《工厂供配电》PPT课件.ppt

1,供 配 电 技 术,2,变配电所,变电所起起变换电能电压、接受电能与分配电能的作用，是联系发电厂和用户的中间环节。如果变电所只用以接受电能和分配电能，则称为配电所。变电所有升压和降压之分。升压变电所多建在发电厂内，把电能升高后，再进行长距离输送。降压变电所多设在用电区域，将高压电适当降低电压后，对某地区或用户供电。,3,4,电力网,电力系统中各级电压的电力线路及与其连接的变电所，总称为电力网，简称电网。电力网是电力系统的一部分，是输电线路和配电线路的统称，是输送电能和分配电能的通道。电网由各种不同电压等级和不同结构类型的线路组成，从电压的高低可将电力网分为低压网、中压网、高压网和超高压网等。,电压在1kV以下的称低压网；1kV到10kV的称中压网；高于10kV低于330kV的称高压网；330kV及以上的称超高压网。,5,电网按电压高低和供电范围大小可分为区域电网和地方电网。区域电网的供电范围大，电压一般在220kV及以上；地方电网的供电范围小，电压一般为35110kV。电网也往往按电压等级来称呼，如说10kV电网或10kV系统，就是指相互连接的整个10kV电压的电力线路。根据供电地区的不同有时也将电网称为城市电网和农电网。,电力网,6,全国电网,7,华 中 电 网,8,高压直流输电,1远距离输电及跨海输电；2联接两个不同频率的电网，并可实现定电流控制，限制短路电流。,9,高压直流输电,1远距离输电及跨海输电 跨海输电及远距离输电容量大，如采用交流输电的话，由于距离长，线路感抗也将增大，从而限制了输送容量，而且造成运行不稳定。另外，由于交流线路存在分布电抗和对地分布电容，会引起线路电压在很大范围内发生变化，必须投入无功补偿设备，投资增加。若采用直流输电，则不存在此类问题。直流输电线路具有架设方便、能耗小、导线截面可得到充分利用及绝缘强度高等优点，使其更适宜于远距离大容量输电。,10,高压直流输电,2联接两个不同频率的电网，并可实现定电流控制，限制短路电流。直流输电一般由整流站、直流线路和逆变站三部分组成。在输送功率的过程中，整流站把送端系统的三相交流电变为直流电，通过直流电路送到用户，再通过逆变站把直流电转变为交流电，供给用户。今天的直流输电是以交流电力系统为基础，在直流输电网的两端是两个换流站和交流系统，如图1.3所示。若将电能从交流系统A输送到交流系统B，则换流装置把交流整流成直流，通过直流电网输送给换流装置，换流装置再把直流逆变为与交流系统B同频率同相位的交流电馈送给交流系统B。,图1.3 直流输电系统结构示意图,11,电能用户,所有的用电单位均称为电能用户，其中主要是工业企业。我国工业企业用电占全年总发电量的60%以上，是最大的电能用户。工业企业的电力负荷种类多，容量相差悬殊，运行特征也是各种各样。用电设备的这些不同特征关系到供电技术措施的确定。工厂内广泛使用的空压机、通风机、水泵、破碎机、球磨机、搅拌机、制氧机以及润滑油泵等机械的拖动电动机，不论其功率大小（从不足1kW到几千kW）及电压高低（从380V到10kV），一律为三相交流电动机，它们都是恒速持续运行工作的用电设备。这些设备在正常运行时，负荷基本上均匀而且三相对称，功率因数也很稳定，一般可达0.80.85。,12,烧结机、连续铸管机、卷取机、回转窑等设备要增加变流环节，而且功率因数也会降低。提升机、高炉卷扬机、各种轧钢机以及工厂大量使用的各类吊车、起重机等的拖动电机，呈周期性工作，其负荷时刻变化，经常处于低负载状态，功率因数也偏低，一般在0.50.6以下。工业用电炉在精炼期间，三相负荷均匀对称，起始熔炼期间，电流可达其额定值的3.03.5倍，以致引起很大的网路电压波动。电解设备工作时负荷均匀稳定，功率因数较低高（0.80.9），且不允许停电。电焊设备工作时负荷情况不匀称，功率因数很低。工厂的照明设备功率因数很高，通常为0.951.0。,13,三、工厂自备电源,对于工厂的重要负荷，一般要求在正常供电电源之外，设置应急自备电源。,1、柴油发电机组自备电源：操作简便、起动迅速、效率较高。,2、不间断电源（UPS）：如图所示，由整流器(UR)、逆变器(uV)和蓄电池组(GB)等三部分组成。,14,电气设备的额定电压，就是能使电气设备长期运行时获得最好经济效果的电压。,用电设备 用电设备的额定电压和电网的额定电压一致。,发电机 发电机的额定电压一般比同级电网的额定电压高出5%，用于补偿线路上的电压损失。,电力系统的额定电压,1.3 电力系统电压与电能质量,15,变压器的二次绕组对于用电设备而言，相当于供电设备。第一种情况比用电设备额定电压高10%第二种情况比用电设备额定电压高5%,电力系统的额定电压,变压器 变压器的一次绕组：相当于是用电设备，所以规定变压器一次绕组的额定电压与受电设备额定电压相同。,注意：但当变压器一次绕组直接与发电机相连时，变压器一次绕组的额定电压与发电机额定电压相等。,其中5%用于补偿变压器满载供电时，一、二次绕组上的电压损失；另外5%用于补偿线路上的电压损失，因此适用于变压器供电距离较长时的情况。,当变压器供电距离较短时，可以不考虑线路上的电压损失，只需要补偿满载时变压器绕组上的电压损失即可。,16,电力系统的额定电压,线路的平均额定电压 线路的平均额定电压（average rated voltage）指线路始端最大电压（变压器空载电压）和末端用电设备额定电压的平均值。由于线路始端最大电压比电网额定电压高10%，因而线路的平均额定电压比电网额定电压高5%。各级分别为：0.4kV，3.15kV，6.3kV,10.5kV,37kV，63kV，115kV，230kV，346kV，525kV。,17,表1.1 我国交流电网和电力设备的额定电压（kV）,18,5、电压高低的划分,行业要求不同划分不同，一般以1140V为高低压区分点,19,三、电压偏差与电压调整,1、电压偏差的概念,设备的端电压U与设备额定电压U。之差对额定电压U。的百分值，即,2、电压偏差对设备的影响,感应电动机、同步电动机、电光源等,3、电压调整的措施,调压型变压器、减少系统阻抗、改变系统运行方式、三相负荷均衡、无功功率补偿。,20,2、电压波动的产生与危害 产生：负荷剧烈变化引起冲击负荷，如电机起动、电焊机、电弧炉、轧钢机。危害：使得设备无法正常工作。,3、电压波动的抑制措施 专用线路或专用变压器供电、减少系统阻抗、减小引起波动的负荷、高电压等级、大容量供电、装设吸收无功装置,五、电网谐波及其危害,含义：对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率(50Hz)整数 倍的各次分量，通常称为高次谐波。（电路中非线性元件造成）,危害：使变压器及电动机的铁心损耗明显增加、电动机转子发生振动现象、电力系统发生电压谐振、对附近的通信设备和通信线路产生信号干扰。,四、电压波动及其抑制 1、含义：电压波动是指电网电压有效值(方均根值)的连续快速变动，即：,21,表1.2 常用各级电压的经济输送容量与输送距离,六、工厂供配电电压的选择 工厂供电电压的选择，主要取决于当地电网的供电电压等级，同时要考虑工厂用电设备的电压、容量和供电距离等因素。在同一输送功率和输送距离条件下，供电电压越高，线路电流越小，使线路导线或电缆截面越小，可减少线路的初投资和有色金属消耗量。,22,1工厂供电电压的选择 对于一般没有高压用电设备的小型工厂，设备容量在100kW以下，输送距离在600m以内，可选用380/220V电压供电。对于中小型工厂，设备容量在1002000kW，输送距离在420km以内的，可采用610kV电压供电。对于中大型工厂，设备容量在200050000kW，输送距离在20150km以内的，可采用35110kV电压供电。,2工厂配电电压的选择 工厂的高压配电电压一般选用610kV。10kV作为高压配电电压。如工厂供电电源的电压就是6kV，或工厂使用的6kV电动机多且分散，可采用6kV的配电电压。工厂的低压配电电压，一般采用380/220V。380V为三相配电电压，供电给三相用电设备及380V单相用电设备。220V作为单相配电电压，供电给一般照明灯具及220V单相用电设备。矿山及化工等部门也有采用660V配电电压的。,23,14 电力系统的中性点运行方式,一、电力系统中性点运行方式 三种运行方式：中性点不接地；中性点经消弧线圈接地；中性点直接接地或经小阻抗接地。称为小电流接地系统；称为大电流接地系统。三相系统的中性点运行方式取决于供电可靠性，工作要求和设备制造。110kV及以上：中性点直接接地；设备绝缘按相电压设计；单相接地跳闸停电，采用重合闸提高可靠性。380V：中性点直接接地，单相设备工作要求。,24,a)中性点直接接地 b)中性点不接地c)中性点经消弧线圈接地 d)中性点经小阻抗接地,25,（一）中性点不接地的电力系统(power system)正常运行:三相线电压对称；三相相电压对称；三相对地电容电流对称。,中性点不接地的电力系统,26,2.单相接地：C相接地 接地相对地电压为零，即非接地相对地电压上升为线电压，即 且三相线电压仍对称；接地相对地电容电流为零，非接地相对地电容电流增大 倍，即 接地电流为正常电容电流的3倍。,27,28,即在这种情况下：设备绝缘按线电压设计；同时由于其线电压的大小与相位关系没有变化，故单相接地允许短时运行2小时，但不允许长期运行，以免另一相发生接地而造成两相相间短路，造成更大危害。一般应接单相接地保护或绝缘监视装置，以及时报警，及时处理。这种系统一般用在366kV。在这种系统中，由于计生电容C很难确定，一般按以下经验公式计算：,29,（二）中性点经消弧线圈接地的电力系统 当中性点不接地的电力系统的单相接地电容电流大于一定值时，电力系统的中性点应该为经消弧线圈接地（310kV系统大于30A，20kV及以上系统大于10A），主要用于3566kV电力系统。正常运行：同“中性不接地系统”。单向接地：除消弧线圈有电流IL外，同中性点不接地系统。全补偿ILIC 欠补偿ILIC 过补偿ILIC,30,（三）中性点直接接地或经低电阻接地的电力系统 接地相对地电压为零，非接地相对地电压仍为相电压，不发生变化，绝缘等级只需按相电压考虑即可，降低了设备造价。单相接地即单相短路，保 护 装置动作跳闸，主要用于110kV及以上的电力系统及380V/220V低压系统。,31,（四）有缺点比较：中性点直接接地方式 优点：这种方式下的非故障相对地电压不变，电气设备绝缘按相电压考虑，降低设备要求。在中性点直接接地的低压配电系统中，如为三相四线制供电，可提供380220V两种电压，供电方式更为灵活。缺点：这种运行方式发生一相对地绝缘破坏时，就构成单相短路，供电中断，可靠性会降低。中性点不接地方式 优点：在正常运行时，各相对地分布电容相同，三相对地电容电流对称且其和为零，各相对地电压为相电压。这种系统中发生一相接地故障时，线间电压不变。缺点：发生一相接地故障时，非故障相对地电压升高到原来相电压的 倍。故障相电容电流增大到原来的3倍。电气设备的绝缘要按线电压来选择。,32,二、低压配电系统的接地型式,我国220380V低压配电系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式，而且引出有中性线N、保护线PE、保护中性线PEN。,中性线(N线)的功能：一是用来接用额定电压为系统相电压的单相用电设备；二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是减小负荷中性点的电位偏移。,保护线(PE线)的功能：它是用来保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分(指正常不带电压但故障情况下可能带电压的易被触及的导电部分，例如设备的金属外壳、金属构架等)通过保护线接地，可在设备发生接地故障时减少触电危险。,保护中性线(PEN线)的功能：它兼有中性线(N线)和保护线(PE线)的功能。这种保护中性线在我国通称为“零线”，俗称“地线”。,33,1）TN系统：中性点直接接地，所有设备的外露可导电部分均接公共的保护线(PE线)或公共的保护中性线(PEN线)。这种接公共PE线或PEN线的方式，通称为“接零”。包括：TN-C系统、TN-S系统、TN-C-S系统，如图a、b、c所示。,低压配电系统按接地型式，分为TN系统、TT系统和IT系统。,TN-C,34,TN-S,TN-C-S,35,2）TT系统：中性点直接接地，设备外壳单独接地。,36,3）IT系统：中性点不接地，设备外壳单独接地。主要用于对连续供电要求较高及有易燃易爆危险的场所。,