工廠供電與電氣控制技術參考教材：1、供配電技術唐志平主編電子工業出版社2、工廠供電〔第二版〕黃純華葛少云編天津大學出版社總學時：48學時工廠供電32學時電氣控制技術16學時本課程主要內容本課程主要講述中小型工廠供配電系統的根本理論知識、計算方法、系統運行及管理的相關知識。主要包括以下幾個方面：工廠供配電系統和電力系統的根本知識；工廠電力負荷的計算；電氣主接線形式介紹；電氣設備的繼電保護原理；電氣設備的防雷與接地；第一章概論本章主要內容：工廠供電的根本知識供電系統、發電廠、電力系統及自備電源電壓、電能質量

中性點運行方式

低壓配電系統的接地型式第一節工廠供電的意義、要求及課程任務一、工廠供電(plantpowersupply)：是指工廠所需電能的供給和分配，亦稱工廠配電。二、根本要求：平安、可靠、優質、經濟。2021年底，我國發電機裝機容量12.47億千瓦，發電量達52451億度〔kWh〕。工業用戶占據50%-70%，供配電系統的任務就是用戶電能的供給和分配，是電力系統的主要組成局部；對于工廠供配電系統進行研究和設計很有必要。第二節工廠供電系統、發電廠、電力系統及自備電源一、工廠供電系統概況：電源系統+變配電系統圖1-1工廠供電系統簡圖1、電源系統——外部供電系統；電源進線大中型工廠：35KV~110KV架空線路小型工廠：6KV~10KV電纜進線2．變配電系統——內部變配電系統總降壓變電所——接受、變壓、分配；

由降壓變壓器、高壓配電裝置、低壓配電裝置等組成。負責將35KV~110KV電壓等級降至6KV~10KV，并由配電裝置將電能送出。圖1-1工廠供電系統簡圖高壓配電所——接受、分配電能；為減少電能損失，在負荷中心，對6KV~10KV電壓等級的電能進行重新分配，送至個車間變電所或者高壓用電設備，即廠內電能中轉站。圖1-1工廠供電系統簡圖車間變電所將6KV~10KV電壓等級電能降至380/220V電壓，并通過低壓配電盤送至各個用電設備。圖1-1工廠供電系統簡圖高壓配電線路〔6KV~10KV〕低壓配電線路〔380/220V〕注意：上述為一般工廠供配電系統的組成，現實中，按照現場的實際進行增減設備和環節。圖1-1工廠供電系統簡圖圖1-2中型工廠供電系統簡圖圖1-3高壓深入負荷中心的工廠供電系統簡圖a)一臺主變b)兩臺主變二、發電廠和電力系統

1、發電廠〔發電站〕：將自然界蘊藏的各種一次能源轉換為電能(二次能源)的工廠。種類：水力、火力、核能、風力、地熱及太陽能發電廠。2、電力系統(powersystem)：由各級電壓的電力線路將一些發電廠、變電所和電力用戶聯系起來的一個發電、輸電、變電、配電和用電的整體。送電過程：發電機→升壓→高壓輸電線路→降壓→配電三、工廠自備電源對于工廠的重要負荷，一般要求在正常供電電源之外，設置應急自備電源。1、柴油發電機組自備電源：操作簡便、起動迅速、效率較高。2、交流不停電電源〔UPS〕：如下圖，由整流器(UR)、逆變器(uV)和蓄電池組(GB)等三局部組成。第三節電力系統的電壓與電能質量

衡量電能質量的兩個根本參數：電壓、頻率一、電壓 電壓質量是以電壓偏離額定電壓的幅度〔電壓偏差〕、電壓波動、電壓波形來衡量。1、電壓偏差電壓偏差是以電壓偏離額定電壓的幅度，一般以百分數表示，即：

式中：ΔU%為電壓偏差百分數， U為實際電壓，UN為額定電壓。2、電壓波動電壓波動是指電壓的急劇變化。電壓波動程度以電壓最大值與最小值之差或其百分數表示，即：式中，為電壓波動；為電壓波動百分數； 為電壓波動的最大值和最小值〔kV〕； 為額定電壓〔kV〕。3、波形波形的質量是以正弦電壓波形畸變率來衡量的。在理想情況下，電壓波形為正弦波，但電力系統中有大量非線性負荷，使電壓波形發生畸變，除基波外，還有各項諧波，電力系統中主要以3次、5次等奇次諧波為主。二、頻率 頻率的質量是以頻率偏差來衡量。三、電力設備的額定電壓額定電壓：電氣設備正常工作且能獲得最正確技術性能和經濟效果的 電壓。通常是指線電壓，在電氣設備銘牌上標出。1、額定電壓規定電力系統電壓是有等級的。電壓分級的原因分析：由于，當輸送功率S一定時，U越高，I越小，導線等載流局部的截面積越小，投資也就越小；但電壓U越高，對于設備絕緣要求也就越高，變壓器、桿塔、斷路器等設備的絕緣投資也就越大，綜合考慮上述因素，對于一定的輸送功率和輸送距離總會有一最為合理的線路電壓，此時最為經濟。主要分成：

220V,380V,3kV,6kV,10kV,35kV,110kV,220kV,500kV,750KV,1000KV在電力系統中同一電壓等級下，不同的電氣設備具有不同的額定電壓規定。用電設備、電力線路、發電機以及變壓器的額定電壓規定分別予以介紹。用電設備額定電壓：銘牌上標出的線電壓，沒有特殊規定；電力線路的額定電壓：和所連接的用電設備的額定電壓相等，又稱網絡的額定電壓；發電機的額定電壓：與網絡額定電壓為同一等級時，發電機的額定電壓規定比網絡電壓高5%；標稱值均為空載值；變壓器額定電壓：比較復雜，需視所處位置來確定。變壓器一次繞組與發電機直接相連時，其額定電壓與發電機額定電壓相等；不與發電機直接相連時，其額定電壓與網絡額定電壓相等；變壓器二次繞組與用戶直接相連時，其額定電壓比網絡電壓高5%；與用戶不直接相連時，額定電壓比網絡電壓高10%；一次繞組：規定變壓器接受功率的一側，相當于用電設備二次繞組：規定變壓器輸出功率的一側，相當于電源設備2、電力系統電壓等級規定總結第四節電力系統中性點運行方式及低壓配電

系統接地型式一．電力系統的中性點運行方式電力系統中性點指系統中星形聯結的變壓器或發電機的中性點。意義：電力系統的中性點運行方式是一個綜合性問題，對于電力系統的運行特別是在系統發生單相接地故障時有明顯的影響：它與電壓等級、單相接地電流、過電壓水平、保護配置等有關；直接影響電網的絕緣水平、系統供電的可靠性、主變壓器和發電機的運行平安以及通信線路的抗干擾能力等。中性點運行方式及特點：中性點直接接地〔大電流接地系統〕：220kV，110kV，380/220V中性點不接地：3kV-10kV中性點非直接接地〔小電流接地系統〕中性點經消弧線圈接地：3-6kV，Id＞30A； 10kV，Id＞20A； 20-63kV，Id＞10A假定條件：三相對稱電路：電源、線路和負載均是對稱的；

C為相與地之間的總分布電容；表示其容抗；正常運行時的中性點不接地的電力系統1．中性點不接地的電力系統〔1〕系統正常時三相線電壓對稱;三相相電壓對稱;三相對地電容電流對稱;三個對地電容電流平衡分析三相對地分布電容電流分別為：接地電流為：結論：系統正常時，虛擬接地點的總電容電流相量和為0，即沒有電流在地中流動。正常運行時的中性點不接地的電力系統〔2〕系統發生單相接地短路時〔如C相接地〕電壓特征：C相對地電壓為0；中性點對地電壓不為0；A相對地電壓為：；升高為線電壓；B相對地電壓為：；升高為線電壓；電流特征：將接地點作為廣義節點，列KCL方程：

由相量圖得，相位上：超前；量值上：結論：

一相接地的電容電流為正常運行時每相對地電容電流的3倍；

〔3〕中性點不接地系統發生單相接地時特征：經故障相流入故障點的電流為正常時本電壓等級每相對地總電容電流的3倍；中性點對地電壓升高為相電壓；非故障相的對地電壓升高為線電壓；線電壓與正常時的相同，依然對稱；〔4〕適用范圍：中性點不接地系統僅僅適用于單相接地電容電流不大的電網：3-10kV電網中，單相接地電流：Id<30A；35-60kV電網中，單相接地電流：Id<10A；2．中性點經消弧線圈接地的電力系統上述電路中如果發生單相接地故障時接地電流比較大，會出現斷續電弧，由于電力線路中含有電阻、電感、電容，因此在單相弧光接地時，可能會形成串聯諧振，出現過電壓〔正常時的2.5-3倍〕，導致線路上絕緣薄弱地點出現絕緣擊穿；在此單相接地電容電流大于一定值的系統中，電源中性點經消弧線圈接地。發生單相接地故障時，流過中性點的電流時接地電容與流過消弧線圈的電感電流之和；超前900，而滯后900，所以在接地點相互補償。當與的量值差小于發生電弧的最小電流〔最小生弧電流〕，電弧不會發生，不會出現串聯諧振過電壓現象。〔1〕特點：中性點對地電壓升高為相電壓；非故障相的對地電壓升高為線電壓；線電壓與正常時的相同，依然對稱；消弧線圈有消減小了接地電流，允許在單相接地故障時繼續運行〔2小時〕，在此時間內查找故障。〔2〕適用場合：規定在中性點不接地系統中的3-60kV系統中，當電容電流超過規定數值時，需要采用消弧線圈接地：3-6kV的系統，大于30A;10kV的系統,大于20A;35-60kV的系統,大于10A;3．中性點直接接地的電力系統單相接地故障時，形成單相短路，短路電流比正常時大的多，立即跳閘；解決的問題：〔1〕.高壓滅弧困難：220kV及以上的電壓電網，除存在對地電容外，還存在較大的電暈損耗和泄漏損耗，因而在接地電流中既有有功分量又有無功分量，而消弧線圈只能補償無功分量，接地點仍有較大的有功電流流過；電壓等級越高，該值越大：100A-200A之上；致使電弧無法熄滅；〔2〕高壓絕緣投資大：在中性點直接接地系統中，發生單相接地故障后，中性點電位不變化，致使非故障相對地電壓即相電壓根本不變化，所以可以有效克服線路以及高壓設備高壓絕緣投資問題；〔3〕低壓單相設備運行需要：在380V/220V系統中，為了設備可靠接地以及單相設備的工作需要，也通常采用中性點直接接地運行方式。二、低壓配電系統的接地型式我國220／380V低壓配電系統，廣泛采用中性點直接接地的運行方式，而且引出有中性線N、保護線PE、保護中性線PEN。中性線(N線)的功能：一是用來接用額定電壓為系統相電壓的單相用電設備；二是用來傳導三相系統中的不平衡電流和單相電流；三是減小負荷中性點的電位偏移。保護線(PE線)的功能：它是用來保障人身平安、防止發生觸電事故用的接地線。系統中所有設備的外露可導電局部(指正常不帶電壓但故障情況下可能帶電壓的易被觸及的導電局部，例如設備的金屬外殼、金屬構架等)通過保護線接地，可在設備發生接地故障時減少觸電危險。保護中性線(PEN線)的功能：它兼有中性線(N線