工厂供电第1章

第1章概论本章首先简要说明工厂供电的意义、要求及本课程的任务，其次简介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1章概述1.1工厂供电系统的有关知识工厂供电的概念、要求及本课程任务1.2电力系统的电压工厂供电设计的一般知识1.3电力系统的中性点接地运行方式1.41.51.1 工厂供电的意义、要求及课程任务1、工厂供电：是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。

2、重要性：生产自动化后增加产量、提高质量、减轻劳动强度。

供电中断，会引起设备损坏，可能发生人身事故。

3、基本要求：安全、可靠、优质、经济。

4、本课程的主要任务对中小型工厂的供电系统及电气照明进行操作、维护、设计、计算。

1.2.1 发电厂和电力系统简介1、发电厂（发电站）：将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的工厂。

种类：水力、火力、核能、风力、地热及太阳能发电厂。

2、电力系统(power system)：送电过程：发电机→升压→高压输电线路→降压→配电1.2 工厂供电系统的有关知识电力系统：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lOkV电网。

电力系统简图1.2.2 工厂供电系统概况1、中型工厂供电系统简图：一根线表示三相线路高压配电所有两条lOkV的电源进线，分别接在高压配电所的两段母线上，形成单母线分段制。

一条电源进线供电，另一条电源进线作为备用。

2、中型工厂供电系统的平面布线示意图3、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6～10KV的电压，然后车间变电所降为一般低压用电设备所需的电压。

4、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“安全走廊”要求而定，否则不宜采用。

5、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。

a)一台主变b)两台主变经过分析可知：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。

1.3 电力系统的电压衡量电能质量的两个基本参数: 频率、电压电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差。

1.3.1 电力网和电气设备的额定电压1、电网（线路）的额定电压根据需要、水平、技术、经济分析后确定2、用电设备的额定电压如图所示，用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。

3、发电机的额定电压高于同级电网电压5%4、电力变压器的额定电压一次绕组的额定电压：当变压器T1直接与发电机相联时，其一次绕组额定电压应与发电机额定电压相同。

当变压器T2不与发电机相联而是连接在线路上时，可看作是线路的用电设备，因此其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。

二次绕组的额定电压：变压器二次侧供电线路较长，如为较大的高压电网时，其二次绕组额定电压应比相联电网额定电压高10％，其中5％是用于补偿变压器满负荷运行时绕组内部的约5％的电压降，另外5％用以补偿线路上的电压损耗。

若二次侧供电线路不长，直接供电给高低压用电设备时，仅考虑补偿变压器满负荷运行时绕组内部5％的电压降。

5、电压高低的划分行业要求不同划分不同，一般以1140V为高低压区分点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0.38O.400.380.40压0.66O.690.660.693 3.153,3.15 3.15,3.36 6.36,6.3 6.3,6.61010.510,10.510.5,11高 3.8,15.75,18，20,22,24,263.8,15.75,18，20,22,24,26353538.5压666672.5 1101101212202202423303303635005005501.3.2供电质量对用户的影响一、电压偏差1、电压偏差的概念设备的端电压U 与设备额定电压U 。

之差对额定电压U 。

的百分值，即%100%⨯-=∆NNU U U U 2、电压偏差对设备的影响感应电动机、同步电动机、电光源等3、允许的电压偏差35KV 及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和≤10%10KV 及以下三相供电电压允许偏差≤±7%220V 单相供电电压允许的上下偏差分别是7%、-10 %。

用电设备，无特殊规定时为±5%4、电压调整的措施调压型变压器、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。

二、频率我国电力系统的额定频率规定为50HZ ，允许偏差≤±0.5HZ1.3.3 工厂供电系统配电电压的选择1、高压配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，同时要考虑工厂用电设备的电压、容量和供电距离等因素。

在同一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。

2、低压配电电压的选择各级电压电力线路合理的输送功率和输送距离线路电压(kV)线路结构输送功率(kW)输送距离(km)0.380.386610103566110220架空线电缆线架空线电缆线架空线电缆线架空线架空线架空线架空线≤100≤175≤1000≤3000≤2000≤50002000～100003500～3000010000～50000100000～50000≤0.25≤0.35≤10≤85～20≤1020～5030～10050～150200～3001.4 电力系统中性点运行方式电力系统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及监测仪表的选择与运行。

种类：中性点不接地系统、中性点经阻抗接地系统、中性点直接接地系统我国3～66kV系统，特别是3～10kV系统，一般采用中性点不接地的运行方式。

如单相接地电流大于一定数值时(3～10kV系统中接地电流大于30A、20kV 及以上系统中接地电流大于10A时)，则应采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。

我国110kV及以上的系统，则都采用中性点直接接地的运行方式。

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、保护中性线PEN。

中性线(N线)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。

保护线(PE线)的功能：它是用来保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。

系统中所有设备的外露可导电部分通过保护线接地，可在设备发生接地故障时减少触电危险。

保护中性线(PEN线)的功能：它兼有中性线(N线)和保护线(PE线)的功能。

这种保护中性线在我国通称为“零线”，俗称“地线”。

低压配电系统按接地型式，分为TN系统、TT系统和IT系统。

1）TN系统：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，通称为“接零”。

包括：TN-C系统、TN-S系统、TN-C-S系统，如图a、b、c所示。

2）TT系统：中性点直接接地，设备外壳单独接地。

1.4.1 中性点不接地的电力系统正常运行：电压、电流对称。

单相接地：另两相对地电压升高为原来的根号3倍。

单相接地电容电流为正常运行时相线对地电容电流的3倍。

单相接地电流经验公式：350)35(cab oh N Cl l U I +=3）IT 系统：中性点不接地，设备外壳单独接地。

主要用于对连续供电要求较高及有易燃易爆危险的场所。

1.4.2 中性点经消弧线圈接地正常运行：三相电压、电流对称单相接地：另两相对地电压升高为原来的根号3倍，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，电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。

1.4.3 中性点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，因此在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。

110KV以上的超高压采用该系统很有经济价值。

1.5 工厂供电设计的一般知识1.5.1一般设计原则按照国家标准GB50052—95 《供配电系统设汁规范》、GB50053—94《10kV 及以下变电所设计规范》、GB50054—95 《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下一般设计原则：(1)遵守规程、执行政策(2)安全可靠、先进合理(3)近期为主、考虑发展(4)全局出发、统筹兼顾1.5.2工厂供电设计的内容包括变配电所设计、配电线路设计和电气照明设计等。

1.5.3工厂供电设计的程序与要求工厂供电设计，通常分为扩大初步设计和施工设计两个阶段。

大型设计，也有分为初步设计、技术设计和施工设计三个阶段，或分为方案设计、初步设计和施工设计三个阶段的。

如果设计任务紧迫，设计规模较小，又经技术论证许可时，也可直接进行施工设计。