第1章 工厂供配电1-2

O.40 O.69 3.15
一次绕组
0.38 0.66 3,3.15
二次绕组
0.40 0.69 3.15,3.3
6
10 高 35 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 66 110 220 330 500
6.3
10.5 13.8,15.75,18， 20,22,24,26
6,6.3
10,10.5 13.8,15.75,18， 20,22,24,26 35 66 110 220 330 500
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三、工厂自备电源
对于工厂的重要负荷，一般要求在正常供电电源之外，设 置应急自备电源。 1、柴油发电机组自备电源：操作简便、起动迅速、效率较高。 2、不间断电源（UPS）： 如图所示，由整流器(UR)、逆变器(uV)和蓄电池组(GB) 等三部分组成。
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1.3
电力系统电压与电能质量
电力系统的额定电压
U U A U OC U AC 3U A 30 A
0;
且三相线电压仍对称； U U U U 3U 30 B B OC BC B 接地相对地电容电流为零， 非接地相对地电容电流增大 3 倍，即 接地电流为正常电容电流的3倍 。
直流输电线路具有架设方便、能耗小、导线截面可得到充分 利用及绝缘强度高等优点，使其更适宜于远距离大容量输电。
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高压直流输电
2．联接两个不同频率的电网，并可实现定电流控制，限制短路电流。 直流输电一般由整流站、直流线路和逆变站三部分组成。在输送功率的过程 中，整流站把送端系统的三相交流电变为直流电，通过直流电路送到用户，再通 过逆变站把直流电转变为交流电，供给用户。 今天的直流输电是以交流电力系统为基础，在直流输电网的两端是两个换流 站和交流系统，如图1.3所示。若将电能从交流系统A输送到交流系统B，则换流 装置Ⅰ把交流整流成直流，通过直流电网输送给换流装置Ⅱ，换流装置Ⅱ再把直 流逆变为与交流系统B同频率同相位的交流电馈送给交流系统B。
表1.2 常用各级电压的经济输送容量与输送距离
线路电压(kV) 输送功率(kW) 输送距离(km)
0.38 3 6 10 35 110 220
100以下 100-1000 100-1200 200-2000 2000-10000 10000-50000 100000500000
0.6 1-3 4-15 6-20 20-50 50-150 100-300
五、电网谐波及其危害
含义：对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率(50Hz)整数 倍的各次分量，通常称为高次谐波。（电路中非线性元件造成） 危害：使变压器及电动机的铁心损耗明显增加、电动机转子发生振动现象、电力系 统发生电压谐振、对附近的通信设备和通信线路产生信号干扰。
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六、工厂供配电电压的选择 工厂供电电压的选择，主要取决于当地电网的供电电压等级，同时要 考虑工厂用电设备的电压、容量和供电距离等因素。在同一输送功率和输 送距离条件下，供电电压越高，线路电流越小，使线路导线或电缆截面越 小，可减少线路的初投资和有色金属消耗量。
电气设备的额定电压，就是能使电气设备长期运 行时获得最好经济效果的电压。 用电设备
用电设备的额定电压和电网的额定电压一致。
发电机 发电机的额定电压一般比同级电网的额定电压 高出5%，用于补偿线路上的电压损失。
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电力系统的额定电压
其中5%用于补偿变压器满载供电 变压器 时，一、二次绕组上的电压损失； 变压器的一次绕组：相当于是用电设备，所以规定变 另外5%用于补偿线路上的电压损 压器一次绕组的额定电压与受电设备额定电压相同。 失，因此适用于变压器供电距离 较长时的情况。 注意：但当变压器一次绕组直接与发电机相连时，变压 当变压器供电距离较短时， 器一次绕组的额定电压与发电机额定电压相等。 可以不考虑线路上的电压损 失，只需要补偿满载时变压 器绕组上的电压损失即可。 变压器的二次绕组对于用电设备而言，相当于供电设备。
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1．4 电力系统的中性点运行方式
一、电力系统中性点运行方式
三种运行方式： ①中性点不接地； ②中性点经消弧线圈接地； ③中性点直 接接地或经小阻抗接地。 ① ②称为小电流接地系统； ③称为大 电流接地系统。 三相系统的中性点运行方式取决于供电可靠性，工作要求和 设备制造。 110kV及以上：中性点直接接地 ； 设备绝缘按相电压设计 ； 单相接地跳闸停电，采用重合闸提高可靠性。 380V：中性点直接接地，单相设备工作要求。
工厂降压变电所 及车间变电所
工厂降压变电所又称工厂总降压变电所，与终 端变电所类似，它是对企业内部输送电能的中心枢 纽。车间变电所接受工厂降压变电所提供的电能， 将电压降为220/380V，对车间各用电设备直接供电。
3
电力网
电力系统中各级电压的电力线路及与其连接的变电所，总称为电力 网，简称电网。 电力网是电力系统的一部分，是输电线路和配电线路的统称，是输 送电能和分配电能的通道。
2．工厂配电电压的选择
工厂的高压配电电压一般选用6～10kV。10kV作为高压配电电压。 如工厂供电电源的电压就是6kV，或工厂使用的6kV电动机多且分散，可 采用6kV的配电电压。 工厂的低压配电电压，一般采用380/220V。380V为三相配电电压，供 电给三相用电设备及380V单相用电设备。220V作为单相配电电压，供电 给一般照明灯具及220V单相用电设备。矿山及化工等部门也有采用660V 配电电压的。
图1.3
直流输电系统结构示意图
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电能用户
所有的用电单位均称为电能用户，其中主要是工业企业。我 国工业企业用电占全年总发电量的60%以上，是最大的电能用户。 工业企业的电力负荷种类多，容量相差悬殊，运行特征也是 各种各样。用电设备的这些不同特征关系到供电技术措施的确定。 工厂内广泛使用的空压机、通风机、水泵、破碎机、球磨机、 搅拌机、制氧机以及润滑油泵等机械的拖动电动机，不论其功率 大小（从不足1kW到几千kW）及电压高低（从380V到10kV）， 一律为三相交流电动机，它们都是恒速持续运行工作的用电设备。 这些设备在正常运行时，负荷基本上均匀而且三相对称，功率因 数也很稳定，一般可达0.8～0.85。
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烧结机、连续铸管机、卷取机、回转窑等设备要增加变流环节，而且 功率因数也会降低。

提升机、高炉卷扬机、各种轧钢机以及工厂大量使用的各类吊车、 起重机等的拖动电机，呈周期性工作，其负荷时刻变化，经常处于低负 载状态，功率因数也偏低，一般在0.5～0.6以下。 工业用电炉在精炼期间，三相负荷均匀对称 ，起始熔炼期间，电流 可达其额定值的3.0～3.5倍，以致引起很大的网路电压波动 。 电解设备工作时负荷均匀稳定，功率因数较低高（0.8～0.9），且 不允许停电 。 电焊设备工作时负荷情况不匀称，功率因数很低。 工厂的照明设备功率因数很高，通常为0.95～1.0。
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表1.1
我国交流电网和电力设备的额定电压（kV）
交流发电机额定线电压
变压器额定电压 一次电压 二次电压
电网和用电设备额定电压
0.22 0.38 3 6 10 35 60 110 154 220 330 500
0.23 0.40 3.15 6.3 10.5 15.75 -
0.22 0.38 3及3.15 6及6.3 10及10.5 15.75 35 60 110 154 220 330 500
5
全国电网
6
华中电网
7
高压直流输电
1．远距离输电及跨海输电； 2．联接两个不同频率的电网，并可实现定电流控制，限制短路电流。
8
高压直流输电
1．远距离输电及跨海输电 跨海输电及远距离输电容量大，如采用交流输电的话，由于 距离长，线路感抗也将增大，从而限制了输送容量，而且造成运 行不稳定。另外，由于交流线路存在分布电抗和对地分布电容， 会引起线路电压在很大范围内发生变化，必须投入无功补偿设备， 投资增加。若采用直流输电，则不存在此类问题。
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四、电压波动及其抑制
1、含义：电压波动是指电网电压有效值(方均根值)的连续快速变动，
即：
U max U min U % 100% UN
2、电压波动的产生与危害
产生：负荷剧烈变化引起冲击负荷，如电机起动、电焊机、电弧炉、轧钢机。 危害：使得设备无法正常工作。
3、电压波动的抑制措施
专用线路或专用变压器供电、减少系统阻抗、减小引起波动的负荷、 高电压等级、大容量供电、装设吸收无功装置
供配电技术
1
变配电所
变电所起起变换电能电压、接受电能与分配电能的 作用，是联系发电厂和用户的中间环节。如果变电所只 用以接受电能和分配电能，则称为配电所。
变电所有升压和降压之分。升压变电所多建在发电 厂内，把电能升高后，再进行长距离输送。降压变电所 多设在用电区域，将高压电适当降低电压后，对某地区 或用户供电。
6.3,6.6
10.5,11
38.5 72.5 121 242 363 550
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三、电压偏差与电压调整
1、电压偏差的概念 设备的端电压U与设备额定电压U。之差对额定电压U。的百分值，即
U U N U % 100% UN
2、电压偏差对设备的影响 感应电动机 、同步电动机 、电光源等 3、电压调整的措施 调压型变压器、减少系统阻抗、改变系统运行方式、三相负荷均衡、无功 功率补偿。
2
地区降压变电所
地区降压变电所又称为一次变电站。位于一个大 用电区或一个大城市附近，从220kV～500kV的超高 压输电网或发电厂直接受电，通过变压器把电压降 为35～110kV，供给该区域的用户或大型工厂用电。
降压变电所
终端变电所
终端变电所又称二次变电站，多位于用电的负 荷中心，高压侧从地区降压变电所受电，经变压器 降到6～10 kV，对某个市区或农村城镇用户供电。