简版工厂供电课件第八九章

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1、主讲教师：于大川学时：主讲教师：于大川学时：16第八章 防雷与接地要点：电力装置的防雷保护接地装置的运行与设计 电力系统中，雷击是主要的自然灾害。雷电可能损坏设备或设施，造成大规模停电，也可能引起火灾或爆炸事故，危及人生安全，因此必须对电力设备、建筑物等采取一定的防雷措施。如果工作人员没有遵守安全操作规程，直接触及或过分靠近电气设备，或人体触及电气设备中因绝缘损坏而带电的金属外壳或与之相连接的金属构架，遭到伤害，称其为触电。为了避免触电事故的发生，保证人身安全，除遵守安全操作规程外，同时采取一定的保护措施，通常采用保护接地和保护接零。8.1 雷与防雷设备一 过电压及其分类在供电系统中，过电压有

2、两种：大气过电压与操作过电压。雷电引起的过电压，叫做大气过电压。这种过电压危害相当大，应特别加以防护。操作过电压是供电系统中开关操作、负荷骤变或由于故障而引起的过电压，运行经验证明，内部过电压对电力线路和电气设备绝缘的威胁不是很大。二 雷电形成及危害1 雷电形成雷电是带有电荷的雷云之间或雷云对大地（或物体）之间产生急剧放电的一种自然现象。大气过电压的根本原因，是雷云放电引起的。大气中的饱和水蒸汽在上、下气流的强烈摩擦和碰撞下，形成带正、负不同电荷的雷云。当带电的云块临近大地时，雷云与大地之间形成一个很大的雷电场。由于静电感应，大地感应出与雷云极性相反的电荷。当云中电荷密集处对地的电场强度达到2

3、530kV/cm时，就会使周围空气的绝缘击穿，云层对大地便发生先导放电。当先导放电的通路到达大地时，大地上的电荷与雷云中的电荷中和，出现极大的电流。这就是所谓的主放电阶段。主放电存在的时间极短，电流极大，是全部雷电流的主要部分。可能波及到电力系统的雷云放电，使电力系统电压升高。引起大气过电压。2 大气过电压的基本形式 高空中雷云之间的放电对人和地面物体没有危害，而雷云对大地的放电，将产生有很大破坏作用的大气过电压，有三种基本形式直接雷过电压（直击雷）雷云直接对建筑物或其它物体放电，其过电压引起强大的雷电流通过这些物体如地，从而产生破坏性很大的热效应和机械效应。造成击毁杆塔和建筑物，烧断导线，烧

4、毁设备，引起火灾。感应过电压（感应雷）雷电的静电感应或电磁感应所引起的过电 压，叫做感应过电压或感应雷。造成击穿 电气绝缘，甚至引起火灾。侵入波（进行波过电压）架空线路遭受直击雷击或感应雷而产生的高电位雷电波，可能沿架空线路侵入变电所（配电所）造成危险。占50%以上3 雷电的危害（我国每年因雷害伤亡人数大约在10500人左右。70年代广东从化知青农场一次雷击当场击死15人。1991年8月11日广州白云山神山镇4名农妇在屋檐下避雨遭雷击，二死二伤。1977年一次雷电直击广西某电视塔顶，塔顶上的微波机损坏，雷电过电压波通过塔上引线把高电位引发射机房，致使发射机、载波机、电源设备等都受到严重损坏，停

5、播数日之久。1997年一次闪电，雷电过电压波通过电话线引入广西大学网络中心机房，致使Modem池和拨号服务器损坏）雷电的机械效应产生的电动力可摧毁设备、杆塔和建筑，伤害人畜 强大的雷电流所产生的能量可烧断电线和电力设备 雷电的电磁效应可能产生过电压 击穿电气绝缘，甚至引起火灾爆炸 雷电的闪烁放电可能烘干绝缘子，使断路器跳闸或引起火灾，造成大面积停电4 我国雷电活动情况与直击雷规律雷暴日一天内只要听到雷声即称为一个雷暴日少雷区年平均雷暴日数不超过15的地区多雷区年平均雷暴日数超过40的地区雷电活动特别强烈地区 年平均雷暴日数超过90的地区及雷灾特别严重地区雷暴小时一小时内只要听到雷声，即称一个雷

6、暴小时。l 雷电活动规律热而潮湿多 冷而干燥少山区多 平原少春夏之交和夏秋之交多l 直击雷的规律孤立程度结构性质三 避雷针及其保护范围计算避雷针的作用实质上是引雷作用，是将雷电引到自己身上来，避免了在它所保护范围其它物体遭受雷击。避雷针（线）保护范围的大小与其高度有关。避雷针一般采用针长为12m、直径不小于20mm的镀锌圆钢或采用针长为12m、内径不小于25mm的镀锌钢管制成。它通常安装在电杆或构架、建筑物上。避雷针由接闪器、引下线、接地体三部分组成。接闪器：避雷针的最高部分，专用来接受雷云放电，称为“受雷尖端”。接地引下线：它是接闪器与接地体之间的连接线，它将接闪器上的雷电流安全地引入接地体

7、，使之尽快地泄入大地。引下线一般采用直径为8mm的镀锌圆钢或截面不小于25mm2的镀锌钢绞线。接地体：是避雷针的地下部分，其作用是将雷电流直接泄入大地。接地体埋设深度不应小于0.6m，垂直接地体的长度不应小于2.5m，垂直接地体之间的距离一般不小于5m。接地体一般采用直径为19mm镀锌圆钢。当雷击避雷针时，在避雷针顶端会产生过电压为(P189)“折线法”在电力系统又称“规程法”，即单支避雷针的保护范围是一个以避雷针为轴的折线圆锥体。L/620997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合标准就规定了单支避雷针的保护范围，见图。避雷针在地面上保护半径为：r=1.5h 被保护物高度hx水平面上保护半径的

8、计算a)当hx0.5h时，被保护物高度hx水平面上的保护半径 rx=(h-hx)p=hap式中：rx避雷针在hx水平面上的保护半径；hx被保护物的高度；ha避雷针的有效高度。p高度影响系数（h=30米，p=1;30h=120m,b)当hx0.5h时，被保护物高度hx水平面上的保护半径rx=(1.5h-2hx)pdtdihLRiULDchLD0hp5.5两支避雷针的保护范围设计者应首先根据被保护物的长、宽、高和避雷针的理想安装位置等情况，初步确定两针的高度及之间的距离，然后按下式计算 两针外侧的保护范围应按单支避雷针的计算方法确定 两针间的上部保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点O的

9、圆弧确定，圆弧的半径为RO，其高度ho为两针间在Hx水平面保护的最小宽度bx可按下式pDhho7)(5.1xOxhhb四 避雷线及保护范围计算 避雷线主要用于保护架空线路免受直击雷击，它是由悬挂在被保护物上空的接地线（镀锌钢绞线）、接地引下线和接地体三部分组成。其作用原理与避雷针相同 避雷线的确切名称应是“引雷线”在雷电先导阶段，避雷线顶部聚积电荷在发展先导和避雷线顶端之间的通道中建立了很大的电场强度，避雷线迎面先导的产生和发展大大加强这个通道中的电场强度，最后选定击中避雷线，靠近避雷线的被保护物比避雷线低，由于避雷线的屏蔽和迎面先导作用，使被保护物遭受雷击的概率很小。利用避雷线可实现直击雷保

10、护。虽然这种方法不是主动的，但能提供99.5%99.9%的保护效果。由避雷线向下作与其垂直面成25 的斜面构成保护空间的上部；在h/2的高度处转折，与地面离避雷线水平距离为h的直线相连的平面，构成保护空间的下部，合起来形成如图的屋脊式的保护空间，rx=0.47（h-hx）p（hxh/2时），rx=（h-1.53hx）p（Hxh/2时）式中，rx为每侧保护范围的宽度（m）。五、避雷器的选择避雷器是用来防止雷电产生过电压波沿线路侵入变电所或其它设备内，从而使被保护设备的绝缘免受过电压的破坏。它一般接于导线与地之间，与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。如图所示，沿线路侵入的过电压将首先使避雷器

11、击穿对地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的形式有三种，即氧化锌避雷器，管形避雷器和保护间隙金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器又称压敏避雷器。它是一种没有火花间隙只有压敏电阻片的阀型避雷器。压敏电阻片有氧化锌等金属氧化物烧结而成的多晶半导体陶瓷元件，具有理想的阀特性。在工频电压下，它具有极大的电阻，能迅速有效的阻断工频电流，因此无需火花间隙来熄灭由工频续流引起的电弧，而且在雷电过电压作用下，其电阻又变得很小，能很好地泄放雷电流。目前氧化物避雷器广泛应用于高低压设备的防雷保护。管型避雷器管型避雷器主要用于室外架空线上。在选择管型避雷器时，开断电流的上限，应不小于安装处短路电流的最大有效值（考虑非周

12、期分量）；开断电流的下限，应不大于安装处短路电流可能的最小值（不考虑非周期分量）。主要用于变配电所的进线保护和线路绝缘弱点的保护，保护性能较好的管型避雷器可用于保护配电变压器。保护间隙又称角型避雷器，是一个较简单的防雷设备，它由两个金属电极构成的，其中一个电极固定在绝缘子上，而另一个电极则经绝缘子与第一个电极隔开，并使这一对空气间隙保持适当的距离。工作原理：在正常运行的情况下，间隙对地是绝缘的，而当架空电力线路遭受雷击时，间隙的空气被击穿，将雷电流泄入大地，使线路绝缘子或其它电气设备的绝缘上不致发生闪络，起到了保护作用。于室外且负荷不重要的线路上。8.2架空线的防雷措施 架设避雷线，这是防雷的

13、有效措施，造价高，只在66kV及以上的架空线线路上才装设。35kV的架空线路上，一般只在进出变电所的一段线路上装设。而10kV及以下线路上一般不装设避雷线。尽量装设自动重合闸装置。线路发生雷击闪络之所以跳闸，是因为闪络造成了稳定的电弧而形成短路。当线路断开后，电弧即行熄灭，而把线路再接通时，一般电弧不会重燃，因此重合闸后，线路恢复正常状态，能缩短停电时间。提高线路本身的绝缘水平。在线路上可采用木横担、瓷横担，可以采用高一级电压的绝缘子，以提高线路的防雷水平。设避雷器和保护间隙。这是用来保护线路上个别绝缘薄弱地点，包括个别特别高的杆塔，带拉线的杆塔、跨越杆塔、分支杆塔、转角杆塔以及木杆线路中的金

14、属杆塔等处。利用三角形顶作保护线 绝缘子铁脚接地8.3变电所的防雷保护变电所的直击雷保护 变电所的进线段保护 线路的雷害事故往往只导致电网工况的短时恶化；变电所的雷害事故就要严重得多，往往导致大面积停电。变电设备得内绝缘水平往往低于线路绝缘，而且不具有自恢复功能，一旦发生击穿，后果十分严重。变电所的防雷保护与输电线路相比，要求更严格、措施更严密、可靠。1)雷电直击变电所；2)沿输电线入侵的雷电过电压波。变电所中出现的雷电过电压的两个来源：一、变电所的直击雷保护 必须装设避雷针或避雷线对直击雷进行保护。按安装方式的不同，避雷针分为独立避雷针和构架避雷针两类。注意对绝缘水平不高的35kV以下的配电

15、装置，构架避雷针容易导致绝缘闪络(反击)。变电所的直击雷防护设计内容主要是选择避雷针的支数、高度、装设位置、验算它们的保护范围、应有的接地电阻、防雷接地装置设计等。对于独立避雷针，则还有一个验算它对相邻配电装置构架及其接地装置的空气间距及地下距离的问题。11EUSA 为了防止避雷针对构架发生反击，其空气间距S1应满足下式要求为了防止避雷针接地装置与变电所接地网之间因土壤击穿而连在一起，地下距离S2 22EUSB亦应满足下式要求用下面两个公式校核独立避雷针的空气间距和地中距离E1、E2分别为空气间隙平均冲击击穿场强和土壤平均冲击击穿场强。hRsch1.02.01chRs3.02二、侵入波过电压的

16、保护 保证在靠近变电所的一段不长(一般为l2km)的线路上不出现绕击或反击。对于那些未沿全线架设避雷线的35kV及以下的线路来说，首先在靠近变电所(l2km)的线段上加装避雷线，使之成为进线段；对于全线有避雷线的110km及以上的线路，将靠近变电所的一段长2km的线路划为进线段。在进线段上,加强防雷措施、提高耐雷水平。进线段的作用：1.装设避雷针。装设避雷针来防止直接雷。2.装设避雷器。这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所。8.4 接地和接零一、一般概念1）接地和接地装置接地：电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。接地装置：由接地体和接地线两部分组成。接地

17、体：埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体或接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、建筑物的基础等，称为自然接地体。接地线：接地体与电气设备的金属外壳之间的连接线，称为接地线。接地线在设备正常运行时是不载流的，但在故障情况下通过接地故障电流。接地线又分为接地干线和接地支线。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。2）接地电流和对地电压当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半球形散开，这一电流，称为接地电流。试验表明，在距单根接地体或接地故障点20米左右的地方，实际上散流电阻已趋近于零，这电位为

18、零的地方，称为电气上的“地”或“大地”。电气设备的接地部分与零电位的“地”（大地）之间的电位差，就称为接地部分的对地电压。3）接地电阻 人工接地体或自然接地体的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻 接地电阻的数值等于接地装置对地电压和通过接地体流入地中的电流的比值。当通过接地体流入地中的电流为冲击电流时，所求得的接地电阻称为冲击接地电阻EEchIUR4)接触电压和跨步电压接触电压是指设备的绝缘损坏时，在身体可同时触及的两部分之间出现的电位差，用Ur表示。如人站在发生接地故障的设备旁边，手触及设备的金属外壳，则人手与脚之间的电位差，即为接触电压。跨步电压是指在故障点附近行走，两脚之

19、间(一般为0.8m)出现的电位差，用Us表示。在带电的断线落地点附近及防雷装置泄放雷电流的接地体附近行走时，同样也有跨步电压。跨步电压的大小与距接地点的远近有关，距离短路接地点愈远，跨步电压愈小，距离20米以外时，则跨步电压近似等于零。而接触电压的大小则反之，当距离接地短路点愈远时，接触电压愈大，愈近时，接触电压愈小。因此在敷设变配电所的接地装置时，应尽量使接地网做到电位分布均匀，以降低接触电压和跨步电压。跨步电压和接触电压示意图5）零线 在三相四线制的交流电路中与变压器直接接地的中性点连接的导线，或直流回路中的接地中性线，称为零线。在零线上不能装熔丝和开关，以防零线回路断开造成危险6）接地类

20、型u工作接地 工作接地是为保证电力系统和电气设备达到正常工作要求而进行的一种接地，例如电源中性点的接地、防雷装置的接地等。各种工作接地有各自的功能。例如电源中性点直接接地，能在运行中维持三相系统中相线对地电压不变，而电源中性点经消弧线圈接地，能在单相接地时消除接地点的断续电弧，防止系统出现过电压。至于防雷装置的接地，其功能更是显而易见的，不进行接地就无法对地泄放雷电流，从而无法实现防雷的要求。u 保护接地 由于绝缘的损坏，在正常情况下不带电的电力设备外壳有可能带电，为了保障人身安全，将电力设备正常情况不带电的外壳与接地体之间作良好的金属连接，称为保护接地。一般应用在高压系统中，在中性点直接接地

21、的低压系统中有时也有应用。保护接地可分为三种不同类型，即TN系统、IT系统和TT系统。TN系统TN-C系统：中性线N与保护线PE是合在一起的，电气设备不带电金属部分与之相连，适用于三相负荷比较平衡且单相负荷不大的场所，在工厂低压设备接地保护中使用相当普遍。TN-S系统：中性线N与保护线PE分开，电气设备的金属外壳接在保护线PE上，适用于环境条件较差、安全可靠要求较高以及设备对电磁干扰要求较严的场所。TN-C-S系统：该系统是TN-C和TN-S系统的综合，电气设备大部分采用TN-C系统接线，在设备有特殊要求场合局部采用专设保护线接成TN-S形式 IT系统IT系统是对电源小电流接地系统的保护接地方

22、式，电气设备的不带电金属部分直接经接地体接地。当电气设备因故障金属外壳带电时，接地电容电流分别经接地体和人体两条支路通过，只要接地装置的接地电阻在一定范围内，就会使流经人体的电流被限制在安全范围。TT系统针对大电流接地系统的保护接地。配电系统的中性线N引出，但电气设备的不带电金属部分经各自的接地装置直接接地，与系统接线不发生关系。发生绝缘损坏的故障时其保护方式与IT系统相似。二、接零 为防止因电气设备绝缘损坏而使人身遭受触电的危险，将电气设备的金属外壳与变压器中性线（零线）相连接的，称为接零保护。在三相四线制中性点直接接地系统中，当某一相绝缘损坏使相线碰壳时，单相接地短路电流则通过该相和零线构

23、成回路。由于零线的阻抗很小，所以单相短路电流很大，它足以使线路上的保护装置迅速动作，从而将漏电设备与电源断开，既消除触电危险，又使低压系统迅速恢复正常工作，起到保护作用。注意同一低压系统中，不能有的采取保护接地，有的又采取保护接零，否则当采取保护接地的设备发生单相接地故障时，采取保护接零的设备外露可导电部分将带上危险的电压。中性点不接地系统中的设备不允许采用保护接零。因为任一设备发生碰壳时都将使所有设备外壳上出现近于相电压的对地电压，这是十分危险的。在中性线上不允许安装熔断器和开关，以防中性线断线，失去保护接零的作用，为安全起见，中性线还必须实行重复接地，以保证接零保护的可靠性。四、重复接地在

24、中性点直接接地的低压电力网中采用接零时，将零线上的一点或多点再次与大地作金属性连接，称为重复接地。作用是：当系统中发生碰壳短路时，可以降低零线的对地电压，当零线断裂时，或当零线与相线交叉连接时，都可以减轻触电的危险。在中性点直接接地的低压电力网中采用接零时，必须实行重复接地。对实行重复接地的要求如下：在低压架空线末端及沿线每1km处；当高低压线路共杆架设时，在共杆架设段的两端终端杆上，低压线路的零线要接地；没有专用线芯作零线，或利用电缆金属外皮作零线的低压电缆线路；电缆和架空线在引入车间或大型建筑物处。零线断裂时零线对地电压主讲教师：于大川学时：主讲教师：于大川学时：168.5 变电所接地装置

25、及接地电阻计算一、变电所接地装置1）自然接地体的利用装设接地装置时，首先利用自然接地体，以节约投资。可作为自然接地体的有：与大地有可靠连接的建筑物的刚结构和钢筋、行车的钢轨、埋地的非可燃可爆的金属管等。对于变配电所来说，可利用其建筑物钢筋混凝土基础作为自然接地体。利用自然接地体时，一定要保证良好的电气连接，在建构筑物的结合处，除已焊接者外，凡用螺栓连接或其它连接的，都应采用跨接焊接，而且跨接线不得小于规定值。2）人工接地体的埋设人工接地体的埋设，应注意不要埋设在垃圾、炉渣和有强烈腐蚀性土壤处，遇有这些情况应进行换土。3）接地线自然接地线为了节约金属，减少投资，应尽量选择自然导体作为接地线。如建

26、筑物的金属构架、电梯竖井、电缆的金属外皮等都可以作为自然接地线。各种金属管道（可燃液体、可燃或爆炸性气体的金属管道除外）可作为低压电力设备的自然接地线。人工接地线为了连接可靠并有一定的机械强度，一般采用钢作为人工接地线。对于接地体和接地线的截面积应符合我国电气规定的最小规格。二、接地电阻的要求接地电阻是接地体的流散电阻与接地线和接地体电阻的总和。由于接地体和接地线的电阻相对较小，可略去不计。因此接地电阻可认为就是接地体的流散电阻。对接地电阻的要求，按我国有关规定执行即可。1）测量接地电阻的原理 测量接地体的接地电阻时，为了使电流能从接地体流入大地，除了被测接地体外，还要另外加设一个辅助接地体（

27、称电流极），才能构成电流回路。而为了测得被测接地体与大地零电位的电压，必须再设一个测量电压用的测量电极（称电压极）。2）测量接地电阻的方法间接法测量电阻。在测量接地电阻时须先估计电流的大小，选出适当截面的绝缘导线，在预备试验时可利用可变电阻R调整电流，当正式测定时，则将可变电阻短路，由电流表、电压表及功率表所得的数据可以算出接地电阻RE。IUR EPUIPR22E或3）测量接地电阻的方法直接法测量接地电阻一般测量接地电阻大多采用接地电阻测试仪。采用接地电阻测试仪测量接地电阻时，电流极和电压极与仪器配套供应。接地装置的运行运行中的接地装置巡视与检查一般为：1.检查接地线或接零线与电气设备的金属外

28、壳以及同接地网的连接处连接是否良好，有无松动脱落等现象；2.检查接地线有无损伤、碰断及腐蚀等现象；3.对于移动式电气设备的接地线，在每次使用前应检查其接地线情况，观察有无断股现象；4.定期测量接地装置的接地电阻值，测量接地电阻要在土壤电阻率最大的季节内进行，即夏季土壤干燥时期和冬季土壤冰冻最甚时期。接地装置的维护 1.要经常观察人工接地体周围的环境情况，不应堆放具有强烈腐蚀性的化学物质；2.对于接地装置与公路、铁路或管道等交叉的地方，应采用保护措施，以防碰伤损坏接地线；3.接地装置在接地线引进建筑物的入口处，最好有明显的标志，以便为运行维护工作提供方便；4.明敷的接地线表面所涂的漆应完好；5.

29、电气设备在每次大修后，应着重检查其接地线连接是否牢固；6.当发现运行中接地装置的接地电阻不符合要求时，可采用降低电阻的措施，如将接地体引至土壤电阻率较低的地方、装设引外接地体、或者在接地坑内填入化学降阻剂。要点：节约用电的意义节约用电的方法节约用电的途径提高功率因数的方法 第九章工厂的节约用电9.1.1 节约用电的意义电力是我国现代化建设的重要动力资源，是国民经济的命脉，是工农业生产的重要物质基础。电力紧张是我国面临的一个严重问题，供需矛盾较为突出。从我国电能消耗的情况来看，70%以上消耗在工业部门，所以工厂节能是个重点。节约电能，不只是减少工厂的电费开支，降低工业产品的生产成本，可以为工厂积

30、累更多的资金，更重要的是，由于电能能创造更多、更大的工业产值，因此多节约一度电，就能为国家创造若干财富，有力地促进国民经济的发展。所以节约电能具有十分重要的意义。l缓和电力供需l提高电能使用的经济效益 l加速工艺设备的改造，促进技术进步9.1.2 节能的一般途径建立科学的定额管理制度提高全厂电能利用率实行计划供用电，并利用工业余热发电供热 在供电系统中减少功率损耗 采用新技术、新材料和新工艺加强电力设备的维护检修，减小机械摩擦和各种能量损耗 9.2 工厂用电的功率因数一、功率因数的基本概念1.无功功率与功率因数 2.功率因数对供电系统的影响 增加供电系统的设备容量和投资 增加系统损耗 电压损耗

31、增大SPIUPN 3cos3 工厂企业常用的功率因数计算方法 瞬时功率因数 月平均功率因数 自然功率因数 总功率因数SPIUPN 3cos222)(11cosPQQPpWWWWW二、功率因数与节能 功率因数低的原因：大量使用感应电机和感性用电设备感性用电设备配套不匹配或使用不合理，造成轻载或空载运行变压器选择容量大，常年低负载率没有电容等无功补偿设备三、提高功率因数的方法 提高自然功率因数 采取人工补偿方法提高功率因数提高自然功率因数正确选择异步电动机的容量 异步电动机的额定功率应当尽量接近于所拖动的机械负荷将轻负荷电动机改变接线 改变电动机的内部接线，使异步电动机各绕组所承受的电压降低，从而

32、减少异步电动机所取用的无功功率 限制异步电动机的空载 将空载运行的异步电动机从供电线路上切除，就可以减小无功功率，提高功率因数 提高异步电动机的检修质量 防止空气间隙增加，以免增大激磁电流，降低功率因数和效率 变压器的合理使用 更换轻负荷的变压器，提高功率因数 采用人工补偿装置提高功率因数人工补偿装置，主要有同步补偿机和移相电容器。同步补偿机是一种专门用来改善功率因数的同步电动机，通过调节其励磁电流，可以起到补偿无功功率的作用。移相电容器是一种专门用来改善功率因数的电力电容器。由于移相电容器是一种静电电容器，消耗容性无功功率，当它与电网并联时，可以减少电网供给的无功功率，提高功率因数。移相电容

33、器与同步补偿机相比，由于它无旋转部分，且具有安装简单、运行维护方便及有功损耗小等优点，所以移相电容器在工厂供电系统中得到广泛应用。9.3 功率因数的人工补偿一、电容器并联补偿的工作原理：在交流电流电路中，纯电阻负荷中的电流与电压同相；纯电感负荷中的电流滞后与电压90o；而纯电容负荷的电流则超前于电压90o；可见，电容中的电流与电感中的电流相差180o，它们能够互相抵消。电力系统的负荷大部分是电感性和电阻性的，因此总电流将滞后于电压一个角度（功率因素角）如果将移相电容器与负荷并联，则移相电容器的电流将抵消一部分电感电流，这样使电感电流减少，总电流也减少，功率因数将得到提高。二、电容器无功容量的选

34、择1.电容器无功容量与电容值的关系2.补偿容量的选择3.对电动机进行个别补偿的电容器电量计算应按使电机空载时使补偿后的功率因数接近1.UqC 2322314.0102CUfCUXUQccCUUQICC314.03314.03CUUQICC)tan(tan21pjCPQ03UIQC三、移相电容器的补偿方式并联补偿的电力电容器的大多采用形接线。低压并联电容器，多数是做成三相的，内部已接成形。优点是：三个电容为C的电容器接成的容量是接成Y容量的3倍。电容器采用接线时，任一电容器断线，三相线路仍得到无功补偿，而采用Y接线时，一相电容器断线时，断线相则失去无功补偿。缺点是：电容器采用接线时，任一电容器击

35、穿短路时，将造成三相线路的两相短路，短路电流非常大，有可能引起电容器爆炸。并联电容器组必须装设与之并联的放电设备高压电容器组的接线高压侧补偿高压侧补偿多采用集中补偿，将移相电容器组接在变电所的610kV母线上，一般根据电容器组容量的大小选配开关,对集中补偿的高压电容器利用高压断路器进行手动投切。电容器组的安装方式可根据台数多少设置在高压配电室或专用电容器室。高压集中补偿的特点是电容器的利用率高，能减少供电系统及线路中输送的无功负荷,这种补偿方式的初投资较少，便于集中运行维护。但不能减少用户变压器和低压配电网络中的无功负荷。这种补偿可以满足工厂总功率因数的要求，所以在大中型工厂中广泛应用。低压电

36、容器组的接线变电所低压母线上的集中补偿低压集中补偿是将低压电容器集中装设在车间变电所的低压母线上。这种补偿方式能补偿变电所低压母线前的变压器、高压线路及电力系统的无功功率，有较大的补偿区。这种补偿能减少变压器的无功功率，因而可使变压器容量选得较小。因此比较经济，运行维护方便，这种补偿方式在工厂中广泛应用。对集中补偿的低压电容器组，可按补偿容量分组投切。可利用接触器进行分组投切或利用低压断路器进行分组投切。电容器组的安装方式一般设置在高低压配电室或低压配电室内。移相电容器的装设地点电气设备的个别补偿按照某一用电设备的需要来装设电容器，电容器直接接在用电设备的附近。对个别补偿的电容器组，利用控制用

37、电设备的断路器或接触器进行手动投切。特点是使无功功率能做到就地补偿，从而减少了企业内部的配电线路、变压器、高压线路中的无功功率。补偿范围最大，补偿效果最好。这种补偿投资大，只有在电气设备运行时才能投入，其利用率低。而且安装在用电设备附近，往往受到剧烈的震动，个别补偿适合于负荷平稳、经常运转的大容量电动机。也适于容量小但数量多且是长期稳定运行的设备。对于高低压侧的基本无功功率补偿，仍宜采用高压集中补偿和低压集中补偿。电机旁个别补偿接线车间内补偿车间内补偿的电容器组接于车间配电盘的母线上，所以利用率比个别补偿的大。同时能减少低压配电线路及变压器中无功功率。在工厂供电系统中，多是综合采用以上几种补偿

38、方式，以求达到总的无功补偿要求使工厂的电源进线出的功率因数不低于规定值。移相电容器的保护主要故障是短路故障，一般为电容器组与断路器之间的连线上发生短路和电容器内部发生短路，它可造成相间短路。对于低压移相电容器和容量较小时（450kvar及以下）高压移相电容器可装设熔断器作为相间短路保护，对于容量较大的高压移相电容器，则需用高压断路器控制，装设过电流保护作为相间短路保护。对于接成形接线高压电容器组，为防止电容器击穿时引起相间短路，所以形接线的各边，均接有高压熔断器保护。当610kV电容器组装在有可能出现过电压的场所时，需装设过电压保护。当电容器组所接电网的单相接地电流大于10A时，应装设单独的单

39、相接地保护装置。电容器组的单相接地保护与610kV线路接地保护相似。当接地电流小于10A以及电容器与支架绝缘时，可以不装设接地保护。电容器组的操作正常情况下全站停电操作时，应先拉开电容器开关，后拉开各路出线开关。恢复送电时，应先合各路出线开关，后合电容器组的开关。事故情况下，全站无电后必须将电容器开关拉开。电容器组开关跳闸后不应抢送，保护熔丝熔断后，在未查明原因之前不准更换熔丝送电。电容器组禁止带电荷合闸，电容器组切除三分钟后才能进行再次合闸。运行中电容器组的巡视和检查日常的巡视一般由变配电所的运行值班员进行。夏季的巡视在室温最高时进行，其它的时间可在系统电压最高时进行。巡视时要注意观察电容器

40、的外壳有无膨胀；有无漏油、喷油等现象；有无异常的声响及火花；示温蜡片的熔化情况等。值班员应检视其电压、电流和室温等，有无放电响声和放电痕迹，接头有无发热现象，放电回路是否完好，指示灯是否正常。电容器组要定期停电检查。其检查内容是检查各部螺丝接点的松紧和接触情况，检查放电回路的完整性，检查风道的灰尘并清扫电容器的外壳、绝缘子及支架等处的灰尘，检查电容器的开关、馈线，检查电容器外壳的保护接地线，检查保护装置。切除电容器的情况电容器爆炸接头严重过热套管闪络放电电容器喷油或燃烧环境温度超过40变配电所停电，电容器也应切除，以免突然来电时，母线电压过高，击穿电容器。切除电容器的注意事项在切除电容器时，须

41、从外观（如指示灯）检查其放电回路是否完好。电容器从电网切除后，应立即通过放电回路放电。高压电容器放电时间不短于5分钟，低压电容器的放电时间不短于1分钟。但对于故障电容器本身还应特别注意，其两极间还可能有残余电荷。这是因为故障电容器可能是内部断线或熔丝熔断，也可能是引线接触不良，这样在自动放电或人工放电时，它的残余电荷是不会被放掉的。所以，为确保人身安全，运行或检修人员在接触故障电容器前，还应带好绝缘手套，用短接导线将所有电容器两端直接短接放电。9.4 变压器的经济运行一、有关经济运行的基本概念经济运行无功功率经济当量var)/(21kkWQPPKQ二、变压器效率与经济负荷系数1.变压器效率 因

42、为2.变压器效率最高时的负荷系数%100%12PPb2021fdnKPPPPbnfSSK 22cosbnfSKP%100coscos%2022dnfbnfbnfbPKPSKSKdnPKP00200)(1)(bndnQdnQnSSQKPnQKPnP2001)(11)(1(bndnQdnQnSSQKPnQKPnP2001)(11)(1(bndnQdnQnSSQKPnQKPnP三、变压器的经济运行1.当总负荷满足条件 n台变压器运行经济2.当总负荷增加，并满足应增加一台，以（n+1)台运行经济3.当总负荷减少，并满足应切除一台，以（n-1）台运行经济dnQdnQbndnQdnQbnQKPQKPnnS

43、SQKPQKPnnS0000)1()1(dnQdnQbnQKPQKPnnSS00)1(dnQdnQbnQKPQKPnnSS00)1(9.5 电动机的合理使用一、异步电动机的效率及经济运行负荷系数1.电动机的效率111121PPPPPPPdddQQdPKPP)1(2220qndfdfdQndfddPKKKPKP)1)(1(0rrPPnddmPPnddQ0nndIImcos10)11)(1(rPPndndtannndQndPP*0*0011dndnddPPPPr2.电动机最经济运行负荷系数根据单位负荷功率下有功功率损耗最小的条件计算)(000dQQndQnddqQdfdjPPKPPKPK二、提高电动机效率的措施1.根据输出功率合理地选择电动机额定容量2.改变供电电压3.限制异步电动机空载运行时间