工厂供电-第一章

工厂供电刘介才编目录第一章概论第二章工厂电力负荷及其计算第三章短路电流及其计算第四章工厂变配电所及一次系统第五章工厂电力线路第六章工厂供电系统的过电流保护第七章供配电系统二次回路第八章防雷接地与电气安全第九章工厂的电气照明第十章工厂的电能节约课程主要内容（第一章）◆电力系统（工厂供电系统）基本概念◆电力系统的组成、作用等◆工厂供电特点◆我国电网额定电压等级◆电能质量指标◆电力系统中性点运行方式等√课程主要内容（第二章）◆电力负荷与负荷曲线◆如何根据工艺部门提供的用电设备安装容量正确估计工厂所需的电力和电量即求计算负荷√◆计算负荷是设计时作为选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据◆尖峰电流及其计算√课程主要内容（第三章）◆短路电流计算√供电系统常常因为绝缘损坏、误操作、雷击等原因发生短路故障，短路电流的数值通常是正常工作电流值的十几倍或几十倍。造成电气设备温度急剧上升，过热会使绝缘加速老化，同时产生大的电动力，使设备的载流部分变形或损坏。◆短路电流的动稳定度、热稳定度校验√

选用设备就要考虑该设备对短路电流的稳定度。如：整定供电系统的继电保护装置需要计算三相短路电流；校验电气设备及载流导体的动稳定和热稳定就要用到短路冲击电流、稳态短路电流、短路容量等。课程主要内容（第四章）◆工厂变配电所位置的选择◆变电所变压器容量和数量的选择◆高低压一次设备的选择◆工厂变电所主接线图（一次接线图）的设计与绘制课程主要内容（第五章）◆工厂电力线路及其接线方式◆导线和电缆截面的选择计算◆电气平面布线◆电力线路的运行与维护课程主要内容（第六章）◆过电流保护的任务和要求◆常用过电流保护设备（熔断器、继电器、低压断路器等）◆高压线路的继电保护◆变压器的继电保护◆高压电动机的继电保护课程主要内容（第七章）◆二次回路及其操作电源◆高压断路器的控制和信号回路◆电气测量仪表与绝缘监视装置◆二次回路的接线与接线图课程主要内容（第八章）◆防雷基本知识◆防雷装置◆工厂供电系统的防雷保护（架空线路与电缆的防雷、变电所防雷等）◆接地系统和接地电阻的计算课程主要内容（第八、九章）◆工厂照明、节约用电等◆照明供电系统及其选择◆节约用电相关措施第一章工厂供电概论第一节、工厂供电系统定义：工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。要求：安全、可靠、优质、经济、合理布局。是电力系统的主要组成部分，是电能的主要用户工厂用电量约占全国发电量的50％～70％分类：

1、中型：--高配（6~10kV)--低变（220/380)--低压负荷。如图1-1∟中压负荷2、大型:总降--高配--低变--低压用电负荷.如图1-2、3

3、小型：低变--低压用电负荷。如图1-4

变电、配电的区别图1-1中型工厂供电系统简图

图1-2具有总降压变电所的工厂供电系统简图图1-3高压深入负荷中心的工厂供电系统简图图1-4只设一个降压变电所的小型工厂供电系统简图a)装有一台变压器b）装有两台变压器一、电力系统的定义定义：由发电厂内的各种不同类型的发电机、配电装置、输配电线路、升压及降压变电所和用户的各种用电设备，按照一定规律连接而组成的统一整体，对电能进行不间断的生产和分配。如：图（1-5）（工厂供电系统是电力系统的一个组成部分）组成电力系统的目的：供电可靠性：出现故障时可以得到其它系统的支持经济性：减少供电的备用容量、合理进行负荷经济分配从而节约燃料和运行费用等第二节电力系统图（1-5）大型电力系统简图二、发电厂发电厂按它所利用的能源不同，可分为水力发电厂、火力发电厂、原子能发电厂以及风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂等类型。（将位能、化学能、核裂变能、动能、太阳光热能等转化为电能三、工厂自备电源

对于工厂的重要负荷，一般要求在正常供电电源之外，设置应急自备电源。采用柴油发电机组的自备电源。如图1-6（操作简便、起动迅速、效率较高。）采用UPS的自备电源（如图1-7所示，由整流器(UR)、逆变器(uV)和蓄电池组(GB)等三部分组成。）图1-6采用有柴油发电机组作备用电源的工厂供电系统简图图1-7第三节电压与电能质量一、概述电力系统中的所有设备，都是在一定的电压和频率下工作的。*电压和频率是衡量电能质量的两个基本参数。一般交流电力设备的额定频率为50Hz，工频的额定偏差一般不得超过0.5Hz。频率的调整主要依靠发电厂来调节发电机的转速。*对于工厂供电系统来说，提高电能质量主要是提高电压的质量。（包括：电压的偏差、波动、波形、三相对称性）*电压偏差是指电气设备的端电压与额定电压之差，通常以额定电压的百分值来表示。*电压波动是指电网电压有效值的快速变动。电网额定电压电力网额定电压等级是国家根据国民经济发展的需要、技术经济上的合理性及电机电器制造工业水平确定的电力设备额定电压用电设备的额定电压规定与同级线路的额定电压相等二、三相交流电网和电力设备的额定电压

750

500

330

220

1106635——10

6

30.660.38电网和用电设备额定电压/kV825(800)750——550500——363330——242220——121110——72.566——38.535————13.8,15.75,18,20,22,24,2613.8,15.75,18,20,22,24,2610.5及1110及10.510.56.3及6.66及6.36.33.15及3.33及3.153.15高压0.690.660.690.400.380.40低压二次绕组一次绕组电力变压器额定电压/kV发电机额定电压/kV分类表1-1我国三相交流电网和电力设备的额定电压（据GB156-2003）发电机的额定电压发电机额定电压规定高于同级线路额定电压的5％，用于补偿线路上的电压损失电力线路允许的电压偏差为±5%，即整个线路允许有10%的电压损耗电力变压器额定电压1.电力变压器一次线圈的额定电压。分两种情况：①当变压器直接与发电机相连时，高于电网额定电压5%

②当变压器直接与线路相连时，与供电线路电压相同。2.电力变压器二次侧电压。分两种情况：①二次侧供电线路较长时，高于线路电压10％②二次侧供电线路不太长时，高于线路电压5％图1-23习题1-1的供电系统

1-1试确定图1-23所示供电系统中变压器T1和线路WL1、WL2的额定电压。电压高低的划分

电力系统电压高低的划分,因着眼点不同而有不同的划分方法.1.根据《电业安全工作规程》规定：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。（以上划分是从人身安全方面着眼的）2.根据我国的一些设计、制造和安装规程通常是以1000V为界限来划分电压高低压。一般规定：低压——指额定电压在1000V（或1200V）以下者高压——指额定电压在1000V（或1200V）以上者电压偏差的有关概念1.电压偏差的含义：电压偏差是指给定瞬间设备的端电压U与设备额定电压UN

之差对额定电压UN

的百分比，即：三、电压偏差与电压调整2.电压偏差对设备运行的影响3.允许的电压偏差电压调整措施

为了减小电压偏差，供电系统采取相应的电压调整措施：合理选择变压器的电压分接头或采用有载调压型变压器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电压波动及其抑制1.电压波动与闪变：电压波动是指电网电压有效值(方均根值)的连续快速变动，2.电压波动的产生与危害产生：负荷剧烈变化引起冲击负荷。如电机起动、电焊机、电弧炉、轧钢机。危害：使得设备无法正常工作。3.抑制措施（1-5）电网谐波及其抑制措施1、谐波的含义谐波：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。2.谐波的抑制措施

大容量的非线性负荷由短路容量较大的电网供电三相整流变压器采用Y、d或D、y联结增加整流变压器二次侧的相数装设分流滤波器装设静止无功补偿装置（SVC）电力用户供配电电压的选择1.电力用户供电电压的选择：取决于当地电网的供电电压等级2.电力用户高压配电电压的选择工厂供电系统的高压配电压，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。3.电力用户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第四节电力系统中性点运行方式及

低压配电系统接地型式接地的概念：为保证电力网或电气设备的正常运行和工作人员的人身安全，人为地使电力网及其某个设备地某一特定地点通过导体与大地作良好地连接，称作接地接地分类：工作接地、保护接地、保护接零、防雷接地和防静电接地

保护接地：将一切正常工作时不带电而在绝缘损坏时可能带电地金属部分接地，以保证工作人员接触时地安全。保护接零：在中性点直接接地的低压电力网中，把电气设备的外壳与接地中性线直接连接。防雷接地：消除大气过电压对电气设备的威胁，而对过电压保护装置采取的接地措施。如把避雷针通过导体与大地直接连接防静电接地：对生产过程中有可能积蓄电荷的设备所采取的接地。如天然器罐的接地。工作接地：为保证电气设备在正常或发生故障情况下可靠地工作而采取的接地，一般通过电气设备的中性点（星形连接的变压器或发电机的中性点）实现，所以又称为电力系统中性点接地。我国电力网络目前所采用的中性点接地方式主要有：1.电源中性点不接地2.中性点经消弧线圈或电阻接地（经阻抗接地）3.直接接地（1、2合称为小接地电流系统，或称中性点非直接接地系统；3称为大接地电流系统，亦称为中性点有效接地系统）中性点不接地的电力系统正常运行时电力系统中性点运行方式正常运行时，三相相电压对称，三相对地电容电流平衡，向量和为零单相接地时未故障相相电压上升至线电压，提高线路及各种电气设备的绝缘水平，增加投资接地电容电流将升至正常时的3倍，可能产生稳定或间歇性的电弧（Ic=3Ico)，产生串联谐振过电压（可达到相电压的2.5~3倍）当中性点不接地的系统中发生一相接地时，线路的三相线电压未变，三相用电设备的正常工作并未受到影响，仍能正常运行，但不允许长时运行（一般为2h)，防止产生两相接地短路。单相接地电流经验公式：中性点经消弧线圈接地的电力系统消弧线圈：具有气隙铁芯的电抗器，安装在中性点与大地之间，克服不接地系统单相故障时产生的间歇性电弧不能自行熄灭的缺点。用感性电流补偿容性电流，从而减少接地点故障电流（消除系统谐振过电压）单相接地：接地相电压为0，另两相对地电压升高为原来的根号3倍，三相线电压不变。因此，发生单相接地故障时的运行时间也同样不允许超过2h在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中，（3~10kV系统单相接地电容电流大于30A，20kV以上系统大于10A）电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。根据消弧线圈中电感电流对接地电容电流的补偿程度不同，可以分为全补偿，欠补偿和过补偿三种补偿方式。全补偿：当IL=IC（ωL=1/3ωC）时，接地点的电流为O，这种补偿称全补偿。从补偿观点来看，全补偿应该是最好的，但实际上不采用这种方式。因为系统正常运行时，各相对地电压不完全对称，中性点对地之间有一定电压，此电压可能引起串联谐振过电压，危及电网的绝缘。欠补偿：

当IL＜IC，即感抗大于容抗时，接地点尚有未补偿的电容电流，这种补偿称欠补偿。这种补偿方式也很少采用。因为在欠补偿运行时，如果切除部分线路（对地电容减小，容抗增大IC减小），或系统频率降低（感抗减小IL增大，容抗增大IC减小），都有可能使系统变为全补偿，出现电压串联谐振过电压。过补偿：

当IL＞IC即感抗小于容抗时，接地点出现多余的电感电流，这种补偿称过补偿。过补偿可以避免出现上述的过电压，因此得到广泛应用。因为IL＞IC，消弧线圈留有一定的裕度，也有利于将来电网发展。采用过补偿，补偿后的残余电流一般不超过5～10安培。运行实践也证明，不同电压等级的电网，只要残余电流不超过允许值（6KV电网，残余电流≤30A、10KV电网，残余电流≤20A、35KV电网，残余电流≤10A）接地电弧就会自动熄灭。

中性点直接接地的电力系统正常运行：三相电压、电流对称单相接地：接地相电压为0，另外两相对地电压不变，单相接地后即通过接地中性点形成单相短路。短路电流较大，保护装置动作于跳闸。降低电气设备和线路的绝缘水平，对于110kV以上电力系统采用该接地方式短路电流大可以用继电保护装置来切除380/220V系统中一般也采用中性点直接接地方式，主要时从人身安全考虑我国的220/380V低压配电系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式，而且引出有中性线（N）、保护线（PE）或保护中性线（PEN)。中性线（N线）其功能一是用来连接额定电压为系统相电压的单相用电设备，二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流，三是减小负荷中性点的电位偏移。保护线（PE线）它是为保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。系统中所有电气设备的外露可导电部分（指正常时不带电但故障情况下可能带电的易被人身接触的导电部分，如金属外壳、金属构架等）通过PE线接地，可在设备发生接地故障时减少触电危险。保护中性线（PEN线）兼有中性线和保护线的功能，这种保护中性线在我国通常叫“零线”，俗称“地线”。低压配电系统按接地型式，分TN系统、TT系统和IT系统。低压配电系统的接地型式c)TN-C-S系统低压配电的TN系统a)TN-C系统b)TN-S系统TN系统TN-C系统该系统中的N线与PE线合为一根PEN