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文檔簡介
內(nèi)容提要:本章概述供電系統(tǒng)的一些基本知識和基本問題。首先簡要說明供電的意義、要求。其次說明了工廠供電系統(tǒng)的構(gòu)成,并介紹發(fā)電廠、變配電所、電力網(wǎng)及電能的傳輸。然后重點(diǎn)論述了工廠供電系統(tǒng)中關(guān)系到工廠供電系統(tǒng)質(zhì)量的電壓、頻率問題,不同設(shè)備和線路的供配電電壓標(biāo)準(zhǔn)及其電壓等級的選擇。最后簡要介紹了電力系統(tǒng)的幾種中性點(diǎn)運(yùn)行方式。
第1章概論第1章概論第一節(jié)工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)第二節(jié)工廠供電系統(tǒng)第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量第四節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式第一節(jié)工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)工廠供電(plantpowersupply),就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配。定義
意義工廠供電對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化,具有十分重要的意義。要求安全可靠優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)美國大停電2003年8月14日,美加部分地區(qū)發(fā)生歷史最大規(guī)模的停電,包括紐紐在內(nèi)的美東部八個州大面積受災(zāi),涉及人口約五千萬。
大停電造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。工業(yè)生產(chǎn)中斷,僅以汽車業(yè)為例,美國三大汽車制造商的54間工廠被迫關(guān)閉;交通運(yùn)輸業(yè)受創(chuàng),紐約、底特律、克里夫蘭等城市的機(jī)場關(guān)閉、航班取消;商業(yè)、娛樂業(yè)也受到較大沖擊,紐約的時代廣場、百老匯大街一片漆黑,失去了往昔的風(fēng)采。據(jù)美林公司首席美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家估計(jì),停電每天給美國造成的經(jīng)濟(jì)損失在200-300億美元之間,總損失可能超過500億美元。
第一節(jié)工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)第一節(jié)工廠供電的意義、要求及課程任務(wù)第二節(jié)工廠供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)
一切大規(guī)模現(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和人民生活都需要電能。電能是由發(fā)電廠生產(chǎn),但發(fā)電廠往往距離城市和工業(yè)中心很遠(yuǎn),這就需要將電能經(jīng)過線路輸送到城市或工業(yè)企業(yè)。為了減少輸電時的電能損耗,輸送電能時要升壓,采用高壓輸電線路將電能輸送給用戶,同時為了滿足用戶對電壓的要求,輸送到用戶之后還要經(jīng)過降壓,而且還要合理地將電能分配到用戶或生產(chǎn)車間的各個用電設(shè)備。
一、電力系統(tǒng)的基本概念
圖1-8電力系統(tǒng)示意圖
發(fā)電機(jī)生產(chǎn)的電能,受發(fā)電機(jī)制造電壓的限制,不能遠(yuǎn)距離輸送。因此,通常使發(fā)電機(jī)的電壓經(jīng)過升壓達(dá)220~500kV,再通過超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)送往遠(yuǎn)離發(fā)電廠的城市或工業(yè)集中地區(qū),通過那里的區(qū)域降壓變電所將電壓降到35~110kV,然后再用35~110kV的高壓輸電線路將電能送至工廠降壓變電所降至6~10kV配電或終端變電所。如圖所示。
2.1電力系統(tǒng)的基本概念
電能的生產(chǎn)供用電環(huán)節(jié)變壓輸配電使用2.1電力系統(tǒng)的基本概念
特點(diǎn):1、電能從生產(chǎn)——傳輸——消費(fèi)的全過程,幾乎是同時進(jìn)行的;而且,發(fā)電量是隨著用電量的變化而變化,生產(chǎn)量和消費(fèi)量是嚴(yán)格平衡的。2、電力系統(tǒng)中的暫態(tài)過程是非常迅速的。2.1電力系統(tǒng)的基本概念
2.1.1發(fā)電廠(powerplant)
三峽水庫正常蓄水位175米時,大壩下游的最低水位為62米,則三峽水電站的最大水頭為113米;汛期限制水位為145米時,大壩下游的最高水位為74米,則三峽水電站的最小水頭為71米,一年內(nèi)的加權(quán)平均水頭為90.1米。三峽工程第11年第一批機(jī)組發(fā)電時的上游水位為135米,汛期大壩下游的最高水位為74米,則三峽水電站初期運(yùn)行時的最小水頭為61米。單機(jī)容量為70萬千瓦的水輪發(fā)電機(jī)組,額定工況下每秒鐘需要通過的水量為950立方米。具有上述水頭和水量的水流,從底部高程為110米的水電站進(jìn)水口,流入內(nèi)徑為12.4米的壓力鋼管,通過壓力鋼管再流入壩后式電站廠房的蝸殼,水流的巨大沖擊力使水輪機(jī)以每分鐘75轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動起來,與水輪機(jī)在同一根主軸上的發(fā)電機(jī)也以同樣的速度轉(zhuǎn)動起來,即可發(fā)出強(qiáng)大的電力。三峽水電站
三峽水電站左岸廠房安裝14臺水輪發(fā)電機(jī)組,右岸廠房安裝12臺,總共裝機(jī)26臺;單機(jī)容量70萬千瓦,裝機(jī)總?cè)萘繛?820萬千瓦。每年平均年發(fā)電量為846.8億千瓦時,相當(dāng)于我國1992年全年發(fā)電量的近七分之一。
目前世界上最大的水電站是位于南美洲巴拉那河上的由巴西、巴拉圭兩國合建的伊泰普水電站,總共裝機(jī)18臺,單機(jī)容量70萬千瓦,裝機(jī)總?cè)萘繛?260萬千瓦;多年平均年發(fā)電量為710億千瓦時。
2.1電力系統(tǒng)的基本概念
2.1.1發(fā)電廠(powerplant)三峽水電站2.1電力系統(tǒng)的基本概念
2.1.1發(fā)電廠(powerplant)三峽水電站電能的分配與輸送三峽水電站發(fā)出的強(qiáng)大電力將送往華中,華東地區(qū)和廣東省。輸電線路全部采用500KV超高壓線路。(我國目前輸電線路最高電壓已達(dá)750KV)
三峽水電站共將引出15條超高壓交流輸電線路。其中3條線路通過換流站將交流電轉(zhuǎn)換成直流電后,再通過±500千伏直流輸電線路,2條送往華東、1條送往廣東。降壓變電所地區(qū)降壓變電所
終端變電所
工廠降壓變電所及車間變電所
地區(qū)降壓變電所又稱為一次變電站。位于一個大用電區(qū)或一個大城市附近,從220kV~500kV的超高壓輸電網(wǎng)或發(fā)電廠直接受電,通過變壓器把電壓降為35~110kV,供給該區(qū)域的用戶或大型工廠用電。
終端變電所又稱二次變電站,多位于用電的負(fù)荷中心,高壓側(cè)從地區(qū)降壓變電所受電,經(jīng)變壓器降到6~10kV,對某個市區(qū)或農(nóng)村城鎮(zhèn)用戶供電。
工廠降壓變電所又稱工廠總降壓變電所,與終端變電所類似,它是對企業(yè)內(nèi)部輸送電能的中心樞紐。車間變電所接受工廠降壓變電所提供的電能,將電壓降為220/380V,對車間各用電設(shè)備直接供電。
2.1.2變配電所2.1電力系統(tǒng)的基本概念
電力系統(tǒng)中各級電壓的電力線路及與其連接的變電所,總稱為電力網(wǎng),簡稱電網(wǎng)。電力網(wǎng)是電力系統(tǒng)的一部分,是輸電線路和配電線路的統(tǒng)稱,是輸送電能和分配電能的通道。電網(wǎng)由各種不同電壓等級和不同結(jié)構(gòu)類型的線路組成,從電壓的高低可將電力網(wǎng)分為低壓網(wǎng)、中壓網(wǎng)、高壓網(wǎng)和超高壓網(wǎng)等。電壓在1kV以下的稱低壓網(wǎng);1kV到10kV的稱中壓網(wǎng);高于10kV低于330kV的稱高壓網(wǎng);330kV及以上的稱超高壓網(wǎng)。2.1電力系統(tǒng)的基本概念
2.1.3電力網(wǎng)
電網(wǎng)按電壓高低和供電范圍大小可分為區(qū)域電網(wǎng)和地方電網(wǎng)。區(qū)域電網(wǎng)的供電范圍大,電壓一般在220kV及以上;地方電網(wǎng)的供電范圍小,電壓一般為35~110kV。電網(wǎng)也往往按電壓等級來稱呼,如說10kV電網(wǎng)或10kV系統(tǒng),就是指相互連接的整個10kV電壓的電力線路。2.1電力系統(tǒng)的基本概念
2.1.3電力網(wǎng)2.2工廠供電系統(tǒng)概況圖1-3具有總降壓變電所的工廠供電系統(tǒng)簡圖2.2.2大型工廠供電具有總降壓變電所。電源進(jìn)線35KV經(jīng)過兩次降壓2.2工廠供電系統(tǒng)概況如圖1-4所示,這種高壓深入負(fù)荷中心的支配方式,可以節(jié)省一級中間變壓,從而簡化了供配電系統(tǒng),節(jié)約有色金屬,降低電能損耗和電壓損耗,提高供電質(zhì)量。
圖1-4高壓深入負(fù)荷中心的供配電系統(tǒng)的系統(tǒng)圖只有一個變電所或配電所的企業(yè)供配電系統(tǒng),如圖1-5所示,這種降壓變電所相當(dāng)于上述的車間變電所。圖1-5只有一個降壓變電所的企業(yè)供配電系統(tǒng)的系統(tǒng)圖2.2工廠供電系統(tǒng)概況第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1概述
決定用戶供電質(zhì)量的指標(biāo)為:
電壓
頻率
可靠性
充分考慮每個用電設(shè)備的工作特點(diǎn)和對供電質(zhì)量指標(biāo)的具體要求,設(shè)計(jì)一個安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)的供電系統(tǒng)對保證工業(yè)企業(yè)安全生產(chǎn)、節(jié)電節(jié)能、提高勞動生產(chǎn)率等方面具有重要意義。第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1概述
供電質(zhì)量的主要指標(biāo)——頻率
我國規(guī)定的電力系統(tǒng)標(biāo)稱頻率(俗稱工頻)為50Hz,國際上標(biāo)稱頻率有50Hz和60Hz兩種。由電力系統(tǒng)供電的交流用電設(shè)備的工作頻率應(yīng)與電力系統(tǒng)標(biāo)稱頻率相一致。為了達(dá)到某種特殊目的,有些用電設(shè)備需在其它頻率下工作,則可配以專用變頻電源供電,如高頻加熱、變頻電動機(jī)調(diào)速等。用戶供電系統(tǒng)的電壓頻率是由電力系統(tǒng)保證的。我國國標(biāo)規(guī)定,電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許值為±0.2Hz,當(dāng)系統(tǒng)容量較小時,偏差值可以放寬到±0.5Hz。第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1概述
供電質(zhì)量的主要指標(biāo)——電壓
理想的供電電壓應(yīng)該是幅值恒為額定值的三相對稱正弦。由于供電系統(tǒng)存在阻抗、用電負(fù)荷的變化和用電負(fù)荷的性質(zhì)(如沖擊負(fù)荷、非線性負(fù)荷)等因素,實(shí)際供電電壓無論是在幅值上、波形上還是三相對稱上都與理想電壓之間存在著差異。電壓質(zhì)量是按照國家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范對電力系統(tǒng)電壓的偏差、波動、波形及其三相的對稱性(平衡性)的一種質(zhì)量評估。第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1概述
供電質(zhì)量的主要指標(biāo)——電壓:電壓偏差
《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》(GB12325-90)規(guī)定電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下,用戶受電端供電電壓的允許偏差為:
1)35kV及以上供電和對電壓質(zhì)量有特殊要求的用戶為額定電壓的+5%~-5%;
2)10kV及以下高壓供電和低壓供電允許偏差為+7%~-7%;
3)低壓220V單相供電電壓的允許偏差為+5%~
-10%。供電質(zhì)量的主要指標(biāo)——電壓:電壓偏差
在工業(yè)企業(yè)中,改善電壓偏差的主要措施如下:
(1)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償;無功負(fù)荷的變化在電網(wǎng)各級系統(tǒng)中均產(chǎn)生電壓偏差,它是產(chǎn)生電壓偏差的源,因此,合理進(jìn)行無功功率補(bǔ)償,及時調(diào)整無功功率補(bǔ)償量,從源上解決問題,是最有效的措施。(2)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)壓型變壓器;(3)合理減少系統(tǒng)的阻抗;(4)合理改變系統(tǒng)的運(yùn)行方式;(5)盡量使系統(tǒng)的三相負(fù)荷均衡。第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1概述
第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1概述
供電質(zhì)量的主要指標(biāo)——電壓:電壓波動
電壓波動(Fluctuation)是指電網(wǎng)電壓有效值(方均根值)一系列的變動或連續(xù)的改變。閃變(Flick)由電壓波動引起的燈光閃爍對人眼腦產(chǎn)生的刺激效應(yīng)。電壓波動值以用戶公共供電點(diǎn)的相鄰最大與最小電壓方均根值之差對電網(wǎng)額定電壓的百分值來表示;電波波動的頻率用單位時間內(nèi)電壓波動(變動)的次數(shù)來表示。第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1概述
供電質(zhì)量的主要指標(biāo)——電壓:電壓波動
電壓波動的抑制措施:1)對負(fù)荷變動劇烈的大型電氣設(shè)備,采用專用線路或?qū)S米儔浩鲉为?dú)供電。2)設(shè)法增大供電容量,減小系統(tǒng)阻抗。3)在系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的電壓波動時,減少或切除引起電壓波動的負(fù)荷。4)對大容量電弧爐的爐用變壓器,宜由短路容量較大的電網(wǎng)供電,一般是選用更高電壓等級的電網(wǎng)供電。5)對大型沖擊性負(fù)荷,可裝設(shè)能“吸收”沖擊無功功率的靜止型無功補(bǔ)償裝置。第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1概述
電網(wǎng)諧波及其抑制一、電網(wǎng)諧波的含義對周期性非正弦電量進(jìn)行傅立葉級數(shù)分解,除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量外,還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量,這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值n=fn/f1)稱為諧波次數(shù)。二、諧波源在供電系統(tǒng)中,理想的電壓和電流波形應(yīng)為純正弦波,實(shí)際上電壓和電流波形都含有諧波。向公用電網(wǎng)注入諧波電流或在公用電網(wǎng)上產(chǎn)生諧波電壓的電氣設(shè)備稱為諧波源。第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1概述
電網(wǎng)諧波及其抑制
根據(jù)傅立葉變換原理,通常任何信號都可表示成各種頻率成分的正弦波之和。
A0是頻率為零的直流分量,式中第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1概述
電網(wǎng)諧波及其抑制二、諧波源使電力系統(tǒng)產(chǎn)生諧波的因素很多,可歸納為兩大類:第一類為電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)和變壓器,通常發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的諧波很小,而變壓器由于其鐵芯的非線性磁化特性,變壓器勵磁電流波形嚴(yán)重畸變。變壓器勵磁電流中波形電流中諧波成分主要為3次和5次。第二類諧波源主要為電力用戶中的非線性特性的電氣設(shè)備,例如帶有功率電子器件的變流設(shè)備,交流控制器和電弧爐、感應(yīng)爐、熒光燈、變壓器等。這些設(shè)備取用的電流是非正弦形的,其諧波分量使系統(tǒng)正弦電壓產(chǎn)生畸變。諧波電流的量取決于諧波源設(shè)備本身的特性及其工作狀況。第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量電網(wǎng)諧波及其抑制三、諧波危害諧波增加電氣設(shè)備的熱損耗,干擾其功能甚至引發(fā)故障。另外諧波可對信息系統(tǒng)產(chǎn)生頻率藕合干擾。1.電動機(jī)
諧波電壓在電動機(jī)短路阻抗上產(chǎn)生的諧波電流和電動機(jī)負(fù)序基波電流I一起使設(shè)備產(chǎn)生附加熱損耗,并且在電動機(jī)起動時容易發(fā)展成干擾力矩。
2.電容器
由于電容器對于諧波的阻抗很小,因此電容器很容易過負(fù)荷甚至燒毀。3.電子裝置
諧波電壓可使晶閘管觸發(fā)裝置發(fā)生觸發(fā)錯誤,甚至導(dǎo)致設(shè)備故障。諧波也會對電網(wǎng)音頻控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)產(chǎn)生不良影響。
4.通訊系統(tǒng)
在2.5kHz以下導(dǎo)線間電感電容藕合作用隨頻率呈近似線性上升,特別是較高次諧波會對通訊及信息處理設(shè)備產(chǎn)生干擾。第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1概述
電網(wǎng)諧波及其抑制四、諧波抑制1)三相整流變壓器采用YD或DY聯(lián)結(jié)2)將三相橋式電路的脈動數(shù)從6提高到12,將多個諧波源接于同一段母線,利用諧波的相互補(bǔ)償作用也可降低電網(wǎng)諧波含量。
3)當(dāng)諧波量超出規(guī)程允許值或者電網(wǎng)在諧波范圍內(nèi)有諧振時,通常設(shè)置單調(diào)諧濾波器吸收特征諧波。對于13次及以上的諧波,可設(shè)置一個高通濾波器。4)電容器可通過串聯(lián)電抗器形成諧波阻塞回路,以防止電容器諧波過負(fù)荷。5)選用Dyn11聯(lián)結(jié)組三相配電變壓器。第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1概述
三相不平衡及其改善一、三相不平衡的產(chǎn)生在三相供電系統(tǒng)中,如果三相的電壓、電流幅值或有效值不等,或者三相的電壓或電流相位差不為120o時,則稱此三相電壓或電流不平衡。不平衡的三相電壓或電流,按對稱分量法,可分解為正序分量、負(fù)序分量和零序分量。正序分量:三相幅值相等,相位為A1相超前B1相120度,B1相超前C1相120度。負(fù)序分量:三相幅值相等,相序與正序相反。零序分量:三相幅值、相位均相等。第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1概述
三相不平衡及其改善一、三相不平衡的產(chǎn)生任何正、負(fù)、零對稱分量,可合成一組不對稱分量。第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.1概述
三相不平衡及其改善一、三相不平衡的產(chǎn)生三相供電系統(tǒng)中出現(xiàn)三相不平衡的主要原因是:
三相負(fù)荷不平衡;
短路故障。二、危害三、措施第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.2三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓
電網(wǎng)電壓是有等級的,電網(wǎng)的額定電壓等級是根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要、技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性以及電氣設(shè)備的制造水平等因素,經(jīng)全面分析論證,由國家統(tǒng)一制定和頒布的。
工廠電網(wǎng)和電氣設(shè)備的額定電壓可以是不同的電壓等級,但均應(yīng)符合國家關(guān)于額定電壓的規(guī)定。
額定電壓為了便于電器制造業(yè)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化,國家規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)電壓等級系列。在設(shè)計(jì)時,應(yīng)選擇最合適的額定電壓等級。所謂額定電壓,就是指某一電器(電動機(jī)、電燈等)、發(fā)電機(jī)和變壓器等在正常運(yùn)行時具有最大經(jīng)濟(jì)效益時的電壓。
額定電壓的確定我國規(guī)定了電力設(shè)備的統(tǒng)一等級標(biāo)準(zhǔn)。但當(dāng)線路中輸送功率時,沿線路有電壓損失,因而電力網(wǎng)中各點(diǎn)的電壓是不同的。距離電源愈遠(yuǎn)的點(diǎn)電壓愈低,并且隨輸送功率的增大,電壓損失也增大。
而受電器是按標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的,不可能按照圖示各點(diǎn)的不同電壓來制造電器,而且電力網(wǎng)中各點(diǎn)的電壓,也并不是恒定的。為了使所有受電器的實(shí)際端電壓與它的額定電壓之差最小,顯然應(yīng)該采取一個中間值,即取Ue=(U1+U2)/2來作為受電器的額定電壓。該電壓也就規(guī)定為電力網(wǎng)的額定電壓。第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.2三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓
第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.2三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓
電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓交流發(fā)電機(jī)額定線電壓變壓器額定電壓一次電壓二次電壓0.220.383610-35661102203305000.230.403.156.310.515.75------0.220.383及3.156及6.310及10.515.7535601102203305000.230.403.15及3.36.3及6.610.5及11-38.566121242363525第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.2三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓
發(fā)電機(jī)額定電壓的確定通常認(rèn)為用電設(shè)備一般允許電壓偏移±5%,而沿線的電壓降一般為l0%,這就要求線路始端電壓為額定值的105%,以使其末端電壓不低于額定值的95%。發(fā)電機(jī)接于電力線路始端,因此,發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電壓一般比電力網(wǎng)額定電壓高5%。第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.2三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓
變壓器額定電壓的確定
變壓器額定電壓的規(guī)定略為復(fù)雜。根據(jù)變壓器在電力系統(tǒng)中輸送功率的方向,規(guī)定變壓器接受功率一側(cè)的繞組為一次繞組,輸出功率一側(cè)的繞組為二次繞組。分兩種情況進(jìn)行討論:1)接到電力網(wǎng)始端即發(fā)電機(jī)電壓母線的變壓器(T1)。2)接到電力網(wǎng)受電端的變壓器(T2)。第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3.2三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓
變壓器(T1)一次側(cè)電壓由于發(fā)電機(jī)電壓一般比電力網(wǎng)額定電壓高5%,而且發(fā)電機(jī)至該變壓器間的連線壓降較小,為使變壓器一次繞組電壓與發(fā)電機(jī)額定電壓相配合,可以采用高出電力網(wǎng)額定電壓5%的電壓作為該變壓器一次繞組的額定電壓。
變壓器(T2)一次側(cè)電壓
其一次繞組可以當(dāng)做受電器看待,因而其額定電壓取與受電器的額定電壓即電力網(wǎng)額定電壓相等。變壓器(T2)一次側(cè)電壓其一次繞組可以當(dāng)做受電器看待,因而其額定電壓取與受電器的額定電壓即電力網(wǎng)額定電壓相等。第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量變壓器二次側(cè)電壓
由于變壓器二次繞組的額定電壓,是指變壓器空載情況下的額定電壓。當(dāng)變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時,其一,二次繞組均有電壓降,二次繞組的端電壓將低于其額定電壓,如按變壓器滿載時一、二次繞組壓降為5%考慮,為使?jié)M載時二次繞組端電壓仍高出電力網(wǎng)額定電壓5%,則必須選變壓器二次繞組(如T1、T2)的額定電壓比電力網(wǎng)額定電壓高出10%。
當(dāng)電力網(wǎng)受端變壓器供電的線路很短時,其線路壓降很小,也可采用高出電力網(wǎng)額定電壓加上5%,作為該變壓器二次繞組的額定電壓。3.2三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓
第三節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量例題試指出如下圖所示的供電網(wǎng)絡(luò)中,變壓器1B二次繞組、2B一次繞組及線路cd段的額定電壓。解:1B二次繞組U2n應(yīng)為35KV+10%(35KV)=38.5KV2B一次繞組U1n應(yīng)等于線路ab段的額定電壓Uab.n即為35KV
線路cd段的Un應(yīng)等于用電設(shè)備額定電壓,即為10KV。第四節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式4.1電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式
在電力系統(tǒng)中,當(dāng)變壓器或發(fā)電機(jī)的三相繞組為星形聯(lián)結(jié)時,其中性點(diǎn)可有兩種運(yùn)行方式:中性點(diǎn)接地和中性點(diǎn)不接地。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)常稱大電流接地系統(tǒng),中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈(或電阻)接地的系統(tǒng)稱小電流接地系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式a)中性點(diǎn)直接接地b)中性點(diǎn)不接地c)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地d)中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地
第四節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式4.1電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式1.中性點(diǎn)直接接地方式優(yōu)點(diǎn):這種方式下的非故障相對地電壓不變,電氣設(shè)備絕緣按相電壓考慮,降低設(shè)備要求。在中性點(diǎn)直接接地的低壓配電系統(tǒng)中,如為三相四線制供電,可提供380/220V兩種電壓,供電方式更為靈活。缺點(diǎn):這種運(yùn)行方式發(fā)生一相對地絕緣破壞時,就構(gòu)成單相短路,供電中斷,可靠性會降低。第四節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式2.中性點(diǎn)不接地方式優(yōu)點(diǎn):在正常運(yùn)行時,各相對地分布電容相同,三相對地電容電流對稱且其和為零,各相對地電壓為相電壓。這種系統(tǒng)中發(fā)生一相接地故障時,線間電壓不變。缺點(diǎn):發(fā)生一相接地故障時,非故障相對地電壓升高到原來相電壓的
倍。故障相電容電流增大到原來的3倍。電氣設(shè)備的絕緣要按線電壓來選擇。
第四節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式3.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式單相接地電容電流IC大于一定值時電力系統(tǒng)中性點(diǎn)就應(yīng)改為經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式,如圖1-9所式。消弧線圈實(shí)際上就是一種帶有鐵心的電感線圈,其電阻很小,感抗很大,而且可以調(diào)節(jié)。當(dāng)此系統(tǒng)發(fā)生單相接地時,流過接地點(diǎn)的總電流是接地電容電流與流過消弧線圈的電感電流的相量和。4.1電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式第四節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式結(jié)論:我國3-66KV的電力系統(tǒng),特別是3-10KV的系統(tǒng),一般采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。如果單相接地電流大于一定值時(3-10KV系統(tǒng)中單相接地電流大于30A,20KV及以上系統(tǒng)中單相接地電流大于10A)時,則應(yīng)采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的中性點(diǎn)運(yùn)行方式或低電壓電阻接地的運(yùn)行方式。110KV及以上的電力系統(tǒng),則都采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式。4.2低壓配電系統(tǒng)的接地型式第四節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式我國220/380V低壓配電系統(tǒng),廣泛采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式,而且引出中性線N、保護(hù)線PE、保護(hù)中性線PEN。中性線(N線)的功能:一是用來接額定電壓為系統(tǒng)相電壓的單相用電設(shè)備;二是用來傳導(dǎo)三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流;三是減小負(fù)荷中性點(diǎn)的電位偏移。
保護(hù)線(PE線)的功能:它是用來保護(hù)人身安全、防止發(fā)生觸電事故的接地線。保護(hù)中性線(PEN線):它兼有中性線(N線)和保護(hù)線(PE線)的功能這種保護(hù)中性線在我國通稱為“零線”,俗稱“地線”。低壓配電系統(tǒng)按接地形式,分為TN系統(tǒng),TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。第四節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式4.2低壓配電系統(tǒng)的接地型式TN-C其中性點(diǎn)引出PEN線,此種系統(tǒng)由于N線與PE線合而為一,節(jié)約了導(dǎo)線材料,比較經(jīng)濟(jì)。但由于PEN線中有電流通過,可對接PEN線的某些設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾,因此此種系統(tǒng)不適于對電磁干擾要求高的場所。
此外,如果PEN線斷線,可使接PEN線的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分帶電而造成人身觸電危險(xiǎn),因此TN—C系統(tǒng)也不適于安全要求高的場所。PEN線上不得裝設(shè)開關(guān)和熔斷器,以免PEN線斷開造成事故。第四節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式4.2低壓配電系統(tǒng)的接地型式低壓配電的TT系統(tǒng)這種系統(tǒng)適于對抗電磁干擾要求較高的場所。但這種系統(tǒng)若有設(shè)備因絕緣不良或損壞使其外露可導(dǎo)電部分帶電時,由于其漏電電流一般很小往往不足以使線路的過電流保護(hù)裝置動作,從而增加了觸電危險(xiǎn),因此為保障人身安全,此種系統(tǒng)中必須裝設(shè)靈敏的漏電保護(hù)裝置。第四節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式4.2低壓配電系統(tǒng)的接地型式TN—S
由于PE線與N線分開,PE線中沒有電流通過,因此不會對設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾,所以這種系統(tǒng)適合于對抗電磁干擾要求高的數(shù)據(jù)處理、電磁檢測等實(shí)驗(yàn)場所。當(dāng)PE線斷線時不會使接PE線的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分帶電,因此比
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