第1章工廠供電概論

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1、,,*,工 廠 供 電,課程說(shuō)明,《,工廠供電,》,劉介才,機(jī)械工業(yè)出版社,教材,48,學(xué)時(shí) 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(jì)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(dòng)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(jiǎn)要說(shuō)明工廠供電的意義、要求及,,本課程的任務(wù)；其次簡(jiǎn)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(shí)，然后重點(diǎn)論,,述關(guān)系到供電系統(tǒng)全局的,兩個(gè)基本問(wèn)題,，即電力,,系統(tǒng)的電壓和電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式，最后,,概述工廠供電設(shè)計(jì)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(diǎn)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(shí),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(shí)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(dòng)生產(chǎn)率，供電突然中斷，則對(duì)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(guó)家和人民帶來(lái)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(wèn)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(jiǎn)單設(shè)計(jì)計(jì)算所必需的基本理論和基,,本知識(shí)。,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(shí),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(gè)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(shí),,第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷的基本知識(shí),,,,對(duì)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(guò)高壓配電線將電能送到各個(gè)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(jiǎn)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(jiǎn)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(shí),,圖,1-2,高壓深入負(fù)荷中心,的直配式工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖,可以省去一級(jí)中間變壓。簡(jiǎn)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(jì)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(shí),工廠供電,,圖,1-3,是一個(gè)比較典型的中型工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。,,圖,1-3,中型工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)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(lái)自公網(wǎng)，,,另一條備用，來(lái)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(shí),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(shí),,對(duì)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(gè)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(gè)降壓變電所的工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖,,,a,）裝有一臺(tái)主變壓器,b,）裝有兩臺(tái)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(shí),圖,1,－,6,容量不大于,160kVA,時(shí),經(jīng)過(guò)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(jiǎn)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?yáng)能發(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(shí),二、工廠供電系統(tǒng)電源簡(jiǎn)介,,,（二）電力系統(tǒng),,送電過(guò)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(guò)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(shí),第二節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及其電源和負(fù)荷的基本知識(shí),,（三）工廠的自備電源簡(jiǎn)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(shí),圖,1-9,是采用快速

10、自啟動(dòng)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(shí),三、工廠電力負(fù)荷簡(jiǎn)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(dòng)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(shí),,（一）工廠電力負(fù)荷的分級(jí),,,工廠電力負(fù)荷，按,GB 50052-

11、1995《,供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范,》,規(guī)定，根據(jù)其對(duì)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(jí)：,一級(jí)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(shí)，如：重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報(bào)廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢、國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需要長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)等。,二級(jí)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(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。,,三級(jí)負(fù)荷,不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷者應(yīng)為三級(jí)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(shí),第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)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(diǎn)運(yùn)行方式,,,電源中性點(diǎn)的不同運(yùn)行方式，對(duì)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(shí)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(cè)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(diǎn)有三種運(yùn)行方式：,,①,中性點(diǎn)不接地；,,②,中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地；,,③,中性點(diǎn)直接接地。,——,,小接地電流系統(tǒng)，亦稱中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)，或稱中,,性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)。大接地電流系統(tǒng)，亦稱中性點(diǎn)有效接,,地系統(tǒng)。,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式,,我國(guó),3-66kV,的電力系

13、統(tǒng)，特別是,3-10kV,系統(tǒng)，一般采用,,中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。如果單相接地電流大于一定值時(shí),,（,3-10kV,大于,30A,，,20kV,及以上大于,10A,）則采用中性點(diǎn)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(diǎn)直接接地。,一、電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式,圖,1-11,正常運(yùn)行時(shí)的中性點(diǎn)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(shí)，三,,相電壓是對(duì)稱的，三個(gè)相,,對(duì)地電流也是平衡的。地,,中沒(méi)有電流流過(guò)。,,一、電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式,,,（一）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),,圖,1-11,是電源中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)的電路圖和相量圖。

14、,,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)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(shí)，假設(shè),C,相接地。這時(shí),C,相對(duì)地電壓為零，而,A,，,B,相對(duì)地電壓,相電壓變?yōu)榫€電壓，升高為原來(lái)的 倍。接地電流超前,U,C,90,度。大小為原來(lái)的,3,倍。,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)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(zhǎng)度；,,l,cab,為同一電壓的具有電氣聯(lián)系的電纜線路總長(zhǎng)度。,,由于線路對(duì)地的電容不好計(jì)算，因此 不好計(jì)算。通常采用經(jīng)驗(yàn)公式,提示：,當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，三相用電設(shè)備正常工作未

15、受影響，因?yàn)榫€電壓的相位和量值均為變化。但不允許長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式,,（二）中性點(diǎn)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(shí)，電力系統(tǒng)中性點(diǎn)必須采取中性點(diǎn)經(jīng)阻抗線圈接地的運(yùn)行方式。,圖,1-13,中性點(diǎn)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(diǎn)運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式,,（三）中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)低電阻接地的電力系統(tǒng),,,中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相短路時(shí)，非故障相對(duì)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(diǎn)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(diǎn)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(guó),220/380V,低壓配電系統(tǒng)，廣泛采用中性點(diǎn)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(lái)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(lái)傳導(dǎo)三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；,,三是用來(lái)減少負(fù)荷中性點(diǎn)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(shí)可,,能帶電的易被接觸的導(dǎo)

17、電部分）通過(guò)保護(hù)線接地。,,保護(hù)中性線功能：,兼有兩者功能。我國(guó)統(tǒng)稱“零線”。,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(jì)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(diǎn)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(diǎn)不接地，或經(jīng)高阻抗（,100,歐）接地

19、。該系統(tǒng)沒(méi)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(diǎn)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(shí),,,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(bào)警信號(hào)，以便及時(shí)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(duì)連續(xù)供電要求較高及有易燃、易爆危險(xiǎn)場(chǎng)所，特別是礦山、井下等場(chǎng)所的供電。,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)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(gè)基本參數(shù)。,,對(duì)工廠供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范對(duì)電力系統(tǒng)電壓的偏,,差、波動(dòng)、波形及其三相性的對(duì)稱性（平衡性）等的一,,種質(zhì)量評(píng)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(duì)額定電壓的百分值來(lái)表示。,,電壓的波動(dòng)是指電網(wǎng)電壓有效值（方均根值）的快速,,變動(dòng)。電壓波動(dòng)值以用戶公共供電點(diǎn)在時(shí)間上相鄰的最大,,和最小電壓方均根之差對(duì)電網(wǎng)額定電壓的百分值來(lái)表示。,,電壓波動(dòng)的頻率用單位時(shí)間內(nèi)電壓波動(dòng)（變動(dòng)）

21、的次數(shù)來(lái),,表示。,,電壓波形的好壞，以其對(duì)正弦波形畸變的程度來(lái)衡量。,,三相電壓的平衡情況，以其不平衡度來(lái)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(huì)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(dòng)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(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波，而且使得電壓波動(dòng)、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(duì)電網(wǎng)的不利影響不僅會(huì)導(dǎo)致供用電設(shè)備本身的安,,全性降低，而且會(huì)嚴(yán)重削弱和

22、干擾電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，造成對(duì),,電網(wǎng)的“公害”。,為此，國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局相繼頒布了涉及電能質(zhì)量五個(gè)方面的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，即：,供電電壓允許偏差，供電電壓允許波動(dòng)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(guó)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(guó)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(lái)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(shí)，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(shí)，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(zhǎng)，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(shí)，高于供電電,,網(wǎng)額定電壓,5%,。,當(dāng)變壓器供電距離較短,,時(shí)，可以不考慮線路上,,的電壓損失，只需要補(bǔ),,償滿載時(shí)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(diǎn)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(duì)地電壓在,250V,及以下者；,,高壓,——,指設(shè)備對(duì)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(guó)的一些設(shè)計(jì)、制造和安裝規(guī)程通常是以,1000V,為界限來(lái)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(duì)額定電壓,U,N,,的百分比，即：,,對(duì)異步電動(dòng)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(duì)同步電動(dòng)機(jī)的影響：同步電機(jī)和電源頻率同步，與電壓沒(méi),,關(guān)系，但電壓下降，輸出功率下降，帶載能力下降，過(guò)低，將,,失步，轉(zhuǎn)速可能下降，也可能停轉(zhuǎn),。,,,對(duì)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(duì)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(duì)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(jì)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(wú)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(guó)工廠供電系統(tǒng)中應(yīng)用的,6,～,10kV,電力變壓,,器，一般為無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)功功率補(bǔ)償，及時(shí)調(diào)整無(wú)功功率補(bǔ)償量，無(wú)功負(fù)荷的變,,化在電網(wǎng)各級(jí)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(wú)功功率補(bǔ)償，及時(shí)調(diào)整無(wú)功功率補(bǔ)償量，從源頭上解決問(wèn)題，,,是最有效的措施。,,（,2,）調(diào)整同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)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(dòng)機(jī)的勵(lì)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(wú)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(wú)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(wú)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(lái)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(dòng)螺母,4-,定位釘,5-,絕緣底座,6-,靜觸頭,7-,動(dòng)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(dòng)及其抑制,,電壓波動(dòng)是由于負(fù)荷劇烈變動(dòng)的沖擊性負(fù)荷引起的。,,負(fù)荷急劇變動(dòng)，使電網(wǎng)的電壓損耗相應(yīng)變動(dòng)，從而使用戶,,公共供電點(diǎn)的電壓出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象。 如電弧爐、軋機(jī)、電,,弧焊機(jī)等引起的。,,影響電動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)，甚至無(wú)法啟動(dòng)；引起同步電,,動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子震動(dòng)，電子設(shè)備無(wú)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(dòng)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(dòng),抑制措施：,,對(duì)負(fù)荷變動(dòng)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(jiǎn)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(dòng)引起的電源波動(dòng)；,,在系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的電壓波動(dòng)時(shí)，減少或切除引起波動(dòng)的負(fù)荷；,,對(duì)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(duì)大型沖擊性負(fù)荷，可裝設(shè)能,“,吸收,”,沖擊性無(wú)功功率的靜止型無(wú)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(duì)周期性的變流量進(jìn)行傅里葉級(jí)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(duì)變壓器,—,使鐵心損耗增加，出現(xiàn)過(guò)熱，縮短壽命；,,對(duì)交流電機(jī),—,不僅使鐵心損耗增加，而且使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象，,,影響產(chǎn)品質(zhì)量；,,對(duì)電容器,—,過(guò)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(jì)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(tái)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(duì)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(shí)，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(jí)，,,同時(shí)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(jí)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(jí)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(jì)的一般知識(shí),,1,、,一般設(shè)計(jì)原則,,,按照國(guó)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(jì)規(guī)范,》,、,GB50054,—,95,,《,低壓配電設(shè)計(jì)

39、規(guī)范,》,等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)必須遵,,循以下一般設(shè)計(jì)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(jì)的一般知識(shí),,2,、工廠供電設(shè)計(jì)的內(nèi)容,,,包括變配電所設(shè)計(jì)、配電線路設(shè)計(jì)和電氣照明設(shè)計(jì)等。,,,3,、工廠供電設(shè)計(jì)的程序與要求,,工廠供電設(shè)計(jì)，通常分為擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)兩個(gè),,階段。大型設(shè)計(jì)，也有分為初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì),,三個(gè)階段，或分為方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)三個(gè)階段,,的。如果設(shè)計(jì)任務(wù)緊迫，設(shè)計(jì)規(guī)模較小，又經(jīng)技術(shù)論證許可,,時(shí)，也可直接進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。,,,,初

40、步設(shè)計(jì),是在可行性研究之后進(jìn)行的，是為了進(jìn)一步認(rèn)證項(xiàng)目的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的可行與合理，特別大的項(xiàng)目有時(shí)還會(huì)進(jìn)行擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)和再擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)；施工圖設(shè)計(jì)是為滿工程的安裝，對(duì)各項(xiàng)目工作的細(xì)化，其深度通常要達(dá)到以據(jù)安裝和驗(yàn)收的要求，對(duì)于很小的項(xiàng)目可以在可研之后直接進(jìn)入到施工圖設(shè)計(jì)階段。,,擴(kuò)大初步設(shè)計(jì),是指在方案設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的進(jìn)一步設(shè)計(jì),,,但設(shè)計(jì)深度還未達(dá)到施工圖的要求。,,技術(shù)設(shè)計(jì),是,工廠供電系統(tǒng),的定型階段。它將對(duì),系統(tǒng),進(jìn)行全面的技術(shù)規(guī)劃，確定,設(shè)備的型號(hào)、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(jì)是,系統(tǒng),設(shè),計(jì),工作中最重要的一個(gè)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(jì)階段。,,方案設(shè)計(jì),是指在工廠,企業(yè),相關(guān)問(wèn)題診斷的基礎(chǔ)上,，設(shè)計(jì)出,系統(tǒng),、具體的解決方案并進(jìn)行,規(guī)劃,。,方案設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中的重要階段，它是一個(gè)極富有,創(chuàng)造性,的設(shè)計(jì)階段，同時(shí)也是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，它涉及到設(shè)計(jì)者的知識(shí)水平、經(jīng)驗(yàn)、靈感和,想象力,等。方案設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)要求分析、系統(tǒng)功能分析、原理方案設(shè)計(jì)幾個(gè)過(guò)程。該階段主要是從分析需求出發(fā)，確定實(shí)現(xiàn)系統(tǒng),功能,和性能所,需要,的,總體,對(duì)象,(,技術(shù)系統(tǒng),),，決定技術(shù)系統(tǒng)，并對(duì)技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行初步的評(píng)價(jià)和優(yōu)化。設(shè)計(jì)人員根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，運(yùn)用自己掌握的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，選擇合理的技術(shù)系統(tǒng)，構(gòu)思滿足設(shè)計(jì)要求的原理解答方案。,,,總 結(jié),本章

42、首先簡(jiǎn)要說(shuō)明工廠供電的意義、要求及,,本課程的任務(wù)，其次簡(jiǎn)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(shí)，然后重點(diǎn)論,,述關(guān)系到供電系統(tǒng)全局的,兩個(gè)基本問(wèn)題,，即電力,,系統(tǒng)的電壓和電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)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(duì)工業(yè)生產(chǎn)有何重要作用？對(duì)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(dòng)力系統(tǒng)？,,工廠電力負(fù)荷按其重要程度分為那幾級(jí)？各對(duì)供電電源有何要求？,,三相交流電力系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)有哪些運(yùn)行方式？中性點(diǎn)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(shí)各有什么特點(diǎn)？,,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(dòng)？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(jì)的主要內(nèi)容？,,