低压配电系统讲解优秀课件.ppt

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1、1第1页，本讲稿共44页1。概述与特点v 在钢铁企业中，低压配电系统是指电压在500V以下的交流和支流系统。有时交流低压配电系统的电压为690V。交流低压配电系统配电电压一般为220V/380V。v 低压配电系统的设计内容包括系统接线、接地方式、设备选型、继电保护、设备布置和安装以及管线选择和敷设。v 低压配电系统是供配电系统的一个环节，它面向低压用电设备，因此应符合各种低压用电设备的技术条件，它又要从高压系统取得电能，所以必须与高压系统的技术要求相协调。2第2页，本讲稿共44页1。概述与特点v 低压配电系统的范围是指从低压降压变压器到用电设备的电源侧端子。v 低压配电系统的用户是直接与工艺设

2、备相关的电气设备，它的特点是：用电设备类型和数量众多，配置分散；用电设备技术要求繁杂，如：三相不平衡的，启动频繁的，要求不停电的。要求自启动的等；使用者除重要的或有特殊要求的低压配电室，有电工值班外，大多数的无人值班（由电工定时巡查）或由非电工代管（如水泵站操作工带管）。自然环境较差。钢铁企业的车间内外多数属高温、高湿、多尘环境，有些场所属防火，防腐蚀，防爆等环境。3第3页，本讲稿共44页2。低压配电系统的构划 构划系统有很多因数，原则上按分系统和分层次来拟定配电系统。n分系统 一般低压配电系统可分为若干个系统。每个系统可以是一个配电箱、一组低压配电柜或者是一组MCC柜。4第4页，本讲稿共44

3、页2。低压配电系统的构划（A）按对电源要求组合分系统有：a)各种电源各自构成分系统，如若所需投资不太大，将对生产运行带有很大方便，对保证安全生产是有利的；b)如果有些负荷很小，则将工作特点相近的（如仪表电源与控制电源）合成一个分系统；c)会相互干扰的用户不应由同一系统供电。如会产生强烈电压波动的电弧焊接机不应与电气照明或电子设备共系统。又如容易产生接地故障的角钢型起重机滑触线电源不宜与主要生产线上用电设备共系统。d)不同时工作的用电设备，不应合入同一分系统。如道路照明电源与交通信号灯电源、检修电源与正常生产电源等。e)如果车间有几条生产线，应按各条生产线设分系统。避免由一个分系统向几条生产线供

4、电，否则各生产线无法单独停电检修，而且当该分系统发生故障时，全部生产线均停产。同理，不应将不同生产线的区段合在一个分系统供电。f)对电源可靠性要求不同的用电设备不应归入同一分系统。5第5页，本讲稿共44页2。低压配电系统的构划（B）按电气设备配置的地域设分系统有：a)在生产设备之间没有紧密连接的场合（如机加工车间，检验室等）可采用按地域设分系统的方案。b)这种方案的分电点要靠近负荷中心，并考虑生产运行和维修方便，每一个分系统供电的地域不能太大。上述两种设置分系统的原则长存在于同一个车间，例如主生产线按对电源的要求原则而人身通风、检修设备等电源则按地域设分系统。又如办公室照明按楼层设分层的分系统

5、，而走道、楼梯间与房间照明又是按电源要求设分系统。6第6页，本讲稿共44页2。低压配电系统的构划n分层次 为了节约配电设备和线路的投资、常将分系统集合成容量较大的分系统，各小系统是大的分系统的用户，它们之间是上下级的关系，这就构成低压配电系统的层次性。各层次的组合也应符合构成分系统的原则。由于系统保护设备性能的限制，低压配电系统的层次一般不宜超过三级。直接接在降压变压器出口的第一级的回路数不宜太多，因为该处的短路电流最大，其开关设备的价格昂贵。这也是系统要分层次的原因。一级 二级 三级7第7页，本讲稿共44页2。低压配电系统的构划n注意事项 在拟订配电系统时应该注意：a)系统受降压变压器容量的

6、制约。它又受制于地理环境和消防法规等；b)对于各种电源的负荷均较大的车间，工艺生产线的工作电源、起重机电源、照明电源、仪表电源等各自设独立变压器，如若增加投资不多，对生产运行管理是有利的。c)对于各种电源负荷均不太大的车间，将电源要求相近的，如仪表电源与照明电源、检修电源与起重机电源等，由同一台变压器的低压配电系统配电。一般车间将 动力与照明电源分别用各自的变压器供电是可取的；d)如果车间的各种电源的负荷都很少，将动力负荷和照明负荷合用一个变压器供电，则变压器的输出电压需调整在合适的范围内；e)系统中的单相用电设备应平衡分配于三相。不能达到完全平衡时，由单相负荷不引起的中性线电流不得超过变压器

7、低压绕组额定电流的25%，此时任一相电流在满载时不得超过额定电流。在设计中应该注意到单相负荷在实际生产中，未全部投入运行时的不平衡情况；大容量单相工频感应加热装置，因设平衡装置，使三相不平衡电流不大于10%。8第8页，本讲稿共44页2。低压配电系统的构划f)在低压配电系统中存在谐波源时，应分析其严重程度，在构成系统时采用对策；g)在构成低压配电系统时还必须留有备用回路，其配置原则为：配合预留的车间扩建情况 配合预留的工艺生产线扩建情况 对于区域低压配电系统，根据周围的预留的待用空地情况；即使现在的车间和工艺生产线不准备扩建，但由于工艺和控制上的技术发展，必定会增加各种电气设备。因此在构划系统时

8、必须留备用回路，一般不少于馈电回路总数是1015%，至少12个回路。有时还预留配电屏的位置。预留的馈电回路的容量应是可以接电使用的，即变压器也留有相应的富裕容量。预留的馈电回路容量应适当大一些。大容量的回路比小容量的回路灵活的多。9第9页，本讲稿共44页3。低压配电系统的制式低压配电系统的制式有:vTNC系统，中性点接地，全系统的N线与PE线合为一根线PEN。10第10页，本讲稿共44页3。低压配电系统的制式vTNCS系统，中性点接地，系统前一部分为TNC系统，后一部分N线与PE线分开。11第11页，本讲稿共44页3。低压配电系统的制式vTNS系统，中性点接地，整个系统的中性线与保护线（PE）

9、是分开的。12第12页，本讲稿共44页3。低压配电系统的制式vTT系统，中性点接地，设备外壳单独接地。13第13页，本讲稿共44页3。低压配电系统的制式vIT系统，中性点不接地或系统一点经高阻接地，设备外壳单独接地。14第14页，本讲稿共44页3。低压配电系统的制式v由于经济上的考虑（动力与照明共用变压器、线路较省）在工厂低压配电系统中广泛采用TNC制式。对于车间低压系统中的三次谐波电流较大，或单相负荷很多时建议采用TNS系统。对民用建筑和检验室及仪表电源等则宜选用TNCS制式为宜。对高层建筑的配电以TNS制式较合适。对特别分散的负荷，如水源井（地下水取水井）的低压系统采用TT制式较经济、安全

10、。在特殊车间才考虑TT、IT系统，其外壳导电部分接在PE总线上，PE总线单独接地。15第15页，本讲稿共44页4。低压配电系统的电源。低压配电系统的电源 低压配电系统的电源按生产需要分为工作电源、备用电压和保安电源等。1、工作电源 工作电源是指维持正常生产而配置的长期供电电源。它还应能承担在正常生产时随时试运转的最大备用设备和零星检修用设备的负荷要求。车间检修时工艺生产流程停下来，检修设备投入运行，这也是一种特殊情况下的生产过程，也由工作电源供电。一般车间检修用电比正常生产时的负荷低，因此在设计中不必为检修另设电源。在计算工作电源的负荷可按上述原则进行。16第16页，本讲稿共44页4。低压配电

11、系统的电源。低压配电系统的电源2、备用电源 备用电源是指工作电源停电时才投入的供电电源，其供电对象与工作电源完全一样。他是当正常工作电源可能因检修等原因而有计划的停电，或因故障突然停电而设置的备用电源，也可称备用工作电源。17第17页，本讲稿共44页4。低压配电系统的电源。低压配电系统的电源3、保安电源 保安电源是指当工作电源、备用电源全停电时保证工艺生产设备的安全停产和电源恢复时保证尽快恢复生产所需电源。它的供电对象大部分在正常生产时也一直在工作。安全停电的含义是：a、安全疏散人员。在钢铁企业中，有许多场所要求在事故停电是迅速撤离疏散现场人员，这些为安全疏散人而配置的设施，必须保证供电；b、

12、安全停产。设备因突然停电而停机，但是有些设备停电后的一段时间内，某些环节不能停，如润滑系统等。大型设施如轧钢车间加热炉的炉底冷却水，高炉的炉壳，风口等的冷却水都是不能停电的，也就是说为了安全停产必须保持某些必要的设备继续工作；18第18页，本讲稿共44页4。低压配电系统的电源。低压配电系统的电源 c、安全操作。停电是随机事件，而有些工艺操作不能随便停，否则其后果轻则影响恢复生产的时间，重则可能产生人身或设备事故。如转炉在出钢时突然停电，必须保证转炉回到直立状态。又如高炉正在出铁时突然停电，必须保证立即堵住出铁口，关闭和开启煤气、水道的电动或气动阀门。因此，空压机、液压站、出铁口起重机、泥炮机、

13、开口机等均需保证供电；d、安全监视。各种仪表监视、电气监视和计算机监视不能因停电而丢失数据。采用UPS不间断电源。19第19页，本讲稿共44页4。低压配电系统的电源。低压配电系统的电源4、保安电源的设计 由于电网是一个整体，一旦电网发上大事故，则从电网取的电源可能全部消失。因此，原则上保安电源应独立与电网之外。a.、长期保安电源的设计 容量大的负荷，选用能自启动的柴油发电机为宜。容量小的负荷，选用不停电电源（UPS）较方便。属于本电源供电的支流操作电源和信号电源，选用蓄电池。20第20页，本讲稿共44页4。低压配电系统的电源。低压配电系统的电源 b、短时保安电源的设计 如长期保安电源能符合短时

14、保安电源要求的可不另设。直流短时保安电源可采用设置蓄电池的方案。如转炉倾动机构，氧枪和副枪的提升机构，可设一套容量保证转炉炉体由出钢位置恢复到直立位置、提升氧枪和副枪各一次的蓄电池。用于安全疏散照明的除可利用长期保安电源外，现在较多的采用自代蓄电池的应急灯具。该灯具附有充电器，当交流电源停电时自动转由充满电的蓄电池供电。这种灯具还可以安装于人行通道的上方兼做安全出口指示灯用。此外，还有一种便携式的灯具，平时放在主要通道、电气室、地下室的出入口处，常长充电，一旦急需，工作人员可以方便的取到。这类方案比较简便经济。21第21页，本讲稿共44页4。低压配电系统的电源。低压配电系统的电源 必须特别指出

15、，因投资或条件限制，从邻近车间取一路电源，或从不同变压器的低压配电系统中取一路电源作为保安内电源，其可信赖性是很差的，它实质上是一中有容量限制的备用电源或联络电源。因邻近车间的电源检修时，或发生误操作时，该保安电压就不存在了。如果采用这种方式，为避免误操作，应该在送电回路设一明显醒目的告示牌（例如红底白字）写名该回路为邻近某某车间的保安电源，以免误操作，并设停电报警信号。22第22页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压（1）标准额定电压，见下面表1、表2。表1 按GB15680规定的标准额定电压摘录仅用于仪表用互感器、继电器等控制系统；仅用于矿井下、热工仪表和机床控制；仅适用于单台设备的特殊

16、供电要求；仅用于煤矿井下及特殊场合。23第23页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压表2 按GB15680规定的开关装置控制电压和辅助电路的标准额定电压交流系统高压与低压的划分，按绝缘电压等级应以1000V为分界线。由于钢铁企业内不采用660V标准额定电压，因此低压配电系统的电压定为380V线电压。控制电压：常用AC220V，一般采用380V5%/220V的控制变压器供电。24第24页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压（2）电压偏移值电气设备对电压偏移值的要求，见表3、表4（国家标准220/380V电压允许偏差为额定电压的+7%-10%）。表3 各种用电设备端子上允许的电压偏移值对于少数

17、事有冲击负荷的电动机（这些电动机是根据力矩要求来选择的），其电压降低的允许值应根据计算确定；一般不大于15%，当电动机能保证生产机械所要求的起动力矩且不影响同一线路中其他用电设备的供电时，允许不大于20%；25第25页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压26第26页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压电阻炉电压长期较低时，将使工艺过程受到影响；电压长期较高时，会使发热元件的寿命降低；27第27页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压括号中的数据仅适用于直流冲击波系列点焊机。28第28页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压29第29页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压表4 一般应用中控

18、制电压的容限（对铁路和矿山设备还可以有其它数值）对于西门子接触器：下限0.8Ue，上限1.1Ue。30第30页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压（3）电压偏移的影响电压偏离电气设备的额定电压值会带来各种影响。（a）异步电动机对异步电动机的影响，见表531第31页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压32第32页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压电压变化范围可能更大，其变化取决于电动机型式，如防滴式(DP)或全封闭风冷式(TFFC)，和电动机的容量(小容量有较大变化)。有些数据将按制造厂提供的资料变化。通常，电压比额定值稍高要比额定值偏低时对电动机性能的不利影响小些。33第33页，本讲稿

19、共44页5。低压配电系统的电压34第34页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压（b）同步电动机同步电动机磁场电压保持恒定，如磁场由同轴发电机供电的那样，则除转速保持不变（频率不变）和最大转矩或失步转矩与电压成正比外，电压变化对同步电动机的影响和对感应电动机一样。假若同步电动机磁场电压随供电线路电压变化，如磁场由晶闸管供电那样，则最大转矩或失步转矩随电压的平方变化。（c）白炽灯受电电压对白炽灯的光通量和寿命的影响是显著的，尤其是信号灯，灯泡的寿命比光通量更重要，因此必须充分注意电压正偏移对灯泡使用寿命的影响。35第35页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压（d）荧光灯荧光灯可以在镇流器铭牌额

20、定电压的10%的范围内工作，电压增减1%光通也增减1%。电压变化对其寿命的影响也比对白炽灯的小。镇流器的受电电压高于额定值和工作温度高于正常时镇流器可能过热。（e）高亮度气体放电灯（水银、钠、金属卤化物灯）用常规的不调压镇流器的水银灯，端电压降10%时光通量减少30%。用恒定瓦数的镇流器，光通量减少10%时，端压约降低2%。一般电压降低20%左右会自熄，电压恢复时重新起辉。灯的寿命与起动次数成反比，因此电压波动大了会缩短寿命。36第36页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压（f）电容器电容器输出的无功功率随所加电压的平方变化，因此电压降10%，输出无功功率减少19%。（4）三相电压不平衡的影

21、响 当相电压不平衡时，三相电动机的负载电流会增加，电机发热增加，如表6所示。但电动机的过负载保护只与正常的过电流（正序电流）有关，与负序电流无关。如果电动机正常工作已接近满载，则相电压不平衡超过2%，很可能产生过热。某些电子设备，在相电压不平衡大于2%（或2.5%）时可能受影响，应向制造厂索取有关资料。37第37页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压表6 相电压不平衡对电动机温升的影响38第38页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压（5）电压闪变的影响 对电压闪变最敏感且给人的感受最直观的是白炽灯。（6）谐波的影响 电网中接有整流器、逆变器、过励磁的变压器、电动机、凸极电动机和气体放电灯等

22、设备时会产生谐波。谐波的影响一般有：a)交流发电机、变压器、电动机、线路等增加损耗b)电容器、电缆绝缘损坏c)电子计算机失控，电子设备误触发，电子元件测试无法进行d)继电保护误动作或拒动e)感应型电度表计量不准确f)电子系统干扰通讯线路39第39页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压 在对称的三相系统中，基波的偶数倍谐波是没有的，3，9，15，21，和27次是零序谐波。这些谐波能在有中性线的三相Y接线接地的电容组中流过，这就是工业电容器组不应接地的一个理由。整流器产生（pn1）次谐波，p 整流器脉动数，n为1、2、3、。则6脉动整流将产生5、7、11、13、17次谐波。12脉动整流将产生11

23、、13、23、25次谐波。(pn+1）次谐波(如7、13、19、和25次)是正序谐波，这些谐 波在三相平衡的线间电流中出现。（Pn-1）次谐波（如5、11、17和23次）是负序谐波，这些谐波增加了电动机发热。一般在低压配电系统中不配备消除谐波影响的专门设备，只在设计中采用谐波影响小的方案。但在条件可能时应对系统中的谐波影响有定量掌握，以便提给高压供电系统进行统筹处理。40第40页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压（7）额定功率 根据GB1980-80，电力系统和一般工业电气设备的额定功率为50Hz。额定功率允许偏差值规定为下列6种：0.2%、0.5%、1%、2%、5%、10%。在钢铁工厂内

24、，如无特殊要求的设备，一般要求5%。我们的设计中一般采用2%41第41页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压（8）提高电压质量的措施 低压配电系统的电压质量除了与高压供电系统及电网等外部条件有关外，还可以在低压配电系统本身采取以下措施达到改善的目的。a、尽量满足分系统对电压质量的要求。如果照明动力共用一台变压器时，应将照明负荷归为一个（或几个）分系统，其分系统的电源直接从负荷中心上取出。在运行上还要注意电压水平的配合，变压器一次侧设有额定电压的2X2.5%的分接头。变压器一次侧电源接入的系统一般高于其额定电压，如果车间变压器靠近是级配电室，则车间变压器电源侧接于+5%分接头。这对照明用电是合

25、适的。对电动机而言车间变压器电源接在额定值分接头更有利。如果既有电动机又有照明负荷，则将一次线接到+2.5%分接头上，做到两者兼顾。42第42页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压b、减小配电线路压降。变压器与负荷中心尽量靠近以缩短配电线长度，另外在设计中应避免线路不必要的迂回。c、减小电压闪变。将引起闪变的设备（如电阻焊、电弧炉）分开用单独的变压器和馈线供电。d、平衡三相负载。在设计中应尽量使三相负载平衡，最好将单相负载由单独的变压器供电，减小相互影响。43第43页，本讲稿共44页5。低压配电系统的电压e、减小谐波影响。增加变流器的脉动数。因谐波电流在理论上最大值是谐波次数的倒数，如5次谐波电流的基波电流的20%，脉动数越高，谐波电流的最大值越小。变流器电源与对谐波敏感的设备的电源最好分别由不同变压器供电。f、根据系统容量。较大容量电动机采取降压启动。44第44页，本讲稿共44页