工厂供电——第一章_概论1

工厂供电武汉理工大学自动化学院工厂供电绪论------工厂供电及电力系统的基本知识电力负荷及其计算短路电流及其计算工厂变配电所及其一次系统工厂电力线路工厂供电系统的过电流保护实验2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电工厂供电第一章绪论2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电§1工厂供电及电力系统的基本知识工厂供电的意义和要求发电厂和电力系统简介工厂供电系统概况2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电一、工厂供电的意义和要求工厂供电（plantpowersupply）是指工厂用电设备所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。电能是现代工业生产和人们生活的主要能源和动力。1、电能既易与其他形式的能量进行转换；2、电能的输送和分配简单经济，控制、调节和测量方便，有利于实现生产过程自动化；电能在现代工业生产中应用极为广泛。做好工厂供电工作对于发展工业生产、实现工业现代化，具有十分重要的意义。2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电工厂供电的基本要求安全——在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。可靠——应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。优质——应满足电能用户对电压和频率等的质量要求。经济——供电系统的投资要省，运行费用要低，并尽可能地节约电能和有色金属消耗量。二、电力系统和发电厂1、电力系统由发电厂的发电机、变压器和输电线路以及用电设备，按一定的规律连接而组成一整体，称为电力系统。2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电为什么用高电压输送电能？设输送一定电能，三相视在功率)(332llllllllljXRI线路电压损耗RI线路电能损耗IUIUsG输电线路用电设备2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电图1-9大型电力系统简图2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电建立大型电力系统优越性：可以更经济合理地利用动力资源，例如在有水力资源的地方建设水电站，在有煤炭资源的地方建设坑口火电厂，在有地热资源的地方建设地热发电厂等，这样可大大降低发电成本，减少电能损耗。可以更好地保证供电质量，满足用户对电源频率和电压等的质量要求。可以大大提高供电的可靠性，有利于整个国民经济的发展。2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电2、发电厂发电厂（powerplant）又称发电站，是将自然界存在的各种一次能源转换为电能（属二次能源）的工厂。一次能源：水能,煤、石油、天然气、太阳能、风能等。二次能源：电力、汽油、柴油、蒸气等。发电厂按其所利用的能源不同，分为水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂及风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂等多种类型。2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电(1)水力发电厂水力发电厂是把水的位能和动能转换成电能的工厂。基本生产过程：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲击水轮机旋转，将水能变成机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，机械能转换面电能。水电厂的发电容量P与河流上下游的水位差（落差）H和流量Q成正比，可用下式表示：P：发电容量－kW；Q：水流量－m3/sH：水的落差－m；：水轮机组的效率。HQP81.9堤坝式水电厂2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电三峡水力发电机组发电示意图2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电河床式水电厂2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电引水式电厂2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电葛洲坝水电厂2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电三峡大坝2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电三峡水电厂2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电(2)火力发电厂火力发电简称火电厂，是利用煤、石油或天然气作为燃料生产电能的工厂。燃料的化学能热能机械能电能锅炉汽轮机发电机火电厂与同容量的水电站相比，具有建设工期短、工程造价低、投资回收快等特点，但是火电成本高，而且对环境要造成一定的污染，因此火电建设要受到环境的一定制约。2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电三、工厂供电系统概况(一)6~10kV进线的中型工厂供电系统一般中型工厂的电源进线是6~10kV。电能先经高压配电所，由高压配电线路将电能分送至各个车间变电所。2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电图1-1中型工厂供电系统简图2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电工厂供电系统的平面布线示意图。从平面布线图上可以看出配、变电所及配电屏、控制屏的分布位置及其进出线情况。2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电(二)35kV及以上进线的大中型工厂供电系统对于大型工厂及某些电源进线电压为35kV及以上的中型工厂，通常经过两次降压。总降压变电所，其中装有较大容量的电力变压器，将35kV及以上的电源电压降为6~10kV的配电电压，然后通过6~10kV的高压配电线将电能送到各车间变电所，也有的经过高压配电所再送到车间变电所。车间变电所装有配电变压器，又将6~10kV降为一般低压用电设备所需的电压220/380V。2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电图1-3具有总降压变电所的工厂供电系统简图图1-4高压深入负荷中心的工厂供电系统简图(三)小型工厂供电系统对于小型工厂，由于其所需容量一般不大于1000kVA，因此通常只设一个降压变电所，将6~10kV电压降为低压用电设备所需的电压，如图1-5所示。2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电如果工厂所需容量不大于160kVA时，可采用低压电源进线，因此工厂只需设一低压配电间，如图1-6所示。(四)设有应急柴油发电机组的工厂供电系统对于工厂的重要负荷，一般要求在正常供电电源之外，另设有应急备用电源，最常用的备用电源是柴油发电机组。2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电§2电力系统的电压和电能质量电力系统的额定电压电压等级的选择电能质量工厂供配电电压的选择用电设备的额定电压：与同级电网的额定电压相同。发电机的额定电压：比同级电网的额定电压高出5%，用于补偿线路上的电压损失。一、电力系统的额定电压电力网的额定电压：我国高压电网的额定电压等级有3kV、6kV、10kV、35kV、63kV、110kV、220kV、330kV、500kV等。图1-6供电线路上的电压变化示意图图1-6为供电线路上的电压变化示意图。变压器的二次绕组：对于用电设备而言，相当于电源。变压器的额定电压我国公布的三相交流系统的额定电压见表1-1。变压器的一次绕组：相当于是用电设备，其额定电压应与电网的额定电压相同。注意：当变压器一次绕组直接与发电机相连时，其额定电压应与发电机的额定电压相同。当变压器二次侧供电线路较长时：应比同级电网额定电压高10%当变压器二次侧供电线路较短时：应比同级电网额定电压高5%其中5%用于补偿变压器满载供电时一、二次绕组上的电压损失；另外5%用于补偿线路上的电压损失，用于35kV及以上线路。可以不考虑线路上的电压损失，只需要补偿满载时变压器绕组上的电压损失即可，用于10kV及以下线路。发电机G的额定电压：UN·G=1.05×10=10.5（kV）变压器T1的额定电压：U1N=10.5（kV）U2N=1.1×110=121（kV）变压器T1的变比为：10.5/121kV变压器T2的额定电压：U1N=110（kV）U2N=1.05×6=6.3（kV）变压器T2的变比为：110/6.3kV例1-1已知下图所示系统中电网的额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压。~T1GT2110kV10kV6kV变压器T1的一次绕组与发电机直接相连，其一次侧的额定电压应与发电机的额定电压相同变压器T1的二次侧供电距离较长，其额定电压应比线路额定电压高10%变压器T2的二次侧供电距离较短，可不考虑线路上的电压损失2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电GT110KVT4T2T3D1220KV110KV6KV35KV3KV10.5KV10.5KV/242KV10.5KV/3.15KV220KV/121KV/38.5KV35KV/6.6KV2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电&2电力系统的电压与电能质量二、电压等级的选择220kV及以上：用于大型电力系统的主干线。110kV：用于中小型电力系统的主干线。35kV：用于大型工业企业内部电力网。10kV：常用的高压配电电压，当6kV高压用电设备较多时，也可考虑用6kV配电。3kV：仅限于工业企业内部采用。380/220V：工业企业内部的低压配电电压。电力网的额定电压、传输功率和传输距离之间的关系2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电&2电力系统的电压与电能质量三、电能质量电压偏差是指用电设备的实际电压与额定电压之差，用占额定电压的百分数来表示电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的品质。频率偏差额定频率：50Hz允许偏差：电网容量3000MW及以上者，±0.2Hz；电网容量3000MW以下者，±0.5Hz。电压偏差%100%NNUUUU&2电力系统的电压与电能质量电压偏差的危害白炽灯：电压低时，寿命延长，但发光效率降低，照度下降；电压高时，发光效率增加，但使用寿命大大缩短。，电压低时，转矩将急剧减小，电流由于2MU电动机：增大，使电动机绕组绝缘过热受损，缩短使用寿命。电压偏差的允许值35kV及以上电压供电的用户：±5%10kV及以下高压供电和低压电力用户：±7%低压照明用户：+5%～–10%正确选择变压器的电压分接头或采用有载调压变压器；合理减少系统的阻抗；尽量保持系统三相负荷平衡；改变系统的运行方式；采用无功功率补偿设备等。电压调整的措施2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电图1-12电力变压器的分接开关a)分接开关接线b）分接开关结构1—帽2—密封垫圈3—操动螺母4—定位钉5—绝缘盘6—静触头7—动触头调电力变压器分接开关2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电•合理减少系统的阻抗减少系统的变压级数、增大导线电缆的截面或以电缆取代架空线等来减少系统的阻抗，降低电压损耗。•合理改变系统的运行方式工作班时间内，负荷重，电压往往偏低，因而需要将变压器高压绕组的分接头调在-5%的位置上。夜间负荷轻时，电压就会过高。这时如能切除变压器，改由低压联络线供电，则既能减少这台变压器的电能损耗，又可由于投入低压联络线而增加线路的电压损耗，从而降低所出现的过高电压。两台变压器并列运行的变电所，在负荷轻时切除一台变压器，同样可起到降低过高电压的作用。2010/2工厂供电及电力系统电压与电能质量中性点运行方式及接地型式工厂供电电压波动与闪变电压波动是指电网电压短时、快速的变动，用电压最大值与最小值之差对电网额定电压的百分比表示，即%100%minmaxNUUUU闪变是指人眼对因电压波动引起灯闪的一种主观感觉，引起灯闪的电压称为闪变