工厂供电1(1-12)..

工厂供电----课题1孙瑞君§1.1工厂供电的意义、要求及课程任务工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配问题。电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能应用有利方面：实现电气化以后，就能大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻劳动强度，改善劳动条件，有利于实现生产过程的自动化。电能应用不利后果：工厂如果突然中断电能供应，则对工业生产可能造成严重的后果，甚至可能发生重大的设备损坏事故和人身伤亡事故。由此可见，搞好工厂供电工作对于保证工业生产的正常进行和实现工业现代化，具有十分重要的意义。§1.1工厂供电的意义、要求及课程任务工厂供电工作的基本要求：(1)安全在电能的供应，分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故．(2)可靠应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。(3)优质应满足电能用户对电压质量和频率等方面的要求。(4)经济应使供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局，当前和长远等关系，既要照顾局部和当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。本课程任务：主要是讲述中小型机械类工厂内部的电能供应和分配问题，使学生初步理解和掌握中小型工厂供电系统运行维护及简单设计计算所必需的基本理论和基本知识，为今后从事工厂供电技术工作奠定初步的基础。一、工厂供电系统简介工厂供电系统是指工厂所需的电力电源从进厂起到所有用电设备输入端止的整个电路。§1.2工厂供电系统及其电源和负荷一般中小型工厂的电源进线电压为6～10kV；某些小型工厂则可直接采用低压进线。某些大中型工厂的电源进线电压可为35kV及以上；从设计制造角度：“低压”是指1kV及以下的电压，“高压”为1kV及以上的电压；从电气安全角度：“低压”是指250V及以下的电压，“高压”为250V及以上的电压。(一)具有高压配电所的工厂供电系统§1.2工厂供电系统及其电源和负荷图1-1是一中型工厂供电系统的系统图。为使图形简明，系统图、布线图等主电路图，一般都绘成单线图（即用一根线来表示三相线路）。如图系统图未绘出其中的开关电器(母线和低压联络线上装设的开关除外)。如图中，该厂高压配电所有两条610kV的电源进线，分别接在高压配电所的两段母线上。所谓“母线”，就是用来汇集和分配电能的导线。形成所谓“单母线分段制”（两段母线之间装有一组分段开关）。(一)具有高压配电所的工厂供电系统§1.2工厂供电系统及其电源和负荷图1-1是一中型工厂供电系统的系统图。在任一条电源进线发生故障或进行检修而被切除后，可以闭合分段开关由另一条电源进线来对整个配电所负荷供电。这种配电所最常见的运行方式是：分段开关通常是闭合的，整个配电所由一条电源进线供电(正常情况下由公共电网来电)，而另一条电源进线则作为备用(通常由邻近单位取得备用电源)。(一)具有高压配电所的工厂供电系统§1.2工厂供电系统及其电源和负荷图1-1是一中型工厂供电系统的系统图。该高压配电所有四条高压配电线，供电给1号、2号、3号三个车间变电所。车间变电所装有电力变压器，将6—10kV高压降为低压用电设备所需的220／380V电压。2号车间变电所，两台电力变压器分别由高压配电所的两段母线供电，而低压侧采用单母线分段制，从而使供电可靠性大大提高。(一)具有高压配电所的工厂供电系统§1.2工厂供电系统及其电源和负荷图1-1是一中型工厂供电系统的系统图。各车间变电所的低压侧，通过低压联络线相互连接，来提高供电系统运行的可靠性和灵活性。此外，该高压配电所有一条高压配电线直接供电给一组高压电动机，另有一条高压配电线直接接一组高压并联电容器。3号车间变电所的低压母线上也接有一组低压并联电容器。并联电容器都是用来补偿无功功率、提高功率因数用的。(二)具有总降压变电所的工厂供电系统§1.2工厂供电系统及其电源和负荷图1—3是一个比较典型的具有总降压变电所的大中型工厂供电系统的系统图。该厂经两次降压，首先经总降压变电所，将35kV及以上的进线电压降为6—1CkV的高压配电电压，然后经车间变电所将6—10kV电压降为220／380V电压，供低压用电设备使用。高压用电设备则直接由总降压变电所的6～10kV母线直接供电。为了补偿供电系统的无功功率，提高功率因数，则在高压6—10kV母线上或低压380V母线土接入并联电容器。(三)高压深入负荷中心的工厂供电系统§1.2工厂供电系统及其电源和负荷如图1—4所示。如果当地的电源电压为35kV，而厂区环境条件和设备条件又允许采用35kV架空线路和较经济的电气设备时，则可考虑采用35kY作为高压配电电压，35kV线路直接引入靠近负荷中心的车间变电所，通过电力变压器直接降为低压用电设备所需的电压。这种高压深入负荷中心的直降配电方式，优点是可以节省一级中间变压，从而简化了供电系统，节约有色金属，降低电能损耗和电压损耗，提高了供电质量，而且适应工厂负荷的发展。但是缺点是必须考虑厂区要有满足35kV架空线路的“安全走廊”，以确保供电安全。(四)只有一个变配电所的工厂供电系统§1.2工厂供电系统及其电源和负荷对于小型工厂，由于所需容量一般不大于1000kVA或稍多，因此通常只设一个将6～10kV电压降为低压的降压变电所，其系统图如图1—5所示。这种变电所相当于上述的车间变电所。如果工厂所需容量不大于160kVA时，通常采用低压进线，只需设置一个低压配电所，即经由低压配电室用低压配电线路直接向各车间配电。(五)仅需低压的工厂供电系统综上所述可知，变电所的任务是接受电能，改变电压和分配电能，而配电所的任务是接受电能和分配电能。两者的区别在于变电所多了改变电压的任务，即变电所一定装有电力变压器。二、发电厂和电力系统简介工厂所需电力电源是由发电厂生产的。但发电厂大多建在能源基地附近，往往离用户很远。为了减少输电损失，因此发电机发出的电压一般要经升压变压器升压，而用户使用的电压一般是低压，因此最后要经降压变压器降压，如图1—6所示。§1.2工厂供电系统及其电源和负荷电能生产、输送和使用的全过程是在同一瞬间实现的，其中各个环节互有联系，因此在研究工厂供电问题时有必要了解发电厂及电力系统方面的基本知识。(一)发电厂发电厂又称发电站，是将自然界蕴藏的各种一次能源如水力、煤炭、石油、天然气、风力、地热、太阳能和原子能等等，转换为电能(二次能源)的工厂。发电厂按它所利用的能源不同，可分为水力发电厂、火力发电厂，原子能发电厂、风力发电厂，地热发电厂，太阳能发电厂等等类型。这里只简介水力发电厂，火力发电厂和原子能发电厂。二、发电厂和电力系统简介§1.2工厂供电系统及其电源和负荷(一)发电厂1．水力发电厂简称水电厂或水电站。它利用水流的位能来生产电能。当控制水流的闸门打开时，水流沿进水管进入水轮机蜗壳室，冲动水轮机，带动发电机发电。其能量转换过程是：水流位能→水轮机→机械能→发电机→电能水电站的发电容量与水电站所在地点上下游的水位差(又称落差)和流过水轮机的水流量的乘积成正比。一般用人工的办法来提高水位。提高水位的办法：（1）最常用是筑坝，在河道上建筑一个很高的拦河坝，形成水库，提高上游水位，使坝的上下游形成尽可能大的落差。电站就建在坝的后面。叫做坝后式水电站。我国一些大型水电站包括三峡水电站等。（2）是在具有相当坡度的弯曲河段上游，筑一低坝，拦住河水，然后利用沟渠或隧道，将河水直接引至建在河段末端的水电站。叫做引水式水电站。（3）综合上述两种方式，由高坝和引水渠道分别提高一部分水位。叫做混合式水电站。二、发电厂和电力系统简介§1.2工厂供电系统及其电源和负荷(一)发电厂2．火力发电厂和热电厂简称火电厂或火电站。利用燃料的化学能来生产电能。我国以燃煤为主。为提高燃煤效率，现代火电厂都把煤块粉碎成煤粉。煤粉在炉膛内充分燃烧，将锅内水烧成高温高压的蒸汽，推动汽轮机转动，使与它联轴的发电机旋转发电。其能量转换过程是：燃料化学能→锅炉→热能→汽轮机→机械能→发电机→电能。3．原子能发电厂又称核电站。利用原子核的裂变能来生产电能的。它的生产过程与火电厂基本相同，只是以核反应堆(俗称原子锅炉)代替了燃煤锅炉，以少量的核燃料代替了大量的煤炭。其能量转换过程是：核裂变能→核反应堆→热能→汽轮机→机械能→发电机→电能由于原子能是极其巨大的能源，而且核电站的建设具有重要的经济和科研价值，所以世界各国都很重视核电站的建设，核电发电量的比重正在逐年增长。我国也开始兴建一批核电站。二、发电厂和电力系统简介§1.2工厂供电系统及其电源和负荷(二)电力系统由各种电压的电力线路，将各种发电厂，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。称为电力系统。图1-7是一个大型电力系统的系统图。电力系统中的各级电压线路及其联系的变配电所，叫电力网，或称电网。习惯上，电网或系统按电压等级来划分，如说10kV电网或lOkV系统，是指10kV的整个电力线路。二、发电厂和电力系统简介§1.2工厂供电系统及其电源和负荷(二)电力系统建立大型电力系统，可更经济合理地利用动力资源(首先是水力资源)，降低发电成本，减少电能损耗，保证供电质量，大大提高供电可靠性，有利于整个国民经济的发展。三、工厂的电力负荷简介§1.2工厂供电系统及其电源和负荷(一)电力负荷的分级电力负荷有两个含义：一是指用电设备或用电单位(用户)，另一是指用电设备或用电单位所消耗的电功率或电流。这里指的是前者。工厂的电力负荷，按其对供电可靠性的要求及中断供电在政治，经济上所造成的损失或影响的程度，分为以下三级：1．一级负荷中断供电将造成人身伤亡者；或在政治、经济上将造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废，用重要原料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而需要长时间才能恢复等。一级负荷中，特别重要的负荷是指在中断供电时将发生中毒，爆炸和火灾等情况的负荷，及特别重要场所的不允许中断供电的负荷。2．二级负荷中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏，大量产品报废、连续生产过程被打乱而需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。3．三级负荷三级负荷为一般的电力负荷，即所有不属于上述一、二级负荷者。三、工厂的电力负荷简介§1.2工厂供电系统及其电源和负荷(二)各级电力负荷对供电电源的要求1．一级负荷属重要负荷，如中断供电，后果十分严重，因此要求由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。对其中特别重要的负荷，除有两个电源外，还要增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其它负荷接入应急供电系统。常用的应急电源有：独立于正常电源的发电机组，干电池，蓄电池，供电系统中有效地独立于正常电源的专门供电线路。2．二级负荷也属重要负荷，但中断供电对它所造成的后果没那么严重，然而二级负荷包括的范围广，因此，要求做到当发生电力变压器故障或电力线路常见故障时不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。通常要求两回路供电，供电变压器也应有两台，但两台不一定在同一变电所。只有当负荷较小或当地供电条件困难时，才允许由一回6kV及以上的专用架空线供电。当供电线路从配电所引出采用电缆段时，要求必须采用两根电缆，每根电缆要能承受全部二级负荷，且互为“热备用”，即同时处于运行状态。3．三级负荷属不重要负荷，对供电电源无特殊要求。思考题P17*1-1工厂供电对工业生产有何重要作用？工厂供电工作有哪些基本要求？*1-2工厂供电系统包括哪些范围?变电所。高压配电所和配电所各自的任务是什么?*1-4什么叫做电力系统和电力网?建立大型电力系统有哪些好处?*1-5什么叫做电力负荷?工厂的电力负荷按其对供电可靠性的要求分为哪三级?各级负荷对供电电源有何要求?