第1章工廠供電緒論

第1章概論工廠供電皖西學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)第1章概論1.1工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量1.2工廠供電系統(tǒng)及發(fā)電廠、電力系統(tǒng)與工廠的自備電源1.4電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式21.1工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)1.1.1意義1、工廠供電(plantpowersupply)：是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。

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供配電工作:1）保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要2）搞好"三電"---安全用電、節(jié)約用電(掛機(jī))、計(jì)劃用電

32、重要性：工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以增加產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，供電突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果，甚至可能發(fā)生重大的人身事故，給國(guó)家和人民帶來經(jīng)濟(jì)上甚至政治上的重大損失。41.1.2基本要求安全可靠?jī)?yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)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)備事故應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性即連續(xù)性的要求應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和有色金屬消耗量51.1.3主要任務(wù)1、了解電力用戶的電力供應(yīng)和分配問題2、掌握運(yùn)行維護(hù)和簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)計(jì)算所需的基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)理論3、供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷

返回目錄61.2工廠供電系統(tǒng)及發(fā)電廠、電力系統(tǒng)與工廠的自備電源1.2.1

供配電系統(tǒng)的基本知識(shí)工廠企業(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)備供配電系統(tǒng)：供電系統(tǒng)分類：

(四)只有一個(gè)變電所或配電所的供電系統(tǒng)(一)具有高壓配電所的供電系統(tǒng)(二)具有總降壓變電所的供電系統(tǒng)(三)高壓深入負(fù)荷中心的供電系統(tǒng)7具有高壓配電所的供電系統(tǒng)8具有總降壓變電所的供電系統(tǒng)9高壓深入負(fù)荷中心的供電系統(tǒng)

10只有一個(gè)變電所或配電所的供電系統(tǒng)

只設(shè)一個(gè)降壓變電所的工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖a）裝有一臺(tái)主變壓器b）裝有兩臺(tái)主變壓器低壓進(jìn)線的小型工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖111.2.2發(fā)電廠基本知識(shí)

發(fā)電廠：將自然界蘊(yùn)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-利用水流的位能生產(chǎn)電能

1、水力發(fā)電廠分類：關(guān)注：三峽水電站122、火力發(fā)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。

兼供熱能的火電廠稱為熱電廠133、核能發(fā)電廠利用原子核的裂變能來生產(chǎn)電能

144、其他類型發(fā)電廠

風(fēng)力、地?zé)峒疤柲艿劝l(fā)電廠人造太陽

151.2.3電力系統(tǒng)基本知識(shí)

1、送電過程162、電力生產(chǎn)的特點(diǎn)：

(1)電力生產(chǎn)的同時(shí)性:電能是生產(chǎn)、輸送、分配、消費(fèi)同時(shí)進(jìn)行并完成，即無論在任何時(shí)候生產(chǎn)量等于消費(fèi)量(含損耗)。(2)集中性：生產(chǎn)高度集中、統(tǒng)一。(3)快速性(4)先行性173、電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)及動(dòng)力系統(tǒng)的概念

由各級(jí)電壓的電力線路將一些發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)系起來的一個(gè)發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。電力系統(tǒng)（powersystem）：電力網(wǎng)：電力系統(tǒng)中各級(jí)電壓的電力線路及其聯(lián)系的變電所，也稱為電網(wǎng)（powernetwork）

動(dòng)力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的動(dòng)力部分及其熱能系統(tǒng)和熱能用戶181.2.4用戶自備電源基本知識(shí)

1、采用柴油發(fā)電機(jī)組的自備電源

優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，起動(dòng)迅速效率較高燃料的貯存和運(yùn)輸都很方便運(yùn)行可靠，維修方便19返回目錄2、采用不間斷電源（UPS）的自備電源20211.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量1.3.1概述衡量電能質(zhì)量的兩個(gè)基本參數(shù)頻率電壓{

電氣設(shè)備的額定頻率和額定電壓：是其正常工作且能獲得最佳經(jīng)濟(jì)效果的頻率和電壓一般交流電力設(shè)備的額定頻率為50Hz,此頻率通稱為“工頻”對(duì)工廠供電系統(tǒng)來說，提高電能質(zhì)量主要是提高電壓質(zhì)量的問題221.3.2三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓/kv發(fā)電機(jī)額定電壓/kv電力變壓器額定電壓/kv一次繞組二次繞組0.380.40O.380.400.660.690.660.69高壓33.153及3.153.15及3.366.36及6.36.3及6.61010.510及10.510.5及11一13.8,15.75,18,2022，24，2613.8,15.75,18,20，22，24，26一35一3538.566一6672.5110一110121220一220242330一330363500一500550分類低壓23電網(wǎng)（電力線路）的額定電壓

根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要及電力工業(yè)的水平，經(jīng)全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后確定

用電設(shè)備的額定電壓線路首端與末端的平均電壓即電網(wǎng)的額定電壓。用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同級(jí)電網(wǎng)的額定電壓相同。如圖中虛線所示用電設(shè)備與發(fā)電機(jī)的額定電壓說明發(fā)電機(jī)的額定電壓發(fā)電機(jī)額定電壓規(guī)定高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓5％24電力變壓器的額定電壓變壓器的一次繞組：相當(dāng)于是用電設(shè)備，所以規(guī)定變壓器一次繞組的額定電壓與受電設(shè)備額定電壓相同。注意：但當(dāng)變壓器一次繞組直接與發(fā)電機(jī)相連時(shí)，變壓器一次繞組的額定電壓與發(fā)電機(jī)額定電壓相等。變壓器的二次繞組對(duì)于用電設(shè)備而言，相當(dāng)于供電設(shè)備。第一種情況比用電設(shè)備額定電壓高10%

第二種情況比用電設(shè)備額定電壓高5%其中5%用于補(bǔ)償變壓器滿載供電時(shí)，一、二次繞組上的電壓損失；另外5%用于補(bǔ)償線路上的電壓損失，因此適用于變壓器供電距離較長(zhǎng)時(shí)的情況。當(dāng)變壓器供電距離較短時(shí)，可以不考慮線路上的電壓損失，只需要補(bǔ)償滿載時(shí)變壓器繞組上的電壓損失即可。25電壓高低的劃分從人身安全方面低壓：指設(shè)備對(duì)地電壓在250V及以下者高壓：指設(shè)備對(duì)地電壓在250V以上者設(shè)計(jì)、制造和安裝規(guī)程方面低壓：指額定電壓在1000V（或1200V）及以下者高壓：指額定電壓在1000V（或1200V）以上者261.3.3電壓偏差與電壓調(diào)整電壓偏差電壓偏差是由于供配電系統(tǒng)運(yùn)行方式改變以及負(fù)荷緩慢變化而引起的，它的變動(dòng)是相當(dāng)緩慢的。電壓偏差允許值

電動(dòng)機(jī)：照明燈：一般為＋5％、－5％特殊情況可為＋5％、-10％

其他用電設(shè)備：＋5％、－5％

當(dāng)無特殊規(guī)定時(shí)為＋5％、－5％27電壓偏差的影響及其調(diào)整措施

電壓調(diào)整措施

(1)合理選擇變壓器的電壓分接頭或采用有載調(diào)壓型變壓器無載調(diào)壓型變壓器，換接電壓分接頭，必須停電進(jìn)行，因此是不能頻繁操作的。有載調(diào)壓型變壓器，在正常運(yùn)行過程中自動(dòng)地調(diào)整電壓，保證設(shè)備端電壓的穩(wěn)定。(2）降低供配電系統(tǒng)的阻抗

（3）盡量使系統(tǒng)的三相負(fù)荷均衡

（4）合理地改變系統(tǒng)的運(yùn)行方式

（5）采用無功功率的補(bǔ)償裝置

281.3.4電壓波動(dòng)（voltagefluctuation）及其抑制含義電網(wǎng)電壓有效值（方均根植）的連續(xù)快速變動(dòng)用戶公共供電點(diǎn)的相鄰最大的電壓方均根植用戶公共供電點(diǎn)的相鄰最小的電壓方均根植電網(wǎng)額定電壓是電網(wǎng)電壓的短時(shí)快速變動(dòng)或電壓包絡(luò)線的周期性快速變動(dòng)

有效值=0.707峰值29電壓波動(dòng)的產(chǎn)生與危害電壓波動(dòng)是由于負(fù)荷急劇變動(dòng)引起的

影響電動(dòng)機(jī)的正常起動(dòng)

產(chǎn)生：危害：使某些電子設(shè)備特別是電子計(jì)算機(jī)無法正常工作

使照明燈發(fā)生明顯的閃爍現(xiàn)象（閃變電壓）

電壓波動(dòng)和閃變的抑制措施

采用專用線或?qū)Ｓ米儔浩鲉为?dú)供電

減小系統(tǒng)阻抗

減小或切除引起電壓波動(dòng)的負(fù)荷。

選用短路容量較大或電壓等級(jí)較高的電網(wǎng)供電裝設(shè)靜止型無功補(bǔ)償裝置（SVC）301.3.5電網(wǎng)諧波及其抑制電網(wǎng)諧波的有關(guān)概念

諧波（harmonic）的含義

按傅里葉級(jí)數(shù)分解的一系列頻率為基波頻率整數(shù)倍的高次諧波正弦電流高次諧波的干擾成了當(dāng)前系統(tǒng)中影響電能質(zhì)量的一大“公害”，亟待采取對(duì)策。高次諧波的產(chǎn)生由于系統(tǒng)中有非線性元件存在，有高次諧波電流或電壓產(chǎn)生31諧波的的危害引起電氣自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，甚至發(fā)生嚴(yán)重事故干擾其它電子設(shè)備，使之工作失常。諧波還會(huì)使電力測(cè)量表計(jì)，有功計(jì)量表和電度表的計(jì)量誤差增大增加電能的消耗量干擾通訊設(shè)備、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等電子設(shè)備的正常工作，造成數(shù)據(jù)丟失或死機(jī)使電氣設(shè)備過熱，振動(dòng)和噪聲加大，加速絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀造成燈光亮度的波動(dòng)(閃變)，影響工作效益產(chǎn)生渦流、阻尼作用，使電氣設(shè)備局部過熱、噪聲加大32諧波的抑制措施

三相整流變壓器采用Yd或Dy聯(lián)結(jié)增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)裝設(shè)分流濾波器大容量的非線性負(fù)荷由短路容量較大的電網(wǎng)供電使各臺(tái)整流變壓器二次側(cè)互有相角差選用Dyn11聯(lián)結(jié)組三相配電變壓器331.3.6三相不平衡及其改善

產(chǎn)生：三相負(fù)荷不平衡危害：縮短電動(dòng)機(jī)使用壽命變壓器的容量不能得到充分利用嚴(yán)重影響多相整流裝置的多相觸發(fā)脈沖的對(duì)稱性電壓不平衡度電壓負(fù)序分量的方均根植電壓正序分量的方均根植允許值{正常允許2%，短時(shí)不超過4%接于公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶一般不得超過1.3%改善三相不平衡的措施341.3.7工廠供配電電壓的選擇工廠供電電壓的選擇

主要取決于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的供電電壓等級(jí)，同時(shí)也要考慮工廠用電設(shè)備的電壓、容量和供電距離等因素工廠高壓配電電壓的選擇

工廠供電系統(tǒng)的高壓配電電壓，主要取決于當(dāng)?shù)毓╇婋娫措妷杭肮S高壓設(shè)備的電壓和容量、數(shù)量等因素。通常有10KV；6KV；35KV等工廠低壓配電電壓的選擇

工廠供電系統(tǒng)的低壓配電電壓，主要取決于低壓用電設(shè)備的電壓，一般采用220/380V，或380/660V返回目錄351.4電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式1.4.1電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式在三相交流電力系統(tǒng)中，作為供電電源的發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)有三運(yùn)行方式：電源中性點(diǎn)不接地中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地中性點(diǎn)直接接地小電流接地系統(tǒng)大電流接地系統(tǒng)36中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，線電壓不變，而非故障相對(duì)地電壓升高到原來相電壓的倍單相接地電流等于正常時(shí)單相對(duì)地電容電流的三倍a)電路圖b)向量圖正常運(yùn)行時(shí)的中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)單相接地時(shí)的中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)a)電路圖b)向量圖37中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)在單相接地時(shí)，其他兩相對(duì)地電壓也要升高到線電壓，即升高為原對(duì)地電壓的倍消弧線圈中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)的單相接地a)電路圖b)向量圖38中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)低電阻接地的電力系統(tǒng)在單相接地時(shí)，其他兩相對(duì)地電壓不會(huì)升高中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)391.4.1低壓配電系統(tǒng)的接地型式我國(guó)220/380V低壓配電系統(tǒng)，廣泛采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，而且引出有低壓配電系統(tǒng)，按保護(hù)接地形式功能?功能?功能?TN系統(tǒng)TT系統(tǒng)IT系統(tǒng)中性線(代號(hào)N)、保護(hù)線(代號(hào)PE)或保護(hù)中性線(代號(hào)PEN）{40TN系統(tǒng)所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接公共保護(hù)線(PE線）或公共的保護(hù)中性線(PEN線）TN系統(tǒng)又分為TN-C，TN-S，TN-C-S系統(tǒng)系統(tǒng)中的N線與PE線全部合為PEN線，則此系統(tǒng)稱為TN-C系統(tǒng)，如圖所示TN-C系統(tǒng)41如果系統(tǒng)中的N線