供配电技术课件西安工业大学

供配电技术课件西安工业大学电气工程学院课程简介主要内容本课程涵盖了电力系统、发电厂、变压器、输电线路、配电系统、电机、照明系统、接地系统和安全管理等方面的内容。学习目标使学生掌握电力系统运行的基本原理、电力设备的结构和工作原理、电力系统的安全运行和维护知识。课程特点理论与实践相结合，注重培养学生的实践能力和解决实际问题的能力。电力系统概述发电电力系统从发电厂开始，将机械能转换为电能。输电电能通过高压输电线路传输到用户所在地。变电变电站将高压电能降压为低压电能。配电低压电能通过配电线路分配给用户使用。发电厂的作用电力供应发电厂将其他形式的能量，如煤炭、天然气、水力或核能，转化为电能。通过输电网，将电能输送到各个家庭、工厂和企业。经济发展发电厂是现代社会的重要基础设施。为工业生产、商业活动和日常生活提供可靠的电力供应，推动经济发展。发电机的类型汽轮发电机蒸汽推动汽轮机，汽轮机带动发电机发电。适用于大型火力发电厂。水轮发电机水流推动水轮机，水轮机带动发电机发电。适用于水力发电厂。风力发电机风力带动风力发电机叶片旋转，发电机发电。适用于风力发电厂。燃气轮发电机燃气推动燃气轮机，燃气轮机带动发电机发电。适用于小型发电厂。变压器的原理和作用1磁场线圈中的电流产生磁场2磁通变化磁通变化穿透另一个线圈3感应电动势产生感应电动势，改变电压变压器通过电磁感应改变电压，在电力系统中起到重要作用。变压器可以将高压电降至低压电，以便安全地使用在家庭和工业中。变压器的主要参数参数含义额定容量变压器在额定电压、额定频率、额定负载下能持续输出的最大功率额定电压变压器正常工作时各绕组的额定电压值额定电流变压器各绕组在额定电压、额定频率下正常工作时的额定电流值短路阻抗反映变压器短路特性，是衡量变压器承受短路能力的重要指标空载损耗变压器在空载运行时产生的损耗，主要由铁芯损耗组成负载损耗变压器在负载运行时产生的损耗，主要由铜损组成变压器的无载运行1加电变压器初级绕组加电，建立起交变磁场。2磁场变化交变磁场在铁芯中感应出电势，称为励磁电势。3励磁电流励磁电势在初级绕组中产生电流，称为励磁电流。变压器的负载运行1负载电流负载电流大小会影响变压器输出电压。2负载功率负载功率越大，变压器损耗越大。3负载种类不同负载种类对变压器运行的影响也不同。4负载运行效率负载运行效率与负载率相关。负载运行时，变压器输出电压会受到负载电流的影响。负载功率越大，变压器损耗也越大。不同负载种类对变压器运行的影响也不同。负载运行效率会随着负载率的变化而变化。高压输电线路高压输电线路是电力系统的重要组成部分，它将发电厂产生的电力输送到用户。高压输电线路通常采用高压架空线路，也有部分采用地下电缆。高压输电线路的设计和建造需要考虑安全、可靠性和经济性等因素。输电线路的电压等级11.高压电压等级在110千伏及以上，主要用于长距离输送电力。22.超高压电压等级在220千伏至750千伏之间，可有效降低输电损耗。33.特高压电压等级在800千伏及以上，可实现超远距离电力输送。输电线路的输电效率输电效率是指输送到用户端的电能占发电厂发出的电能的比例。它受到线路电阻、电流大小、电压等级等因素的影响。输电效率越高，意味着线路损耗越低，电能利用率越高，经济效益越好。90%输电效率现代高压输电线路的输电效率一般可达90%以上。10%线路损耗输电线路的损耗一般在10%左右。配电系统的结构配电系统将高压电力输送到用户，确保安全可靠的供电。配电系统由高压配电线路、配电变压器、低压配电线路、用户负载组成。高压配电线路将高压电力从变电站输送到配电变压器，配电变压器将高压电力转换为低压电力供给用户。低压配电线路将低压电力输送到用户，用户负载是最终消耗电能的设备。配电系统的设计必须考虑可靠性、安全性、经济性，并满足用户需求。配电变压器的类型干式变压器干式变压器使用绝缘油进行冷却，适用于室内和户外环境。油浸式变压器油浸式变压器使用绝缘油进行冷却，适用于室内和户外环境。电力变压器电力变压器用于将高压电力转换为低压电力，用于住宅、商业和工业应用。配电变压器配电变压器用于将高压电力转换为低压电力，用于住宅、商业和工业应用。配电电压的等级低压配电通常指电压低于1000伏特的配电系统。中压配电电压范围在1000伏特至35千伏之间。高压配电电压在35千伏以上。配电线路的构成导线配电线路的核心，负责传输电能，材料包括铜线和铝线，根据电流大小和电压等级选择合适的截面积。绝缘体用来隔离导线和支撑结构，防止漏电和短路，常见的绝缘材料包括陶瓷、玻璃和聚合物。支撑结构架设导线，将它们固定在空中，通常使用钢管、水泥柱或木杆，需要满足承载能力和抗风能力。保护装置防止过载、短路和接地故障，包括熔断器、断路器和过电流继电器，确保线路安全运行。配电设备包括配电变压器、开关、控制设备等，实现电压转换、控制和分配电能。配电线路的保护过载保护防止电流过大，损坏线路和设备。过载保护器可以自动断开电路。短路保护防止电路短路，造成线路过热甚至火灾。熔断器和断路器可以快速切断短路电流。漏电保护防止漏电造成人身触电事故。漏电保护器可以检测到漏电电流并自动切断电源。接地保护将设备外壳接地，防止因绝缘损坏导致触电事故。接地系统可以将漏电电流引入大地，保障安全。电机的基本原理电磁感应原理电机的工作原理基于电磁感应现象，当导体在磁场中运动或磁场发生变化时，导体中就会产生电流。电磁力原理当电流通过导体时，导体周围会产生磁场，如果导体在磁场中运动，就会受到电磁力的作用，这个力可以推动电机转动。能量转换原理电机将电能转换为机械能，电能驱动线圈产生磁场，磁场作用于转子，使转子转动，从而输出机械能。电机的分类按工作原理分类直流电机和交流电机直流电机利用直流电产生磁场和磁力，推动转子旋转交流电机利用交流电产生旋转磁场，带动转子转动按结构分类单相电机和三相电机单相电机通常用于小型家用电器和工具，如洗衣机、电风扇三相电机用于工业设备和大型机械，如起重机、压缩机按用途分类异步电机、同步电机、步进电机异步电机广泛应用于各种工业设备和家用电器，如空调、冰箱同步电机主要用于发电机和伺服系统步进电机用于需要精确控制的场合，如数控机床、打印机电机的启动方式1直接启动最简单，直接连接电源2降压启动降低启动电流3星-三角启动适用于三相异步电机4自耦变压器启动改变电压，降低电流电机的启动方式是指电机从静止状态启动到正常运行状态的过程。不同的启动方式会影响启动电流、启动时间和启动效率。选择合适的启动方式对于保护电机、延长电机寿命具有重要意义。电机的调速方法1改变电源频率调整电源频率，改变电机转速。2改变定子磁场调节励磁电流，改变磁场强度，影响转速。3改变转子电路改变转子电路的电阻或感应电势，影响转速。4其他方法例如，脉冲宽度调制（PWM）技术可实现精细调速。调速方法选择取决于电机类型、负载特性等因素。常见的调速方法包括变频调速、励磁调速、转子电阻调速等。电机的保护1过载保护防止电机过载运行，避免电机过热而损坏。2短路保护防止电机发生短路，避免电流过大而损坏。3欠压保护防止电机在电压过低的情况下运行，避免电机性能下降。4过热保护防止电机内部温度过高，避免电机过热而损坏。照明系统的设计照明系统设计是供配电系统的重要组成部分，需要综合考虑照明需求、建筑结构、光环境、节能环保等因素。照明系统设计需要满足以下要求：提供充足的照明亮度，满足不同场景的视觉需求保证光线均匀分布，避免眩光和阴影选择合适的灯具和光源，提高照明效率和节能效果照明系统的选择照明方式照明方式主要包括：自然采光，人工照明，以及混合照明。自然采光利用太阳光，可以节省能源，提升室内环境质量。人工照明使用灯具提供光线，可以满足不同场合的照明需求。混合照明结合了自然采光和人工照明，可以提升室内光线质量，满足多种照明需求。光源选择光源种类繁多，需要根据不同的照明需求选择合适的光源。常用的光源包括白炽灯，荧光灯，LED灯等。白炽灯光线柔和，但能耗高，寿命短。荧光灯节能环保，但启动时间较长，光线较硬。LED灯节能高效，寿命长，光线柔和，是目前最常用的光源之一。灯具选择灯具的选择要与光源的特性和照明需求相匹配。常见的灯具包括：吸顶灯，壁灯，筒灯，射灯，台灯等。灯具的材质、形状、尺寸，以及光线分布都会影响照明效果。控制方式照明系统的控制方式多种多样，可以实现多种照明功能。常见的控制方式包括：开关控制，调光控制，智能控制。智能控制可以根据环境变化自动调节照明，提高照明效率，节约能源。配电系统的接地方式TN系统TN系统是中性点直接接地的系统，适用于中小型配电系统。TT系统TT系统是中性点直接接地，设备外壳也接地的系统，适用于对安全要求较高的场合。IT系统IT系统是中性点不接地的系统，适用于对安全要求非常高的场合。接地系统的设计1接地系统的目的接地系统可以防止触电事故，并确保电气设备安全运行。2接地电阻测量测量接地电阻以确保接地系统的有效性，需要使用专业的测量仪器。3接地方式选择选择合适的接地方式，例如TN系统、TT系统或IT系统，根据实际情况进行选择。供配电系统的安全管理安全检查定期进行安全检查，确保设备运行正常，预防事故发生。安全培训对工作人员进行安全操作和事故处理培训，提高安全意识。安全设施配备齐全的消防器材和安全警示标志，保证安全生产。安全操作严格执行安全操作规程，杜绝违章操作。供配电系统的维护和检修1定期检查定期对设备进行全面检查，及时发现故障隐患，防止安全事故发生。2