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1、2020/9/22,1,工廠供電,2020/9/22,2,目 錄,第一章 概論 第二章 工廠電力負(fù)荷及其計(jì)算 第三章 短路電流及其計(jì)算 第四章 工廠變配電所及一次系統(tǒng) 第五章 工廠電力線路 第六章 工廠供電系統(tǒng)的過(guò)電流保護(hù) 第七章 供配電系統(tǒng)二次回路 第八章 防雷接地與電氣安全,2020/9/22,3,工廠供電,本課程是：電氣自動(dòng)化專業(yè)的主干專業(yè)課。 學(xué)習(xí)本課程的任務(wù)是:掌握中小型工廠變、配、供電 系統(tǒng)的基本理論知識(shí)及高壓電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)、原理和 性能，學(xué)習(xí)電氣主接線、廠用電接線的形式、特點(diǎn) 和設(shè)計(jì)方法，學(xué)習(xí)二次繼電保護(hù)動(dòng)作電流、動(dòng)作 時(shí)間的整定及線路過(guò)電流保護(hù)等知識(shí)。 使學(xué)生深入了解一次系統(tǒng)和

2、二次系統(tǒng)的功能和作用， 具備供配電線路運(yùn)行、維護(hù)的能力，為學(xué)習(xí)后續(xù) 專業(yè)課、強(qiáng)化職業(yè)技能、增強(qiáng)工作能力打下堅(jiān)實(shí) 的基礎(chǔ)。,2020/9/22,4,項(xiàng)目一： 基本知識(shí),工廠供電的意義、要求及課程任務(wù) 發(fā)電廠及自備用電源 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng) 接地型式,項(xiàng)目二： 供配電系統(tǒng)計(jì)算,三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定,電路電流和短路容量的計(jì)算,2020/9/22,5,項(xiàng)目三： 一次主系統(tǒng),各種電氣設(shè)備及設(shè)備安裝 變配電所所址的選擇 變配電所的主接線圖,電力線路包括：架空線路、 電纜線路、車間線路,項(xiàng)目四： 二次系統(tǒng),過(guò)電流保護(hù) 二次儀表及控制、信號(hào)回路 二次接線和

3、接線圖,2020/9/22,6,項(xiàng)目五： 安全,電流對(duì)人體的作用 觸電急救 過(guò)電壓與防雷 電氣裝置的接地,2020/9/22,7,項(xiàng)目一： 概論,知識(shí)點(diǎn)： 了解工廠供電系統(tǒng)的組成， 掌握工廠供電的基本要求， 掌握電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式及 高低壓配電系統(tǒng)的接地型式。,2020/9/22,8,之一： 工廠供電的意義、要求及課程任務(wù),工廠供電,,電能的供應(yīng),,電能的分配,電能的重要性,生產(chǎn)自動(dòng)化后增加產(chǎn)量,提高產(chǎn)品的質(zhì)量,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,,2020/9/22,9,突然中斷供電,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)將造成嚴(yán)重后果! 如:某些對(duì)供電可靠性要求很高的工廠, 即使是極短時(shí)間的停電,也會(huì)引起重大設(shè)備 損壞,或引起大量產(chǎn)

4、品報(bào)廢,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.,,2020/9/22,10,突然中斷供電！,2020/9/22,11,停電！,2020/9/22,12,對(duì)工廠供電的基本要求,安全,可靠,優(yōu)質(zhì),經(jīng)濟(jì),,2020/9/22,13,一、工廠供電系統(tǒng)概況 中小型工廠的電源進(jìn)線 電壓是610kV。電能先從高壓配電所集中，再由高壓配電線路將電能分送到各車間變電所或由高壓配電線路直接供給高壓用電設(shè)備。,一根線表示三相線路,第2節(jié) 工廠供電系統(tǒng)及發(fā)電廠、電力系統(tǒng)與 工廠的自備用電源,2020/9/22,14,2、中型工廠供電系統(tǒng)的平面布線示意圖,2020/9/22,15,

5、3、大型工廠總降壓變電所,電源進(jìn)線35KV及以上,經(jīng)過(guò)兩次降壓，也就是經(jīng)總降壓變電所，將35kV及以上電壓降為610KV的電壓，然后車間變電所降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓。,2020/9/22,16,4、高壓深入負(fù)荷中心的供電系統(tǒng),高壓深入負(fù)荷中心的直配方式，可以省去一級(jí)中間變壓，簡(jiǎn)化了供電系統(tǒng)接線，節(jié)約投資和有色金屬，降低了電能損耗和電壓損耗，提高了供電質(zhì)量。然而這要根據(jù)廠區(qū)的環(huán)境條件是否滿足35kV架空線路深入負(fù)荷中心的“安全走廊”要求而定，否則不宜采用。,2020/9/22,17,5、只設(shè)一個(gè)降壓變電所的供電系統(tǒng),對(duì)于小型工廠，由于所需容量一般不大于1000kVA或稍多一些，如果工廠所

6、需容量不大于160kVA時(shí)，一般直接由公共低壓電網(wǎng)供電。,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。,2020/9/22,18,二、發(fā)電廠和電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介,由于電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用是同步實(shí)現(xiàn)的，因此需要對(duì)發(fā)電廠有些了解。 發(fā)電廠又稱發(fā)電站，是將自然界的各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能的工廠。,2020/9/22,19,火力發(fā)電廠,（一）發(fā)電廠,2020/9/22,20,水力發(fā)電廠,2020/9/22,21,核電站,2020/9/22,22,風(fēng)力發(fā)電,2020/9/22,23,（二）電力系統(tǒng),將一次能源轉(zhuǎn)換成二次能源系統(tǒng),2020/

7、9/22,24,送電過(guò)程：發(fā)電機(jī)升壓高壓輸電線路降壓配電.,2020/9/22,25,電力系統(tǒng)：由各級(jí)電壓的電力線路將發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)系起來(lái)的一個(gè)發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。 電網(wǎng)：電力系統(tǒng)中各級(jí)電壓的電力線路及其聯(lián)系的變電所，稱為電力網(wǎng)或電網(wǎng)。電網(wǎng)以電壓等級(jí)來(lái)區(qū)分，例如l0kV電網(wǎng)。,2020/9/22,26,2020/9/22,27,三、工廠自備電源,對(duì)于工廠的重要負(fù)荷，一般要求在正常供電電源之外，設(shè)置應(yīng)急自備電源。 (一)柴油發(fā)電機(jī)組自備電源：操作簡(jiǎn)便、起動(dòng)迅速、效率較高。 (二)交流不停電電源（UPS）： 如圖所示，由整流器(UR)、逆變器(uV)和蓄電池組(GB)

8、等三部分組成。,2020/9/22,28,第3節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量,一、概述 電力系統(tǒng)中的所有設(shè)備，都是在一定的電壓和頻率下工作的。 *電壓和頻率是衡量電能質(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，工頻的額定偏差一般不得超過(guò)0.5Hz。頻率的調(diào)整主要依靠發(fā)電廠來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 *對(duì)于工廠供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，提高電能質(zhì)量主要是提高電壓的質(zhì)量。 *電壓偏差是指電氣設(shè)備的端電壓與額定電壓之差，通常以額定電壓的百分值來(lái)表示。 *電壓波動(dòng)是指電網(wǎng)電壓有效值的快速變動(dòng)。,2020/9/22,29,二、三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓,（一）電網(wǎng)（線路）的額定電壓,2020/9/22

9、,30,（二）用電設(shè)備的額定電壓,用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定: 與供電電網(wǎng)的額定電壓相同。,2020/9/22,31,（三）發(fā)電機(jī)的額定電壓,發(fā)電機(jī)的額定電壓一般比同級(jí)電網(wǎng)的額定電壓高出5%，用于補(bǔ)償線路上的電壓損失。 (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： 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% 當(dāng)變壓器直接與線路相連時(shí)，與供電線路電壓相同。,變壓器T1的一次繞組與發(fā)電機(jī)直接相連，所以其一次繞組的額定電壓取發(fā)電機(jī)的額定電壓,2020/9/22,32,2.變壓器二次側(cè)額定電壓,分兩種情況： 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%。 變壓器二

10、次側(cè)供電線路較短，或低壓線路時(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。,2020/9/22,33,(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)劃分電壓高低壓。 一般規(guī)定： 低壓指額定電壓在1000V（或1200V）以下者 高壓指額定電壓在1000V（或1200V）以

11、上者。,2020/9/22,34,三、電壓偏差與電壓調(diào)整,（一）電壓偏差的有關(guān)概念 電壓偏差的含義： 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UN 之差對(duì)額定電壓UN 的百分比，即：,2020/9/22,35,為了滿足用電設(shè)備對(duì)電壓偏差的要求，供電系統(tǒng)必須采取相應(yīng)的電壓調(diào)整措施: 調(diào)壓型變壓器、減少系統(tǒng)阻抗、改變系統(tǒng)運(yùn)行方式、三相負(fù)荷均衡、無(wú)功功率補(bǔ)償。,（二）電壓調(diào)整的措施,2020/9/22,36,四、電壓波動(dòng),（一）電壓波動(dòng)的有關(guān)概念 1.電壓波動(dòng)與閃變 電壓波動(dòng)是指電網(wǎng)電壓有效值(方均根值)的連續(xù) 快速變動(dòng)，,2.電壓波動(dòng)的產(chǎn)生與危害,產(chǎn)生：負(fù)荷劇烈變化引起沖擊負(fù)荷。 如電機(jī)

12、起動(dòng)、電焊機(jī)、電弧爐、軋鋼機(jī)。 危害：使得設(shè)備無(wú)法正常工作。,2020/9/22,37,六、工廠供配電電壓的選擇,(一)工廠供電電壓的選擇 主要取決于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的供電電壓等級(jí)，同時(shí)要考慮工廠用電設(shè)備的電壓、容量和供電距離等因素。 在同一輸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。,2020/9/22,38,低壓 ： 單相 220V 三相 380V 高壓： 有10KV、35（66）KV、110KV、220KV。 除發(fā)電廠直配電壓可采用3KV或6KV外，其他等級(jí)的電壓應(yīng)逐步過(guò)渡到上述額定電壓。如果用戶需要的電壓等級(jí)不在上列范圍

13、時(shí)，應(yīng)自行采用變壓措施解決。 用戶需要的電壓等級(jí)在110KV及以上時(shí)，其受電裝置應(yīng)作為終端變電所設(shè)計(jì)，其方案需經(jīng)省電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)審批。,2020/9/22,39,（二）工廠高壓配電電壓的選擇,采用的高壓配電電壓通常為10KV。如果工廠擁有相當(dāng)數(shù)量的6KV用電設(shè)備，則可考慮采用6KV 作為工廠的高壓配電電壓。 如果當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)供電電壓為35KV，而廠區(qū)環(huán)境條件又允許采用35KV架空線路和較經(jīng)濟(jì)的35KV 電氣設(shè)備時(shí)，則可考慮采用35KV作為高壓配電電壓深入負(fù)荷中心的直配方式。,2020/9/22,40,工廠的低壓配電電壓一般采用220/380V。 其中：線電壓380V，接三相動(dòng)力設(shè)備及額定電壓為380

14、V的單相用電設(shè)備。 相電壓220V接額定電壓為220V的照明燈具和其他單相用電設(shè)備。 某些特殊場(chǎng)合宜采用660V甚至1140V作為低壓配電電壓。比如，礦井下，因負(fù)荷離變配電所較遠(yuǎn)，線路損耗較大。,（三）工廠低壓配電電壓的選擇,2020/9/22,41,之四： 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,一、電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式 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： 中性點(diǎn)直接接地 中性點(diǎn)不接地 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地,大電流接地系統(tǒng),,小電流接地系統(tǒng),2020/9/22,42,（一）中性點(diǎn)不接地方式,單相接地電流經(jīng)驗(yàn)公式：,2020/9/22,43,2

15、020/9/22,44,（二）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地,正常運(yùn)行：三相電壓、電流對(duì)稱,消弧線圈,單相接地：另兩相對(duì)地電壓升高為原來(lái)的根號(hào)3倍， 減小了接地電流。 在單相接地電容電流大于一定值的電力系統(tǒng)中， 電源中性點(diǎn)必須采取 經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。,2020/9/22,45,消弧線圈對(duì)電容電流的補(bǔ)償有三種方式： （1）全補(bǔ)償； （2）欠補(bǔ)償； （3）過(guò)補(bǔ)償。,Why?,在電力系統(tǒng)中一般不采用完全補(bǔ)償?shù)姆绞?，而采用過(guò)補(bǔ)償運(yùn)行方式,2020/9/22,46,（三）中性點(diǎn)直接接地或低阻接地的電力系統(tǒng),正常運(yùn)行：三相電壓、電流對(duì)稱 單相接地：另外兩相對(duì)地電壓不變，單相接地后即通過(guò)接地中性點(diǎn)形成單相短路

16、。,,單相短路電流比線路的正常負(fù)荷電流大得多， 因此，系統(tǒng)發(fā)生單相短路時(shí)保護(hù)裝置應(yīng)動(dòng)作于跳閘， 切除短路故障。,2020/9/22,47,二、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，而且引出有中性線（N），保護(hù)線（PE）或保護(hù)中性線（PEN）。 中性線（N）的功能：一是用來(lái)接用額定電壓為系統(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；三是減小負(fù)荷中性點(diǎn)的電位偏移。 保護(hù)線（PE）的功能： 用來(lái)保障人身安全、防止發(fā)生觸電事故用的接地線。 保護(hù)中性線（PEN）的功能：兼有中性線和保護(hù)線的功能，這種保護(hù)中性線在我國(guó)通常叫“零

17、線”，俗稱“地線”。 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)。,2020/9/22,48,TNC系統(tǒng),（一）TN系統(tǒng),,其中：N線與保護(hù)線PE線合并為一根PEN線。,2020/9/22,49,設(shè)備的外露可導(dǎo)線部分接PE線，由于PE線中無(wú)電流通過(guò)，因此設(shè)備之間不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。,2. TNS系統(tǒng),,其中：N線和保護(hù)線全部分開(kāi)。,2020/9/22,50,3.TNCS系統(tǒng),該系統(tǒng)的前半部分為TNC系統(tǒng),而后邊為為TN-S系統(tǒng)。這種接線比較靈活,對(duì)安全要求和對(duì)抗電磁干擾要求高的場(chǎng)所,宜采用TN-S系統(tǒng),而其他一般場(chǎng)所則采用TNC系統(tǒng)。,2020/9/22,51,(二) TT系統(tǒng),TT系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地,而其中設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均經(jīng)PE 線單獨(dú)接地. 根據(jù)規(guī)定:住宅供電系統(tǒng),應(yīng)采用TT、TN系統(tǒng)接地方式。,2020/9/22,52,（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。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。,由于IT系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地,設(shè)備外殼單獨(dú)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)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。,