学习情境1 供配电系统的认识Word格式.docx
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子任务目标:
1.了解电力系统的组成。
2.了解电力系统的重要组成部分(如发电厂、电力网等)的主要任务及功能。
电力系统通常是由发电厂、高低压控制装置、电气线路、变配电所和电力负荷(用户)等部分组成。
工厂供配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,是由工厂变配电所、配电线路和用电设备构成的整体,以实现工厂电能的接收、分配、变换、输送和使用。
工厂供配电系统是电力系统的主要组成部分,也是电力系统的主要用户。
一、电力系统概述
图1-1所示为电力系统示意图,虚线框内即为工厂供配电系统。
工厂供配电系统中,变配电所担负着接收电能、变换电压和分配电能的任务;
配电线路承担着输送和分配电能的任务;
用电设备指的是消耗电能的电动机、照明设备等。
图1-1电力系统示意图
不同类型的工厂,其供电系统组成各不相同。
大型工厂及某些电源进线电压为35kV及以上的中型工厂,一般经过两次降压,也就是电源进厂以后,先经总降压变电所,将35kV及以上的电源电压降为6~10kV的配电电压,然后通过高压配电线路将电能送到各个车间变电所,也有的经高压配电所再送到车间变电所,最后经配电变压器降为一般低压用电设备所需的电压等级。
一般中型工厂的电源进线电压是6~10kV。
电能先经高压配电所集中,然后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路直接供给高压用电设备。
车间变电所内装设有电力变压器,将6~10kV的高压降为一般低压用电设备所需的电压(如220/380V),然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备使用。
对于一般小型工厂,由于所需容量多数都不会大于1000kV·
A,因而通常只设一个降压变电所,将6~10kV电压降为低压用电设备所需的电压。
当工厂所需容量不大于160kV·
A时,一般采用低压电源进线,因此工厂只需设一个低压配电间。
对工厂供配电系统的基本要求是:
安全、灵活、可靠、经济。
二、电力系统的组成
电力系统是电能的生产、输送、分配、变换和使用的一个统一整体。
电力系统由发电厂、变电站、电力网和用户组成。
图1-2所示为电力系统及动力系统示意图。
图1-2电力系统及动力系统示意图
下面分别介绍电力系统的各组成部分。
1.发电厂
发电厂是生产电能的地方,其种类很多,一般根据所利用能源的不同分为火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂、地热发电广、潮汐发电厂、风力发电厂、太阳能发电厂等。
按发电厂的规模和供电范围又可以分为区域性发电厂、地方发电厂和自备专用发电厂等。
(1)火力发电厂
火力发电厂是将燃料(如煤、石油、天然气、油页岩等)的化学能转换成电能的工厂。
能量的转换过程是:
燃料的化学能→热能→机械能→电能。
通常将锅炉、汽轮机和发电机称为火力发电厂的三大主机,其中汽轮机又被称为原动机。
火力发电厂可分为凝汽式火力发电厂(通常称火电厂)和供热式火力发电厂(通常称热电厂)。
(2)水力发电厂
水力发电厂简称水电厂。
水电厂就是把水的位能和动能转变成电能的工厂。
水能→机械能→电能。
根据集中落差的方式分为堤坝式、引水式和混合式;
按运行方式的不同又可分为有调节水电站、无调节水电站和抽水蓄能水电站。
①堤坝式水电厂。
在河流的适当位置上修建拦河水坝,利用坝的上下游水位形成的较大落差,引水发电。
堤坝式水电厂可以分为坝后式(如刘家峡、丹江口水电厂)和河床式(如葛州坝水电厂)两种。
②引水式水电厂。
水电厂建在水流湍急的河道上,或河床坡度较陡的地方,由引水管道引入厂房。
③抽水蓄能电厂。
这种水电厂由高落差的上下两个水库和具备水轮机—发电机或电动机—水泵两种工作方式的可逆机组组成。
抽水蓄能电厂一般作为调峰电厂运行。
此外,抽水蓄能电厂还可以作系统的备用容量、调频、调相等用途。
目前广州抽水蓄能电厂是世界上最大的抽水蓄能电厂。
(3)核电厂
核电厂是利用核能发电的电厂,核电机组与普通火力发电机组不同的是以核反应堆和蒸汽发生器替代了锅炉设备,而汽轮机和发电机部分基本相同。
核电厂的建设费用虽然高于火电厂,但其燃料费用远低于火电厂,因此,核电厂的综合发电成本普遍比火电厂低,能取得较大的经济效益。
1kg铀—235约等于2700t标准煤。
以1000MW压水堆核电厂为例,它一年约需1t铀,而普通火电厂一年则需3×
106t燃料。
我国已建成发电的核电厂有大亚湾和秦山核电厂等。
(4)其他类型发电厂
其他类型发电厂有风力发电5、地热发电5、太阳能发电5、潮汐发电5等。
2.电力网
电力网由变配电所和各种不同电压等级的线路组成,它的任务是将发电厂生产的电能输送、变换和分配到电能用户。
电力网按电压高低和供电范围的大小又分为区域网和地方网。
区域网供电范围大,且电压一般在220kV以上;
地方网供电范围小,最高电压一般不超过110kV。
3.高低压控制装置
高、低控制装置主要用于配电的整个过程,主要是控制高压线路接到小区的环网柜,然后由环网柜到变压器,经变压器降压再到低压柜,最后由低压柜来连接各个用电的配电箱,完成配电任务。
4.用户
用户是指将电能转换为所需要的其他形式能量的工厂或用电设备。
随着电力系统的发展,各国建立的电力系统,其容量及范围越来越大。
建立大型电力系统可以经济合理地利用一次能源,降低发电成本,减少电能损耗,提高电能质量,实现电能的灵活调节和调度,大大提高供电可靠性。
子任务二电力系统的基本要求
1.了解电力系统的电压要求。
2.掌握工厂供配电系统配电电压的选择标准及要求。
3.掌握工厂供配电系统对电压的质量要求。
根据受电设备和供电设备的额定电压,国家标准GB/T156—2007《标准电压》规定了交流电力网和电力设备的额定电压等级,国家标准的制定为在全国范围内形成一个标准统一、功能完美的综合电力系统网络奠定了基础。
一、电力系统的电压要求
1.三相交流电网和电力设备的额定电压
(1)电网(电力线路)的额定电压(ratedvoltage)
电网的额定电压是确定其他一切电力设备额定电压的基本依据,它是国家根据国民经济发展的需要以及电力工业的现有水平,经过全面的技术分析后确定的。
三相交流电网和电力设备常用的额定电压如表1-1所示。
表1-1三相交流电网和电力设备常用的额定电压
分类
电网和用电设备
电压/kV
发电机额定
电力变压器额定电压/kV
一次绕组
二次绕组
低压
0.38
0.66
0.40
0.69
高压
3
6
10
—
35
66
110
220
330
500
750
3.15
6.3
10.5
13.8,15.75,
18,20,22,24,26
3及3.15
6及6.3
10及10.5
3.15及3.3
6.3及6.6
10.5及11
38.5
72.6
121
242
363
550
820
(2)电力设备的额定电压
用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。
发电机的额定电压规定高于同级电网额定电压的5%,以补偿线路上的电压损失。
变压器的额定电压分为一次绕组额定电压和二次绕组额定电压。
①变压器一次绕组额定电压分两种情况:
当变压器直接与发电机相连时(见图1-3中的变压器T1),其额定电压与发电机额定电压相同,即高于同级电网额定电压的5%;
当变压器连接在线路上时(见图1-3中的变压器T2),成为电网上的一个负荷,其一次绕组额定电压与电网额定电压相同。
②变压器的二次绕组额定电压也分两种情况:
当变压器二次侧供电线路较长时(见图1-3中的变压器T1),其额定电压应高于同级电网额定电压的10%,5%用来补偿变压器二次绕组的内阻抗压降,5%用来补偿线路上的电压损失;
当变压器二次侧供电线路不太长时,(见图1-3中的变压器T2),其额定电压只需高于电网额定电压的5%即可,用于补偿变压器内部的电压损耗。
图1-3电力变压器的额定说明
2.电压分类及高低电压的划分
按国标规定,额定电压分为三类:
第一类额定电压为100V及以下,如12V、24V、36V等,主要用于安全照明、潮湿工地建筑内部的局部照明及小容量负荷。
第二类额定电压为100V以上、1000V以下,如127V、220V、380V、600V等,主要用作低压动力电源和照明电源。
第三类额定电压为1kV以上,有6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等,主要用于高压用电设备、发电及输电设备。
在电力系统中,通常把1kV以下的电压称为低压,1kV以上的电压称为高压,220kV以上的电压称为超高压,1000kV以上的电压称为特高压。
三相电力设备的额定电压不作特别说明时均指线电压。
二、工厂供配电系统配电电压的选择
1.高压配电电压的选择
工厂供配电系统的高压配电电压主要取决于当地供电电源电压以及工厂高压用电设备的电压、容量和数量等因素。
中、小型工厂采用的高压配电电压通常为6~10kV,从技术经济指标来看,最好采用10kV配电电压。
由于同样的输送功率和输送距离条件下,配电电压越高,线路电流越小,线路所采用的导线或电缆截面越小,因而采用10kV配电电压可以减少线路的初投资和金属消耗量,还可以减少线路的电能损耗和电压损耗。
从设备的选型及将来的发展来说,10kV更优于6kV。
对于一些厂区面积大、负荷大且集中的大型厂矿,如厂区的环境条件允许,可采用35~220kV架空线直接深入工厂负荷中心配电,这样可以分散建立总降压变电所,简化供电环节,节约有色金属,降低功率损耗和电压损失。
2.低压配电电压的选择
工厂供配电系统的低压配电电压一般采用220/380V的标准电压等级,但在某些特殊的场合如矿井,因负荷中心远离变电所,为保证负荷端的电压水平故采用660V电压作为配电电压,这样不仅可以减少线路的电压损耗,降低线路有色金属消耗量,而且能够增加配电半径,提高供电能力,简化供配电系统。
另外,在某些场合,由于安全的原因,可以采用特殊的安全低电压配电。
三、工厂供配电系统的质量要求
为了使工办企业供配电工作很好地为生产服务,切实保证工矿企业生产和群众生活用电的需要,并节约能源,工厂供配电系统必须保证做到以下几点质量要求:
1.安全性
切实保证工矿企业生产和群众生活用电的需要,在电能的供应、分配和使用过程中,不应发生人身事故和设备事故。
2.电压的质量要求
(1)电压标准
国家标准GB12325—2008《电能质量供电电压允许偏差》规定了不同电压等级的允许电压偏差:
35kV及以上供电电压,正、负偏差的绝对值之
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