供配电系统(1-6)

下一页总目录章目录返回上一页供配电技术第二章负荷计算第三章短路电流计算第四章变电所及其一次系统第一章电力系统概念第五章电气设备的选择第六章电力线路下一页总目录章目录返回上一页本章要求：1.了解和掌握电力系统和供配电系统的概念2.掌握电力系统的额定电压3.掌握电力系统中性点的运行方式4.掌握电能的质量指标和电力负荷的基本知识第1章电力系统概论下一页总目录章目录返回上一页1.1电力系统和供配电系统概述1.1.1电力系统一、电力系统定义由发电厂、变电所、电力线路和电力用户连接起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。如示意图所示。电力是现代工业生产的主要能源和动力，是现代文明的物质技术基础；是工业现代化，国民经济的现代化的基础；是信息化和网络化的基础。下一页总目录章目录返回上一页电力系统的示意图~水力发电厂升压变电所220kV地区枢纽所10kV至用户配电所10kV10kV升压变电所220kV输电线路220kV35kV35kV负荷变电所35kV~火力发电厂10kV为保证供电的可靠性和安全连续性，电力系统将各地区、各种类型的发电机变压器、输电线、配电和用电设备等连成一个环形整体。下一页总目录章目录返回上一页二、电力的生产和输送过程下一页总目录章目录返回上一页2、变电所：变电所的功能是接受电能、变换电压和分配电能。1、发电厂：发电厂将一次能源转换成电能。3、电力线路：电力线路将发电厂、变电所和电力用户连接起来，完成输送电能和分配电能的任务。4、电力用户：所有消耗电能的用电设备或用电单位称为电力用户。按行业可分为工业用户、农业用户、市政商业用户和居民用户。发电机组发出的电压一般为6~10KV。下一页总目录章目录返回上一页1.1.2供配电系统供配电系统由总降压变电所、配电线路、车间变电所或建筑物变电所和用电设备组成。如下图所示HSSSTS下一页总目录章目录返回上一页工厂供配电系统图下一页总目录章目录返回上一页1.1.3供配电的要求和课程任务1、基本要求(1)安全——在电力的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。(2)可靠——应满足电力用户对供电可靠性即连续供电的要求。(3)优质——应满足电力用户对电压质量和频率质量等方面的要求。(4)经济——应使供配电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量。应合理地处理局部与全局、当前与长远的关系。下一页总目录章目录返回上一页额定电压是能使电气设备长期运行在经济效果最好的电压，是国家根据国民经济发展的需要，电力工业的水平和发展趋势，经全民技术经济分析后确定的。我国国家标准GBl56—1993《标准电压》规定的三相交流电网和电力设备(含用电设备和发电机、电力变压器)的额定电压，如表1-1所示（见书P4页）1.2电力系统的额定电压讲述工厂供配电系统电能供应和分配的基本知识和理论，使学生掌握供配电系统的设计和计算方法，管理和运行技能，为学生今后从事工厂供配电技术工作奠定基础。2、本课程的任务下一页总目录章目录返回上一页1.电网（线路）的额定电压该电压UN只能选择国家规定的额定电压,如表1-1所示。它是确定各类电气设备电压的基本依据。2.用电设备的额定电压UMUM=UN用电设备和发电机的额定电压说明下一页总目录章目录返回上一页3.发电机的额定电压UGUG=1.05UN（2）变压器二次绕组的额定电压1)UN·2T=1.05UN(连接线路短)2)UN·2T=1.1UN(连接线路长)如下图所示:4.变压器的额定电压（1）变压器一次绕组的额定电压1）UN·1T=1.05UN(与发电机直接相联)2）UN·1T=UN(连接在线路上)下一页总目录章目录返回上一页例1:已知下图所示系统中线路的额定电压，试求发电机和变压器的额定电压。UG=UN1·1T=1.05×6KV=6.3KV；UN2·1T=1.1×110KV=121KV；UN1·2T=110KVUN2·2T=1.1×10KV=11KV下一页总目录章目录返回上一页1.3电力系统的中性点运行方式1.3.1中性点不接地的电力系统(小接地电流系统）1、系统正常运行时的电路图和相量图CBAUUUCC0BC0AC0III由图知：因此没有电流在地中流过，各相对地电压均为相电压。。下一页总目录章目录返回上一页2、系统发生单相接地故障时的电路图和相量图假设C相接地，即0UC由图知：AABCAAU3UU-UU）（BBCCBBU3UU-UU）（虽然各相对地电压发生变化，但各线电压仍然对称平衡，因此，三相用电设备仍可继续运行2小时（最多）下一页总目录章目录返回上一页系统的接地电流（电容电流）为：)II(IBCACEACEI3IC0CACAACI3X/U3X/UI由于而因此C03IIE由于线路对地电容C难于准确确定，所以IC0和IE也不好根据C来准确计算，在工程中通常采用下列经验公式来计算：下一页总目录章目录返回上一页1.3.2中性点经消弧线圈接地的电力系统当单相接地电容电流IC大于一定值时(3～10KV系统Ic≥30A，20KV及以上系统IC≥10A时)，电力系统中性点就应改为经消弧线圈接地的运行方式由图知，消弧线圈对电容电流有补偿作用下一页总目录章目录返回上一页1.3.3中性点经电阻接地的电力系统1.中性点经高电阻接地该方式一线直接低电流为目的，电阻值一般为数百至数千欧姆，中性点经高电阻接地可以消除大部分谐振过电压，对单相间隙弧光接地过电压有一定的限制作用，但对系统绝缘水平要求较高，主要用于发电及回路。2.中性点经低电阻接地城市6~35KV配电网络主要有电缆线路构成，其单相接地故障电流较大，可达100~1000A，若采用中性点经消弧线圈接地方式，无法完全消除接地故障点的电弧和抑制谐振过电压，可采用中性点经低电阻接地方式，该方式具有切除单相接地故障快，过电压水平低的优点。该方式适用于以电缆线路为主，不容易发生瞬时性单相接地故障且系统电容电流比较大的城市电网，发电厂厂用电系统及企业配电系统。下一页总目录章目录返回上一页1.3.4中性点直接接地的电力系统单相短路用k(1)表示，单相短路电流比线路正常负荷电流大得多，对系统危害很大，因此，这种系统中装设的短路保护装置动作，切断线路，切除接地故障部分，使系统的其他部分恢复正常运行。中性点直接接地的电力系统中发生单相接地时，相间电压的对称关系被破坏，但未发生接地故障的两完好相的对地电压不会升高，仍维持相电压，因此中性点直接接地的系统中供用电设备的相绝缘只需按相电压来考虑，所以110kv及以上的电力系统通常都采取中性点直接接地的运行方式。下一页总目录章目录返回上一页4、低压配电系统的接地型式（3）IT系统（1）TN系统（2）TT系统下一页总目录章目录返回上一页1.4电能的质量指标1.4.1电压质量指标100UUU%UNN1、电压偏差：指电压离额定电压的幅度，用%U（允许偏差值见表1-2）2、电压波动与闪变minmaxUUU100UUUU%NminmaxU1）电压波动：指电压的急剧变化，用（允许波动值见表1-3、4）电压偏差的危害与调节见P268~2732）闪变：指周期性电压急剧变化应其光源光通量急剧波动而造成人眼视觉不舒适的现象。电压波动、闪变与抑制见P273~276下一页总目录章目录返回上一页3、电压波形：波形的质量是以正弦波形畸变率来衡量的。公用电网谐波电压（相电压）限值见表1-51.4.2频率质量指标频率的质量是以频率偏差来衡量的，在正常情况下，频率的允许偏差师根据电网的装机容量而定的，事故情况下，频率允许偏差更大。频率允许的偏差见表1-61.4.3供电可靠性指标%100TTKTWrelstWTTTn1iistT供电可靠性是以对用户停电的时间及次数来衡量的，常用供电可靠率表示relK谐波与抑制见P276~282下一页总目录章目录返回上一页1.5电力负荷电力负荷又称电力负载，有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用户，一是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小。一、工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求(一)工厂电力负荷的分级(1)一级负荷：重要负荷或特别重要的负荷(2)二级负荷：比较重要负荷(3)三级负荷：一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者均属三级负荷。下一页总目录章目录返回上一页(二)各级电力负荷对供电电谭的要求(1)一级负荷对供电电源的要求：要求由两路电源供电，对特别重要的负荷，除上述两路电源外，还必须增设应急电源为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。(2)二级负荷对供电电源的要求：一般要求由两回路供电，特殊情况下可采用一回路6kv及以上的专用架空线路供电。(3)三级负荷对供电电源的要求：由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对供电电源无特殊要求。二、工厂用电设备的工作制(1)连续工作制(2)短时工作制(3)断续周期工作制断续周期工怍制的设备，可用“负荷持续率”来表示，其定义如下：下一页总目录章目录返回上一页本章要求：1.了解符荷曲线的概念及其有关物理量2.掌握各类设备容量的确定方法3.学会负荷计算、尖峰电流计算的方法4.掌握功率损耗和电能损耗的计算方法5.学会功率因数和无功功率补偿等第2章负荷计算下一页总目录章目录返回上一页负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了用户用电的特点和规律。它绘在直角坐标系上，纵坐标表示负荷，横坐标表示对应的时间。2.1负荷曲线二、负荷曲线的分类2、实际负荷远小于设备总容量。三、负荷曲线的绘制1、一班制工厂的日有功负荷曲线一、工厂电力负荷的特点：1、负荷的大小是时刻在变的；1）依点连成的负荷曲线（即折线形）2）阶梯形负荷曲线下一页总目录章目录返回上一页折线形负荷曲线阶梯形负荷曲线2、年负荷曲线1）年负荷持续时间曲线，按负荷大小依次排列，全年按8760h计。2）年每日最大负荷曲线下一页总目录章目录返回上一页年负荷持续时间曲线年每日最大负荷曲线下一页总目录章目录返回上一页四、负荷曲线的有关物理量1、年最大负荷和年最大负荷利用小时1)年最大负荷PmaxPmax是指全年中负荷最大的工作半内（为防偶然性，这样的工作半至少要在最大的月份出现2~3次）30分钟平均功率的最大值，故又称30分钟最大负荷P30。Tmax是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax(或P30)持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。2)年最大负荷利用小时TmaxmaxamaxPWT即年最大负荷和年最大负荷利用小时Tmax是反映工厂负荷是否均匀的一个重要参数下一页总目录章目录返回上一页2．平均负荷和负荷系数1）平均负荷Pav:Pav就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率。tWPtav即：年平均负荷是指电力负荷在年内平均消耗的功率。如用Wa表示全年实际消耗的电能，则年平均负荷为：8760WPaav下一页总目录章目录返回上一页2)负荷系数KL:KL又称负荷率，它是用电设备的平均负荷Pav与其最大负荷P最大的比值。即NLPPKmaxavalPPKmaxavrlQQK负荷系数又称负荷率或负荷充填稀疏，它表征负荷曲线不平坦的程度。对用电设备来说，负荷系数就是设备的输出功率P与设备额定容量PN的比值。即它表征该设备或设备组的容量是否被充分利用。下一页总目录章目录返回上一页2.2用电设备的设备容量一、设备容量的定义不同工作条件下，用电设备铭牌上的额定功率经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”，用Pe表示。二、设备容量的确定1、长期工作制和短时工作制的用电设备对单台设备：NePPN1iNePP对多台设备：下一页总目录章目录返回上一页2、反复短时工作制的用电设备(1)电焊机和电焊机组要求统一换算到ε=100％是的额定功率，即NN%100ecosSPP(2)起重机（吊车电动机）要求统一换算到ε=25％是的额定功率，即N%25eP2PP下一页总目录章目录返