工厂供电 刘介才 编 课件制作：供电课程组 2018/12/7

目 录 第一章 概论 第二章 工厂电力负荷及其计算 第三章 短路电流及其计算 第四章 工厂变配电所及一次系统 第五章 工厂电力线路 目 录 第一章 概论 第二章 工厂电力负荷及其计算 第三章 短路电流及其计算 第四章 工厂变配电所及一次系统 第五章 工厂电力线路 第六章 工厂供电系统的过电流保护 第七章 供配电系统二次回路 第八章 防雷接地与电气安全 2018/12/7

工厂供电 本课程是：电气自动化专业的主干专业课。 学习本课程的任务是:掌握中小型工厂变、配、供电 系统的基本理论知识及高压电气设备结构、原理和 性能，学习电气主接线、厂用电接线的形式、特点 和设计方法，学习二次继电保护动作电流、动作 时间的整定及线路过电流保护等知识。 使学生深入了解一次系统和二次系统的功能和作用， 具备供配电线路运行、维护的能力，为学习后续 专业课、强化职业技能、增强工作能力打下坚实 的基础。 2018/12/7

三相用电设备组计算负荷的确定 电路电流和短路容量的计算 工厂供电的意义、要求及课程任务 发电厂及自备用电源 电力系统的电压与电能质量 电力系统中性点的运行方式及低压配电系统 接地型式 项目一： 基本知识 三相用电设备组计算负荷的确定 项目二： 供配电系统计算 电路电流和短路容量的计算 2018/12/7

各种电气设备及设备安装 变配电所所址的选择 变配电所的主接线图 电缆线路、车间线路 过电流保护 二次仪表及控制、信号回路 二次接线和接线图 项目三： 一次主系统 电力线路包括：架空线路、 电缆线路、车间线路 过电流保护 二次仪表及控制、信号回路 二次接线和接线图 项目四： 二次系统 2018/12/7

电流对人体的作用 触电急救 过电压与防雷 电气装置的接地 项目五： 安全 2018/12/7

项目一： 概论 知识点： 了解工厂供电系统的组成， 掌握工厂供电的基本要求， 掌握电力系统中性点的运行方式及 高低压配电系统的接地型式。 项目一： 概论 知识点： 了解工厂供电系统的组成， 掌握工厂供电的基本要求， 掌握电力系统中性点的运行方式及 高低压配电系统的接地型式。 2018/12/7

之一： 工厂供电的意义、要求及课程任务 电能的供应 工厂供电 电能的分配 生产自动化后增加产量 提高产品的质量 电能的重要性 减轻劳动强度 之一： 工厂供电的意义、要求及课程任务 电能的供应 工厂供电 电能的分配 生产自动化后增加产量 提高产品的质量 电能的重要性 减轻劳动强度 2018/12/7

对工业生产将造成严重后果! 如:某些对供电可靠性要求很高的工厂, 即使是极短时间的停电,也会引起重大设备 突然中断供电 对工业生产将造成严重后果! 如:某些对供电可靠性要求很高的工厂, 即使是极短时间的停电,也会引起重大设备 损坏,或引起大量产品报废,甚至可能发生 重大的人身事故,给国家和人民带来经济上 甚至政治上的重大损失. 2018/12/7

突然中断供电！ 2018/12/7

停电！ 2018/12/7

安全 可靠 对工厂供电的基本要求 优质 经济 2018/12/7

电压是6~10kV。电能先从高压配电所集中，再由高压配电线路将电能分送到各车间变电所或由高压配电线路直接供给高压用电设备。 第2节 工厂供电系统及发电厂、电力系统与 工厂的自备用电源 一、工厂供电系统概况 中小型工厂的电源进线 电压是6~10kV。电能先从高压配电所集中，再由高压配电线路将电能分送到各车间变电所或由高压配电线路直接供给高压用电设备。 一根线表示三相线路 2018/12/7

2、中型工厂供电系统的平面布线示意图 2018/12/7

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。 2018/12/7

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。 2018/12/7

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。 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。 2018/12/7

由于电能的生产、输送、分配和使用是同步实现的，因此需要对发电厂有些了解。 二、发电厂和电力系统简介 由于电能的生产、输送、分配和使用是同步实现的，因此需要对发电厂有些了解。 发电厂——又称发电站，是将自然界的各种一次能源转换为电能的工厂。 2018/12/7

（一）发电厂 火力发电厂 2018/12/7

水力发电厂 2018/12/7

核电站 2018/12/7

风力发电 2018/12/7

（二）电力系统 将一次能源转换成二次能源系统 电 能 转 换 传 输 分 配 利 用 发电 变电 输电 变配电 用电 2018/12/7

送电过程：发电机→升压→高压输电线路→降压→配电. 2018/12/7

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l0kV电网。 2018/12/7

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三、工厂自备电源 对于工厂的重要负荷，一般要求在正常供电电源之外，设置应急自备电源。 (一)柴油发电机组自备电源：操作简便、起动迅速、效率较高。 (二)交流不停电电源（UPS）： 如图所示，由整流器(UR)、逆变器(uV)和蓄电池组(GB)等三部分组成。 2018/12/7

第3节 电力系统的电压与电能质量 电力系统中的所有设备，都是在一定的电压和频率下工作的。 *电压和频率是衡量电能质量的两个基本参数。 第3节 电力系统的电压与电能质量 一、概述 电力系统中的所有设备，都是在一定的电压和频率下工作的。 *电压和频率是衡量电能质量的两个基本参数。 一般交流电力设备的额定频率为50Hz，工频的额定偏差一般不得超过0.5Hz。频率的调整主要依靠发电厂来调节发电机的转速。 *对于工厂供电系统来说，提高电能质量主要是提高电压的质量。 *电压偏差是指电气设备的端电压与额定电压之差，通常以额定电压的百分值来表示。 *电压波动是指电网电压有效值的快速变动。 2018/12/7

二、三相交流电网和电力设备的额定电压 （一）电网（线路）的额定电压 2018/12/7 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 一次绕组 二次绕组 低 0.38 O.40 0.40 压 0.66 O.69 0.69 3 3.15 3,3.15 3.15,3.3 6 6.3 6,6.3 6.3,6.6 10 10.5 10,10.5 10.5,11 高 13.8,15.75,18， 20,22,24,26 35 38.5 66 72.5 110 121 220 242 330 363 500 550 2018/12/7

（二）用电设备的额定电压 用电设备的额定电压规定: 与供电电网的额定电压相同。 2018/12/7

（三）发电机的额定电压 发电机的额定电压一般比同级电网的额定电压高出5%，用于补偿线路上的电压损失。 (四)电力变压器的额定电压 1.变压器一次绕组的额定电压 分两种情况：① 当变压器直接与发电机相连时，高于电网额定电压5% ② 当变压器直接与线路相连时，与供电线路电压相同。 变压器T1的一次绕组与发电机直接相连，所以其一次绕组的额定电压取发电机的额定电压 2018/12/7

分两种情况：① 变压器二次侧供电线路较长，高于供电线路额定电压10%。 2.变压器二次侧额定电压 分两种情况：① 变压器二次侧供电线路较长，高于供电线路额定电压10%。 ② 变压器二次侧供电线路较短，或低压线路时，高于供电电网额定电压5%。 当变压器供电距离较短时，可以不考虑线路上的电压损失，只需要补偿满载时变压器绕组上的电压损失即可。 2018/12/7

电力系统电压高低的划分,因着眼点不同而有不同的划分方法. 1.根据《电业安全工作规程》规定： 低压——指设备对地电压在250V及以下者； (五) 电压高低的划分 电力系统电压高低的划分,因着眼点不同而有不同的划分方法. 1.根据《电业安全工作规程》规定： 低压——指设备对地电压在250V及以下者； 高压——指设备对地电压在250V以上者。 以上划分是从人身安全方面着眼的。 2. 根据我国的一些设计、制造和安装规程通常是以1000V为界限来划分电压高低压。 一般规定： 低压——指额定电压在1000V（或1200V）以下者 高压——指额定电压在1000V（或1200V）以上者。 2018/12/7

电压偏差是指给定瞬间设备的端电压 U与设备额定电压UN 之差对额定电压UN 的百分比，即： 三、电压偏差与电压调整 （一）电压偏差的有关概念 电压偏差的含义： 电压偏差是指给定瞬间设备的端电压 U与设备额定电压UN 之差对额定电压UN 的百分比，即： 2018/12/7

为了满足用电设备对电压偏差的要求，供电系统必须采取相应的电压调整措施: （二）电压调整的措施 为了满足用电设备对电压偏差的要求，供电系统必须采取相应的电压调整措施: 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。 2018/12/7

电压波动是指电网电压有效值(方均根值)的连续 快速变动， 四、电压波动 （一）电压波动的有关概念 1.电压波动与闪变 电压波动是指电网电压有效值(方均根值)的连续 快速变动， 2.电压波动的产生与危害 产生：负荷剧烈变化引起冲击负荷。 如电机起动、电焊机、电弧炉、轧钢机。 危害：使得设备无法正常工作。 2018/12/7

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。 六、工厂供配电电压的选择 (一)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。 2018/12/7

用户需要的电压等级在110KV及以上时，其受电装置应作为终端变电所设计，其方案需经省电网经营企业审批。 低压 ： 单相 220V 三相 380V 高压： 有10KV、35（66）KV、110KV、220KV。 除发电厂直配电压可采用3KV或6KV外，其他等级的电压应逐步过渡到上述额定电压。如果用户需要的电压等级不在上列范围时，应自行采用变压措施解决。 用户需要的电压等级在110KV及以上时，其受电装置应作为终端变电所设计，其方案需经省电网经营企业审批。 2018/12/7

（二）工厂高压配电电压的选择 采用的高压配电电压通常为10KV。如果工厂拥有相当数量的6KV用电设备，则可考虑采用6KV 作为工厂的高压配电电压。 如果当地电网供电电压为35KV，而厂区环境条件又允许采用35KV架空线路和较经济的35KV 电气设备时，则可考虑采用35KV作为高压配电电压深入负荷中心的直配方式。 2018/12/7

其中：线电压380V，接三相动力设备及额定电压为380V的单相用电设备。 相电压220V接额定电压为220V的照明灯具和其他单相用电设备。 （三）工厂低压配电电压的选择 工厂的低压配电电压一般采用220/380V。 其中：线电压380V，接三相动力设备及额定电压为380V的单相用电设备。 相电压220V接额定电压为220V的照明灯具和其他单相用电设备。 某些特殊场合宜采用660V甚至1140V作为低压配电电压。比如，矿井下，因负荷离变配电所较远，线路损耗较大。 2018/12/7

之四： 电力系统中性点运行方式 及低压配电系统接地型式 之四： 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 在三相交流电力系统中，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： 中性点直接接地—— 中性点不接地 中性点经消弧线圈接地 大电流接地系统 小电流接地系统 2018/12/7

（一）中性点不接地方式 单相接地电流经验公式： 2018/12/7

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（二）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。 2018/12/7

消弧线圈对电容电流的补偿有三种方式： （1）全补偿； （2）欠补偿； （3）过补偿。 Why? 在电力系统中一般不采用完全补偿的方式，而采用过补偿运行方式 2018/12/7

（三）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，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。 2018/12/7

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，而且引出有中性线（N），保护线（PE）或保护中性线（PEN）。 中性线（N）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）的功能： 用来保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。 保护中性线（PEN）的功能：兼有中性线和保护线的功能，这种保护中性线在我国通常叫“零线”，俗称“地线”。 低压配电系统按接地型式，分TN系统、TT系统和IT系统。 2018/12/7

（一）TN系统 TN—C系统 其中：N线与保护线PE线合并为一根PEN线。 2018/12/7

2. TN—S系统 设备的外露可导线部分接PE线，由于PE线中无电流通过，因此设备之间不会产生电磁干扰。 其中：N线和保护线全部分开。 2018/12/7

3.TN—C—S系统 该系统的前半部分为TN—C系统,而后边为为TN-S系统。这种接线比较灵活,对安全要求和对抗电磁干扰要求高的场所,宜采用TN-S系统,而其他一般场所则采用TN—C系统。 2018/12/7

(二) TT系统 TT系统中性点直接接地,而其中设备的外露可导电部分均经PE 线单独接地. 根据<住宅设计规范>规定:住宅供电系统,应采用TT、TN系统接地方式。 2018/12/7

（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。 由于IT系统中性点不接地,设备外壳单独接地,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。 2018/12/7