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(gè)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(chǎng)所。 發(fā)電廠所用的一次能源有：燃料的化學(xué)能、水流的位能、核能、太陽能 、風(fēng)能 、地?zé)岷统毕取?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(yuǎn)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(jí)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(chǎng)所。 配電所接受電能和分配電能的場(chǎng)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(jí)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(shè)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(shè)備(單位)。,四、電能用戶,按用途分類: 動(dòng)力用電設(shè)備、工藝用電設(shè)備、電熱用電設(shè)備、照明用電設(shè)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(jìn)廠起到所有 用電設(shè)備終端止的整個(gè)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(shè)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(fù)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(fù)荷中心的支配方式，可以節(jié)省一級(jí)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(duì)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(shè)一個(gè)降壓變電所，將6-l0kV電壓降為低壓用電設(shè)備所需的電壓，這種降壓變電所相當(dāng)于的車間變電所。,圖1-5 只設(shè)一個(gè)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(shí)，一般采用低壓電源進(jìn)線，因此工廠只需設(shè)-一低壓配電間，如圖所示。,圖1-6 低壓進(jìn)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(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故 和設(shè)備事故。 (2) 可靠 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性即連續(xù)供電的要求。 (3) 優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等的質(zhì)量要求。 (4) 經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)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(diǎn)！,重點(diǎn)！,電氣設(shè)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(jì)效果的頻率和電壓。頻率和電壓是衡量電能質(zhì)量的兩個(gè)基本參數(shù)。 一般交流電力設(shè)備的額定頻率為50Hz,此頻率通稱為“工頻”。 對(duì)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?yàn)轭l率的調(diào)整主要是依靠發(fā)電廠來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)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(biāo),二、額定電壓的國家標(biāo)準(zhǔn),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(diǎn)！,（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(shè)備額定電壓 由于用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)要在線路中產(chǎn)生電壓損耗，因而造成線路上各點(diǎn)的電壓略有不同，如圖的虛線所示。,但批量生產(chǎn)的用電設(shè)備，其額定電壓不可能按使用處線路的實(shí)際電壓來制造。只能按電網(wǎng)的額定電壓來制造。,用電設(shè)備的 額定電壓規(guī) 定與同級(jí)電 網(wǎng)的額定電 壓相同。,圖1-7 用電設(shè)備和發(fā)電機(jī)的額定電壓,（三）發(fā)電機(jī)額定電壓 由于電力線路一般允許的電壓偏差+5%，即整個(gè)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(jī)額定電壓規(guī)定高于同級(jí)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(dāng)變壓器直接與發(fā)電機(jī)相聯(lián)時(shí)，如圖中的變壓器T1，則其一次繞組的額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)額定電壓相同，即高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓5。,電力變壓器額定電壓說明,當(dāng)變壓器不與發(fā)電機(jī)相聯(lián)而是連接在線路上時(shí)，如圖的變壓器T2，其一次繞組額定電壓應(yīng)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(yīng)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(bǔ)償變壓器滿載時(shí)內(nèi)部一、二次線圈引起的5的阻抗電壓降+補(bǔ)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(shí)的電壓。,變壓器二次側(cè)供電線路不長時(shí)（如低壓電網(wǎng)，或直接供電給高低壓用電設(shè)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(bǔ)償變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)繞組內(nèi)部5的電壓降。,低壓線路一般不會(huì)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(shè)備端電壓U與用電設(shè)備額定電壓Un差值的百分?jǐn)?shù)。,中國規(guī)定，正常運(yùn)行情況下，用電設(shè)備端子處電壓偏移的 允許值為: 電動(dòng)機(jī)+-5%； 照明燈，一般場(chǎng)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(fù)荷均衡，以減少電壓偏移 4、無功補(bǔ)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(diǎn)運(yùn)行方式,中性點(diǎn)接地方式指變壓器或發(fā)電機(jī)的三相繞組星形連接時(shí)其中性點(diǎn)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(jī)和變壓器的中性點(diǎn)有三種運(yùn)行方式： （1）電源中性點(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),大接地電流系統(tǒng),重點(diǎn)！,電源,負(fù)荷,一、中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng),正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)三相電壓對(duì)稱，三相對(duì)地電容電流平衡， 電源中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零。,C,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，假設(shè)C相接地，如圖所 示。這時(shí)C相對(duì)地電壓為零，而A相對(duì)地電壓,B相對(duì)地電壓 由此可見，C相接地時(shí)，完好的A、B兩相對(duì)地電壓均由原來的相電壓升高到線電壓，即升高為原對(duì)地電壓的 倍。,因此要注意這種系統(tǒng)的設(shè)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(diǎn)！,C相短路，中性點(diǎn)的電位不再為0，其對(duì)地電壓為相電壓。,系統(tǒng)非故障相單相接地時(shí)的接地電容電流為正常運(yùn)行時(shí)每相對(duì)地電容電流的 倍。系統(tǒng)故障相單相接地時(shí)的接地電容電流為正常運(yùn)行時(shí)每相對(duì)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(dá)到(2.53)UX,這時(shí)網(wǎng)路中絕緣薄弱點(diǎn)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(duì)20kV以上的網(wǎng)路，間歇電弧引起的過電壓，危險(xiǎn)較大。此時(shí)接地電流IC不得超過10A.因?yàn)镮C大于10A時(shí)，單相接地容易出現(xiàn)間歇電弧。,為了保證運(yùn)行安全，在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中裝有絕緣監(jiān)視裝置或接地保護(hù)裝置。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。若單相接地故障電流小，只使三相對(duì)地電位發(fā)生變化，故障點(diǎn)電弧可以自熄，熄弧后絕緣可以自行恢復(fù)，能自動(dòng)的清除單相接地故障，而無需線路斷開。此時(shí)，值班人員盡快查找并排除故障，經(jīng)2h故障仍未消除時(shí)應(yīng)切除此故障線路。如有備用線路，應(yīng)將負(fù)荷轉(zhuǎn)移到備用線路去。此外，當(dāng)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(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。,故障后線電壓保持不變（見相量圖），因而三相電氣設(shè)備可以繼續(xù)運(yùn)行。但不能長期運(yùn)行，以免故障擴(kuò)大。,二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng),當(dāng)電壓為110kV以下，接地電流IC大于上述所指數(shù)值時(shí)，為了防止單相接地時(shí)產(chǎn)生電弧，尤其是間歇電弧，應(yīng)采取減小接地電流的措施。,消弧線圈實(shí)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(shí)，因?yàn)橹行渣c(diǎn)的電位為零，沒有電流通過消弧線圈。,當(dāng)此系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，流過接地點(diǎn)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(diǎn)互相補(bǔ)償，可使接地電流小于最小生弧電流，從而消除接地點(diǎn)的電弧，這樣也就不致出現(xiàn)危險(xiǎn)的諧振過電壓現(xiàn)象了。,中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí) a) 電路圖 b) 相量圖,在電源中性點(diǎn)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(shí)短時(shí)（一般規(guī)定為2h）繼續(xù) 運(yùn)行，但發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如有備用線路，應(yīng)將負(fù)荷轉(zhuǎn)移 到備用線路上去。如發(fā)生單相接地會(huì)危及人身和設(shè)備安 全時(shí)，則單相接地保護(hù)應(yīng)動(dòng)作與跳閘。 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)，在單相接地時(shí)， 其它兩相對(duì)地電壓也要升高到線電壓。,重點(diǎn)！,三、中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)低電阻的電力系統(tǒng) 中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)即形成單相接地短路。單相短路電流比線路正常負(fù)荷電流大得多，對(duì)系統(tǒng)危害很大。因此保護(hù)裝置動(dòng)作于跳閘。 中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，其它兩完好相的對(duì)地電壓不會(huì)升高，這與中性點(diǎn)非直接接地的系統(tǒng)不同。系統(tǒng)中的供用電設(shè)備絕緣只需按相電壓考慮,中性點(diǎn)電位不變。,因此110KV及以上的電力系統(tǒng)通常都采取中性點(diǎn)直接接地的 運(yùn)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(diǎn)直接接地方式,重點(diǎn)！,我國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，而且引出有中性線(代號(hào)N)、保護(hù)線(代號(hào) PE)或保護(hù)中性線(代號(hào)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(shè)備，如照明燈等；二是用來傳導(dǎo)三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；三是用來減小負(fù)荷中性點(diǎn)的電位偏移。,保護(hù)線（PE線）的作用是在發(fā)生單相絕緣損壞對(duì)地短路時(shí)，一是使電氣設(shè)備帶電的外露可導(dǎo)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(hù)線與地之間的有效連接，能迅速形成單相對(duì)地短路，使相關(guān)的低壓保護(hù)設(shè)備動(dòng)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(hù)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(dǎo)線材料，比較經(jīng)濟(jì)。 但由于PEN線中有電流通過，可對(duì)接PEN線的某些設(shè)備產(chǎn)生電磁 干擾，因此此種系統(tǒng)不適于對(duì)抗電磁干擾要求高的場(chǎng)所。,此外，如果PEN線斷線，可使接PEN線的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分 帶電而造成人身觸電危險(xiǎn)， 且該系統(tǒng)不能采用靈敏度 高的剩余電流保護(hù)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(chǎng)所。PEN線上 不得裝設(shè)開關(guān)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(diǎn)直接接地，設(shè)備外露可導(dǎo)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(hù)，故不適用于對(duì)抗電磁干擾和安全要求較高的場(chǎng)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(duì)連接PE線的設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。而且該系統(tǒng)可采用剩余電流保護(hù)，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(duì)安全要求及抗電磁干擾要求較高的場(chǎng)所采用TN-S系統(tǒng)配電，而其他場(chǎng)所則采用較經(jīng)濟(jì)的TN-C系統(tǒng)。多用于由外部供電系統(tǒng)配電的建筑物。,