工厂供电管理基础知识概述.ppt

1、工厂供电，自动化学院，工厂供电，导论-工厂供电和电力系统电力负荷及其计算短路电流及其计算的基本知识工厂变电站及其一次系统过流保护实验工厂供电线路工厂供电系统，工厂供电，第一章，1工厂供电和电力系统的基本知识，工厂供电的意义和要求工厂供电系统简介工厂供电系统的概况。一、工厂供电的意义和要求。工厂供电是指工厂电气设备所需电能的供应和分配，也称为工厂配电。电能是现代工业生产和人们生活的主要能源和动力。1.电能可以很容易地转换成其他形式的能量；2.电能的传输和分配简单经济，控制、调节和测量方便，有利于实现生产过程的自动化；电能在现代工业生产中被广泛使用。搞好工厂供电对发展工业生产、实现工业现代化具有重

2、要意义。工厂供电的基本要求，在电能的供应、分配和使用中的安全，不应有人身事故和设备事故。可靠性应满足电力用户对供电可靠性的要求，即连续供电。高质量应满足电力用户对电压和频率的质量要求。经济供电系统应节约投资，降低运行成本，尽可能节约电能和有色金属消耗。2.电力系统和发电厂1。电力系统由发电机、变压器、输电线路和发电厂的电气设备组成，它们按照一定的规则连接成一个整体，称为电力系统。为什么用高压来传输电能？建立大规模电力系统的优势在于：可以更加经济合理地利用电力资源，如在水力资源丰富的地方建设水电站，在煤炭资源丰富的地方建设坑式热电厂，在地热资源丰富的地方建设地热发电厂。它能更好地保证供电质量，满

3、足用户对供电频率和电压的质量要求。它可以大大提高供电的可靠性，有利于整个国民经济的发展。发电厂发电厂，又称发电站，是将自然界存在的各种一次能源转化为电能(属于二次能源)的工厂。一次能源：水能、煤炭、石油、天然气、太阳能、风能等。二次能源：电、汽油、柴油、蒸汽等。根据能源的不同，发电厂可分为水力发电厂、火力发电厂、核电厂和风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂等类型。(1)水力发电厂是将水的势能和动能转化为电能的工厂。基本生产过程：水从河流或水库的高处分流，利用水压或流速冲击涡轮旋转，使水能转化为机械能，然后涡轮带动发电机旋转，机械能转化为地面电能。水电厂的发电量p与上下游河流的水位差(落差)h和

4、流量q成正比，可以用以下公式表示：p:发电量kw；q:水流量m3/s H:水滴m；水轮机效率。大坝水电站，三峡水轮发电机组发电原理图，河床水电站，引水电厂，葛洲坝水电站，三峡大坝，三峡水电站，(2)火力发电厂，简称火力发电厂，是以煤、油或天然气为燃料生产电能的工厂。与同等容量的水电站相比，火力发电厂具有建设周期短、工程造价低、投资回收快的特点，但火力发电成本高，会对环境造成一定的污染，因此火力发电建设受到一定的环境约束。工厂供电系统概况(1)6座中型工厂供电系统(2)35kV及以上进线的大中型工厂供电系统对于35kV及以上进线的大型工厂和部分中型工厂，通常要降压两次。主降压变电站配有大容量电力

5、变压器，将35kV及以上的供电电压降至610kV的配电电压，然后通过610kV高压配电线路将电能送至各车间变电站，部分电能通过高压配电站送至车间变电站。车间变电所配有配电变压器，将一般低压电气设备所需的6个10kV电压降至220/380V。图1-3为带主降压变电站的工厂供电系统示意图，图1-4为带高压深负荷中心的工厂供电系统示意图。(3)对于小型工厂，由于所需容量一般不超过1000千伏安，通常只设置一个降压变电站，将610千伏电压降至低压电气设备所需电压，如图1-5所示。如果工厂要求的容量不超过160千伏安，可以使用低压电源进入线路，所以工厂只需要设置一个低压配电室，如图1-6所示。(4)带应

6、急柴油发电机组的工厂供电系统，除了工厂重要负荷的正常供电外，一般要求设置应急备用电源，最常用的备用电源是柴油发电机组。电力系统的电压和电能质量，电力系统额定电压和电压等级的选择，工厂供配电电压的选择，电气设备的额定电压：与同级电网的额定电压相同。发电机的额定电压比同等级电网的额定电压高5%，用于补偿线路上的电压损失。1.电力系统额定电压、电网额定电压：中国高压电网的额定电压等级为3kV、6 kV、10 kV、35 kV、63 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV等。图1-6是电源线上电压变化的示意图。变压器二次绕组：对于电气设备，相当于电源。我国公布的变压器额定电压和三

7、相交流系统额定电压见表1-1。变压器的初级绕组相当于电气设备，其额定电压应与电网电压相同。注：当变压器的初级绕组直接与发电机相连时，其额定电压应与发电机的额定电压相同。当变压器二次侧供电线路较长时，应比同级电网额定电压高10%。变压器二次侧供电线路短时，应比同级电网额定电压高5%，其中5%用于补偿变压器满载时一次、二次绕组的电压损失；另5%用于补偿线路上的电压损失，用于35kV及以上线路。不考虑线路上的电压损耗，只需要补偿变压器绕组在满负荷时的电压损耗，用于10kV及以下线路。发电机g的额定电压为UNG=1.0510=10.5(千伏)，变压器T1的额定电压为U1N=10.5(千伏)，U2N=1

8、.1110=121(千伏)，变压器T1的变比为10.5/121千伏，变压器T2的额定电压为U1N=110/6.3千伏，U2N，变压器T1的一次绕组直接与发电机相连，其一次侧的额定电压应与发电机相同。变压器T1的二次侧供电距离较长，其额定电压应比线路额定电压高10%。变压器T2二次侧的供电距离较短，因此线路上的电压损失可以忽略不计。2.电力系统的电压和电能质量；2.电压等级选择，220千伏及以上：大型电力系统110千伏：用于中小型电力系统的干线。35kV:用于大型工业企业内部电网。10kV:常用的高压配电电压。当有许多6kV高压电气设备时，也可以考虑6kV配电。3kV:仅用于工业企业。380/2

9、20伏：工业企业中的低压配电电压。电网的额定电压、传输功率和传输距离、电力系统的电压和电能质量以及电能质量之间的关系。电压偏差是指电气设备的实际电压与额定电压之差，以额定电压的百分比表示，电能质量是指通过公共电网向用户提供的交流电能质量。频率偏差，额定频率：50Hz，允许偏差：3000MW及以上电网容量0.2hz，电网容量在3000兆瓦以下，0.5赫兹。电压偏差，2电力系统的电压和电能质量，电压偏差的危害，白炽灯：当电压较低时，使用寿命延长，但发光效率和照度降低；当电压高时，发光效率增加，但使用寿命大大缩短。当电压较低时，转矩会急剧下降，电流会增大，这将损坏电机绕组的绝缘，缩短使用寿命。电压偏

10、差允许值，35kV及以上电压供电用户：5%，10 kV及以下高压供电用户：7%，低压照明用户：5%，正确选择变压器分接头或采用有载调压变压器；合理降低系统阻抗；尽量保持系统的三相负荷平衡；改变系统的运行模式；采用无功功率补偿设备。电压调整措施，图1-12电力变压器分接开关a)分接开关接线b)分接开关结构1盖帽2密封垫圈3操作螺母4定位销5绝缘盘6静触点7动触点，调整电力变压器分接开关，合理降低系统阻抗，降低系统变换阶段，增加导线电缆截面或用电缆代替架空线以降低系统阻抗，降低电压损耗。合理改变系统的运行方式，负荷大，电压往往低，因此有必要将变压器高压绕组的抽头调整到-5%。当夜间负载较轻时，电压

11、会过高。此时，如果可以将变压器拆除，将电源改为低压联络线，不仅可以降低该变压器的功率损耗，还可以增加低压联络线输入引起的线路电压损耗，从而降低过电压。在两个变压器并联运行的变电站中，当负载较轻时，可以拆除一个变压器，这也可以降低过高的电压。电压波动和闪变，电压波动是指电网电压的短期快速变化，用最大电压和最小电压之差占电网额定电压的百分比来表示，即闪变是指人眼对电压波动引起的灯闪的主观感受，引起灯闪的电压称为闪变电压。电力系统的电压和电能质量，电压波动的原因：它是由负荷的快速变化引起的。电压波动的允许值，使电机不能正常启动，造成同步电机转子振动；使一些电子设备无法正常工作；使照明灯明显闪烁。10

12、千伏及以下电网：2.5% 35110千伏电网：2%，电压波动、谐波、谐波的危害是指周期性非正弦交流经傅立叶级数分解后频率为基频整数倍的各分量，通常称为高次谐波。对于负荷变化剧烈的大型电气设备，采用专用线路或专用变压器供电；增加电源容量，降低系统阻抗；增加系统短路容量或增加电源电压；当电压波动严重时，降低或切断引起电压波动的负荷；对于大冲击负荷，可安装能吸收冲击无功功率的静态无功功率补偿装置。电压波动的抑制、电力系统的电压和电能质量以及谐波的产生都是由于电力系统中各种非线性元件的存在。波形失真度、h次谐波电压含量、h次谐波电流含量、总谐波电压含量、总谐波电流含量、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变

13、率、电压总谐波畸变率、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、电压总谐波畸变率、电压总谐波畸变率、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、电压总谐波畸变率、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、电压总谐波畸变率、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、电压总谐波畸变率、电压总谐波畸变率、谐波畸变率、谐波畸变率、谐波畸变率、谐波畸变率、谐波畸变率、电容器过载并影响其使用寿命；使继电保护和自动装置失灵；使变压器使感应式电能表计算电费的计量不准确；对附近通信线路的信号干扰、数据传输失真等。谐波危害，三相整流变压器采用Y、D或D、Y接线；增加整流器相的数量；在谐波源处安装一个特殊

14、的滤波器；限制晶闸管整流设备投入电网的容量；静态无功功率补偿装置安装在大型整流设备附近。三相电压不平衡是指三相系统中三相电压的不平衡程度，用电压的负序分量和正序分量有效值的百分比表示，即谐波电压限值和谐波电流允许值：见教材表1-3和表1-4。谐波抑制影响转换器及其控制系统的正常运行，并改变其设计性能，导致额外的非特征谐波分量；旋转电机的转子受到反方向负序旋转磁场的影响，产生双频附加电流，使电机发热甚至烧毁；使继电保护装置失灵并拒绝运行。电力系统公共连接点：2%的用户连接到公共连接点：1.3%，三相电压不平衡的原因：三相负载不对称。三相电压不平衡的危害，三相电压不平衡的允许值，4。工厂供电电压的

15、选择(1)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，还应考虑工厂电气设备的电压、容量和供电距离等因素。在相同的输电功率和距离下，配电电压越高，线路电流越小，因此线路中使用的导线或电缆的截面越小，这样可以减少线路的初始投资和有色金属消耗，降低线路的功率损耗和电压损耗。(2)工厂高压配电电压的选择工厂高压配电电压的选择主要取决于工厂高压电气设备的电压、容量和数量等因素。工厂使用的高压配电电压通常为10kV。工厂有相当数量的6kV电气设备，或电源电压为6kV，因此6kV电压可视为工厂的高压配电电压。当当地供电电压为35kV，且工厂环境条件允许使用35kV架空线路时，35kV可视为高压配电电

16、压，深入工厂各车间负荷中心，通过车间变电所直接降低至低压电气设备所需的电压。这种高压深入负荷中心的直配方式，可以省去一级中间变压器，大大简化供电系统的接线，节约有色金属，降低功率损耗和电压损耗，提高供电质量，具有一定的推广价值。(3)厂内低压配电电压的选择厂内低压配电电压一般为220/380伏，其中线路电压380伏接三相电源设备和380伏单相设备，相电压220伏接一般照明灯具和其他220伏单相设备。然而，在某些情况下，660伏甚至更高的1140伏应该用作低压配电电压。在矿井中使用660伏或1140伏配电，与使用380伏配电相比，不仅可以降低线路的电压损耗，提高负荷终端的电压水平，而且还可以降低线路的功率损耗，降低有色金属的消耗和初期投资，扩大配电范围，提高供电能力，降低成本、3电力系统中性点运行方式和低压配电系统接地方式，1。电力系统中性点运行方式，大电流接地系统380伏/110千伏以上220伏，小电流接地系统363千伏，中性点不接地直接通过消弧线圈接地，1。中性点不接地系统，正常运行，图1-16正常运行时中性点不接地的电力系统a)电路图b)相量图，1。中性点