供配電技術(shù)課件西安工業(yè)大學(xué)

供配電技術(shù)課件西安工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院課程簡介主要內(nèi)容本課程涵蓋了電力系統(tǒng)、發(fā)電廠、變壓器、輸電線路、配電系統(tǒng)、電機、照明系統(tǒng)、接地系統(tǒng)和安全管理等方面的內(nèi)容。學(xué)習(xí)目標(biāo)使學(xué)生掌握電力系統(tǒng)運行的基本原理、電力設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理、電力系統(tǒng)的安全運行和維護(hù)知識。課程特點理論與實踐相結(jié)合，注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和解決實際問題的能力。電力系統(tǒng)概述發(fā)電電力系統(tǒng)從發(fā)電廠開始，將機械能轉(zhuǎn)換為電能。輸電電能通過高壓輸電線路傳輸?shù)接脩羲诘?。變電變電站將高壓電能降壓為低壓電能。配電低壓電能通過配電線路分配給用戶使用。發(fā)電廠的作用電力供應(yīng)發(fā)電廠將其他形式的能量，如煤炭、天然氣、水力或核能，轉(zhuǎn)化為電能。通過輸電網(wǎng)，將電能輸送到各個家庭、工廠和企業(yè)。經(jīng)濟發(fā)展發(fā)電廠是現(xiàn)代社會的重要基礎(chǔ)設(shè)施。為工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)活動和日常生活提供可靠的電力供應(yīng)，推動經(jīng)濟發(fā)展。發(fā)電機的類型汽輪發(fā)電機蒸汽推動汽輪機，汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。適用于大型火力發(fā)電廠。水輪發(fā)電機水流推動水輪機，水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。適用于水力發(fā)電廠。風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)力帶動風(fēng)力發(fā)電機葉片旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機發(fā)電。適用于風(fēng)力發(fā)電廠。燃?xì)廨啺l(fā)電機燃?xì)馔苿尤細(xì)廨啓C，燃?xì)廨啓C帶動發(fā)電機發(fā)電。適用于小型發(fā)電廠。變壓器的原理和作用1磁場線圈中的電流產(chǎn)生磁場2磁通變化磁通變化穿透另一個線圈3感應(yīng)電動勢產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，改變電壓變壓器通過電磁感應(yīng)改變電壓，在電力系統(tǒng)中起到重要作用。變壓器可以將高壓電降至低壓電，以便安全地使用在家庭和工業(yè)中。變壓器的主要參數(shù)參數(shù)含義額定容量變壓器在額定電壓、額定頻率、額定負(fù)載下能持續(xù)輸出的最大功率額定電壓變壓器正常工作時各繞組的額定電壓值額定電流變壓器各繞組在額定電壓、額定頻率下正常工作時的額定電流值短路阻抗反映變壓器短路特性，是衡量變壓器承受短路能力的重要指標(biāo)空載損耗變壓器在空載運行時產(chǎn)生的損耗，主要由鐵芯損耗組成負(fù)載損耗變壓器在負(fù)載運行時產(chǎn)生的損耗，主要由銅損組成變壓器的無載運行1加電變壓器初級繞組加電，建立起交變磁場。2磁場變化交變磁場在鐵芯中感應(yīng)出電勢，稱為勵磁電勢。3勵磁電流勵磁電勢在初級繞組中產(chǎn)生電流，稱為勵磁電流。變壓器的負(fù)載運行1負(fù)載電流負(fù)載電流大小會影響變壓器輸出電壓。2負(fù)載功率負(fù)載功率越大，變壓器損耗越大。3負(fù)載種類不同負(fù)載種類對變壓器運行的影響也不同。4負(fù)載運行效率負(fù)載運行效率與負(fù)載率相關(guān)。負(fù)載運行時，變壓器輸出電壓會受到負(fù)載電流的影響。負(fù)載功率越大，變壓器損耗也越大。不同負(fù)載種類對變壓器運行的影響也不同。負(fù)載運行效率會隨著負(fù)載率的變化而變化。高壓輸電線路高壓輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它將發(fā)電廠產(chǎn)生的電力輸送到用戶。高壓輸電線路通常采用高壓架空線路，也有部分采用地下電纜。高壓輸電線路的設(shè)計和建造需要考慮安全、可靠性和經(jīng)濟性等因素。輸電線路的電壓等級11.高壓電壓等級在110千伏及以上，主要用于長距離輸送電力。22.超高壓電壓等級在220千伏至750千伏之間，可有效降低輸電損耗。33.特高壓電壓等級在800千伏及以上，可實現(xiàn)超遠(yuǎn)距離電力輸送。輸電線路的輸電效率輸電效率是指輸送到用戶端的電能占發(fā)電廠發(fā)出的電能的比例。它受到線路電阻、電流大小、電壓等級等因素的影響。輸電效率越高，意味著線路損耗越低，電能利用率越高，經(jīng)濟效益越好。90%輸電效率現(xiàn)代高壓輸電線路的輸電效率一般可達(dá)90%以上。10%線路損耗輸電線路的損耗一般在10%左右。配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配電系統(tǒng)將高壓電力輸送到用戶，確保安全可靠的供電。配電系統(tǒng)由高壓配電線路、配電變壓器、低壓配電線路、用戶負(fù)載組成。高壓配電線路將高壓電力從變電站輸送到配電變壓器，配電變壓器將高壓電力轉(zhuǎn)換為低壓電力供給用戶。低壓配電線路將低壓電力輸送到用戶，用戶負(fù)載是最終消耗電能的設(shè)備。配電系統(tǒng)的設(shè)計必須考慮可靠性、安全性、經(jīng)濟性，并滿足用戶需求。配電變壓器的類型干式變壓器干式變壓器使用絕緣油進(jìn)行冷卻，適用于室內(nèi)和戶外環(huán)境。油浸式變壓器油浸式變壓器使用絕緣油進(jìn)行冷卻，適用于室內(nèi)和戶外環(huán)境。電力變壓器電力變壓器用于將高壓電力轉(zhuǎn)換為低壓電力，用于住宅、商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用。配電變壓器配電變壓器用于將高壓電力轉(zhuǎn)換為低壓電力，用于住宅、商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用。配電電壓的等級低壓配電通常指電壓低于1000伏特的配電系統(tǒng)。中壓配電電壓范圍在1000伏特至35千伏之間。高壓配電電壓在35千伏以上。配電線路的構(gòu)成導(dǎo)線配電線路的核心，負(fù)責(zé)傳輸電能，材料包括銅線和鋁線，根據(jù)電流大小和電壓等級選擇合適的截面積。絕緣體用來隔離導(dǎo)線和支撐結(jié)構(gòu)，防止漏電和短路，常見的絕緣材料包括陶瓷、玻璃和聚合物。支撐結(jié)構(gòu)架設(shè)導(dǎo)線，將它們固定在空中，通常使用鋼管、水泥柱或木桿，需要滿足承載能力和抗風(fēng)能力。保護(hù)裝置防止過載、短路和接地故障，包括熔斷器、斷路器和過電流繼電器，確保線路安全運行。配電設(shè)備包括配電變壓器、開關(guān)、控制設(shè)備等，實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換、控制和分配電能。配電線路的保護(hù)過載保護(hù)防止電流過大，損壞線路和設(shè)備。過載保護(hù)器可以自動斷開電路。短路保護(hù)防止電路短路，造成線路過熱甚至火災(zāi)。熔斷器和斷路器可以快速切斷短路電流。漏電保護(hù)防止漏電造成人身觸電事故。漏電保護(hù)器可以檢測到漏電電流并自動切斷電源。接地保護(hù)將設(shè)備外殼接地，防止因絕緣損壞導(dǎo)致觸電事故。接地系統(tǒng)可以將漏電電流引入大地，保障安全。電機的基本原理電磁感應(yīng)原理電機的工作原理基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動或磁場發(fā)生變化時，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流。電磁力原理當(dāng)電流通過導(dǎo)體時，導(dǎo)體周圍會產(chǎn)生磁場，如果導(dǎo)體在磁場中運動，就會受到電磁力的作用，這個力可以推動電機轉(zhuǎn)動。能量轉(zhuǎn)換原理電機將電能轉(zhuǎn)換為機械能，電能驅(qū)動線圈產(chǎn)生磁場，磁場作用于轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而輸出機械能。電機的分類按工作原理分類直流電機和交流電機直流電機利用直流電產(chǎn)生磁場和磁力，推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)交流電機利用交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動按結(jié)構(gòu)分類單相電機和三相電機單相電機通常用于小型家用電器和工具，如洗衣機、電風(fēng)扇三相電機用于工業(yè)設(shè)備和大型機械，如起重機、壓縮機按用途分類異步電機、同步電機、步進(jìn)電機異步電機廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和家用電器，如空調(diào)、冰箱同步電機主要用于發(fā)電機和伺服系統(tǒng)步進(jìn)電機用于需要精確控制的場合，如數(shù)控機床、打印機電機的啟動方式1直接啟動最簡單，直接連接電源2降壓啟動降低啟動電流3星-三角啟動適用于三相異步電機4自耦變壓器啟動改變電壓，降低電流電機的啟動方式是指電機從靜止?fàn)顟B(tài)啟動到正常運行狀態(tài)的過程。不同的啟動方式會影響啟動電流、啟動時間和啟動效率。選擇合適的啟動方式對于保護(hù)電機、延長電機壽命具有重要意義。電機的調(diào)速方法1改變電源頻率調(diào)整電源頻率，改變電機轉(zhuǎn)速。2改變定子磁場調(diào)節(jié)勵磁電流，改變磁場強度，影響轉(zhuǎn)速。3改變轉(zhuǎn)子電路改變轉(zhuǎn)子電路的電阻或感應(yīng)電勢，影響轉(zhuǎn)速。4其他方法例如，脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)可實現(xiàn)精細(xì)調(diào)速。調(diào)速方法選擇取決于電機類型、負(fù)載特性等因素。常見的調(diào)速方法包括變頻調(diào)速、勵磁調(diào)速、轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速等。電機的保護(hù)1過載保護(hù)防止電機過載運行，避免電機過熱而損壞。2短路保護(hù)防止電機發(fā)生短路，避免電流過大而損壞。3欠壓保護(hù)防止電機在電壓過低的情況下運行，避免電機性能下降。4過熱保護(hù)防止電機內(nèi)部溫度過高，避免電機過熱而損壞。照明系統(tǒng)的設(shè)計照明系統(tǒng)設(shè)計是供配電系統(tǒng)的重要組成部分，需要綜合考慮照明需求、建筑結(jié)構(gòu)、光環(huán)境、節(jié)能環(huán)保等因素。照明系統(tǒng)設(shè)計需要滿足以下要求：提供充足的照明亮度，滿足不同場景的視覺需求保證光線均勻分布，避免眩光和陰影選擇合適的燈具和光源，提高照明效率和節(jié)能效果照明系統(tǒng)的選擇照明方式照明方式主要包括：自然采光，人工照明，以及混合照明。自然采光利用太陽光，可以節(jié)省能源，提升室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。人工照明使用燈具提供光線，可以滿足不同場合的照明需求。混合照明結(jié)合了自然采光和人工照明，可以提升室內(nèi)光線質(zhì)量，滿足多種照明需求。光源選擇光源種類繁多，需要根據(jù)不同的照明需求選擇合適的光源。常用的光源包括白熾燈，熒光燈，LED燈等。白熾燈光線柔和，但能耗高，壽命短。熒光燈節(jié)能環(huán)保，但啟動時間較長，光線較硬。LED燈節(jié)能高效，壽命長，光線柔和，是目前最常用的光源之一。燈具選擇燈具的選擇要與光源的特性和照明需求相匹配。常見的燈具包括：吸頂燈，壁燈，筒燈，射燈，臺燈等。燈具的材質(zhì)、形狀、尺寸，以及光線分布都會影響照明效果?？刂品绞秸彰飨到y(tǒng)的控制方式多種多樣，可以實現(xiàn)多種照明功能。常見的控制方式包括：開關(guān)控制，調(diào)光控制，智能控制。智能控制可以根據(jù)環(huán)境變化自動調(diào)節(jié)照明，提高照明效率，節(jié)約能源。配電系統(tǒng)的接地方式TN系統(tǒng)TN系統(tǒng)是中性點直接接地的系統(tǒng)，適用于中小型配電系統(tǒng)。TT系統(tǒng)TT系統(tǒng)是中性點直接接地，設(shè)備外殼也接地的系統(tǒng)，適用于對安全要求較高的場合。IT系統(tǒng)IT系統(tǒng)是中性點不接地的系統(tǒng)，適用于對安全要求非常高的場合。接地系統(tǒng)的設(shè)計1接地系統(tǒng)的目的接地系統(tǒng)可以防止觸電事故，并確保電氣設(shè)備安全運行。2接地電阻測量測量接地電阻以確保接地系統(tǒng)的有效性，需要使用專業(yè)的測量儀器。3接地方式選擇選擇合適的接地方式，例如TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)或IT系統(tǒng)，根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇。供配電系統(tǒng)的安全管理安全檢查定期進(jìn)行安全檢查，確保設(shè)備運行正常，預(yù)防事故發(fā)生。安全培訓(xùn)對工作人員進(jìn)行安全操作和事故處理培訓(xùn)，提高安全意識。安全設(shè)施配備齊全的消防器材和安全警示標(biāo)志，保證安全生產(chǎn)。安全操作嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，杜絕違章操作。供配電系統(tǒng)的維護(hù)和檢修1定期檢查定期對設(shè)備進(jìn)行全面檢查，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，防止安全事故發(fā)生。2