工廠供電第一章

1、江南大學(xué)通信與控制工程學(xué)院 電氣工程系Plant Power Supply 工 廠 供 電 工 廠 供 電 前 言 一、 課程性質(zhì)、目的及任務(wù)1、電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)的選修課2、共51學(xué)時(shí)，2.0學(xué)分3、目的：討論一般中小型企業(yè)內(nèi)部電能供應(yīng)和分配問題；供電系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)、設(shè)計(jì)計(jì)算所必需的基本理論和基本知識(shí)。4、主要內(nèi)容：18章工廠電力負(fù)荷及其計(jì)算；短路電流及其計(jì)算；工廠變配電所及其一次系統(tǒng)；電力線路及其電路選擇；過電流保護(hù)裝置及其二次系統(tǒng)，自動(dòng)裝置；防雷、接地和電氣安全。二、授課形式及考核方式多媒體；考核方式-考查；具體方式-待定。三、本課程的特點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容比較多，要注意聯(lián)系實(shí)際；實(shí)踐性比較強(qiáng)，

2、要仔細(xì)消化書中的例子；實(shí)用性很強(qiáng)，對(duì)電氣專業(yè)的學(xué)生很有價(jià)值。四、常用字符表瀏覽一遍常用字符表，并請(qǐng)注意英文含義！ 日后使用時(shí)便不陌生！ 本章的內(nèi)容，是工廠供電的一般常識(shí)，如供電系統(tǒng)和工廠供電設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，重點(diǎn)是： 電力系統(tǒng)的電壓； 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式。12第一章 概論一、工廠供電的意義： （1） 電能是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。 （2） 電能容易從其它能源（如熱能，化學(xué)能，風(fēng) 能，水能，太陽(yáng)能等）轉(zhuǎn)換來。 （3） 電能容易轉(zhuǎn)換成其它形式的能量（如機(jī)械能， 熱能等）以適應(yīng)不同的需要。 （4） 電能比較容易輸送和分配，也容易控制，調(diào) 節(jié)，測(cè)量，有利于生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。第一節(jié) 工廠供電的意

3、義及要求二、工廠供電的基本要求： （1）安全-人身和設(shè)備兩方面的安全。 （2）可靠-滿足用戶對(duì)可靠性的要求，如計(jì)算 機(jī)中心配備UPS。 （3）優(yōu)質(zhì)-頻率質(zhì)量一般由發(fā)電商來保證。 電壓幅度由電力系統(tǒng)和供電系統(tǒng)控 制，廠內(nèi)主要由供電系統(tǒng)控制。 （4）經(jīng)濟(jì)-要考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面的因數(shù)。 如投資，運(yùn)行費(fèi)，設(shè)備折舊費(fèi)等。三、 工廠供電課程的任務(wù)： 初步解決中小型工廠的供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維護(hù) 運(yùn)行。 “中小型”的定義： （1）小型供電總?cè)萘?1000KVA。 （2）中型供電總?cè)萘?1000KVA， 10000KVA。 （3）進(jìn)線電壓 6KV-10KV。中型工廠的供電系統(tǒng)：電源進(jìn)線-高壓配電所-車間變電所-

4、低壓電網(wǎng)電源進(jìn)線：兩路6-10KV電源進(jìn)線，可以并列運(yùn)行，也可以一路運(yùn)行，一路備用； 提高供電系統(tǒng)的可靠性。高壓母線：?jiǎn)文妇€分段制。兩段母線互為備用，分段處用開關(guān)聯(lián)絡(luò)，提高供電靈活性和可靠性。常見的運(yùn)行方式是： 聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，電源進(jìn)線一路供電，一路備用。第二節(jié) 工廠供電的基本知識(shí)一、工廠供電系統(tǒng)概況123圖1-1 中型工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 兩路6-10KV電源進(jìn)線高壓母線：?jiǎn)文妇€分段制圖1-2 圖1-1所示工廠供電系統(tǒng)的平面布線示意圖1 高壓配電線：共三類 （1）車間變壓器。 （2）高壓用電設(shè)備。 （3）移相電容器組-提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。4 小型工廠，一般相當(dāng)于中型工廠的一個(gè)車間。設(shè)簡(jiǎn)單的降壓變電

5、所。 如設(shè)備容量小于250KW或變壓器容量小于160KVA采用低壓電源進(jìn)線，工廠只需設(shè)低壓值班室。 大型工廠或進(jìn)線電壓高于35KV，還應(yīng)增設(shè)總降壓變電所，把35KV以上的電壓降為6-10KV的電壓后再進(jìn)行變配電。如 圖1-3.圖1-3 具有總降壓變電所的工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖圖1-4 高壓深入負(fù)荷中心的工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 如果，工廠有部分3KV額定電壓的高壓用電設(shè)備，有以下兩種供電方式。（A）比（B）的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要好。車間變壓器室M6KV-10KV220/380V低壓電網(wǎng)3KV（A）高壓用電設(shè)備M6KV-10KV車間變壓器室220/380V低壓電網(wǎng)3KV（B）高壓用電設(shè)備大型工廠或進(jìn)線電壓高于35K

6、V，只經(jīng)一次降壓，直接引入負(fù)荷中心的車間變電所，經(jīng)車間變電所，的配電變壓器直接降為低壓用電設(shè)備的電壓。如書中 圖1-4.低壓進(jìn)線的小型工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如書中圖1-6由公共低壓電網(wǎng)低壓配電間車間，電壓為220/380V對(duì)于小型工廠只設(shè)一個(gè)降壓變電所，如書中圖1-5圖1-5 只設(shè)一個(gè)降壓變電所的小型工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖a) 裝有一臺(tái)變壓器 b）裝有兩臺(tái)變壓器圖1-6 低壓進(jìn)線的小型工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖分類： 火力發(fā)電廠 水力發(fā)電廠 核能發(fā)電廠 風(fēng)力發(fā)電廠 太陽(yáng)能發(fā)電廠 潮汐發(fā)電廠 地?zé)岚l(fā)電廠等等。水力發(fā)電廠： 一般有引水電站和壩后電站兩大類，大多數(shù)為壩后電站即筑壩攔水，提高水位利用水的勢(shì)能（落差），變?yōu)樗?/p>

7、流的動(dòng)能，推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。二、發(fā)電廠及電力系統(tǒng)（一）發(fā)電廠火力發(fā)電廠： 燃料（煤，油，其他能源等）的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成熱能，使鍋爐產(chǎn)生高溫、高壓蒸汽，推動(dòng)氣輪機(jī)組高速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。核能發(fā)電廠： 核反應(yīng)堆代替了火力發(fā)電廠的燃油（或其它燃）鍋爐，其余與火力發(fā)電廠類似。水流位能機(jī)械能電 能水輪機(jī)發(fā)電機(jī)水力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過程：火力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過程：燃料化學(xué)能熱 能機(jī)械能鍋爐汽輪機(jī)電 能發(fā)電機(jī)核裂變能熱 能機(jī)械能核反應(yīng)堆汽輪機(jī)電 能發(fā)電機(jī)核能發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過程： 水電站水電站 三峽電站安裝32臺(tái)70萬(wàn)千瓦水輪發(fā)電機(jī)組和2臺(tái)5萬(wàn)千瓦水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量2250萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量超過1000億千

8、瓦時(shí)，是世界上裝機(jī)容量最大的水電站。三峽電站三峽大壩攔河大壩為混凝土重力壩，泄洪壩段位于河床中部電站壩段位于泄洪壩段兩側(cè)，設(shè)有電站進(jìn)水口。進(jìn)水口底板高程為108米。 中控室大屏幕上顯示的上下游水位三峽水利發(fā)電廠的中控室 在常規(guī)水電站中，水庫(kù)中的水經(jīng)引水隧道去沖擊水輪發(fā)電機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)電機(jī)發(fā)出的低壓電能通過變壓器升為高壓電送至開關(guān)場(chǎng)，再由輸電線路送給用戶，做完功的水則通過尾水管道排向下游河流。常規(guī)水力發(fā)電流程圖抽水蓄能電站由上池和上池壩、下池和下池壩、引水隧道、尾水路、發(fā)電設(shè)備、變壓器、開關(guān)場(chǎng)及輸電設(shè)備等組成。 抽水蓄能水力發(fā)電流程圖感性認(rèn)識(shí)：各式風(fēng)機(jī)水平軸垂直軸在能源基地建設(shè)的電廠升壓變

9、壓器高壓輸電線區(qū)域變電站降壓變壓器高壓配電站降壓變壓器低壓電網(wǎng)（二）電力系統(tǒng)用電設(shè)備配電系統(tǒng)電網(wǎng)（Power Network）：各級(jí)電壓的電力線路及其聯(lián)系的變電所發(fā)電廠、變電所、用戶的電力聯(lián)系系統(tǒng)。發(fā)電、輸電、變電、配電、用電的整體電力系統(tǒng)（Power System）：圖1-8 大型電力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖相關(guān)術(shù)語(yǔ)電力系統(tǒng)：由各級(jí)電壓的電力線路將一些發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)系起來的一個(gè)發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。電力網(wǎng)（電網(wǎng)）：電力系統(tǒng)中各級(jí)電壓的電力線路及其聯(lián)系的變電所。動(dòng)力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的動(dòng)力部分用熱能系統(tǒng)和熱能用戶。柴油發(fā)電機(jī)組：UPS自備電源：三、工廠自備電源12圖1-9 采用

10、柴油發(fā)電機(jī)組作備用電源的主接線圖 圖1-10 不停電電源（UPS）組成示意圖 GB公共電網(wǎng) 重要負(fù)荷電子開關(guān)QVUVUR圖1-11 穩(wěn)頻穩(wěn)壓式不停電電源的工作原理電路簡(jiǎn)圖1-整流器 2-直流濾波器 3-逆變器 4-級(jí)聯(lián)變壓器 5-交流濾波器 6-電子開關(guān) 7-蓄電池組 8-整流器 公共電網(wǎng)重要負(fù)荷uQV34125678蓄電池QVu3412第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量一、概述 電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的兩個(gè)基本參數(shù)：（1）額定頻率：50HZ。 頻率偏差： 一般： 0.5HZ。 如果：電力系統(tǒng)的 PN3000MW， 頻率偏差0.2HZ。非正常狀態(tài)下，頻率偏差1.0HZ 頻率偏差的調(diào)整由發(fā)電廠解決。（2

11、）額定電壓： 對(duì)于工廠供電系統(tǒng)保證電壓質(zhì)量是主要任務(wù)。 額定電壓是保證用電設(shè)備正常運(yùn)行，并且取得最佳經(jīng)濟(jì)效果的電壓。電壓質(zhì)量：電壓偏差、波動(dòng)和波形 電壓偏移如果超過技術(shù)規(guī)定，用電設(shè)備的工作性能和使用壽命，以及經(jīng)濟(jì)效果都會(huì)下降。電壓質(zhì)量電壓偏差：電氣設(shè)備的端電壓與額定電壓之差與額定電壓之比。電壓波動(dòng)：電網(wǎng)電壓的幅值或有效值的快速變動(dòng)。電壓變動(dòng)值以用戶公共供電點(diǎn)的相鄰最大與最小電壓方均根之差對(duì)電網(wǎng)額定電壓的百分?jǐn)?shù)來表示。電壓波動(dòng)的頻率用單位時(shí)間內(nèi)電壓波動(dòng)的次數(shù)來表示。電流波形的好壞以其對(duì)正弦波變形的程度來衡量。三相電壓或電流是否平衡二、三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓（一）、電網(wǎng)（線路）的額定電壓

12、電網(wǎng)（電力線路）的額定電壓。這是由國(guó)家電力部門根據(jù)（）國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平與需要；（）電力工業(yè)發(fā)展的水平；（ 3 ）經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比較而確定的。這個(gè)額定電壓是確定其他額定電壓的基本依據(jù)。用電設(shè)備的額定電壓： UNe 供電線路在運(yùn)行時(shí)要產(chǎn)生電壓損耗，線路上的各點(diǎn)實(shí)際電壓是不同的，而用電設(shè)備的額定電壓不可能按實(shí)際電壓來制造，只能按線路的平均電壓來制造。 所以， Une等于所在線路的額定電壓UN WL。GMMM+5%-5%（二）、用電設(shè)備的額定電壓發(fā)電機(jī)的額定電壓： 線路首端的電壓一般高于電網(wǎng)額定電壓的5%，而發(fā)電機(jī)總是接在線路的首端，所以發(fā)電機(jī)的額定電壓為線路額定電壓的105%。（三）、發(fā)電機(jī)的額定

13、電壓GMT1T2+5%+10%0%+5%U（四）、電力變壓器的額定電壓 變壓器有兩個(gè)線圈，即一次線圈，二次線圈，應(yīng)該分別討論。（1）一次線圈： A、直接與發(fā)電機(jī)相聯(lián)結(jié)，如T1，則：變壓器一次線圈的額定電壓等于發(fā)電機(jī)的額定電壓，即： UT1-1=UG=105%UWLB、接在輸電線路上。相當(dāng)于用電設(shè)備，如T2，變壓器一次線圈的額定電壓等于線路的額定電壓，即： UT2-1=UWL。（2）二次線圈： 二次線圈的繞組阻抗都會(huì)產(chǎn)生5%的電壓損耗，所以，在其輸出端必須補(bǔ)償+5%的電壓。A、 如T1的二次側(cè)： 因?yàn)門1后面接的是輸電線路（比較長(zhǎng)），線路還有電壓損耗，一般算5%，所以： T2N-2=（5%+5%

14、+1）UWL =110% UWLB、 如T2的二次側(cè)： 因?yàn)門2后面接的是短的輸電線路，線路的電壓損耗很少，幾乎可以忽略，所以： T2N-2=（5%+1）UWL =105% UWL（五）電壓高低的劃分從人身安全方面低壓：設(shè)備對(duì)地電壓250V高壓：設(shè)備對(duì)地電壓250V從設(shè)計(jì)、制造、安裝方面低壓：額定電壓1000V高壓：額定電壓1000（1200）V低壓：1000V中壓：1000VU10KV（35KV）高壓：35KVU110KV（220KV）超高壓：220KV（330KV）特高壓：800KV（1000KV）另一種劃法：（一）電壓偏差的有關(guān)概念 1、含義：（也稱電壓偏移） 定義為 U% = 其中 U

15、電壓偏差； U 設(shè)備的端電壓； UN 設(shè)備的額定電壓。 一般 U% 5%, 要求高的場(chǎng)合 +5% U% -2%，至少：+5% U% -10%三、電壓偏差與電壓調(diào)整2、電壓偏差對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響 （1）、對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的影響 （2）、對(duì)同步電動(dòng)機(jī)的影響 （3）、對(duì)電光源的影響3、允許的電壓偏差35kV， 10%；10kV， 7%；220V單相系統(tǒng)， -10% + 7%() 對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的影響當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)端電壓較其額定電壓低10時(shí)，由于轉(zhuǎn)矩與端電壓平方成正比，因此其實(shí)際轉(zhuǎn)矩將只有額定轉(zhuǎn)矩的81，而負(fù)荷電流將增大510以上，溫升將增高1015以上，絕緣老化程度將比規(guī)定增加一倍以上，從而明顯地縮短電機(jī)的使

16、用壽命。而且由于轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速下降，不僅會(huì)降低生產(chǎn)效率，減少產(chǎn)量，而且還會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，增加廢、次品。當(dāng)其端電壓較其額定電壓偏高時(shí)，負(fù)荷電流和溫升也將增加，絕緣相應(yīng)受損，對(duì)電機(jī)同樣不利，也要縮短其使用壽命。() 對(duì)同步電動(dòng)機(jī)的影響當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)的端電壓偏高或偏低時(shí)，由于轉(zhuǎn)矩也要按電壓平方成正比變化，因此同步電動(dòng)機(jī)的電壓偏差，除了不會(huì)影響其轉(zhuǎn)速外，其他如對(duì)轉(zhuǎn)矩、電流和溫升等的影響，均與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同。 () 對(duì)電光源的影響電壓偏差對(duì)白熾燈的影響最為顯著。當(dāng)白熾燈的端電壓降低10%時(shí)，燈泡的使用壽命將延長(zhǎng)23倍，但發(fā)光效率將下降30% 以上，燈光明顯變暗，照度降低，嚴(yán)重影響人的視力健康，降低工作效率

17、，還可能增加事故。當(dāng)其端電壓升高10% 時(shí)，發(fā)光效率將提高1/3，但其使用壽命將大大縮短，只有原來的1/3左右。電壓偏差對(duì)熒光燈及其他氣體放電燈的影響不像對(duì)白熾燈那樣明顯，但也有一定的影響。當(dāng)其端電壓偏低時(shí)，燈管不易啟燃。如果多次反復(fù)啟燃，則燈管壽命將大受影響；而且電壓降低時(shí)，照度下降，影響視力工作。當(dāng)其電壓偏高時(shí)，燈管壽命又要縮短。3. 允許的電壓偏差 GB500521995供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，用電設(shè)備端子處的電壓偏差允許值(以額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示)宜符合下列要求： (1) 電動(dòng)機(jī)為5%； (2) 電氣照明：在一般工作場(chǎng)所為5%；對(duì)于遠(yuǎn)離變電所的小面積一般工作場(chǎng)所，

18、難以滿足上述要求時(shí)，可為 5% 10%；應(yīng)急照明、道路照明和警衛(wèi)照明等，為 5% 10%。 (3) 其他用電設(shè)備，當(dāng)無特殊規(guī)定時(shí)為5%。（二） 電壓調(diào)整的措施： （1）采用調(diào)壓變壓器。610KV的電力變壓器，一般 采用無載調(diào)壓變壓器；如果用戶對(duì)電壓要求比較高， 可以采用有載調(diào)壓變壓器。 （2）合理減少系統(tǒng)的阻抗。因?yàn)閁與系統(tǒng)的阻抗（ 包括線路和各元件的阻抗）成正比的。 （3）盡可能均衡地分配三相負(fù)荷。因?yàn)槿嘭?fù)荷分布 不均衡，負(fù)荷中心點(diǎn)電位要偏移，導(dǎo)致有的相電壓上 升，使U上升。 （4）合理改變系統(tǒng)的運(yùn)行方式。如兩臺(tái)并列運(yùn)行的變 壓器，在負(fù)荷輕時(shí)，切除一臺(tái)變壓器。 （5）采用無功功率補(bǔ)償，提高

19、系統(tǒng)的COS。因?yàn)楣?廠的負(fù)載有大量的電感性負(fù)載，產(chǎn)生相位滯后的無功 功率，使COS（功率因數(shù)）降低，使U上升。采用 無功補(bǔ)償后， COS上升， U下降。電壓調(diào)整的措施 (1) 正確選擇無載調(diào)壓型變壓器的電壓分接頭或采用有載調(diào)壓變壓器 我國(guó)工廠供電系統(tǒng)中應(yīng)用的610kV電力變壓器，一般為無載調(diào)壓型，其高壓繞組（一次繞組）有UN5%的電壓分接頭，并裝設(shè)有無載調(diào)壓分接開關(guān)，如圖1-14所示。如果設(shè)備端電壓偏高，則應(yīng)將分接開關(guān)換接到+5%的分接頭，以降低設(shè)備端電壓。如果設(shè)備端電壓偏低，則應(yīng)將分接開關(guān)換接到-5%的分接頭，以升高設(shè)備端電壓。但是這只能在變壓器無載條件下進(jìn)行調(diào)節(jié)，使設(shè)備端電壓較接近于設(shè)備

20、額定電壓，而不能按負(fù)荷的變動(dòng)實(shí)時(shí)地自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓。如果用電負(fù)荷中有的設(shè)備對(duì)電壓偏差要求嚴(yán)格，采用無載調(diào)壓型變壓器滿足不了要求，而這些設(shè)備單獨(dú)裝設(shè)調(diào)壓裝置在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上又不合理時(shí)，可以采用有載調(diào)壓型變壓器，使之在負(fù)荷情況下自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓，保證設(shè)備端電壓的穩(wěn)定。圖1-14 電力變壓器的分接開關(guān)a) 分接開關(guān)接線 b) 分接開關(guān)結(jié)構(gòu)1帽 2密封墊圈 3操動(dòng)螺母 4定位釘 5絕緣盤 6靜觸頭 7動(dòng)觸頭(2) 合理減小系統(tǒng)的阻抗 由于供電系統(tǒng)中的電壓損耗與系統(tǒng)中各元件包括變壓器和線路的阻抗成正比，因此可考慮減少系統(tǒng)的變壓級(jí)數(shù)、適當(dāng)增大導(dǎo)線電纜的截面或以電纜取代架空線等來減小系統(tǒng)阻抗，降低電壓損耗，從而減小電壓

21、偏差，達(dá)到電壓調(diào)整的目的。但是增大導(dǎo)線電纜的截面及以電纜取代架空線，要增加線路投資，因此應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)的分析比較，合理時(shí)才采用。 (1-2)(3) 合理改變系統(tǒng)的運(yùn)行方式 在一班制或兩班制的工廠或車間中，工作班的時(shí)間內(nèi)，負(fù)荷重，往往電壓偏低， 因此需要將變壓器高壓繞組的分接頭調(diào)在-5%的位置上。但這樣一來，到晚上負(fù)荷輕時(shí)，電壓就會(huì)過高。這時(shí)如能切除變壓器，改用與相鄰變電所相連的低壓聯(lián)絡(luò)線供電，既可減少這臺(tái)變壓器的電能損耗，又可由于投入低壓聯(lián)絡(luò)線而增加線路的電壓損耗，從而降低所出現(xiàn)的高電壓。對(duì)于兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行的變電所，在負(fù)荷輕時(shí)切除一臺(tái)變壓器，同樣可起到降低電壓過高的作用。(4) 盡量使系統(tǒng)

22、的三相負(fù)荷均衡 在有中性線的低壓配電系統(tǒng)中，如果三相負(fù)荷分布不均衡，則將使負(fù)荷端中性點(diǎn)電位偏移，造成有的相電壓升高，從而增大線路的電壓偏差。為此，應(yīng)使三相負(fù)荷分布盡可能均衡，以降低電壓偏差。(5) 采用無功功率補(bǔ)償裝置 電力系統(tǒng)中由于存在大量的感性負(fù)荷，如電力變壓器、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、高頻爐、氣體放電燈等，因此會(huì)出現(xiàn)相位滯后的無功功率，導(dǎo)致系統(tǒng)的功率因數(shù)降低及電壓損耗和電能損耗增大。為了提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低電壓損耗和電能損耗，可采用并聯(lián)電容器或同步補(bǔ)償機(jī)，使之產(chǎn)生相位超前的無功功率，以補(bǔ)償系統(tǒng)中相位滯后的無功功率。這些專門用于補(bǔ)償無功功率的并聯(lián)電容器和同步補(bǔ)償機(jī)，統(tǒng)稱為無功補(bǔ)償設(shè)備。由于

23、并聯(lián)電容器無旋轉(zhuǎn)部分，具有安裝簡(jiǎn)便、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小、組裝靈活和便于擴(kuò)充等優(yōu)點(diǎn)，因此并聯(lián)電容器在工廠供電系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。但必須指出，采用專門的無功補(bǔ)償設(shè)備，雖然電壓調(diào)整的效果顯著，卻增加了額外投資，因此在進(jìn)行電壓調(diào)整時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮前面所述各項(xiàng)措施，以提高供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效果1、電壓波動(dòng)的含義：電壓波動(dòng)：電網(wǎng)電壓的有效值的連續(xù)快速變動(dòng)閃變：人眼對(duì)燈閃的主觀感覺，引起燈火閃變的電壓稱為閃變電壓。四、電壓波動(dòng)及其抑制（一）電壓波動(dòng)的有關(guān)概念電壓波動(dòng)的計(jì)算對(duì)于平衡的三相負(fù)載S負(fù)荷容量的變化率，SK公共連接點(diǎn)的短路容量當(dāng)已知三相負(fù)荷的有功和無功功率的變化量時(shí)在高壓電網(wǎng)中2、原因：負(fù)荷劇烈的

24、變化引起的。 如電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，尤其是滿負(fù)荷起動(dòng)。電焊機(jī)工作，尤其是電弧煉鋼爐的工作。3、危害：* 影響電動(dòng)機(jī)的正常起動(dòng)；* 同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)；* 計(jì)算機(jī)無法正常工作； * 照明燈不能正常工作等。（二）電壓波動(dòng)的抑制措施：1、 負(fù)荷變化大的設(shè)備，采用專線或?qū)Ｓ米儔浩鞴╇姟? 、增加供電容量，減少系統(tǒng)阻抗，降低U。3 、電壓波動(dòng)嚴(yán)重時(shí)，減少或切除引起波動(dòng)的負(fù)載。4、 大型電弧爐及其變壓器，采用較高電壓供電。5 、大型沖擊性負(fù)載，配置SVC（static var compensator 靜止型無功補(bǔ)償器）。SVC能吸收隨機(jī)變化的沖擊無功 功率和動(dòng)態(tài)諧波電流，減少電壓波動(dòng)。（二）產(chǎn)生： 主要是電力

25、系統(tǒng)中的非線性元件引起的。如熒光燈、高壓汞燈、交流電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、變壓器、感應(yīng)電爐等。五、電網(wǎng)諧波及其抑制（一）含義：諧波（harmonic），是指對(duì)周期性非正弦交流量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解所得到的大于基波頻率整數(shù)倍的各次分量，通常稱為高次諧波，而基波是指其頻率與工頻（50Hz）相同的分量。 向公用電網(wǎng)注入諧波電流或在公用電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波電壓的電氣設(shè)備，稱為諧波源。 （三）危害：* 變壓器鐵心損耗增加，變壓器過熱。* 交流電動(dòng)機(jī)鐵心損耗增加，電機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)。* 電容器容易發(fā)生過負(fù)荷以至損壞。* 電力線路電能損耗增加，感應(yīng)式電度表失準(zhǔn)。* 電力系統(tǒng)發(fā)生電壓諧振，產(chǎn)生過電壓。* 繼電保護(hù)誤動(dòng)作。* 通訊系

26、統(tǒng)受到干擾。（四）電網(wǎng)高次諧波的抑制：1、最基本的措施三相整流變壓器采用Y，d（Y/） 或D，y（ / ）接線方式，可以消除3n次的諧波。2、增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)，相數(shù)越多，低次 諧波被消去得越多。3、裝分流濾波器（調(diào)諧濾波器）。分流濾波器是由R、 L、C組成的串聯(lián)諧振電路，一般采用三相星型連接。 可以對(duì)需要消除的高次諧波（5、7、11等次）進(jìn)行 調(diào)諧，發(fā)生串聯(lián)諧振，阻抗很小，使高次諧波分流， 而不流入電網(wǎng)（圖1-15）。4、裝SVC（靜止無功補(bǔ)償）裝置?？梢晕諞_擊性負(fù) 載的動(dòng)態(tài)諧波電流。（如電弧爐，軋鋼機(jī)電動(dòng)機(jī)等）抑制電網(wǎng)諧波 三相整流變壓器采用Yd或Dy聯(lián)結(jié) 由于3次及3的整數(shù)倍次

27、諧波在三角形聯(lián)結(jié)的繞組內(nèi)形成環(huán)流，而星形聯(lián)結(jié)的繞組內(nèi)不可能產(chǎn)生3次及3的整數(shù)倍次諧波電流，因此采用Yd或Dy聯(lián)結(jié)的三相整流變壓器，能使注入電網(wǎng)的諧波電流中消除3次及3的整數(shù)倍次的諧波電流。又由于電力系統(tǒng)中的非正弦交流電壓或電流通常是正、負(fù)兩半波對(duì)時(shí)間軸是對(duì)稱的，不含直流分量和偶次諧波分量，因此采用Yd或Dy聯(lián)結(jié)的整流變壓器后，注入電網(wǎng)的諧波電流只有5、7、11等次諧波。這是抑制高次諧波最基本的方法。(2) 增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù) 整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)越多，整流波形的脈波數(shù)越多，其次數(shù)低的諧波被消除的也越多。例如，整流相數(shù)為6相時(shí)，出現(xiàn)的5次諧波電流為基波電流的18.5%，7次諧波電流為基

28、波電流的12%。如果整流相數(shù)增加到12相時(shí)，則出現(xiàn)的5次諧波電流降為基波電流的4.5%,7次諧波電流降為基波電流的3%,都差不多減少了75%。由此可見，增加整流相數(shù)對(duì)高次諧波抑制的效果相當(dāng)顯著。(3) 使各臺(tái)整流變壓器二次側(cè)互有相角差 多臺(tái)相數(shù)相同的整流裝置并列運(yùn)行時(shí)，使其整流變壓器的二次側(cè)互有適當(dāng)?shù)南嘟遣?，這與增加二次側(cè)的相數(shù)效果相類似，也能大大減少注入電網(wǎng)的高次諧波。 (4) 裝設(shè)分流濾波器 在大容量靜止“諧波源”（如大型晶閘管整流器）與電網(wǎng)連接處，裝設(shè)如圖1-15所示的分流濾波器，使濾波器的各組R-L-C回路分別對(duì)需要消除的5、7、11等次諧波進(jìn)行調(diào)諧，使之發(fā)生串聯(lián)諧振。由于串聯(lián)諧振回路

29、的阻抗極小，從而使這些次數(shù)的諧波電流被它分流吸收而不致注入到公用電網(wǎng)中去。圖1-15 裝設(shè)分流濾波器吸收高次諧波(5) 選用Dyn11聯(lián)結(jié)組三相配電變壓器 由于Dyn11聯(lián)結(jié)的變壓器高壓繞組為三角形聯(lián)結(jié)，使3次及3的整數(shù)倍次的高次諧波在繞組內(nèi)形成環(huán)流而不致注入到高壓電網(wǎng)中去，從而抑制了高次諧波。 (6) 其他抑制諧波的措施 例如限制電力系統(tǒng)中接入的變流設(shè)備和交流調(diào)壓裝置的容量，或提高對(duì)大容量非線性設(shè)備的供電電壓，或者將“諧波源”與不能受干擾的負(fù)荷電路從電網(wǎng)的接線上分開，都能有助于諧波的抑制或消除。（一）三相不平衡的產(chǎn)生及其危害：1、含義三相電壓或電流幅值或有效值不等，或者 相位差不為120度。

30、2、不平衡的產(chǎn)生原因：三相負(fù)載不平衡。3、危害：對(duì)三相電動(dòng)機(jī)-輸出轉(zhuǎn)矩下降 對(duì)三相變壓器-容量不能得到充分利用 對(duì)整流裝置-觸發(fā)脈沖不對(duì)稱，諧波更大六、三相不平衡及其改善（二）電壓不平衡度及其允許值：1、電壓不平衡度含義 2、電壓不平衡的允許值：30A；20KV以上電網(wǎng)接地電流10A時(shí)采用。* 中性點(diǎn)直接接地：110KV及以上和220/380V的電網(wǎng)。第四節(jié) 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式 中性點(diǎn)不同的運(yùn)行方式對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行，特別是有單相接地短路時(shí)有明顯影響。也會(huì)影響到保護(hù)和監(jiān)察裝置的選擇和調(diào)試。二、 中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng) 1、 正常時(shí) （圖1-8） （a）相線和地之間的分布電容用集中參數(shù)的電容器

31、C來表示。而相線之間的分布電容 對(duì)問題無影響，略去。 （b）表示：正常時(shí)因?yàn)橄嚯妷?A、 B、 C對(duì)稱所以每相對(duì)地電容電流 CO.A、 CO.B、 CO.C也對(duì)稱，它們的相量和等于0，對(duì)地電流為0；每相對(duì)地電壓等于相電壓。 2 、 發(fā)生一相（如C相）接地時(shí)（ 圖 19）：（1）（a）因?yàn)镃相接地，所以C相對(duì)地電壓C= 0； A相對(duì)地電壓A= A+（- C）= AC B相對(duì)地電壓B= B+（- C）= BC 請(qǐng)看相量分析 （b）ABC-CACBC結(jié)論一： 正常相對(duì)地電壓由原來的相電壓升高到線電壓，即上升為原來對(duì)地電壓的 倍。 （2）分析各相對(duì)地電流的變化。 看以下圖：因?yàn)?C-C =0；所以 .

32、C= （ .C-A+ .C-B）；因?yàn)槭羌內(nèi)菘顾?C超前C 900。從相量圖： IC= ICA= ICB；而ICA=UA/XC= UA/XC= ICO；因此，IC=3ICO。結(jié)論二： 對(duì)地電容電流為正常時(shí)每相對(duì)地電容電流的 3 倍。ABC-CACBC-CCCBCA3 、 對(duì)地電容電流的估算：因?yàn)閷?duì)地電容C難以確定，工程上用以下公式估算4 、 必須注意：中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，線電壓的相位和量值都沒有變化，所以三相用電設(shè)備仍能正常工作。但是，為防止另一相又發(fā)生接地，產(chǎn)生很大短路電流，必須配單相接地保護(hù)和絕緣監(jiān)察裝置。式中 UN線路額定線電壓，kv； loh具有電的聯(lián)系的架空線路總

33、長(zhǎng)度，km； lcab具有電的聯(lián)系的電纜線路總長(zhǎng)度。 km國(guó)家規(guī)程規(guī)定：中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障時(shí)，允許繼續(xù)運(yùn)行2小時(shí)。如有備用設(shè)備，應(yīng)將負(fù)荷轉(zhuǎn)移到備用線路上。2小時(shí)后仍無法消除接地故障，必須切除故障線路。三、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng) 中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)，發(fā)生單相接地時(shí)，如果接地電流比較大，可能形成RLC串聯(lián)諧振電路，產(chǎn)生過電壓，引起連續(xù)電弧，擊穿絕緣。 國(guó)家規(guī)定：?jiǎn)蜗嘟拥仉娙蓦娏鞔笥谝?guī)定值時(shí)，中性點(diǎn)必須經(jīng)消弧線圈接地。（圖 1- 18）CLC 單相接地時(shí)，流過接地點(diǎn)的電流為C與L之和，而C超前C 900，L滯后C900，所以，C、L在接地點(diǎn)相互抵消，當(dāng)兩者的差小于最小生

34、弧電流時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生電弧，也不會(huì)發(fā)生串聯(lián)諧振過電壓了。 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障時(shí)，可以繼續(xù)運(yùn)行兩小時(shí)。同時(shí)，正常相的對(duì)地電壓要上升為線電壓，即升高 倍。圖1-18 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí) a) 電路圖 b) 相量圖四 、 中心點(diǎn) 直接接地的系統(tǒng) （圖119） 該系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，造成單相短路，單相短路電流使保護(hù)裝置動(dòng)作，切除故障部分。同時(shí)，正常相的對(duì)地電壓不會(huì)上升。所以，該系統(tǒng)中的設(shè)備的耐壓只需按相電壓考慮。這對(duì)高壓系統(tǒng)有很高的經(jīng)濟(jì)技術(shù)價(jià)值的。因此，110KV及以上的電力系統(tǒng)通常采用中心點(diǎn)直接接地的方式。圖1-19 中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)在發(fā)生單相

35、接地時(shí)中性線（N）保護(hù)線（PE）保護(hù)中性線（PEN）第五節(jié) 低壓配電系統(tǒng)的接地型式國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)系統(tǒng)接地的文字代號(hào)規(guī)定 IEC對(duì)系統(tǒng)接地的文字符號(hào)的意義規(guī)定如下：第一個(gè)字母表示電力系統(tǒng)的對(duì)地關(guān)系： T一點(diǎn)直接接地；I所有帶電部分與地絕緣或一點(diǎn)經(jīng)高阻抗接地。N外露可導(dǎo)電部分與電力系統(tǒng)的接地點(diǎn)直接電氣連接(在交流系統(tǒng)中，接地點(diǎn)通常是中性點(diǎn))。第二個(gè)字母表示裝置的外露可導(dǎo)電部分的對(duì)地關(guān)系：T一外露可導(dǎo)電部分對(duì)地直接電氣連接，與電力系統(tǒng)的任何接地點(diǎn)無關(guān)；后面還有字母時(shí)，這些字母表示中性線與保護(hù)線的組合：S中性線和保護(hù)線是分開的；G中性線和保護(hù)線是合一的。低壓配電系統(tǒng)的接地型式（一）TN系統(tǒng)1、TN-C系統(tǒng)2、TN-S系統(tǒng)3、TN-C-S系統(tǒng)TN-C系統(tǒng)TN系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地PE線與N線合為一有電磁干擾TNC系統(tǒng)(三相四線制) 圖所示為TNC系統(tǒng)，TNC系統(tǒng)TNC現(xiàn)在已很少采用，尤其是在民用配電中已基本上不允許采用TNC系統(tǒng) (2)TN一S系統(tǒng)(三相五線制) 圖中中性線N與TT系統(tǒng)相同，在電源中性點(diǎn)工作接地，而用電設(shè)備外殼等可導(dǎo)電部分通過專門設(shè)置的保護(hù)線PE連接到電源中性點(diǎn)上。在這種系統(tǒng)中，中性線和保護(hù)線是分開的，這就是TNS中“S”的含義。TNS系統(tǒng)的最大特征是N線與PE線在系統(tǒng)中性點(diǎn)分開后，不能再有任何電氣連接