工廠供電的基本知識(shí)1第1頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)1、工廠供電(plantpowersupply)：是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。電能是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，也易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用。電能的輸送和分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。

2、重要性：生產(chǎn)自動(dòng)化后增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。供電中斷，會(huì)引起設(shè)備損壞，可能發(fā)生人身事故。3、基本要求：安全（不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故）、可靠（連續(xù)供電）、優(yōu)質(zhì)（電壓、頻率等質(zhì)量要求）、經(jīng)濟(jì)（投資少、省電）。4、本課程的主要任務(wù)主要講述中小型工廠內(nèi)部的電能供應(yīng)和分配問(wèn)題，電氣照明，使學(xué)生掌握中小型工廠的供電系統(tǒng)及電氣照明運(yùn)行維護(hù)和設(shè)計(jì)、計(jì)算所必需的基本理論和基本知識(shí)。2第2頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)工廠供電系統(tǒng)、發(fā)電廠、電力系統(tǒng)及自備電源一、工廠供電系統(tǒng)概況1、中型工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖：

一般中型工廠的電源進(jìn)線電壓是6~10KV。只用一根線表示三相線路（單線圖）

高壓配電所有兩條lOkV的電源進(jìn)線，分別接在高壓配電所的兩段母線上，形成單母線分段制。一條電源進(jìn)線供電，另一條電源進(jìn)線作為備用。

3第3頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、中型工廠供電系統(tǒng)的平面布線示意圖

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6～10KV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。4第4頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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。5第5頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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，通常只設(shè)一個(gè)降壓變電所，將6~10kV降為低壓用電設(shè)備所需的電壓，如圖1-5。如果工廠所需容量不大于160kVA時(shí)，一般直接由公共低壓電網(wǎng)供電，如圖1-6。a)一臺(tái)主變b)兩臺(tái)主變經(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。母線，又稱匯流排，其任務(wù)是匯集和分配電能。工廠供電系統(tǒng)，是指從電源線路進(jìn)廠起到高低壓用電設(shè)備進(jìn)線端止的整個(gè)電路系統(tǒng)，包括工廠內(nèi)的變配電所和所有的高低壓供配電線路。圖1-6低壓進(jìn)線的小型號(hào)工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖圖1-5只設(shè)一個(gè)降壓變電所的工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖6第6頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、發(fā)電廠和電力系統(tǒng)1、發(fā)電廠（發(fā)電站）：將自然界蘊(yùn)藏的各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能(二次能源)的工廠。種類(lèi)：水力、火力、核能、風(fēng)力、地?zé)峒疤?yáng)能發(fā)電廠。水力發(fā)電：水流位能水輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能火力發(fā)電：燃料的化學(xué)能鍋爐熱能汽輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能核力發(fā)電：核裂變能核反應(yīng)堆熱能汽輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能7第7頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、電力系統(tǒng)(powersystem)：送電過(guò)程：發(fā)電機(jī)→升壓→高壓輸電線路→降壓→配電

8第8頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電力系統(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lOkV電網(wǎng)。如圖所示電力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖9第9頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、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。1、柴油發(fā)電機(jī)組自備電源：優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便、起動(dòng)迅速、效率較高。缺點(diǎn)：噪聲和振動(dòng)過(guò)大、過(guò)載能力差。按起動(dòng)控制方式分：有普通型、自起動(dòng)型（在公共電網(wǎng)停電時(shí)，能自行起動(dòng)）和全自動(dòng)化型（不僅在公共電網(wǎng)停電時(shí)能自行起動(dòng)，而且在公共電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí)能使柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)退出運(yùn)行）。作為應(yīng)急電源，應(yīng)選用自起動(dòng)型或全自動(dòng)化型。

2、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。10第10頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量衡量電能質(zhì)量的兩個(gè)基本參數(shù):規(guī)定：工頻頻率偏差正負(fù)0.5Hz以內(nèi)。（3000MW）或以上時(shí)，工頻頻率偏差正負(fù)0.2Hz以內(nèi)。電壓偏差正負(fù)5%電壓偏差是指電氣設(shè)備的端電壓與其額定電壓之差。低壓電氣設(shè)備的額定電壓一般設(shè)計(jì)為220/380V固定。一、三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓1、電網(wǎng)（線路）的額定電壓電網(wǎng)（線路）的額定電壓等級(jí)是根據(jù)需要、水平、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析后確定。2、用電設(shè)備的額定電壓如圖所示，線路首端與未端的平均電壓即電網(wǎng)的額定電壓UN。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。11第11頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、發(fā)電機(jī)的額定電壓因電力線路允許的電壓偏差一般為正負(fù)5%，所以要求發(fā)電機(jī)的額定電壓高于同級(jí)電網(wǎng)電壓5%。一次繞組的額定電壓：當(dāng)變壓器T1直接與發(fā)電機(jī)相聯(lián)時(shí)，其一次繞組額定電壓應(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%。當(dāng)變壓器T2不與發(fā)電機(jī)相聯(lián)而是連接在線路上時(shí)，可看作是線路的用電設(shè)備，因此其一次繞組額定電壓應(yīng)與電網(wǎng)額定電壓相同。二次繞組的額定電壓：變壓器二次側(cè)供電線路較長(zhǎng)，如為較大的高壓電網(wǎng)時(shí)，其二次繞組額定電壓應(yīng)比相聯(lián)電網(wǎng)額定電壓高10％，其中5％是用于補(bǔ)償變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)繞組內(nèi)部的約5％的電壓降，另外5％用以補(bǔ)償線路上的電壓損耗。若二次側(cè)供電線路不長(zhǎng)，直接供電給高低壓用電設(shè)備時(shí)，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。4、電力變壓器的額定電壓12第12頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、電壓高低的劃分行業(yè)要求不同劃分不同，一般以1000V為高低壓區(qū)分點(diǎn)分電網(wǎng)和用電設(shè)備發(fā)電機(jī)電力變壓器額定電／kV類(lèi)額定電壓／kV額定電壓／kV一次繞組二次繞組低

0.38

O.40

0.38

0.40壓

0.66

O.69

0.66

0.69

3

3.15

3,3.15

3.15,3.3

6

6.3

6,6.3

6.3,6.6

10

10.5

10,10.5

10.5,11高

13.8,15.75,18，

20,22,24,26

13.8,15.75,18，

20,22,24,26

35

35

38.5壓

66

66

72.5

110

110

121

220

220

242

330

330

363

500

500

55013第13頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、電壓偏差與電壓調(diào)整1、電壓偏差的概念

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的百分值，即

2、電壓偏差對(duì)設(shè)備的影響（1）感應(yīng)電動(dòng)機(jī)：轉(zhuǎn)矩M正比于U2，U減，減速（2）同步電動(dòng)機(jī)：轉(zhuǎn)矩M正比于U2，U減，減速（3）電光源等：U減，壽命延長(zhǎng)2~3倍，發(fā)光效率降30%以上。3、電壓調(diào)整的措施（1）正確選擇無(wú)載調(diào)壓型變壓器的分接頭或采用有載調(diào)壓型變壓器如果設(shè)備端電壓偏高，則應(yīng)將分接開(kāi)關(guān)換接到+5%的分接頭（讓高壓側(cè)出較小電壓），以降低設(shè)備端電壓；如果設(shè)備端電壓偏低，則應(yīng)將分接開(kāi)關(guān)換接到-5%的分接頭（讓高壓側(cè)出較大電壓），以升高設(shè)備端電壓。（2）合理減少系統(tǒng)的阻抗供電系統(tǒng)的電壓損耗與系統(tǒng)的阻抗成正比，減系統(tǒng)的變壓器級(jí)數(shù)、適當(dāng)增大導(dǎo)線電纜的截面或以電纜取代架空線等來(lái)減少系統(tǒng)阻抗，降低電壓損耗，從而減小電壓偏差，但增大導(dǎo)線電纜的截面或以電纜取代架空線等，要增加線路投資。

14第14頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、電壓波動(dòng)及其抑制

1、含義：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)，即：

（3）合理改變系統(tǒng)的運(yùn)行方式負(fù)荷重時(shí)（白天），往往電壓偏低，將變壓器的高壓線圈分接開(kāi)關(guān)換接到-5%的分接頭以升高設(shè)備端電壓。但負(fù)荷輕時(shí)（晚間），往往電壓偏高，這時(shí)如能切除變壓器，改用與相鄰變壓器所相聯(lián)的低壓聯(lián)絡(luò)線路低壓供電，既可減少這臺(tái)變壓器的電能損耗，又可由于投入低壓聯(lián)絡(luò)線而增加線路的電壓損耗，從而降低所出現(xiàn)的過(guò)高電壓。（4）盡量使系統(tǒng)的三相負(fù)荷均衡三相負(fù)荷不均衡時(shí)，負(fù)荷端中性點(diǎn)電位偏移，造成有的相電壓升高，從而增大線路的電壓偏差。（5）采用無(wú)功功率補(bǔ)償裝置一般，電力系統(tǒng)中由于存在大量的感性負(fù)荷，因此系統(tǒng)中出現(xiàn)大量相位滯后的無(wú)功功率，導(dǎo)致功率因數(shù)的降低和系統(tǒng)的電壓損耗的增大。可采用并聯(lián)電容器或同步補(bǔ)償機(jī)。15第15頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、電壓波動(dòng)的產(chǎn)生與危害產(chǎn)生原因：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、軋鋼機(jī)。危害：使得設(shè)備無(wú)法正常工作。3、電壓波動(dòng)的抑制措施專用線路或?qū)Ｓ米儔浩鞴╇姟p少系統(tǒng)阻抗、減小引起波動(dòng)的負(fù)荷、高電壓等級(jí)、大容量供電、裝設(shè)吸收無(wú)功裝置五、電網(wǎng)諧波及其危害含義：對(duì)周期性非正弦交流量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解所得到的大于基波頻率(50Hz)整數(shù)倍的各次分量，通常稱為高次諧波。（電路中非線性元件造成）

危害：使變壓器及電動(dòng)機(jī)的鐵心損耗明顯增加、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象、電力系統(tǒng)發(fā)生電壓諧振、對(duì)附近的通信設(shè)備和通信線路產(chǎn)生信號(hào)干擾。六、三相不平衡及其改善（一）三相不平衡的產(chǎn)生及其危害三相不平衡：三相電壓或電流值不相等，或相角不互差1200。三相不平衡產(chǎn)生原因：三相負(fù)荷不平衡。危害：不平衡的三相電壓或電流，按對(duì)稱分量法，可分為正序分量、負(fù)序分量和零序分量。由于負(fù)序電壓的存在，使三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在產(chǎn)生正向轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，還產(chǎn)生一個(gè)反向轉(zhuǎn)矩，從而降低電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，并使電機(jī)繞組電流增大，溫升增高，縮短電動(dòng)機(jī)使用壽命。使三相變壓器容量不能得到充分利用。對(duì)多相整流裝置，將嚴(yán)重影響多相觸發(fā)脈沖的對(duì)稱性，使整流裝置產(chǎn)生較大的諧波，影響電能質(zhì)量。16第16頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）電壓不平衡度及其允許值電壓不平衡度：式中，U2：電壓負(fù)序分量的方均根值，U1：電壓正序分量的方均根值規(guī)定（1）正常允許2%，短時(shí)不超過(guò)4%

（2）接于公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶一般不得超過(guò)1.3%（三）改善三相不平衡的措施（1）使三相負(fù)荷均衡分配三相系統(tǒng)中各相安裝的單相用電設(shè)備容量之差不超過(guò)15%。（2）使不平衡負(fù)荷分散連接（3）使不平衡負(fù)荷接入更高電壓的電網(wǎng)由于更高電壓的電網(wǎng)具有更大的短路容量，因此接入不平衡負(fù)荷時(shí)對(duì)三相不平衡度的影響可大大減小。（4）采用可調(diào)的平衡化裝置17第17頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）工廠高壓配電電壓的選擇工廠供電系統(tǒng)的高壓配電電壓，主要取決于工廠高壓用電設(shè)備的電壓和容量、數(shù)量等因素。一般：10KV，35KV（廠區(qū)要有滿足35KV架空線路深入各車(chē)間負(fù)荷中心的“安全走廊”，可用高壓深入負(fù)荷中心的直配方式）（三）工廠低壓配電電壓的選擇工廠供電系統(tǒng)的低壓配電電壓，一般：220/380V。

660V（采礦、石油和化工），1140V（井下）。采用660V或1140V配電，較之采用380V配電，可以減少線路的電壓損耗，提高負(fù)荷端的電壓水平，而且能減少線路的電能損耗，是節(jié)電有效措施，是發(fā)展趨勢(shì)。七、工廠供配電電壓的選擇（一）工廠供電電壓的選擇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。在同一輸送功率和輸送距離條件下，供電電壓越高，則線路電流越小，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。18第18頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式電力系統(tǒng)電源中性點(diǎn)的不同運(yùn)行方式，對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行特別是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)有明顯的影響，而且將影響系統(tǒng)二次側(cè)的繼電保護(hù)及監(jiān)測(cè)儀表的選擇與運(yùn)行。種類(lèi)：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)1、中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)正常運(yùn)行：電壓、電流對(duì)稱。單相接地：另外兩相對(duì)地電壓升高為原來(lái)的倍。單相接地電容電流為正常運(yùn)行時(shí)相線對(duì)地電容電流的3倍。單相接地電流經(jīng)驗(yàn)公式：19第19頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、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)稱單相接地：另兩相對(duì)地電壓升高為原來(lái)的倍。流過(guò)接地點(diǎn)的電流為接地電容電流與流過(guò)消弧線圈的電感電流之和，因電容電流超前電壓，電感電流滯后電壓，流過(guò)接地點(diǎn)的總電流減小了，不發(fā)生電弧，不會(huì)出現(xiàn)諧振過(guò)壓現(xiàn)象。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。

3~10KV系統(tǒng)中單相接地電流大于30A；20KV及以上的單相接地電流大于20A，電源中性點(diǎn)必須采取經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。20第20頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、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的正常負(fù)荷電流大得多，因此在此系統(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。110KV以上的超高壓采用該系統(tǒng)很有經(jīng)濟(jì)價(jià)值（供電設(shè)備絕緣只需按相電壓考慮）。21第21頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、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、保護(hù)中性線PEN。

中性線(N線)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線)的功能：它是用來(lái)保