电力系统及工厂供电系统

任务2 工厂供电与输配电系统一、任务目标：1. 了解工厂配电的有关概念及要求。

2. 掌握工厂配电的类型及特点。

3. 掌握工厂供电线路的结构与敷设。

二、任务描述大部分同学毕业后都进入企业，在企业的工作中或多或少都涉及到与工厂供电的问题，而且工厂电路的结构与敷设与光伏电场具有很多相似之处，本任务首先简要说明工厂供电的意义及要求，接着简单介绍典型的工厂配电类型，最后重点介绍工厂供电线路的结构与敷设。

三、任务实施1.工厂配电系统概述工厂供电是指工厂所需电能的供应和分配，也称为供配电技术，就是研究电力的供应和分配问题。

在工厂里，电能是工业生产的主要能源和动力，它在产品成本中所占的比重一般很小。

现代社会是建立在电能应用的基础之上的，其重要性是在于工业生产实现电气化以后可以增加产量、提高产品质量和劳动生产率、降低生产成本、减轻工人的劳动强度。

如果工厂供电突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。

例如某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。

做好工厂用电基本要求：（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：供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地减少有色金属消耗量。

2.工厂配电系统的类型一般中型工厂的进电压为6～10KV，电能先经高压配电所集中，再由高压配电线路将电能分送到各车间变电所，或由高压配电线直接输给高电压设备。

车间变电所内装有电力变压器，将6～10KV的高压降为一般低压用电设备所需的电压，然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备使用。

某些小工厂则可接采用低压进线。

所谓“低压”，是指低1KV的电压；1KV以上的电压称为“高压”。

（1）具有高压配电所的工厂供电系统图1-15是一个比较典型的工厂供电系统的系统图。

1.对工厂供电工作有哪些基本要求?安全、可靠、优质、经济2.工厂供电系统包括哪些范围？包括工厂内的变配电和所有的高低压供配电线路3.什么叫电力系统、电力网和电力系统？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，称为电力系统；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；电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户，就称为动力系统4.衡量电能质量的两个基本参数是什么？电压和频率5.工厂的高压配电电压和低压配电电压各如何选择？工厂高压配电电压通常为10kV,低压配电电压一般采用220V/380V6.三项交流电力系统的电源中性点有哪些运行方式？①电源中性点不接地;②中性点经阻抗接地;③中性点直接接地7.低压配电系统中的中性点（X线）、保护线（PE线）和保护中性线（PEN线）各有哪些功能？'线:一是用来接额定电压为系统相电压的单相用电设备;二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流;三是减小负荷中性点的电位偏移；PE线:它是用来保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。

系统中所有设备的外露可导电部分通过保护线接地,可在设备发生接地故障时减少触电危险；PE\线:它兼有 '线和PE线的功能8.电力负荷按重要程度分为哪儿级?各级负荷对供电电源有什么要求？一级负荷;二级负荷;三级负荷；一级负荷:除上述两路电源外，还必须增设应急电源。

为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统；二级负荷:要求山两回路供电，供电变压器也应有两台；三级负荷：无特殊要求9.工厂用电设备按其他工作制分哪儿类？连续工作制设备、短时工作制设备、断续工作制设备10.短路有哪些形式?哪种短路形式的可能性（儿率）最大?哪些短路形式的危害最为严重?形式:三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路；单相短路的可能性最大;三相短路造成的危害最为严重11.什么叫短路电流的电动效应?它应该采用哪一个短路电流来汁算?高压负荷开关: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；高圧断路器:能通断正常负荷电流，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15.对丄厂变配电所主接线有哪些基本要求?变配电所主接线图有哪些绘制方式?各适用于哪些场合？对工厂变配电所主接线的基本要求:安全、可翥、灵活、经济；主接线图绘制形式:系统式主接线图一一用于变配电所的运行中；装置式主接线图一一用于变配电所施工图中使用16.什么叫内桥式接线和外桥式接线?各适用于什么场合？内桥式接线,靠近变压器;多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变压器不需经常切换的总降压变电所；外桥式接线，靠近电源方向；适用于电源线路较短而变电所昼夜负荷变动较大、宜于经济运行需经常切换变压器的总降压变电所17.在采用高压隔离开关-断路器的电路中,送电时应如何操作?停电时乂应如何操作？送电:一定要按照先合母线侧隔离开关或刀开关、再合线路侧隔离开关或刀开关、最后合高低压断路器的顺序依次操作；停电:一定要按照先拉高低压断路器、再拉线路侧隔离开关或刀开关、最后拉母线侧隔离开关或刀开关的顺序依次操作18.试比较放射式接线和树干式接线的优缺点以及适用范用？放射式:供电可靠性比较高，但是其高压开关设备用得较多，从而投资增加；树干式：多数情况下，能减少线路有色金属消耗量，但供电可幕性较低，且实现自动化方面适应性较差19.一般动力线路宜先按什么条件选择再校验其他条件?照明线路宜先按什么条件选择再校验其他条件？动力线路:发热条件；照明线路:允许电压损耗20.三相系统中的中性线C（线）截面一般情况下如何选择？不小于线路的50%21.供电系统中有哪些常用的过电流保护装置?对保护装置有哪些基本要求？过电流保护装置:熔断器、低压断路器、继电保护；基本要求:选择性、速动性、可幕性、灵敏度22.两相两继电器式接线和两相一继电器式接线相间短路保护,各有哪些优、缺点？两相两继电器式:①一次电路发生三相短路或两相短路时，都至少有一个继电器要动作；②两相继电器式接线在一次电路发生任意相间短路时,Kw二1;两相一继电器式:①两相一继电器式接线能反应各种相间短路故障，但不同短路的保护灵敏度有所不同；②少用了一个继电器,较为简单经济23.采用低电压闭锁为什么能提高过电流保护的灵敏度？凡装有低电压闭锁的过电流保护装置的动作电流I op,不必按躲过线路的最大负荷电流I L max来整定，而需按躲过线路的计算电流130来整定24.电流速断器保护的动作电流为什么要按躲过被保护线路末端的最大短路电流来整定?这样整定后乂会会出现什么问题?如何弥补？因为只有如此整定，才能避免在后一级速断保护线路首端发生三相短路时前一级速断保护误动作的可能性，以保证保护的选择性。

1 工厂供电的概念、重要作用、基本要求。

工厂供电是指，工厂所需的电能的供应和分配。

重要作用：现代社会是建立在电能应用的基础之上的，电能在产品成本中所占的比重一般很小（除电化等工业外），其重要性是在于工业生产实现电气化以后可以增加产量、提高产品质量和劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度。

如工厂供电突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。

例如某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。

基本要求：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。

可靠：应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。

优质：应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。

经济：供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地减少有色金属消耗量。

2. 电压和频率是衡量电能质量的两个基本参数，3. 三相交流电力系统的电源中性点有哪些运行方式？中性点非直接接地系统与中性点直接接地系统在发生单相接地故障时各有什么特点？中性点运行方式：中性点不接地系统、中性点经阻抗接地系统、中性点直接接地系统。

中性点非直接接地系统单相接地时，另两相对地电压升高为原来的根号3倍。

单相接地电容电流为正常运行时相线对地电容电流的3倍。

中性点经阻抗接地系统单相接地时，另两相对地电压升高为原来的根号3倍，减小了接地电流。

在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中，电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。

中性点直接接地系统单相接地时，另两相对地电压不变，变成单相接地短路。

4. 低压配电系统中的中性线（N线）、保护线（PE线）和保护中性线（PEN线）各有哪些功能？TN- C系统、TN- S系统、TN-C-S系统、TT 系统和IT系统各有哪些特点，各适于哪些场合应用？中性线（N线）的功能：一是用来接用额定电压为系统相电压的单相用电设备；二电是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是减小负荷中性点的电位偏移。

工厂供配电工厂配电电源：1.电力系统 2.发电厂的发电机工厂配电：工厂所需电能的供应与分配。

变电所的功能（作用、任务）：接受电能、变换电压和分配电能的中间环节。

配电所的功能（作用、任务）：只用来接受和分配电能。

1KV及其以下的是低电压网，3~330KV的是高电压网，330~10 00KV的是超高电压网。

三峡水电站采用500KV直流输电。

（直流输电的好处？）由发电厂、电力网及电能用户组成的系统，称为电力系统。

常用的备用电源：1.柴油发电机 2.不间断电源 3.蓄电池。

（双回路供电模式的好处及原理）工厂供电系统的高压配电电压的选择，主要取决于当地供电电源电压及工厂高压用电设备的电压、容量和数量等因素。

（大用电量选用高压）。

高压供电的好处工厂低压配电电压的选择主要取决于用电设备的电压。

例：高压时，6KV/10KV，选择10KV，因为能量消耗小，设备密度大，供电半径大，有色金属损耗少。

低压时，380V/660V，选择660V，因为不仅可减少线路的电压消耗，提高负荷端的电压水平，而且能减少线路电能损耗，降低设备成本，增大供电半径，减少变电点，简化供配电系统。

电压质量是对电力系统电压的偏差、波动和波形的一种质量评估。

（我国对电力系统电压的规定，线路和变压器线圈损耗的考虑）我国技术标准规定电力系统的额定频率为50HZ，电力系统正常频率偏差允许值为±0.2HZ，如果电力系统容量在3000MW以下时，偏差值可以放宽到±0.5HZ。

（发电厂对频率的控制——脱网）。

常用的配电变压器联结组别：Y，yn0 D，yn11工厂配电的基本要求：安全性、可靠性、优质、经济。

：工厂常用的用电设备种类繁多，根据其用途和特点，大致可以分成四类：生产加工机械的拖动设备；电焊、电镀设备；电热设备；照明设备。

工厂用电设备的工作制分为三类：1.连续工作制 2.短时工作制3.断续周期工作制，。

（电动机的工作制）Tmax为年最大负荷利用小时数无功功率补偿：1.电力电容器 2.同步电机产生电弧的根本原因是开关触头在分断电流时，触头间电场强度很大，使触头本身的电子和周围的介质中的电子被游离而形成电弧电流。

第一章绪论1.电力系统(就是包括不同类型的发电机，配电装置，输、配电线路，升压及降压变电所和用户，他们组成一个整体，对电能进行不间断的生产和分配)2.提高输电电压的意义（将增大送电送容量和距离，节约有色金属，降低线路造价，减少电压损耗，提高电压质量，降低送电线路功率及能量损耗。

）3.电网的额定电压的规定及相关计算（重点）（1.发电机的额定电压比电网电压高5%便是为了补偿电网上的电压损失。

2.变压器的二次额定电压比电网和用电设备的额定电压高10%。

）4.决定工厂用户供电质量的指标（电压、频率、可靠性）5.根据对供电可靠性的要求，用电负荷的三个级别（1.一级负荷：造成人身伤亡。

将在政治、经济上造成重大损失者、将影响有重大政治。

经济意义的用电单位的正常工作者）二级负荷：将在政治、经济上造成较大损失者。

将影响重要用电单位的正常工作者。

三级负荷：不属于一级和二级负荷者)第二章负荷计算1.计算负荷（计算负荷是根据已知的工厂的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷）2.用电设备的工作制（1.连续运行工作制2.短时运行工作制3.断续周期工作制）3.需要系数法求计算负荷（重点）4.附加系数法求计算负荷5.变压器的功率损耗6.按经济电流密度选择导线的截面积第三章工厂供电系统1.工厂供电系统组成(总降压变电所、配电所、车间变电所、高压用电设备)2.了解工厂供电系统的技术经济指标（可靠性；电能质量；运行、维护及修理的方便机灵过程度；自动化程度；建筑设施的寿命；占地面积；新型设备的利用）3.工厂厂区供电电压、工厂厂区高压配电电压、1000V以下配电电压的选择p324.变电所、配电所、总降压变电所位置的选择原则（总降压变电所的位置应尽量接近负荷中心。

同时还要考虑电源的进线方向）5.了解变压器具有过负荷潜力的原因(1.变压器在运行时，负荷不可能保持恒定不变，在昼夜24h中，很多时间低于，甚至远远低于变压器的额定容量值。

工厂供电--习题解答第一章概述习题解答：1-1 电力系统——发电厂、变电所、电力线路和电能用户组成的一个整体。

1-2:供配电系统－－由总降变电所、高压配电所、配电线路、车间变电所和用电设备组成。

总降压变电所是企业电能供应的枢纽。

它将35kV ～110kV 的外部供电电源电压降为 6 ～10kV 高压配电电压，供给高压配电所、车间变电所和高压用电设备。

高压配电所集中接受 6 ～10kV 电压，再分配到附近各车间变电所和高压用电设备。

一般负荷分散、厂区大的大型企业设置高压配电所。

1-3.发电机的额定电压,用电设备的额定电压和变压器的额定电压是如何规定的?为什么?答(1)用电设备的额定电压等于电力线路的额定电压;发电机的额定电压较电力线路的额定电压要高5%;变压器的一次绕组的额定电压等于发电机的额定电压(升压变压器)或电力线路的额定电压(降压变压器);二次绕组的额定电压较电力线路的额定电压要高10%或5%(视线路的电压等级或线路长度而定).(2.)额定电压是能使电气设备长期运行在经济效果最好的电压,它是国家根据经济发展的需要及电力的水平和发展的趋势经过全面技术经济分析后确定的. 1-4,电能的质量指标包括哪些?答:电能的质量指标有电压.频率.供电可靠性.1-5什么叫电压偏移，电压波动和闪变？如何计算电压偏移和电压波动？答：电压偏差是电压偏离额定电压的幅度。

电压波动是指电压的急剧变化。

周期性电压急剧变化引起光源光通量急剧波动而造成人眼视觉不舒适的现象，成为闪变。

电压偏差一般以百分数表示，即△U％＝（U－UN）／UN ×100电压波动程度以电压最大值与最小值之差或其百分数来表示，即&U=Umax－Umin&U%=（Umax－Umin）／UN ×100式中，&U为电压波动；&U%为电压波动百分数；Umax ，Umin为电压波动的最大值和最小值（KV）；UN为额定电压（KV）。

工厂供电如何接地?工厂供电系统接地方式工厂供电系统主要有三类接地方式：TT、TN、IT方式，各类方式下的各种应力电压。

目前，安全方面要求与标准都提高了，工厂供电的可靠性尤为重要。

因工厂高配及维修电工层次不齐，流动性较大。

缺乏技术型专业人员，配电线路多而杂，专业人员非专业人员都会触及，线路的故障率高，容易导致人身触电或线路损坏，引起火灾。

因此工厂需选择适合的供电接地方式，更要做好配电线路保护，整定好保护电器的各项参数，保证在故障时能按要求切断电源，正确分析应力电压，做到有针对性的防护，做到安全有效用电。

工厂供电使用的基本供电系统有三相三线制三相四线制三相五线制等，但这些名词术语内涵不是十分严格。

国际电工委员会（IEC）对此作了统一规定，称为TT系统、TN 系统、IT系统。

其中TN系统又分为TN-C、TN-S、TN-C-S 系统。

下面内容就是对各种供电系统做扼要的介绍。

一、TT方式供电系统TT方式是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，也称TT系统。

第一个符号T 表示电力系统中性点直接接地；第二个符号T表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。

在TT系统中负载的所有接地均称为保护接地，如图1所示。

这种供电系统的特点如下。

图1 TT方式供电系统优点：1)当用电设备距配电房较远难以作等电位联结的条件下，用熔断器或断路器作接地保护都难以达到规范的要求。

用TT系统，采用剩余电流动作保护器就容易达到规范的要求了。

2)共用接地线与工作N线没有电的联系；正常运行时，工作N线可以有电流，而专用保护线没有电流；3)TT 系统适用于接地保护很分散的地方。

缺点：1）当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于有接地保护，可以大大减少触电的危险性。

但是，低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。