工廠供電第一章(概論)

1、內(nèi)容提要：本章概述供電系統(tǒng)的一些基本知識和基本問題,包括： 供電的意義、要求及涉及課程任務(wù)； 電力系統(tǒng)的構(gòu)成(發(fā)電廠、變配電所、電力網(wǎng)及電能的傳輸)； 工廠供電系統(tǒng)中供電質(zhì)量； 供配電電壓標(biāo)準(zhǔn)及其電壓等級的選擇； 電力系統(tǒng)的幾種中性點運行方式。 第一節(jié) 工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)工廠供電(plant power supply)，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配。定義工廠供電涉及的范圍：從電源線路進廠起到所有用電設(shè)備進線端止的整個電路系統(tǒng) 。第一節(jié) 工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)工廠供電對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義： 意義(1)生產(chǎn)自動化后增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、減輕勞動強

2、度。 (2)供電中斷，會引起設(shè)備損壞，可能發(fā)生人身事故。在目前各種形式的能源中，電能具有如下特點：易于與其他形式的能源相互轉(zhuǎn)化；輸配簡單經(jīng)濟；可以精確控制、調(diào)節(jié)和測量。第一節(jié) 工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)電能中斷供應(yīng)的影響：案例1：印度大停電案例3：美國大停電2案例4：深圳大停電案例2：美國大停電1【2008年的第一場雪】08年的春節(jié)即將到來之時，一場百年一遇的特大暴雪“雪洗”郴州，本來準(zhǔn)備團團圓圓、歡歡喜喜地度年的郴州人民，誰都想不到，等來的卻是十幾天的斷水、斷電、斷通訊、斷交通的境地，整個郴州變成冰天雪地的“孤島”。安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生 人身事故和設(shè)備事故。可靠 應(yīng)

3、滿足電能用戶對供電可靠性即連續(xù)供電的 要求。優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求。經(jīng)濟 供電系統(tǒng)投資少，運行費用低。要求第一節(jié) 工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)第一節(jié) 工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)電氣故障引起的設(shè)備事故。電氣故障引起的火災(zāi)事故。電氣故障引起的人身傷害。觸電救護案例。電氣安全第八章 電氣安全電流在人體中的效應(yīng)直接接觸的危險與防護措施間接接觸的危險與防護措施交流電流通過人體的效應(yīng)交流電流通過人體的效應(yīng)（續(xù)）0.5 mA有感知，沒有身體反應(yīng)10 mA20 mA肌肉收縮，沒有生理損傷人體組織灼傷，呼吸系統(tǒng)麻痹30 mA嚴(yán)重傷害，心室纖維性顫動1 A心臟停止跳動感覺不適，但無實質(zhì)

4、危險人體的電阻抗2550230400干燥皮膚潮濕皮膚濕潤的皮膚有水的皮膚R ( kW )人體的電阻抗在700 到 6100 W之間，取決于：電流通路皮膚潮濕程度接觸面積接觸電壓電流頻率電流頻率的影響人體在50/60HZ時最為敏感電流敏感度閾值(mA)(f)接觸電壓與允許持續(xù)的時間最大安全電壓皮膚狀態(tài)電阻抗 (IEC 60479)UL示例干燥1500 50 V娛樂場所，辦公室，商店潮濕1000 24 V洗衣房，沖洗間，施工現(xiàn)場，飼養(yǎng)場非常潮濕500 12 V游泳池，盥洗室，淋浴間電氣接觸的危險直接接觸直接接觸的定義：人體與正常帶電導(dǎo)體的接觸直接接觸的防護措施采用阻擋物或置于伸臂范圍之外將帶電部分

5、加絕緣遮攔或外護物具備IP2X 或 IPXXB的防護等級采用安全超低壓 25 V做為補充防護措施：安裝30mA剩余電流保護器電氣接觸的危險間接接觸間接接觸的定義：人體與正常時不帶電，但由于絕緣損壞或其他事故原因可能帶電部分的接觸間接接觸的防護措施自動切斷所接電氣設(shè)備的電源所有外露及外部可導(dǎo)電部分必須相互連接并可靠接地當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)絕緣故障時，必須自動斷開設(shè)備中的故障部分。接觸電壓越高，切斷電源的速度要求越快，以防產(chǎn)生人身觸電危險。不自動切斷電源的間接接觸防護采用安全性特低電壓 (SELV)Un 50V安全隔離變壓器不得接地采用保護性特低電壓 (PELV)Un 25V（兼做直接接觸防護時）安全隔離變

6、壓器二次回路可一點接地采用功能性特低電壓 (FELV)Un 50V普通低壓變壓器需要接地IEC 60742IEC 60742電氣設(shè)備的所有外露可導(dǎo)電部分和所有可觸及的裝置外可導(dǎo)電部分均應(yīng)接地等電位聯(lián)結(jié)第一節(jié) 工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)課程任務(wù)：了解電力用戶的電力供應(yīng)和分配問題；掌握運行維護和簡單設(shè)計計算所需的基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)理論。作為一名工業(yè)電氣自動化技術(shù)人員，掌握如何安全、可靠、經(jīng)濟、合理地供配電能和使用電能是實現(xiàn)工業(yè)電氣自動化的重要保證和基礎(chǔ)。第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)電能是由發(fā)電廠生產(chǎn)，但發(fā)電廠往往距離城市和工業(yè)中心很遠(yuǎn)，這就需要將電能經(jīng)過線路輸送到城市或工業(yè)企業(yè)。為了減少輸電時的

7、電能損耗，輸送電能時要升壓，采用高壓輸電線路將電能輸送給用戶，同時為了滿足用戶對電壓的要求，輸送到用戶之后還要經(jīng)過降壓，而且還要合理地將電能分配到用戶或生產(chǎn)車間的各個用電設(shè)備。 2.1 電力系統(tǒng)的基本概念 一切大規(guī)?，F(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸和人民生活都需要電能。第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng) 發(fā)電機生產(chǎn)的電能，受發(fā)電機制造電壓的限制，不能遠(yuǎn)距離輸送。因此，通常使發(fā)電機的電壓經(jīng)過升壓達(dá)220500kV，再通過超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)送往遠(yuǎn)離發(fā)電廠的城市或工業(yè)集中地區(qū)，通過那里的區(qū)域降壓變電所將電壓降到35110kV，然后再用35110kV的高壓輸電線路將電能送至工廠降壓變電所降至610kV配電或終端

8、變電所。2.1 電力系統(tǒng)的基本概念 第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)2.1 電力系統(tǒng)的基本概念 為了提高供電的可靠性和經(jīng)濟性，將各發(fā)電廠通過電力網(wǎng)連接起來，并聯(lián)運行，組成龐大的聯(lián)合動力系統(tǒng)。將各種類型發(fā)電廠中的發(fā)電機、升壓降壓變壓器、輸電線路以及各種用電設(shè)備組聯(lián)系在一起構(gòu)成的統(tǒng)一的整體就是電力系統(tǒng)，用以實現(xiàn)完整的發(fā)電、輸電、變電、配電和用電，圖1-8為電力系統(tǒng)的示意圖。第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)圖1-8 電力系統(tǒng)示意圖 電能的生產(chǎn)供用電環(huán)節(jié)變壓輸配電使用2.1 電力系統(tǒng)的基本概念 特點：1、電能從生產(chǎn)傳輸消費的全過程，幾乎是同時進行

9、的；而且，發(fā)電量是隨著用電量的變化而變化，生產(chǎn)量和消費量是嚴(yán)格平衡的。2、電力系統(tǒng)中的暫態(tài)過程是非常迅速的。第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)發(fā)電廠基本知識發(fā)電廠：將自然界蘊藏的各類天然能源(一次能源)轉(zhuǎn)化為電能(二次能源)的工廠。 分類：1、水力電廠-利用水流的位能生產(chǎn)電能 2、火力電廠和熱電廠：利用燃燒的化學(xué)能（例如煤的燃燒）來生產(chǎn)電能。 3、核能電廠：利用原子核的裂變能來生產(chǎn)電能 4、其他類型發(fā)電廠第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)火力發(fā)電廠水力發(fā)電廠原子能發(fā)電廠發(fā)電廠 火力發(fā)電廠是指用煤、油、天然氣等為燃料的發(fā)電廠。將燃料燃燒加熱鍋爐中的水，利用高溫高壓的水蒸氣推動汽輪機，帶動與它聯(lián)軸的發(fā)電機

10、發(fā)電。 水力發(fā)電廠是把水的位能和動能轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電廠。主要可分為堤壩式和引水式水力發(fā)電廠。 原子能發(fā)電廠又稱核電站，是利用核裂變能量轉(zhuǎn)化為熱能，再按火力發(fā)電廠方式利用原子核反應(yīng)堆發(fā)電。2.1.1 發(fā)電廠 (power plant）2.1 電力系統(tǒng)的基本概念 第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)2.1.2 變配電所 變電所起著變換電能電壓、接受電能與分配電能的作用，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。如果變電所只用以接受電能和分配電能，則稱為配電所。 變電所有升壓和降壓之分。升壓變電所多建在發(fā)電廠內(nèi)，把電能升高后，再進行長距離輸送。降壓變電所多設(shè)在用電區(qū)域，將高壓電適當(dāng)降低電壓后，對某地區(qū)或用戶供電。 2

11、.1 電力系統(tǒng)的基本概念 第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)降壓變電所地區(qū)降壓變電所 終端變電所 工廠降壓變電所及車間變電所 地區(qū)降壓變電所又稱為一次變電站。位于一個大用電區(qū)或一個大城市附近，從220kV500kV的超高壓輸電網(wǎng)或發(fā)電廠直接受電，通過變壓器把電壓降為35110kV，供給該區(qū)域的用戶或大型工廠用電。 終端變電所又稱二次變電站，多位于用電的負(fù)荷中心，高壓側(cè)從地區(qū)降壓變電所受電，經(jīng)變壓器降到610 kV，對某個市區(qū)或農(nóng)村城鎮(zhèn)用戶供電。 工廠降壓變電所又稱工廠總降壓變電所，與終端變電所類似，它是對企業(yè)內(nèi)部輸送電能的中心樞紐。車間變電所接受工廠降壓變電所提供的電能，將電壓降為220/380V

12、，對車間各用電設(shè)備直接供電。 2.1.2 變配電所 第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng) 電力系統(tǒng)中各級電壓的電力線路及與其連接的變電所，總稱為電力網(wǎng)，簡稱電網(wǎng)。 電力網(wǎng)是電力系統(tǒng)的一部分，是輸電線路和配電線路的統(tǒng)稱，是輸送電能和分配電能的通道。 電網(wǎng)由各種不同電壓等級和不同結(jié)構(gòu)類型的線路組成，從電壓的高低可將電力網(wǎng)分為低壓網(wǎng)、中壓網(wǎng)、高壓網(wǎng)和超高壓網(wǎng)等。 電壓在1kV以下的稱低壓網(wǎng)； 1kV到10kV的稱中壓網(wǎng)； 高于10kV低于330kV的稱高壓網(wǎng)； 330kV及以上的稱超高壓網(wǎng)。2.1.3 電力網(wǎng)第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)電網(wǎng)按電壓高低和供電范圍大小可分為區(qū)域電網(wǎng)和地方電網(wǎng)。區(qū)域電網(wǎng)的供電

13、范圍大，電壓一般在220kV及以上；地方電網(wǎng)的供電范圍小，電壓一般為35110kV。電網(wǎng)也往往按電壓等級來稱呼，如說10kV電網(wǎng)或10kV系統(tǒng)，就是指相互連接的整個10kV電壓的電力線路。2.1.3 電力網(wǎng)第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng) 圖1-1是一個有代表性的中型企業(yè)供配電系統(tǒng)圖。按國家標(biāo)準(zhǔn)GB6988-1986電氣制圖定義：系統(tǒng)圖和主電路圖一般都用一根線來表示三相線路,即將系統(tǒng)圖和主電路圖繪成“單線圖”形式。2.2.1 中型工廠供電2.2 工廠供電系統(tǒng)概況第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)2.2 工廠供電系統(tǒng)概況2.2.2 大型工廠供電具有總降壓變電所。電源進線經(jīng)過兩次降壓第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)

14、、電力系統(tǒng)圖1-高壓深入負(fù)荷中心的供配電系統(tǒng)的系統(tǒng)圖 高壓深入負(fù)荷中心的直配方式，可以省去一級中間變壓，簡化了供電系統(tǒng)接線，節(jié)約投資和有色金屬，降低了電能損耗和電壓損耗，提高了供電質(zhì)量。然而這要根據(jù)廠區(qū)的環(huán)境條件是否滿足35kV架空線路深入負(fù)荷中心的“安全走廊”要求而定，否則不宜采用。 第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)只有一個變電所或配電所的企業(yè)供配電系統(tǒng)，如圖1-所示，這種降壓變電所相當(dāng)于上述的車間變電所。圖1-只有一個降壓變電所的企業(yè)供配電系統(tǒng)的系統(tǒng)圖2.2 工廠供電系統(tǒng)概況第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng) 對于小型工廠，由于所需容量一般不大于1000kVA或稍多一些，如果工廠所需容量不大于1

15、60kVA時，一般直接由公共低壓電網(wǎng)供電。 第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)2.2 工廠供電系統(tǒng)概況圖1-2 圖1-1所示工廠供電系統(tǒng)的平面布線示意圖圖1-1 中型工廠供電系統(tǒng)簡圖 第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng).3工廠的自備電源對于工廠的重要負(fù)荷，一般要求在正常供電電源之外，設(shè)置應(yīng)急自備電源。1、柴油發(fā)電機組自備電源：操作簡便、起動迅速、效率較高。 2、交流不停電電源（UPS）： 如圖所示，由整流器(UR)、逆變器(uV)和蓄電池組(GB)等三部分組成。第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)圖1-9 采用柴油發(fā)電機組作備用電源的主接線圖 第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)不間斷電源裝置(UPS)的選擇和配

16、電設(shè)計：自備應(yīng)急發(fā)電機組：第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1 概述 充分考慮每個用電設(shè)備的工作特點和對供電質(zhì)量指標(biāo)的具體要求，設(shè)計一個安全、可靠、靈活、經(jīng)濟的供電系統(tǒng)對保證工業(yè)企業(yè)安全生產(chǎn)、節(jié)電節(jié)能、提高勞動生產(chǎn)率等方面具有重要意義。 供電質(zhì)量包括電能質(zhì)量和供電可靠性兩方面。 電能質(zhì)量是指電壓、頻率和波形的質(zhì)量。 電能質(zhì)量的主要指標(biāo)有：頻率偏差、電壓偏差、電壓波動和閃變、高次諧波（電壓波形畸變）及三相電壓不平衡度等。 供電可靠性可用供電企業(yè)對用戶全年供電小時數(shù)與全年總小時數(shù)（8760h）的百分比來衡量，也可用全年的停電次數(shù)及停電持續(xù)時間來衡量。供電營業(yè)規(guī)則規(guī)定：供電企業(yè)應(yīng)不斷改善供電可靠性

17、，減少設(shè)備檢修和電力系統(tǒng)事故對用戶的停電次數(shù)及每次停電持續(xù)時間。供電設(shè)備計劃檢修時，對35KV及以上電壓供電的用戶的停電次數(shù)，每年不應(yīng)超過1次；對10KV供電的用戶，每年不應(yīng)超過3次。 第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1 概述 電能質(zhì)量的主要指標(biāo)頻率 我國規(guī)定的電力系統(tǒng)標(biāo)稱頻率（俗稱工頻）為50Hz，國際上標(biāo)稱頻率有50Hz和60Hz兩種。由電力系統(tǒng)供電的交流用電設(shè)備的工作頻率應(yīng)與電力系統(tǒng)標(biāo)稱頻率相一致。 為了達(dá)到某種特殊目的，有些用電設(shè)備需在其它頻率下工作，則可配以專用變頻電源供電，如高頻加熱、變頻電動機調(diào)速等。 用戶供電系統(tǒng)的電壓頻率是由電力系統(tǒng)保證的。我國國標(biāo)規(guī)定，電力系統(tǒng)正常頻率偏

18、差允許值為0.2Hz，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時，偏差值可以放寬到0.5Hz。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1 概述 電能質(zhì)量的主要指標(biāo)電壓 理想的供電電壓應(yīng)該是幅值恒為定值的三相對稱正弦。由于供電系統(tǒng)存在阻抗、用電負(fù)荷的變化和用電負(fù)荷的性質(zhì)（如沖擊負(fù)荷、非線性負(fù)荷）等因素，實際供電電壓無論是在幅值上、波形上還是三相對稱上都與理想電壓之間存在著差異。 電壓質(zhì)量是按照國家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范對電力系統(tǒng)電壓的偏差、波動、波形及其三相的對稱性（平衡性）的一種質(zhì)量評估。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1 概述 電能質(zhì)量的主要指標(biāo)電壓：電壓偏差 電壓偏差是指電氣設(shè)備的端電壓與額定電壓之差。電壓偏差計算式如下：電壓

19、偏差（）=（實際電壓額定電壓）/ 額定電壓100 電網(wǎng)的電壓偏差過大時，不僅影響電力系統(tǒng)的正常運行，而且對用電設(shè)備的危害很大。 (1) 對感應(yīng)電動機的影響； (2) 對同步電動機的影響； (3) 對光源的影響。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.2 電壓偏差 電能質(zhì)量的主要指標(biāo)電壓：電壓偏差 電能質(zhì)量供電電壓允許偏差（GB1232590）規(guī)定電力系統(tǒng)在正常運行條件下，用戶受電端供電電壓的允許偏差為：1）35kV及以上供電和對電壓質(zhì)量有特殊要求的用戶為額定電壓的1010；2）10kV及以下高壓供電和低壓供電允許偏差為77；3）低壓220V單相供電電壓的允許偏差為7 10。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與

20、電能質(zhì)量3.2 電壓偏差 電能質(zhì)量的主要指標(biāo)電壓：電壓偏差 GB500521995供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范規(guī)定：正常運行情況下，用電設(shè)備端子處的電壓偏差允許值（以UN的百分值表示）宜符合下列要求：（1）電動機：規(guī)定為+5%（2）照明：在一般工作場所為+5%；對于遠(yuǎn)離變電所的小面積一般工作場所難以滿足上述要求時，可為+5%、-10%；應(yīng)急照明、道路照明和警衛(wèi)照明等為+5%、-10%。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.2 電壓偏差 在工業(yè)企業(yè)中，改善電壓偏差的主要措施如下：（1）正確選擇無載調(diào)壓型變壓器的電壓分接頭或采用有載調(diào)壓型變壓器；（2）合理減少系統(tǒng)的阻抗；（3）合理改變系統(tǒng)的運行方式；（4）盡

21、量使系統(tǒng)的三相負(fù)荷均衡；（5）進行無功功率補償；無功負(fù)荷的變化在電網(wǎng)各級系統(tǒng)中均產(chǎn)生電壓偏差，它是產(chǎn)生電壓偏差的源，因此，合理進行無功功率補償，及時調(diào)整無功功率補償量，從源上解決問題，是最有效的措施。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.2 電壓偏差 圖1-14 電力變壓器的分接開關(guān)a) 分接開關(guān)接線 b) 分接開關(guān)結(jié)構(gòu)1帽 2密封墊圈 3操動螺母 4定位釘 5絕緣盤 6靜觸頭 7動觸頭電能質(zhì)量的主要指標(biāo)電壓：電壓波動 電壓波動（Fluctuation）是指電網(wǎng)電壓有效值（方均根值）一系列的變動或連續(xù)的改變。 電壓波動值以用戶公共供電點的相鄰最大與最小電壓方均根值之差對電網(wǎng)額定電壓的百分值來表示

22、；電壓波動的頻率用單位時間內(nèi)電壓波動（變動）的次數(shù)來表示。 閃變（Flick）由電壓波動引起的燈光閃爍對人眼腦產(chǎn)生的刺激效應(yīng)。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.3 電壓波動電能質(zhì)量的主要指標(biāo)電壓：電壓波動電壓波動是由于負(fù)荷急劇變動引起的。負(fù)荷的急劇變動，使系統(tǒng)的電壓損耗也相應(yīng)快速變化，從而使電氣設(shè)備的端電壓出現(xiàn)波動現(xiàn)象。例如電焊機、電弧爐和軋鋼機等沖擊性負(fù)荷，都回引起電網(wǎng)電壓波動。因此，國家標(biāo)準(zhǔn)GB123261990電能質(zhì)量.電壓允許波動和閃變規(guī)定了系統(tǒng)由沖擊性負(fù)荷產(chǎn)生的電壓波動允許值和閃變電壓允許值，10KV及以下電網(wǎng)的電壓波動不得超過2.5%，35110JV不得超過2%。第三節(jié) 電力系統(tǒng)

23、的電壓與電能質(zhì)量3.3 電壓波動電壓波動的抑制措施：1）對負(fù)荷變動劇烈的大型電氣設(shè)備，采用專用線路或?qū)Ｓ米儔浩鲉为毠╇姟?）設(shè)法增大供電容量，減小系統(tǒng)阻抗。3）在系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的電壓波動時，減少或切除引起電壓波動的負(fù)荷。4）對大容量電弧爐的爐用變壓器，宜由短路容量較大的電網(wǎng)供電，一般是選用更高電壓等級的電網(wǎng)供電。5）對大型沖擊性負(fù)荷，可裝設(shè)能“吸收”沖擊無功功率的靜止型無功補償裝置。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.3 電壓波動一、電網(wǎng)諧波（harmonic）的含義 對周期性非正弦電量進行傅立葉級數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量外，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波

24、。諧波頻率與基波頻率的比值n=fn/f1) 稱為諧波次數(shù)。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.4 電網(wǎng)諧波及其抑制7th harmonic5th harmonicfundamentalharmonicsdistorted wavefundamental 第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.4 電網(wǎng)諧波及其抑制二、諧波源 在供電系統(tǒng)中，理想的電壓和電流波形應(yīng)為純正弦波，實際上電壓和電流波形都含有諧波。向公用電網(wǎng)注入諧波電流或在公用電網(wǎng)上產(chǎn)生諧波電壓的電氣設(shè)備稱為諧波源。 整流元器件是最主要的諧波源。如UPS，開關(guān)電源，變頻器等都含有整流器。這些元件輪回地導(dǎo)通和關(guān)斷，造成了交流電源回路的波形強行發(fā)

25、生了變化，使得正弦波產(chǎn)生畸變。電流波形不再是正弦波形。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.4 電網(wǎng)諧波及其抑制三相六脈沖整流在理想情況下的圖形利用傅立葉級數(shù)進行分解根據(jù)傅立葉變換原理，通常任何信號都可表示成各種頻率成分的正弦波之和。 A0是頻率為零的直流分量，式中第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.4 電網(wǎng)諧波及其抑制三、諧波危害 諧波增加電氣設(shè)備的熱損耗，干擾其功能甚至引發(fā)故障。另外諧波可對信息系統(tǒng)產(chǎn)生頻率藕合干擾。 1.電動機 諧波電壓在電動機短路阻抗上產(chǎn)生的諧波電流和電動機負(fù)序基波電流I一起使設(shè)備產(chǎn)生附加熱損耗，并且在電動機起動時容易發(fā)展成干擾力矩。2.電容器 由于電容器對于諧波的阻抗很

26、小，因此電容器很容易過負(fù)荷甚至燒毀。3.電子裝置 諧波電壓可使晶閘管觸發(fā)裝置發(fā)生觸發(fā)錯誤，甚至導(dǎo)致設(shè)備故障。諧波也會對電網(wǎng)音頻控制系統(tǒng)和計算機產(chǎn)生不良影響。 4.通訊系統(tǒng) 在2.5kHz以下導(dǎo)線間電感電容藕合作用隨頻率呈近似線性上升，特別是較高次諧波會對通訊及信息處理設(shè)備產(chǎn)生干擾。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量四、諧波抑制 為解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問題，基本思路有兩條： 一條是裝設(shè)諧波補償裝置來補償諧波，這對各種諧波源都是適用的； 另一條是對電力電子裝置本身進行改造，使其不產(chǎn)生諧波，且功率因數(shù)可控制為1，這當(dāng)然只適用于作為主要諧波源的電力電子裝置。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能

27、質(zhì)量3.4 電網(wǎng)諧波及其抑制諧波抑制的具體措施1）三相整流變壓器采用D，Y聯(lián)結(jié)。2）將三相橋式電路的脈動數(shù)從6提高到12，將多個諧波源接于同 一段母線，利用諧波的相互補償作用也可降低電網(wǎng)諧波含量。3）當(dāng)諧波量超出規(guī)程允許值或者電網(wǎng)在諧波范圍內(nèi)有諧振時，通 常設(shè)置單調(diào)諧濾波器吸收特征諧波。對于13次及以上的諧波， 可設(shè)置一個高通濾波器。4）電容器可通過串聯(lián)電抗器形成諧波阻塞回路，以防止電容器諧 波過負(fù)荷。5）選用Dyn11聯(lián)結(jié)組三相配電變壓器。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.4 電網(wǎng)諧波及其抑制3.5 三相不平衡及其改善一、三相不平衡的產(chǎn)生 在三相供電系統(tǒng)中，如果三相的電壓、電流幅值或有效值

28、不等，或者三相的電壓或電流相位差不為120o時，則稱此三相電壓或電流不平衡。 出現(xiàn)三相不平衡的主要原因是三相負(fù)荷不平衡所引起的（單相負(fù)荷在三相系統(tǒng)中的容量分配和接入位置的不合理、不均衡 ）。短路也引起三相不平衡。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量二、三相不平衡的分析 不平衡的三相電壓或電流，按對稱分量法，可分解為正序分量、負(fù)序分量和零序分量。 正序分量：三相幅值相等，相位為A1相超前B1相120度，B1相超前C1相120度。 負(fù)序分量：三相幅值相等，相序與正序相反。 零序分量：三相幅值、相位均相等。3.5 三相不平衡及其改善第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量任何正、

29、負(fù)、零對稱分量，可合成一組不對稱分量。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量三、電壓不平衡度及其允許值 國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T155431995電能質(zhì)量.三相電壓允許不平衡度規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點，正常不平衡度允許值為2%，短時不得超過4%；接于公共連接點的每用戶，電壓不平衡度一般不得超過1.3%。 四、改善三相不平衡的措施3.5 三相不平衡及其改善第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.6 三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓 電網(wǎng)電壓是有等級的，電網(wǎng)的額定電壓等級是根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要、技術(shù)經(jīng)濟的合理性以及電氣設(shè)備的制造水平等因素，經(jīng)全面分析論證，由國家統(tǒng)一制定和頒布的。

30、工廠電網(wǎng)和電氣設(shè)備的額定電壓可以是不同的電壓等級，但均應(yīng)符合國家關(guān)于額定電壓的規(guī)定。 額定電壓 為了便于電器制造業(yè)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，國家規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)電壓等級系列。在設(shè)計時，應(yīng)選擇最合適的額定電壓等級。所謂額定電壓，就是指某一電器(電動機、電燈等)、發(fā)電機和變壓器等在正常運行時具有最大經(jīng)濟效益時的電壓。 額定電壓的確定 我國規(guī)定了電力設(shè)備的統(tǒng)一等級標(biāo)準(zhǔn)。但當(dāng)線路中輸送功率時，沿線路有電壓損失，因而電力網(wǎng)中各點的電壓是不同的。距離電源愈遠(yuǎn)的點電壓愈低，并且隨輸送功率的增大，電壓損失也增大。 第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.6 三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓 額定電壓的確定 受電器是按標(biāo)準(zhǔn)化

31、生產(chǎn)的，不可能按照圖示各點的不同電壓來制造電器，而且電力網(wǎng)中各點的電壓，也并不是恒定的。為了使所有受電器的實際端電壓與它的額定電壓之差最小，顯然應(yīng)該采取一個中間值，即取Ue(U1+U3)2來作為受電器的額定電壓。該電壓也就規(guī)定為電力網(wǎng)的額定電壓。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.6 三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓 分類電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓/KV發(fā)電機額定電壓/KV電力變壓器額定電壓 /KV一次繞組二次繞組低壓0.380.660.400.690.380.660.400.69高壓3610-35661102203305003.156.310.513.8，15.7518，20，2224，26-3

32、，3.156，6.310，10.513.8，15.7518，20，2224，2635661102203305003.15，3.36.3，6.610.5，11-38.572.6121242363550第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量發(fā)電機額定電壓的確定 通常認(rèn)為用電設(shè)備一般允許電壓偏移5，即沿線的電壓降一般為l0，這就要求線路始端電壓為額定值的105，以使其末端電壓不低于額定值的95%。發(fā)電機接于電力線路始端，因此，發(fā)電機發(fā)電機電壓一般比電力網(wǎng)額定電壓高5 。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.6 三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓 變壓器額定電壓的確定 變壓器額定電壓的規(guī)定略為復(fù)雜。根據(jù)變壓器在

33、電力系統(tǒng)中輸送功率的方向，規(guī)定變壓器接受功率一側(cè)的繞組，輸出功率一側(cè)的繞組為二次繞組。分兩種情況進行討論：1)接到電力網(wǎng)始端即發(fā)電機電壓母線的變壓器(T1)。2)接到電力網(wǎng)受電端的變壓器(T2)。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.6 三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓 變壓器（T1）一次側(cè)電壓由于發(fā)電機電壓一般比電力網(wǎng)額定電壓高5，而且發(fā)電機至該變壓器間的連線壓降較小，為使變壓器一次繞組電壓與發(fā)電機額定電壓相配合，可以采用高出電力網(wǎng)額定電壓5的電壓作為該變壓器一次繞組的額定電壓。 變壓器(T2)一次側(cè)電壓 其一次繞組可以當(dāng)做受電器看待，因而其額定電壓取與受電器的額定電壓即電力網(wǎng)額定電壓相等 。

34、變壓器(T2)一次側(cè)電壓其一次繞組可以當(dāng)做受電器看待，因而其額定電壓取與受電器的額定電壓即電力網(wǎng)額定電壓相等 。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.6 三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓 變壓器二次側(cè)電壓由于變壓器二次繞組的額定電壓，是指變壓器空載情況下的額定電壓。當(dāng)變壓器帶負(fù)載運行時，其一,二次繞組均有電壓降，二次繞組的端電壓將低于其額定電壓，如按變壓器滿載時一、二次繞組壓降為5考慮，為使?jié)M載時二次繞組端電壓仍高出電力網(wǎng)額定電壓5,則必須選變壓器二次繞組（如T1、T2）的額定電壓比電力網(wǎng)額定電壓高出10。當(dāng)電力網(wǎng)受端變壓器供電的線路很短時，其線路壓降很小，也可采用高出電力網(wǎng)額定電壓加上5%，作

35、為該變壓器二次繞組的額定電壓。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量例題試指出如下圖所示的供電網(wǎng)絡(luò)中，變壓器1B二次繞組、2B一次繞組及線路cd 段的額定電壓。解： 1B二次繞組U2n應(yīng)為35KV+10%（35KV）=38.5KV 2B一次繞組U1n應(yīng)等于線路ab段的額定電壓Uab.n即為35KV 線路cd段的Un應(yīng)等于用電設(shè)備額定電壓，即為10KV。第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.6 三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓 第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.7 工廠供電電壓的選擇第四節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運行方式4.1 電力系統(tǒng)中性點運行方式 在電力系統(tǒng)中，當(dāng)變壓器或發(fā)電機的三相繞組為星形聯(lián)結(jié)時，其中

36、性點可有三種運行方式： 中性點不接地、中性點經(jīng)阻抗接地和中性點直接接地。 中性點直接接地系統(tǒng)常稱大電流接地系統(tǒng)，中性點不接地和中性點經(jīng)消弧線圈(或電阻)接地的系統(tǒng)稱小電流接地系統(tǒng)。a)中性點直接接地 b)中性點不接地c)中性點經(jīng)消弧線圈接地 d)中性點經(jīng)阻抗接地 第四節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運行方式4.1 電力系統(tǒng)中性點運行方式1中性點直接接地方式優(yōu)點：這種方式下的非故障相對地電壓不變，電氣設(shè)備絕緣按相電壓考慮，降低設(shè)備要求。在中性點直接接地的低壓配電系統(tǒng)中，如為三相四線制供電，可提供380220V兩種電壓，供電方式更為靈活。缺點：這種運行方式發(fā)生一相對地絕緣破壞時，就構(gòu)成單相短路，供電中斷，可靠性

37、會降低。第四節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運行方式4.1 電力系統(tǒng)中性點運行方式2中性點不接地方式優(yōu)點：在正常運行時，各相對地分布電容相同，三相對地電容電流對稱且其和為零，各相對地電壓為相電壓。這種系統(tǒng)中發(fā)生一相接地故障時，線間電壓不變。缺點：發(fā)生一相接地故障時，非故障相對地電壓升高到原來相電壓 倍。故障相電容電流增大到原來的3倍。電氣設(shè)備的絕緣要按線電壓來選擇。 第四節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運行方式正常運行：電壓、電流對稱。單相接地：另兩相對地電壓升高為原來的根號3倍。單相接地電容電流為正常運行時相線對地電容電流的3倍。單相接地電流經(jīng)驗公式： 第四節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運行方式2中性點不接地方式3中性點經(jīng)消弧線圈

38、接地方式單相接地電容電流IC大于一定值時電力系統(tǒng)中性點就應(yīng)改為經(jīng)消弧線圈接地的運行方式，如圖1-18所示。消弧線圈實際上就是一種帶有鐵心的電感線圈，其電阻很小，感抗很大，而且可以調(diào)節(jié)。當(dāng)此系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，流過接地點的總電流是接地電容電流與流過消弧線圈的電感電流的相量和。第四節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運行方式4.1 電力系統(tǒng)中性點運行方式4.1 電力系統(tǒng)中性點運行方式結(jié)論: 我國3-66KV的電力系統(tǒng),特別是3-10KV的系統(tǒng),一般采用中性點不接地的運行方式。如果單相接地電流大于一定值時（3-10KV系統(tǒng)中單相接地電流大于30A，20KV及以上系統(tǒng)中單相接地電流大于10A）時，則應(yīng)采用中性點經(jīng)消弧線

39、圈接地的中性點運行方式或低電壓電阻接地的運行方式。 110KV及以上的電力系統(tǒng)，則都采用中性點直接接地的運行方式。第四節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運行方式4.2 低壓配電系統(tǒng)的接地型式第四節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運行方式 我國220/380V低壓配電系統(tǒng)，廣泛采用中性點直接接地的運行方式，而且引出中性線N、保護線PE、保護中性線PEN。低壓配電系統(tǒng)按接地形式，分為：TN系統(tǒng)TT系統(tǒng)IT系統(tǒng)。 中性線（N線）的功能：一是用來接額定電壓為系統(tǒng)相電壓的單相用電設(shè)備；二是用來傳導(dǎo)三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；三是減小負(fù)荷中性點的電位偏移。 保護線（PE線）的功能：它是用來保護人身安全、防止發(fā)生觸電事故的接地線。

40、保護中性線（PEN線）：它兼有中性線（N線）和保護線（PE線）的功能。這種保護中性線在我國通稱為“零線”，俗稱“地線”。4.2 低壓配電系統(tǒng)的接地型式第四節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運行方式TN-C 其中性點引出PEN線，此種系統(tǒng)由于N線與PE線合而為一，節(jié)約了導(dǎo)線材料，比較經(jīng)濟。但由于PEN線中有電流通過，可對接PEN線的某些設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，因此此種系統(tǒng)不適于對電磁干擾要求高的場所。 此外，如果PEN線斷線，可使接PEN線的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分帶電而造成人身觸電危險，因此TNC系統(tǒng)也不適于安全要求高的場所。PEN線上不得裝設(shè)開關(guān)和熔斷器，以免PEN線斷開造成事故。第四節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運行方式4.2 低壓配電系統(tǒng)的接地型式TNS 由于PE線與N線分開，PE線中沒有電流通過，因此不會對設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，所以這種系統(tǒng)適合于對抗電磁干擾要求高的數(shù)據(jù)處理、電磁檢測等實驗場所。當(dāng)PE線斷線時不會使接PE線的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分帶電，因此比較安全，所以這種系統(tǒng)也適合于安全要求較高的場所。 第四節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運行方式4.2 低壓配電系統(tǒng)的接地型式 此系統(tǒng)比較靈活，對安全要求較高及對抗電磁干擾要求較高的場所，采用TNS系統(tǒng)，而其他情況下則