1、2022-4-2312022-4-232第一章第一章 概论概论第二章第二章 工厂电力负荷及其计算工厂电力负荷及其计算第三章第三章 短路电流及其计算短路电流及其计算第第四章章 工厂变配电所及一次系统工厂变配电所及一次系统第五章第五章 工厂电力线路工厂电力线路第六章第六章 工厂供电系统的过电流保护工厂供电系统的过电流保护第七章第七章 供配电系统二次回路供配电系统二次回路第八章第八章 防雷接地与电气安全防雷接地与电气安全2022-4-233工厂供电工厂供电本课程是本课程是：电气自动化专业的主干专业课。学习本课程的任务是学习本课程的任务是:掌握中小型工厂变、配、供电系统的基本理论知识及高压电气设备结构
2、、原理和性能，学习电气主接线、厂用电接线的形式、特点和设计方法，学习二次继电保护动作电流、动作时间的整定及线路过电流保护等知识。使学生深入了解一次系统和二次系统的功能和作用，具备供配电线路运行、维护的能力，为学习后续专业课、强化职业技能、增强工作能力打下坚实的基础。2022-4-234项目一：项目一：基本知识基本知识工厂供电的意义、要求及课程任务工厂供电的意义、要求及课程任务发电厂及自备用电源发电厂及自备用电源电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量电力系统中性点的运行方式及低压配电系统电力系统中性点的运行方式及低压配电系统接地型式接地型式项目二：项目二：供配电系统计算供配电系统计算三
3、相用电设备组计算负荷的确定三相用电设备组计算负荷的确定电路电流和短路容量的计算电路电流和短路容量的计算2022-4-235项目三：项目三：一次主系统一次主系统各种电气设备及设备安装各种电气设备及设备安装变配电所所址的选择变配电所所址的选择变配电所的主接线图变配电所的主接线图电力线路包括：架空线路、力线路包括：架空线路、电缆线路、车间线路电缆线路、车间线路项目四：项目四：二次系统二次系统过电流保护过电流保护二次仪表及控制、信号回路二次仪表及控制、信号回路二次接线和接线图二次接线和接线图2022-4-236项目五：项目五：安全安全电流对人体的作用电流对人体的作用触电急救触电急救过电压与防雷过电压与
4、防雷电气装置的接地电气装置的接地2022-4-237项目一：项目一： 概论概论知识点知识点：了解工厂供电系统的组成，了解工厂供电系统的组成，掌握工厂供电的基本要求，掌握工厂供电的基本要求，掌握电力系统中性点的运行方式及掌握电力系统中性点的运行方式及高低压配电系统的接地型式高低压配电系统的接地型式。2022-4-238之一：之一： 工厂供电的意义、要求及课程任务工厂供电的意义、要求及课程任务工厂供电工厂供电电能的电能的供应供应电能的电能的分配分配电能的重要性电能的重要性生产自动化后增加产量生产自动化后增加产量提高产品的质量提高产品的质量减轻劳动强度减轻劳动强度2022-4-239突然中断供电突然
5、中断供电对工业生产将造成严重后果对工业生产将造成严重后果!如如:某些对供电可靠性要求很高的工厂某些对供电可靠性要求很高的工厂,即使是极短时间的停电即使是极短时间的停电,也会引起重大设备也会引起重大设备损坏损坏,或引起大量产品报废或引起大量产品报废,甚至可能发生甚至可能发生重大的人身事故重大的人身事故,给国家和人民带来经济上给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失甚至政治上的重大损失.2022-4-2310突然中断供电！2022-4-2311停电！2022-4-2312对工厂供电的基本要求对工厂供电的基本要求安全安全可靠可靠优质优质经济经济2022-4-2313一、工厂供电系统概况一、工厂供电
6、系统概况 中小型工厂的电源进线 电压是610kV。电能先从高压配电所集中，再由高压配电线路将电能分送到各车间变电所或由高压配电线路直接供给高压用电设备。一根线表示三相线路一根线表示三相线路第第2节节 工厂供电系统及发电厂、电力系统与工厂供电系统及发电厂、电力系统与工厂的自备用电源工厂的自备用电源2022-4-23142、中型工厂供电系统的平面布线示意图、中型工厂供电系统的平面布线示意图2022-4-23153、大型工厂总降压变电所、大型工厂总降压变电所电源进线35KV及以上,经过两次降压，也就是经总降压变电所，将35kV及以上电压降为610KV的电压，然后车间变电所降为一般低压用电设备所需的电
7、压。 2022-4-23164、高压深入负荷中心的供电系统、高压深入负荷中心的供电系统高压深入负荷中心的直配方式，可以省去一级中间变压，简化了供电系统接线，节约投资和有色金属，降低了电能损耗和电压损耗，提高了供电质量。然而这要根据厂区的环境条件是否满足35kV架空线路深入负荷中心的“安全安全走廊走廊”要求而定，否则不宜采用。 2022-4-23175、只设一个降压变电所的供电系统、只设一个降压变电所的供电系统对于小型工厂，由于所需容量一般不大于1000kVA或稍多一些，如果工厂所需容量不大于160kVA时，一般直接由公共低压电网供电。 经过分析可知：配电所的任务是接受电能和分配电能，配电所的任
8、务是接受电能和分配电能，不改变电压；而变电所的任务是接受电能、变换电压不改变电压；而变电所的任务是接受电能、变换电压和分配电能。和分配电能。 2022-4-2318二、发电厂和电力系统简介二、发电厂和电力系统简介 由于电能的生产、输送、分配和使用是同步实现的，因此需要对发电厂有些了解。 发电厂又称发电站，是将自然界的各种一次能源转换为电能的工厂。2022-4-2319火力发电厂（一）发电厂（一）发电厂2022-4-2320水力发电厂2022-4-2321核电站2022-4-2322风力发电2022-4-2323（二）电力系统（二）电力系统将一次能源转换成二次能源系统电能转换电能传输电能分配电能
9、利用发电变电输电变配电用电2022-4-2324 送电过程：送电过程：发电机发电机升压升压高压输电线路高压输电线路降压降压配电配电.2022-4-2325 电力系统电力系统：由各级电压的电力线路将发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。 电网电网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为电力网或电网。电网以电压等级来区分，例如l0kV电网。2022-4-23262022-4-2327三、工厂自备电源三、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。 (一)柴油发电机组自备电源：操作简便、起动迅速、效率较高。 (二)交
10、流不停电电源（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。2022-4-2328第第3节节 电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量一一、概述、概述电力系统中的所有设备，都是在一定的电压和频电力系统中的所有设备，都是在一定的电压和频率下工作的。率下工作的。*电压和频率是衡量电能质量的两个基本参数。电压和频率是衡量电能质量的两个基本参数。 一般交流电力设备的额定频率为一般交流电力设备的额定频率为50Hz，工频的，工频的额定偏差一般不得超过额定偏差一般不得超过0.5Hz。频率的调整主。频率的调整主要依靠发电厂来调节发电机的转速。要依靠发电厂来调节发
11、电机的转速。*对于工厂供电系统来说，提高电能质量主要是对于工厂供电系统来说，提高电能质量主要是提高电压的质量。提高电压的质量。*电压偏差是指电气设备的端电压与额定电压之电压偏差是指电气设备的端电压与额定电压之差，通常以额定电压的百分值来表示。差，通常以额定电压的百分值来表示。*电压波动是指电网电压有效值的快速变动。电压波动是指电网电压有效值的快速变动。2022-4-2329二、三相交流电网和电力设备的额定电压二、三相交流电网和电力设备的额定电压 （一）电网（线路）的额定电压分 电网和用电设备 发电机 电力变压器额定电kV类 额定电压kV 额定电压kV 一次绕组 二次绕组低 0.38 O.40
12、0.38 0.40压 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压 66 66 72.5 110 110 121 220 220 242 330 330 363 500 500 5502022-4-2330（二）用电设备的额定电压（二）用电设备的额定电压 用电设备的额定电压规定: 与供电电网的额定电压相同。2022-4-2331（三）发
13、电机的额定电压（三）发电机的额定电压 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。 (四)电力变压器的额定电压1.变压器一次绕组的额定电压分两种情况： 当变压器直接与发电机相连时，高于电网额定电压5% 当变压器直接与线路相连时，与供电线路电压相同。变压器T1的一次绕组与发电机直接相连，所以其一次绕组的额定电压取发电机的额定电压2022-4-23322.变压器二次侧额定电压变压器二次侧额定电压分两种情况： 变压器二次侧供电线路较长，高于供电线路额定电压10%。 变压器二次侧供电线路较短，或低压线路时，高于供电电网额定电压5%。当变压器供电距离较短时，可以不考虑线路
14、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。2022-4-2333(五五) 电压高低的划分电压高低的划分 电力系统电压高低的划分,因着眼点不同而有不同的划分方法.1.根据电业安全工作规程规定：低压低压指设备对地电压在指设备对地电压在250V及以下者；及以下者；高压高压指设备对地电压在指设备对地电压在250V以上者以上者。以上划分是从人身安全方面着眼的。2. 根据我国的一些设计、制造和安装设计、制造和安装规程通常是以1000V为界限来划分电压高低压。一般规定：低压低压指额定电压在指额定电压在1000V（或（或1200V）以下者）以下者高压高压指额定电压在指额定电压在1000V（或（
15、或1200V）以上者。）以上者。2022-4-2334三、电压偏差与电压调整三、电压偏差与电压调整（一）电压偏差的有关概念电压偏差的含义：电压偏差是指给定瞬间设备的端电压端电压 U与设备额与设备额定电压定电压UN 之差对额定电压之差对额定电压UN 的百分比的百分比，即：%100%NNUUUU2022-4-2335为了满足用电设备对电压偏差的要求，供电系统必须采取相应的电压调整电压调整措施:调压型变压器、减少系统阻抗、改变系统运调压型变压器、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。行方式、三相负荷均衡、无功功率补偿。 （二）电压调整的措施（二）电压调整的措施2022-4-23
16、36四、电压波动四、电压波动（一）电压波动的有关概念（一）电压波动的有关概念1.电压波动与闪变电压波动与闪变电压波动是指电网电压有效值(方均根值)的连续快速变动，2.电压波动电压波动的产生与危害产生产生：负荷剧烈变化引起冲击负荷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。危害危害：使得设备无法正常工作。：使得设备无法正常工作。2022-4-2337六、工厂供配电电压的选择六、工厂供配电电压的选择(一一)工厂供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、容量和用电设备的电压、容量和供电距离供电距离等因素。在
17、同一输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。2022-4-2338低压低压 ： 单相 220V 三相 380V高压：有10KV、35（66）KV、110KV、220KV。除发电厂直配电压可采用3KV或6KV外，其他等级的电压应逐步过渡到上述额定电压。如果用户需要的电压等级不在上列范围时，应自行采用变压措施解决。用户需要的电压等级在110KV及以上时，其受电装置应作为终端变电所设计，其方案需经省电网经营企业审批。2022-4-2339（二）工厂高压配电电压的选择二）工厂高压配电电压的选择采用的高压配电电压通常为10KV
18、。如果工厂拥有相当数量的6KV用电设备，则可考虑采用6KV 作为工厂的高压配电电压。如果当地电网供电电压为35KV，而厂区环境条件又允许采用35KV架空线路和较经济的35KV 电气设备时，则可考虑采用35KV作为高压配电电压深入负荷中心的直配方式。2022-4-2340工厂的低压配电电压一般采用220/380V。其中：线电压380V，接三相动力设备及额定电压为380V的单相用电设备。相电压220V接额定电压为220V的照明灯具和其他单相用电设备。某些特殊场合宜采用660V甚至甚至1140V作为低压配电电压。比如，矿井下，因负荷离变配电所较远，线路损耗较大。（三）工厂低压配电电压的选择（三）工厂
19、低压配电电压的选择2022-4-2341之四：之四： 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式及低压配电系统接地型式一、电力系统的中性点运行方式一、电力系统的中性点运行方式在三相交流电力系统中，作为供电电源的在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的中性点有三种运行方发电机和变压器的中性点有三种运行方式：式：中性点直接接地中性点不接地中性点经消弧线圈接地2022-4-2342（一）中性点不接地方式（一）中性点不接地方式350)35(cabohNCllUI单相接地电流经验公式：2022-4-23432022-4-2344（二）中性点经消弧线圈接地（二）中性点经
20、消弧线圈接地 正常运行：三相电压、电流对称消弧线圈消弧线圈单相接地：另两相对地电压升高为原来的根号单相接地：另两相对地电压升高为原来的根号3倍，倍，减小了接地电流。减小了接地电流。在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中，在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中，电源中性点必须采取电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。经消弧线圈接地的运行方式。2022-4-2345 消弧线圈对电容电流的补偿有三种方式： （1）全补偿； （2）欠补偿； （3）过补偿。Why?在电力系统中一般不采用完全补偿的方式，而采用过补偿运行方式2022-4-2346（三）中性点直接接地或低阻接地的电力系统（三）中性点
21、直接接地或低阻接地的电力系统 正常运行：三相电压、电流对称 单相接地：另外两相对地电压不变，单相接地后即通过接地中性点形成单相短路。单相短路电流比线路的正常负荷电流大得多，因此，系统发生单相短路时保护装置应动作于跳闸，切除短路故障。2022-4-2347二、低压配电系统的接地型式二、低压配电系统的接地型式 我国220/380V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）或保护中性线（PEN）。 中性线（中性线（N）的功能）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。
22、 保护线（PE）的功能： 用来保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。保护中性线（PEN）的功能：兼有中性线和保护线的功能，这种保护中性线在我国通常叫“零线”，俗称“地线”。低压配电系统按接地型式，分TN系统、TT系统和IT系统。2022-4-23481. TNC系统其中：其中：N线与保护线线与保护线PE线合并为一根线合并为一根PEN线。线。2022-4-2349设备的外露可导线部分接PE线，由于PE线中无电流通过，因此设备之间不会产生电磁干扰。2. TNS系统系统其中：其中：N线和保护线全部分开。线和保护线全部分开。2022-4-23503.TNCS系统系统该系统的前半部分为TNC系统,而
23、后边为为TN-S系统。这种接线比较灵活,对安全要求和对抗电磁干扰要求高的场所,宜采用TN-S系统,而其他一般场所则采用TNC系统。2022-4-2351(二二) TT系统系统TT系统中性点直接接地,而其中设备的外露可导电部分均经PE 线单独接地.根据规定:住宅供电系统,应采用TT、TN系统接地方式。2022-4-2352（三）（三） IT系统系统IT系统的中性点不接地，或经高阻抗（100欧）接地。该系统没有N线,因此不适合接额定电压为系统相电压的设备,只能接额定电压为系统线电压的设备。由于IT系统中性点不接地,设备外壳单独接地,因此当系统发生单相接地故障时,三相用电设备及接线电压的单相设备仍能继续运行.但应发出报警信号，以便及时处理。IT系统主要用于对连续供电要求较高及有易燃、易爆危险场所，特别是矿山、井下等场所的供电。
