《工厂电力系统》课件

工厂电力系统本课件旨在全面介绍工厂电力系统的各个方面，从基本概念到未来发展趋势，涵盖电力系统的组成、发电厂类型、输配电系统、供电方式、负荷计算、短路电流、继电保护、接地系统、可靠性分析、节能措施、电能质量、电力监控、智能配电、需求侧管理、运行管理、检修维护、安全规程、事故处理以及未来发展趋势通过本课件的学习，希望能够帮助大家系统地掌握工厂电力系统的相关知识，提升在实际工作中的应用能力课程目标和内容课程目标课程内容理解工厂电力系统的基本概念和组成电力系统概述••掌握各种发电厂的工作原理和特点发电厂类型及其特点••熟悉输配电系统的结构和功能输电系统概述••掌握工厂供电方式的选择和设计配电系统概述••能够进行负荷计算和功率因数改善工厂供电电压等级和方式••了解短路电流的计算和危害负荷计算和功率因数改善••掌握继电保护的基本原理和应用短路电流计算和继电保护••熟悉接地系统的设计和运行接地系统和可靠性分析••节能措施和电能质量治理•电力监控和智能配电•电力系统的基本概念电力系统定义电力系统功能电力系统特点123电力系统是由发电、输电、变电、电力系统的主要功能是将一次能源电力系统具有实时性、整体性和复配电和用电等环节组成的整体，用转化为电能，并通过输配电网络将杂性等特点，需要进行统一规划、于生产、输送和分配电能电能安全、可靠、经济地输送到用设计、运行和维护户电力系统的组成部分发电厂输电系统变电站将各种一次能源转化为将电能从发电厂输送到用于变换电压等级、分电能的场所，如火力发变电站的网络，通常采配电能和进行电力系统电厂、水力发电厂、核用高压输电方式，以减控制的场所，包括升压电厂等少线路损耗变电站和降压变电站配电系统将电能从变电站分配到用户的网络，通常采用中低压配电方式，以满足用户的用电需求发电厂类型及其特点火力发电厂水力发电厂核电厂新能源发电利用燃烧化石燃料（如煤、石利用水能发电，具有清洁、可利用核裂变产生的热能发电，包括太阳能发电、风力发电、油、天然气）产生的热能发电再生等特点，但受水资源分布具有能量密度高、运行稳定等生物质发电等，具有清洁、可，具有装机容量大、运行灵活和季节变化的影响较大特点，但存在核安全和核废料再生等特点，但受自然条件的等特点，但会产生环境污染处理等问题影响较大，发电成本较高火力发电厂工作原理燃料燃烧将煤、石油或天然气等燃料在锅炉中燃烧，产生高温烟气加热水利用高温烟气加热锅炉中的水，产生高温高压蒸汽驱动汽轮机利用高温高压蒸汽驱动汽轮机旋转，将热能转化为机械能带动发电机汽轮机带动发电机旋转，将机械能转化为电能水力发电厂工作原理引水发电水库蓄水1将水库中的水引入水轮机，利用水流的利用水库蓄积水能，形成水位落差2冲击力驱动水轮机旋转带动发电机尾水排放4水轮机带动发电机旋转，将机械能转化将发电后的水排放到下游河道3为电能新能源发电技术简介其他生物质能、地热能、海洋能等1风力发电2利用风能驱动风力发电机旋转发电太阳能发电3利用太阳能电池将太阳光转化为电能随着环保意识的提高和技术的进步，新能源发电技术越来越受到重视，各种新能源发电技术不断涌现输电系统概述输电系统作用输电电压等级12将电能从发电厂输送到变电站通常采用高压输电，如，是电力系统的重要组成部分、、等110kV220kV500kV，以减少线路损耗输电方式3包括架空输电和电缆输电两种方式，各有优缺点，根据实际情况选择高压输电线路导线1用于传输电能的导体，通常采用铝绞线或钢芯铝绞线绝缘子2用于支撑导线并将其与铁塔绝缘的部件，通常采用陶瓷或玻璃材料铁塔用于支撑导线和绝缘子的构筑物，通常采用钢结构或钢筋混凝3土结构高压输电线路是输电系统的主要组成部分，其安全可靠运行对电力系统的稳定至关重要变电站的作用和类型变电站的作用变电站的类型变换电压等级，以适应不同用户的用电需求升压变电站将发电厂发出的低压电能升压后输送到输电系统••分配电能，将电能输送到各个配电系统•降压变电站将输电系统输送的高压电能降压后输送到配电系进行电力系统控制，保证电力系统的安全稳定运行••统枢纽变电站连接多个输电线路，进行电能交换和系统控制•配电系统概述配电系统定义配电电压等级将电能从变电站分配到用户的网通常采用中低压配电，如10kV络，是电力系统的末端环节、等，以满足用户的用电380V需求配电方式包括架空配电和电缆配电两种方式，各有优缺点，根据实际情况选择工厂配电系统的特点负荷多样波动性大可靠性高工厂的用电设备种类繁工厂的生产负荷随生产工厂的生产对供电可靠多，包括电动机、照明计划的变化而波动，对性要求高，停电会造成、加热设备等电力系统的稳定性提出生产中断和经济损失挑战工厂供电电压等级高压通常为、，用于大型工厂或负荷中心110kV220kV中压通常为、、，用于中小型工厂或配电站6kV10kV35kV低压通常为，用于终端用电设备380V/220V工厂供电方式放射式树干式从变电站向各个用电设备单独供电，可1从变电站向各个用电设备依次供电，投靠性高，但投资较大2资较小，但可靠性较低混合式环网式4将放射式、树干式和环网式结合起来，从变电站向各个用电设备形成环状供电3根据实际情况选择，可靠性高，投资适中单线图符号及识读符号名称说明导线表示电路中的导线连—接接表示导线的型连接—┬—T T交叉表示导线交叉但不连—X—接◎电源表示电源电动机表示电动机—M单线图是用简单的线条和符号来表示电力系统结构的图纸，是电力系统设计和运行的重要工具掌握单线图的符号和识读方法是进行电力系统分析和设计的基础工厂主接线方式单母线接线双母线接线带旁路母线接线所有电气设备连接到同一条母线上，结构电气设备连接到两条母线上，可以通过切在双母线接线的基础上增加一条旁路母线简单，投资少，但可靠性较低，适用于负换母线来维护设备，可靠性较高，适用于，可以在不影响正常供电的情况下维护母荷较小的工厂负荷较大的工厂线，可靠性更高，适用于对供电可靠性要求极高的工厂变压器选择与配置容量选择台数选择12根据工厂的负荷容量选择合适根据工厂的负荷特性和供电可的变压器容量，通常选择变压靠性要求选择变压器的台数，器容量略大于负荷容量通常选择两台或多台变压器并联运行型号选择3根据工厂的用电环境和负荷特性选择合适的变压器型号，如油浸式变压器、干式变压器等变压器并联运行条件电压相等相序相同阻抗相等并联运行的变压器电压并联运行的变压器相序并联运行的变压器阻抗必须相等，否则会产生必须相同，否则会发生应接近相等，以保证负环流短路荷合理分配配电装置的类型与选择高压配电装置低压配电装置开关柜用于控制和保护高压电气设备配电箱用于分配低压电能和保护用电设备••断路器用于切断高压电路中的故障电流空气开关用于切断低压电路中的故障电流••互感器用于测量高压电路中的电流和电压漏电保护器用于防止人身触电事故••开关设备简介断路器用于切断电路中的正常电流和故障电流隔离开关用于隔离电源，保证设备维护的安全负荷开关用于切断电路中的正常电流，不能切断故障电流断路器的工作原理触头闭合故障发生断路器正常运行时，触头闭合，电路导1当电路中发生故障时，故障电流迅速增通2大触头断开保护动作4断路器接收到跳闸指令后，触头迅速断继电保护装置检测到故障电流，发出跳3开，切断故障电流闸指令隔离开关和负荷开关隔离开关负荷开关没有灭弧能力，只能在电路无电流的情况下断开或闭合，主要用具有简单的灭弧能力，可以切断电路中的正常电流，但不能切断于隔离电源，保证设备维护的安全故障电流，主要用于控制电路的通断互感器的应用保护为继电保护装置提供电流和电压信号1测量2测量电路中的电流和电压计量3为电能计量装置提供电流和电压信号避雷器和防雷保护避雷器作用1用于限制雷电过电压，保护电气设备免受雷击损坏防雷保护措施2安装避雷针或避雷带•安装避雷器•做好接地•电力电缆和母线槽电力电缆1用于传输电能的绝缘导线，具有安全可靠、敷设方便等优点母线槽用于分配电能的金属封闭装置，具有散热性好、载流量大等优2点无功补偿设备并联电容器调相机SVC用于补偿感性无功功率用于动态调节无功功率一种电力电子装置，用，提高功率因数，稳定电压于快速调节无功功率，提高电能质量电力负荷分类一类负荷二类负荷三类负荷中断供电将造成人身伤亡或重大设备损坏中断供电将造成重大经济损失的负荷，如不属于

一、二类负荷的其他负荷，如照明的负荷，如矿井提升机、大型轧钢机等重要的生产线、大型商业中心等、一般动力设备等负荷曲线及其特性负荷曲线日负荷曲线12表示负荷随时间变化的曲线，表示一天内负荷变化的曲线，可以反映负荷的特性可以反映负荷的峰谷特性年负荷曲线3表示一年内负荷变化的曲线，可以反映负荷的季节特性最大需量和负荷系数最大需量1在一定时间内，负荷的最大平均功率平均负荷2在一定时间内，负荷的平均功率负荷系数3平均负荷与最大需量之比，反映负荷的利用率负荷计算方法需要系数法二项式系数法利用系数法根据用电设备的额定功率和需要系数计算根据用电设备的额定功率和二项式系数计根据用电设备的额定功率和利用系数计算负荷算负荷负荷功率因数及其改善功率因数低功率因数低会导致线路损耗增加、电压2下降、设备容量利用率降低功率因数1有功功率与视在功率之比，反映电力设备的利用率改善方法安装无功补偿设备，如并联电容器、调3相机等短路电流计算基础阻抗计算等效电路电流计算计算电力系统中各种设建立电力系统的等效电计算短路点的短路电流备的阻抗路模型短路电流的危害和限制措施短路电流的危害限制措施烧毁电气设备安装限流电抗器••损坏线路采用分段运行方式••引起电压下降合理选择电气设备容量••影响电力系统稳定•继电保护的基本原理选择性1只切除故障设备，保证非故障设备正常运行速动性2尽快切除故障，减少故障对电力系统的影响灵敏性3能够可靠地检测到故障可靠性4能够可靠地动作，避免误动或拒动常用保护装置介绍过电流保护1检测电路中的电流是否超过设定值差动保护2检测设备两侧的电流是否相等距离保护3检测故障点与保护装置之间的距离变压器保护方案差动保护过电流保护瓦斯保护用于保护变压器绕组内用于保护变压器绕组外用于保护油浸式变压器部的故障部的故障的油箱内部故障线路保护方案过电流保护零序电流保护距离保护用于保护线路上的相间短路故障用于保护线路上的单相接地故障用于保护线路上的各种故障电动机保护方案过载保护1用于保护电动机因过载而引起的过热短路保护2用于保护电动机绕组内部的短路故障欠电压保护3用于保护电动机因电压过低而引起的损坏断相保护4用于保护电动机因缺相而引起的损坏自动重合闸和自动切换装置提高供电可靠性减少停电时间，提高供电质量1自动切换装置2在主电源故障时，自动切换到备用电源自动重合闸3在线路发生瞬时故障时，自动重合闸，恢复供电电力系统的接地方式直接接地不接地经电阻接地将中性点直接与大地连接，适用于高压电中性点不与大地连接，适用于低压电力系在中性点与大地之间连接一个电阻，适用力系统，可以限制单相接地故障电流统，单相接地故障电流较小，但存在过电于中压电力系统，可以限制单相接地故障压风险电流，并降低过电压风险接地系统设计要点接地电阻接地线接地网123接地电阻应满足电力系统的安全要接地线应采用截面积足够大的导体接地网应采用网状结构，保证接地求，通常要求接地电阻小于，保证接地电流的顺利流通点的均匀分布4Ω工厂供电可靠性分析供电可靠性指标1包括平均停电频率、平均停电时间等影响因素2包括设备故障率、线路维护水平、运行管理水平等提高措施3包括采用可靠性高的设备、加强线路维护、优化运行管理等备用电源配置柴油发电机双电源UPS一种常用的备用电源，一种不间断电源，可以采用两路电源供电，一具有启动快、运行可靠在主电源停电时立即切路电源故障时自动切换等优点换到电池供电到另一路电源应急发电机组启动特性运行特性维护特性启动时间短，能够在主电源停电后迅速启运行稳定可靠，能够满足重要负荷的用电维护简单方便，能够保证机组的正常运行动供电需求不间断电源系统（）UPS市电供电电池供电正常情况下，由市电供电，同时对1市电停电时，自动切换到电池供电UPS UPS电池进行充电2，保证负载的持续供电稳压逆变4对输出电压进行稳压，保证负载的正常将电池的直流电转换为交流电，供给负3运行载使用节能与节电措施采用节能设备提高功率因数12如高效电机、节能灯具等安装无功补偿设备，减少线路损耗优化运行管理加强用电管理34避免设备空载运行，合理安排生产计划建立完善的用电管理制度，提高员工的节能意识电能质量问题及治理电压波动1电压波动会导致设备运行不稳定，甚至损坏设备谐波2谐波会导致设备发热、效率降低、寿命缩短三相不平衡3三相不平衡会导致线路损耗增加、设备运行不稳定谐波源及其危害变频器整流器电弧炉产生大量的谐波产生大量的谐波产生大量的谐波谐波治理技术安装滤波器采用有源滤波器采用谐波抑制变压器用于滤除电路中的谐波一种电力电子装置，可以动态补偿谐波可以抑制变压器产生的谐波电力监控系统（）PMCS数据采集数据处理采集电力系统中的各种数据，如电流、1对采集到的数据进行处理，如计算、分电压、功率等2析、存储等数据显示报警4将处理后的数据以图形或表格的形式显当数据超过设定值时，发出报警信号3示出来智能配电系统自动化智能化12实现配电系统的自动化运行和采用人工智能技术，提高配电控制系统的智能化水平信息化3实现配电系统的信息化管理配电自动化技术故障自动隔离1发生故障时，自动隔离故障区域，保证非故障区域的正常供电负荷自动调整2根据负荷变化，自动调整配电系统的运行方式电压自动控制3自动调节电压，保证用户的用电质量电力需求侧管理负荷控制节能服务需求响应通过技术手段或经济手为用户提供节能咨询、根据电力系统的需求，段，引导用户合理用电节能改造等服务调整用户的用电行为工厂供电系统的运行管理运行规程巡视检查维护保养严格执行运行规程，保证设备的正常运行定期进行巡视检查，及时发现和处理隐患定期进行维护保养，延长设备的使用寿命电气设备的预防性试验绝缘试验耐压试验12检查设备的绝缘性能检查设备的耐压能力接地电阻测试3检查接地系统的接地电阻供电系统的检修与维护停电检修1在设备停电的情况下进行检修带电检修2在设备带电的情况下进行检修，需要专业的技能和设备预防性检修3定期进行检修，防止设备发生故障电力安全操作规程安全帽绝缘手套安全鞋进入工作场所必须佩戴进行带电作业必须佩戴进入工作场所必须穿安安全帽绝缘手套全鞋供电系统事故分析与处理事故原因分析事故处理措施事故报告查明事故原因，防止类似事故再次发生采取有效措施，尽快恢复供电及时报告事故情况，以便相关部门进行处理工厂电力系统的未来发展趋势智能化1采用人工智能技术，实现电力系统的智能化运行和控制绿色化2采用新能源发电技术，减少环境污染高效化3采用节能技术，提高电力系统的效率可靠化4采用先进的保护技术，提高电力系统的可靠性。