相整流变压器采用Yd或Dy联结增加整流变压器二次侧的相数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使各台整流变压器二次侧互有相角差选用Dyn11联结组三相配电变压器331.3.6三相不平衡及其改善

产生：三相负荷不平衡危害：缩短电动机使用寿命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电压不平衡度电压负序分量的方均根植电压正序分量的方均根植允许值{正常允许2%，短时不超过4%接于公共连接点的每个用户一般不得超过1.3%改善三相不平衡的措施341.3.7工厂供配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。通常有10KV；6KV；35KV等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的电压，一般采用220/380V，或380/660V返回目录351.4电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式1.4.1电力系统的中性点运行方式在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的中性点有三运行方式：电源中性点不接地中性点经阻抗接地中性点直接接地小电流接地系统大电流接地系统36中性点不接地的电力系统中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的倍单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的三倍a)电路图b)向量图正常运行时的中性点不接地的电力系统单相接地时的中性点不接地的电力系统a)电路图b)向量图37中性点经消弧线圈接地的电力系统在单相接地时，其他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消弧线圈中性点经消弧线圈接地电力系统的单相接地a)电路图b)向量图38中性点直接接地或经低电阻接地的电力系统在单相接地时，其他两相对地电压不会升高中性点直接接地的电力系统391.4.1低压配电系统的接地型式我国220/380V低压配电系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式，而且引出有低压配电系统，按保护接地形式功能?功能?功能?TN系统TT系统IT系统中性线(代号N)、保护线(代号PE)或保护中性线(代号PEN）{40TN系统所有设备的外露可导电部分均接公共保护线(PE线）或公共的保护中性线(PEN线）TN系统又分为TN-C，TN-S，TN-C-S系统系统中的N线与PE线全部合为PEN线，则此系统称为TN-C系统，如图所示TN-C系统41如果系统中的N线