1、第一章 緒論課程地位課程主要內容參考書目學習要求緒論課程地位是本專業開始全面接觸電力系統知識的一門課程為一些后續課程開辟了具體認識的基礎是完成有關電力系統方向畢業設計的重要課程為以后從事供配電操作運行、設計等工作奠定基礎緒論課程主要內容1、電力系統（工廠供電系統）基本概念電力系統的組成、作用等工廠供電特點我國電網額定電壓等級電能質量指標電力系統中性點運行方式等緒論課程主要內容2、電力負荷及其計算如何根據工藝部門提供的用電設備安裝容量正確估計工廠所需的電力和電量即求計算負荷計算負荷是設計時作為選擇工廠電力系統供電線路的導線截面、變壓器容量、開關電器及互感器等的額定參數的依據緒論課程主要內容3、短

2、路電流及其計算供電系統常常因為絕緣損壞、誤操作、雷擊等原因發生短路故障，短路電流的數值通常是正常工作電流值的十幾倍或幾十倍。造成電氣設備溫度急劇上升，過熱會使絕緣加速老化，同時產生大的電動力，使設備的載流部分變形或損壞。緒論課程主要內容選用設備就要考慮該設備對短路電流的穩定如：整定供電系統的繼電保護裝置需要計算三相短路電流；校驗電氣設備及載流導體的力穩定和熱穩定就要用到短路沖擊電流、穩態短路電流、短路容量。緒論課程主要內容4、工廠變配電所及其一次系統工廠變配電所位置的選擇變電所變壓器容量和數量的選擇一次設備的選擇工廠變電所主接線圖（一次接線圖）的設計緒論課程主要內容5、工廠供電系統的繼電保護和

3、二次回路等繼電保護：各種不同類型的繼電器以一定的方式連接與組合，系統故障時，繼電器保護動作并給出相應的報警信號二次回路：對一次設備進行監測、控制、測量、調節等回路二次回路的接線圖設計緒論課程主要內容6、防雷、接地裝置防雷基本知識防雷裝置工廠供電系統的防雷保護（架空線路與電纜的防雷、變電所防雷等）接地系統和接地電阻的計算緒論課程主要內容7、節約用電、電氣照明等節約用電相關措施照明供電系統及其選擇緒論參考書目參考教材：工廠供電 劉介才，機械工業出版社工廠供電蘇文成，機械工業出版社工廠供電設計指導 劉介才，機械工業出版社緒論學習要求課前預習，上課認真聽講，課后復習善于使用參考書籍和相關網絡考核：出勤

4、作業考試緒論工廠供電概論一、電力系統的概念1、電力系統的定義由發電廠內的各種不同類型的發電機、配電裝置、輸配電線路、升壓及降壓變電所和用戶的各種用電設備，按照一定規律連接而組成的統一整體，對電能進行不間斷的生產和分配發電廠：生產電能，將一次能源轉換成二次能源（電能） 發電廠按它所利用的能源不同，可分為水力發電廠、火力發電廠、原子能發電廠以及風力發電廠、地熱發電廠、太陽能發電廠等類型 電力網：由不同電壓等級的輸電線路和變壓器組成，可分為地方電力網、區域電力網及超高壓遠距離輸電網三種類型 變電所：是變換電能電壓和接受分配電能的場所 配電所：只接受和分配電能，不變換電壓 用戶：消耗電能，將電能轉化為

5、其他形式的能大型電力系統簡圖緒論工廠供電概論可以減少系統的總裝機容量。 可以減少系統的備用容量。可以提高供電可靠性。可以安裝大容量的機組。可以合理利用動力資源，提高系統運行的經濟性。2、組建大型電力系統的優點緒論工廠供電概論緒論工廠供電概論3、工廠供電系統是電力系統的主要組成部分，是電能的主要用戶工廠用電量約占全國發電量的5070一般中型工廠的電源進線電壓是610kV，先經過高壓配電所，然后由高壓配電線路將電能輸送給各車間變電所，降低成一般用電設備所需的電壓（380/220V）中型工廠供電系統簡圖 具有總降壓變電所的工廠供電系統簡圖高壓深入負荷中心的工廠供電系統簡圖 只設一個降壓變電所的小型工

6、廠供電系統簡圖a) 裝有一臺變壓器 b）裝有兩臺變壓器工廠自備電源（一）采用柴油發電機組的自備電源（二）采用不間斷電源（UPS）的自備電源 采用有柴油發電機組作備用電源的工廠供電系統簡圖 緒論工廠供電概論二、電力系統電壓等級電氣設備都是設計為在額定電壓下工作時能獲得最佳的經濟效果。如果設備的端電壓與其額定電壓有出入時，則設備的工作性能和使用壽命特受到影響，總的經濟效果將下降。如對異步電動機的影響；對電光源的影響；對計算機、電視廣播等的影響1、電網額定電壓電力網額定電壓等級是國家根據國民經濟發展的需要、技術經濟上的合理性及電機、電器制造工業水平確定的2、電力設備額定電壓用電設備的額定電壓規定與同

7、級線路的額定電壓相等 750 500 330 220 11066 3510 6 30.660.38電網和用電設備額定電壓 / kV825(800)75055050036333024222012111072.56638.53513.8,15.75,18,20,22,24,2613.8,15.75,18,20,22,24,2610.5及1110及10.510.56.3及6.66及6.36.33.15及3.33及3.153.15高壓0.690.660.690.400.380.40低壓二次繞組一次繞組電力變壓器額定電壓 / kV發電機額定電壓 / kV分類表1-1 我國三相交流電網和電力設備的額定電壓

8、（據GB156-2003）3、發電機的額定電壓發電機額定電壓規定高于同級線路額定電壓的5用于補償線路上的電壓損失4、電力變壓器額定電壓（1）電力變壓器一次線圈的額定電壓（2）電力變壓器二次側電壓對于用電設備，相當于電源 二次側供電線路較長時，高于線路電壓10 其中5%用于補償變壓器滿載供電時一、二次繞組上的電壓損失；另外5%用于補償線路上的電壓損失 二次側供電線路不太長時，高于線路電壓5 可以不考慮線路上的電壓損失，只需要補償滿載時變壓器繞組上的電壓損失即可如1B中的二次側高于線路電壓10，2B中高于線路電壓5三、電能質量指標1、電壓：電壓偏差、電壓波動、電壓波形三相對稱性允許誤差52、頻率我

9、國50Hz，允許誤差不得超過0.5Hz電壓偏差電壓偏差是指用電設備的實際電壓與額定電壓之差，用占額定電壓的百分數來表示 電壓偏差的危害電壓高時，發光效率增加，但使用壽命大大縮短。 ，電壓低時，轉矩將急劇減小，電流由于電動機：電壓偏差的允許值35kV及以上電壓供電的用戶：5% 10 kV及以下高壓供電和低壓電力用戶：7% 低壓照明用戶：+5%10%白熾燈：電壓低時，壽命延長，但發光效率降低，照度下降；增大，使電動機繞組絕緣過熱受損，縮短使用壽命。電壓波動與閃變 電壓波動是指電網電壓短時、快速的變動，用電壓最大值與最小值之差對電網額定電壓的百分比表示，即 正確選擇變壓器的電壓分接頭或采用有載調壓變

10、壓器；合理減少系統的阻抗；盡量保持系統三相負荷平衡；改變系統的運行方式；采用無功功率補償設備等。電壓調整的措施電壓波動產生的原因：是由負荷急劇變動引起的。 閃變是指人眼對因電壓波動引起燈閃的一種主觀感覺，引起燈閃的電壓稱為閃變電壓。電壓波動的允許值使電動機無法正常起動，引起同步電動機轉子振動；使某些電子設備無法正常工作；使照明燈發生明顯的閃爍現象等。10 kV及以下電網：2.5%35110 kV電網：2%電壓波動的危害諧波 諧波是指對周期性非正弦交流量進行傅里葉級數分解后所得到的頻率為基波頻率整數倍的各次分量，通常稱為高次諧波。對負荷變動劇烈的大型電氣設備，采用專線或專用變壓器供電 ；增大供電

11、容量，減小系統阻抗 ；增加系統的短路容量或提高供電電壓；在電壓波動嚴重時減少或切除引起電壓波動的負荷 ；對大型沖擊性負荷，可裝設能吸收沖擊無功功率的靜止型無功補償裝置（SVC） 。電壓波動的抑制諧波產生的原因：是由于電力系統中存在各種非線性元件 。 使變壓器和電動機的鐵芯損耗增加，引起局部過熱，同時振動和噪聲增大，縮短使用壽命；使線路的功率損耗和電能損耗增加，并有可能使電力線路出現電壓諧振，產生過電壓，擊穿電氣設備的絕緣；使電容器產生過負荷而影響其使用壽命；使繼電保護及自動裝置產生誤動作；使變壓器使計算電費用的感應式電能表的計量不準；對附近的通信線路產生信號干擾，使數據傳輸失真等。諧波的危害三

12、相整流變壓器采用Yd或Dy接線 ；增加整流器的相數 ；在諧波源處裝設專用濾波器 ；限制晶閘管整流設備投入電網的容量 ；在大型整流設備附近裝設靜止型無功補償裝置等。諧波的抑制三相電壓不平衡度 指三相系統中三相電壓的不平衡程度，用電壓負序分量有效值與正序分量有效值的百分比來表示，即影響變換器及其控制系統的正常工作并改變其設計性能，產生附加的非特征諧波分量；使旋轉電機的轉子受到反方向的負序旋轉磁場的作用，產生雙倍頻率的附加電流，使電機發熱甚至燒毀 ；使繼電保護裝置產生誤動和拒動 。電力系統公共連接點：2%接于公共連接點的用戶：1.3%產生三相電壓不平衡的原因：三相負荷不對稱 。三相電壓不平衡的危害三

13、相電壓不平衡的允許值電力用戶供配電電壓的選擇（一）電力用戶供電電壓的選擇：取決于當地電網的供電電壓等級（二）電力用戶高壓配電電壓的選擇工廠供電系統的高壓配電壓，主要取決于當地供電電源電壓及工廠高壓設備的電壓和容量、數量等因素。通常有10KV ；6KV；35KV等。（三）電力用戶低壓配電電壓的選擇工廠供電系統的低壓配電電壓，主要取決于低壓用電設備的電壓，一般采用220/380V，或380/660V 我國電力系統中性點有三種運行方式：（一）中性點不接地的電力系統正常運行時，系統的三相電壓對稱，三相導線對地電容電流也對稱，其電路圖和相量圖如圖1-16所示。當系統發生A相接地故障時 ，A相對地電壓降為

14、零，相當于在中性點疊加上一個零序電壓 。其電路圖和相量圖如圖1-17所示。 中性點不接地中性點經消弧線圈接地中性點直接接地四、電力系統中性點運行方式 小電流接地系統大電流接地系統中性點對地電壓 圖1-16 中性點不接地系統正常運行時的電路圖和相量圖a）電路圖 b）相量圖 在數值上圖1-17 中性點不接地系統發生A相接地故障時的電路圖和相量圖a）電路圖 b）相量圖流過故障點的接地電流為： 數值上：單相接地電流（電容電流）的經驗公式：式中，、 分別為架空線路和電纜線路的總長度（km）。 特點中性點不接地系統發生單相接地故障時，線電壓不變，而非故障相對地電壓升高到原來相電壓的 倍 。單相接地電流等于

15、正常時單相對地電容電流的3倍。絕緣投資大。單相故障時，非故障相對地電壓升為相電壓的 倍，為確保設備的絕緣安全，系統相對地絕緣按線電壓設計，中性點絕緣按相電壓設計。 單相接地電流小于30A的310kV電力網；單相接地電流小于10A的35kV電力網。 運行可靠性高。發生單相故障時，電力網的線電壓仍然對稱，用戶的三相用電設備仍能照常運行一段時間。但運行時間不能太長，以免另一相又發生接地故障時形成兩相接地短路 。優點缺點適用范圍當中性點不接地系統的單相接地電流較大時，將產生間歇性電弧而引起弧光接地過電壓，甚至發展成多相短路。為此，可采用中性點經消弧線圈接地的方式，如圖1-18所示。（二）中性點經消弧線

16、圈接地的電力系統 圖1-18 中性點經消弧線圈接地系統發生單相接地故障時的電路圖和相量圖a）電路圖 b）相量圖消弧線圈特點：運行可靠性高，但絕緣投資大。 適用范圍： 單相接地電流大于30A的310kV電力網；單相接地電流大于10A的35kV電力網。在電力系統中一般采用過補償運行方式Why?消弧線圈的補償方式全補償:欠補償:過補償:特點：中性點始終保持零電位。 優點 節約絕緣投資。發生單相短路時，非故障相對地電壓不變，電氣設備絕緣水平可按相電壓考慮。因此，我國110kV及以上的電力系統基本上都采用中性點直接接地的方式 。（三）中性點直接接地的電力系統 圖1-19 中性點直接接地系統的電力系統示意

17、圖針對缺點應采取的措施加裝自動重合閘裝置，以提高供電可靠性。 適用范圍110kV及以上電網和380/220V電力網。 說明：110kV及以上電網采用中性點直接接地方式是為了降低工程造價，而在380/220V低壓電網中是為了保證人身安全。 缺點 供電可靠性不高。單相短路時，接地相短路電流很大，保護裝置迅速跳閘，因此系統不能繼續運行。我國的220/380V 低壓配電系統，廣泛采用中性點直接接地的運行方式，而且引出有中性線（N）、保護線（PE）或保護中性線（PEN)。 (1) 中性線（N線）: 其功能一是用來連接額定電壓為系統相電壓的單相用電設備，二是用來傳導三相系統中的不平衡電流和單相電流，三是減

18、小負荷中性點的電位偏移。 低壓配電系統的接地型式(2) 保護線（PE線）: 它是為保障人身安全、防止發生觸電事故用的接地線。系統中所有電氣設備的外露可導電部分（指正常時不帶電但故障情況下可能帶電的易被人身接觸的導電部分，如金屬外殼、金屬構架等）通過PE線接地，可在設備發生接地故障時減少觸電危險。(3) 保護中性線（PEN線）: 它兼有N線和PE線的功能。這種PEN線，我國過去習慣稱為“零線”。c)TN-C-S系統低壓配電的TN系統a) TN-C系統b)TN-S系統TN-C系統 該系統中的N線與PE線合為一根PEN線，所有設備的外露可導電部分均接PEN線TN-S系統 該系統中的N線與PE線完全分開，所有設備的外露可導電部分均接PE線TN-C-S系統 該系統的前一部分全為TN-C系統，而后面則有一部分為TN-C系統，另有一部分為TN-S系統 低壓配電的TT系統其電源中性點也直