工廠供配電技術(shù)第一章

工廠供配電技術(shù)

《工廠供配電技術(shù)》是電氣自動(dòng)化及生產(chǎn)過程自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)必修課，共32學(xué)時(shí)，學(xué)期結(jié)束后進(jìn)行考試，并進(jìn)行課程實(shí)訓(xùn)。在學(xué)習(xí)本課程前，應(yīng)學(xué)完《電工基礎(chǔ)》、《電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》、《工廠電氣控制設(shè)備》等課程。

一、本課程性質(zhì)、目的和任務(wù)

通過本課程學(xué)習(xí)，了解電力用戶的電力供應(yīng)和分配問題；掌握簡(jiǎn)單供電系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)和設(shè)計(jì)計(jì)算所需的基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)理論.使學(xué)生初步掌握中小型工廠供電系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)及簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)計(jì)算所需的基本理論和基本知識(shí)，為今后從事供配電技術(shù)工作奠定一定的基礎(chǔ)。

課程性質(zhì)目的和任務(wù)工廠供配電技術(shù)二、課程教學(xué)內(nèi)容與課時(shí)分配模塊一緒論

第二章電力負(fù)荷計(jì)算及功率因數(shù)補(bǔ)償（6課時(shí)）第一章供電系統(tǒng)基本概念（2課時(shí)）第三章供配電一次系統(tǒng)（4課時(shí)）

第四章短路電流計(jì)算及電氣設(shè)備選擇（8課時(shí)）

第五章供配電系統(tǒng)二次接線（6課時(shí)）第六章電氣照明設(shè)計(jì)（2課時(shí)）

第七章供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2課時(shí)）

第八章現(xiàn)代供電新技術(shù)（2課時(shí)）工廠供配電技術(shù)三、部分參考書籍四、成績(jī)?cè)u(píng)定方法作業(yè)-------20%

平時(shí)----------10%期末考試----------70%工廠供電（第4版）劉介才編機(jī)械工業(yè)出版社2004年8月

工廠供電（第2版）蘇文成主編機(jī)械工業(yè)出版社1990年10月工廠供電500問答劉介才編兵器工業(yè)出版社1994年6月工廠供電簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)劉介才編機(jī)械工業(yè)出版社1993年

工廠供配電技術(shù)供電技術(shù)術(shù)語(yǔ)供電，就是指工礦企業(yè)所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱配電。供電系統(tǒng)：工礦企業(yè)的用電系統(tǒng)。工礦企業(yè)所需的電力電源從進(jìn)廠起到所有用電設(shè)備入端止的整個(gè)電路及其中的變配電設(shè)備。供配電技術(shù)(Engineeringofpoweranddistribution)就是研究電力的供應(yīng)和分配問題。工廠供配電技術(shù)1．1電力系統(tǒng)的基本概念

1.1.1發(fā)電廠1.1.2變配電所1.1.3電力網(wǎng)1.1.4高壓直流輸電1.1.5電能用戶1.1.6電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式工廠供配電技術(shù)教學(xué)要求：1、了解電力系統(tǒng)的構(gòu)成，介紹發(fā)電廠、變配電所、電力網(wǎng)、直流輸電和電能用戶的基本知識(shí)，掌握電力系統(tǒng)的幾種中性點(diǎn)運(yùn)行方式；2、掌握工廠供電系統(tǒng)中不同設(shè)備和線路的供配電電壓標(biāo)準(zhǔn)及其電壓等級(jí)的選擇；3、掌握工廠供電系統(tǒng)質(zhì)量的電壓、頻率和可靠性問題。工廠供配電技術(shù)第1章緒論1.1

電力系統(tǒng)的基本概念1.2工廠供配電系統(tǒng)1.3工廠供配電電壓1.4供電質(zhì)量的主要指標(biāo)1.5小結(jié)工廠供配電技術(shù)1．1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(yùn)輸和人民生活都需要電能。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(shí)的電能損耗，輸送電能時(shí)要升壓，采用高壓輸電線路將電能輸送給用戶，同時(shí)為了滿足用戶對(duì)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(gè)用電設(shè)備。1緒論電力系統(tǒng)的定義：為了提高供電的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，將各發(fā)電廠通過電力網(wǎng)連接起來(lái)，并聯(lián)運(yùn)行，組成龐大的聯(lián)合動(dòng)力系統(tǒng)。將各種類型發(fā)電廠中的發(fā)電機(jī)、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(shí)現(xiàn)完整的發(fā)電、輸電、變電、配電和用電，電力系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖，如圖1.1所示。1．1電力系統(tǒng)的基本概念

1緒論圖1.1電力系統(tǒng)示意圖1緒論

02.電力的輸送：發(fā)電機(jī)生產(chǎn)的電能，受發(fā)電機(jī)制造電壓的限制，不能遠(yuǎn)距離輸送。因此，通常使發(fā)電機(jī)的電壓經(jīng)過升壓達(dá)220～500kV，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35～110kV，然后再用35～110kV的高壓輸電線路將電能送至工廠降壓變電所降至6～10kV配電或終端變電所。如圖1.2所示。

1．1電力系統(tǒng)的基本概念

1緒論圖1.2從發(fā)電廠到用戶的送電過程示意圖

1緒論1．1．1發(fā)電廠發(fā)電廠是生產(chǎn)電能的工廠。它把其它形式的能源，如煤炭、石油、天然氣、水能、原子核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)帷⒊毕艿鹊?，通過發(fā)電設(shè)備轉(zhuǎn)換為電能。我國(guó)以火電發(fā)電為主，其次是水電和原子能發(fā)電。

電能的生產(chǎn)供用電環(huán)節(jié)變壓輸配電使用分講各環(huán)節(jié)：電力系統(tǒng)1緒論1．1電力系統(tǒng)的基本概念

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)電廠的概念：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(dòng)汽輪機(jī)，帶動(dòng)與它聯(lián)軸的發(fā)電機(jī)發(fā)電。

水力發(fā)電廠的概念：是把水的位能和動(dòng)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。1．1．1發(fā)電廠的類型1．1電力系統(tǒng)的基本概念

1．1．2變配電所概述

作用及概念：

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。分類：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(jìn)行長(zhǎng)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(duì)某地區(qū)或用戶供電。如下圖所示1．1電力系統(tǒng)的基本概念

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(gè)大用電區(qū)或一個(gè)大城市附近，從220kV～500kV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35～110kV，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6～10kV，對(duì)某個(gè)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(duì)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，對(duì)車間各用電設(shè)備直接供電。

1．1．2變配電所概述1．1電力系統(tǒng)的基本概念

1．1電力系統(tǒng)的基本概念

1．1．3電力網(wǎng)

概念：電力系統(tǒng)中各級(jí)電壓的電力線路及與其連接的變電所，總稱為電力網(wǎng)，簡(jiǎn)稱電網(wǎng)。

作用：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)。1．1電力系統(tǒng)的基本概念

分類：電網(wǎng)由各種不同電壓等級(jí)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35～110kV。

電網(wǎng)也往往按電壓等級(jí)來(lái)稱呼，如說10kV電網(wǎng)或10kV系統(tǒng)，就是指相互連接的整個(gè)10kV電壓的電力線路。根據(jù)供電地區(qū)的不同有時(shí)也將電網(wǎng)稱為城市電網(wǎng)和農(nóng)電網(wǎng)。1．1電力系統(tǒng)的基本概念

1．1．4高壓直流輸電優(yōu)點(diǎn)：1．遠(yuǎn)距離輸電及跨海輸電；

2．聯(lián)接兩個(gè)不同頻率的電網(wǎng)，并可實(shí)現(xiàn)定電流控制，限制短路電流。1．1電力系統(tǒng)的基本概念

作用：1．遠(yuǎn)距離輸電及跨海輸電

跨海輸電及遠(yuǎn)距離輸電容量大，如采用交流輸電的話，由于距離長(zhǎng)，線路感抗也將增大，從而限制了輸送容量，而且造成運(yùn)行不穩(wěn)定。另外，由于交流線路存在分布電抗和對(duì)地分布電容，會(huì)引起線路電壓在很大范圍內(nèi)發(fā)生變化，必須投入無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，投資增加。若采用直流輸電，則不存在此類問題。

直流輸電線路具有架設(shè)方便、能耗小、導(dǎo)線截面可得到充分利用及絕緣強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，使其更適宜于遠(yuǎn)距離大容量輸電。1．1電力系統(tǒng)的基本概念

1．1電力系統(tǒng)的基本概念

2．聯(lián)接兩個(gè)不同頻率的電網(wǎng)，并可實(shí)現(xiàn)定電流控制，限制短路電流。直流輸電一般由整流站、直流線路和逆變站三部分組成。在輸送功率的過程中，整流站把送端系統(tǒng)的三相交流電變?yōu)橹绷麟?，通過直流電路送到用戶，再通過逆變站把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，供給用戶。今天的直流輸電是以交流電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在直流輸電網(wǎng)的兩端是兩個(gè)換流站和交流系統(tǒng)，如圖1.3所示。若將電能從交流系統(tǒng)A輸送到交流系統(tǒng)B，則換流裝置Ⅰ把交流整流成直流，通過直流電網(wǎng)輸送給換流裝置Ⅱ，換流裝置Ⅱ再把直流逆變?yōu)榕c交流系統(tǒng)B同頻率同相位的交流電饋送給交流系統(tǒng)B。圖1.3直流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1．1電力系統(tǒng)的基本概念

1．1．5電能用戶概述簡(jiǎn)述：所有的用電單位均稱為電能用戶，其中主要是工業(yè)企業(yè)。我國(guó)工業(yè)企業(yè)用電占全年總發(fā)電量的60%以上，是最大的電能用戶。工業(yè)企業(yè)的電力負(fù)荷種類多，容量相差懸殊，運(yùn)行特征也是各種各樣。用電設(shè)備的這些不同特征關(guān)系到供電技術(shù)措施的確定。工廠內(nèi)廣泛使用的空壓機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵、破碎機(jī)、球磨機(jī)、攪拌機(jī)、制氧機(jī)以及潤(rùn)滑油泵等機(jī)械的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，不論其功率大小（從不足1kW到幾千kW）及電壓高低（從380V到10kV），一律為三相交流電動(dòng)機(jī)，它們都是恒速持續(xù)運(yùn)行工作的用電設(shè)備。這些設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷基本上均勻而且三相對(duì)稱，功率因數(shù)也很穩(wěn)定，一般可達(dá)0.8～0.85。1．1電力系統(tǒng)的基本概念

燒結(jié)機(jī)、連續(xù)鑄管機(jī)、卷取機(jī)、回轉(zhuǎn)窯等設(shè)備要增加變流環(huán)節(jié)，而且功率因數(shù)也會(huì)降低。提升機(jī)、高爐卷?yè)P(yáng)機(jī)、各種軋鋼機(jī)以及工廠大量使用的各類吊車、起重機(jī)等的拖動(dòng)電機(jī)，呈周期性工作，其負(fù)荷時(shí)刻變化，經(jīng)常處于低負(fù)載狀態(tài)，功率因數(shù)也偏低，一般在0.5～0.6以下。工業(yè)用電爐在精煉期間，三相負(fù)荷均勻?qū)ΨQ，起始熔煉期間，電流可達(dá)其額定值的3.0～3.5倍，以致引起很大的網(wǎng)路電壓波動(dòng)。電解設(shè)備工作時(shí)負(fù)荷均勻穩(wěn)定，功率因數(shù)較低高（0.8～0.9），且不允許停電。電焊設(shè)備工作時(shí)負(fù)荷情況不勻稱，功率因數(shù)很低。工廠的照明設(shè)備功率因數(shù)很高，通常為0.95～1.0。1．1電力系統(tǒng)的基本概念

1．1．6電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式(三大系統(tǒng)）

在電力系統(tǒng)中，當(dāng)變壓器或發(fā)電機(jī)的三相繞組為星形聯(lián)結(jié)時(shí)，其中性點(diǎn)可有兩種運(yùn)行方式：中性點(diǎn)接地和中性點(diǎn)不接地。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)常稱大電流接地系統(tǒng)，中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈(或電阻)接地的系統(tǒng)稱小電流接地系統(tǒng)。圖1.4電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式a)中性點(diǎn)直接接地b)中性點(diǎn)不接地c)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地d)中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地

1．1電力系統(tǒng)的基本概念

1．1．6電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式1．中性點(diǎn)直接接地方式優(yōu)點(diǎn)：這種方式下的非故障相對(duì)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(diǎn)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380／220V兩種電壓，供電方式更為靈活。缺點(diǎn)：這種運(yùn)行方式發(fā)生一相對(duì)地絕緣破壞時(shí)，就構(gòu)成單相短路，供電中斷，可靠性會(huì)降低。1．1電力系統(tǒng)的基本概念

2．中性點(diǎn)不接地方式

優(yōu)點(diǎn)：在正常運(yùn)行時(shí)，各相對(duì)地分布電容相同，三相對(duì)地電容電流對(duì)稱且其和為零，各相對(duì)地電壓為相電壓。這種系統(tǒng)中發(fā)生一相接地故障時(shí)，線間電壓不變。缺點(diǎn)：發(fā)生一相接地故障時(shí)，非故障相對(duì)地電壓升高到原來(lái)相電壓的

倍。故障相電容電流增大到原來(lái)的3倍。電氣設(shè)備的絕緣要按線電壓來(lái)選擇。

1．2工廠供配電系統(tǒng)1.2.1工廠降壓變電所1.2.2車間變電所1.2.3工廠配電線路1．2工廠供配電系統(tǒng)

1．2．1工廠降壓變電所工廠降壓變電所，把35～110kV電壓降為6～10kV電壓向車間變電所供電。

為了保證供電的可靠性，工廠降壓變電所多設(shè)置兩臺(tái)變壓器，由單條或多條進(jìn)線供電，每臺(tái)變壓器容量可從幾千到幾萬(wàn)千伏安。供電范圍由供電容量決定，一般在幾千米以內(nèi)。

1．2．2車間變電所將6～10kV的高壓配電電壓降為220/380V，對(duì)低壓用電設(shè)備供電。供電范圍一般只在500m以內(nèi)。

車間變電所一般設(shè)1～2臺(tái)變壓器，單臺(tái)變壓器的容量通常為1000kVA及以下，最大不宜超過2000kVA。

1．2工廠供配電系統(tǒng)

1．2．3工廠配電線路主要作為工廠內(nèi)輸送、分配電能之用。

戶外敷設(shè)的低壓配電線路目前多采用架空線路。

在廠房或車間內(nèi)部則應(yīng)根據(jù)具體情況確定，或采用明線配電線路，或采用電纜配電線路。

在廠房或車間內(nèi)，由動(dòng)力配電箱到電動(dòng)機(jī)的配電線路一律采用絕緣導(dǎo)線穿管敷設(shè)或采用電纜線路。

1．3工廠供配電系統(tǒng)

1.3.1額定電壓的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1.3.2工廠供配電電壓的選擇1．3工廠供配電系統(tǒng)

1．3．1額定電壓的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1．用電設(shè)備的額定電壓和電網(wǎng)的額定電壓是一致的。

2．整個(gè)線路允許有10%的電壓損耗。規(guī)定發(fā)電機(jī)的額定電壓高于所供電網(wǎng)額定電壓5%。3．變壓器的額定電壓1．3工廠供配電系統(tǒng)

-5%G~5%UN線路首端線路末端一次線圈：位于線路首端時(shí)，比電網(wǎng)的額定電壓高5%。位于線路末端時(shí)，與電網(wǎng)額定電壓相同。二次線圈：所供線路較長(zhǎng)時(shí)，高出電網(wǎng)額定電壓10%。所供線路較短時(shí)，高出電網(wǎng)額定電壓5%。電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓交流發(fā)電機(jī)額定線電壓變壓器額定電壓一次電壓二次電壓0.220.383610-35601101542203305000.230.403.156.310.515.75-------0.220.383及3.156及6.310及10.515.7535601101542203305000.230.403.15及3.36.3及6.610.5及11-38.566121169242363525表1.1我國(guó)交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓（kV）

MT1T2UN+5%+10%±0%+5%G~圖1.6電力變壓器的額定電壓

1．3工廠供配電系統(tǒng)

1．3．1額定電壓的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)10KV9.5KV6KV5.4KV380V361V1．3．2工廠供配電電壓的選擇線路電壓(kV)輸送功率(kW)輸送距離(km)0.38361035110220100以下100-1000100-1200200-20002000-1000010000-50000100000-500000

0.61-34-156-2020-5050-150100-300表1.2常用各級(jí)電壓的經(jīng)濟(jì)輸送容量與輸送距離

1．3工廠供配電系統(tǒng)

1．3．2工廠供配電電壓的選擇1．工廠供電電壓的選擇對(duì)于一般沒有高壓用電設(shè)備的小型工廠，設(shè)備容量在100kW以下，輸送距離在600m以內(nèi)，可選用380/220V電壓供電。對(duì)于中小型工廠，設(shè)備容量在100～2000kW，輸送距離在4～20km以內(nèi)的，可采用6～10kV電壓供電。對(duì)于中大型工廠，設(shè)備容量在2000～50000kW，輸送距離在20～150km以內(nèi)的，可采用35～110kV電壓供電。1．3工廠供配電系統(tǒng)

2．工廠配電電壓的選擇

工廠的高壓配電電壓一般選用6～10kV。10kV作為高壓配電電壓。如工廠供電電源的電壓就是6kV，或工廠使用的6kV電動(dòng)機(jī)多且分散，可采用6kV的配電電壓。工廠的低壓配電電壓，一般采用380/220V。380V為三相配電電壓，供電給三相用電設(shè)備及380V單相用電設(shè)備。220V作為單相配電電壓，供電給一般照明燈具及220V單相用電設(shè)備。礦山及化工等部門也有采用660V配電電壓的。

1．4供電質(zhì)量的主要指標(biāo)

1.4.1電壓1.4.2頻率1.4.3可靠性1．4．1電壓電力系統(tǒng)的供電電壓（或電流）的波形畸變，使電能質(zhì)量下降，產(chǎn)生高次諧波，諧波電流增加了電網(wǎng)的能量損耗，降低旋轉(zhuǎn)電機(jī)、變壓器、電纜等電氣元件的壽命，還將影響電子設(shè)備的正常工作，使自動(dòng)化、遠(yuǎn)動(dòng)、通迅都受到干擾。1．4．2頻率

頻率的變化對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性影響很大，因而對(duì)頻率的要求比對(duì)電壓的要求嚴(yán)格得