第3章 供配电一次系统

23 50 1 第3章供配电一次系统 工厂供电 23 50 2 主要内容供配电系统是电力系统的重要组成部分 也是变配电所设计的第一环节 本章重点介绍了供配电系统的电压选择 变电所位置的确定 变配电所的一次设备及主接线图以及变电所的布置和结构 本章是本课程的重点 也是从事供电设计与运行必备的基础知识 23 50 3 第3章供配电一次系统 3 1负荷分类对供电的要求3 2供配电电压选择3 3供配电系统常用电气设备3 4变电所电气主接线3 5用户变电所练习题 23 50 4 3 1负荷分类对供电的要求 工矿企业中各种用电负荷的重要性不一样 它们对供电的要求也不相同 供电方案必须根据不同的要求来考虑 按供电可靠性及中断供电在政治 经济上所造成的损失或影响的程度 将工厂电力负荷分为3级 对不同等级的负荷同时规定有相应的供电方式 参见教材22页 1 一级负荷 两个独立电源供电 2 二级负荷 两回路供电或一回专线供电 3 三级负荷 无特殊要求 23 50 5 双电源的备用方式分为两种 1 明备用 一路电源工作 一路电源备用 切换装置 BZT 设在线路开关处 见图 1 2 暗备用 二路电源同时工作 互为备用 切换装置 BZT 设在联络开关 桥开关 分段开关处 见图 2 3 4 返回目录 23 50 6 3 2供配电电压选择及调整 P21 22 3 2 1额定电压分类我国的额定电压等级分为三类 1 100v以下 主要用于触电危险较大的场合作为安全电压 如行灯 蓄电池 开关设备操作电源等 DC 72V AC 42V 36V 24V 12V 6V 2 110V 1000V 低压 工厂中绝大部分电气设备额定电压均采用这一电压 动力设备额定电压为380V 照明网络额定电压为220V 控制线路中也有用127V的 3 1000V以上 高压 3 60KV是中压 110 500KV是高压或超高压 23 50 7 3 2 2供电电压确定主要取决于以下方面因素 1 电力部门所能提供的电源电压 2 企业负荷大小及距离电源线路远近 3 企业大型设备的额定电压 4 导线截面积 负荷的功率因数 电价制度等 一般来讲 大中型企业常采用35 110kV作供电电压 中小型企业常采用35kV 10kV及6kV作供电电压 其中 采用10kV供电电压是最为常见的 23 50 8 3 2 3配电电压确定1 高压配电电压 1 一般情况下 采用10kV作厂内高压配电电压 2 对于有6kV设备的企业 如化工 制药厂等 若6kV设备容量较大时 采用6kV为厂内高压配电电压 若6kV设备容量较小时 高压配电电压采用10kV 6kV设备采用10 6kV变压器供电 3 如果厂区环境条件允许也可采用35kV作为高压配电电压深入负荷中心的直配方式 将35kV直接降为380V供电 23 50 9 2 低压配电电压我国规定低压配电电压等级为380V 220V 但在石油 化工及矿山 井 场所可以采用660V的配电电压 返回目录 23 50 10 3 3供配电系统常用电气设备 3 3 1电力变压器3 3 2高压开关设备3 3 3互感器3 3 4其它设备3 3 5组合电器成套装置 返回目录 23 50 11 3 3供配电系统常用电气设备 3 3 1电力变压器电力变压器 powertransformer 是变电所的核心设备 通过它将一种电压的交流电能转换成另一种电压的交流电能 以满足输电 供电 配电或用电的需要 23 50 12 常用电力变压器的种类 1 按相数分类 有三相电力变压器和单相电力变压器 大多数场合使用三相电力变压器 在一些低压单相负载较多的场合 也使用单相变压器 2 按绕组导电材料分类 有铝绕组变压器 SL7系列 和铜绕组变压器 S7 S9系列 目前一般均采用铜绕组变压器 23 50 13 3 按绝缘介质分类 有油浸式变压器 SL7 S7 S9系列 和干式变压器 SG SC型 油浸式变压器由于价格低廉而得到了广泛应用 干式变压器有不易燃烧 不易爆炸的特点 特别适合在防火 防爆要求高的场合使用 绝缘形式有环氧浇注式 开启式 六氟化硫 SF6 充气式和缠绕式等 干式变压器现已在中压等级的电网中逐步得到了广泛的应用 23 50 14 2 常用变压器的容量系列我国目前的变压器产品容量系列为R10系列 即变压器容量等级是按为倍数确定的 如 100kVA 125kVA 160kVA 200kVA 250kVA 315kVA 500kVA 630kVA 800kVA 1000kVA 1250kVA 1600kVA等 23 50 15 3 电力变压器的连接组别 电力变压器的连接组别Y Y0 12 Y0 11 其中采用 Y0 11组别的优点 a 变压器空载或负载时的电能损耗减少 b 高次诣波励磁电流在原边环流 有利于抑制电网中的高次谐波 c 零相阻抗小 单相短路电流增加 有利于单相接地短路故障的切除 d Y Y0 12接线变压器要求零线电流不大于额定电流的25 限制了接用单相负荷的容量 Y0 11接线的变压器不受此限制 23 50 16 返回节目录 23 50 17 3 3 2高压开关设备 P28 1 高压断路器2 高压隔离开关3 高压负荷开关4 高压熔断器 返回节目录 23 50 18 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 它能够开断和闭合正常线路与故障线路 主要用于供配电系统发生故障时与保护装置配合自动切断系统的短路电流 23 50 19 高压断路器通常按照灭弧介质分类 主要有 多油 D 少油 S 断路器真空 Z 断路器SF6 六氟化硫 断路器文字符号 QF图形符号 高压断路器的型号含义 23 50 20 高压断路器的型号含义 断路器型号 1 型号特征 D多油 S少油 L为SF6 Z真空 C电磁式空气 K压缩空气 2 安装条件 N户内 W户外 3 设计序号4 额定工作电压 KV 5 派生标志 G改进型 6 额定工作电流 A 7 额定断流容量 MVA 常见型号 DW8 35 SN10 10 SW2 35 LN1 35 ZN3 10 23 50 21 B 操动机构型号 1 操动机构C2 操动机构型式 根据合闸动力不同而划分 高压断路在必须配有合适的操作机构才能使用 设计者不能掉以轻心 23 50 22 S手动型 靠人力使开关合闸 用于就地操作合闸或距离操作合闸 D电磁型 靠直流电磁铁产生吸力使开关合闸 用于远距离控制操作断路器 T弹簧储能型 利用交 直流电动机使合闸弹簧拉长储能 当有合闸命令时 弹簧释放位能所产生的力使开关合闸 Y液压操动机构 用高压油推动工作缸活塞运动使开关合闸 23 50 23 3 设计序号4 5 其它标志 G改进型 T带有脱扣器 X箱式等 常见型号 CD 10 CS2 CT7等 23 50 24 SN10 10型断路器 SN10 10型少油断路器按断流容量分有 型 型 断流容量Soc为300MVA 型为500MVA 型为750MVA 少油断路器主要由油箱 传动机构和框架三部分组成 应用场合 多数用在6 35kV的室内变配电装置中 不易频繁操作 23 50 25 SN10 10型少油断路器外形图 SN10 10型少油断路器内部结构剖面图 23 50 26 高压真空断路器是利用 真空 作为绝缘和灭弧介质 真空断路器有落地式 悬挂式 手车式三种形式 应用场合 在35kV配电系统及以下电压等级中处于主导地位 真空断路器 23 50 27 ZN28 12型 ZN28A 12型 23 50 28 六氟化硫 SF6 断路器利用SF6气体作灭弧和绝缘介质的断路器 无色 无味 无毒且不易燃烧 在150 以下时 其化学性能相当稳定 具有极为优越的灭弧和绝缘特性 与水分或杂质混合后 在电弧高温作用下 SF6会分解出低氟化合物和低氟氧化物 这些物质具有较强的腐蚀性和毒性 23 50 29 SF6断路器灭弧室的结构形式有压气式 自能灭式 旋弧式 热膨胀式 和混合灭弧式 SF6断路器的操动机构主要采用弹簧 液压操动机构 应用场合 适用于需频繁操作及有易燃易爆危险的场所 要求加工精度高 对其密封性能要求更严 23 50 30 瓷柱式 落地罐式 23 50 31 隔离开关的主要功能是隔离高压电源 以保证其他设备和线路的安全检修及人身安全 当它处于分闸状态时 有着明显的断口 使处于其后的高压母线 断路器等电力设备与电源或带电高压母线隔离 以保障检修工作的安全 23 50 32 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 但可用来分合一定的小电流 如励磁电流不超过2A的空载变压器 电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器等 和断路器配合使用时 要严格遵守操作顺序 即停电时 应先使断路器跳闸 后拉开隔离开关 送电时 应先合隔离开关 再闭合断路器 23 50 33 按安装地点分为户内式和户外式两大类 按有无接地可分为不接地 单接地 双接地三类 文字符号 QS图形符号 23 50 34 高压隔离开关的型号的含义 10kV高压隔离开关型号较多 常用的有GN8 GN19 GN24 GN28 GN30 GW4 GW5 GW9等系列 23 50 35 23 50 36 高压负荷开关是一种介乎隔离开关与断路器之间的结构简单的高压电器 具有简单的灭弧装置 常用来分合负荷电流和较小的过负荷电流 但不能分断短路电流 此外 负荷开关还大多数具有明显的断口 具有隔离开关的作用 23 50 37 负荷开关常与熔断器联合使用 由负荷开关分断负荷电流 利用熔断器切断故障电流 因此在容量不是很大 同时对保护性能的要求也不是很高时 负荷开关与熔断器组合起来便可取代断路器 从而降低设备投资和运行费用 这种形式广泛应用于城网改造和农村电网 文字符号 QK图形符号 23 50 38 高压负荷开关主要有产气式 压气式 真空式和SF6等结构类型 主要用于10kV等级电网 负荷开关有户内式和户外式两大类 适用场合 适用于无油化 不检修 要求频繁操作的场所 可配用CS6 1操动机构也可配用CJ系列电动操动机构 23 50 39 高压负荷开关型号的表示和含义如下 常见型号 FN2 10 R FN3 10 R FW1 10等 23 50 40 真空式 SF6式 油浸式 压气式 23 50 41 高压熔断器 fuse 是供配电网络中人为设置的最薄弱的元件 当其所在电路发生短路或长期过载时 它便因过热而熔断 并通过灭弧介质将熔断时产生的电弧熄灭 最终开断电路 以保护电力电路及其他的电气设备 文字符号 FU图形符号 23 50 42 主要功能 对电路及其设备进行短路和过负荷保护 高压熔断器主要有户内交流高压限流熔断器 RN系列 户外交流高压跌落式熔断器 RW系列 并联电容器单台保护用高压熔断器BRW型三种类型 23 50 43 高压熔断器型号的表示和含义如下 23 50 44 跌落式熔断器 非限流式 限流式熔断器 非限流 式 灭弧能力不强 当短路电流达到短路电流冲击值时 仍未能将电弧完全熄灭 限流 式 灭弧能力很强 当短路电流未达到短路电流冲击值之前 就能将电弧完全熄灭 23 50 45 1 RN系列高压熔断器RN系列高压熔断器主要用于3 35kV电力系统短路保护和过载保护 其中RN1型用于电力变压器和电力线路短路保护 RN2型用于电压互感器的短路保护 主要由熔管 触头座 动作指示器 绝缘子和底板构成 熔管一般为瓷质管 熔丝由单根或多根镀银的细铜丝并联绕成螺旋状 熔丝埋放在石英砂中 熔丝上焊有小锡球 23 50 46 RN1 RN2型高压熔断器的外形图 熔管内部结构图 23 50 47 2 RW系列高压跌落式熔断器RW系列户外高压跌落式熔断器主要作为配电变压器或电力线路的短路保护和过负荷保护 其结构主要由上静触头 上动触头 熔管 熔丝 下动触头 下静触头 瓷瓶和安装板等组成 RW3 10和RW4 10型结构基本相同 RW10 10F型在触头上加装了灭弧罩 能带一定负荷操作 23 50 48 RW4 10 G 型跌落式熔断器结构图 23 50 49 3 3 3互感器 电压互感器 potentialtransformer 和电流互感器 currenttransformer 常统称为互感器 从基本结构和原理来说 互感器是一种特殊的变压器 返回目录 23 50 50 互感器的作用 电力系统中的电压及电流 数值相差范围极大 为了减少测量仪表的规格 使测量仪表和继电器标准化和小型化 简化其生产过程 对于高电压 大电流均采用互感器降压 变流后再进行测量 避免主电路的高电压直接引入仪表 继电器 保证测量人员的安全操作 同时互感器也可以作为继电保护和信号装置的电源 以使控制和保护装置与高压回路隔开 返回节目录 23 50 51 电压互感器 P29 简称PT 文字符号为TV 单相式电压互感器图形符号为 是变换电压的设备 可以扩大测量范围 相当于是一种降压变压器 它是由两个或者三个互相绝缘的线圈绕在同一个铁芯上构成的 二次侧额定电压为100V V 23 50 52 电压互感器的变压比用Ku表示式中 U1N U2N分别为电压互感器一次绕组和二次绕组额定电压 N1 N2为一次绕组和二次绕组的匝数 变压比Ku通常表示成如10 0 1kV的形式 电压互感器有单相和三相两大类 在成套装置内 采用单相电压互感器较为常见 23 50 53 电压互感器的基本结构原理如图 23 50 54 电压互感器常见的四种接线方式 采用一个单相电压互感器的接线 图a 供仪表和继电器测量一个线电压 如用作做备用线路的电压监视 采用两个单相电压互感器接成V V形接线 图b 供仪表和继电器测量三个线电压 23 50 55 23 50 56 采用三个单相电压互感器接成Y Y0形 图c 供仪表和继电器测量三个线电压 采用三个单相三绕组电压互感器或一个三相五芯柱式电压互感器接成Y0 Y0 形 图d 其中一组二次绕组接成Y0 供测量三个线电压和三个相电压 另一组绕组 零序绕组 接成开口三角形 接电压继电器 测量电路对地绝缘 即测量零序电压值 23 50 57 23 50 58 电压互感器的种类和型号 按绝缘介质分 有油浸式 环氧树脂浇注式两大主要类型 按使用场所分 有户内式和户外式 按相数来分 有三相和单相两类 23 50 59 电压互感器型号表示和含义如下 23 50 60 JDZ 3 6 10型电压互感器外型结构 1 一次接线端子2 高压绝缘套管3 一 二次绕组4 铁芯5 二次接线端子 JSJW 10型电压互感器外型结构 23 50 61 电压互感器的使用注意事项 电压互感器在使用时 二次侧不能短路 为了安全起见 电压互感器二次侧必须有一端接地 23 50 62 电流互感器 简称CT 文字符号为TA 单二次绕组电流互感器图形符号为 是变换电流的设备 它将主回路的大电流变换成小电流 供计量和继电保护用 电流互感器二次侧额定电流通常为5A或1A 23 50 63 电流互感器的使用注意事项 电流互感器二次侧不允许开路 电流互感器二次侧必须一点接地 注意电流互感器二次绕组的极性 电流互感器的基本结构原理图 23 50 64 电流互感器的变流比Ki用表示 则式中 I1N I2N分别为电流互感器一次侧和二次侧的额定电流值 N1 N2为其一次和二次绕组匝数 变流比一般表示成如100 5A形式 23 50 65 电流互感器在三相电路中有三种接线方式 两相式接线 两相电流差接线 三相星形接线电流互感器的种类和型号 23 50 66 两相式接线这种接线也叫不完全星形接线 在中性点不接地的高压系统中 广泛用于测量三相电流 电能及作过电流保护之用 公共线上的电流为 23 50 67 两相电流差接线 这种接线又叫两相一继电器式接线 流过电流继电器线圈的电流为 其量值是相电流的倍 这种接线适用于中性点不接地高压系统中 作过电流保护之用 23 50 68 三相星形接线 由于每相均装有互感器 能反映各相电流 广泛用于三相不平衡系统中 高压或低压系统 作三相电流 电能测量及过电流继电器保护之用 23 50 69 电流互感器种类和型号 按一次电压分 有高压和低压两大类 按一次绕组匝数分有单匝 包括母线式 芯柱式 套管式 和多匝式 包括线圈式 绕环式 串级式 按用途分有测量用和保护用两大类 按绝缘介质类型分有油浸式 环氧树脂浇注式 干式 SF6气体绝缘等 23 50 70 电流互感器型号的表示和含义如下 23 50 71 LMZJ1 0 5型电流互感器的外形图 1 铭牌2 一次母线穿孔3 铁心 外绕二次绕组 树脂浇注 4 安装板5 二次接线端子 LQJ 10型电流互感器的外形图 1 一次接线端子2 一次绕组3 二次接线端子4 铁芯5 二次绕组6 警示牌 23 50 72 1 避雷器 文字符号为F 图形符号为 是用于保护电气设备免受雷电产生的过电压沿线路侵入变配电所或其它建筑物内危及被保护设备的一种装置 它是电力系统中重要的保护设备之一 应与被保护设备并联 类型 保护间隙避雷器 管型避雷器 阀型避雷器 有普通阀型避雷器FS FZ型和磁吹阀型避雷器 氧化锌避雷器 3 3 4其它设备 23 50 73 基本型氧化锌避雷器的型号表示式和含义如下 23 50 74 2 移相电容器 文字符号为C 图形符号为 产生超前电流 提高供电系统的功率因数 即无功补偿 23 50 75 3 电抗器 文字符号为L 图形符号为 在高压网络中 当高压断路器的断路容量不足时 可在电路内安装限流电抗器 正常运行时 电抗器的压降很小 发生短路故障时 产生较大的电抗压降 将短路电流限制在高压断路器的断流能力之内 返回节目录 23 50 76 3 3 5组合电器成套装置 1 环网供电单元环网供电单元 TheUnitofRingNetworkPowerSupply 由间隔组成 一般至少有三个间隔组成 即两个环缆进出间隔和一个变压器回路间隔 23 50 77 城网一般用环缆 在用架空线的地方 可将架空线引至环网供电单元旁 再由电缆引进和引出 如图所示 23 50 78 2 预装式变电站预装式变电站 prefabricatedsubstation 俗称箱式变电站 预装式变电站就是一种把高压开关设备 配电变压器和低压配电装置按一定线路方案排布成一体的预制型户内 户外紧凑式配电设备 23 50 79 特别适用于城网建设与改造 具有成套性强 体积小 占地少 能深入负荷中心 提高供电质量 减少损耗 送电周期短 选址灵活 对环境适应性强 安装方便 运行安全可靠及投资少 见效快等一系列优点 23 50 80 预装式变电站三个主要部分 高压配电装置变压器低压配电装置预装式变电站的布置方式一般有两种 目 字形 品 字形 目 字形布置接线方便 而 品 字形布置接线紧凑 23 50 81 23 50 82 23 50 83 3 高压开关柜 high voltageswitchgear 开关柜是金属封闭式开关设备的俗称 按照国标GB3906的定义 金属封闭开关设备是指除进出线外 完全被金属外壳包住的开关设备 高压开关柜结构紧凑 占地面积小 安装工作量小 使用和维修方便 且有多种接线方案以供选择 故用户使用极为便利 23 50 84 1 空气绝缘金属封闭开关设备 开关柜 A 分类铠装式各室间用金属板隔离且接地 如KYN1 10型间隔式各室间是用一个或多个非金属板隔离 如JYN2 10型箱式具有金属外壳 但间隔数目少于铠装式或隔离式 如XGN2 10型 23 50 85 23 50 86 23 50 87 23 50 88 B 型式高压断路器的置放有两种型式 落地式断路器手车本身落地 推入柜内 如KYN1 10型和JYN2 10型 中置式手车装于柜子中部 如KYN18型中置柜 手车的装卸需要装卸车 目前中置式开关柜越来越多 23 50 89 23 50 90 C 高压开关柜的型号含义高压开关柜型号的表示和含义如下 23 50 91 D 五防 功能高压开关柜必须装设防止电气误操作的装置 具体功能为 防止误分 误合断路器 防止带负荷推拉小车 防止误入带电间隔 防止带电挂接地线或合接地开关 防止接地开关在接地位置时送电 23 50 92 2 SF6绝缘金属封闭开关设备 充气柜 以SF6气体绝缘的开关柜简称充气柜 此产品的高压元件诸如母线 断路器 隔离开关 互感器等封闭在充有较低压力 一般0 02 0 05MPa 的SF6气体的壳体内 最大特点是不受外界环境条件的影响 可用在环境恶劣的场所 23 50 93 还有一个重要特点是 由于使用性能优异的SF6绝缘 大大缩小了柜体的外形尺寸 与空气绝缘相比 SF6充气柜的安装面积为其26 体积为其27 同时 由于充气柜配有性能良好的无油开关 大大减少了维修和检修工作量 23 50 94 4 低压开关柜 low voltagepanel 低压开关柜又叫低压配电屏 是按一定的线路方案将有关低压设备组装在一起的成套配电装置 其结构形式主要有固定式 抽屉 出 式两大类 23 50 95 固定式开关柜目前国内广泛使用的主要有PGL1和PGL2 GGD系列 还有一些新产品 如引进国外先进技术生产的开关柜OM1NO系列及MNS型等 23 50 96 抽屉 出 式开关柜常见的型号有GCK GCL DOMINO MNS SIVACON等 适用于额定电压380V 交流50HZ的低压配电系统中作受电 馈电 照明 电动机控制及功率补偿之用 馈电回路多 体积小 占地少 但结构复杂 加工精度要求高 23 50 97 新系列低压配电屏型号 返回节目录 23 50 98 3 4变电所电气主接线 主接线的确定对变电所电气设备的选择 配电装置的布置以及运行的可靠性和经济性有密切的关系 所以电气主接线是变配电所电气设计的一个主要问题 23 50 99 本节主要内容 电气主接线及其要求母线制变电所典型主接线示例电气主接线图的绘制 信息工程与自动化学院 工厂供电 返回 练习 23 50 100 一 电气主接线及其要求 电气主接线的定义 指变电所中的一次设备 如开关电器 电力变压器 母线 电缆或架空线 移相电容器等 按照设计要求连接起来 表示接受和分配电能的电路 也称为主电路 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 101 电气主接线的基本要求 安全 可靠 灵活 经济是对变电所主接线的基本要求 23 50 102 1 安全性 包括设备安全和人身安全 23 50 103 2 可靠性 变电所的主接线应能确保各级负荷对供电可靠性的要求 23 50 104 3 灵活性 在保障安全可靠的前提下 接线能够适应不同的运行方式 23 50 105 4 经济性 满足前3项要求的前提下 尽量降低建设投资和年运行费用 但是 在投资增加不多或经济许可的情况下 应尽量提高供电可靠性 减少停电损失 23 50 106 二 母线制 母线制主接线是我国目前广泛采用的主接线形式 母线制 是指电源进线与各馈出线之间的连接方式 23 50 107 母线 从配电变压器或电源进线到各条馈出线路之间的电气主干线 它起着从电源接收电能和给各馈出线分配电能的作用 母线的各相应涂色以便区分 A B C相 黄 绿 红 N线 黑 23 50 108 单母线制单母线分段制双母线制 按母线设置组数的不同 又可分为三类 23 50 109 单母线制形式如图1所示 是有汇流母线的主接线中结构最为简单的一类 在这种接线中所有电源和引出线回路都连接于同一母线上 单母线制 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 110 图1单母线制主接线 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 111 电源 一回电源进线优点 接线简单 使用设备少 初投资省 缺点 单母线制的可靠性和灵活性都较低 母线或连接于母线上的任一隔离开关发生故障或检修时 都将影响全部负荷的用电 适用范围 三类负荷 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 112 为了提高单母线接线的供电可靠性和灵活性 如果有两回电源进线 可采用单母线分段制接线 如图2所示 母线分段开关可采用隔离开关或断路器 单母线分段制 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 113 图2单母线分段制主接线 a 隔离开关分段 b 断路器分段 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 114 电源 二回电源进线优点 接线简单 使用设备较少 可靠性和灵活性方面较单母线制有所提高 当双回路同时供电时 母线分段开关正常是打开的 一条回路故障或一段母线故障将不影响另一段母线的正常供电 此外 检修亦可采用分段检修方式 不致使全部负荷供电中断 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 115 缺点 某分段上的母线或母线隔离开关发生故障或检修时 该段母线上的负荷将中断供电 而且电源只能通过一回进线供电 供电功率较低 适用范围 允许短期停电的二类负荷和部分一类负荷的供电要求 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 116 对于特别重要的负荷 当采用单母线分段接线 可靠性仍不能满足要求时 可考虑采用双母线接线 如图3所示 双母线制 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 117 图3双母线制主接线 信息工程与自动化学院 工厂供电 B1为工作母线 B2为备用母线 QF称为母联断路器 23 50 118 电源 二回电源进线优点 可靠性和灵活性好 轮流检修母线或母线隔离开关 不致引起供电中断 在工作母线发生故障时 通过备用母线能迅速恢复供电 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 119 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 适用范围 一类负荷 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 120 工厂供配电系统中 根据变电所的位置和作用的不同 变电所可以分为工厂总降压变电所和车间变电所两大类 车间变电所主接线总降压变电所主接线 信息工程与自动化学院 工厂供电 三 变电所典型主接线示例 23 50 121 车间变电所一般都是将高压6kv 10kv降为一般用电设备所需低压220v 380v的降压变电所 其变压器容量不超过1000KVA 主接线方案通常比较简单 车间变电所主接线 P33 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 122 电缆进线方案架空线进线方案低压出线方案 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 123 车间变电所供电线路往往较短 并考虑环境美化因素 常采用电缆配电 如图4所示 1 电缆进线的主接线方案 信息工程与自动化学院 工厂供电 图4电缆进线车间变电所典型主接线 23 50 124 信息工程与自动化学院 工厂供电 2 架空进线的主接线方案 当变电所由架空线供电时 其典型方案如图5所示 凡是高压架空进线 变电所高压侧必须装设避雷器 图5架空进线车间变电所典型主接线 23 50 125 信息工程与自动化学院 工厂供电 3 低压出线的主接线方案 车间变电所低压馈出线的接线方式 在满足安全距离 短路及过流保护的要求下 接线比较灵活 图6给出了几种典型方式供参考 图6变电所低压出线典型接线方式 23 50 126 对于电源进线电压为35kv及以上的大中型工厂 通常是先经过工厂总降压变电所降为6kv 10kv的高压配电电压 然后经过车间变电所 降为低压用电设备所需的电压 如220 380v 总降压变电所主接线 P31 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 127 根据变电所装设的变压器数量不同 总降压变电所常见的主接线方案分为 单元式接线桥形接线 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 128 又称为线路 变压器组接线 用于只有一回电源进线 经过一台变压器供电到配电母线的场合 只有一种运行方式 如图7所示 这种这主接线形式只适用于向三级负荷供电 单元式接线 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 129 图7单元式接线 信息工程与自动化学院 工厂供电 一次侧无母线 二次侧为单母线 特点是简单经济 但供电可靠性不高 只适用于三级负荷 23 50 130 当有两台变压器和两条线路时 可以采用桥式接线 桥式接线的特点是在两台变压器一次侧进线处用一桥臂将两回进线线路相连 桥形接线 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 131 桥式接线按照桥臂所在的位置可分为 内桥式接线外桥式接线如图8所示 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 132 图8桥形接线方式 a 内桥接线 b 外桥接线 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 133 桥臂在进线断路器的内侧 即靠近变压器侧 特点 线路的投切比较方便 变压器的投切比较复杂 所以内桥式接线适用于进线线路较长 负荷比较平稳 变压器不需要经常投切的场合 内桥式接线 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 134 桥臂在进线断路器的外侧 即靠近进线侧 特点 外桥式接线的特点和内桥相反 它适用于进线线路较短 负荷变化较大 变压器需要经常切换的场合 外桥式接线 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 135 桥形接线形式小结优点 工作可靠 灵活 缺点 线路复杂 高压设备多 操作不便 投资大 适用范围 可用于给一 二级负荷供电 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 136 1 电气主接线图 1 定义 电气主接线中的设备用标准的图形符号和文字符号表示的电路图称为电气主接线图 四 变电所主接线的绘制 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 137 因为三相交流电气设备的每相结构一般是相同的 所以电气主接线图绘制成单线图 局部需要表明三相电路不对称连接时 才将局部绘制成三线图 如有中性线 或接地线 用虚线表示 绘制主接线图时 所有电气设备均表示处于不带电状态 2 绘制要求 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 138 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 3 变电所主接线图主要内容 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 139 主接线图有两种绘制形式 系统式主接线图按照电力输送的顺序依次安排其中的设备和线路相互连接关系而绘制的电路图 多用于变配电所运行中 4 变电所主接线图的分类 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 140 信息工程与自动化学院 工厂供电 装置式主接线图按照主接线中高压或低压成套配电装置之间相互连接关系和排列位置而绘制的电路图 通常按照不同电压等级分别绘制 多在变配电所施工图中使用 23 50 141 高压配电所的主接线图10KV变电所低压配电系统图 2 变电所主接线图示例 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 142 图9高压配电所主接线图 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 143 图1010kv变电所低压配电系统图 信息工程与自动化学院 工厂供电 23 50 144 信息工程与自动化学院 工厂供电 练习题 已知某工厂由四个车间组成 各车间负荷如下表所示 距厂区4km处有一地区变电所 可提供一路10kv专线供电 并可从附近的公网取一回10kv备用电源 要求工厂总功率因数cos 0 9 试按上述条件设计该厂供电系统主接线图 23 50 145 信息工程与自动化学院 工厂供电 参考答案 方案一 高压双回路进线 一台主变压器 23 50 146 信息工程与自动化学院 工厂供电 参考答案 方案二 高压侧无母线 低压单母线分段 双台变压器 23 50 147 信息工程与自动化学院 工厂供电 参考答案 方案三 高低压侧均为单母线分段 两台变压器 23 50 148 3 5用户变电所 P23 3 5 1变电所的分类 1 在供配电系统中 一般将110kV 10 6 kV或35kV 10 6 kV的变电所称为区域变电所或总降压变电所 2 10 6 kV 0 4kV的变配电所称为用户变电所 在工业企业中则称为车间变电所 3 10kV配电站又称开闭所 在城市电网中使用较为普遍 23 50 149 3 5 2变电所位置的确定 1 确定原则变电所位置的确定遵循以下原则 1 接近负荷中心 2 进出线方便 3 靠近电源侧 4 满足供电半径的要求 23 50 150 5 运输设备方便 6 避免设在有剧烈震动和高温的场所 7 避免设在多尘或有腐蚀性气体的场所 8 避免设在潮湿或易积水场所 9 避免设在有爆炸危险的区域或有火灾危险区域的正上面或正下面 23 50 151 2 负荷中心确定 P24 负荷中心可以用负荷指示图或负荷矩的计算法近似确定 1 负荷指示图负荷指示图是将电力负荷按一定比例用负荷圆的形式标示在车间的平面图上 各车间的负荷圆的圆心应与车间的负荷 重心 负荷中心 大致相符 在负荷均匀分布的车间内 这一重心就是车间的中心 在负荷分布不均匀的车间内 这一重心应偏向负荷集中的一侧 23 50 152 负荷圆的半径r 由车间的计算负荷得 式中K为负荷圆的比例 kw mm2 某企业负荷指示图 23 50 153 23 50 154 2 确定负荷中心 负荷中心的坐标 x y 根据以下方程求解获得 按此方程解出的坐标 x y 不但有色金属消耗量最小 功率损耗也最小 可以在该点设置变 配 电所 注 大多数工厂变电所的位置都是靠近负荷中心偏向电源侧 23 50 155 3 5 3变电所形式 独立变电所车间变电所杆上变电所建筑物及高层建筑物变电所 23 50 156 独立变电所 独立变电所是指整个变电所设在与车间建筑物有一定距离的单独区域内 通常是户内式变电所 向周围几个车间供电 或向全厂供电 如图所示 设置独立变电所的原因 1 相邻几个车间负荷大 将变电所建到某一车间不适宜 2 由于车间环境的限制 如制药车间 化工车间之间由于管道较多或有腐蚀性气体 易燃易爆气体等环境限制 必须建立独立变电所 3 中小型企业负荷不太大 建立一个全厂独立变电所 向全厂各车间供电 23 50 157 23 50 158 车间变电所 车间变电所主要有以下两种类型的变电所 1 车间附设变电所附设变电所是利用车间的一面或两面墙壁 而其变压器室的大门朝外开 如图中1 2所示 车间附设变电所又分内附式和外附式 23 50 159 2 车间内变电所变压器室位于车间内的单独房间内 如图中3所示 虽然这种车间内变电所占用了车间内的面积 但它处于负荷的中心 因而可以减少线路上的电能损耗和有色金属消耗量 23 50 160 杆上变电所 变电器安装在室外电杆上 适用于315KVA及以下变压器 常用于居民区 用电负荷小的用电单位 23 50 161 建筑物及高层建筑物变电所 这是民用建筑中经常采用的变电所形式 变压器一律采用干式变压器 高压开关一般采用真空断路器 也可采用六氟化硫断路器 但通风条件要好 从防火安全角度考虑 一般不采用少油断路器 23 50 162 3 5 4变电所总体布置 变电所的总体布置主要是指变压器室 高压配电室 低压配电室 电容器室 控制室 值班室 休息室 工具间等布置方案 对露天变电所来讲 变压器是放置在室外的 不设变压器室 这里主要介绍室内变电所的总体布置方案 23 50 163 变电所的布置型式有三种 户内式 变压器 配电装置安置于室内 工作条件好 运行管理方便 户外式 变压器 配电装置全部安装于室外 混合式 部分装于室内 部分装于室外 1 变电所布置方案 23 50 164 变电所一般采用户内式 户内式又分为 单层布置双层布置视布置和土地情况而定 35kV户内变电所宜采用双层布置 6 10kV变配电所宜采用单层布置 23 50 165 变电所常用的几种平面