工厂供电.docx

1、工厂供电工厂供电第一章：概论工厂供电基本要求：1. 安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。2. 可靠 应满足电能用户对供电的可靠性即连续供电的要求。3. 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。4. 经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并且尽可能的节约电能和减少有色金属的消耗。供电系统中的母线又称汇流排，其任务是分配和汇集电能。电能的生产、输送、分配和使用全过程，在同一时间实现。电力系统：由各级电压的电力线路将一些发电厂、发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，称为电力系统。区域电网范围大，电压一般在220KV及以上。地方电网范围小，最

2、高电压一般不超过110KV。电压和频率是衡量电能的两个基本参数。我国交流电力设备的额定频率为50Hz，偏差不得超过0.2Hz。电压偏差：电压允许偏差为5%。 额定电压的确定：一般供电设备的额定电压应高出系统和用电设备的额定电压的5，受电设备的额定电压与系统额定电压相对应电气设备额定电压的确定：. 发电机：额定电压 UGN=1.05系统额定电压（UN）. 变压器：受电侧额定电压UTN1 与发电机相连时，UTN1=UGN 与线路（系统）相连时，UTN1=UN 输出侧额定电压UTN2 与35kV线路相连，UTN2=1.1UN 与35kV以下线路相连，但变压器的短路电压百分比 uk%7.5%，或连接长

3、线路时，UTN2=1.1 UN 与35kV线路相连，UTN2=1.05 UN. 系统额定电压与设备额定电压，系统UN=用电设备UN电压偏差对设备的影响：1异步电机：当感应电动机端电压较其额定电压低10时，由于转矩与端电压平方成正比，因此其实际转矩将只有额定转矩的81，而负荷电流将增大510以上，温升将增高1015以上，绝缘老化程度将比规定增加一倍以上，从而明显地缩短电机的使用寿命。而且由于转矩减小，转速下降，不仅会降低生产效率，减少产量，而且还会影响产品质量，增加废、次品。当其端电压较其额定电压偏高时，负荷电流和温升也将增加，绝缘相应受损，对电机同样不利，也要缩短其使用寿命。2同步电机：当同步

4、电动机的端电压偏高或偏低时，由于转矩也要按电压平方成正比变化，因此同步电动机的电压偏差，除了不会影响其转速外，其他如对转矩、电流和温升等的影响，均与感应电动机相同。3电光源：电压偏差对白炽灯的影响最为显著。当白炽灯的端电压降低10%时，灯泡的使用寿命将延长23倍，但发光效率将下降30% 以上，灯光明显变暗，照度降低，严重影响人的视力健康，降低工作效率，还可能增加事故。当其端电压升高10% 时，发光效率将提高1/3，但其使用寿命将大大缩短，只有原来的1/3左右。电压偏差对荧光灯及其他气体放电灯的影响不像对白炽灯那样明显，但也有一定的影响。当其端电压偏低时，灯管不易启燃。如果多次反复启燃，则灯管寿

5、命将大受影响；而且电压降低时，照度下降，影响视力工作。当其电压偏高时，灯管寿命又要缩短。电压调整的措施：1正确选择无载调压型变压器的电压分接头或采用有载调压变压器。2合理减小系统的阻抗。3合理改变系统的运行方式。4尽量使系统的三相负荷均衡。5采用无功功率补偿装置。电压波动的产生和危害电压波动是由于负荷急剧变动的冲击性负荷所引起。负荷急剧变动，使电网的电压损耗相应变动，从而使用户公共供电点的电压出现波动现象。例如电动机的启动、电焊机的工作、特别是大型电弧炉和大型轧钢机等冲击性负荷的投入运行，均会引起电网电压的波动。危害：电网电压波动可影响电动机的正常启动，甚至使电动机无法启动；会引起同步电动机的

6、转子振动；可使电子设备和电子计算机无法正常工作；可使照明灯光发生明显的闪变，严重影响视觉，使人无法正常生产、工作和学习 。电压波动的抑制措施： 对负荷变动剧烈的大型电气设备，采用专用线路或专用变压器单独供电。这是最简便有效的办法。 设法增大供电容量，减小系统阻抗，例如将单回路线路改为双回路线路，或将架空线路改为电缆线路等，使系统的电压损耗减小，从而减小负荷变动时引起的电压波动。 在系统出现严重的电压波动时，减少或切除引起电压波动的负荷。 对大容量电弧炉的炉用变压器，宜由短路容量较大的电网供电，一般是选用更高电压等级的电网供电。 对大型冲击性负荷，如果采取上列措施仍达不到要求时，可装设能“吸收”

7、冲击性无功功率的静止型无功补偿装置（static var compensator，缩写SVC）。SVC是一种能吸收随机变化的冲击性无功功率和动态谐波电流的无功补偿装置，其类型有多种，而以自饱和电抗器型（SR型）的效能最好，其电子元件少，可靠性高，反应速度快，维护方便经济，且我国一般变压器厂均能制造，是最适于在我国推广应用的一种SVC。电网谐波的产生与危害：电网谐波的产生，主要在于电力系统中存在各种非线性元件。产生谐波的电气元件很多，例如荧光灯和高压钠灯等气体放电灯、感应电动机、电焊机、变压器和感应电炉等，最为严重的是大型晶闸管变流设备和大型电弧炉，它们产生的谐波电流最为突出，是造成电网谐波的主

8、要因素。使变压器铁心损耗增加，使变压器出现过热，缩短其使用寿命。使电动机的铁心损耗增加，转子发生振动，严重影响机加工产品质量。谐波电压加在电容器两端时，由于电容器对于谐波的阻抗很小，因此电容器很容易过负荷甚至烧毁。使电力线路的电能损耗和电压损耗增加；使计量电能的感应式电能表计量不准确；使电力系统发生电压谐振，从而在线路上引起过电压，有可能击穿线路设备的绝缘；造成系统的继电保护和自动装置发生误动作；对附近的通信设备和通信线路产生信号干扰。电网谐波的抑制：三相整流变压器采用Yd或Dy联结 ；增加整流变压器二次侧的相数；使各台整流变压器二次侧互有相角差；装设分流滤波器；选用Dyn11联结组三相配电变

9、压器；其他抑制谐波的措施。三相不平衡的产生和危害：出现三相不平衡的主要原因是三相负荷不平衡。对电机的危害：由于负序分量的存在使电动机产生一个反向转矩，降低电动机的输出转矩，并使电机绕组电流增大，温升增高，缩短电动机的使用寿命。对三相变压器的危害：三相电流不平衡，当最大相电流达到变压器额定电流时，其他两相却低于额定值，从而使变压器容量不能得到充分利用。对多相整流装置的危害：三相电压不对称，将严重影响多相触发脉冲的对称性，使整流装置产生较大的谐波，进一步影响电能质量。改善三相不平衡的措施：使三相负荷均衡分配 在供配电设计和安装中，应尽量使三相负荷均衡分配。三相系统中各相装设的单相用电设备容量之差应

10、不超过15%。使不平衡负荷分散连接 尽可能将不平衡负荷接到不同的供电点，以减少其集中连接造成电压不平衡度可能超过允许值的问题。将不平衡负荷接入更高电压的电网 由于更高电压的电网具有更大的短路容量，因此接入不平衡负荷时对三相不平衡度的影响可大大减小。例如电网短路容量大于负荷容量50倍时，就能保证连接点的电压不平衡度小于2%。采用三相平衡化装置 三相平衡化装置包括具有分相补偿功能的静止型无功补偿装置（SVC）和静止无功电源（static var generator，缩写SVG）。SVG基本上不用储能元件，而是充分利用三相交流电的特点，使能量在三相之间及时转移来实现补偿。与SVC相比，SVG可大大减

11、小平衡化装置的体积和材料消耗，且响应速度快，调节性能好，它综合了无功补偿、谐波抑制和改善三相不平衡的优点。发电机和变压器的中性点有三种运行方式：电源中性点不接地；中性点经阻抗接地；中性点直接接地。前两种合称为小接地电流系统，亦称中性点非有效接地系统，或称中性点非直接接地系统。后一种中性点直接接地系统，称为大接地电流系统，亦称中性点有效接地系统。我国110KV及以上的电力系统，都采用中性点直接接地的运行方式。3-10KV系统单相接地电流大于30A，20KA及以上系统中电流大于10A时采用中性点经消弧线圈接地的方式或低电阻接地的运行方式。当系统发生单相接地故障时，接地相对地电压为零，其他两相都由相

12、电压升高到线电压，即对地电压的3倍。单相接地电容电流为系统正常运行时相线对地电容电流的倍。在低压配电系统中，我国广泛应用的TN系统及在国外应用较广的TT系统，都是中性点直接接地系统我国220V/380V低压配电系统，广泛采用中性点直接接地方式，而且引出有中性线N、保护线PE、或保护中性线 PEN。低压配电系统按接地形式分为TN系统、TT系统、IT系统（煤矿） 。TN系统又分为 TN-C系统、TN-S系统和TN-C-S系统。 IT系统的中性点不接地，或经高阻抗（约1000）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，特别是矿山、井下等场所的供电。第二章 工厂的电力负荷及其计算工厂电力

13、负荷的分级根据对供电可靠性要求及中断供电造成损失或影响程度分为三级：一级负荷：中断供电将造成人身伤亡者，或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者。除了两路电源供电外，还要有应急电源，严禁将其他负荷接入应急供电系统。二级负荷：中断供电将在政治、经济上造成较大损失者。属于重要负荷，要求两回路供电，三级负荷：一般电力负荷，所有不属于一二级的都为三级负荷。无特殊要求。各级电力负荷对供电电源的要求：要求除了两路电源供电外，还要有应急电源，严禁将其他负荷接入应急供电系统。要求两回路供电，供电变压器也应有两台。对供电电源无特殊要求。在工厂用电设备的工作制分类：连续工作制设备，设备在恒定负荷下运行，且运行时

14、间长到足以使之达到热平衡状态。如：机床电动机。短时工作制设备。设备在恒定负荷下运行的时间短，而停歇时间长。如：控制闸门的电动机。断续周期工作制设备。设备周期性地时而工作，时而停歇，如此反复运行，工作周期一般不超过10分钟，如电焊机。第三章 短路电流及其计算短路电流对供电系统产生的危害：产生很大的电动力和很高的温度，使故障元件和短路电路中的其他元件受到损害和破坏，甚至引发火灾事故。使电压骤然下降，严重影响电气设备的正常运行。短路时保护装置动作，造成停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，造成的损失也越大。严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。不对称

15、短路将产生不平衡交流电磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。短路形式：三相短路；两相短路；单相短路；两相接地短路按短路电路的对称性分：三相短路属于对称性短路，其他均为不对称短路电力系统中发生单相短路的可能性最大，发生三相短路的可能性最小，但三相短路的短路电流最大；作为选择和校验的的短路计算中，以三相短路计算为主。短路计算电压取比线路额定电压UN高，在我国，UN有0.4、0.69、3.15、6.3、10.5、37、69、115、230等KV短路电流的两种效应：热效应和电动效应短路动稳定度的校验条件：一般电器的动稳定度校验条件：第四章电力变压器按容量系

16、列分：有R8容量系列和R10容量系列。所谓R8容量系列，是指容量等级是按R8= 倍数递增的。如100、135、180、240、320、420、560、750、1000kVA等。所谓R10容量系列，是指容量等级是按R10= 倍数递增的。R10系列的容量等级较密，便于合理选用，是IEC（国际电工委员会）推荐的。变电所主变压器台数和容量的选择(一) 变电所主变压器台数的选择 选择主变压器台数时应考虑下列原则： (1) 应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。对只有二级负荷而无一级负荷的

17、变电所，也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源，或另有自备电源。 (2) 对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。 (3) 除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或多台变压器。 (4) 在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。(二) 变电所主变压器容量的选择1. 只装一台主变压器的变电所主变压器的容量SNT应满足全部用电设备总计算负荷Sca的需要，即2. 装有两台主变压器的变电所 每台变压器的容量SNT应同时满

18、足以下两个条件：(1) 任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷的大约60%70%的需要（矿井变电所要求不低于80%），即(2) 任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即电力变压器并列运行条件：两台或多台变压器并列运行时，必须满足以下三个基本条件： (1) 并列变压器的额定一、二次电压必须对应相等 即并列变压器的电压比必须相同，允许差值不超过5%。如果电压比不同，并列变压器二次绕组回路内将出现环流，导致绕组过热甚至烧毁。 (2) 并列变压器的阻抗电压（即短路电压）必须相等 并列运行变压器负荷按其阻抗电压值成反比分配的，如果阻抗电压相差很大，可能导致阻抗电压小的变压器发生过负荷现

19、象，所以要求并列变压器的阻抗电压必须相等，允许差值不得超过10%。(3) 并列变压器的联结组别必须相同 并列变压器一、二次电压的相序和相位都必须对应地相同。假设两台变压器并列运行，一台Yyn0联结，另一台Dyn11联结，则它们的二次电压将出现30相位差，从而在两台变压器的二次绕组间产生电位差U，在两台变压器的二次侧产生环流，可使变压器绕组烧毁。 此外，并列运行的变压器容量应尽量相同或相近，其最大容量与最小容量之比，一般不能超过31。如果容量相差悬殊，不仅运行很不方便，而且在变压器特性上稍有差异时，变压器间的环流将相当显著，特别是容量小的变压器容易过负荷或烧毁。电流互感器（CT，文字符号TA），

20、又称为仪用变流器。电压互感器（PT，文字符号TV），又称为仪用变压器。它们合称仪用互感器，简称互感器。互感器的功能主要是： (1) 用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘 这既可避免主电路的高电压直接引入仪表、继电器等二次设备，又可防止仪表、继电器等二次设备的故障影响主电路，提高一、二次电路的安全性和可靠性，并有利于人身安全。 (2) 用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围 例如用一只5A的电流表，通过不同变流比的电流互感器就可测量任意大的电流。同样，用一只100V的电压表，通过不同电压比的电压互感器就可测量任意高的电压。而且由于采用了互感器，可使二次仪表、继电器等设备的规格统一，有利于设

21、备的批量生产。二次绕组的额定电流一般为5A。电流互感器常见接线：一相式接线两相V形接线，也称为两相不完全星形接线两相电流差接线三相星形接线。电流互感器使用注意事项(1) 电流互感器在工作时其二次侧不得开路二次开路将产生如下严重后果：(1)铁心由于磁通量剧增而过热，并产生剩磁，降低铁心准确度级。(2)由于电流互感器的二次绕组匝数远比一次绕组匝数多，所以在二次侧开路时会感应出危险的高压，危及人身和设备的安全。因此电流互感器工作时二次侧不允许开路。在安装时，其二次接线要求牢固可靠，且其二次侧不允许接入熔断器和开关。(2) 电流互感器的二次侧有一端必须接地互感器二次侧有一端接地，是为了防止其一、二次绕

22、组间绝缘击穿时，一次侧的高电压窜入二次侧，危及人身和设备的安全。(3) 电流互感器在连接时，要注意其端子的极性“减极性”标号法，就是互感器或变压器按图所示接线时，一次绕组接上电压U1，二次绕组感应出电压U2。这时将一、二次绕组一对同名端短接，则在其另一对同名端测出的电压为 。U1 输入电压 U2 输出电压用“减极性”法所确定的“同名端”，实际上就是“同极性端”，即在同一瞬间，两个对应的同名端同为高电位，或同为低电位。在安装和使用电流互感器时，一定要注意其端子的极性，否则其二次仪表、继电器中流过的电流就不是预想的电流，甚至可能引起事故。例如图4-9b中C相电流互感器的S1、S2如果接反，则公共线

23、中的电流就不是相电流，而是相电流的倍，可能使电流表烧毁。电压互感器工作时其二次侧接近于空载状态。二次绕组的额定电压一般为100V。电压互感器常见的接线方案：一个单相电压互感器的接线两个单相电压互感器接成V/V形三个单相电压互感器接成Y0/Y0形三个单相三绕组电压互感器或一个三相五芯柱三绕组电压互感器接成Y0 / Y0 / (开口三角形) 一次电压正常时，由于三个相电压对称，因此开口三角形两端的电压接近于零。但当某一相接地时，开口三角形两端将出现近100V的零序电压，使电压继电器动作，发出信号。电压互感器使用注意事项1. 电压互感器工作时其二次侧不得短路 由于电压互感器一、二次绕组都是在并联状态

24、下工作的，如果二次侧短路，将产生很大的短路电流，有可能烧毁互感器，甚至影响一次电路的安全运行。因此电压互感器的一、二次侧都必须装设熔断器进行短路保护。2. 电压互感器的二次侧有一端必须接地 这与电流互感器的二次侧有一端必须接地的目的相同，也是为了防止一、二次绕组间的绝缘击穿时，一次侧的高压窜入二次侧，危及人身和设备的安全。3. 电压互感器在连接时也应注意其端子的极性 GB1207-2006电磁式电压互感器规定：单相电压互感器的一、二次绕组端子标以A、N和a、n，其中A与a 、N与n 各为对应的“同名端”或“同极性端”。而三相电压互感器，一次绕组端子分别标A、B、C、N，二次绕组端子分别标a、b

25、、c、n ，A与a 、B与b 、C与c 、N与n分别为“同名端”或“同极性端”。其中N和n分别为一、二次三相绕组的中性点。电压互感器连接时端子极性错误也是不行的，要出问题的。电弧产生的根本原因开关触头在分断电流时之所以会产生电弧，根本的原因在于触头本身及其周围介质中含有大量可被游离的电子。这样，当分断的触头之间存在着足够大的外施电压的条件下，就有可能强烈电游离而产生电弧。 熄灭电弧的条件 必需使触头中的去游离率大于游离率，即电弧中离子消失的速率大于离子产生的速率。熄灭电弧的去游离方式 (1) 正负带电质点的“复合” 复合就是正负带电质点重新结合为中性质点。这与电弧中的电场强度、温度及电弧截面等

26、因素有关。电弧中的电场强度越弱，电弧温度越低，电弧截面越小，则其中带电质点的复合越强。此外，复合与电弧接触的介质性质也有关系。如果电弧接触的表面为固体介质，则由于较活泼的电子先使介质表面带一负电位，带负电位的介质表面就吸引电弧中的正离子而造成强烈的复合。(2) 正负带电质点的“扩散” 扩散就是电弧中的带电质点向周围介质中扩散开去，从而使电弧区域的带电质点减少。扩散的原因，一是由于电弧与周围介质的温度差，另一是由于电弧与周围介质的离子浓度差。扩散也与电弧截面有关。电弧截面越小，离子扩散也越强。上述带电质点的复合和扩散，都使电弧中的离子数减少，即去游离增强，从而有助于电弧的熄灭。开关电器中常用的灭

27、弧方法(1) 速拉灭弧法 迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，离子的复合迅速增强，从而加速电弧的熄灭。这种灭弧方法是开关电器中普遍采用的最基本的一种灭弧方法。高压开关中装设强有力的断路弹簧，目的就在于加快触头的分断速度，迅速拉长电弧。(2) 冷却灭弧法 降低电弧的温度，可使电弧中的高温游离减弱，正负离子的复合增强，有助于电弧的加速熄灭。这种灭弧方法在开关电器中也应用普遍，同样是一种基本的灭弧方法。(3) 吹弧灭弧法 利用外力（如气流、油流或电磁力）来吹动电弧，使电弧加速冷却，同时拉长电弧，降低电弧中的电场强度，使离子的复合和扩散增强，从而加速电弧的熄灭。按吹弧的方向分，有横吹和纵吹两种。按外

28、力的性质分，有气吹、油吹、电动力吹和磁力吹等方式。低压刀开关被迅速拉开其刀闸时，不仅迅速拉长了电弧，而且其电流回路产生的电动力作用于电弧，使之加速拉长。有的开关装有专门的磁吹线圈来吹弧。也有的开关利用铁磁物质如钢片来吸弧，这相当于反向吹弧。(4) 长弧切短灭弧法 利用若干金属片栅片将长弧切割成若干短弧，则电弧上的电压降将近似地增大若干倍。当外施电压小于电弧上的电压降时，电弧就不能维持而迅速熄灭。当电弧在其电流回路本身产生的电动力及铁磁吸力的共同作用下进入钢灭弧栅内时，就被切割为若干短弧，使电弧电压降大大增加，同时钢片还有冷却降温作用，从而加速电弧的熄灭。(5) 粗弧分细灭弧法 将粗大的电弧分成

29、若干平行的细小的电弧，使电弧与周围介质的接触面增大，改善电弧的散热条件，降低电弧的温度，使电弧中离子的复合和扩散都得到加强，从而使电弧迅速熄灭。(6) 狭沟灭弧法 使电弧在固体介质所形成的狭沟中燃烧。由于电弧的冷却条件改善，使电弧的去游离增强，同时介质表面的复合也比较强烈，从而电弧迅速熄灭。有的熔断器熔管内充填石英砂，就是利用狭沟灭弧原理。有一种用耐弧的陶瓷材料制成的绝缘灭弧栅，如图4-24所示，也同样利用了狭沟灭弧原理。(7) 真空灭弧法 真空具有较高的绝缘强度。如果将触头装在真空容器内，则在电弧电流过零时就能立即熄灭而不致复燃。真空断路器就是利用真空灭弧法的原理制造的。(8) 六氟化硫（S

30、F6）灭弧法 SF6气体具有优良的绝缘性能和灭弧性能，其绝缘强度约为空气的3倍，其绝缘强度恢复的速度约为空气的100倍。六氟化硫断路器就是利用SF6作绝缘和灭弧介质的，从而获得较高的断流容量和灭弧速度。熔断器的功能主要是对电路和设备进行短路保护，有的熔断器还具有过负荷保护的功能。RN1型主要用作高压电路和设备的短路保护，也能起过负荷保护的作用。RN2型只用作高压电压互感器一次侧的短路保护，RN2型的结构尺寸较小，其熔体额定电流一般为0.5A。RN1、RN2型熔断器室内广泛采用，属于“限流”熔断器RW4和RW10(F)型户外高压跌落式熔断器广泛用于环境正常的室外场所，属于“非限流”熔断器。高压隔

31、离开关(文字符号QS) ：主要是用来隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。其结构特点是它断开后有明显可见的断开间隙，而且断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的，能充分保障人身和设备的安全。隔离开关没有专门的灭弧装置，因此它不允许带负荷操作。然而可用来通断一定的小电流。高压负荷开关（文字符号为QL），具有简单的灭弧装置，因而能通断一定的负荷电流和过负荷电流。但是它不能断开短路电流，所以它一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。高压断路器（文字符号为QF）的功能：通断正常的负荷电流，而且能接通和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。四种高压开关的特性对比高压开关正常工作电流情况下故障电流情况下断路器（有灭弧设计）可用于投入/切除电路可以多次切断故障电流隔离开关（无灭弧设计）不能用于投入/切除电路不能用于切断故障电流限流式、普通跌落式熔断器（有灭弧设计）不能用于投入/切除