第7章供配電常識

2021-03-03 23:15:51 字數 4680 閱讀 3128

第一節供配電系統基本知識

一、電力系統

電力系統是由發電廠、電力網和電能使用者組成的乙個發電、輸電、變電、配電和用電的整體。電能的生產、輸送、分配和使用的全過程,實際上是同時進行的,即發電廠任何時刻生產的電能等於該時刻用電裝置消耗的電能與輸送、分配中損耗的電能之和。

發電機生產電能,在發電機中機械能轉化為電能;變壓器、電力線路輸送、分配電能;電動機、電燈、電爐等用電裝置使用電能。在這些用電裝置中,電能轉化為機械能、光能、熱能等等。這些生產、輸送、分配、使用電能的發電機、變壓器、電力線路及各種用電裝置聯絡在一起組成的統一整體,就是電力系統,如圖7-1所示。

與電力系統相關聯的還有「電力網路」和「動力系統」。電力網路或電網是指電力系統中除發電機和用電裝置之外的部分, 即電力系統中各級電壓的電力線路及其聯絡的變配電所;動力系統是指電力系統加上發電廠的「動力部分」,所謂「動力部分」,包括水力發電廠的水庫、水輪機,熱力發電廠的鍋爐、汽輪機、熱力網和用電裝置,以及核電廠的反應堆等等。所以,電力網路是電力系統的乙個組成部分,而電力系統又是動力系統的乙個組成部分,這三者的關係也示於圖7-1。

圖 7-1 動力系統、電力系統、電力網路示意圖

1.發電廠

發電廠是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。

發電廠有很多態別,按其所利用的能源不同,分為火力發電廠、水力發電廠、核能發電廠以及風力、地熱、太陽能、潮汐發電廠等型別。目前在我國接入電力系統的發電廠最主要的有火力發電廠和水力發電廠,以及核能發電廠(又稱核電站)。

(1)水力發電廠,簡稱水電廠或水電站

它利用水流的位能來生產電能,主要由水庫、水輪機和發電機組成。水庫中的水具有一定的位能,經引水管道送入水輪機推動水輪機旋轉,水輪機與發電機聯軸,帶動發電機轉子一起轉動發電。其能量轉換過程是:

水流位能→機械能→電能。

(2)火力發電廠,簡稱火電廠或火電站

它利用燃料的化學能來生產電能,其主要裝置有鍋爐、汽輪機、發電機。我國的火電廠以燃煤為主。

為了提高燃料的效率,現代火電廠都將煤塊粉碎成煤粉燃燒。煤粉在鍋爐的爐膛內充分燃燒,將鍋爐的水燒成高溫高壓的蒸汽,推動汽輪機轉動,使與之聯軸的發電機旋**電。其能量轉換過程是:

燃料的化學能→熱能→機械能→電能。

(3)核能發電廠通常稱為核電站

它主要是利用原子核的裂變能來生產電能,其生產過程與火電廠基本相同,只是以核反應堆 (俗稱原子鍋爐) 代替了燃煤鍋爐,以少量的核燃料代替了煤炭。其能量轉換過程是:核裂變能→熱能→機械能→電能。

(4)風力發電、地熱發電、太陽能發電簡介

風力發電利用風力的動能來生產電能,它建在有豐富風力資源的地方。

地熱發電利用地球內部蘊藏的大量地熱能來生產電能,它建在有足夠地熱資源的地方。

太陽能發電廠是利用太陽光能或太陽熱能來生產電能,它應建在常年日照時間長的地方。

2.變配電所

變電所的任務是接受電能、變換電壓和分配電能,即受電―變壓―配電。

配電所的任務是接受電能和分配電能,但不改變電壓,即受電-配電。

變電所可分為公升壓變電所和降壓變電所兩大類:公升壓變電所一般建在發電廠,主要任務是將低電壓變換為高電壓;降壓變電所一般建在靠近負荷中心的地點,主要任務是將高電壓變換到乙個合理的電壓等級。降壓變電所根據其在電力系統中的地位和作用不同,又分樞紐變電站、地區變電所和工業企業變電所等。

3.電力線路

電力線路的作用是輸送電能,並把發電廠、變配電所和電能使用者連線起來。水力發電廠須建在水力資源豐富的地方,火力發電廠一般也多建在燃料產地,即所謂的「坑口電站」,因此,發電廠一般距電能使用者均較遠,所以需要多種不同電壓等級的電力線路,將發電廠生產的電能源源不斷地輸送到各級電能使用者。

通常把電壓在35kv及以上的高壓電線路稱為送電線路,而把10kv及以下的電力線路,稱為配電線路。

電力線路按其傳輸電流的種類又分為交流線路和直流線路;按其結構及敷設方式又可分為架空線路、電纜線路及戶內配電線路。

4.電能使用者

電能使用者又稱電力負荷。在電力系統中,一切消費電能的用電裝置均稱為電能使用者。

用電裝置按電流可分為直流裝置與交流裝置,而大多數裝置為交流裝置;按電壓可分為低壓裝置與高壓裝置,1000v及以下的屬低壓裝置,高於1000v的屬高壓裝置;按頻率可分為低頻(50hz以下)、工頻(50hz)及中、高頻(50hz以上)裝置,絕大部分裝置採用工頻;按工作制分為連續執行、短時執行和反覆短時執行裝置三類;按用途可分為動力用電裝置(如電動機)、電熱用電裝置(如電爐、乾燥箱、空調器等)、照明用電裝置、試驗用電裝置、工藝用電裝置(如電解、電鍍、冶煉、電焊、熱處理等)。用電裝置分別將電能轉換為機械能、熱能和光能等不同形式的適於生產、生活需要的能量。

二、供配電系統概況

供配電系統由總降壓變電所(高壓配電所)、高壓配電線路、車間變電所、低壓配電線路及用電裝置組成。下面分別介紹幾種不同型別的供配電系統。

1.一次變壓的供配電系統

(1)只有乙個變電所的一次變壓系統

對於用電量較少的小型工廠或生活區,通常只設乙個將6~10kv電壓降為380/220v電壓的變電所,這種變電所通常稱為車間變電所。圖7-2a所示為裝有一台電力變壓器的車間變電所,圖7-2b所示為裝有兩台電力變壓器的車間變電所。

圖 7-2  有乙個降壓變電所的一次變壓供配電系統

a)裝有一台電力變壓器的車間變電所 b)裝有兩台電力變壓器的車間變電所

(2)擁有高壓配電所的一次變壓供配電系統

一般中、小型工廠,多採用6~10kv電源進線,經高壓配電所將電能分配給各個車間變電所,由車間變電所再將 6~10kv電壓降至380/220v,供低壓用電裝置使用;同時,高壓用電裝置直接由高壓配電所的6~10kv母線供電,如圖7-3所示。

圖 7-3  具有高壓配電所的供電系統

(3)高壓深入負荷中心的一次變壓供配電系統

某些中小型工廠,如果本地電源電壓為35kv,且工廠的各種條件允許時,可直接採用35kv作為配電電壓,將35kv 線路直接引入靠近負荷中心的工廠車間變電所,再由車間變電所一次變壓為 380/220v,供低壓用電裝置使用。圖7-4所示的這種高壓深入負荷中心的一次變壓供配電方式,可節省一級中間變壓,從而簡化了供配電系統,節約有色金屬,降低電能損耗和電壓損耗,提高了供電質量,而且有利於工廠電力負荷的發展。

圖 7-4  高壓深入負荷中心的供配電系統

2.二次變壓的供配電系統

大型工廠和某些電力負荷較大的中型工廠,一般採用具有總降壓變電所的二次變壓供電系統,如圖7-5所示。該供配電系統,一般採用35~110kv電源進線,先經過工廠總降壓變電所,將35~110kv 的電源電壓降至6~10kv,然後經過高壓配電線路將電能送到各車間變電所,再將6~10kv的電壓降至380/220v,供低壓用電裝置使用;高壓用電裝置則直接由總降壓變電所的6~10kv母線供電。這種供配電方式稱為二次變壓的供配電方式。

圖 7-5  兩次變壓的供配電系統圖 7-6 低壓進線的供配電系統

3.低壓供配電系統

某些無高壓用電裝置且用電裝置總容量較小的小型工廠,有時也直接採用380/220v低壓。

電源進線,只需設定乙個低壓配電室,將電能直接分配給各車間低壓用電裝置使用,如圖7-6所示。

三、供電的基本要求

為了切實保證生產和生活用電的需要,並做好節能工作,供配電工作必須達到以下基本要求:

1.安全在電能的**、分配和使用中,不應發生人身事故和裝置事故。

2.可靠應滿足電能使用者對供電可靠性即供電連續性的要求。

3.優質應滿足電能使用者對電壓和頻率等方面的質量要求。

4.經濟應使供配電系統的投資少、執行費用低,並盡可能地節約電能和減少有色金屬的消耗量。

此外,在供電工作中,應合理地處理區域性和全域性、當前和長遠等關係,既要照顧區域性和當前的利益,又要有全域性觀點,能顧全大局,適應發展。

第二節電力系統的電壓

一、額定電壓的國家標準

由於三相功率s和線電壓u 、線電流i 之間的關係為:s =ui,所以在輸送功率一定時,輸電電壓愈高,輸電電流愈小,從而可減少線路上的電能損失和電壓損失,同時又可減小導線截面,節約有色金屬。而對於某一截面的線路,當輸電電壓愈高時,其輸送功率愈大,輸送距離愈遠;但是電壓愈高,絕緣材料所需的投資也相應增加,因而對應一定輸送功率和輸送距離,均有相應技術上的合理輸電電壓等級。

同時,還須考慮裝置製造的標準化、系列化等因素,因此電力系統額定電壓的等級也不宜過多。

按照國家標準 gb156-1993《標準電壓》規定,我國三相交流電網、發電機和電力變壓器的額定電壓見表7-1。

表 7-1 三相交流電網和電力裝置的額定電壓

1 .電力線路的額定電壓

電力線路(或電網)的額定電壓等級是國家根據國民經濟發展的需要及電力工業的水平,經全面技術經濟分析後確定的。它是確定各類用電裝置額定電壓的基本依據。

2 .用電裝置的額定電壓

由於用電裝置執行時,電力線路上要有負荷電流流過,因而在電力線路上引起電壓損耗,造成電力線路上各點電壓略有不同,如圖7-7的虛線所示。但成批生產的用電裝置,其額定電壓不可能按使用地點的實際電壓來製造,而只能按線路首端與末端的平均電壓即電力線路的額定電壓u來製造。所以用電裝置的額定電壓規定與同級電力線路的額定電壓相同。

3 .發電機的額定電壓

由於電力線路允許的電壓損耗為±5%,即整個線路允許有 10% 的電壓損耗,因此為了維護線路首端與末端平均電壓的額定值,線路首端(電源端)電壓應比線路額定電壓高 5%,而發電機是接**路首端的,所以規定發電機的額定電壓高於同級線路額定電壓5%,用以補償線路上的電壓損耗,如圖7-7所示。

圖7-7 用電裝置和發電機的額定電壓

4 .電力變壓器的額定電壓

(1)電力變壓器一次繞組的額定電壓有兩種情況:

1)當電力變壓器直接與發電機相連,如圖7-8中的變壓器t1,則其一次繞組的額定電壓應與發電機額定電壓相同,即高於同級線路額定電壓5% 。

第7章整理

第七章資料整理 資料整理是任何調查工作的重要組成部分。調查工作所得大量資料和資料報含有各種資訊,這些資訊常是錯綜 複雜和多維的。它們有直接的,也有間接的,甚至是無關的。它們常因互相干擾影響而含糊不清,它們需要通過篩選 加工處理 去偽存真和分析整理後才能從中提煉出工作中所需要的有用資訊,充分顯示出它們...

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