[理学]供电技术课件ch.ppt

内容提要：本章介绍了用户供电系统的电力负荷与负荷计算，介绍 了供电电压以及电源的选择、变电所的主接线和二次接线，还介绍 了配电系统的设计，最后简单介绍了供电系统的电能节约与电能质 量控制。 第第2 2章章 用户供电系统用户供电系统 第第2 2章章 用户供电系统用户供电系统 第一节 电力负荷与负荷计算 第二节 供电电压与电源的选择 第三节 用户变电所 第四节 变电所的电气主接线 第五节 变电所的二次接线 第六节 高低压配电网 第七节 用户供电系统的电能损耗与节约 第八节 供电系统的方案比较 第一节 电力负荷与负荷计算 一、关于负荷的基本概念 a)连续运行工作制 b)短期运行工作制 c)断续周期工作制:负荷持续率(暂载率)FC 1. 设备安装容量 p 设备安装容量PN（亦称设备功率）是指连续工 作的用电设备铭牌上的标称功率PE。 p 用电设备具有不同的运行工作制，应按设备铭 牌功率予以折算。 设备安装容量的确定 p重复短暂工作制的设备容量 吊车机组用电动机: 电焊机及电焊变压器 p长期工作制和短时工作制的设备容量 : PN.M=PE （2）电焊机的设备安装容量 电焊机属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到 ， 所以2台电焊机的设备容量： 解：（1）金属切削机床的设备安装容量 金属切削机床属于长期连续工作制设备，所以20台金属切削机床的 总容量为： 例 某小批量生产车间380V线路上接有金属切削机床共20台（其中10.5kW-4台， 7.5kW-8台，5kW-8台），车间有380V电焊机2台（每台容量20kVA， , ），车间有吊车1台11kW， ），试计算此车间的设备 容量。 （3）吊车的设备安装容量 吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到 ， 所以1台吊车的容量为： (4) 车间的总设备安装容量为： 例 某小批量生产车间380V线路上接有金属切削机床共20台（其中10.5kW-4台， 7.5kW-8台，5kW-8台），车间有380V电焊机2台（每台容量20kVA， , ），车间有吊车1台11kW， ），试计算此车间的设备 容量。 2. 负荷与负荷曲线 电力负荷：有功功率、 无功功率和视在功率。 电力负荷随时间变化的 曲线称为负荷曲线。 图2-1 日负荷曲线与年负荷曲线 a)日有功负荷曲线 b)年有功负荷曲线 负荷曲线作用 负荷曲线分类： 按作图方式分。 按功率性质分。 按时间分。 3. 平均负荷、最大负荷、有效负荷与计算负荷 （1）平均负荷Pav （2）最大负荷Pmax （3）有效负荷Pe 平均负荷与最大负荷 p电力用户的实际负荷并不等于用户中所有用电设备 额定功率之和。 p在用户供电系统设计中，必须首先找出这些用电设 备的等效负荷。 p等效：实际变动负荷所产生的最大热效应与等效负 荷产生的热效应相等，或实际负荷产生的最大温升 与等效负荷产生的温升相等。 p在供电系统设计中，将等效负荷称为计算负荷Pc。 p计算负荷可以作为供电系统设计和电气设备选择的 依据。 （4）计算负荷Pc 4. 负荷系数、利用系数、需要系数与形状系数 （1）负荷系数 （2）利用系数 （3）需要系数（4）形状系数 5. 年最大负荷利用小时数Tmax 年最大负荷利用小时数Tmax是一个假想时间 二、负荷的估算 1. 单位产品耗电量法 2. 负荷密度法 3. 形状系数法 1）将用电设备分组，求出各用电设备组的总安装容量. 2）查出各用电设备组的利用系数及对应的功率因数，计算平 均负荷： 3）选择形状系数Kz的值（一般情况下可取Kz=1.15）估 计计算负荷： 三、负荷的计算 p 根据工艺和建筑设计等部门提供的用电设备及其 安装容量确定计算负荷的工作称为负荷计算。 p 其理论依据是相似性原理。 p 负荷计算就是求计算负荷Pc,Qc,Sc和Ic p 负荷计算的方法：需要系数法、二项式法、附加 系数法等。其中，需要系数法应用最广。 三、负荷的计算 1单台用电设备 的计算负荷 用电设备 铭牌给出 的功率因 数角的正 切值 2用电设备组的计算负荷 需要系数法适用范围。 对设备台数较少的处理。 3配电干线的计算负荷 4车间或全厂变压器低压侧的计算负荷 5车间或全厂变压器高压侧的计算负荷 6单相用电设备计算负荷的确定 p 当单相用电设备的总容量小于三相设备总容量的15 时，可直接按三相平衡负荷计算； p 若单相用电设备的总容量大于三相用电设备总容量的 15时，需先将单相换算成三相等效负荷，再计算。 单相设备接于相电压 单相设备接于线电压 四、功率因数及其提高 1）瞬时功率因数 1功率因数分类和计算 2）平均功率因数 3）自然功率因数 4）总功率因数 （1）系统中输送的总电流增加。 （2）增加输电线路上的有功功率损耗和电能损耗。 （3）线路的电压损耗增大。 （4）发电机出力相对降低。 2功率因数对供电系统的影响 3功率因数的提高 高压：功率因数应达到0.9以上 其他用户：功率因数应在0.85以上。 人工补偿无功功率提高自然功率因数 提高功率因数 1）提高自然功率因数 采用降低各用电设备所需的无功功率的措施： 电动机不宜轻载空载运行； 电力变压器不宜轻载运行 改变轻负荷电动机的接线； 2）人工补偿无功功率 当采用提高用电设备自然功率因数的方法后仍不能达到 供用电规则所要求的数值时，就需要设置专门的无功补 偿电源，人工补偿无功功率。 人工补偿无功功率的方法主要有以下三种： 并联电容器补偿、 同步电动机补偿、动态无功功率补偿 电容器的补偿原理及方式 无功补偿应本着就近平衡的原则。 补偿装置应尽量靠近无功负荷。 按照补偿电容器安装的位置，分为就地补偿和集 中补偿。 p原理：容前感后 p方法：并联静电电容器 电容器的补偿方式 就地补偿： 优点：补偿效果最好。 缺点：电容器利用率较低。 集中补偿： 优点：电容器的利用率较高。 缺点：补偿效果稍差。 具体分为：分组集中补偿、低压集中补偿和高压集中补偿。 低压集中补偿：补偿6(10)kV变压器低压侧的无功功率。 高压集中补偿：补偿高压用电设备的无功功率和6(10)kV 变压器的无功损耗。 图2-3 补偿电容器的布置方式 各种补偿方式的补偿范围 5补偿容量和补偿后计算负荷的计算 （1）补偿容量的计算 (2) 补偿后计算负荷的计算 确定电容器的个数 补偿后总的无功 计算负荷为 补偿后的视在 计算负荷为 五、供电系统负荷计算示例 某用户供电系统结构和负荷数据如图2-4所示，按照需要 系数法，各级负荷计算如下。 例 图2-4 负荷计算示例图 解 （1）通风机 通风机：PN=29kW，查表得Kd0.85和tan=0.75，于是 （2）高频加热设备 高频加热设备：PN=80kW，查表得Kd=0.8和tan=1.33，于是 （3）机加工车间 冷加工机床：PN=50kW，查表得Kd=0.16和tan=1.73； 热加工机床：PN=28kW，查表得Kd=0.25和tan=1.52；于是 1. 用电设备组的负荷计算 （4）点焊机 点焊机：PN=90kW，查表得Kd=0.35和tan=1.33，于是 取1变电所各组负荷的同期系数为：K =0.90，于是 2. 1变电所低压侧计算负荷 采用电容器分组自动投切的低压集中补偿方式，设补偿后功 率因数为cos=0.93，则 补偿后变压器低压侧计算负荷为122kW+j48kvar，Sc=131kVA。 1变电所变压器损耗按下式估算： 1变电所高压侧计算负荷为： 3. 低压集中补偿容量的计算 4. 变电所高压侧计算负荷 取全厂负荷的同期系数为：K =0.90，于是 5.全厂总计算负荷 第二节 供电电压与电源的选择 1、一个集中负荷线路的电压损失 每相电压损失：UUA-UB 线电压损失： U 电压损失的百分值： 一、线路电压损失 由于线路存在阻抗，当输送一定负荷时，线路首末端将存在电 压之差。 （二）带多个集中负荷线路的电压损失 总的电压损失 采用各负载功率来计算： 若线路截面全长都相等： 负荷距 二、电压与负荷容量和输送距离的关系 由于受导线截面的限制和线路电压损失的要求，每一标称电压 下线路的输电能力是有限的。 1) 对对截面为为A的导线导线 ，设设其可承载载的最大电电流为为Imax， 则则其可输输送的最大功率为为: 例如：对截面为240mm2的铝芯架空线，在满足经济性条件下其可承受的 最大电流为216A，设负荷功率因数为0.8，则在10kV电压下可输送的最 大功率为： 二、电压与负荷容量和输送距离的关系 2) 按线线路电压损电压损 失要求确定输输送距离： 例如：对截面为240mm2的铝芯架空线，线间几何均距为1m，设负荷功 率因数为0.8，则在10kV电压下的最大负荷距为： 最大负荷下的传输距离为： 三、电压的选择 1供电电压的选择 p 综合各种因素而定。 p 一般用户的供电电压为610kV，大中型工业企业的供电 电压可为35kV。 p 对于个别特殊电力用户，在技术经济合理的条件下，可 考虑采用更高一级电压供电。 2高压配电电压的选择 p用户供电系统的高压配电电压一般采用610kV。 p首选10kV。 p当用户有多台6kV用电设备、且容量较大、在技术经 济上合理时，才采用6kV。 3低压配电电压的选择 p我国是380220V。 p对于矿山和油田等特殊场合，用电可采用660 380V或1140/660V。 四、电源的选择 依据用电设备对供电可靠性的要来选择供电电源 1负荷等级 (1)一级负荷（关键负荷） (2)二级负荷（重要负荷） (3)三级负荷（一般负荷） 级别一 级二 级三 级 停电影响 人身伤亡，重大设备损 坏，政治、经济上重大 损失 政治、经济造成较 大损失，设备局部 损坏大量减产等 不属于一级 、二级的负 荷 允许停电 时 间 备用电源投入时间，特 别重要负荷不允许停电 允许短时停电几分 钟 停电影响不 大 对供电电 源要求 两个独立电源供电 两回路供电 无特殊要求 举 例 炼钢厂的炼钢炉、医院 、人民大会堂 纺织厂，化工厂 2电源及其选择 p 电力用户可由多种电源供电。 p 正常电源。 p 应急电源。 一级负荷 应由两个独立电源供电，有特殊要求的一级负荷 ，还需增设应急电源。 二级负荷 应由两回线路供电 三级负荷 对供电方式无特殊要求。 独立电源指不受其他电源影响的电源。具备下列条件的发 电厂或变电所的不同母线均属于独立电源： 每段母线的电源来自不同的发电机，且以后的输变配各环节均 为分列运行。 母线段间无联系，或虽有联系但当其中一段母线发生故障时， 能自动断开联系，不影响其余母线继续供电。 第三节 用户变电所 图2-7 用户供电系统结构框图 1总降压变电所 2配电所 310(6)kV变电所 4高压用电设备 一、变电所的作用与组成 p 变电所的主要作用是降低电压、配电。 p 用户变电所按电压等级分：总降压变电所和 10(6)kV变电所（在工业企业称为车间变电所 ）。 p 高低压开关、供配电线路和测量保护设备等是 变电所中的主要电气设备。 p 安全、可靠、合理、经济是对用户供电系统的 基本要求，也是对用户变电所的要求。 二、变电所的设置及位置的确定 1总降压变电所或总配电所 p当用户供电电压为35kV及以上时，应考设置总降压变 电所。变压器为12台。 p当供电电压为10(6)kV且有多台高压用电设备宜设置总 配电所。 p对负荷不大的小型用户，可将总配电所与某个10(6)kV 变电所合并，扩充为变配电所，或仅设一个独立式变 电所。 p总降压变电所的位置应接近负荷中心，并适当靠近电 源的进线方向。 210(6)kV变电所 p 10(6)kV变电所（车间变电所）的设置主要取决于车间（或 小区）负荷的大小、车间（或小区）之间的距离。 p 一个10(6)kV变电所一般设置12台变压器，单台变压器容 量一般不大于1600kVA。 10(6)kV变电所的形式 独立变电所 附设变电所 箱式变电所 地下变电所 三、变压器的选择 电力变压器分类： 按绕组形式可分为：双绕组变压器、三绕组变压器和自 耦变压器。 按相数可分为：单相变压器、三相变压器和多相变压器 。 按冷却方式可分为：油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷和 空气自冷等。 按绝缘介质可分为：油浸式变压器，干式变压器，充气 式变压器等。 按调压方式分为：有载调压变压器、无励磁调压变压器 。 按中性点绝缘水平分为：全绝缘变压器和半绝缘变压器 。 单相变压器三相电力变压器 油浸变压器干式变压器 三、变压器的选择 p 选用低损耗节能型。 p 调压方式的选择。 p 绕组形式的选择。 p 变压器台数的选择。 p 变压器容量的确定。 p 变压器的绕组接线型式的选择。 三、变压器的选择 1变压器的过负荷能力 p 正常过负荷 p 事故过负荷 自然循环油冷双绕组变压器的允许过负荷百分数 变压变压 器平均负负荷 与最大负负荷之 比 最大负负荷在下列持续时间续时间 下，变压变压 器过负过负 荷百分数 2h4h6h8h10h12h 0.528242016127 0.623201714106 0.717.51512.5107.55 0.75141210864 0.811.5108.575.53 0.858764.532 0.9432 变压器急救情况下的允许过负荷百分数和时间 自然循环环油 浸式 过负过负 荷百分 数 306075100200 过负过负 荷时间时间 /min 1204520101.5 干式 过负过负 荷百分 数 1020305060 过负过负 荷时间时间 /min 756045185 三、变压器的选择 2变压器的经济运行 p变压器的经济运行是指：变压器在运行中传输单位kVA所 产生的有功功率损耗最小。 p变压器的经济运行与变压器的负荷率有关，通常单台变压 器的经济运行负荷率约为70。 p多台并列运行的变压器，也存在经济运行的问题。 3变压器数量的选择 p变压器台数的选择：通常12台。 p一、二级负荷较大时，应采用2台。 p一、二级负荷较小，并可由低压侧取得足够容量的备用 电源，也可装设1台 。 p三级负荷时，通常采用1台。但当负荷较大或认为经济 合理时，也可采用2台。 三、变压器的选择 3变压器容量的选择 p单台变压器额定容量应大于等于计算负荷。 p两台并列运行的变压器，应满足： 三、变压器的选择 3变压器容量的选择 p设有两台变压器的变电所，2台变压器等容量。其单台变 压器的容量选择根据它的备用方式。 p明备用：一台变压器工作，另一台变压器停止运行作为备 用。此时，两台变压器均按最大负荷时变压器负荷率为 100考虑。 p暗备用：两台变压器同时投入运行，正常情况下每台变压 器各承担约全部负荷的50 。此时，每台变压器的容量 宜按全部最大负荷的70选择。 暗备用应用较广！ 四、变电所的主要电气设备 由一次设备和二次设备组成： 一次设备：指直接生产、输送和分配电能的设备。 包括变压器、高压断路器、隔离开关、电抗器、并联补偿 电力电容器、电力电缆、送电线路、母线等。又称为一次 部分。 二次设备：对一次设备的工作状态进行监视、测量、控制和 保护的辅助电气设备称为二次设备。 包括测量仪表、控制与信号回路、继电保护装置、制动装 置以及远动装置等。又称为二次部分。这些设备通常由电 压互感器、电流互感器、蓄电池组或低压电源供电。 1、开关设备 在电力系统中，将能接通、断开或转 换高压电路的电器统称为“高压开关电 器” 。 分立使用的高压开关电器主要有： 断路器 隔离开关 负荷开关 熔断器 断路器 高压断路器（circuit-breaker）是带有强力灭 弧装置的高压开关设备，是供配电系统中重要的 开关设备。 能够开断和闭合正常线路与故障线路。 高压断路器通常按照灭弧介质分类，主要有: u多油断路器 u少油断路器 u真空断路器 uSF6（六氟化硫）断路器 少油断路器 断路 器均 压电压电 容器 支 持 瓷 套 灭灭弧 装置 中间间机 构箱 底 座 多油断路器 真空断路器 动触杆 波纹管 动触头 屏蔽罩 真空灭弧室的结构 SF6 断路器 SF6 断路器 隔离开关 主要功能是隔离电源。 由于不设灭弧装置，隔离开关一般不允许带负荷 操作，即不允许接通和分断负荷电流。 可用来分合一定的小电流。 隔离开关的操作暨倒闸操作规定 p由于隔离开关没有灭弧装置，只能切除相当小的电流，所 以严禁带负荷进行分合闸操作。须严格遵守“倒闸操作”的 规定。 p倒闸操作：指电气设备或电力系统由一种运行状态变换到 另一种运行状态，由一种运行方式变换到另一种运行方式 所进行的一系列的有序操作。 p常指：断路器和隔离开关的操作。 分闸时，先断QF，后断QS； 合闸时，先合QS，后合QF。 倒闸操作规定：倒闸操作规定： 负荷开关 p高压负荷开关：有简单的灭弧装置。可以用 来切断负荷电流，但不能用来切断短路电流 。 p在分闸状态有明显可见的断口。 p常与高压熔断器串联合用代替断路器。 p带有高分断 能力熔断器 的高压负荷 开关 p户内高压真空 负荷开关一熔 断器组合电器 熔断器 p高压熔断器（fuse） 跌落式熔断器跌落式熔断器 限流式熔断器限流式熔断器 2、母线 p作用：汇集电流 p材料：铜、铝和钢等，一般以铝为多 p形状：矩形，管形和多股绞线 p排列：横排和竖排 p母线的着色： 直流：正极红色红色；负极蓝色蓝色 交流：A相黄色黄色；B相绿色绿色；C相红色红色 中性线：不接地中性线白色白色；接地中性线紫紫 色色 3、绝缘子 绝缘子：用来支持和固定载流导体，并使导体与地 绝缘，或使装置中处于不同电位的载流导体之间绝 缘。 绝缘子必须具有足够的绝缘强度和机械强度，并能 耐热和耐潮湿。 o支柱绝缘子 o套管绝缘子 绝缘子 4、高压开关柜 p属于成套配电设备。 类型：类型： 固定式：固定式：GGGG系列系列(GG-1A)(GG-1A)、 KGNKGN系列、系列、XGNXGN系列系列 手车式：手车式：GCGC系列、系列、JYNJYN系列系列 、GFCGFC系列、系列、KYNKYN系列系列 KGN5 GG-1AGG-1A 结构原理： 一次绕组串联在主电路中或直接利用一次母线；二次绕组 所接仪表、继电器均串联。 用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘 用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围 功能 电流互感器(CT) TATA 符号 5、互感器 单匝式（包括母线式、心柱式、套管式） 多匝式（包括线圈式、线环式、串级式） 类型 准确度级：测量用有0.1、0.2、0.5、1、3、5等级; 保护用有5P和10P两级。 I2N=5A或1A 电流互感器的基本结构和接线 1-铁心 2-一次绕组3-二次绕组 高压电流互感器一般制成两个铁心和两 个二次绕组，其中准确度级高的二次绕组接 测量仪表，其铁心易饱和；准确度级低的二 次绕组接继电器，其铁心不应饱和。 高压CT图形符号 低压电流互感器一般只制造一个铁心和一个二次绕 组，一次绕组则利用一次母线或电缆。 电流互感器在工作时其二次侧不得开路。 电流互感器的二次侧有一端必须接地； 电流互感器在连接时，要注意其端子的极性。 使用注意事项 U2N=100伏 结构原理： 一次绕组并联在主电路中,二次绕组绕组 中仪仪表，继电继电 器均并联连联连 接。 TVTV 符号 电压互感器的基本结构和接线 U2 U1 电压互感器 按相数分：有单单相式和三相式； 按绕组绕组 数量分：有双绕组绕组 （如JDZ-10型） 和三绕组绕组 （如JDZJ-10型） 类型 准确度级：有0.2、0.5、1、3等级。 TV TV 有的电压互感器具有3个绕组（有2个二次绕组），其符号 为 三相三绕组电压互感器的铁心为三相五心柱式，为了测量 零序电压。 使用注意事项：在工作时其二次侧不得短路；二次侧有一 端必须接地；连接时要注意其端子的极性。 p 两个单单相电压电压 互感器接成V/V形，或称开口三角连连接。 可测测量三相三线线制电电路的各个线电压线电压 ，也可接电电能表或 功率表。常用于中性点不接地系统统中。 电压互感器常用接线方案 p 三相三芯式的Y/Y0连连接。可测测量线电压线电压 ，也可接电电能表 或功率表，但不能测测相电压电压 。 常用接线方案 p 三个单单相三绕组电压绕组电压 互感器或一个三相五心柱三绕组电压绕组电压 互感器接成 Y0/Y0/ 形，可测测量线电压线电压 、相电压电压 ，也可接电电能表或功率表。另一 个二次辅辅助绕组绕组 接成开口三角形，用来测测量电电路对对地绝缘绝缘 ，即测测量零 序电压电压 。用的最多。 常用接线方案 6、避雷器 p避雷器：防止雷电产生的过电 压沿线路侵入变配电所，以免 危及被保护设备的绝缘。 p氧化锌避雷器还有吸收操作过 电压的功能。 p避雷器应与被保护设备并联， 装在被保护设备的电源侧。 7、其他主要电气设备 静电电容器 所用变压器 低压开关 低压断路器（自动空气开关） 低压隔离开关（刀开关） 低压熔断器 第四节 变电所的电气主接线 一、电气主接线及其要求 p电气主接线：由高压电器设备通过连接线组成的接受和 分配电能的电路。也称一次电路或一次接线。 p用规定的设备文字和符号，按其作用依次连接的单线接 线图称作主接线图或一次接线图。由于三相交流电力装 置中三相连接方法相同，主接线图通常只画出一相的连 接，因而也称为单线图。 p对变电所主接线的基本要求：安全、可靠、灵活、经济 。还应考虑未来用电负荷的发展，即要求电气主接线具 有发展和可扩展性。 主接线方式 有汇流母线 无汇流母线（无母线 ） 单母线 双母线 单母线 单母分段 单母带旁母 单母分段带旁母 双母线 双母单分段 双母带旁母 双母双断路器 3/2接线（一倍半） 桥形接线（内桥、外桥、全桥） 多边形接线 单元接线 扩大单元接线 二、母线制 1单母线制 图2-12 单母线制 二、母线制 1.单母线制 断路器：用于切断和关合正 常的负荷电流，并能切断短 路电流。 隔离开关作用： 靠近母线侧的称母线隔离开关(上 隔离)，用于隔离母线电源和检修 断路器； 靠近线路侧的称线路隔离开关(下 隔离)，用于防止在检修断路器时 从用户侧反向送电，防止雷电过 电压沿线路侵入，保证维修人员 安全。 2单母线分段制 p 单单母线线分段制优优点：在可靠性和灵活性方面较单较单 母线线制有所 提高。 p 当双回路同时时供电时电时 ，母线线分段开关正常是打开的。 p 单单母线线分段的缺点是，某分段上的母线线或母线线隔离开关发发生 故障或检检修时时，该该段母线线上的负负荷将中断供电电，而且电电源 只能通过过一回进线进线 供电电。 图2-13 单母线分段制 a)用隔离开关分段 b)用断路器分段 3双母线制 图2-14 双母线制 p双母线线制的优优点有：轮轮流检检修母线线或母线线隔离开关，不 致引起供电电中断；在工作母线发线发 生故障时时，通过备过备 用母 线线能迅速恢复供电电。 p双母线制的缺点：开关数目增多，联锁机构复杂，切换操作 繁琐，造价高。对用户供电系统不推荐采用双母线制。 三、总降压变电所的主接线 总降压变电所的常用电气主接 线包括：线路变压器组方式 和桥形接线方式。 1.线路变压器组接线 图2-15 线路变压器组接线方式 图2-16 双回线路变压器组接线方式 p双回线路变压 器组接线 2 桥式结线 p对具有两回电源进线、两台变压器的变电所，可采 用桥式结线。 p “桥”为一条由断路器和隔离开关组成的用以进行 线路的横联和跨接。 p根据跨接桥横联位置的不同，桥式结线可分为“内 桥式”、“外桥式”和“全桥式”。 外桥 内桥 全桥 桥：图中的QF3,将两条线路和变压器连接在一起，互相备用，形似桥。 QF3与进线断路器QF1,QF2位置的不同，分为内桥、外桥和全桥三种。 外桥 内桥 全桥 WL2 WL1 外桥结线 优点：对变压器的切换方便 缺点：倒换线路时操作不方便。 范围：这种结线适用于进线短而倒闸次数少的变 电所；或变压器需要经常切换的终端变电所；以 及可能发展为有穿越负荷的变电所。 原来线路WL1通过变压器T1对负载供电(此 时假设WL2、T2退出运行) ，假设现在需要： 切换变压器： 合QS7,QS8，QF3 -再合QS4,QS6，QF2- 断QF1,QS5,QS3 -向负载供电 切换线路： 切除负载-断QF1,QS5,QS3 -等待上级变电所断WL1-断QS1、合QS2 -等待上级送电-合QS8,QS7 ，QF3 -合QS3,QS5 ，QF1 -向负载供电 WL1WL2 内桥结线 优点：倒换线路时操作方便。 缺点：操作变压器和扩建成全桥或单母线分段不 如外桥方便。 范围：适用于进线距离长，变压器切换少的终端 变电所。 原来线路WL1通过变压器T1对负载供电， ( 此时假设WL2、T2退出运行) 假设现在需要 ： 切换变压器：切除负载-断QF1,QS3,QS1 - 断开QS5 -闭合QS6-合QS1,QS3 ，再合 QF1 -合QS7,QS8 ，再合QF3 -向负载供 电 切换线路： 合QS2,QS4 ，再合QF2-合 QS8,QS7 ，再合QF3 -断QF1,QS3,QS1-向 负载供电 全桥结线 n 全桥优点：对线路、 变压器的操作均方便 ，运行灵活。 n 缺点：设备多、投资 大，变电所占地面积 大。 四、10(6)kV配电所的主接线 p配电所是用户电能的中转站。 p10(6)kV配电所的馈出线路一般不少于45回。 p在配电母线上常设有电压互感器、避雷器、静电 电容器、所用变压器等。 p配电所的配电母线可以是单母线或单母线分段制 。 (1) 10(6)kV电源进线 图2-18 配电所10(6)kV电源进线的接线方式 (2) 10(6)kV馈出线 图2-19 配电所10(6)kV馈出线的接线方式 五、10(6)kV变电变电 所的主接线线 10(6)kV变 电所供电 线路常采 用电缆。 图2-20 由电缆供电的10(6)kV变电所典型主接线 当10(6)kV变电所由 架空线供电时： 图2-21 由架空线供电的10(6)kV变电所典型主接线 图2-22 变电所低压馈出线的典型接线方式 地面部分 井下部分 六、变电变电 所主接线线的绘绘制 变电所主接线图应说明： 电源电压、电源进线回路数和线路结构； 变电所的接线方式和运行方式； 高压开关柜和低压配电屏的类型和电路方案； 高低压电气设备的型号及规格； 各条馈出线的回路编号、名称及容量等。 图2-23 某35kV变电所高压配电系统图 图2-24 某10kV变电所低压配电系统图 第五节 变电所的二次接线 一、一、 二次接线的基本概念二次接线的基本概念 一次设备是指直接生产、输送和分配电能的设备，主电路 中的变压器、高压断路器、隔离开关、电抗器、并联补偿电 力电容器、电力电缆、送电线路以及母线等设备都属于一次 设备。 p 对一次设备的工作状态进行监视、测量、控 制和保护的辅助电气设备称为二次设备。 p 变电所的二次设备包括测量仪表、控制与信 号回路、继电保护装置以及远动装置等。它 们相互间所连接的电路称为二次回路或二次 接线。 p 二次回路按照电源性质分为直流回路、交流 回路。按照功用可分为操作电源回路、测量 表计回路、断路器控制回路和信号回路、中 央信号回路、继电保护和自动装置回路等； 一、一、 二次接线的基本概念二次接线的基本概念 图2-25 变电所二次系统与一次系统的关系 一、电气测量仪表及测量回路 图2-26 610kV高压线路电气测量仪表接线原理图 图2-27 610kV母线的电压测量及绝缘监视接线原理图 TV电压互感器 S联锁开关 Q电压切换开关 KV电压继电器 KS信号继电器 二、断路器的操作控制与信号回路 p 断路器的控制与信号回路一般分为控制保护回路、合闸 回路、事故信号回路和预告信号回路等。 p 控制回路：可以进行手动或自动的合闸和跳闸。 p 控制回路应有反映断路器位置状态的信号。 p 具有“防跳”装置。 p 监视电源是否完好。 p 在变电所内对断路器的控制，分为集中控制与就地控制 。 图2-28 灯光监视的断路器的控制与信号回路 图2-29 LW2-Z型控制开关触点表 三、信号装置 p 变电所的信号都在中央控制室中反映出来，所以 通常称为中央信号。 p 中央信号装置按形式分为灯光信号和音响信号。 按用途分为事故信号、预告信号和位置信号。 p 全所共用的音响信号，称为中央音响信号装置。 四、操作电源 操作电源应满足如下基本要求： 1)正常情况下，提供信号、保护、自动装置、断路器跳 合闸以及其他二次设备的操作控制电源。 2)在事故状态下，当电网电压下降甚至消失时，应能提 供继电保护跳闸和应急照明电源，避免事故扩大。 p 操作电源是指变电所的控制、信号、保护和自动装置 及其他二次回路的工作电源。 p 操作电源有直流和交流两种。 图2-30 单母线直流系统接线图 1.直流操作电源 单母线接线 有储能蓄电池 整流设备的交 流电源来自所 用变。 小型一体柜 目前在较重要的中、大型变配电所选用的直流操作电源大 多为带免维护铅酸蓄电池高频开关电源成套装置。 充电模块 监控模块 直流馈电柜 交流配电单元 电池室 绝缘监测模块 小型分屏柜 2.交流操作电电源 图2-32 交流操作电源下断路器保护跳闸原理接线图 p比直流操作电源简单。 p保护跳闸可采用直接动作式继电器或跳闸线圈去分流的方式，即靠 断路器弹簧操作机构中的过电流脱扣器直接跳闸，跳闸能源来自电 流互感器。 p来自于所变和电压互感器的交流电压型操作电源主要供给信号、控 制、断路器合闸回路和断路器分励脱扣器线圈跳闸回路。 p可靠性较低。要提高可靠性需要采用UPS。 第六节 高低压配电网 一、配电网的接线方式 用户供电系统的配电网主要是10(6)kV高压配电网和380V 低压配电网。配电网常用的典型配电方式分为放射式、树 干式和环式三种。 1放射式 p放射式的优优点是：供电电可靠性高，故障发发生后影 响范围围小；继电继电 保护护装置简单简单 且易于整定；便于 实现实现 自动动化；运行简单简单 ，切换换操作方便。 p放射式的缺点是：配电线电线 路和高压压开关柜数量多 ，投资资大。 图2-34 放射式接线图 a)单回路放射式 b)双回路放射式 c)带有公共备用线路的放射式 2树干式 图2-35 单树干式接线图 a)架空线 b)电缆 p 树干式的优点是变配电所的馈出 线回路数少、投资小、结构简单 。 p 缺点是可靠性差、线路故障影响 范围大。 贯穿联络式 直接联络式 图2-36 双回路树干式接线图 为满足二级负荷供电的要求，也可采用双回路干线式。 3环式 图2-37 环式接线图 环式接线的供电可靠性较高，运行方式灵活。 其保护装置和整定配合困难采用开环运行 图2-38 低压配电系统 的接线方式 a)放射式配电系统 b)树干式配电系统 c)链式配电系统 二、配电网的结构 p 工厂高低压配电网最普通的两种户外结构是架空线和电 缆。 p 架空线的主要优点有：设备简单，造价低。易发现 缺陷，易于检修和维护。利用空气绝缘，建造比较容 易。 p 架空线路也存在以下问题：需占一定的空间，占地较 大。架空线影响美化。 架空线路的基本结构 1导线；2绝缘子；3横担； 4金具；5拉线；6电杆 架空线路的结构 架空电力线路包括： 电杆、导线、金具、绝 缘子、横担、拉线、避 雷线等。 电杆 木杆 水泥杆 金属杆 钢管杆 型钢杆 铁塔 电杆 导线 导线有裸导线和绝缘导线两种。架空线路一 般采用裸导线。 导线的材料有铝和铜两种。 型号：铝绞线 LJ 钢芯铝绞线 LGJ 铜绞线 TJ 横担 p作用是支持绝缘子架设导线，保证导线对地及导 线与导线之间有足够的距离。 p常用的横担有角铁横担、木横担以及低压瓷横担 。 铁横担的机械强度高，应用广泛。 瓷横担兼有横担和绝缘子的作用，但机械强度低，一 般仅用于较小截面导线的架空线路。 绝缘子 金具 电缆线路 电缆的种类 按电压分：高压电缆、低压电 缆。 按线芯数分：单芯、双芯、三 芯和四芯等。 按绝缘材料分：油浸纸绝缘电 缆、塑料绝缘电缆和橡胶绝缘 电缆及交联聚乙烯绝缘电缆等 。 电缆线路与架空线路相比 p优点：运行可靠，不易受外界影响，不占地面， p缺点：投资大，敷设维修困难，难于发现和排除故障。 电缆的结构 电缆主要由导体、绝缘层、护套层和铠装层组成。 电缆的型号 电缆型号中的字母排列一般按照下列次序： 特征绝缘种类导体内护层其他结构特点外被层 特性绝缘绝缘 种类类导导体内护层护层特征 外护层护层 十位个位 ZR:阻燃 TZR:特 种阻燃 NH:耐火 DL:低卤卤 WL:无卤卤 Z:纸纸 X:橡皮 V:聚氯氯乙 烯烯 Y:聚乙烯烯 YJ:交联联 聚乙烯烯 L:铝铝 铜铜芯 不标标 注 V:聚氯氯乙 烯烯内护护套 Y:聚乙烯烯内护护 套 H:普通橡套 F:氯氯丁橡套 L:铝铝包 Q:铅铅包 统包型不 用表示 D:不滴流 F:分相护护 套 P:屏蔽 Z:直流 CY:充油 0:无铠铠 2:双钢钢 带带 3:细纲细纲 丝丝 4:粗钢钢 丝丝 0:无外被套 1:纤维纤维 外被 套 2:聚氯氯乙烯烯 外护护套 3:聚乙烯烯外 护护套 电缆型号举例 YJV22： 铜芯(缺省)、交联聚乙烯绝缘(YJ)、聚氯乙烯内护套(V)、统 包型(缺省)、双钢带铠装(2)、聚氯乙烯外护套(2)电力电缆 。 电缆敷设有三种类 型： 1)直接埋地 2)敷设在混凝土管 中 3)敷设在电缆沟中 图2-39 电缆直接埋地 电缆的敷设 图 2 - 4 0 电 缆 敷 设 在 混 凝 土 管 中 图2-41 电缆沟 a)户内 b)户外 c)厂内 1盖板 2电缆支架 3预埋铁件 三、供电线路的电阻和电抗 1电阻 2电抗 Dav三相导线的几何均距；Di三相导线间的距离；r导线的外半径 架空线的换位： 图2-43 导线的换位 电缆三相相间距离小，其电抗值远比架空线小。 实际计算中： 架空线：x0=(0.35-0.4)/km；电缆：x0=0.08/km； 或查相关手册 v 按允许载流量选择。 v 按机械强度选择。 v 按电压损耗选择。 v 按经济性选择。 对于35kV及110kV高压供电线路，其截面主要按照经济 电流密度来选择，但应按允许载流量来校验。对于工厂 内较短的高压线路，可不进行电压损耗的校验。 车间内动力线路一般按照允许载流量来选择截面。 照明线路一般按照电压损耗来选择。 四、导线截面的选择 1按经济电流密度选择导线、电缆截面 p综合考虑投资和电能损耗这两方面的因素，定出总 的经济效益为最好的截面，称为经济截面。 p对应于经济截面的电流密度称为经济电流密度 。 AJN=Imax/JN 式中 AJN 导线的经济截面； Imax 线路最大长期工作电流； JN 经济电流密度。可查相关手册。 2按允许载流量选择导线、电缆截面 通过导线的计算电流或正常运行方式下的最大负荷电流 Imax应当小于它的允许载流量。 IalImax或IalIC 式中 Ial导线允许载流量； Imax线路最大长期工作电流，即最大负荷电流。 IC 计算电流。 p允许载流量的修正 Tal导体正常工作时的最高允许温度； T0导体允许载流量所采用的环境温度； T0导体敷设地点实际的环境温度。 3按机械强度校验导线截面 p 架空裸导线和绝缘导线有最小允许截面的要求，可查表 进行校验。 p 规程规定110kV架空线路不得采用单股线。 p 电缆不必校验机械强度。 导线种类最小允许截面（mm2） 备注 35kV 310kV 低压 铝及铝合金线 353516* *与铁路交叉跨 越时应为 35mm2 钢芯铝绞线 352516 架空裸导线的最小截面 4按电压损耗选择导线和电缆截面 p 对于输电距离较长或负荷电流较大的线路，必须按允许 电压损耗来选择或校验导线的截面: 对于架空线路可先取 ，对于电缆线路可 先取 ，因此可由上式求出R0： R0 于是，可导出满足电压损耗要求的导线截面A： A 式中 导线材料的电阻率。 根据上式所得A值选出导线标称截面后，再根据线路布置 情况得出实际R0和X0进行校验。 例 设有一回10kV的LJ型架空线路向两个负荷点供电，线路长度和负荷情况如 图所示。已知架空线线间距为1m，空气中最高温度为37，允许电压损耗 ，试选择导线截面。 解：设线路AB段和BC段选取同一截面LJ型铝绞 线，先取 ，则对AB段（l1段） 来说，P1=p1+p2， Q1=q1+q2 ；对BC段（ l2段） 来说， P2=p2 ， Q2=q2 。因此可得 5% 代入数据可得 A 例 设有一回10kV的LJ型架空线路向两个负荷点供电，线路长度