電機(jī)與電器81供電、配電、照明

1、1第第8章章 供電、配電、照明供電、配電、照明 本章介紹供配電基礎(chǔ)知識，內(nèi)容包括：本章介紹供配電基礎(chǔ)知識，內(nèi)容包括： 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷計(jì)算 設(shè)備選擇設(shè)備選擇 照明照明2一、電力系統(tǒng)的組成一、電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)：由發(fā)電廠、變電所、輸配電線路和電力用戶連電力系統(tǒng)：由發(fā)電廠、變電所、輸配電線路和電力用戶連接而成的統(tǒng)一整體。接而成的統(tǒng)一整體。供配電系統(tǒng)：由總降變電所、高壓配電所、配電線路、車供配電系統(tǒng)：由總降變電所、高壓配電所、配電線路、車間變電所和用電設(shè)備組成。間變電所和用電設(shè)備組成。用電設(shè)備按用途可分為動力用電設(shè)備、照明用電設(shè)備等。用電設(shè)備按用途可分為動力用電設(shè)備、照明用電設(shè)備等

2、。 3供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖供配電系統(tǒng)供配電系統(tǒng)輸電線路輸電線路配電線路配電線路降壓變電所降壓變電所升壓變電所升壓變電所升壓變電所升壓變電所4 總降變電所是企業(yè)電能供應(yīng)的樞紐。它將總降變電所是企業(yè)電能供應(yīng)的樞紐。它將 35kV 110kV 的的外部配電電源降為外部配電電源降為 6 10kV 高壓配電電壓，供給高壓配電高壓配電電壓，供給高壓配電所、車間變電所和高壓用電設(shè)備。所、車間變電所和高壓用電設(shè)備。 高壓配電所集中接受高壓配電所集中接受 6 10kV 電壓，再分配到附近各車間電壓，再分配到附近各車間變電所和高壓用電設(shè)備。一般負(fù)荷分散、廠區(qū)大的大型企業(yè)變電所和高壓用電設(shè)備。一般負(fù)荷分

3、散、廠區(qū)大的大型企業(yè)設(shè)置高壓配電所。設(shè)置高壓配電所。 配電線路分為配電線路分為 6 10kV 廠內(nèi)高壓配電線路和廠內(nèi)高壓配電線路和 380/220V 廠內(nèi)廠內(nèi)低壓配電線路。高壓配電線路將總降變電所與高壓配電所、低壓配電線路。高壓配電線路將總降變電所與高壓配電所、車間變電所和高壓用電設(shè)備聯(lián)接起來。低壓配電線路將車間車間變電所和高壓用電設(shè)備聯(lián)接起來。低壓配電線路將車間變電所的變電所的 380/220V 電壓送各低壓用電設(shè)備。電壓送各低壓用電設(shè)備。 車間變電所將車間變電所將 6 10kV 電壓降為電壓降為 380/220V 電壓，供低壓用電壓，供低壓用電設(shè)備用。電設(shè)備用。5二、負(fù)荷分級及供電要求二、

4、負(fù)荷分級及供電要求 按對供電可靠性的要求，將負(fù)荷分為三級：按對供電可靠性的要求，將負(fù)荷分為三級： 一級負(fù)荷：一級負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡，重大設(shè)備損壞，中斷供電將造成人身傷亡，重大設(shè)備損壞，重大產(chǎn)品報(bào)廢，或在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失。一級重大產(chǎn)品報(bào)廢，或在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失。一級負(fù)荷負(fù)荷應(yīng)應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。 二級負(fù)荷：二級負(fù)荷：中斷供電將造成主要設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品報(bào)中斷供電將造成主要設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品報(bào)廢，重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)，或在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損廢，重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)，或在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失。二級負(fù)失。二級負(fù)荷荷宜由兩回線路供電。宜由兩回線路供電。 三

5、級負(fù)荷：三級負(fù)荷：所有不屬于一級和二級的一般電力負(fù)荷。三所有不屬于一級和二級的一般電力負(fù)荷。三級負(fù)荷對供電電源無特殊要求。級負(fù)荷對供電電源無特殊要求。 6三、電力系統(tǒng)的電壓三、電力系統(tǒng)的電壓 1. 電網(wǎng)（線路）額定電壓電網(wǎng)（線路）額定電壓 UN 7 2、用電設(shè)備的額定電壓：等于同級電網(wǎng)的額定電壓、用電設(shè)備的額定電壓：等于同級電網(wǎng)的額定電壓 3、發(fā)電機(jī)的額定電壓：、發(fā)電機(jī)的額定電壓：UNG=1.05UN（考慮較長線路最大允許（考慮較長線路最大允許壓降壓降10%，末端仍有，末端仍有95%） 4、電壓變壓器的額定電壓、電壓變壓器的額定電壓 （1）升壓變壓器，跟發(fā)電機(jī)相連）升壓變壓器，跟發(fā)電機(jī)相連 ：

6、U1N=1.05UN （等于發(fā)電（等于發(fā)電機(jī)的額定電壓）；機(jī)的額定電壓）；U2N=1.1UN （考慮變壓器壓降（考慮變壓器壓降5%、較長線、較長線路最大允許壓降路最大允許壓降10%，末端仍有，末端仍有95%） （2）降壓變壓器，給負(fù)載供電）降壓變壓器，給負(fù)載供電 U1N=UN ， U2N=1.05UN （ 線路較短，線路壓降按線路較短，線路壓降按5%考慮，末端正好考慮，末端正好100%） U2N=1.1UN （線路較長，線路壓降按最大允許（線路較長，線路壓降按最大允許10%考慮，考慮，末端正好末端正好100% 。多用在。多用在35kV以上輸電線路。）以上輸電線路。）8 5、工礦企業(yè)電壓選擇、工

7、礦企業(yè)電壓選擇 用戶的供電電壓應(yīng)根據(jù)全面分析、比較確定。用戶的供電電壓應(yīng)根據(jù)全面分析、比較確定。 負(fù)荷較大，大于負(fù)荷較大，大于2000kVA，宜采用，宜采用35kV進(jìn)線。用戶的一進(jìn)線。用戶的一級配電電壓宜采用級配電電壓宜采用10kV/6kV。 負(fù)荷較小，采用負(fù)荷較小，采用10kV/6kV進(jìn)線電壓。進(jìn)線電壓。 低壓配電電壓宜采用低壓配電電壓宜采用220/380V，工礦企業(yè)亦可采用，工礦企業(yè)亦可采用660V；當(dāng)為了安全需要時(shí)，應(yīng)采用小于當(dāng)為了安全需要時(shí)，應(yīng)采用小于50V電壓。電壓。9四、電壓、頻率允許偏差四、電壓、頻率允許偏差 正常運(yùn)行情況下，用電設(shè)備端子處電壓偏差允許值宜符正常運(yùn)行情況下，用電設(shè)

8、備端子處電壓偏差允許值宜符合下列要求：合下列要求：1）電動機(jī)為）電動機(jī)為5%額定電壓；額定電壓；2）照明：在一般工作場所為）照明：在一般工作場所為5%額定電壓；對于遠(yuǎn)離變額定電壓；對于遠(yuǎn)離變電所的小面積一般工作場所，難以滿足上述要求時(shí)，可電所的小面積一般工作場所，難以滿足上述要求時(shí)，可為為+5%，-10%額定電壓；應(yīng)急照明、道路照明和警衛(wèi)照額定電壓；應(yīng)急照明、道路照明和警衛(wèi)照明等為明等為+5%，-10%額定電壓。額定電壓。3）其它用電設(shè)備當(dāng)無特殊規(guī)定時(shí)為）其它用電設(shè)備當(dāng)無特殊規(guī)定時(shí)為5%額定電壓。額定電壓。頻率偏差很小，頻率偏差很小， 0.5Hz，非敏感設(shè)備可以忽略。，非敏感設(shè)備可以忽略。10

9、五、計(jì)算負(fù)荷五、計(jì)算負(fù)荷 計(jì)算負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷P30的含義：的含義：30分鐘內(nèi)的最大負(fù)荷值，分鐘內(nèi)的最大負(fù)荷值，Pc=P30 Q30、和、和S30 需用（要）系數(shù)法求計(jì)算負(fù)荷：在所計(jì)算用電設(shè)備組內(nèi)，需用（要）系數(shù)法求計(jì)算負(fù)荷：在所計(jì)算用電設(shè)備組內(nèi)，用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷并不等于該組的設(shè)備容量，要用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷并不等于該組的設(shè)備容量，要“打打折折”，即，即P30= KdPe Kd：需用系數(shù)：需用系數(shù) Pe：設(shè)備功率（投用的，不包括備用的）：設(shè)備功率（投用的，不包括備用的）11例例：已知某機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組，擁有：已知某機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組，擁有380V380V電機(jī)負(fù)電機(jī)負(fù)荷情況如下：荷情況

10、如下：7.5kW37.5kW3臺，臺，4kW84kW8臺，臺，3kW173kW17臺，臺， 1.5kW101.5kW10臺。臺。求其計(jì)算負(fù)荷。求其計(jì)算負(fù)荷。解解： 機(jī)床組電動機(jī)的設(shè)備總?cè)萘繛椋簷C(jī)床組電動機(jī)的設(shè)備總?cè)萘繛椋?0kW5 . 117kW38kW43kW5 . 7ePkW5 .12073. 1tan5 . 0cos16. 0，dK查表得查表得300.16 120.519.28kWdePK P3030tan19.28 1.7333.35kvarQP3030cos19.28/0.538.56kVASP /3030N38.56358.6A1.732 0.38IS/U 計(jì)算值：計(jì)算值：12六、

11、變電所主結(jié)線六、變電所主結(jié)線1、高壓側(cè)主結(jié)線、高壓側(cè)主結(jié)線高壓側(cè)采用高壓側(cè)采用“隔離開關(guān)熔斷器隔離開關(guān)熔斷器”或跌開式熔斷器的變電所主結(jié)線圖或跌開式熔斷器的變電所主結(jié)線圖高壓側(cè)采用高壓側(cè)采用“負(fù)荷開關(guān)熔斷負(fù)荷開關(guān)熔斷器器”的變電所主結(jié)線圖的變電所主結(jié)線圖結(jié)構(gòu)簡單，投資結(jié)構(gòu)簡單，投資少，可靠性不高，少，可靠性不高，不宜頻繁操作。不宜頻繁操作。這種結(jié)線的低壓這種結(jié)線的低壓側(cè)應(yīng)采用低壓斷側(cè)應(yīng)采用低壓斷路器以便帶負(fù)荷路器以便帶負(fù)荷停、送電。停、送電。一般只用于一般只用于500 500 kVkVA A及以下容量及以下容量變電所，對不重變電所，對不重要的三級負(fù)荷供要的三級負(fù)荷供電。電。負(fù)荷開關(guān)能帶負(fù)負(fù)荷開

12、關(guān)能帶負(fù)荷操作，使變電荷操作，使變電所的停、送電簡所的停、送電簡便、靈活，但仍便、靈活，但仍用熔斷器進(jìn)行短用熔斷器進(jìn)行短路保護(hù)，其供電路保護(hù)，其供電可靠性依然不高；可靠性依然不高；低壓側(cè)的主開關(guān)低壓側(cè)的主開關(guān)既可用低壓斷路既可用低壓斷路器，也可采用低器，也可采用低壓刀開關(guān)。壓刀開關(guān)。應(yīng)用應(yīng)用 一般也用一般也用于不重要的三級于不重要的三級負(fù)荷的小型變電負(fù)荷的小型變電所。所。13 兩路電源進(jìn)線，互為備用或者同時(shí)用。適合重要負(fù)荷，兩路電源進(jìn)線，互為備用或者同時(shí)用。適合重要負(fù)荷，可靠性高，頻繁操作方便靈活?？煽啃愿?，頻繁操作方便靈活。兩路進(jìn)線、高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)兩路進(jìn)線、高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分

13、段的兩臺變壓器變電所主結(jié)線圖單母線分段的兩臺變壓器變電所主結(jié)線圖14低壓放射式接線低壓放射式接線2、低壓側(cè)主結(jié)線、低壓側(cè)主結(jié)線1）放射式）放射式各低壓配電出線互不影響，供電各低壓配電出線互不影響，供電可靠性較高?？煽啃暂^高。設(shè)備及材料使用多。設(shè)備及材料使用多。適合設(shè)備容量大、重要的場合。適合設(shè)備容量大、重要的場合。15 2）樹干式：引出配電干線較少，設(shè)備、金屬消耗量少。）樹干式：引出配電干線較少，設(shè)備、金屬消耗量少。干線發(fā)生故障時(shí)，停電的范圍大，和放射式相比，供電干線發(fā)生故障時(shí)，停電的范圍大，和放射式相比，供電的可靠性較低。適于容量較小而分布均勻的場所，如機(jī)的可靠性較低。適于容量較小而分布均勻

14、的場所，如機(jī)械加工車間、工具車間和機(jī)修車間的中小型機(jī)床設(shè)備以械加工車間、工具車間和機(jī)修車間的中小型機(jī)床設(shè)備以及照明配電。及照明配電。 低壓母線放射式配電的樹干式低壓母線放射式配電的樹干式 低壓低壓“變壓器變壓器干線組干線組”的樹的樹干干16 3）鏈?zhǔn)剑阂雠潆姼删€最少，設(shè)備、金屬消耗量最少。）鏈?zhǔn)剑阂雠潆姼删€最少，設(shè)備、金屬消耗量最少。干線發(fā)生故障時(shí)，停電的范圍大，供電的可靠性較低。干線發(fā)生故障時(shí)，停電的范圍大，供電的可靠性較低。適于容量較小而分布均勻的場所，如樓宇照明配電。適于容量較小而分布均勻的場所，如樓宇照明配電。 17 4）環(huán)形：）環(huán)形： 供電可靠性較高，任一段線路故障或檢修，一般可

15、不供電可靠性較高，任一段線路故障或檢修，一般可不中斷供電，或只是短時(shí)停電，經(jīng)切換操作后即可恢復(fù)供中斷供電，或只是短時(shí)停電，經(jīng)切換操作后即可恢復(fù)供電；而且可使電能損耗和電壓損耗減少。電；而且可使電能損耗和電壓損耗減少。 保護(hù)裝置及其保護(hù)整定比較復(fù)雜，如果配合不當(dāng)，易保護(hù)裝置及其保護(hù)整定比較復(fù)雜，如果配合不當(dāng)，易發(fā)生誤動作，反而擴(kuò)大發(fā)生誤動作，反而擴(kuò)大 故障停電范圍，所以低壓環(huán)形線故障停電范圍，所以低壓環(huán)形線 路通常多采用路通常多采用“開環(huán)開環(huán)”方式運(yùn)行。方式運(yùn)行。18七、變壓器的選擇七、變壓器的選擇（1）單臺變壓器容量的確定）單臺變壓器容量的確定 SN應(yīng)能滿足全部用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷應(yīng)能滿足全部用

16、電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷Sc，留有余量，并，留有余量，并考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，即考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，即 SN（1.151.4）Sc（2）裝有兩臺主變壓器容量的確定）裝有兩臺主變壓器容量的確定 任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)能滿足全部一、二級任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)能滿足全部一、二級 負(fù)荷負(fù)荷SC（+）的需要的需要 SNSC（+） （3）考慮負(fù)荷發(fā)展留有一定的容量裕度。）考慮負(fù)荷發(fā)展留有一定的容量裕度。19八、導(dǎo)線截面選擇八、導(dǎo)線截面選擇 載流量要求（查載流量表）載流量要求（查載流量表） 電壓損失校驗(yàn)，線路電壓損失不能超過規(guī)定的值，一般電壓損失校驗(yàn)，線路電壓損失不能超過規(guī)定的值，一般取取5%。 經(jīng)濟(jì)電流

17、密度校驗(yàn)。對于常年運(yùn)行的大電流導(dǎo)體考慮。經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)。對于常年運(yùn)行的大電流導(dǎo)體考慮。30alII 20九、照明九、照明 1）光通量光通量（Luminous Flux），單位，單位lm，流明，流明Lumen 。它表示光源單位時(shí)間內(nèi)向周圍輻射可見光的能量。例如，它表示光源單位時(shí)間內(nèi)向周圍輻射可見光的能量。例如，一盞一盞100W燈泡的的光通量約為燈泡的的光通量約為1038lm。 21 2）光強(qiáng)，即發(fā)光強(qiáng)度）光強(qiáng)，即發(fā)光強(qiáng)度（Luminous Intensity）I，單位，單位cd （燭光，坎德拉（燭光，坎德拉Candela ）。表示向空間某一方向輻射的）。表示向空間某一方向輻射的光通密度。光通密

18、度。對于點(diǎn)光源，各個(gè)方向的光強(qiáng)相等對于點(diǎn)光源，各個(gè)方向的光強(qiáng)相等，即，即 為光源為光源r范圍的立體角（單位為球面度范圍的立體角（單位為球面度sr），），=S/r2；為光源在立體角內(nèi)所輻射的總光通量。為光源在立體角內(nèi)所輻射的總光通量。 根據(jù)定義，根據(jù)定義，1燭光等于在燭光等于在1立體角上產(chǎn)生的光通量就是立體角上產(chǎn)生的光通量就是1lm。整個(gè)圓球的立體角為整個(gè)圓球的立體角為4，1燭光的光通量為燭光的光通量為4lm。由此可。由此可見，球面上的光強(qiáng)跟球半徑即距離無關(guān)。見，球面上的光強(qiáng)跟球半徑即距離無關(guān)。I 22 3）照度（）照度（Illuminance）E，單位，單位lx（勒克斯，（勒克斯，Lux ），

19、換算單），換算單位位lm/m2 或或 cdsr/m2 。受照物體表面的光通量密度稱為照度。受照物體表面的光通量密度稱為照度。當(dāng)光通量當(dāng)光通量均勻地照射到某物體表面上（面積為均勻地照射到某物體表面上（面積為S）時(shí)，該平）時(shí)，該平面上的照度值為面上的照度值為ES 23 4）亮度）亮度L，單位，單位nit（尼特，（尼特，Nits），換算單位），換算單位cd/m2 。表示人。表示人眼對發(fā)光體或被照物體光強(qiáng)的實(shí)際感受。數(shù)值上等于視線方眼對發(fā)光體或被照物體光強(qiáng)的實(shí)際感受。數(shù)值上等于視線方向單位投影面上的發(fā)光強(qiáng)度。向單位投影面上的發(fā)光強(qiáng)度。一發(fā)光體一發(fā)光體S S，表面法線方向的光表面法線方向的光強(qiáng)為強(qiáng)為I

20、I，若人眼視線與發(fā)光體表面法線成，若人眼視線與發(fā)光體表面法線成角，則視線方向的角，則視線方向的光強(qiáng)為光強(qiáng)為I Ia a=Icos =Icos （不同于點(diǎn)光源各方向光強(qiáng)不變），而視（不同于點(diǎn)光源各方向光強(qiáng)不變），而視線方向的投影面線方向的投影面S Sa a=Scos=Scos，由此可得發(fā)光體在視線方向的亮，由此可得發(fā)光體在視線方向的亮度為度為 即亮度不因角度而變化。即亮度不因角度而變化。 = = =coscosIIILSSS 24 1 燭光在其周圍約燭光在其周圍約0.28m處，此處球面積處，此處球面積4r2=1m2，照射面的亮度為照射面的亮度為1尼特，尼特，2* 0.28=0.56m處的亮度就是

21、處的亮度就是1/4尼特了，電光源亮度和距離平方成正比。亮度和尼特了，電光源亮度和距離平方成正比。亮度和光強(qiáng)在日常用語中常被混淆使用。光強(qiáng)在日常用語中常被混淆使用。25 光強(qiáng)和亮度的區(qū)分：光強(qiáng)和亮度的區(qū)分： 光強(qiáng)：光強(qiáng)：指的是發(fā)光強(qiáng)度，是光源本身固有的性質(zhì)，跟外指的是發(fā)光強(qiáng)度，是光源本身固有的性質(zhì)，跟外部條件無關(guān)，不依距離遠(yuǎn)近變化。遠(yuǎn)看一燭光，近看也部條件無關(guān)，不依距離遠(yuǎn)近變化。遠(yuǎn)看一燭光，近看也是一燭光，都是是一燭光，都是1 1燭光的光強(qiáng)（燭光的光強(qiáng)（1cd1cd）。因此光強(qiáng)是絕對）。因此光強(qiáng)是絕對的，這符合人們的視覺習(xí)慣，方便應(yīng)用。的，這符合人們的視覺習(xí)慣，方便應(yīng)用。 亮度：亮度：某一光強(qiáng)的

22、光源投射到受照面上，人眼的感知作某一光強(qiáng)的光源投射到受照面上，人眼的感知作用。亮度和光強(qiáng)成正比，和受照面積成反比。同樣一支用。亮度和光強(qiáng)成正比，和受照面積成反比。同樣一支燭光，照射到燭光，照射到1m1m2 2白紙上，假設(shè)全反射，則亮度等于白紙上，假設(shè)全反射，則亮度等于1 1。但。但如果假設(shè)經(jīng)過一個(gè)如果假設(shè)經(jīng)過一個(gè)聚光鏡聚光鏡聚光，投射到聚光，投射到0.1m0.1m2 2，零度就是，零度就是1010。26物理量物理量符符號號國際單位制國際單位制單單位位符符號號注釋注釋光能光能（Luminous energy）Q流明流明秒秒lms單位有時(shí)被稱作單位有時(shí)被稱作talbots光通量光通量（Lumino

23、us flux）流明（流明（lm=cdsr）lm單位時(shí)間內(nèi)由光源（單位時(shí)間內(nèi)由光源（/被照物）所發(fā)被照物）所發(fā)出（出（/吸收）的光能吸收）的光能發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度（Luminous intensity）I坎德拉坎德拉（cd=lm/sr）cd發(fā)光強(qiáng)度是一光源所發(fā)出的在給定方發(fā)光強(qiáng)度是一光源所發(fā)出的在給定方向上單位立體角內(nèi)的光通量向上單位立體角內(nèi)的光通量亮度亮度（Luminance）L尼特（尼特（nit=cd/m2）nit亮度是一光源單位在給定方向上單位亮度是一光源單位在給定方向上單位面積單位立體角內(nèi)所發(fā)出的的光通量面積單位立體角內(nèi)所發(fā)出的的光通量照度照度（Illuminance）E勒克斯（勒克斯（lx=lm/m2）lx照度是每單位面積所接受可見光的光照度是每單位面積所接受可見光的光通量，用于入射表面的光。通量，用于入射表面的光。光發(fā)射