工厂供电课件

第11章工厂供电課程名稱：工廠供電簡介•講師：•講課時間：第11章工厂供电第11章工厂供电11.1工厂供电系统概述及电压选择11.2工厂电力负荷的计算11.3变电所位置及变压器台数和容量选择11.4变配电所高低压一次设备11.5工厂变配电所的主电路图11.6低压供配电线路的接线方式11.7工厂供电系统的防雷与接地11.8蘇州金像電子供電系統圖习题第11章工厂供电11.1工厂供电系统概述及电压选择11.1.1工厂供电系统是指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，是由工厂变配电所、配电线路和用电设备构成的整体，以实现工厂电能的接受、分配、变换、输送和使用。图11.1.1所示为电力系统示意图，虚线框内即为工厂供电系统。工厂供电系统中，变配电所担负着接收电能、变换电压和分配电能的任务；配电线路承担着输送和分配电能的任务；用电设备指的是消耗电能的电动机、照明设备等。第11章工厂供电图11.1.1电力系统示意图第11章工厂供电一般中型工厂的电源进线电压是6～10kV。对工厂供电系统的基本要求是：安全、灵活、可靠、经济。11.1.2电力系统的组成电力系统是电能的生产、输送、分配、变换和使用的一个统一整体。电力系统由发电厂、变电站、电力网和用户组成。图11.1.2所示为电力系统及动力系统示意图。第11章工厂供电图11.1.2电力系统及动力系统示意图第11章工厂供电11.1.31.根据受电设备和供电设备的额定电压，国标GB156—93《标准电压》规定了交流电力网和电力设备的额定电压等级。1）电网(电力线路)的额定电压(ratedvoltage)电网的额定电压是确定其它一切电力设备额定电压的基本依据，它是国家根据国民经济发展的需要以及电力工业的现有水平，经过全面的技术分析后确定的。三相交流电网和电力设备常用的额定电压如表11.1.1所示。第11章工厂供电表11.1.1我国交流电力网和电气设备的额定电压电力变压器额定电压/KV分类电网和用电设备电压/KV发电机额定电压/KV一次绕组二次绕组低压0.380.660.400.690.380.660.400.69高压3610—35661102203305007503.156.310.513.8,15.75,18,20,22,24,263及3.156及6.310及10.513.8,15.75,18,20,22,24,2635661102203305007503.15及3.36.3及6.610.5及11—38.572.6121242363550820第11章工厂供电2）电力设备的额定电压用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。发电机的额定电压规定高于同级电网额定电压的5％,以补偿线路上的电压损失。变压器的额定电压分为一次绕组额定电压和二次绕组额定电压。第11章工厂供电2.电压分类及高低电压的划分按国标规定，额定电压分为三类：第一类额定电压为100V及以下;如12V、24V、36V等，主要用于安全照明、潮湿工地建筑内部的局部照明及小容量负荷。第二类额定电压为100V以上、1000V以下;如127V、220V、380V、600V等，主要用作低压动力电源和照明电源。第11章工厂供电第三类额定电压为1kV以上;有6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等，主要用于高压用电设备、发电及输电设备。在电力系统中，通常把1kV以下的电压称为低压，1kV以上的电压称为高压，220kV以上的电压称为超高压，1000kV以上的电压称为特高压。三相电力设备的额定电压不作特别说明时均指线电压。第11章工厂供电11.1.41．工厂供电系统的高压配电电压主要取决于当地供电电源电压以及工厂高压用电设备的电压、容量和数量等因素。中、小型工厂采用的高压配电电压通常为6～10kV，从技术经济指标来看，最好采用10kV配电电压。由于同样的输送功率和输送距离条件下，配电电压越高，线路电流越小，线路所采用的导线或电缆截面越小，因而采用10kV配电电压可以减少线路的初投资和金属消耗量，还可以减少线路的电能损耗和电压损耗。从设备的选型及将来的发展来说，10kV更优于6kV。对于一些厂区面积大、负荷大且集中的大型厂矿，如厂区的环境条件允许，可采用35～220kV架空线直接深入工厂负荷中心配电，这样可以分散建立总降压变电所，简化供电环节，节约有色金属，降低功率损耗和电压损失。第11章工厂供电2．低压配电电压的选择工厂供电系统的低压配电电压一般采用220/380V的标准电压等级，但在某些特殊的场合如矿井，因负荷中心远离变电所，为保证负荷端的电压水平故采用660V电压作为配电电压，这样不仅可以减少线路的电压损耗，降低线路有色金属消耗量，而且能够增加配电半径，提高供电能力，简化供配电系统。另外，在某些场合，由于安全的原因，可以采用特殊的安全低电压配电。第11章工厂供电11.1.51．国家标准GB12325—90《电能质量供电电压允许偏差》规定了不同电压等级的允许电压偏差：35kV及以上供电电压，正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%10kV及以下三相供电电压允许偏差为±7%220V单相供电电压允许偏差为+7%、-10%。第11章工厂供电2．我国规定的额定电压频率为50Hz，大容量系统允许的频率偏差为±0.2Hz，中、小容量系统允许的频率偏差为±0.5Hz。频率的调整主要由发电厂进行。工厂电力系统的频率指标由电力系统给予保证。第11章工厂供电3．供电的可靠性要求保证供电系统的安全可靠性是电力系统运行的基本要求。所谓供电的可靠性，是指确保用户能够随时得到供电。这就要求供配电系统的每个环节都安全、可靠运行，不发生故障，以保证连续不断地向用户提供电能。不同的用户对供电可靠性的要求是不一样的。根据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，将电力用户负荷分为三类。第11章工厂供电1）一级负荷(firstorderload)一级负荷是指中断供电将造成人身伤亡危险，或造成重大设备损失且难以修复，或给国民经济带来重大损失，或在政治上造成重大影响的电力负荷。如火车站、大会堂、重要宾馆、通信交通枢纽、重要医院的手术室、炼钢炉、国家级重点文物保护场所等。一级负荷要求由两个独立电源供电，当其中一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。对一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。常用的应急电源有：独立于正常电源的发电机组、专门的供电线路、蓄电池、干电池等。第11章工厂供电2）二级负荷(secondorderload)二级负荷是指中断供电将在政治、经济上造成较大损失的电力负荷，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。二级负荷要求由双回路供电，供电变压器也应有两台(这两台变压器不一定在同一变电所)，当其中有一条回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断供电后能迅速恢复供电。第11章工厂供电3）三级负荷(thirdorderload)三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者均为三级负荷。由于三级负荷为不重要的一般负荷，因而它对供电电源无特殊要求。第11章工厂供电11.2.3工厂的功率因数、无功补偿及补偿后的工厂计算负1．1）瞬时功率因数可由功率因数表直接测量，亦可由功率表、电流表和电压表的读数按下式求出IUP3cos（11.2.12）第11章工厂供电式中:P为功率表测出的三相功率读数(kW)；I为电流表测出的线电流读数(A)；U为电压表测出的线电压读数(kV)。瞬时功率因数只用来了解和分析工厂或设备在生产过程中无功功率的变化情况，以便采取适当的补偿措施。第11章工厂供电2）平均功率因数亦称加权平均功率因数，按下式计算222p11cosqpqp（11.2.13）式中:Wp为某一时间内消耗的有功电能，由有功电度表读出；Wq为某一时间内消耗的无功电能，由无功电度表读出。我国电业部门每月向工业用户收取电费，就规定电费要按月平均功率因数的高低来调整。第11章工厂供电3）最大负荷时的功率因数指在年最大负荷(即计算负荷)时的功率因数，按下式计算3030cosSP（11.2.14）我国电力规程规定：高压供电的用户功率因数应达到0.90以上，其它电力用户功率因数应为0.85以上；同时还规定，凡功率因数未达到上述规定的，应增添无功补偿装置。这里所指的功率因数为最大负荷时的功率因数。第11章工厂供电2.无功功率补偿达不到规定的工厂功率因数要求时，则需要考虑人工补偿。人工补偿最普遍采用的方法是并联电容器来提高功率因数。要使功率因数由cosφ提高到cosφ′，必须装设的无功补偿装置容量为)tan(tan303030PQQQC（11.2.15）式中，α称为无功补偿率，表示要使1kW的有功功率由提高到所需要的无功补偿容量kvar值。第11章工厂供电在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单个容量qC来确定电容器的个数，即CCqQn（11.2.16）并联电容器有三相和单相之分。如采用三相电容器组进行补偿，其个数按上述计算值取整数选择，如采用单相电容器进行补偿，其个数应是3的整数倍，以便电容器三相均衡分配。第11章工厂供电3．无功补偿后的工厂计算负荷工厂(或车间)装设了无功补偿装置以后，则在确定补偿装置装设地点以前的总计算负荷时，应扣除无功补偿的容量，即总的无功计算负荷CQQQ3030（11.2.17）补偿后总的视在计算负荷23030230)(CQQPS（11.2.18）第11章工厂供电11.4变配电所高低压一次设备变配电所中承担输送和分配电能任务的电路称为一次电路(primarycircuit)或称主电路(主接线)。一次电路中所有的电气设备称为一次设备(primaryequipment)或一次元件。一次设备按其功能分为以下几类：（1）变换设备，其功能是按电力系统工作的要求来改变电压或电流，例如电力变压器、电流互感器、电压互感器等。(2)控制设备，其功能是按电力系统工作的要求来控制一次电路的通、断，例如各种高低压开关。第11章工厂供电(3)保护设备，其功能是用来对电力系统进行过电流和过电压等的保护，例如熔断器和避雷器等。(4)成套设备，它是按一次电路接线方案的要求，将有关一次设备及二次设备组合为一体的电气装置，例如高压开关柜、低压配电屏、动力和照明配电箱等。第11章工厂供电11.4.11.高压断路器QF1)高压断路器(highvoltagecircuitbreaker)是高压电器中最重要的设备，是电力系统一次设备中起控制和保护作用的关键电器。高压断路器在电网中起两方面的作用：一是控制作用，即根据电网运行的需要，将部分电气设备或线路投入或退出运行；二是保护作用，即在电气设备或电力线路发生故障时，继电保护自动装置发出跳闸信号，起动断路器，将故障部分设备或线路从电网中迅速切除，确保电网中无故障部分电路的正常运行。第11章工厂供电2)高压断路器一般按灭弧介质的不同分为：(1)油断路器，指采用变压器油作为灭弧介质的断路器。它又分为多油断路器和少油断路器。多油断路器的油除了作灭弧介质和触头开断后的绝缘外，还作为带电部分对地的绝缘。少油断路器的油只作为灭弧介质和触头开断后的绝缘，而带电部分对地绝缘采用瓷件或其他介质。和多油断路器相比，少油断路器具有用油量少，体积小，重量轻，运输安装方便，有利于防火等优点。在6~10kV户内配电装置中常用的有SN10—10型少油断路器。第11章工厂供电(2)真空断路器，指采用真空的高绝缘强度来灭弧的断路器。这种断路器的动静触头密封在真空泡内，利用真空作为灭弧介质和绝缘介质。它的特点是体积小，寿命长，维修工作量小，主要用于频繁操作的场所。常用的真空断路器有ZN12—12、ZN28A—12型户内高压真空断路器，其外形如图11.4.1所示。第11章工厂供电图11.4.1ZN12—12型户内高压真空断路器第11章工厂供电(3)六