第1章工厂供电概论.ppt
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1、工 厂 供 电,南京林业大学 信息科学技术学院,宋 芸,课程说明,工厂供电 刘介才 机械工业出版社,教材,48学时 专业课,工厂供电 苏文成 机械工业出版社,考核方式,课堂出勤率20%+作业20%+考试60%,主要内容,第二章 负荷计算,第三章 工厂供电系统,第一章 工厂供电概论,第四章工厂供电系统的保护及 供电自动化,第六章工厂供电系统的电压质量,第七章工厂电气照明技术,第五章节约电能与提高工厂供电 统功率因数,本章首先简要说明工厂供电的意义、要求及 本课程的任务;其次简绍典型的各类工厂供电系 统及发电厂、电力系统的基本知识,然后重点论 述关系到供电系统全局的两个基本问题,即电力 系统的电压
2、和电力系统的中性点运行方式,最后 概述工厂供电设计的基本概念。,第一章 工厂供电概论,第一章 工厂供电概论,第三节 电力系统中性点运行方式 及低电压配电系统接地型式,第二节 工厂供电系统及其电源 和负荷的基本知识,第一节 工厂供电的意义、要求 及课程任务,第四节 电力系统的电压与电能质量,第一节 工厂供电的意义、要求 及课程任务,工厂供电(plant power supply)是指工厂所需电能的供应和分配,也称工厂配电。,重要性: 工业生产实现电气化以后可以增加产量、提高产品质量和劳动生产率,供电突然中断,则对工业生产可能造成严重的后果,甚至可能发生重大的人身事故,给国家和人民带来经济上甚至政
3、治上的重大损失。,第一节 工厂供电的意义、要求 及课程任务,工厂供电的要求: (1)安全 (2)可靠 (3)优质 (4)经济 工厂供电的课程任务: 讲述中小型工厂内部的电能供应和分配问题,并讲 述电气照明,使学生初步掌握中小型工厂供电系统和电 气照明运行维护和简单设计计算所必需的基本理论和基 本知识。,第一节 工厂供电的意义、要求 及课程任务,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,一、工厂供电系统概况 从电源线路进厂起到高低压用电设备进线端止的整个电路系统。 电能先经高压配电所(High-voltage distribution substation,HDS)集中,再有高压配电线路将电
4、能送到各车间变电所(shop transformer substation,STS),或有高压配电线路直接供给高压用电设备。 车间变电所内装有配电变压器,将6-10kV的高压降为一般低压设备所需的电压,如220/380V,然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备使用。,分类: 大型用户:图l1 高压深入负荷中心:图12 中型用户 :图13、图14 小型用户 : 图15、图16,一般中型工厂的电源进线电压是6-10kV。,一、工厂供电系统概况,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,对于大型工厂及某些电源进线,或电压为35kV及以上的中 型工厂
5、,一般经两次降压 ,即电源进厂以后,先经总降压变电 所,然后通过高压配电线将电能送到各个车间变电所,也有的经 高压配电所再送到车间变电所,最后经配电变压器降为一般低压 用电设备所需的电压。其简图如图1-1所示。 有的35kV进线的工厂,只经一次降压,即35kV线路直接引入 靠近负荷中心的车间变电所,经车间变电所的配电变压器直接降 为低压用电设备所需的电压,如图1-2所示。,图1-1 具有总降压变电所的工厂供电系统简图,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,图1-2 高压深入负荷中心的直配式工厂供电系统简图,可以省去一级中间变压。简化 供电系统接线,节约投资和有 色金属用量,降低电能和电
6、压 损耗。,是否满足35kV架空线路 深入负荷中心的“安全 走廊”要求,指在计算导线最大风偏和安全距 离情况下,35kV及以上高压架空 电力线路两边导线向外侧延伸一 定距离所形成的两条平行线之间 的专用通道。,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,工厂供电,图1-3是一个比较典型的中型工厂供电系统简图。,图1-3 中型工厂供电系统简图,单母线分段制,隔离开关闭合,由一条电源 进线供电,通常来自公网, 另一条备用,来自邻近单位。,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,图1-4是如图1-3所示工厂供电系统的平面布线示意图。,图1-4 图1-3中型工厂供电系统的平面布线示意图,第二节
7、 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,对于小型工厂,由于其容量一般不大于1000kVA或稍多,因此通常只设一个降压变电所,将610kV降为低压用电设备所需的电压,如图1-5所示。,图1-5 只设一个降压变电所的工厂供电系统简图 a)装有一台主变压器 b)装有两台主变压器,一般直接由公共低压电网供电。,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,图16容量不大于160kVA时,经过分析可知:配电所的任务是 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、 变换电压和分配电能。,4.小型用户,二、工厂供电系统电源简介 (一)发电厂 将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的
8、 工厂。 种类:水力、火力、核能、风力、地热及太阳能发电厂。,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,二、工厂供电系统电源简介 (二)电力系统 送电过程:发电机升压高压输电线路降压配电,图1-7 从发电厂到用户的送电过程示意图,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,(三)工厂的自备电源简介 1.采用柴油发电机组的自备电源。,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,图1-9是采用快速自启动型 柴油发电机组作备用电源 的主接线图。,2.采用柴油发电机组的自备电源,柴油发电机组组成示意图,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,
9、三、工厂电力负荷简介 电力负荷又称电力负载,有两种含义: 1.是指耗用电能的用户设备或用户,如重要负荷、一 般负荷、动力负荷、照明负荷等; 2.是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小,如轻 负荷(轻载)、重负荷(重载)、空负荷(空载)、 满负荷(满载)等。,返回本 章目录,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,(一)工厂电力负荷的分级 工厂电力负荷,按GB 50052-1995供配电系统设计规范规定,根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级:,一级负荷 中断供电将造成人身伤亡,或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失时,如:重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料
10、生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。,二级负荷 中断供电将在政治、经济上造成较大损失,如:主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。,三级负荷 不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。,第二节 工厂供电系统及其电源和负荷的基本知识,第三节 电力系统中性点运行方式及低压 配电系统接地型式,一、电力系统的中性点运行方式 电源中性点的不同运行方式,对电力系统的运行,特别是在系统发生单相接地故障时有明显的影响,而且将影响系统二次侧的继电保护和检测仪表的选择和运行。,大电流接地系统,小电流接地系统,在三相交流电力系统中,
11、作为供电电源的发电机和变压 器的中性点有三种运行方式: 中性点不接地; 中性点经阻抗接地; 中性点直接接地。 小接地电流系统,亦称中性点非有效接地系统,或称中 性点非直接接地系统。大接地电流系统,亦称中性点有效接 地系统。,第三节 电力系统中性点运行方式及低压 配电系统接地型式,我国3-66kV的电力系统,特别是3-10kV系统,一般采用 中性点不接地的运行方式。如果单相接地电流大于一定值时 ( 3-10kV 大于30A,20kV及以上大于10A)则采用中性点经 消弧线圈接地的运行方式或低电阻接地方式。110kV上采用 中性点直接接地。,一、电力系统的中性点运行方式,图1-11 正常运行时的中
12、性点不接地的电力系统 a)电路图 b)相量图,系统正常运行时,三 相电压是对称的,三个相 对地电流也是平衡的。地 中没有电流流过。,一、电力系统的中性点运行方式 (一)中性点不接地系统 图1-11是电源中性点不接地系统在正常运行时的电路图和相量图。,第三节 电力系统中性点运行方式及低压 配电系统接地型式,当系统发生单相接地故障时,假设C相接地。这时C相对地电压为零,而A,B相对地电压,相电压变为线电压,升高为原来的 倍。接地电流超前UC90度。大小为原来的3倍。,第三节 电力系统中性点运行方式及低压 配电系统接地型式,UN为系统额定电压(KV);loh为同一电压的具有电气联系的架空线路总长度;
13、 lcab为同一电压的具有电气联系的电缆线路总长度。,由于线路对地的电容不好计算,因此 不好计算。通常采用经验公式,提示:当发生接地故障时,三相用电设备正常工作未受影响,因为线电压的相位和量值均为变化。但不允许长时间运行。,第三节 电力系统中性点运行方式及低压 配电系统接地型式,(二)中性点经消弧线圈接地的电力系统 单相接地电流大于一定值时,电力系统中性点必须采取中性点经阻抗线圈接地的运行方式。,图1-13 中性点经消弧线圈接地的电力系统发生单相接地故障 a)电路图 b)相量图,电容电流超前电压900, 电感电流滞后900。互相补偿。,第三节 电力系统中性点运行方式及低压 配电系统接地型式,(
14、三)中性点直接接地或经低电阻接地的电力系统 中性点直接接地系统发生单相短路时,非故障相对地电压不变,电气设备绝缘水平可按相电压考虑。,图1-14 中性点直接接地的电力系统在发生单相接地故障,第三节 电力系统中性点运行方式及低压 配电系统接地型式,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,引出中性线(N)、保护线(PE)或保护中性线(PEN)。 中性线功能:一是用来接其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; 三是用来减少负荷中性点的电位偏移。 保护线功能: 保障人身安全,防止发生触电事故的接地线
15、。 系统中所有设备的外露可导电部分(指正常不带电但故障时可 能带电的易被接触的导电部分)通过保护线接地。 保护中性线功能:兼有两者功能。我国统称“零线”。,第三节 电力系统中性点运行方式及低压 配电系统接地型式,二、低压配电系统的接地型式 (一)TN系统 TN系统的中性点直接接地,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“接零”。TN系统又分TN-C系统、TN-S系统和TN-C-S系统,如图1-15所示。,低压配电系统按接地型式分TN系统、TT系统和IT系统。,第三节 电力系统中性点运行方式及低压 配电系统接地型式
16、,图1-15 低压配电的TN系统 a)TN-C系统 ; b)TN-S系统 ; c)TN-C-S系统,第三节 电力系统中性点运行方式及低压 配电系统接地型式,(二)TT系统 TT系统的中性点直接接地,而其中设备的外露可导电部分均各自经PE线单独接地,如图1-16所示。,图1-16 低压配电的TT系统,根据 规定:住宅供电系统,应采 用TT、TN系统接地方式。,第三节 电力系统中性点运行方式及低压 配电系统接地型式,(三)IT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。 该系统中所有设备的外露可
17、导电部分均经各自的PE线单独接地,如图1-17所示。,图1-17 低压配电的IT系统,由于IT系统中性点不接地或经高阻抗线圈接地,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系统通常不引出中性线,因此,它一般为三相三线制系统,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。,第三节 电力系统中性点运行方式及低压 配电系统接地型式,第四节 电力系统的电压与电能质量,一、概述 电压和频率是衡量电能质量的两个基本参数。 对工厂供电系统来说,提高电能质量主要是提高电压 质量。 电压质量是按照国家标准或
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