《工廠供電系統(tǒng)》PPT課件.ppt

第一章工廠供電系統(tǒng),第一節(jié) 供電系統(tǒng)的概述,一、電力系統(tǒng)的基本概念,電力系統(tǒng)是一個包含著發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的統(tǒng)一整體。,（一）發(fā)電廠 發(fā)電廠將自然界存在的一次能源轉(zhuǎn)換為電能（二次能源）的場所。 發(fā)電廠所用的一次能源有：燃料的化學能、水流的位能、核能、太陽能 、風能 、地熱和潮汐等。,一般根據(jù)所利用能源的不同分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠,電力網(wǎng)分為遠距離輸電網(wǎng)（500kV）、區(qū)域電網(wǎng)（220kV及以上）和地方電網(wǎng)（110kV及以下）。,變電所按功能分有：升壓變電所、降壓變電所。按地位分有：樞紐變電所、地區(qū)變電所，用戶終端變電所。,（二）變配電所 電力網(wǎng)系統(tǒng)中各級電壓的電力線路及其聯(lián)系的變電所。 變電所接受電能、變換電壓和分配電能的場所。 配電所接受電能和分配電能的場所。,（三）電力線路,電力線路又稱輸電線。 作用:輸送電能，并把發(fā)電廠、變配電所和電能用戶連接起來。 分類：,按用途分：輸電線路和配電線路 按電壓等級分:35kV及其以上的電力線路為輸電線路，10kV及其以下的電力線路為配電線路 按架設方式分：架空線路和電纜線路 按傳輸電流的方式分：交流線路和直流線路,電能用戶又稱電力用戶電力系統(tǒng)中，一切消耗電能的用電 設備(單位)。,四、電能用戶,按用途分類: 動力用電設備、工藝用電設備、電熱用電設備、照明用電設備。,二、工廠供電系統(tǒng),工廠供電系統(tǒng)是指工廠所需的電力能源從進廠起到所有 用電設備終端止的整個電路,組成：高壓配電所、高壓配電線路、車間變電所、電 壓配電線路、用電設備。,（一）二次變壓的工廠供電系統(tǒng),（二）一次變壓的工廠供電系統(tǒng),圖1-4 高壓深入負荷中心的工廠供電系統(tǒng)簡圖,如圖1-4所示，這種高壓深入負荷中心的支配方式，可以節(jié)省一級中間變壓，從而簡化 了供配電系統(tǒng)，節(jié)約有色金屬，降低電能損耗和電壓損耗，提高供電質(zhì)量。,對于小型工廠，由于所需容量一般不大于1000kVA或稍多，因此通常只設一個降壓變電所，將6-l0kV電壓降為低壓用電設備所需的電壓，這種降壓變電所相當于的車間變電所。,圖1-5 只設一個降壓變電所的工廠供電系統(tǒng),如果工廠所需容量不大于 160kV A時，一般采用低壓電源進線，因此工廠只需設-一低壓配電間，如圖所示。,圖1-6 低壓進線的小型工廠供電系統(tǒng)簡圖,基本要求： (1) 安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故 和設備事故。 (2) 可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性即連續(xù)供電的要求。 (3) 優(yōu)質(zhì) 應滿足電能用戶對電壓和頻率等的質(zhì)量要求。 (4) 經(jīng)濟 供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié) 約電能和減少有色金屬消耗量,重點！,重點！,電氣設備的額定頻率和額定電壓：是其正常工作且能獲得最佳經(jīng)濟效果的頻率和電壓。頻率和電壓是衡量電能質(zhì)量的兩個基本參數(shù)。 一般交流電力設備的額定頻率為50Hz,此頻率通稱為“工頻”。 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)量的問題。因為頻率的調(diào)整主要是依靠發(fā)電廠來調(diào)整發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。,第二節(jié) 電力系統(tǒng)的額定電壓 一、供電質(zhì)量的主要指標,二、額定電壓的國家標準,此外還有一種劃分： 低壓-規(guī)定1000V及以下者； 中壓-1000V至10kV或35kV; 高壓-35kV或以上至110kV或220kV； 超高壓- 220kV或330kV及以上； 特高壓- 800kV或1000kV及以上。,重點！,（一）電網(wǎng)（線路）額定電壓 電網(wǎng)（線路）額定電壓為線路首端與末端的平均電壓UN。,（二）用電設備額定電壓 由于用電設備運行時要在線路中產(chǎn)生電壓損耗，因而造成線路上各點的電壓略有不同，如圖的虛線所示。,但批量生產(chǎn)的用電設備，其額定電壓不可能按使用處線路的實際電壓來制造。只能按電網(wǎng)的額定電壓來制造。,用電設備的 額定電壓規(guī) 定與同級電 網(wǎng)的額定電 壓相同。,圖1-7 用電設備和發(fā)電機的額定電壓,（三）發(fā)電機額定電壓 由于電力線路一般允許的電壓偏差+5%，即整個線路允許有10%的電壓損耗，因此為維持線路首端電壓與末端電壓的平均值在額定值，發(fā)電機額定電壓規(guī)定高于同級電網(wǎng)額定電壓5。,（四）電力變壓器的額定電壓： （1）電力變壓器一次繞組的額定電壓分兩種情況： 當變壓器直接與發(fā)電機相聯(lián)時，如圖中的變壓器T1，則其一次繞組的額定電壓應與發(fā)電機額定電壓相同，即高于同級電網(wǎng)額定電壓5。,電力變壓器額定電壓說明,當變壓器不與發(fā)電機相聯(lián)而是連接在線路上時，如圖的變壓器T2，其一次繞組額定電壓應與電網(wǎng)額定電壓相同。,電力變壓器額定電壓說明,一次側(cè)接誰就是誰,（2）電力變壓器二次繞組的額定電壓亦分兩種情況： 變壓器二次側(cè)供電線路較長，如圖中的變壓器T1， 其二次繞組額定電壓應比相聯(lián)電網(wǎng)額定電壓高10。,電力變壓器額定電壓說明,高出10=補償變壓器滿載時內(nèi)部一、二次線圈引起的5的阻抗電壓降+補償線路上5的電壓降,變壓器二次繞組的額定電壓均指空載時的電壓。,變壓器二次側(cè)供電線路不長時（如低壓電網(wǎng)，或直接供電給高低壓用電設備）如圖中的變壓器T2，變壓器二次繞組額定電壓只需高于所聯(lián)電網(wǎng)額定電壓5。 如圖中的變壓器T2，僅考慮補償變壓器滿負荷運行時繞組內(nèi)部5的電壓降。,低壓線路一般不會很長,若接高壓電網(wǎng)則高10,三、電壓偏移和電壓調(diào)整,（一）電壓偏移：指用電設備端電壓U與用電設備額定電壓Un差值的百分數(shù)。,中國規(guī)定，正常運行情況下，用電設備端子處電壓偏移的 允許值為: 電動機+-5%； 照明燈，一般場所=-5%,(二)電壓調(diào)整 1、合理選擇變壓器的電壓分接頭或采用有載調(diào)壓變壓器 2、合理的減少供電系統(tǒng)的阻抗，以降低電壓損耗 3、盡量使系統(tǒng)的三相負荷均衡，以減少電壓偏移 4、無功補償,四、工廠供電電壓的選擇 P6 （一）高壓配電電壓的選擇 (二)低壓配電電壓的選擇,第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點運行方式,中性點接地方式指變壓器或發(fā)電機的三相繞組星形連接時其中性點與大地的連接方式。,在三相交流電力系統(tǒng)中，作為供電電源的發(fā)電機和變壓器的中性點有三種運行方式： （1）電源中性點不接地 （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),大接地電流系統(tǒng),重點！,電源,負荷,一、中性點不接地的電力系統(tǒng),正常運行時，系統(tǒng)三相電壓對稱，三相對地電容電流平衡， 電源中性點對地電壓為零。,C,當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，假設C相接地，如圖所 示。這時C相對地電壓為零，而A相對地電壓,B相對地電壓 由此可見，C相接地時，完好的A、B兩相對地電壓均由原來的相電壓升高到線電壓，即升高為原對地電壓的 倍。,因此要注意這種系統(tǒng)的設備的相絕緣，不能只按相電壓來考慮，而要按線電壓來考慮。,重點！,C相短路，中性點的電位不再為0，其對地電壓為相電壓。,系統(tǒng)非故障相單相接地時的接地電容電流為正常運行時每相對地電容電流的 倍。系統(tǒng)故障相單相接地時的接地電容電流為正常運行時每相對地電容電流的3倍。,在單相接地處，有可能出現(xiàn)持續(xù)電弧和間歇電弧。持續(xù)電弧的燃燒極易引起相間短路，而間歇電弧，則引起網(wǎng)路過電壓，其值可能達到(2.53)UX,這時網(wǎng)路中絕緣薄弱點地方容易發(fā)生擊穿而造成短路。 電壓為610kV的電網(wǎng)中，間歇電弧引起的過電壓，危害性還不大，但其接地電流IC不得大于30A,否則單相接地產(chǎn)生的持續(xù)電弧較大，不易熄滅，容易造成相間短路。對20kV以上的網(wǎng)路，間歇電弧引起的過電壓，危險較大。此時接地電流IC不得超過10A.因為IC大于10A時，單相接地容易出現(xiàn)間歇電弧。,為了保證運行安全，在中性點不接地系統(tǒng)中裝有絕緣監(jiān)視裝置或接地保護裝置。當發(fā)生單相接地故障時及時發(fā)出報警信號。若單相接地故障電流小，只使三相對地電位發(fā)生變化，故障點電弧可以自熄，熄弧后絕緣可以自行恢復，能自動的清除單相接地故障，而無需線路斷開。此時，值班人員盡快查找并排除故障，經(jīng)2h故障仍未消除時應切除此故障線路。如有備用線路，應將負荷轉(zhuǎn)移到備用線路去。此外，當接地電容電流超過一定限度（310KV電網(wǎng)約為30A，35KV電網(wǎng)約為10A），不宜采用中性點不接地的運行方式。,故障后線電壓保持不變（見相量圖），因而三相電氣設備可以繼續(xù)運行。但不能長期運行，以免故障擴大。,二、中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng),當電壓為110kV以下，接地電流IC大于上述所指數(shù)值時，為了防止單相接地時產(chǎn)生電弧，尤其是間歇電弧，應采取減小接地電流的措施。,消弧線圈實際上就是一種帶有鐵心的電感線圈，其電阻很小，感抗很大，而且可以調(diào)節(jié)。,在正常工作時，因為中性點的電位為零，沒有電流通過消弧線圈。,當此系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，流過接地點的總電流是接地電容電流 與流過消弧線圈的電感電流 的相量和。由于 超前 ，而 滯后 ,所以與在接地點互相補償，可使接地電流小于最小生弧電流，從而消除接地點的電弧，這樣也就不致出現(xiàn)危險的諧振過電壓現(xiàn)象了。,中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時 a) 電路圖 b) 相量圖,在電源中性點經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)中，允許 在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時短時（一般規(guī)定為2h）繼續(xù) 運行，但發(fā)出報警信號。如有備用線路，應將負荷轉(zhuǎn)移 到備用線路上去。如發(fā)生單相接地會危及人身和設備安 全時，則單相接地保護應動作與跳閘。 中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)，在單相接地時， 其它兩相對地電壓也要升高到線電壓。,重點！,三、中性點直接接地或經(jīng)低電阻的電力系統(tǒng) 中性點直接接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時即形成單相接地短路。單相短路電流比線路正常負荷電流大得多，對系統(tǒng)危害很大。因此保護裝置動作于跳閘。 中性點直接接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，其它兩完好相的對地電壓不會升高，這與中性點非直接接地的系統(tǒng)不同。系統(tǒng)中的供用電設備絕緣只需按相電壓考慮,中性點電位不變。,因此110KV及以上的電力系統(tǒng)通常都采取中性點直接接地的 運行方式。在低壓配電系統(tǒng)中，三相四線制的TN系統(tǒng) 和TT系統(tǒng)也都采取中性點直接接地方式,重點！,我國220/380V低壓配電系統(tǒng)，廣泛采用中性點直接接地的運行方式，而且引出有中性線(代號N)、保護線(代號 PE)或保護中性線(代號PEN）。,中性線（N線）的功能：一是用來接用額定電壓為相電壓的單相用電設備，如照明燈等；二是用來傳導三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；三是用來減小負荷中性點的電位偏移。,保護線（PE線）的作用是在發(fā)生單相絕緣損壞對地短路時，一是使電氣設備帶電的外露可導電部分通過PE線與大地同電位，可有效的避免觸電事故的發(fā)生，保證人身安全。二是通過保護線與地之間的有效連接，能迅速形成單相對地短路，使相關的低壓保護設備動作，快速切除短路故障。,四、 低壓配電的TN系統(tǒng),低壓配電系統(tǒng)，按保護接地形式，分為TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。 1、TN-C系統(tǒng)：如果系統(tǒng)中的N線與PE線全部合為PEN線。,此種系統(tǒng)由于N線與PE線合而為一，節(jié)約了導線材料，比較經(jīng)濟。 但由于PEN線中有電流通過，可對接PEN線的某些設備產(chǎn)生電磁 干擾，因此此種系統(tǒng)不適于對抗電磁干擾要求高的場所。,此外，如果PEN線斷線，可使接PEN線的設備外露可導電部分 帶電而造成人身觸電危險， 且該系統(tǒng)不能采用靈敏度 高的剩余電流保護來防止 人員遭受電擊。因此 TNC系統(tǒng)也不適于安全 要求高的場所。PEN線上 不得裝設開關和熔斷器， 以免PEN線斷開造成事故。,四、 低壓配電的TN系統(tǒng),1. TN系統(tǒng) 其電源中性點直接接地，設備外露可導電部分均接公共PE線（或PEN線）。,TN-C系統(tǒng)（N線與PE線合二為一）,TN-C系統(tǒng)中PEN線有不平衡電流通過且不能采用漏電保護，故不適用于對抗電磁干擾和安全要求較高的場所。,2、 TN-S系統(tǒng)（N線與PE線完全分開）,正常情況下，PE線中無電流通過，因此對連接PE線的設備不會產(chǎn)生電磁干擾。而且該系統(tǒng)可采用剩余電流保護，安全性較高。,3、 TN-C-S系統(tǒng)（N線與PE線先合后分）,此系統(tǒng)比較靈活，對安全要求及抗電磁干擾要求較高的場所采用TN-S系統(tǒng)配電，而其他場所則采用較經(jīng)濟的TN-C系統(tǒng)。多用于由外部供電系統(tǒng)配電的建筑物。,