第1章工廠供電概論

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1、,,*,工 廠 供 電,課程說明,《,工廠供電,》,劉介才,機(jī)械工業(yè)出版社,教材,48,學(xué)時 專業(yè)課,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,《,工廠供電,》,蘇文成,機(jī)械工業(yè)出版社,,考核方式,課堂出勤率,20%+,作業(yè),20%+,考試,60%,主要內(nèi)容,第二章 負(fù)荷計算,第三章 工廠供電系統(tǒng),第一章 工廠供電概論,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第四章,工廠供電系統(tǒng)的保護(hù)及,,供電自動化,,第六章,工廠供電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量,,第七章,工廠電氣照明技術(shù),,,,,,,,第五,章,節(jié)約電能與提高工廠供電,,統(tǒng)功率因數(shù),

2、,本章首先簡要說明工廠供電的意義、要求及,,本課程的任務(wù)；其次簡紹典型的各類工廠供電系,,統(tǒng)及發(fā)電廠、電力系統(tǒng)的基本知識，然后重點論,,述關(guān)系到供電系統(tǒng)全局的,兩個基本問題,，即電力,,系統(tǒng)的電壓和電力系統(tǒng)的中性點運(yùn)行方式，最后,,概述工廠供電設(shè)計的,基本概念,。,,,,,,,第一章 工廠供電概論,第一章 工廠供電概論,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運(yùn)行方式,,及低電壓配電系統(tǒng)接地型式,,第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源,,和負(fù)荷的基本知識,第一節(jié) 工廠供電的意義、要求,,及課程任務(wù),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,,第一節(jié) 工廠供電的意義、要

3、求及課程任務(wù),,,工廠供電（,plant power supply,）是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，也稱工廠配電。,,,,,重要性：,,工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以增加產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率，供電突然中斷，則對工業(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，給國家和人民帶來經(jīng)濟(jì)上甚至政治上的重大損失。,第一節(jié) 工廠供電的意義、要求及課程任務(wù),工廠供電的要求：,,,（,1,）安全,,（,2,）可靠,,（,3,）優(yōu)質(zhì),,（,4,）經(jīng)濟(jì),,,工廠供電的課程任務(wù)：,,,講述中小型工廠內(nèi)部的電能供應(yīng)和分配問題，并講,,述電氣照明，使學(xué)生初步掌握中小型工廠供電系統(tǒng)和電,,氣照明運(yùn)行維護(hù)和

4、簡單設(shè)計計算所必需的基本理論和基,,本知識。,第一節(jié) 工廠供電的意義、要求及課程任務(wù),,第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷的基本知識,一、工廠供電系統(tǒng)概況,,從電源線路進(jìn)廠起到高低壓用電設(shè)備進(jìn)線端止的整個電路系統(tǒng)。,,,電能先經(jīng)高壓配電所（,High-voltage distribution substation,，,HDS,）集中，再有高壓配電線路將電能送到各車間變電所（,shop transformer substation,，,STS,），或有高壓配電線路直接供給高壓用電設(shè)備。,,,車間變電所內(nèi)裝有配電變壓器，將,6-10kV,的高壓降為一般低壓設(shè)備所需的電壓，如,220/380V,

5、，然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備使用。,分類,:,,大型用戶,:,圖,l,－,1,,高壓深入,負(fù)荷中心,:,圖,1,－,2,,中型用戶,:,圖,1,－,3,、圖,1,－,4,,小型用戶,:,,圖,1,－,5,、圖,1,－,6,一般中型工廠的電源進(jìn)線電壓是,6-10kV,。,一、工廠供電系統(tǒng)概況,第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷的基本知識,,第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷的基本知識,,,,對于大型工廠及某些電源進(jìn)線，或電壓為,35kV,及以上的中,,型工廠，一般經(jīng)兩次降壓 ，即電源進(jìn)廠以后，先經(jīng)總降壓變電,,所，然后通過高壓配電線將電能送到各個車間變電所，也有的經(jīng),,高壓配電

6、所再送到車間變電所，最后經(jīng)配電變壓器降為一般低壓,,用電設(shè)備所需的電壓。其簡圖如,圖,1-1,所示。,,,有的,35kV,進(jìn)線的工廠，只經(jīng)一次降壓，即,35kV,線路直接引入,,靠近負(fù)荷中心的車間變電所，經(jīng)車間變電所的配電變壓器直接降,,為低壓用電設(shè)備所需的電壓，如,圖,1-2,所示。,,,圖,1-1,具有總降壓變電所的工廠供電系統(tǒng)簡圖,,第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷的基本知識,,圖,1-2,高壓深入負(fù)荷中心,的直配式工廠供電系統(tǒng)簡圖,可以省去一級中間變壓。簡化,,供電系統(tǒng)接線，節(jié)約投資和有,,色金屬用量，降低電能和電壓,,損耗。,,是否滿足,35kV,架空線路,,深入負(fù)荷中心的“安全

7、,,走廊”要求,,指在計算導(dǎo)線最大風(fēng)偏和安全距,,離情況下，,35kV,及以上高壓架空,,電力線路兩邊導(dǎo)線向外側(cè)延伸一,,定距離所形成的兩條平行線之間,,的專用通道。,第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷的基本知識,工廠供電,,圖,1-3,是一個比較典型的中型工廠供電系統(tǒng)簡圖。,,圖,1-3,中型工廠供電系統(tǒng)簡圖,,單母線分段制,隔離開關(guān)閉合，由一條電源,,進(jìn)線供電，通常來自公網(wǎng)，,,另一條備用，來自鄰近單位。,,第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷的基本知識,圖,1-4,是如圖,1-3,所示工廠供電系統(tǒng)的平面布線示意圖。,,,,,圖,1-4,圖,1-3,中型工廠供電系統(tǒng)的平面布線示意圖,,第

8、二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷的基本知識,,對于小型工廠，由于其容量一般不大于,1000kVA,或稍多，因此通常只設(shè)一個降壓變電所，將,6,～,10kV,降為低壓用電設(shè)備所需的電壓，如圖,1-5,所示。,,圖,1-5,只設(shè)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,一般直接由公共低壓電網(wǎng)供電。,第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷的基本知識,圖,1,－,6,容量不大于,160kVA,時,經(jīng)過分析可知：,配電所的任務(wù)是,,接受電能和分配電能，不改變電,,壓；而變電所的任務(wù)是接受電能、,,變換電壓和分配電能。,,4.,小型用戶,二、工廠供電系統(tǒng)電源簡介

9、,,,,（一）發(fā)電廠,,,,將自然界蘊(yùn)藏的各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能,(,二次能源,),的,,工廠。,,種類：水力、火力、核能、風(fēng)力、地?zé)峒疤柲馨l(fā)電廠。,,第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷的基本知識,二、工廠供電系統(tǒng)電源簡介,,,（二）電力系統(tǒng),,送電過程：,發(fā)電機(jī)→升壓→高壓輸電線路→降壓→配電,,,,,,,圖,1-7,從發(fā)電廠到用戶的送電過程示意圖,,,第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷的基本知識,第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷的基本知識,,（三）工廠的自備電源簡介,,1.,采用柴油發(fā)電機(jī)組的自備電源。,,,,第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷的基本知識,圖,1-9,是采用快速

10、自啟動型,,柴油發(fā)電機(jī)組作備用電源,,的主接線圖。,,2.,采用柴油發(fā)電機(jī)組的自備電源,,,,,,,,,,,,,柴油發(fā)電機(jī)組組成示意圖,第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷的基本知識,三、工廠電力負(fù)荷簡介,,,電力負(fù)荷又稱電力負(fù)載，有兩種含義：,,1.,是指耗用電能的用戶設(shè)備或用戶,，如重要負(fù)荷、一,,般負(fù)荷、動力負(fù)荷、照明負(fù)荷等；,,,2.,是指用電設(shè)備或用戶耗用的功率或電流大小,，如輕,,負(fù)荷（輕載）、重負(fù)荷（重載）、空負(fù)荷（空載）、,,滿負(fù)荷（滿載）等。,返回本,,章目錄,第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷的基本知識,,（一）工廠電力負(fù)荷的分級,,,工廠電力負(fù)荷，按,GB 50052-

11、1995《,供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范,》,規(guī)定，根據(jù)其對供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度分為三級：,一級負(fù)荷,,中斷供電將造成人身傷亡，或者中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時，如：重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、國民經(jīng)濟(jì)中重點企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時間才能恢復(fù)等。,二級負(fù)荷,,中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失，如：主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復(fù)、重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。,,三級負(fù)荷,不屬于一級和二級負(fù)荷者應(yīng)為三級負(fù)荷,。,,第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷的基本知識,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運(yùn)行方式及低壓配

12、電系統(tǒng)接地型式,,一、電力系統(tǒng)的中性點運(yùn)行方式,,,電源中性點的不同運(yùn)行方式，對電力系統(tǒng)的運(yùn)行，特別是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時有明顯的影響，而且將影響系統(tǒng)二次側(cè)的繼電保護(hù)和檢測儀表的選擇和運(yùn)行。,大電流接地系統(tǒng),,小電流接地系統(tǒng),,,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,,器的中性點有三種運(yùn)行方式：,,①,中性點不接地；,,②,中性點經(jīng)阻抗接地；,,③,中性點直接接地。,——,,小接地電流系統(tǒng)，亦稱中性點非有效接地系統(tǒng)，或稱中,,性點非直接接地系統(tǒng)。大接地電流系統(tǒng)，亦稱中性點有效接,,地系統(tǒng)。,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式,,我國,3-66kV,的電力系

13、統(tǒng)，特別是,3-10kV,系統(tǒng)，一般采用,,中性點不接地的運(yùn)行方式。如果單相接地電流大于一定值時,,（,3-10kV,大于,30A,，,20kV,及以上大于,10A,）則采用中性點經(jīng),,消弧線圈接地的運(yùn)行方式或低電阻接地方式。,110kV,上采用,,中性點直接接地。,一、電力系統(tǒng)的中性點運(yùn)行方式,圖,1-11,正常運(yùn)行時的中性點不接地的電力系統(tǒng),,,a,）電路圖,b,）相量圖,系統(tǒng)正常運(yùn)行時，三,,相電壓是對稱的，三個相,,對地電流也是平衡的。地,,中沒有電流流過。,,一、電力系統(tǒng)的中性點運(yùn)行方式,,,（一）中性點不接地系統(tǒng),,圖,1-11,是電源中性點不接地系統(tǒng)在正常運(yùn)行時的電路圖和相量圖。

14、,,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式,,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，假設(shè),C,相接地。這時,C,相對地電壓為零，而,A,，,B,相對地電壓,相電壓變?yōu)榫€電壓，升高為原來的 倍。接地電流超前,U,C,90,度。大小為原來的,3,倍。,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式,,U,N,為系統(tǒng)額定電壓（,KV,）；,l,oh,為,同一電壓的具有電氣聯(lián)系的架空線路總長度；,,l,cab,為同一電壓的具有電氣聯(lián)系的電纜線路總長度。,,由于線路對地的電容不好計算，因此 不好計算。通常采用經(jīng)驗公式,提示：,當(dāng)發(fā)生接地故障時，三相用電設(shè)備正常工作未

15、受影響，因為線電壓的相位和量值均為變化。但不允許長時間運(yùn)行。,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式,,（二）中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng),,,單相接地電流大于一定值時，電力系統(tǒng)中性點必須采取中性點經(jīng)阻抗線圈接地的運(yùn)行方式。,圖,1-13,中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障,,,a,）電路圖,b,）相量圖,電容電流超前電壓,90,0,，,,電感電流滯后,90,0,?；ハ嘌a(bǔ)償。,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式,,（三）中性點直接接地或經(jīng)低電阻接地的電力系統(tǒng),,,中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相短路時，非故障相對地電壓不變，電氣設(shè)備絕緣水平可按相

16、電壓考慮。,圖,1-14,中性點直接接地的電力系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式,,二、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(yùn),,行方式，引出中性線（,N,）、保護(hù)線（,PE,）或保護(hù)中性線（,PEN,）。,,中性線功能：,一是用來接其額定電壓為系統(tǒng)相電壓的單相用,,電設(shè)備；二是用來傳導(dǎo)三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；,,三是用來減少負(fù)荷中性點的電位偏移。,,保護(hù)線功能：,保障人身安全，防止發(fā)生觸電事故的接地線。,,系統(tǒng)中所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分（指正常不帶電但故障時可,,能帶電的易被接觸的導(dǎo)

17、電部分）通過保護(hù)線接地。,,保護(hù)中性線功能：,兼有兩者功能。我國統(tǒng)稱“零線”。,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式,,二、低壓配電系統(tǒng)的接地型式,,,（一）,TN,系統(tǒng),,,TN,系統(tǒng)的中性點直接接地，所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接公共的保護(hù)線（,PE,線）或公共的保護(hù)中性線（,PEN,線）。這種接公共,PE,線或,PEN,線的方式，通稱“接零”。,TN,系統(tǒng)又分,TN-C,系統(tǒng)、,TN-S,系統(tǒng)和,TN-C-S,系統(tǒng)，如圖,1-15,所示。,低壓配電系統(tǒng)按接地型式分,TN,系統(tǒng)、,TT,系統(tǒng)和,IT,系統(tǒng)。,,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式,,圖

18、,1-15,低壓配電的,TN,系統(tǒng),,a,）,TN-C,系統(tǒng) ；,b,）,TN-S,系統(tǒng) ；,c,）,TN-C-S,系統(tǒng),,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式,,（二）,TT,系統(tǒng),,TT,系統(tǒng)的中性點直接接地，而其中設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均各自經(jīng),PE,線單獨(dú)接地，如圖,1-16,所示。,,,圖,1-16,低壓配電的,TT,系統(tǒng),,,根據(jù),<,住宅設(shè)計規(guī)范,>,,規(guī)定,:,住宅供電系統(tǒng),,,應(yīng)采,,用,TT,、,TN,系統(tǒng)接地方式。,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式,,,（三）,IT,系統(tǒng),,IT,系統(tǒng)的中性點不接地，或經(jīng)高阻抗（,100,歐）接地

19、。該系統(tǒng)沒有,N,線,,,因此不適合接額定電壓為系統(tǒng)相電壓的設(shè)備,,,只能接額定電壓為系統(tǒng)線電壓的設(shè)備。,,該系統(tǒng)中所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均經(jīng)各自的,PE,線單獨(dú)接地，如圖,1-17,所示,。,,圖,1-17,低壓配電的,IT,系統(tǒng),由于,IT,系統(tǒng)中性點不接地或經(jīng)高阻抗線圈接地,,,因此當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時,,,三相用電設(shè)備及接線電壓的單相設(shè)備仍能繼續(xù)運(yùn)行,.,但應(yīng)發(fā)出報警信號，以便及時處理。,,IT,系統(tǒng)通常不引出中性線，因此，它一般為三相三線制系統(tǒng)，主要用于對連續(xù)供電要求較高及有易燃、易爆危險場所，特別是礦山、井下等場所的供電。,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地

20、型式,,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,一、概述,,電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的兩個基本參數(shù)。,,對工廠供電系統(tǒng)來說，提高電能質(zhì)量主要是提高電壓,,質(zhì)量。,,電壓質(zhì)量是按照國家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范對電力系統(tǒng)電壓的偏,,差、波動、波形及其三相性的對稱性（平衡性）等的一,,種質(zhì)量評估。,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,電壓偏差是指電氣設(shè)備的端電壓與其額定電壓之差，,,通常以其對額定電壓的百分值來表示。,,電壓的波動是指電網(wǎng)電壓有效值（方均根值）的快速,,變動。電壓波動值以用戶公共供電點在時間上相鄰的最大,,和最小電壓方均根之差對電網(wǎng)額定電壓的百分值來表示。,,電壓波動的頻率用單位時間內(nèi)電壓波動（變動）

21、的次數(shù)來,,表示。,,電壓波形的好壞，以其對正弦波形畸變的程度來衡量。,,三相電壓的平衡情況，以其不平衡度來衡量。,,隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展，供電系統(tǒng)中增加了大量的非線性負(fù)載，特別是靜止變流器，從低壓小容量家用電器到高壓大容量用的工業(yè)交直流變換裝置，由于靜止變流器是以開關(guān)方式工作的，會引起電網(wǎng)電流、電壓波形發(fā)生畸變，引起電網(wǎng)的諧波“污染”。另外，沖擊性、波動性負(fù)荷，如電弧爐、大型軋鋼機(jī)、電力機(jī)車等運(yùn)行中不僅會產(chǎn)生大量的高次諧波，而且使得電壓波動、閃變、三相不平衡日趨嚴(yán)重。,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,這些對電網(wǎng)的不利影響不僅會導(dǎo)致供用電設(shè)備本身的安,,全性降低，而且會嚴(yán)重削弱和

22、干擾電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，造成對,,電網(wǎng)的“公害”。,為此，國家技術(shù)監(jiān)督局相繼頒布了涉及電能質(zhì)量五個方面的國家標(biāo)準(zhǔn)，即：,供電電壓允許偏差，供電電壓允許波動和閃變，供電三相電壓不允許平衡度，公用電網(wǎng)諧波，以及供電頻率允許偏差等的指標(biāo)限制。,,,,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,二、三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓,,（一）電網(wǎng),(,電力線路,),的額定電壓,,按,GB156-2003《,標(biāo)準(zhǔn)電壓,》,規(guī)定，我國三相交流電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的額定電壓如表,1-1,所示。,,分,,類,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

23、,低,,壓,,0.38,,0.40,,0.38,,0.40,,,0.66,,0.69,,0.66,,0.69,高,,壓,,3,,3,15,,3, 3.15,,3,15, 3.3,,,6,,6.3,,6, 6.3,,6.3, 6.6,,,10,,10.5,,10, 10.5,,10.5, 11,表,1-1,我國三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,,高壓,,—,13.8, 15.75, 18, 20,,,22, 24, 26,,13.8, 15.75, 18, 20,，,22, 24, 26,,—,,,35,,—,,35,,38.5,,,66,,—,,66,,72

24、.5,,,110,,—,,110,,121,,,220,,—,,220,,242,,,330,,—,,330,,363,,,500,,—,,500,,550,,,750,,—,,750,,825 (800),,1000,—,1000,1100,,(,續(xù),),,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,,（二）用電設(shè)備的額定電壓,,按,GB/T11022-1999《,高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共同技術(shù)要求,》,規(guī)定，高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的額定電壓按其允許的最高工作電壓來標(biāo)注，如表,1-2,所示。,表,1-2,系統(tǒng)的額定電壓、最高電壓和高壓設(shè)備的額定電壓 （單位：,kV,）,系 統(tǒng),,額定電壓,

25、,系 統(tǒng),,最高電壓,高壓開關(guān)、互感器及支柱,,絕緣子的額定電壓,穿墻套管,,額定電壓,熔 斷 器,,額定電壓,,3,,6,,10,,35,,3.5,,6.9,,11.5,,40.5,,3.6,,7.2,,12,,40.5,,—,,6.9,,11.5,,40.5,,3.5,,6.9,,12,,40.5,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,,(,三,),發(fā)電機(jī)的額定電壓,,,為了維持線路的平均電壓在額定電壓值,,,線路首端,(,電源端,),的電壓應(yīng)較線路額定電壓高,5%,,而線路末端電壓則較線路額定電壓低,5%,,如圖,1-18,所示。取,系統(tǒng)的額定電壓,105%,。,,,圖,1-18,用電

26、設(shè)備和發(fā)電機(jī)的額定電壓,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,（四,),電力變壓器的額定電壓,1.,變壓器一次繞組的額定電壓,,分兩種情況：① 升壓變壓器：當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連時，高于電網(wǎng) 額定電壓,5%,②,降壓變壓器：當(dāng)變壓器直接與線路相連時，與供電線路 電壓相同。,+5%,+10%,+0%,+5%,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,,2.,變壓器二次側(cè)額定電壓,,分兩種情況：,,① 變壓器二次側(cè)供電線路較長，高于供電線路額定電壓,10%,。,,② 變壓器二次側(cè)供電線路較短，或低

27、壓線路時，高于供電電,,網(wǎng)額定電壓,5%,。,當(dāng)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(bǔ),,償滿載時變壓器繞組上,,的電壓損失即可。,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,(,五,),電壓高低的劃分,電力系統(tǒng)電壓高低的劃分,,,因著眼點不同而有不同的劃分方法,.,,1.,根據(jù),《,電業(yè)安全工作規(guī)程,》,規(guī)定：,,低壓,——,指設(shè)備對地電壓在,250V,及以下者；,,高壓,——,指設(shè)備對地電壓在,250V,以上者。,,以上劃分是從人身安全方面著眼的。,,2.,根據(jù)我國的一些設(shè)計、制造和安裝規(guī)程通常是以,1000V,為界限來劃分電壓高低。一般規(guī)定,：,,低壓,——,指額定電

28、壓在,1000V,（或,1200V,）以下者；,,高壓,——,指額定電壓在,1000V,（或,1200V,）以上者。,,,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,,三、電壓偏差與電壓調(diào)整,,（一）電壓偏差的有關(guān)概念,,電壓偏差是指給定瞬間設(shè)備的端電壓,U,與設(shè)備額定電壓,,U,N,,之差對額定電壓,U,N,,的百分比，即：,,對異步電動機(jī)的影響：明顯影響使用壽命。降低生產(chǎn)效率，,,影響產(chǎn)品質(zhì)量。,,,對同步電動機(jī)的影響：同步電機(jī)和電源頻率同步，與電壓沒,,關(guān)系，但電壓下降，輸出功率下降，帶載能力下降，過低，將,,失步，轉(zhuǎn)速可能下降，也可能停轉(zhuǎn),。,,,對電光源的影響：明顯影響使用壽命。,,,第四節(jié)

29、 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,,《,電能質(zhì)量供電電壓允許偏差,》,（,GB12325,－,90,）規(guī)定電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下，用戶受電端供電電壓的允許偏差為,:,(1,）,35kV,及以上供電和對電壓質(zhì)量有特殊要求的用戶為額定,,電壓的＋,5,％～－,5,％；,,（,2,）,10kV,及以下高壓供電和低壓電力用戶為額定電壓的＋,7,％,,～－,7,％；,,（,3,）低壓照明用戶為額定電壓的＋,5,％～－,10,％。,,為了保證用電設(shè)備的正常運(yùn)行，在綜合考慮了設(shè)備制造和,,電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)合理性后，對各類用戶設(shè)備規(guī)定了如上的允許,,偏差值，此值為工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)設(shè)計提供了依據(jù)。,,第四節(jié) 電力

30、系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,（二）電壓調(diào)整的措施,,（,1,）正確選擇無載調(diào)壓型變壓器的電壓分接頭或采用有,,載調(diào)壓變壓器。我國工廠供電系統(tǒng)中應(yīng)用的,6,～,10kV,電力變壓,,器，一般為無載調(diào)壓型，其高壓繞組（一次繞組）有,±5%,的電,,壓分頭，并裝設(shè)有無載調(diào)壓分接開關(guān)，如圖,1-20,所示。,,（,2,）合理減小系統(tǒng)的阻抗。,,（,3,）合理改變系統(tǒng)的運(yùn)行方式。,,（,4,）盡量使系統(tǒng)的三相負(fù)荷均衡。,,（,5,）采用無功功率補(bǔ)償裝置。,在工業(yè)企業(yè)中，改善電壓偏差的主要措施有三種：,,（,1,）就地進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，及時調(diào)整無功功率補(bǔ)償量，無功負(fù)荷的變,,化在電網(wǎng)各級系統(tǒng)中均產(chǎn)生電壓偏差，它

31、是產(chǎn)生電壓偏差的根源，因此，,,就地進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，及時調(diào)整無功功率補(bǔ)償量，從源頭上解決問題，,,是最有效的措施。,,（,2,）調(diào)整同步電動機(jī)的勵磁電流，在銘牌規(guī)定值的范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整同步,,電動機(jī)的勵磁電流，使其超前或滯后運(yùn)行，就能產(chǎn)生超前或滯后的無功功,,率，從而達(dá)到改善網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的功率因數(shù)和調(diào)整電壓偏差的目的。,,（,3,）采用有載調(diào)壓變壓器。從總體上考慮無功負(fù)荷只宜補(bǔ)償?shù)焦β室驍?shù),,為,0.90,～,0.95,，仍然有一部分變化無功負(fù)荷要電網(wǎng)供給而產(chǎn)生電壓偏差，,,這就需要分區(qū)采用一些有效的辦法來解決，采用有載調(diào)壓變壓器就是有效,,而經(jīng)濟(jì)的辦法之一。,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,

32、,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,,圖,1-20,電力變壓器的分接開關(guān),,1-,帽,2-,密封墊圈,3-,操動螺母,4-,定位釘,5-,絕緣底座,6-,靜觸頭,7-,動觸頭,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,,四、電壓波動及其抑制,,電壓波動是由于負(fù)荷劇烈變動的沖擊性負(fù)荷引起的。,,負(fù)荷急劇變動，使電網(wǎng)的電壓損耗相應(yīng)變動，從而使用戶,,公共供電點的電壓出現(xiàn)波動現(xiàn)象。 如電弧爐、軋機(jī)、電,,弧焊機(jī)等引起的。,,影響電動機(jī)的正常啟動，甚至無法啟動；引起同步電,,動機(jī)的轉(zhuǎn)子震動，電子設(shè)備無法正常工作，燈光照度不穩(wěn),,定造成的視感變化等。,,《,電能質(zhì)量電壓波動和閃變,》,（,GB12326,－,

33、2000,）,,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,電壓波動,抑制措施：,,對負(fù)荷變動劇烈的大型電氣設(shè)備，采用專用線路或?qū)Ｓ米儔浩鲉为?dú)供電；,-,最簡便有效,,設(shè)法增大供電容量，減少系統(tǒng)阻抗，例如單回路線路改為雙回路，架空線改為電纜線路等，使系統(tǒng)的電源損耗減小，從而減小負(fù)荷波動引起的電源波動；,,在系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的電壓波動時，減少或切除引起波動的負(fù)荷；,,對大容量電弧爐的爐用變壓器，宜由短路容量較大的電網(wǎng)供電；,,對大型沖擊性負(fù)荷，可裝設(shè)能,“,吸收,”,沖擊性無功功率的靜止型無功補(bǔ)償裝置（,SVC,）。,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,,五、電網(wǎng)諧波及其抑制,,,（一）電網(wǎng)諧波的有關(guān)概念,

34、,,諧波（,Harmonic,）即對周期性的變流量進(jìn)行傅里葉級數(shù)分解，得到頻率,,為大于,1,的整數(shù)倍基波頻率的分量，它是由電網(wǎng)中非線性負(fù)荷而產(chǎn)生的。,,向公用電網(wǎng)注入諧波電流或公共電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波電壓的電氣設(shè)備，稱,,為諧波源。,,（二）電網(wǎng)諧波的危害,,,諧波的產(chǎn)生主要是因電力系統(tǒng)中存在各種非線性元件。最嚴(yán)重的是大型,,晶閘管變流設(shè)備和大型電弧爐。,,對變壓器,—,使鐵心損耗增加，出現(xiàn)過熱，縮短壽命；,,對交流電機(jī),—,不僅使鐵心損耗增加，而且使電動機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生振動現(xiàn)象，,,影響產(chǎn)品質(zhì)量；,,對電容器,—,過負(fù)荷甚至燒毀。此外可使電力線路電能損耗和電壓損耗增,,加，計量電表不準(zhǔn)；電壓諧振等。,

35、《,電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波,》,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,（三）電網(wǎng)諧波的抑制,,抑制電網(wǎng)諧波，可采取下列措施：,,（,1,）三相整流變壓器采用,Yd,或,Dy,聯(lián)結(jié)。,,（,2,）增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)。,,（,3,）使各臺整流變壓器二次側(cè)互有相角差。,,（,4,）裝設(shè)分流濾波器 。在大容量靜止“諧波源”（如大,,型晶閘管整流器）與電網(wǎng)連接處，裝設(shè),如圖,1-21,所示的分流濾,,波器，使濾波器的各組,R-L-C,回路分別對需要消除的,5,，,7,，,11…,,等次諧波進(jìn)行調(diào)諧，使之發(fā)生串聯(lián)諧振。,,（,5,）選用,Dyn11,聯(lián)結(jié)組三相配電變壓器。,,（,6,）其他抑制諧波的措

36、施。,,,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,,圖,1-21,裝設(shè)分流濾波器吸收高次諧波,,六、三相不平衡及其改善,,,在三相供電系統(tǒng)中，如果三相的電壓或電流幅值或有效值不相等，或者三相的電壓或電流相位差不為,120,度時，稱為三相電壓或電流不平衡。,,主要原因是三相負(fù)荷不平衡。,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,七、工廠供配電電壓的選擇,（一）工廠供電電壓的選擇,,,工廠供電的電壓，主要取決于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的供電電壓等級，,,同時也要考慮工廠用電設(shè)備的電壓、容量和供電距離等因素。,,各級電壓電力線路合理的輸送功率和輸送距離，在同一輸送功,,率和輸送距離條件下，供電電壓越高，線路電流越小，使線路,

37、,導(dǎo)線或電纜截面越小，可減少線路的初投資和有色金屬消耗量。,,如,表,1-3,所示。,,（二）工廠高壓配電電壓的選擇,,,主要取決于工廠高壓用電設(shè)備的電壓和容量、數(shù)量等因素。,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,,表,1-3,各級電壓線路合理的輸送功率和輸送距離,線路電壓,/kV,線路結(jié)構(gòu),輸送功率,/kW,輸送距離,/km,0.38,,0.38,,6,,6,,10,,10,,35,,66,,110,,220,架空線,,電纜,,架空線,,電纜,,架空線,,電纜,,架空線,,架空線,,架空線,,架空線,≤,100,,≤175,,≤1000,,≤3000,,≤2

38、000,,≤5000,,2000,～,10000,,3500,～,30000,,10000,～,50000,,100000,～,500000,≤,0.25,,≤0.35,,≤10,,≤8,,6,～,20,,≤10,,20,～,50,,30,～,100,,50,～,150,,200,～,300,（三）工廠低壓配電電壓的選擇 一般采用,220/380V,。,工廠供電設(shè)計的一般知識,,1,、,一般設(shè)計原則,,,按照國家標(biāo)準(zhǔn),GB50052,—,95 《,供配電系統(tǒng)設(shè)汁規(guī)范,》,、,,GB50053,—,94《10kV,及以下變電所設(shè)計規(guī)范,》,、,GB50054,—,95,,《,低壓配電設(shè)計

39、規(guī)范,》,等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計必須遵,,循以下一般設(shè)計原則：,,,(1),遵守規(guī)程、執(zhí)行政策,,,(2),安全可靠、先進(jìn)合理,,,(3),近期為主、考慮發(fā)展,,,(4),全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧,,,工廠供電設(shè)計的一般知識,,2,、工廠供電設(shè)計的內(nèi)容,,,包括變配電所設(shè)計、配電線路設(shè)計和電氣照明設(shè)計等。,,,3,、工廠供電設(shè)計的程序與要求,,工廠供電設(shè)計，通常分為擴(kuò)大初步設(shè)計和施工設(shè)計兩個,,階段。大型設(shè)計，也有分為初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和施工設(shè)計,,三個階段，或分為方案設(shè)計、初步設(shè)計和施工設(shè)計三個階段,,的。如果設(shè)計任務(wù)緊迫，設(shè)計規(guī)模較小，又經(jīng)技術(shù)論證許可,,時，也可直接進(jìn)行施工設(shè)計。,,,,初

40、步設(shè)計,是在可行性研究之后進(jìn)行的，是為了進(jìn)一步認(rèn)證項目的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的可行與合理，特別大的項目有時還會進(jìn)行擴(kuò)大初步設(shè)計和再擴(kuò)大初步設(shè)計；施工圖設(shè)計是為滿工程的安裝，對各項目工作的細(xì)化，其深度通常要達(dá)到以據(jù)安裝和驗收的要求，對于很小的項目可以在可研之后直接進(jìn)入到施工圖設(shè)計階段。,,擴(kuò)大初步設(shè)計,是指在方案設(shè)計基礎(chǔ)上的進(jìn)一步設(shè)計,,,但設(shè)計深度還未達(dá)到施工圖的要求。,,技術(shù)設(shè)計,是,工廠供電系統(tǒng),的定型階段。它將對,系統(tǒng),進(jìn)行全面的技術(shù)規(guī)劃，確定,設(shè)備的型號、數(shù)量,、尺寸、配合關(guān)系以及技術(shù)條件等等。,技術(shù)設(shè)計是,系統(tǒng),設(shè),計,工作中最重要的一個階段,，,系統(tǒng),結(jié)構(gòu),的合理性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等都取決

41、于這一設(shè)計階段。,,方案設(shè)計,是指在工廠,企業(yè),相關(guān)問題診斷的基礎(chǔ)上,，設(shè)計出,系統(tǒng),、具體的解決方案并進(jìn)行,規(guī)劃,。,方案設(shè)計是設(shè)計中的重要階段，它是一個極富有,創(chuàng)造性,的設(shè)計階段，同時也是一個十分復(fù)雜的問題，它涉及到設(shè)計者的知識水平、經(jīng)驗、靈感和,想象力,等。方案設(shè)計包括設(shè)計要求分析、系統(tǒng)功能分析、原理方案設(shè)計幾個過程。該階段主要是從分析需求出發(fā)，確定實現(xiàn)系統(tǒng),功能,和性能所,需要,的,總體,對象,(,技術(shù)系統(tǒng),),，決定技術(shù)系統(tǒng)，并對技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行初步的評價和優(yōu)化。設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，運(yùn)用自己掌握的知識和經(jīng)驗，選擇合理的技術(shù)系統(tǒng)，構(gòu)思滿足設(shè)計要求的原理解答方案。,,,總 結(jié),本章

42、首先簡要說明工廠供電的意義、要求及,,本課程的任務(wù)，其次簡介典型的各類工廠供電系,,統(tǒng)及發(fā)電廠、電力系統(tǒng)的基本知識，然后重點論,,述關(guān)系到供電系統(tǒng)全局的,兩個基本問題,，即電力,,系統(tǒng)的電壓和電力系統(tǒng)的中性點運(yùn)行方式，最后,,講述了電力系統(tǒng)的電壓和電能質(zhì)量。,,,,,,,作 業(yè),,,,工廠供電對工業(yè)生產(chǎn)有何重要作用？對工廠供電有哪些基本要求？,,工廠供電系統(tǒng)包括哪些范圍？變電所和配電所的任務(wù)有什么不同？什么情況下可采用高壓深入負(fù)荷中心的直配方式？,,什么是電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)和動力系統(tǒng)？,,工廠電力負(fù)荷按其重要程度分為那幾級？各對供電電源有何要求？,,三相交流電力系統(tǒng)的電源中性點有哪些運(yùn)行方式？中性點非直接接地系統(tǒng)和直接接地系統(tǒng)在方生單相接地故障時各有什么特點？,,低壓配電系統(tǒng)中的,N,線、,PE,線和,PEN,線各有哪些功能？,作 業(yè),,,,什么是電壓偏差？什么是電壓波動？有哪些抑制措施？,,電力系統(tǒng)中的高次諧波是如何產(chǎn)生的？有什么危害？有哪些消除和抑制措施？,,試述工廠供電設(shè)計的主要內(nèi)容？,,