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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)和二
2、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(chē)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 二次接線和接
3、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)品報(bào)廢,
4、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(chē)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,2020/9/22,15,3、大型工廠
5、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(chē)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，如果工廠所需容量不大于
6、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),2020/9/22,2
7、4,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)等三部分組成。
8、,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,2020/9/22,30,（二）
9、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%。 變壓器二次側(cè)供電線路較短，或
10、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）以上者。,2020/9
11、/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)起動(dòng)、電焊機(jī)、電弧爐
12、、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)不在上列范圍時(shí)，應(yīng)自行采用變壓措
13、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380V的單相用電設(shè)備。
14、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：,2020/9/22,43,2020/9/22,44
15、,（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。,單相短路電流比線路
16、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“零線”，俗稱“地線”。 低
17、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T(mén)NC系統(tǒng),而后邊為為T(mén)N-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。,
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