第1章工廠供電緒論

第1章概論工廠供電皖西學院電氣工程及其自動化專業(yè)第1章概論1.1工廠供電的意義、要求及課程任務1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量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)中性點運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1.1.1意義1、工廠供電(plantpowersupply)：是指工廠所需電能的供應和分配，亦稱工廠配電。

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

32、重要性：工業(yè)生產實現電氣化以后可以增加產量、提高產品質量和勞動生產率，供電突然中斷，則對工業(yè)生產可能造成嚴重的后果，甚至可能發(fā)生重大的人身事故，給國家和人民帶來經濟上甚至政治上的重大損失。41.1.2基本要求安全可靠優(yōu)質經濟在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故應滿足電能用戶對供電可靠性即連續(xù)性的要求應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，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1、了解電力用戶的電力供應和分配問題2、掌握運行維護和簡單設計計算所需的基礎知識和基礎理論3、供電系統(tǒng)及其電源和負荷

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)的基本知識工廠企業(yè)所需的電力電源從進廠起到所有用電設備入端止的整個電路及其中的變配電設備供配電系統(tǒng)：供電系統(tǒng)分類：

(四)只有一個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高壓深入負荷中心的供電系統(tǒng)

10只有一個變電所或配電所的供電系統(tǒng)

只設一個降壓變電所的工廠供電系統(tǒng)簡圖a）裝有一臺主變壓器b）裝有兩臺主變壓器低壓進線的小型工廠供電系統(tǒng)簡圖111.2.2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)轉化為電能(二次能源)的工廠-利用水流的位能生產電能

1、水力發(fā)電廠分類：關注：三峽水電站122、火力發(fā)電廠和熱電廠利用燃燒的化學能（例如煤的燃燒）來生產電能。

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電能

144、其他類型發(fā)電廠

風力、地熱及太陽能等發(fā)電廠人造太陽

151.2.3電力系統(tǒng)基本知識

1、送電過程162、電力生產的特點：

(1)電力生產的同時性:電能是生產、輸送、分配、消費同時進行并完成，即無論在任何時候生產量等于消費量(含損耗)。(2)集中性：生產高度集中、統(tǒng)一。(3)快速性(4)先行性173、電力系統(tǒng)、電力網及動力系統(tǒng)的概念

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

動力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的動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

1、采用柴油發(fā)電機組的自備電源

優(yōu)點：操作簡便，起動迅速效率較高燃料的貯存和運輸都很方便運行可靠，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)的電壓與電能質量1.3.1概述衡量電能質量的兩個基本參數頻率電壓{

電氣設備的額定頻率和額定電壓：是其正常工作且能獲得最佳經濟效果的頻率和電壓一般交流電力設備的額定頻率為50Hz,此頻率通稱為“工頻”對工廠供電系統(tǒng)來說，提高電能質量主要是提高電壓質量的問題221.3.2三相交流電網和電力設備的額定電壓我國標準規(guī)定的三相交流電網和電力設備的額定電壓電網和用電設備額定電壓/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（電力線路）的額定電壓

根據國民經濟發(fā)展的需要及電力工業(yè)的水平，經全面的技術經濟分析后確定

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

第二種情況比用電設備額定電壓高5%其中5%用于補償變壓器滿載供電時，一、二次繞組上的電壓損失；另外5%用于補償線路上的電壓損失，因此適用于變壓器供電距離較長時的情況。當變壓器供電距離較短時，可以不考慮線路上的電壓損失，只需要補償滿載時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：指設備對地電壓在250V及以下者高壓：指設備對地電壓在250V以上者設計、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電壓偏差與電壓調整電壓偏差電壓偏差是由于供配電系統(tǒng)運行方式改變以及負荷緩慢變化而引起的，它的變動是相當緩慢的。電壓偏差允許值

電動機：照明燈：一般為＋5％、－5％特殊情況可為＋5％、-10％

其他用電設備：＋5％、－5％

當無特殊規(guī)定時為＋5％、－5％27電壓偏差的影響及其調整措施

電壓調整措施

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

（3）盡量使系統(tǒng)的三相負荷均衡

（4）合理地改變系統(tǒng)的運行方式

（5）采用無功功率的補償裝置

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

有效值=0.707峰值29電壓波動的產生與危害電壓波動是由于負荷急劇變動引起的

影響電動機的正常起動

產生：危害：使某些電子設備特別是電子計算機無法正常工作

使照明燈發(fā)生明顯的閃爍現象（閃變電壓）

電壓波動和閃變的抑制措施

采用專用線或專用變壓器單獨供電

減小系統(tǒng)阻抗

減小或切除引起電壓波動的負荷。

選用短路容量較大或電壓等級較高的電網供電裝設靜止型無功補償裝置（SVC）301.3.5電網諧波及其抑制電網諧波的有關概念

諧波（harmonic）的含義

按傅里葉級數分解的一系列頻率為基波頻率整數倍的高次諧波正弦電流高次諧波的干擾成了當前系統(tǒng)中影響電能質量的一大“公害”，亟待采取對策。高次諧波的產生由于系統(tǒng)中有非線性元件存在，有高次諧波電流或電壓產生31諧波的的危害引起電氣自動裝置誤動作，甚至發(fā)生嚴重事故干擾其它電子設備，使之工作失常。諧波還會使電力測量表計，有功計量表和電度表的計量誤差增大增加電能的消耗量干擾通訊設備、計算機系統(tǒng)等電子設備的正常工作，造成數據丟失或死機使電氣設備過熱，振動和噪聲加大，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(閃變)，影響工作效益產生渦流、阻尼作用，使電氣設備局部過熱、噪聲加大32諧波的抑制措施

三相整流變壓器采用Yd或Dy聯結增加整流變壓器二次側的相數裝設分流濾波器大容量的非線性負荷由短路容量較大的電網供電使各臺整流變壓器二次側互有相角差選用Dyn11聯結組三相配電變壓器331.3.6三相不平衡及其改善

產生：三相負荷不平衡危害：縮短電動機使用壽命變壓器的容量不能得到充分利用嚴重影響多相整流裝置的多相觸發(fā)脈沖的對稱性電壓不平衡度電壓負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%，短時不超過4%接于公共連接點的每個用戶一般不得超過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

主要取決于當地電網的供電電壓等級，同時也要考慮工廠用電設備的電壓、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，主要取決于當地供電電源電壓及工廠高壓設備的電壓和容量、數量等因素。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)中性點運行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式1.4.1電力系統(tǒng)的中性點運行方式在三相交流電力系統(tǒng)中，作為供電電源的發(fā)電機和變壓器的中性點有三運行方式：電源中性點不接地中性點經阻抗接地中性點直接接地小電流接地系統(tǒng)大電流接地系統(tǒng)36中性點不接地的電力系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，線電壓不變，而非故障相對地電壓升高到原來相電壓的倍單相接地電流等于正常時單相對地電容電流的三倍a)電路圖b)向量圖正常運行時的中性點不接地的電力系統(tǒng)單相接地時的中性點不接地的電力系統(tǒng)a)電路圖b)向量圖37中性點經消弧線圈接地的電力系統(tǒng)在單相接地時，其他兩相對地電壓也要升高到線電壓，即升高為原對地電壓的倍消弧線圈中性點經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中性點直接接地或經低電阻接地的電力系統(tǒng)在單相接地時，其他兩相對地電壓不會升高中性點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，而且引出有低壓配電系統(tǒng)，按保護接地形式功能?功能?功能?TN系統(tǒng)TT系統(tǒng)IT系統(tǒng)中性線(代號N)、保護線(代號PE)或保護中性線(代號PEN）{40TN系統(tǒng)所有設備的外露可導電部分均接公共保護線(PE線）或公共的保護中性線(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