第一章 绪论学习.pptx

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1、1.1电力系统的基本概念问题的提出：（1 1）电力产生-不作为本课内容。（2 2）电力的输送发电厂多数建立在一次能源所在地，如水力发电厂，核电厂，这可能距离城市及工业企业很远（3 3）变换电能电压既保证电能的经济输送，又满足各种电能用户对工作电压的不同要求，如电炉变压器大电流（4 4）电能的合理分配由于电能用户或生产车间在布局上经常是分散的。现将电能的生产、变压、输配和使用几个环节的基本概念说明如下：第一章绪论第1页/共45页（1 1）发电厂是生产电能的工厂 （2 2）变电站是接受电能变换电压和分配电能的场所 （3 3）配电站只有受电及配电开关控制设备而没有变 压器，完分配电能。（4 4）变流

2、站把交流电能转换成直流电能的站所（5 5）电力网是输送和分配电能的通道。它由各种不同电压等级和不同结构类型的线路组成。任务:发电厂 变电站 电能用户1.1电力系统的基本概念电力网实时输送电力网第一章绪论第2页/共45页1.1电力系统的基本概念（6 6）电能用户在电力系统中，一切消费电能的用电设备均称为电能用户,用电设备按其用途可分为：动力用电设备（如电动机等）工艺用电设备（如电解、干燥箱、空调等）照明用电设备 试验用电设备 它们分别将电能转换为机械能、热能和光能等不同形式的适于生产需要的能量，很显然工业是电力系统的最大电能用户（7 7）电力系统由发电厂、变电站、电力网和用户组成的系统，它们之间

3、的关系如图1-11-1所示第一章绪论第3页/共45页3.1320kV35500kV610kV220/380V发电机升压变压器降压变压器降压变压器高压输电线高压配电线低压配电线电力网变电站图1-1电力系统组成示意图图1-2电力系统组成等效原理图注：后续课程讲解电力系统全部使用等效原理图第4页/共45页火力发电厂10.5KV电厂附近用户升压变电站地区降压变电站220500KV升压变电站高压输电网水力发电厂220500KV与其它发电厂或地区电站联络电厂间联络电网其它企业或城镇工业企业内部供电系统其它车间企业降压变电站35110KV输电网与其它变电站联络企业自备发电厂10，6，3KV车间变电站低压用户

4、低压配电线路低压电动机高压电动机配电站220/380V第一章绪论1.1电力系统的基本概念图1-3典型电力系统组成图第5页/共45页1.1电力系统的基本概念（8 8）工业企业供电系统-由（1 1）企业降压变电站，（2 2）高压配电线路，（3 3）车间变电站（包含配电站），（4 4）低压配电线路，（5 5）用电设备组成。如图1-11-1虚框部分所示。实际中往往称虚线框外为电力系统。企业总降压变电站把3535110KV110KV电压降为6 610KV10KV电压，为保证供电的可靠，多设置两台变压器。对某些企业，考虑其生产的重要性，需建立自备热力发电厂作为备用电源，同时为生产提供蒸汽和热水 第一章绪论

5、第6页/共45页1.1电力系统的基本概念工业企业高压配电线路（6 610KV10KV电压）主要作为厂区内输送、分配电能之用。采用两种方式：架空线投资少，便于维护 与检修，但占据空间。电缆网络（已被广泛使用）投资高，维护 与检修复杂但 厂区美化。第一章绪论日本供电线路第7页/共45页1.1电力系统的基本概念车间变电站 6 610KV10KV电压高压配电电压降为220/380V220/380V，对低压设备供电。对车间的高压用电设备，则直接通过6 6、10KV10KV母线供电。车间变电站组成：变压器+受、配电柜。车间变电站的配备：一个生产厂房或车间内，根据生产规模，用电设备的布局及用电量的大小设定一

6、个或几个车间变电站，或者几个车间设定一个车间变电站。第一章绪论开关，保护电器、测量仪表，母线及其它辅助设备（使用互感器）一般设置1-2台，最高不超过3台第8页/共45页1.1电力系统的基本概念工业企业低压配电线路向低压电器设备供电。户外敷设：多采用架空线，且尽可能与高压线路同杆架设，以节省建设费。车间内：明线配电线路 电缆配电线路 动力配电箱到电机一律采用绝缘导线穿管敷设或采用电缆沟敷设电缆，或走桥架。第一章绪论第9页/共45页1.1电力系统的基本概念 照明线路为减轻大型电动机引起电压波动对照明的影响，照明线路和动力线分别架设。最好用专用的照明变压器对照明系统供电，防止或减轻灯光的闪烁现象。对

7、事故照明，必须设置可靠的独立电源，以保证事故发生时及时向事故照明系统继续供电。用户设备高压电动机，低压电动机等 第一章绪论第10页/共45页1.2 电力系统运行的特点和要求 电力系统的运行与其他工业生产相比，具有以下的特点：（1 1）电能不能大量储存，电能的生产，输送，分配和消费，实际上是同时进行的，即：发电电能=用电设备消耗电能+电力系统本身的消耗 （2 2）电力系统暂态过程非常短促。发电机、变压器、电力线路和电动机等设备的投入和切除，都是瞬间完成的。电能从一个地点输送到另一地点所需的时间仅千分之几秒甚至百万分之几秒。电力系统由一种运行状态到另一种的过渡过程也是非常短促的。（3 3）供电中断

8、长带来严重的损失和后果 第一章绪论第11页/共45页1.2 电力系统运行的特点和要求根据这些特点，对电力系统的设计与运行提供了严格的要求：a)a)保证供电的可靠性 电力系统中某一设备发生故障时，对用户供电不中断，或中断供电的机率少，影响范围小，停电时间短，造成的损失少。c c）具有一定的灵活性和方便性 电力系统接线力求简单，能适应负荷变化的需要，灵活，简便，迅速地由一种运行状态到另一种状态，避免发生误操作。d d）应具有经济性 所谓经济性指基建投资少，年运行费用低。在满足上述必要的技术要求的前提下，力求经济。二者应综合考虑。第一章绪论关于变电所事故第12页/共45页1.3 1.3 电力系统的额

9、定电压 额定电压-通常指电器设备名牌上指出的线电压。为什么规定额定电压：为使电器设备生产标准化，便于大量成批生产，使用中又易于互换，对于发电机、受电等所有设备的额定电压都加统一规定。电器设备都是按照指定的额定电压和频率设计制造的，当电器设备在额定电压和频率下运行时，将获得最佳的技术性能和经济效果。国家GB156-80GB156-80标准将额定电压分两类：第一章绪论第13页/共45页1.3 1.3 电力系统的额定电压（见书中表1 11 1（P5P5）包括：直流、单相交流、三相交流。在国家标准中规定：受电设备（变压器一次，电动机）规定：额定电压与系统的额定电压一致供电设备（蓄电池，直流发电机，变压

10、器二次绕组）规定：供电设备额定电压指电源的额定电压 1.3.1 3KV以下的设备与系统的额定电压第14页/共45页1.3.1 1.3.1 3KV3KV以下的设备与系统的额定电压表中特殊符号说明：直流电压均为平均值交流电压均为有效值只供作单台设备的额定电压+只作为电压互感器，继电器等控制系统的额定电压*作为矿井下，热工仪表和机床控制系统的额定电压*只准许在煤矿井下及特定场所使用的电压“/”斜线之上为额定相电压 斜线之下为额定线电压 不标斜线者，均为额定线电压。1.3 电力系统的额定电压第15页/共45页1.3.2 1.3.2 三相交流3KV3KV及以上的设备额定电压、设备最高电压（见表1 12

11、2）只包括：三相交流。（1 1）设备最高电压根据设备绝缘性能和最高电压有关的其他性能而确定的该级电压最高运行电压，不超过该级额定电压的1.151.15倍1.3 电力系统的额定电压第16页/共45页（2 2）不同设备额定电压的具体规定：基本规律：供电设备额定电压通常均高于受电设备额定电压。1 1）发电机的额定电压 发电机额定电压规定比受电设备额定电压高5 5左右，用以补偿线路上的电压损失。例如受电设备额定电压为10KV10KV时，发电机的额定电压为10.5KV10.5KV。1.3.2 三相交流3KV及以上的设备额定电压1.3 电力系统的额定电压第17页/共45页 2 2）变压器额定电压 电力变压

12、器的额定电压分两种情况：电力变压器一次绕组的额定电压a a、变压器与发电机相连时，其一次绕组额定电压与发电机额定电压相同（高于同级电网额定电压5 5）。如T T0 0b b、当变压器不与发电机相连，而是连接在线路上时，如下图中的变压器,可看作是线路的用电设备，因此一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。1.3 电力系统的额定电压1.3.2 三相交流3KV及以上的设备额定电压第18页/共45页 电力变压器二次绕组的额定电压 a)a)当变压器二次供电线路较长，则二次绕组比受电设备额定电压高出1010。如此规定的原因：电力变压器的二次绕组额定电压均指空载电压。当变压器满载供电时：关于互感器的制作5%5

13、%U2NU2=（1+10%）U2N线路阻抗损失变压器一、二次阻抗损失变压器负载1.3 电力系统的额定电压1.3.2 三相交流3KV及以上的设备额定电压第19页/共45页例如：受电设备额定电压为10KV10KV，则供电变压器二次绕组的额定电压定为11KV11KV。b b）变压器二次供电线路较短,其二次绕组的额定电压只高于受电设备额定电压5 5。例如：受电设备额定电压为6KV6KV，则供电变压器二次绕组的额定电压为6.3KV6.3KV。5%U2NU2=（1+5%）U2N变压器一、二次阻抗损失变压器负载1.3 电力系统的额定电压1.3.2 三相交流3KV及以上的设备额定电压第20页/共45页G+10

14、%D0%+5%0%+5%daabcT2T1T01.3 电力系统的额定电压1.3.2 三相交流3KV及以上的设备额定电压第21页/共45页 3 3）电力网（线路）额定电压 规定电力网系统的额定电压和末端受电设备额定电压相同。如上图，变压器的一次电压为35KV,35KV,则bcbc段电力网额定电压为35KV.35KV.此电压用于按允许电压损失选择导线和电缆的截面1.3 电力系统的额定电压1.3.2 三相交流3KV及以上的设备额定电压+10%D35KV+5%dbcT2第22页/共45页 4 4）线路平均额定电压 当经线路输送功率时，沿线路有电压损失，因此线路各点电压是不同的，距离电源愈远的点电压愈低

15、，输送功率增大，电压损失也增大。如图下所示 电压U1U2U1U2 U3用电设备UavU1U3=UNU1U2U31.3 电力系统的额定电压1.3.2 三相交流3KV及以上的设备额定电压第23页/共45页1.3.2 1.3.2 三相交流3KV3KV及以上的设备额定电压问题:线路的电压究竟用那个数值来表示最为合理?在短路电流计算时(第四章)为简化计算,引进线路的平均额定电压来表示电力网的电压。线路的平均额定电压（UavUav）等于网络始端的最大电压U U1 1（指变压器的最大空载电压）和末端受电设备的额定电压U UN N的平均值。Uav=Uav=（U U1 1+U+UN N）/2/2注：Uav-av

16、erage,UUav-average,UN N-nominal-nominal例如：末端受电设备的额定电压为10KV10KV，变压器二次绕组的电压为11KV11KV，则线路的平均额定电压为：Uav=Uav=（11+1011+10）/2=10.5KV/2=10.5KV注：平均额定电压查P39 P39 表3 31 1取得，不用计算.1.3 电力系统的额定电压第24页/共45页1.3.3 1.3.3 例题 例题：某企业拟建如下图所示供电系统，需要按额定电压选择1T1T、2T2T及cdcd段电缆，试根据电网额定电压定义提出采购计划中电压要求。解：a a：1T1T二次绕组U U2N2N应为35KV+35

17、KV*10%=38.5KV35KV+35KV*10%=38.5KV b:2T b:2T一次绕组U U1N1N应等于即为35KV35KV c:2T c:2T二次绕组U U2N2N应高于用电设备的5 5及即 10KV+10KV*5%=10.5KV10KV+10KV*5%=10.5KV d:d:线路cdcd的U UN N应等于用电设备额定电压，即为10KV10KV35KV10KV2T1Tbacd110KV1.3 电力系统的额定电压第25页/共45页1.3.3 1.3.3 例题最终采购计划中电压要求：品名一次额定电压KV二次额定电压KV额定电压KV1T变压器11038.52T变压器3510.5cd线路

18、101.3 电力系统的额定电压第26页/共45页1.4.1 1.4.1 电压 （1 1）用电设备的电网实际电压与用电设备的额定的电压相差较大时，对用电设备的危害较大。照明-电压低，发光效率低 电动机-电机转速降低，甚至停电，导至工厂废品，或重大事故。例：电压降2020，转距降6464，电流增20203535，温度升高12121515 电热及冶金设备电压低，生产率下降，能耗显 著上升，成本增高。我国规定：各级额定电压允许偏差5%U5%UN N1.4决定供电设备的主要指标 第一章绪论第27页/共45页保证电网电压的措施：安装必要的无功电源-同步电机 电容补偿动态补偿 -静态补偿 安装电压调整设备-

19、增加电网容量 （用于补偿无功损耗）高压分组自动投切1.4.1电压1.4决定供电设备的主要指标第28页/共45页（2 2）供电电压畸变，不是正弦波形。例如：大型可控硅整流，产生高次谐波。高次谐波电流使电流有效值增加，电阻也因集肤效应的影响而相应增大，使电网中产生附加的功率及能量损耗。高次谐波电流加大了旋转电机、变压器、电缆等电气元件中绝缘介质的电离过程，使其发热量增加，寿命降低。高次谐波也影响自动化、远动、通讯。措施：采用多相整流的整流装置；限制系统中接入的整流装置的最大功率；在整流装置高压侧加L-CL-C谐振回路，使高次谐波电流流入谐振回路；采用电力电子技术实现有源滤波。1.4.1电压1.4决

20、定供电设备的主要指标第29页/共45页（3 3）三相电压与电流的不对称有短时和持续的两种。短时不对称由电力系统的故障引起。持续不对称-由于电力系统运行参数不对称，用户采用大功率单相用电设备，以及三相用电设备工作不对称引起。在低压供电系统中，不对称电压、电流会形成三相中点的偏移，从而危及人身及用电设备的安全和寿命。措施：在设计中对单相设备必须尽量采用对称布局的方法或加大供电容量。1.4.1电压1.4决定供电设备的主要指标第30页/共45页频率变化对电力系统的稳定性影响很大，因而对频率的要求要比对电压的要求严格的多。电网低频运行，将使交流电动机转速相应降低(n=(n=）,因而许多工厂的产量和质量都

21、将不同程度地受到影响。例如频率降至48Hz48Hz，电机转速将降低4 4。当电网供需出现不平衡时，或产生重大事故时（也是供需不平衡），则影响到频率：供 需 f;f;供 需 ff。我国规定：电网频率为50Hz,50Hz,允许偏差不超过0.5%0.5%措施：低频自动减载装置。1.4.2 频率1.4决定供电设备的主要指标第31页/共45页 工业企业不同性质的负荷对供电的要求不同，了解这一点将能实现在保证供电可靠性的前提下，使用于供电的投资费最少。我国将工业企业的电力负荷按其对供电可靠性的要求不同划分为一级、二级、三级。1.4.3 可靠性1.4决定供电设备的主要指标第32页/共45页1)1)一级负荷

22、中断供电将造成人身伤亡（如医院）；中断供电造成重大设备损坏且难以修复，(例如：核电（日本），炼钢炉，电炉，电解设备)；中断供电将影响重大经济、政治意义的用电单位（如：重要的铁路枢纽、通讯枢纽、电视台、宾馆等）供电要求：由两个独立电源供电。特殊一级负荷-保安负荷：用于保证企业安全停产的负荷；供电要求：应由两个独立电源点供电。1.4.3 可靠性1.4决定供电设备的主要指标第33页/共45页独立电源定义：如果任一个电源因故障而停止供电，而另一个电源不受影响，能继续供电，则称这两个电源的每一个为独立电源。满足此种要求的条件：每段母线的电源来自不同的发电机或变压器；母线段之间无联系，或虽有联系但当其中一

23、段母线发生故障，能自动断开联系。不影响其母线段继续供电。独立电源DLDL发电厂发电机1发电机2GG母线母线独立电源一级负荷变电站 变压器1 变压器2DLDL母线母线独立电源独立电源一级负荷1.4.3 可靠性1.4决定供电设备的主要指标第34页/共45页独立电源点定义：几个独立电源来自不同的地点，并且当其中任一个独立电源点因故障停止供电时，并不影响其它电源点继续供电。有下列4 4种情况：发电厂1发电厂2DLDL总降压变电站1总降压变电站2总降压变电站自备发电厂发电厂地 区 电力网DLDL1.4.3 可靠性1.4决定供电设备的主要指标第35页/共45页 2)2)二级负荷 中断供电将造成生产设备局部

24、破坏的负荷，中断供电生产流程紊乱且恢复较困难的负荷 中断供电影响重要用电单位工作，如大型影剧院、商场等 这类负荷允许短时停几分钟，它在工业企业内占的比数最大。对供电的要求：由两回线路供电，两回线路应尽可能引自不同的变压器或母线段。线路2线路1变电压器1二级负荷变电压器2线路2线路1变电压器1二级负荷1.4.3 可靠性1.4决定供电设备的主要指标第36页/共45页3)3)三级负荷 除一、二级负荷外的电能用户均属于三级负荷。对供电无特殊要求，允许较长时间停电，对供电的要求：单回路供电。负荷分级问题比较复杂，同样的生产设备设置于不同的工厂其分级就可能不同，某些一级负荷也可有极小的间歇停电，因此，必须

25、各个工厂、不同设备的使用情况进行事实求是的分析，避免不必要的投入或保证不了供电的可靠性。线路三级负荷变电压器1.4.3 可靠性1.4决定供电设备的主要指标第37页/共45页1.5 1.5 钢铁企业用电设备的主要特征 按照用电设备对供电可能性的要求，工业企业的电力负荷划分为三个等级。在每级负荷中，用电设备的运行特性又是各种各样，这些不同特征关系到供电技术措施的确定。本节就钢铁企业的一些用电设备的主要特征作一些简要介绍，供确定供电措施时参考。如表1 14 4 第一章绪论第38页/共45页1.6 1.6 工业企业供配电系统设计程序（1 1）负荷调查先要有全厂总平面图，标出主要负荷所在位置，并估算全厂

26、总负荷。负荷资料要从工艺、设备设计者那里获得。（2 2）电力负荷计算全厂设备额定容量之和并不等于供电系统共给的总容量，因为多数设备通常是在小于额定容量的条件下运行，且有时是间歇运行的，因而存在如何计算工厂总的电力负荷和车间的电力负荷问题，这在下一章中介绍。第一章绪论第39页/共45页1.6 1.6 工业企业供配电系统设计程序（3 3）确定供电电源、电压和供电线路应根据全厂电力负荷需求量和对供电的要求与供电部门协商解决本厂的供电电源和供电方案，该部分内容将在第四章介绍。（4 4）各级变电所(配电所)主接线选择设计包括变压器容量、台数、电气接线方式的选择，该部分内容将在第四章介绍。第一章绪论第40

27、页/共45页1.6 1.6 工业企业供配电系统设计程序（5 5）短路电流计算包括确定电气主接线的运行方式，绘制等值网络图，计算各短路计算点的短路电流，第三章提供详细介绍。（6 6）导线及电器设备选择根据各种电器设备选择条件，选择高、低压电器设备及导线，该部分内容将在第四章介绍。(7)(7)室内外电器设备的详细布置根据变电所的规模和全厂布置，确定变压器和电器设备的布置方案。第一章绪论第41页/共45页1.6 1.6 工业企业供配电系统设计程序（8 8）继电保护和二次接线确定供配电系统中各线路、变压器等元件的继电保护接线方式、控制、信号和测量等二次接线，并进行设备选择和保护整定计算，第五、六章介绍

28、。（9 9）防雷保护和接地装置选择计算第五章介绍。(10)(10)照明系统设计（1111）汇总全厂电气设备和材料总表（1212）编制工程概（预）算（1313）绘制工程图纸和编写设计说明书第一章绪论第42页/共45页本章小节 电力系统：发电厂、变电站、电力网和用户组成的系统工业企业供电系统：企业降压变电站，高压配电线路，车间变电站，低压配电线路，用电设备。额定电压：3KV3KV以下：受电设备：额定电压=系统的额定电压 供电设备：供电设备额定电压=电源的额定电压 3KV3KV以上：发电机：变压器：电力网：线路平均额定电压：Uav=Uav=（U U1 1+U+UN N）/2/2第一章绪论第43页/共45页本章小节 电力负荷等级：一级负荷-定义；供电要求。二级负荷-定义；供电要求。三级负荷-定义；供电要求。保安负荷：独立电源：独立电源点：作业：1-41-4；1-51-5；1-61-6；1-81-8 第一章绪论第44页/共45页感谢您的观看！第45页/共45页