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第三章变电所 第一节概述变电所 引入电能经电力变压器换成另一电压等级的电能后 再由配电线路送到各下一级变电所或用电负荷的变配电的场所 配电所 把同一级电压的电能重新分配给附近变电所或用电负荷的配电的场所 1 一 工业企业变电所的类型 一 室内变电所1 总降压变电所对大中型企业和建筑 由于负荷较大 往往采用35KV 或以上 电源进线 降至10KV 6KV 再向各车间或楼宇变电所和高压用电设备配电 2 独立变电所3 车间变电所4 附设变电所 利用车间的一面或两面墙壁 1 内附设变电所 2 外附设变电所 2 3 二 室外变电所1 露天变电所 变压器放室外台上 低压配电设备装于室内 2 半露天变电所 同上 有防雨防顶板或上方有建筑挑檐 3 杆上变电所 结构简单 投资少 315kVA以下 居民区 4 二 高层建筑变电所类型 一 楼内变电所1 位置要合理 一般在一层 办公楼 或地下 商用楼 2 不用油浸式变压器 用干式变压器 二 辅助建筑变电所设在临近辅助建筑物中 可用油浸式变压器 临近各机房 5 第二节变压器容量和台数的确定 一 变压器台数的选取原则1 楼宇 车间变电站变压器台数的确定 1 一般车间 居民住宅 机关学校 容量允许 且负荷变化不大 易选用1台变压器 容量 1000kVA 2 如果一 二级负荷比例较大 或用电负荷变化较大 或集中用电负荷较大的用2台变压器 3 特殊场合 如矿井下 可选2台变压器 6 2 总降压变电站变压器台数的确定 1 当企业大部分负荷属于三级 少部分一 二级负荷可由邻近取得备用电源时 可装设1台变压器 2 如企业一 二级负荷比例较大 必须装设2台变压器 互为备用 一台暂时停运时 另一台能承担全部一 二级负荷 3 特殊情况装设2台变压器 如分期建设 7 3 两台变压器互为备用的方式 1 明备用 两台变压器 每台均按承担100 负荷选择 一台工作 一台备用 2 暗备用 两台变压器同时投入使用 每台均按承担50 负荷选择 两台的容量均按计算负荷的70 80 选择 8 二 变压器容量选择 70 效率最高 单台变压器容量的确定 装两台变压器容量的确定任意一台变压器的容量应同时满足 考虑负荷发展 留有一定容量裕度 9 电力变压器事故过负荷允许值 10 例 某车间变电所 10kV 0 4kV 总计算负荷为1350kVA 其中一 二级负荷为680kVA 试选择变压器的台数和容量 解 因为该车间有比例较大的一 二级负荷 宜选择两台变压器 且任一台变压器要满足 因此 可选两台容量均为1000可kVA的变压器 具体型号为S9 1000 10 11 第三节变电所主接线 明确什么是主接线 主接线 又称一次接线 主回路 一次回路 配电系统中承担输送和分配电能任务的电路 称为主接线 主接线回路中的设备称为一次设备 如变压器 断路器 隔离开关 避雷器 互感器和母线等 12 二次接线 二次回路 用来监控 指示 检测和保护一次设备运行的电路 二次接线回路中的所有电气设备称为二次设备或二次元件 如仪表 继电器 操作电源等 13 14 一 对主接线的要求 1 可靠性电气接线必须保证用户供电的可靠性 应分别按各类负荷的重要性程度安排相应可靠程度的接线方式 2 灵活性电气系统接线应能适应各式各样可能运行方式的要求 3 安全性电力网接线必须保证在任何可能的运行方式下及检修方式下运行人员的安全性与设备的安全性 4 经济性最少的投资与最低的年运行费 15 注 1 主接线只表示电气联接关系 不表示实际位置关系 2 用单线表示三相系统 16 二 变电所母线的接线方式 母线 又称汇流排 母线排等 是电路中的电气节点 起着集中变压器电能 向用户馈线分配电能的作用 母线的接线方式分下列三种 单母不分段接线方式单母分段接线方式双母线接线 17 单母不分段接线方式 单回路进线用 1 优点 电路简单 设备少 造价低 2 缺点 可靠性与灵活性差 当母线隔离开关故障或检修时整个系统停电 3 使用场合 对供电要求不高的场合 QS 隔离开关 QF 断路器 18 4 改进1 母线分两段 提高了灵活性和可靠性 QS 隔离开关QF 断路器 19 QS 隔离开关QF 断路器 5 改进2 带旁路母线的单母线接线 可靠性大大提高 20 单母分段接线方式 双回路或多回路进线用 21 优点 供电可靠性相对提高 操作灵活 除母线故障或检修外 可对用户连续供电 缺点 母线故障或检修时 仍然有50 左右的用户停电 适用范围 具有两路电源进线 一 二级负荷可接于两段母线 发生故障时 同步切换 那边有电接通那段母线 22 注 倒闸操作 例对电源1进行检修的倒闸操作 切断断路器QF1和QF2 切断隔离开关QS1 QS4 闭合分段隔离开关QSL 闭合隔离开关QS3和QS4 闭合断路器QF2 23 双母线接线 24 25 适用场合 用电负荷大 重要负荷多 可靠性要求高的场合 优点 二条母线互为备用 可靠性高 缺点 投资大 26 三 总降压变电所主接线 线路 变压器主接线1 一次无母线 二次单母不分段接线说明 单电源进线 一台变压器 一次侧无母线 二次侧单母不分段 特点 接线经济简单 可靠性低 适用于负荷不大的三级负荷 27 28 2 一次侧无母线 二次侧单母分段主接线接线说明 单电源进线 二台变压器 一次侧无母线 二次侧单母分段 特点 相对来说提高了供电接线经济简单 适用于三级负荷或部分二级负荷 29 30 桥式接线 两路电源进线 常用 特点 1 接线简单 2 经济 3 可靠性高 4 安全 5 灵活 根据桥断路器跨接在两路电源进线之间的位置不同分为两种 31 1 内桥接线 桥断路器跨接在进线断路器的内侧 靠近变压器 适用场合 供电线路长 线路故障率大 负荷比较平稳 主变压器不需要频繁切换操作 无穿越功率的终端变电所 32 33 2 外桥接线 桥断路器跨接在进线断路器的外侧 靠近电源侧 适用场合 供电线路短 线路故障率少 负荷变化大 主变压器操作频繁 有穿越功率流过的中间变电所 34 35 环网式接线 36 四 车间变电所主接线 一 车间变电所中线路 变压器组的6种接线方式 37 38 a 隔离开关引入 车间变电所高压侧无保护功能 只能在电源端控制 运行灵活差 b 跌落式熔断器引入 可做保护元件 一般用于露天变电所 c 电力电缆直接引入 用于车间变电所与高压配电所在同一建筑的情况 d 隔离开关与接地开关组引入 与 a 基本相同 加接地开关 保证了安全 39 e 负荷开关与熔断器引入 负荷开关接通或断开负荷电流 熔断器断开短路电流 f 隔离开关与断路器引入 断路器在故障时迅速切除变压器 隔离开关在检修时将电源隔开 40 其它一些形式 41 42 五 民用建筑变电所主接线 一般民用建筑变电所主接线一般民用建筑 9层及其以下住宅楼 高度不超过24米的普通教学楼和办公室等 三级负荷 43 44 高层民用建筑变电所主接线 高层民用建筑 10 18层及以上住宅楼 24 50米的公共建筑 二级负荷 超高层民用建筑 19层及以上住宅楼 50米的公共建筑 一级负荷 45 46 特殊高层建筑变电所主接线 47 48 箱式变电站 组合式变电所 主接线 由高压室 变电所室和低压室组成 49 习题1 简述倒闸操作顺序 2 分别画出内桥型 外桥型结线图 并简述两者适用差别 3 请画出车间变电所中线路 变压器组的6种接线方式 并标明接线引入方式 50 变压器型号与含义 51 断路器型号与含义 52 2 4变电所主要电器设备 53 ZN28A 10型真空断路器外形结构 54 55 56 隔离开关型号与含义 57 58 59 60 61 习题 1 电流互感器在运行时为什么二次线圈不能开路 答案 电流互感器二次侧的负荷为仪表或继电器的电流线圈等 阻抗很小 基本上运行于短路状态 如果二次线圈开路 二次侧将产生数千伏的高压 威胁二次绝缘和人身安全 使铁心损耗增加 严重发热 烧毁设备 62 2 电压互感器在运行时为什么二次线圈不能短路 答案 电压互感器在正常运行时 由于二次负载主要是仪表和继电器的电压线圈 其阻抗均很大 基本上相当于变压器的空载状态 即电压互感器本身所通过的电流很小 因此 一般的电压互感器的容量均不大 绕组的导线很细 如果二次侧发生短路 短路电流很大 极易烧坏电压互感器 63 2 5变电所的控制 信号及测量回路 变电所的二次回路 控制回路信号回路测量回路 64 一 控制回路 1 什么是控制回路 1 系统运行中要对断路器等电气设备进行投切等控制 可以就地手动控制 容量小 10KV以下断路器 也可以远距离 在主控制室通过控制屏 控制 尤其对于高压设备 手动控制不安全 2 断路器的操作通过它的操作机构来完成的 控制回路就是用以控制操作机构动作的电气回路 65 一 控制回路 2 对控制回路的基本要求 1 控制回路短时通电 操作停之后自动断电 平时不带电 2 应能正确指示断路器的跳 合闸位置 3 断路器不仅能够用控制开关进行操作 而且应能由继电保护及自动装置实现自动跳 合闸 66 4 应能对控制电源和跳 合闸回路的完整性进行监视 5 有电气 防跳 措施注 什么是 防跳 当控制开关远方合断路器时 可能将有持续故障电路接入 继电保护装置会使断路器跳闸 如果此时控制开关仍处于合闸位置 断路器又将重新合闸 继电保护装置会再次使断路器跳闸 出现 跳跃 现象 控制回路应有 防跳 措施 67 高压断路器分 合闸控制回路万能开关 SA 控制回路中的核心器件有六个档位 1 跳闸后 2 预备合闸 3 合闸 4 合闸后 5 预备跳闸 6 跳闸 68 69 1 合闸过程 合闸前 合 断 70 1 合闸过程 预备合闸 合 断 71 1 合闸过程 合闸 合 断 72 1 合闸过程 合闸后 断 合 亮 继电保护 73 一 信号回路 1 对信号电路的要求 在断路器跳闸时 应及时发出音响 同时光字牌可显示出事故的性质 当供电系统出现故障时 也应能及时发出音响 应当区别于事故跳闸时的音响 同时光字牌可显示出事故的性质 应具有检查 试验信号回路的功能 应能手动复位 消音 而应将光字牌可显示出事故的性质保留下来 74 75 三 测量回路 作用 变电所中的电气测量和电能计量仪表 用以监视设备运行状况 供电质量及计量电能的消耗量等 互感器的选择互感器 包括电流和电压互感器 用于测量和控制中 使仪表量程扩大 并是测量仪表或继电保护 控制装置与高电压 大电流隔离 保证设备和人身安全 76 1 电流互感器的选择电流互感器 把大电流变成小电流 注意使用时不能开路 满足条件 1 原边额定电压应大于或等于线路工作电压 2 原边额定电流应大于线路的最大工作电流 一般取1 2 1 5倍 3 电流互感器的动稳定 热稳定应满足线路短路时的要求 77 2 电压互感器的选择电压互感器 把大电压变成100V标准小电压 注意使用时不能短路 满足条件 1 一次额定电压应等于供电线路的工作电压 2 电压互感器的准确度应满足测量回路和继电保护的要求 3 电压互感器的最大负荷容量不应超过其额定容量 78 测量仪表的选用1 电流表与电压表的选用电流表 属于观测仪表 对准确度要求不高 与电流互感器配套使用的量程为5A刻度盘刻度按电流互感器一次绕组额定电流标度 表盘上标出电流互感器变比 注 接线方式 电流互感器一次绕组串入被测线路 二次绕组与仪表连接 二次绕组和铁芯可靠接地 不允许开路 不能专设熔断器 79 电压表 电压互感器配套使用的量程为100V刻度盘刻度按电流互感器一次绕组额定电压标度 表盘上标出电压互感器变比 注 接线方式 电压互感器一次绕组并入被测线路 二次绕组与仪表连接 二次绕组和铁芯可靠接地 不允许短路 一 二次绕组均要设熔断器 80 2 电能装置的选用 选用原则功率表 正确选择测量功率的量限 包括电流量限和电压量限 电度表 1 确定单项还是三相电度表 三相电度表又分三相三线和三相四线 2 电度表额定电压和额定电流要与各互感器二次侧额定值相符 3 总降压变电所应选择标准度不低于1 0级的有功电度表和2 0级的武功电度表 81 接线要求1 检测互感器极性 保证和不接入互感器时一样 2 电流线圈和电压线圈 带 的端钮接在电源的同一端线上 3 三相电度表相序不能接错 82 2 6变电所的结构与布置 一 变电所选址 一 总变电所选址1 接近负荷中心或网络中心 2 进出线方便 3 不妨碍企业发展 考虑扩建的可能性 4 适宜的地质 地形和水文条件 5 有足够的用地面积 83 6 运输条件好的地方 7 避开多灰尘和有腐蚀气体的场所 8 与冷却塔 喷水池等之间满足规定的距离要求 9 标高应考虑不受洪水影响 10 避免有强烈震动或低洼积水的场所 84 二 单元变电所选址1 接近负荷中心或大容量用电设备 2 进出线方便 3 运输条件好的地方 4 避免有强烈震动或低洼积水的场所 5 避开多灰尘和有腐蚀气体的场所 6 楼内变电所的正上方不允许有厕所 浴室及经常积水的设施 85 二 变电所总体布置 户内变电所通常包括 高压配电室 变压器室和低压配电室等三部分 有的还有控制室 值班室和电容器室等 86 一 变电所布置要求1 室内布置应紧凑合理 应保证要求最小宽度 考虑今后发展和扩建的可能 2 合理布置变电所各室位置 3 变压器室和高压电容器室避免西晒 控制室和值班室朝南方 利用自然采光和通风 87 4 配电室的设置应符合安全和防火要求 5 高 低压配电室 变压器室 电容器室的门应向外开 相邻的配电室的门应双向开启 6 变电所