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(jiǎn)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(jī)、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(yùn)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(yùn)行和維護(hù)知識(shí)。課程特點(diǎn)理論與實(shí)踐相結(jié)合，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和解決實(shí)際問(wèn)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(kāi)始，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。輸電電能通過(guò)高壓輸電線路傳輸?shù)接脩羲诘亍Ｗ冸娮冸娬緦⒏邏弘娔芙祲簽榈蛪弘娔?。配電低壓電能通過(guò)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(guò)輸電網(wǎng)，將電能輸送到各個(gè)家庭、工廠和企業(yè)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)電廠是現(xiàn)代社會(huì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。為工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)活動(dòng)和日常生活提供可靠的電力供應(yīng)，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。發(fā)電機(jī)的類(lèi)型汽輪發(fā)電機(jī)蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)，汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。適用于大型火力發(fā)電廠。水輪發(fā)電機(jī)水流推動(dòng)水輪機(jī)，水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。適用于水力發(fā)電廠。風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)發(fā)電。適用于風(fēng)力發(fā)電廠。燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)燃?xì)馔苿?dòng)燃?xì)廨啓C(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。適用于小型發(fā)電廠。變壓器的原理和作用1磁場(chǎng)線圈中的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)2磁通變化磁通變化穿透另一個(gè)線圈3感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，改變電壓變壓器通過(guò)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(shí)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(shí)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(yùn)行時(shí)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(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的損耗，主要由銅損組成變壓器的無(wú)載運(yùn)行1加電變壓器初級(jí)繞組加電，建立起交變磁場(chǎng)。2磁場(chǎng)變化交變磁場(chǎng)在鐵芯中感應(yīng)出電勢(shì)，稱(chēng)為勵(lì)磁電勢(shì)。3勵(lì)磁電流勵(lì)磁電勢(shì)在初級(jí)繞組中產(chǎn)生電流，稱(chēng)為勵(lì)磁電流。變壓器的負(fù)載運(yùn)行1負(fù)載電流負(fù)載電流大小會(huì)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(lèi)不同負(fù)載種類(lèi)對(duì)變壓器運(yùn)行的影響也不同。4負(fù)載運(yùn)行效率負(fù)載運(yùn)行效率與負(fù)載率相關(guān)。負(fù)載運(yùn)行時(shí)，變壓器輸出電壓會(huì)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(lèi)對(duì)變壓器運(yùn)行的影響也不同。負(fù)載運(yùn)行效率會(huì)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(jì)和建造需要考慮安全、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等因素。輸電線路的電壓等級(jí)11.高壓電壓等級(jí)在110千伏及以上，主要用于長(zhǎng)距離輸送電力。22.超高壓電壓等級(jí)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(jí)在800千伏及以上，可實(shí)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(jí)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(jì)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(jì)必須考慮可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性，并滿足用戶需求。配電變壓器的類(lèi)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(jí)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(jí)選擇合適的截面積。絕緣體用來(lái)隔離導(dǎo)線和支撐結(jié)構(gòu)，防止漏電和短路，常見(jiàn)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(guò)載、短路和接地故障，包括熔斷器、斷路器和過(guò)電流繼電器，確保線路安全運(yùn)行。配電設(shè)備包括配電變壓器、開(kāi)關(guān)、控制設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換、控制和分配電能。配電線路的保護(hù)過(guò)載保護(hù)防止電流過(guò)大，損壞線路和設(shè)備。過(guò)載保護(hù)器可以自動(dòng)斷開(kāi)電路。短路保護(hù)防止電路短路，造成線路過(guò)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(cè)到漏電電流并自動(dòng)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(jī)的基本原理電磁感應(yīng)原理電機(jī)的工作原理基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)或磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流。電磁力原理當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，如果導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，就會(huì)受到電磁力的作用，這個(gè)力可以推動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。能量轉(zhuǎn)換原理電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，電能驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)作用于轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而輸出機(jī)械能。電機(jī)的分類(lèi)按工作原理分類(lèi)直流電機(jī)和交流電機(jī)直流電機(jī)利用直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)和磁力，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)交流電機(jī)利用交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)按結(jié)構(gòu)分類(lèi)單相電機(jī)和三相電機(jī)單相電機(jī)通常用于小型家用電器和工具，如洗衣機(jī)、電風(fēng)扇三相電機(jī)用于工業(yè)設(shè)備和大型機(jī)械，如起重機(jī)、壓縮機(jī)按用途分類(lèi)異步電機(jī)、同步電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)異步電機(jī)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(jī)主要用于發(fā)電機(jī)和伺服系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)用于需要精確控制的場(chǎng)合，如數(shù)控機(jī)床、打印機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)方式1直接啟動(dòng)最簡(jiǎn)單，直接連接電源2降壓?jiǎn)?dòng)降低啟動(dòng)電流3星-三角啟動(dòng)適用于三相異步電機(jī)4自耦變壓器啟動(dòng)改變電壓，降低電流電機(jī)的啟動(dòng)方式是指電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)到正常運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程。不同的啟動(dòng)方式會(huì)影響啟動(dòng)電流、啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)效率。選擇合適的啟動(dòng)方式對(duì)于保護(hù)電機(jī)、延長(zhǎng)電機(jī)壽命具有重要意義。電機(jī)的調(diào)速方法1改變電源頻率調(diào)整電源頻率，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。2改變定子磁場(chǎng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，改變磁場(chǎng)強(qiáng)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(shì)，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(shí)現(xiàn)精細(xì)調(diào)速。調(diào)速方法選擇取決于電機(jī)類(lèi)型、負(fù)載特性等因素。常見(jiàn)的調(diào)速方法包括變頻調(diào)速、勵(lì)磁調(diào)速、轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速等。電機(jī)的保護(hù)1過(guò)載保護(hù)防止電機(jī)過(guò)載運(yùn)行，避免電機(jī)過(guò)熱而損壞。2短路保護(hù)防止電機(jī)發(fā)生短路，避免電流過(guò)大而損壞。3欠壓保護(hù)防止電機(jī)在電壓過(guò)低的情況下運(yùn)行，避免電機(jī)性能下降。4過(guò)熱保護(hù)防止電機(jī)內(nèi)部溫度過(guò)高，避免電機(jī)過(guò)熱而損壞。照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)需要滿足以下要求：提供充足的照明亮度，滿足不同場(chǎng)景的視覺(jué)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(yáng)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(chǎng)合的照明需求?；旌险彰鹘Y(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(lèi)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(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，光線較硬。LED燈節(jié)能高效，壽命長(zhǎng)，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(jiàn)的燈具包括：吸頂燈，壁燈，筒燈，射燈，臺(tái)燈等。燈具的材質(zhì)、形狀、尺寸，以及光線分布都會(huì)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(shí)現(xiàn)多種照明功能。常見(jiàn)的控制方式包括：開(kāi)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(dòng)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(diǎn)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(diǎn)直接接地，設(shè)備外殼也接地的系統(tǒng)，適用于對(duì)安全要求較高的場(chǎng)合。IT系統(tǒng)IT系統(tǒng)是中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)，適用于對(duì)安全要求非常高的場(chǎng)合。接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(yùn)行。2接地電阻測(cè)量測(cè)量接地電阻以確保接地系統(tǒng)的有效性，需要使用專(zhuān)業(yè)的測(cè)量?jī)x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(shí)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(yùn)行正常，預(yù)防事故發(fā)生。安全培訓(xùn)對(duì)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(shí)。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(duì)設(shè)備進(jìn)行全面檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，防止安全事故發(fā)生。2