電工技能實(shí)訓(xùn)基礎(chǔ)第1章

電工技能實(shí)訓(xùn)基礎(chǔ)第1章第一頁(yè)，共84頁(yè)。1.1電力系統(tǒng)概述

1.1.1電力系統(tǒng)1.電力系統(tǒng)的概念由于電能不能大量?jī)?chǔ)存,電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用就必須在同一時(shí)間內(nèi)完成?！坝筛鞣N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、變電、輸電、配電和用電的整體,稱為電力系統(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,就是動(dòng)力系統(tǒng)。

第二頁(yè)，共84頁(yè)。在整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)中,除發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機(jī)等動(dòng)力設(shè)備外的所有電氣設(shè)備都屬于電力系統(tǒng)的范疇,主要包括發(fā)電機(jī)、變壓器、架空線路、電纜線路、配電裝置、各類用電設(shè)備。圖1-1所示是電力整體結(jié)構(gòu)示意圖,圖1-2所示是從發(fā)電廠到電力用戶的輸、

配電過程示意圖。

第三頁(yè)，共84頁(yè)。圖1-1電力結(jié)構(gòu)示意圖

第四頁(yè)，共84頁(yè)。圖1-2從發(fā)電廠到電力用戶的輸、

配電過程示意圖

第五頁(yè)，共84頁(yè)。2.電力系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)建立大型的電力系統(tǒng)可以更經(jīng)濟(jì)合理地利用動(dòng)力資源,減少電能損耗,降低發(fā)電成本,保證供電質(zhì)量,并大大提高供電可靠性,有利于整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為了充分利用動(dòng)力資源,減少燃料運(yùn)輸,降低發(fā)電成本,可以在有水力資源的地方建造水電站,在有燃料資源的地方建造火電廠。但是,這些有動(dòng)力資源的地方,往往離用電中心地區(qū)較遠(yuǎn),必須用高壓輸電線路進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電。這就需要各種升壓、降壓變電所和輸配電線路。特別是在構(gòu)成環(huán)網(wǎng)后,對(duì)重要用戶的供電就有了保證,當(dāng)系統(tǒng)中某局部設(shè)備故障或某部分線路檢修時(shí),可以通過變更電力網(wǎng)的運(yùn)行方式,對(duì)用戶連續(xù)供電,這就減少了由于停電所造成的損失,減少了系統(tǒng)的備用容量,使電力系統(tǒng)的運(yùn)行更具有靈活性。另外，各地區(qū)也可以通過電力網(wǎng)互相支援,電網(wǎng)所必需的備用機(jī)組數(shù)量可大大地減少。

第六頁(yè)，共84頁(yè)。1.1.2發(fā)電廠1.發(fā)電廠類型自然界中存在的電能只有雷電。人類使用的所有電能都不能從一次能源中直接獲得,而必須由其他形式的能源(如水能、熱能、風(fēng)能、光能等)轉(zhuǎn)化而來。發(fā)電廠是實(shí)現(xiàn)這種能源轉(zhuǎn)化的場(chǎng)所。它是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)。發(fā)電廠按照所利用的能源種類可分為水力、火力、風(fēng)力、核能、太陽(yáng)能發(fā)電廠等?，F(xiàn)階段我國(guó)的發(fā)電廠主要是火力發(fā)電廠和水利發(fā)電廠,同時(shí)核電廠也在大力發(fā)展中。近年來,國(guó)家也開始建立起一批利用綠色能源和再生能源進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電廠,如風(fēng)力發(fā)電廠、潮汐發(fā)電廠、太陽(yáng)能發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠和垃圾發(fā)電廠等,以逐步緩解未來能源短缺和綠色環(huán)保問題并做到因地制宜,合理利用。

第七頁(yè)，共84頁(yè)。根據(jù)電廠容量大小及其供電范圍,發(fā)電廠可分為區(qū)域性發(fā)電廠、地方性發(fā)電廠和自備電廠等。區(qū)域性發(fā)電廠大多建在水力或煤礦資源豐富的地區(qū)附近,其容量大,距離用電中心遠(yuǎn),往往是幾百公里以至一千公里以上,需要超高壓輸電線路進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電。地方性發(fā)電廠一般為中小型電廠,建在用戶附近。自備電廠建在大型廠礦企業(yè),作為自備電源,對(duì)重要的大型廠礦企業(yè)和電力系統(tǒng)起到后備作用。

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2.發(fā)電廠的電壓、頻率一般發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)發(fā)出的電是對(duì)稱的三相正弦交流電(有效值相等,相位差分別相差120°,三相電壓為eu、ev、ew,如圖1-3所示)。在我國(guó),發(fā)電廠發(fā)出的電壓等級(jí)主要有10.5kV、13.8kV、15.75kV、18kV等,頻率則為50Hz,此頻率通稱為“工頻”。工頻的頻率偏差一般不得超過±0.5Hz。頻率的調(diào)整主要是依靠發(fā)電廠調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的。電力系統(tǒng)中的所有電氣設(shè)備,都是在一定的電壓和頻率下工作的。能夠使電氣設(shè)備正常工作的電壓就是它的額定電壓。各種電氣設(shè)備在額定電壓下運(yùn)行時(shí),其技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性最佳。頻率和電壓是衡量電能質(zhì)量的兩個(gè)基本參數(shù)。由于發(fā)電廠發(fā)出的電壓不能滿足各種用戶的需要,同時(shí)電能在輸送過程中會(huì)產(chǎn)生不同的損失,所以需要在發(fā)電廠和用戶之間建立電力網(wǎng),將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地輸送、分配給用戶。第九頁(yè)，共84頁(yè)。圖1-3對(duì)稱的三相電源

第十頁(yè)，共84頁(yè)。1.1.3電力網(wǎng)1.電力網(wǎng)的概念在電力系統(tǒng)中,在各個(gè)發(fā)電廠、變電所和電力用戶之間,用不同電壓的電力線路將它們連接起來,這些不同電壓的電力線路和變電所的組合,稱為電力網(wǎng)。電力網(wǎng)的任務(wù)是輸送和分配電能,即把由各發(fā)電廠發(fā)出的電能經(jīng)過輸電線路傳送并分配給用戶。

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2.電力網(wǎng)的分類電力網(wǎng)按其電壓、用途和特征可分為:直流電力網(wǎng)和交流電力網(wǎng),低壓電力網(wǎng)和高壓電力網(wǎng),城市電力網(wǎng)、工礦電力網(wǎng)和農(nóng)村電力網(wǎng),戶外電力網(wǎng)和戶內(nèi)電力網(wǎng)等。通常為了便于分析研究,把電力網(wǎng)分成區(qū)域電力網(wǎng)和地方電力網(wǎng)。電壓在35kV以上,供電區(qū)域較大的電力網(wǎng)叫區(qū)域電力網(wǎng)。電壓在35kV以下,供電范圍不大的電力網(wǎng)叫地方電力網(wǎng)。至于35kV的電力網(wǎng),可屬于區(qū)域電力網(wǎng),也可屬于地方電力網(wǎng)。

第十二頁(yè)，共84頁(yè)。電力網(wǎng)按其在電力系統(tǒng)中的作用不同,又可分為供電網(wǎng)和配電網(wǎng)。如果電能是先從電源輸送到供、配電中心,然后從供、配電中心再引出配電網(wǎng),則這種電力網(wǎng)叫供電網(wǎng),它是電力系統(tǒng)中的主網(wǎng),又稱網(wǎng)架,電壓通常在35kV以上。如果電能是由電源側(cè)直接引向用戶變電所,它的作用是把電能分配給配電所和用戶,則這種電力網(wǎng)叫配電網(wǎng),電壓通常在10kV以下。電力網(wǎng)往往按電壓等級(jí)來區(qū)分,如10kV電力網(wǎng)、220/380V電力網(wǎng)等,這里的電力網(wǎng)實(shí)際指的是電力線路。

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3.輸電線路采用高壓、超高壓遠(yuǎn)距離輸電是各國(guó)普遍采用的途徑。在傳輸容量相同的條件下,高電壓輸電能減少輸電電流,從而減少電能消耗。送電距離愈遠(yuǎn),要求輸電線的電壓愈高。目前我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的輸電電壓等級(jí)有35kV、110kV、220kV、330kV、500kV等多種。輸送電能通常采用三相三線制交流輸電方式。隨著電能輸送的距離愈來愈長(zhǎng),輸送的電壓也愈來愈高,有些國(guó)家已經(jīng)開始使用直流高壓輸電方式,把交流電轉(zhuǎn)化成直流電后再進(jìn)行輸送。

第十四頁(yè)，共84頁(yè)。4.變電所變電所有升壓與降壓之分。升壓變電所通常與大型發(fā)電廠結(jié)合在一起,在發(fā)電廠電氣部分中裝有升壓變壓器,把發(fā)電廠發(fā)出的電壓升高,通過高壓輸電網(wǎng)絡(luò)將電能送向遠(yuǎn)方。降壓變電所設(shè)在用電中心,將高壓的電能適當(dāng)降壓后,向該地區(qū)用戶供電。根據(jù)供電的范圍不同,降壓變電所可分為一次(樞紐)變電所和二次變電所。一次變電所是從110kV以上的輸電網(wǎng)受電,將電壓降到35～110kV,供給一個(gè)大的區(qū)域用電。二次變電所大多數(shù)從35～110kV輸電網(wǎng)絡(luò)受電,將電壓降到6~10kV,向較小范圍供電。

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5.配電線路“配電”就是電力的分配,從配電變電站到用戶終端的線路稱為配電線路。配電線路上的電壓,簡(jiǎn)稱配電電壓。電力系統(tǒng)電壓高低的劃分有不同的方法,但通常以1kV為界限來劃分。額定電壓在1kV及以下的系統(tǒng)為低壓系統(tǒng);額定電壓在1kV以上的系統(tǒng)為高壓系統(tǒng)。常用的高壓配電線的額定電壓有3kV、6kV和10kV三種,常用的低壓配電線的額定電壓有380V/220V。

第十六頁(yè)，共84頁(yè)。1.1.4電力負(fù)荷1.電力負(fù)荷的概念電力負(fù)荷是指電路中的電功率。在交流電路中,電功率包含有功功率和無功功率。有功功率又稱為有功負(fù)荷,單位為千瓦;無功功率稱為無功負(fù)荷,單位為千乏。視在功率包含著有功、無功兩部分,往往以負(fù)荷電流取而代之。由于系統(tǒng)電壓比較穩(wěn)定,電壓乘電流就是視在功率。因此,系統(tǒng)中的電力負(fù)荷,也可以通過負(fù)荷電流反映出來。

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2.電力負(fù)荷的分類1)按負(fù)荷發(fā)生的不同部位分類(1)發(fā)電負(fù)荷:指電力系統(tǒng)中,發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸出的電力。對(duì)電力系統(tǒng)來說,是發(fā)電廠向電網(wǎng)的總供電負(fù)荷。(2)供電負(fù)荷:指電力系統(tǒng)向電網(wǎng)輸出的發(fā)電負(fù)荷扣除廠用電、發(fā)電廠變壓器損耗以及線路損耗以后的負(fù)荷。(3)線損負(fù)荷:指電力網(wǎng)在輸送和分配電能的過程中,線路和變壓器功率損耗的總和。(4)用電負(fù)荷:指電力系統(tǒng)中,用戶實(shí)際消耗的負(fù)荷。

第十八頁(yè)，共84頁(yè)。2)按負(fù)荷發(fā)生的不同時(shí)間分類(1)高峰負(fù)荷:又稱最高負(fù)荷,是指電網(wǎng)或用戶在一天時(shí)間內(nèi)所發(fā)生的最高負(fù)荷值。為了分析的方便常以小時(shí)用電量作為負(fù)荷。高峰負(fù)荷又分為日高峰負(fù)荷和晚高峰負(fù)荷。在分析某單位的負(fù)荷率時(shí),選擇一天24小時(shí)中用電量最高的一個(gè)小時(shí)的平均負(fù)荷作為高峰負(fù)荷。

第十九頁(yè)，共84頁(yè)。(2)低谷負(fù)荷:又稱最低負(fù)荷,是指電網(wǎng)中或某用戶在24小時(shí)內(nèi)發(fā)生的用電量最少的一個(gè)小時(shí)的平均電量。為了合理用電,盡量減少發(fā)生低谷負(fù)荷的時(shí)間,對(duì)于電力系統(tǒng)來說,峰、谷負(fù)荷差越小,用電則越趨近于合理。(3)平均負(fù)荷:指電網(wǎng)中或某用戶在某一確定時(shí)間段的平均小時(shí)用電量。為了分析負(fù)荷率,常用日平均負(fù)荷,即一天的用電量被一天的用電小時(shí)來除。為了安排用電量,做好用電計(jì)劃,往往也用月平均負(fù)荷和年平均負(fù)荷。

第二十頁(yè)，共84頁(yè)。3)按用電性質(zhì)及重要性分類電力系統(tǒng)中的所有用電部門均為電力系統(tǒng)的用戶。根據(jù)用戶的重要程度和對(duì)供電的可靠性來分級(jí),用電負(fù)荷可為三個(gè)級(jí)別,且各級(jí)別的負(fù)荷分別采用相應(yīng)的方式供電。(1)Ⅰ類負(fù)荷。主要包括下列類型：①停電會(huì)造成人身傷亡、火災(zāi)、爆炸等惡性事故的用電設(shè)備的負(fù)荷。例如,煉鋼廠、醫(yī)院手術(shù)室、煤礦等井下工作場(chǎng)所。

第二十一頁(yè)，共84頁(yè)。②停電將造成巨大的甚至不可挽回的政治或經(jīng)濟(jì)損失的用電設(shè)備和用電單位的負(fù)荷。例如,電視臺(tái)、電臺(tái)、大使館用電或重要的活動(dòng)場(chǎng)所。③

重要交通樞紐、通信樞紐及國(guó)際、國(guó)內(nèi)帶有政治性的公共活動(dòng)場(chǎng)所的用電。

第二十二頁(yè)，共84頁(yè)。對(duì)Ⅰ類負(fù)荷供電電源的要求如下:①應(yīng)由兩個(gè)或兩個(gè)以上的電源供電,當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí),其他電源仍可保證重要負(fù)荷的連續(xù)供電。②為保證重要負(fù)荷用電,嚴(yán)禁將其他非重要用電的負(fù)荷與重要用電負(fù)荷接入同一個(gè)供電系統(tǒng)。第二十三頁(yè)，共84頁(yè)。(2)Ⅱ類負(fù)荷。主要包括下列類型：①停電將大量減產(chǎn)或破壞生產(chǎn)設(shè)備,在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的用電負(fù)荷。②停電會(huì)造成較大政治影響的重要用電單位的正常工作的用電負(fù)荷。③大型影劇院、商店、體育館及公共場(chǎng)所的用電負(fù)荷。第二十四頁(yè)，共84頁(yè)。對(duì)于第Ⅱ類負(fù)荷,盡可能要有兩個(gè)獨(dú)立的電源供電。(3)Ⅲ類負(fù)荷。這是指不屬于Ⅰ、Ⅱ類的用電負(fù)荷。Ⅲ類負(fù)荷對(duì)供電沒有什么特別要求,可以非連續(xù)性地供電,如市鎮(zhèn)公共用電,以及生產(chǎn)單位一般的輔助車間、小型加工作坊和農(nóng)村照明負(fù)荷等,通常用一個(gè)電源供電。根據(jù)電氣設(shè)計(jì)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定,對(duì)于Ⅰ類負(fù)荷的供電,應(yīng)有至少兩個(gè)獨(dú)立的電源供電,必要時(shí),應(yīng)安裝柴油發(fā)電機(jī)組作為緊急備用電源。第二十五頁(yè)，共84頁(yè)。1.2對(duì)供電系統(tǒng)的基本要求和電能質(zhì)量1.2.1基本要求1.供電可靠性用戶要求供電系統(tǒng)有足夠的可靠性,特別是連續(xù)供電。要求供電系統(tǒng)能在任何時(shí)間內(nèi)都能滿足用戶用電的需要,即使在供電系統(tǒng)局部出現(xiàn)故障的情況下,也不能對(duì)某些重要用戶的供電有很大的影響。因此,為了滿足供電系統(tǒng)的供電可靠性,要求電力系統(tǒng)至少具備10％～15％的備用容量。第二十六頁(yè)，共84頁(yè)。2.供電質(zhì)量供電質(zhì)量的優(yōu)、劣直接關(guān)系到用電設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和生產(chǎn)的正常運(yùn)行,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的意義。無論是供電的電壓還是頻率,哪一方面達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),都會(huì)對(duì)用戶造成不良的后果。因此,要求供電系統(tǒng)應(yīng)確保對(duì)用戶供電的電能質(zhì)量。第二十七頁(yè)，共84頁(yè)。3.供電的安全性、經(jīng)濟(jì)性與合理性供電系統(tǒng)要能夠安全、經(jīng)濟(jì)、合理地供電,這也是供、用電雙方要求達(dá)到的目標(biāo)。為達(dá)到這一目標(biāo),就需要供、用電雙方共同加強(qiáng)運(yùn)行的管理,做好技術(shù)管理工作,同時(shí)還要求用戶積極配合和密切協(xié)作,提供必要的方便條件。例如負(fù)荷、電量的管理,電壓、無功功率的管理工作等等。第二十八頁(yè)，共84頁(yè)。4.電力網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度的靈活性對(duì)于一個(gè)龐大的電力系統(tǒng)和電力網(wǎng),必須做到運(yùn)行方式靈活,調(diào)度管理先進(jìn)。只有這樣,才能做到系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。只有靈活的調(diào)度,才能解決對(duì)系統(tǒng)局部出現(xiàn)故障時(shí)的及時(shí)檢修,從而達(dá)到系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)和合理地運(yùn)行。第二十九頁(yè)，共84頁(yè)。1.2.2電能質(zhì)量指標(biāo)供電電能的質(zhì)量指標(biāo)主要有以下幾項(xiàng):1.電壓供電系統(tǒng)向用戶供電首先應(yīng)保持額定電壓運(yùn)行,受電端電壓變動(dòng)的幅度不應(yīng)超過以下數(shù)值:(1)35kV及以上電壓供電,電壓正、負(fù)誤差的絕對(duì)值之和不超過額定電壓的±10％。(2)10kV及以下高壓電力用戶和低壓電力用戶供電電壓誤差為額定電壓的±7％。(3)低壓照明用戶受電端電壓變動(dòng)幅度為額定電壓的+7％～-10％。供電部門應(yīng)定期對(duì)用戶受電端的電壓進(jìn)行調(diào)查和測(cè)量,發(fā)現(xiàn)不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)及時(shí)采取措施,加以改善。第三十頁(yè)，共84頁(yè)。電壓變動(dòng)幅度可按下式計(jì)算:ΔU%=［(UL-Un)/Un］×100%式中:UL——用戶受電端實(shí)際電壓;Un——供電額定電壓。第三十一頁(yè)，共84頁(yè)。2.額定電壓額定電壓是指電氣設(shè)備正常工作的電壓,是在保證電氣設(shè)備規(guī)定的使用年限內(nèi)達(dá)到額定輸出的長(zhǎng)期安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的工作電壓。第三十二頁(yè)，共84頁(yè)。變壓器、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等電氣設(shè)備均有規(guī)定的額定電壓,并且在額定電壓下運(yùn)行其經(jīng)濟(jì)效果最佳。實(shí)際上電力系統(tǒng)因其電氣設(shè)備所處系統(tǒng)中的位置不同,其額定電壓也有不同的規(guī)定。例如在系統(tǒng)中運(yùn)行的電力變壓器有升壓變壓器、降壓變壓器,有主變壓器也有配電變壓器。由于所處在系統(tǒng)中的位置和作用的不同,額定電壓的規(guī)定也不同。第三十三頁(yè)，共84頁(yè)。(1)電力變壓器一次側(cè)的額定電壓直接與發(fā)電機(jī)相連接時(shí)(即升壓變壓器),其額定電壓與發(fā)電機(jī)額定電壓相同,即高于同級(jí)線路額定電壓的5%。如果變壓器直接與線路連接,則一次側(cè)額定電壓與同級(jí)線路的額定電壓相同。(2)變壓器二次側(cè)的額定電壓是指二次側(cè)開路時(shí)的電壓,即空載電壓。如果變壓器二次側(cè)供電線路較長(zhǎng)(即主變壓器),則變壓器的二次側(cè)額定電壓比線路額定電壓高10%;而若二次側(cè)線路不長(zhǎng)(配電變壓器),則變壓器額定電壓只需高于同級(jí)線路額定電壓的5%。第三十四頁(yè)，共84頁(yè)。我國(guó)交流電力網(wǎng)電氣設(shè)備的額定電壓如表1-1所示。表1-1我國(guó)電力網(wǎng)電氣設(shè)備的額定電壓

第三十五頁(yè)，共84頁(yè)。我國(guó)對(duì)用戶供電的額定電壓,低壓供電的為380V,照明用電為220V。高壓供電的為10kV、35kV、63kV、110kV、220kV、330kV、500kV。除發(fā)電廠直配供電可采用3kV、6kV外,其他等級(jí)電壓應(yīng)逐步過渡到上列額定電壓。用戶的用電設(shè)備容量在250kW或變壓器容量在160kV·A及以下者,應(yīng)以低壓方式供電,特殊情況也可以高壓方式供電。第三十六頁(yè)，共84頁(yè)。在電力網(wǎng)中,額定電壓的選定是一項(xiàng)很重要的技術(shù)管理工作,對(duì)不同容量的用戶及不同規(guī)模的變、配電所,要求選擇不同的額定電壓供電,額定電壓的確定與供電方式、供電負(fù)荷、供電距離等因素有關(guān),額定電壓的選擇可參考表1-2中的數(shù)值。第三十七頁(yè)，共84頁(yè)。表

1-2供電電壓與輸送容量的關(guān)系

第三十八頁(yè)，共84頁(yè)。(3)低電壓對(duì)用戶的危害。電力系統(tǒng)的運(yùn)行,不但需要有功功率隨時(shí)達(dá)到供、需平衡,而且要求無功功率也要隨時(shí)平衡,以保證電力網(wǎng)電壓的質(zhì)量。如果無功功率的使用大于供給,就會(huì)造成電網(wǎng)的電壓下降,這樣會(huì)使用戶的受電電壓達(dá)不到額定電壓,造成下述危害:①發(fā)電、供電設(shè)備的出力下降。②電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降,嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致電壓崩潰,使系統(tǒng)解列,造成大面積停電。③電力網(wǎng)的線損增大,浪費(fèi)電能。④電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難,甚至不能啟動(dòng)。第三十九頁(yè)，共84頁(yè)。⑤電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降,電流增大,溫度升高,嚴(yán)重時(shí)燒毀電動(dòng)機(jī)。⑥用電設(shè)備達(dá)不到額定功率。⑦電動(dòng)機(jī)由于不能按額定轉(zhuǎn)速工作,使產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量下降,甚至出現(xiàn)殘次品。⑧安裝失壓控制的設(shè)備,可能由于電壓降低而動(dòng)作,造成停電的損失。⑨熒光燈不能啟動(dòng),白熾燈等照明設(shè)備發(fā)光效率降低。⑩對(duì)廣播、通信、電視的播放質(zhì)量有嚴(yán)重的影響。第四十頁(yè)，共84頁(yè)。3.頻率1)額定頻率額定頻率是指電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備,特別是電感性、電容性設(shè)備,能保證長(zhǎng)期正常運(yùn)行的工作頻率。電力系統(tǒng)是以三相正弦交流電向用戶供電,一個(gè)國(guó)家或地區(qū)電氣設(shè)備的額定頻率是統(tǒng)一的。當(dāng)前世界上的通用頻率為50Hz和60Hz兩種。我國(guó)和世界上大多數(shù)國(guó)家的額定頻率為50Hz。美國(guó)、加拿大、朝鮮、古巴等國(guó)家以及日本中部和西部地區(qū)為60Hz。第四十一頁(yè)，共84頁(yè)。供電系統(tǒng)應(yīng)保持額定頻率運(yùn)行,供電頻率容許偏差為:(1)電力網(wǎng)容量在3×106kW及以上者,要求頻率偏差絕對(duì)值不大于0.2Hz。(2)電力網(wǎng)容量在3×106kW以下者,要求頻率偏差絕對(duì)值不大于0.5Hz。2)額定頻率降低運(yùn)行時(shí)對(duì)用戶的危害電力系統(tǒng)必須保證在額定頻率狀態(tài)下運(yùn)行。由于供、用電之間有功功率的不平衡,將會(huì)使系統(tǒng)的運(yùn)行頻率與額定頻率有較大的偏差。一般當(dāng)需用有功功率超過供電的有功功率時(shí),則造成頻率下降,而達(dá)不到額定頻率。第四十二頁(yè)，共84頁(yè)。因此,為保證系統(tǒng)在額定頻率狀態(tài)下運(yùn)行,就需要采取必要的調(diào)荷措施,以保證電力系統(tǒng)能在額定頻率下正常運(yùn)行。如果系統(tǒng)的頻率低于額定頻率將會(huì)對(duì)用戶和系統(tǒng)的運(yùn)行造成下述不良影響:(1)頻率降低將會(huì)造成發(fā)電廠的汽輪機(jī)葉片共振面斷裂,嚴(yán)重時(shí)造成發(fā)電機(jī)被迫停機(jī),加劇了供電出力的減少。(2)造成用戶電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降,電動(dòng)機(jī)不能在額定轉(zhuǎn)速的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)。

第四十三頁(yè)，共84頁(yè)。(3)當(dāng)頻率嚴(yán)重降低時(shí),還會(huì)造成電力系統(tǒng)應(yīng)付事故的能力減弱,易引起大面積停電。(4)發(fā)電廠出力下降,一般每降低1Hz,電廠出力降低3％。(5)增加了損耗,使產(chǎn)品的單耗上升。(6)使生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量降低,甚至有些行業(yè)的生產(chǎn)會(huì)出現(xiàn)殘次品等等。第四十四頁(yè)，共84頁(yè)。

4.可靠性為保證對(duì)用戶供電的連續(xù)性,盡量減少對(duì)用戶的停電,供電系統(tǒng)與用戶設(shè)備的計(jì)劃?rùn)z修應(yīng)相互配合,盡量做到統(tǒng)一檢修。供電部門的檢修實(shí)驗(yàn)應(yīng)該統(tǒng)一安排,一般35kV以上的供電系統(tǒng)每年停電不超過一次,10kV的供電系統(tǒng)每年不超過三次。第四十五頁(yè)，共84頁(yè)。1.3工業(yè)與民用供電系統(tǒng)1.3.1供電系統(tǒng)接線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)和變壓器的三相繞組的接法通常采用星形聯(lián)接方式,如圖1-4所示。將三相繞組的三個(gè)末端連在一起,形成一個(gè)中性點(diǎn),用0表示。從始端U,V,W引出三根導(dǎo)線作為電源線,稱為相線或端線,俗稱火線。從中性點(diǎn)引出一根導(dǎo)線,與三根相線分別形成單相供電回路,這根導(dǎo)線稱為中性線(N)。以這種方式供電的系統(tǒng)稱為三相四線制系統(tǒng)。通常U,V,W三根相線分別用黃、綠、紅三種顏色的電線給予區(qū)分,而中性線則用黑色線表示。第四十六頁(yè)，共84頁(yè)。圖1-4三相四線制系統(tǒng)

第四十七頁(yè)，共84頁(yè)。1.三相三線制系統(tǒng)當(dāng)發(fā)電機(jī)(或變壓器)的繞組接成星形接法,但不引出中性線時(shí),就形成了三相三線制系統(tǒng),如圖1-5所示。這種接法只能提供一種電壓,即線電壓。第四十八頁(yè)，共84頁(yè)。圖1-5三相三線制系統(tǒng)

第四十九頁(yè)，共84頁(yè)。2.三相四線制系統(tǒng)通常我國(guó)的低壓配電系統(tǒng)是采用相電壓為220V,線電壓為380V的三相四線制配電系統(tǒng)。負(fù)載如何與電源連接,必須根據(jù)其額定電壓而定,具體如圖1-6所示。額定電壓為220V的單相負(fù)載(如電燈),則應(yīng)接在相線與中性線之間。額定電壓為380V的單相負(fù)載,則應(yīng)接在相線與相線之間。對(duì)于額定電壓為380V的三相負(fù)載(如三相電動(dòng)機(jī)),則必須要與三根電源相線相接。如果負(fù)載的額定電壓不等于電源電壓,還必須用變壓器。

第五十頁(yè)，共84頁(yè)。圖1-6負(fù)載與電源的連接

第五十一頁(yè)，共84頁(yè)。3.三相五線制系統(tǒng)由于運(yùn)行和安全的需要,我國(guó)的380V/220V低壓供配電系統(tǒng)廣泛采用電源中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式(這種接地方式稱為工作接地),同時(shí)還引出中性線(N）和保護(hù)線(PE),形成三相五線制系統(tǒng),國(guó)際上稱為TN-S系統(tǒng),如圖1-7所示。中性線應(yīng)該經(jīng)過漏電保護(hù)開關(guān),作為通過單相回路電流和三相不平衡電流之用。保護(hù)線是為保障人身安全、防止發(fā)生觸電事故用的接地線,專門通過單相短路電流和漏電電流。第五十二頁(yè)，共84頁(yè)。圖1-7三相五線制系統(tǒng)

第五十三頁(yè)，共84頁(yè)。1.3.2變、配電所的類型安裝有受電、變電和配電設(shè)備的場(chǎng)所叫變電所,只安裝有受電和配電設(shè)備的場(chǎng)所叫配電所。對(duì)于低壓供電用戶一般只需設(shè)立配電所,對(duì)于中小型企業(yè)和民用建筑供電一般設(shè)車間(建筑物)變電所。用電單位常用的供電系統(tǒng),按其用電性質(zhì)和客觀條件不同而采用不同類型變、配電所供電。按其安裝地點(diǎn)來看,可分為以下幾種類型。第五十四頁(yè)，共84頁(yè)。1)室外變電所這種變電所一般稱為變電站,變壓器安裝于室外。這種變電所的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下:(1)占地面積大,建筑面積小,土建費(fèi)用少。(2)適用于電壓等級(jí)較高、土建需要工程量很大,而且環(huán)境條件粉塵較少、污染小的開闊地帶。(3)受環(huán)境污染影響嚴(yán)重,不宜建在沿海地區(qū)、化工和水泥行業(yè)附近。第五十五頁(yè)，共84頁(yè)。2)室內(nèi)變電所在人口比較密集的地區(qū)和環(huán)境不太好的地區(qū)宜采用室內(nèi)變電所,這種變電所的高壓設(shè)備和變壓器裝于室內(nèi)。這種變電所的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下:(1)建設(shè)費(fèi)用高,占地面積小。(2)適用于電壓不超過110kV的地區(qū)。(3)受環(huán)境污染少,減少了清掃的工作量。第五十六頁(yè)，共84頁(yè)。3)地下變電所這種變電所的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下:(1)適合于人口比較密集的地區(qū)。(2)節(jié)省占地,土建工程量大,設(shè)備造價(jià)高。(3)保密性好,但使用電纜較多,故障的機(jī)會(huì)多。4)移動(dòng)式變電所這種變電所的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下:(1)電氣設(shè)備和變壓器裝在車上,又叫列車變電所。(2)容量不大,電壓不高。(3)設(shè)備簡(jiǎn)單,使用靈活。第五十七頁(yè)，共84頁(yè)。5)箱式變電所這種成型設(shè)備是近幾年發(fā)展研制而成的,所有高、低壓電氣設(shè)備全部裝在定型的鐵箱內(nèi)。這種變電所的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下:(1)占地面積小,無需土建工程,建設(shè)費(fèi)用低。(2)使用靈活,不需值班,操作方便。(3)適合于工地用電或臨時(shí)建設(shè)用電。(4)節(jié)省投資,操作安全。第五十八頁(yè)，共84頁(yè)。1.3.3變、配電所的主接線圖電氣接線圖,按其作用可分為主接線圖和副接線圖兩種。主接線圖,又叫一次接線圖,它是表示電能傳送和分配路線的接線圖。與它直接相連的變壓器、高壓開關(guān)、高壓熔斷器、低壓開關(guān)、互感器等電氣設(shè)備,叫做一次設(shè)備。副接線圖,又叫二次接線圖,它是表示控制、測(cè)量和保護(hù)裝置等的接線圈。與它直接相連的測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)電器等電氣設(shè)備,叫做二次設(shè)備。第五十九頁(yè)，共84頁(yè)。1.對(duì)變、配電所主接線的基本要求(1)變、配電所主接線應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和用電的需要,盡量達(dá)到簡(jiǎn)單,供電方式可靠,主設(shè)備齊全。(2)設(shè)備選擇合理,運(yùn)行安全經(jīng)濟(jì),靈活方便,并適當(dāng)考慮將來的發(fā)展。(3)便于維護(hù)檢修,操作步驟簡(jiǎn)單、方便。(4)在故障處理時(shí)能保證安全。(5)還要考慮備用電源、進(jìn)線方式、功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)葐栴}。第六十頁(yè)，共84頁(yè)。2.變、配電所常用的主接線圖對(duì)于負(fù)荷特大的工業(yè)企業(yè)和建筑設(shè)施,根據(jù)具體條件可設(shè)置二三個(gè)配電所。配電所的設(shè)置,對(duì)于供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式影響很大。配電所的進(jìn)出線數(shù),與要求的供電可靠性、輸送容量和電壓等級(jí)有關(guān)。第六十一頁(yè)，共84頁(yè)。一般的工業(yè)企業(yè)、大型樓宇、生活小區(qū)等大容量用電單位,都是直接從電力網(wǎng)引入高壓電源,經(jīng)過變電和配電送給基層用戶使用。大型企業(yè)用電量大,進(jìn)線電壓為35kV,需要兩級(jí)變電:第一級(jí)在總變電所(中央變電所)進(jìn)行,將35kV電壓變?yōu)?～10kV電壓;第二級(jí)變壓在車間變電所進(jìn)行,將6～10kV電壓變?yōu)?00V電壓;中小型企業(yè)進(jìn)線電壓多為6～10kV,只需一級(jí)變電。有些更小的企業(yè),直接引進(jìn)低壓電,只要設(shè)置一個(gè)低壓配電屏就可以了。對(duì)于深圳市,配電變壓器高壓電源統(tǒng)一為10kV。工廠一般如何從電力系統(tǒng)得到供電呢?圖1-8所示是一個(gè)比較典型的中型工廠供電系統(tǒng)的電氣主接線示意圖。第六十二頁(yè)，共84頁(yè)。圖1-8中型工廠供電系統(tǒng)主接線示意圖

第六十三頁(yè)，共84頁(yè)。由圖1-8可以看出,這個(gè)工廠的高壓配電所有兩條6～10kV的電源進(jìn)線(WL-1、WL-2),分別接在高壓配電所的兩段母線上,電源進(jìn)線的另一端接在電力系統(tǒng)中的其他變電所,工廠通過這兩條電源線從電力系統(tǒng)獲得供電。這個(gè)高壓配電所有四條高壓配電線(WL-3～WL-6)供電給三個(gè)車間變電所,車間變電所設(shè)有變壓器,將6～10kV的電壓變?yōu)榈蛪?低壓側(cè)設(shè)有低壓母線,低壓母線將電源引出到低壓配電線,送至各低壓用電設(shè)備。第六十四頁(yè)，共84頁(yè)。對(duì)于小型工廠,一般只設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)單的降壓變電所,相當(dāng)于圖1-8所示。用電量在100kW以下的小型工廠,還可采用低電壓供電,工廠只需一個(gè)車間變電所。對(duì)于大型及某些中型工廠,它們由35kV及以上電網(wǎng)中的變電所獲得供電,這種工廠一般設(shè)總降壓變電所,將35kV及以上的電壓降為6～10kV電壓,然后通過高壓配電線將電能送到各個(gè)車間變電所,再降到一般低壓用電設(shè)備所需的電壓,供用電設(shè)備使用,如圖1-9所示。但也有35kV進(jìn)線的工廠,只經(jīng)一次降壓,直接降為低壓,供用電設(shè)備使用,這種供電方式叫做高壓深入負(fù)荷中心的直配方式。

第六十五頁(yè)，共84頁(yè)。圖1-9大中型工廠供電系統(tǒng)主接線示意圖

第六十六頁(yè)，共84頁(yè)。1.3.4變、配電所的主要電氣設(shè)備變配電所裝設(shè)有大量的高、低壓開關(guān)設(shè)備,變換設(shè)備(如變壓器、電流互感器和電壓互感器),保護(hù)設(shè)備(如熔斷器和避雷器),高、低壓母線和成套設(shè)備(如高壓開關(guān)柜、低壓配電屏、動(dòng)力和照明配電箱等)。常用的高壓一次電氣設(shè)備有:高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)、高壓負(fù)荷開關(guān)、高壓熔斷器、高壓開關(guān)柜等。常用的低壓一次電氣設(shè)備有:低壓刀開關(guān)、低壓負(fù)荷開關(guān)、低壓自動(dòng)開關(guān)、低壓熔斷器、低壓配電屏等,通過這些設(shè)備可以進(jìn)行送、配電時(shí)升壓、降壓和保護(hù)。第六十七頁(yè)，共84頁(yè)。1.高壓斷路器高壓斷路器又稱高壓開關(guān)或高壓遮斷器,它的作用是接通和切斷高壓負(fù)荷電流,同時(shí)也能切斷過載電流和短路電流。6～10kV供電系統(tǒng)戶內(nèi)高壓配電裝置中采用少油斷路器,少油斷路器的油量只有幾公斤,是用來滅弧的,外殼一般是帶電的。少油斷路器的老型號(hào)有SN1-10、SN2-10等,新型號(hào)有SN8-10、SN10-10等。戶外式多油斷路器為10型,又叫柱上油開關(guān),常安裝在電桿上。第六十八頁(yè)，共84頁(yè)。2.高壓隔離開關(guān)高壓隔離開關(guān)的作用是用來隔離電源并造成明顯的斷開點(diǎn),以保證電氣設(shè)備能安全進(jìn)行檢修。因?yàn)楦綦x開關(guān)沒有專門的滅弧裝置,所以不允許它帶負(fù)荷斷開和接入電路,必須等高壓斷路器切斷電路后才能斷開隔離開關(guān)和等隔離開關(guān)閉合后高壓斷路器才能接通電路。6～10kV隔離開關(guān)的,戶外式有:GW1-6、GW1-10、GW4-10型等;戶內(nèi)式有GN1-6、GN2-10、GN6-10、GN8-10型等。第六十九頁(yè)，共84頁(yè)。3.高壓負(fù)荷開關(guān)高壓負(fù)荷開關(guān)的作用是用來切斷和閉合負(fù)荷電流,所以它具有滅弧裝置。但是,它的滅弧能力不高,斷流能力亦不大,故不能切斷事故短路電流,它必須和高壓熔斷器配合使用,熔斷器起切斷短路電流的作用。6～10kV常用的戶內(nèi)式負(fù)荷開關(guān)為FN型,戶外式為FW型。第七十頁(yè)，共84頁(yè)。4.高壓熔斷器高壓熔斷器能用來保護(hù)電氣設(shè)備免受過載電流和短路電流的危害。由于它簡(jiǎn)單、便宜、體積小、重量輕、使用方便,所以6～10kV供電系統(tǒng)中廣泛用它來保護(hù)線路、變壓器等電氣設(shè)備。RN1、RN2型管式熔斷器是戶內(nèi)廣泛采用的充石英砂填料的熔斷器。RW4型戶外高壓跌落式熔斷器廣泛用于作短路和過載保護(hù)。

第七十一頁(yè)，共84頁(yè)。5.高壓開關(guān)柜高壓開關(guān)柜是一種柜式的成套配電設(shè)備,它按一定的接線方式將所需的一、二次設(shè)備,如各種開關(guān)、監(jiān)察測(cè)量?jī)x表、保護(hù)電器及一些操作輔助設(shè)備組成一個(gè)總體,在變、配電所中作為控制電力變壓器和電力線路之用,同時(shí)還可作為高壓電動(dòng)機(jī)的控制保護(hù)屏。這種成套配電設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊,運(yùn)行安全,安裝和運(yùn)輸方便,對(duì)工地現(xiàn)場(chǎng)施工使用尤為適宜。

第七十二頁(yè)，共84頁(yè)。6.低壓配電柜一套典型的低壓配電系統(tǒng)設(shè)備主要包括計(jì)量柜、進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜、電容補(bǔ)償柜、出線柜等。配電變壓器將10kV電壓降壓為380V/220V,經(jīng)過計(jì)量柜送至進(jìn)線柜,再由出線柜分別送到各用戶。工業(yè)與民用建筑設(shè)施中的6～10kV供電系統(tǒng),當(dāng)配電變壓器停電或發(fā)生故障時(shí),通過聯(lián)絡(luò)柜可將另外一路備用電源投入使用