电气控制技术 第一章

二、对工厂供电的基本要求
（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可靠性的要求。 （3）优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。
供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地 （4）经济 节约电能和减少有色金属消耗量。
三、本课程的主要任务
讲述工厂供电的基本原理、工程设计计算和运行维护等 方面的基本知识。
通过学习，使学生具有对中小型工厂供电系统进行操作 维护、简单设计计算的能力，为今后从事工厂供电技术工 作奠定基础。
第二节 工厂供电系统及发电厂、 电力系统与工厂的自备电源
一、工厂供电系统概述 用户电能供应的枢纽：接受电
能、变换电能、分配电能
电压波形：以其对正弦波形畸变的程度来衡量。 三相电压的平衡度：以其不平衡度来衡量。
二、三相交流电网和电力设备的额定电压
分类 低压 电网和用电设备 额定电压 / kV 0.38 0.66 3 6 10 发电机额定电压 / kV 0.40 0.69 3.15 6.3 10.5
13.8,15.75,18,20,22,24,26
•普通型：需要人工操作控制启动。 •自起动型：在公共电网停电时，能自行起动。 •全自动化型：在公共电网停电时能自行起动， 在公共电网恢复供电时能使柴油发电机组自动 退出运行。
第三节 电力系统的电压和电能质量
一、概述
衡量电能质量的两个基本参数：电压和频率。
1.频率
电力系统的额定频率：50Hz
允许频率偏差： 在电力系统正常状况下，供电频率的允许偏差为：电网装 机容量在 3000MW 及以上的，为±0.2Hz ；电网装机容量在 3000MW以下的，为±0.5Hz。 在电力系统非正常状况下，供电频率允许偏差不应超过 ±1.0Hz。
掌握低压配电系统的接地型式
第一节 工厂供电的意义、要求及课程任务
一、工厂供电的意义
1.工厂供电
是指工厂所需电能的供应和分配，也称为工厂配电。
2.工厂供电的重要性
•有利于实现生产自动化。可以增加产量、提高产品质量和 劳动生产率 ，减轻工人的劳动强度。
•供电突然中断，对工业生产可能造成严重的后果。如引起 设备损坏或大量产品报废，甚至可能发生重大的人身事故。
3. 小型工厂的供电系统
只设一个降压变电所的供电系统：
小型工厂所需容量一般不大于 1000kVA或稍多，通常只设一 个降压变电所即可。
3. 小型工厂的供电系统
只设一个低压配电所的供电系统：
如果工厂所需容量不大于 160kVA， 则可采用低压电源进线，只需设一 低压配电间。
工厂供电系统的类型： 具有高压配电所的供电系统 具有总降压变电所的供电系统 高压深入负荷中心的供电系统 只有一个变电所或配电所的供电系统
2.电压
电压质量：对电力系统电压的偏差、波动、波形及其三相 的对称性的一种质量评估。
电压偏差：是指用电设备的实际端电压与额定电压之差， 以其占额定电压的百分值来表示。
电压波动：是指电网电压有效值 (方均根值 )的快速变动。 电压波动值以用户公共供电点在时间上相邻的最大和最小电 压均方根值之差对电网额定电压的百分值来表示。电压波动 的频率用单位时间内电压波动（变动）的次数来表示。
电力变压器额定电压 / kV 一次绕组 0.38 0.66 3，3.15 6，6.3 10，10.5
13.8,15.75,18,20,22,24,26
二次绕组 0.40 0.69 3.15及3.3 6.3及6.6 10.5及11
——
35
——
38.5 72.5 121 242 363 550 825(800)
总降压变电所 高压配电线路 供电电源 35~110KV 车间变电所 M 0.38/0.22KV 低压配电线路 6~10KV M 低 压 用 电 设 备 M 高压用电设备
接受电能、变换电能、 分配电能
集中接收 6~10kV 电压，再分配到附近 高压配电所 各车间变电所及高压用电设备。一般 负荷分散、厂区大的大型企业需要。
二次变压的供 配电方式
2.大型工厂及某些中型工厂（进线电压35kV及以上）供电 系统
高压深入负荷中心的直配方式： 优点：可省去一级变 压，简化供电系统接 线，节约投资和有色 金属，降低电能电压 损耗 ， 提高供电质量。
根据厂区环境条件是否满足 35kV 架空线路深入负荷中心 的“安全走廊”要求而定。
小结：
配电所的任务是什么？ 接受电能和分配电能。
变电所的任务是什么？ 接受电能、变换电压和分配电能。 工厂供电系统包括哪些范围？ 工厂供电系统是指从电源线路进厂起，到高低 压用电设备进线端止的整个电路系统，包括工 厂内的变配电所和所有高低压配电线路。
二、发电厂和电力系统简介
(一) 发电厂
发电厂：又称发电站，是将自然界蕴藏的各种一次能源转 换为电能的工厂。
启动慢，跟踪负荷需要附加耗用燃料，不宜用于调峰、 调频或事故备用。
环境污染比较严重。
3.核能发电厂
（1）核能发电的能量转换过程
核裂变能
核反应堆
热能
汽轮机
机械能
中子
发电机
电能
（2）原子核裂变反应
原子核裂变反应是指铀 -235， 钚 -239 、铀 -233 等元素在中子 作用下分裂为两个质量较小的 原子核，同时释放出中子和大 量能量的过程。
输电环节
变电环节
配电环节
供电环节
4.建立大型电力系统的优点
可以经济合理地利用动力资源，减少燃料运输费用，减 少电能损耗，降低发电成本。
可以更好地保证供电质量。
可以大大提高供电的可靠性。
三、工厂的自备电源
工厂的重要负荷，应设置应急自备电源。 常用柴油发电机组或交流不停电断电源 （UPS）。
柴油发电机组的分类：
6kV 变压器 T1的一次绕组与 发电机直接相连，其一 次侧的额定电压应等于 发电机的额定电压
2.火力发电厂
（1）火力发电的能量转换过程
燃料化学能
锅炉
热能
汽轮机
机械能
发电机
电能
（2）火电厂的基本类型
•凝 汽式 火电 厂：单 一生 产 电能。
•热 电 厂 ： 发 电 兼 供 热的 火 电厂。
（3）火力发电的特点
布局灵活。
建设工期短，建造投资少，发电设备年利用小时数高。 效率低，发电成本高，运行费用高。
用100个火车皮运输 煤炭 铀
3000吨/天
1公斤/天
3个火柴盒
（二）电力系统
1.电力系统
发电
输电
变电
配电
用电
电力系统：由各级电压的电力线路将一些发电厂、变电所和 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。
1.电力系统
为什么采用 高压输电？
从发电厂到用户的送电过程示意图
送电过程：发电机→升压→高压输电线路→降压→配电
水力发电厂 火力发电厂 核能发电厂 将水流的位能转变为电能 将燃料燃烧的化学能转变为电能
利用原子核裂变能量转变为电能
风力、地热、太阳能等发电厂
1.水力发电厂
（1）水力发电的能量转换过程
水轮机 发电机
水流的位能
机械能
电能
发电功率
P 9.81QH
（2）水电站的基本类型
•坝后式水电站 •引水式水电站
工厂供 电系统
大型电力系统简图
2.电力网
电力网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电 所，称为电力网，简称电网。 按照电压高低和供电范围的不同，电网分为： •区域电网：范围大，电压一般在220kV及以上；
•地方电网：范围小，电压一般不超过110kV。
3.动力系统
电力系统加上发电厂的动力部分，称为动力系统。
变压器连接在线路上：一次绕组额定电压=电网额定电压。
2.电力变压器二次绕组的额定电压
一次绕组加额定电压时， 二次绕组的空载电压
变压器在满载运行时，变压器内部约有5% 的漏阻抗压降。
（ 1）变压器二次侧供电线路很长时，二次绕组的额定电压 短时，可以不考虑线 比相联电网额定电压高10%。 路上的电压损耗。 变压器的漏阻抗压降（5％）+线路的电压损耗（5％） （ 2）变压器二次侧供电线路不长时，二次绕组的额定电压 比相联电网额定电压高5％。
当变压器供电距离较
例 1-1 已知下图所示系统中电网的额定电压，试确定发电机 和变压器的额定电压。
G ~
L1
T1
L2
110kV
T2
L3
10kV 变 压 器 T1 的 二 次 侧 UN· 发电机 G=1.05UN· L1=1.05×10=10.5（kV） 供 电G 距的额定电压： 离较长，其 额 定 T1 电压 应比线路 U1N· 变压器 的额定电压： T1=UN· G=10.5（kV） 额定电压高10%
第一章
概 论
第一节 工厂供电的意义、要求及课程任务
第二节 工厂供电系统及发电厂、 电力系统与工厂 的自备电源 第三节 电力系统的电压和电能质量 第四节 电力系统中性点运行方式 及低压配电系统 接地型式
第一章
基本要求：
概 论
了解工厂供电系统的意义、要求、基本类型
了解电力系统、电力网、动力系统的概念 掌握变电所和配电所的任务 掌握电网和电力设备额定电压的确定方法 掌握电力系统中性点的运行方式
•混合式水电站
（3）水电发电的特点
水电属清洁的、可再生的能源，有利于环境保护。
生产效率高，发电成本低、运行维护简单。 水电建设兼有防洪、灌溉、航运、水产养殖、旅游等功 能。 投资大、建设工期长存在库区移民、淹没耕地、破坏人 文景观、破坏自然生态平衡等问题。
受季节水量变化的影响较大，发电不均衡。