工厂供电第3章供电系统

第三章供电系统 3 1概述3 2电压的选择3 3变电所的设置和变压器的选择3 4变电所的电气主结线3 5 3 1概述 工厂供电系统指从工厂所需电力电源线路进厂起 到厂内高低压用电设备进线端的整个供电系统 包括厂内的变 配电所和所有高低压供电线路 工厂供电系统的组合方案要根据工厂和电源的距离 工厂的总负荷 总车间的分布 厂区内的配电方式 以及地区电网的供电条件等来确定 3 2电压的选择 3 2 1供电电压的选择3 2 2工厂厂区高压配电电压的选择工厂厂区高压配电电压多采用6 10kV3 2 3低压配电电压的选择主要根据工厂用电设备的性质来决定 3 3变电所的结构与布置 3 3 1变电所的分类及位置的确定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 2 变电所位置的确定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 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 3 3 3变电所的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 变电所总体布置方案应满足下列要求 1 35kV户内变电所宜采用双层布置 6 10kV变电所宜采用单层布置 采用双层布置时 变压器应设在底层 采用单层布置时 变压器宜露天或半露天安装 2 变电所各室的布置应当紧凑合理 便于进出线设备的连接 便于设备的操作 搬运 检修 试验和巡视 还要考虑发展的可能性 3 高低压配电室的位置应便于进出线 变压器室的位置应便于运输 安装和维护 低压配电室应靠近变压器室 电容器室宜与变压器室及相应电压等级的配电室相连 变压器室和电容器室应尽量避免西晒 并尽可能利用自然采光和自然通风 4 当有两台变压器时 每台油量为100kg及以上的三相变压器 应设在单独的变压器室内 干式变压器和不带可燃油的高低压配电装置 可设在同一房间内 5 从安全角度考虑 配电室 变压器室 电容器室的门应向外开 相邻配电室之间有门时 该门应双向开启或向低压室方向开启 但变电所的门窗不宜直接通向相邻的酸 碱 蒸汽 粉尘和噪声严重的场所 6 控制室 值班室应尽量靠近高低压配电室 且有门直通 控制室 值班室的大门应朝外开 控制室 值班室和辅助房间的位置应便于运行人员工作和管理 有些工厂变电所的控制室 值班室是合在一起的 为了值班人员的方便 应设置厕所和上 下水设施 7 配电室 控制室 值班室等的地面 宜高出室外地面150 300mm 当附设于车间内时 则可与车间的地面相平 变电所常用的几种平面布置方案 如图所示 返回目录 A 低压电器的分类 1 按在电气线路中所处的地位和作用可分为 低压配电电器 低压控制电器 低压配电电器包括熔断器 刀开关 转换开关和自动开关等低压控制电器包括接触器 继电器 起动器 主另电器 控制器 电阻器 变阻器的电磁铁等2 按动作方式可分为 自动切换电器 手动切换电器 前者依靠本身参数的变化或外来信号的作用 后者用手直接操作来进行切换 3 按有无触点的结构特点可分为 有触点电器 无触点电器 表1配电电器的分类和用途 B 熔断器 一 熔断器的定义 主体 连接方式 工作原理 作用 1 定义 电网和用电设备中用作过载或短路保护的电器 2 主体 低熔点金属丝或金属薄片制成的熔体 串联在被保护的电路中 根据电流的热效应原理工作 二 熔断器的结构1 组成部分 熔体和绝缘底座 熔管 2 熔体形状 丝状或片状3 熔体材料 在小容量电路中由铅锡合金和锌等低熔点金属制成 俗称保险丝 在大容量线路中 由银 铜等较高熔点的金属制成薄片 多被安装在熔管里 三 电路符号及技术参数1 电路符号 FU2 技术参数 额定电压保证熔断器能长期正常工作的电压 额定电流保证熔断器 指绝缘底座 能长期正常工作的电流 极限分断电流 熔断电流 在额定电压下所能断开的最大短路电流 四 常用的熔断器瓷插式 由瓷底座 瓷插件 动触点 静触点和熔体组成 螺旋式 由底座 瓷帽 瓷套 熔断管 芯子 上 下接线板组成 其熔体的更换方式是更换整个熔断管快速熔断器 主要用于半导体功率器件或变流装置的短路保护 五 型号例 RL6 30 16 R 熔断器L 螺旋式6 设计序号30 熔断器额定电流16 熔体额定电流C表示瓷插式 S快速 M无填料封闭管式 T有填料 六 熔断器的选择和维护1 熔断器的选择 熔断器的额定电流和额定电压应不小于熔体的额定电流和线路的额定电压 根据线路负载性质及工作情况来决定熔体规格 在电炉 照明等电阻性负载线路中 熔体的额定电流应稍大于或等于负载的额定电流 对电动机而言 熔断器只宜作短路保护 1 5 2 5倍的电动机额定电流 2 维护 熔断器的插座与插片的接触要保持良好 熔体烧断以后 应首先查明原因 排除故障 更换熔体或熔管时要先断开电源 安装熔丝时 不得碰坏或扎坏熔丝 熔丝应顺时针方向弯一圈即可 第3章 3 开关与接触器C 刀开关 转换开关 自动开关一 刀开关1 刀开关俗称闸刀开关 是一种结构最简单且应用最广泛的配电器 主要用于不频繁地接通和分断电路 2 刀开关的种类很多 按结构分 单极 双极和三极等 按刀的转换方向 用途 单掷 双掷 按操作方法 直接手柄操作式 远距离连杆操纵式 中间手柄 旁边手柄 杠杆 按灭弧机构分 带灭弧罩刀开关 不带灭弧罩刀开关 按接线方式 板前接线式 板后接线式 刀开关的主要品种有 1 开启式负荷开关 又名瓷底胶盖闸刀开关 2 封闭式负荷开关 又名铁壳开关 3 熔断器式刀开关 其中开启式负荷开关安装和使用注意事项 电源进线应该在静触点一边的进线端 用电设备应该接在动触点一边的出线端 要垂直安装 不能倒装 通电时手柄朝上 二 转换开关 1 转换开关的主要品种有 组合开关 倒顺开关 换向开关 2 特点与作用 组合开关 体积小 寿命长 结构简单 操作方便 多用于机床电气的隔离 也可用于5kW以下的小容量电动机的直接启动和正反转控制 倒顺开关 用于控制电动机的正反转 三 自动开关 1 自动开关又名自动空气开关或自动空气短路器 2 主要保护装置 过电流脱扣器 电磁脱扣器 失压 欠电压 脱扣器 热脱扣器 分励脱扣器 电磁脱扣器 短路保护 欠电压 欠电压保护 即当电压低于某一值时使开关迅速跳闸 热脱扣器 过载保护 分励脱扣器 供远距离控制使开关跳闸 也可以外接继电器保护装置3 图形符号 D 接触器 利用电磁吸力及弹簧反作用力配合动作的控制电器 用来自动地接通或断开大电流 本身无短路保护和过载保护能力 因此在电动机控制线路中必须与熔断器 热继电器配合使用 特点 动作迅速 操作方便 控制容量大 寿命长 能远距离控制 主要控制对象 电动机 4 分类 按所控制电路的电源种类 交流接触器 直流接触器 按主触点的极数 单极 双极 三极等 5 交流接触器 组成 触点系统 电磁系统 灭弧装置 它有三对主触点和四对辅助触点 主触点 接通和分断主电路辅助触点 用于控制电路触点有常开和常闭之分 接触器的主触点均为常开 而辅助触点有常开也有常闭 电磁系统 由铁心 线圈和衔铁组成电路符号 3 4变电所的电气主接线 3 4 1对主接线的基本要求1 主接线的定义变电所的电气主接线是由电力变压器 各种开关电器 电流互感器 电压互感器 母线 电力电缆或导线 移相电容器 避雷器等电气设备以一定次序相连接的接受和分配电能的电路 2 主接线的要求 1 安全性必须保证在任何可能的运行方式及检修状态下运行人员及设备的安全 2 可靠性能满足各级用电负荷供电可靠性要求 3 灵活性主接线应在安全 可靠的前提下 力求接线简单运行灵活 应能适应各种可能的运行方式的要求 4 经济性在满足以上要求的条件下 力求达到最少的一次投资与最低的年运行费用最低 3 4 2有汇流母线的主接线母线 bus 实质上是主接线电路中接受和分配电能的一个电气联结点 形式上它将一个电气联结点延展成一条线 以便于多个进出线回路的联结 有汇流母线的主接线是我国目前广泛采用的接线形式 按母线设置组数的不同 又可分为单母线接线和双母线接线两大类 1 单母线接线常用的单母线接线方式有单母线制和单母线分段制 单母线制单母线制形式如图所示 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 单母线分段接线为了提高单母线接线的供电可靠性和灵活性 可采用断路器分段的单母线接线 如图所示 图中的QF3称为分段断路器 2 双母线接线对于特别重要的负荷 当采用单母线分段接线 可靠性不能满足要求时 可考虑采用双母线接线 如图所示 W1为工作母线 W2为备用母线 其间通过断路器QF连接起来 QF称为母联断路器 2 2 3无汇流母线的主接线前面分析的各种有母线的主接线形式中所采用的断路器数目一般都大于连接回路的数目 造成整个配电装置占地面积大 建设成本高 对于一些对经济性要求较高的场合 在满足主接线可靠性要求的前提下 可考虑采用无汇流母线的主接线 常见的有单元式接线和桥式接线 1 单元式接线 线路 变压器组接线单元式接线用于只有一回进线和一回出线的场合 只有一种运行方式 如图所示 这种这主接线形式只适用于向三级负荷供电 2 桥式接线当只有两台变压器和两条线路时 可以采用桥式接线 桥式接线是单母线分段接线中进出线回路数相同 且取消进线或出线断路器时的特殊情况 将此时的母线分段断路器称为桥断路器 桥式接线按照桥断路器的位置可分为 内桥式接线外桥式接线 桥断路器在进线断路器的内侧 即变压器侧 则称为内桥式接线 如图 a 所示 桥断路器在进线断路器的外侧 即进线侧 则称为外桥式接线 如图 b 所示 内桥式接线的特点是 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 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 桥式接线有工作可靠 灵活 使用的电器少 装置简单清晰和建设费用低等优点 并且它特别容易发展为单母线分段和双母线接线 因此广泛使用在220kV及以下的变电所中 具有两路电源的工厂企业变电所也普遍采用 还可以作为建设初期的过渡接线 3 4 4变电所的主接线举例1 总降压变电所常见的主接线负荷大多为一类和二类负荷的化工厂 煤气厂 炼油厂等大型工业企业采用35 10kV的线路两回路供电时 一般高压侧多采用内桥式接线 低压侧采用单母线分段接线 如图所示 2 车间变电所主接线车间变电所供电线路往往较短 并考虑厂区美化因素 常采用电缆配电 这时车间变电所主接线的典型方案如图所示 图 a 在变压器高压侧不设开关 变压器的操作和保护在总降压变电所馈出线处实现 低压母线故障由低压侧断路器保护 当需要在车间变电所操作空载变压器时 可选用图 b 或图 c 所示方案 其中 图 b 适用于变压器容量不大于630kVA的变电所 当车间变电所由架空线供电时 其典型方案如图所示 图 a 和图 b 适用于变压器容量不大于630kVA的变电所 图 c 则适用于变压器容量较大的变电所 3 6供配电网络的接线方式 供配电网络常用的典型网络结构分为 放射式树干式环式 3 6 1放射式1 单回路放射式网络结构这种供电方式的特点是供电可靠性较高 当任意一回线路故障时 不影响其它回路供电 且操作灵活方便 易于实现保护和自动化 可用于对容量较大 位置较分散的三级负荷供电 此种网络结构在中压和低压系统中均比较常见 2 双回路放射式网络结构对于重要的用户 为保证供电回路故障时 不影响对用户供电 可采用双回路放射式接线 如下图所示 一次投资较大 因此一般仅用于确需高可靠性的用户 并可将双回路的电源端接于不同的电源 以保证电源和线路同时得以备用 可向一 二级负荷供电 此种网络结构在中压和低压系统中均常见 3 带公共备用线的放射式网络结构当二级负荷比较分散时 也可采用带公共备用线的放射式接线 以节省投资 如下图所示 此种网络结构一般在中压系统中应用 3 6 2树干式网络结构1 单回路树干式网络结构如下图所示 树干式网络结构就是由电源端向负荷端配出干线 在干线的沿线引出数条分支线向用户供电 一般用于向三级负荷供电 2 双回路树干式网络结构对于要求高可靠性的用户 采用双回路干线 使线路互为备用 同时可将双回路引自不同的电源 如图所示 实现电源和线路的两种备用 达到向一 二级负荷供电的目的 这种结构在中 低压系统中均广泛应用 3 6 3环式网络结构环式网络结构一般用于中压系统或高压系统 尤其在城市供配电网络中得到广泛应用 可用于对二 三级负荷供电 如图所示 电源可为多个或一个 通常采用开环运行方式 各种网络结构的适用对象1 中压系统 1 对于城市非重要用户及郊区 可靠性要求不高 可采用树干式结构 2 对负荷密度大 且供电要求高的用户可采用双电源双回路树干式或环式结构 3 对于提供双电源有困难 用户的供电可靠性要求又较高的情况 可采用放射式结构 2 低压系统在低压供电系统中 环式结构较少使用 常见的网络结构形式是放射式结构和树干式结构 1 对于单台设备容量较大或较重要场合 一般采用放射式结构 2 对于非重要用电设备 用电性质相近 又便于线路敷设时 一般采用树干式结构 3 对于重要用电设备 可采用双电源双回路树干式结构或双电源双回路放射式结构 返回目录 3 8供电网络的结构与敷设 3 8 1架空线架空线路是用杆塔将导线悬挂在空中 导线利用绝缘瓷瓶支持在杆塔的横担上 架空线路主要由导线 一般为钢芯铝绞线 杆塔 绝缘瓷瓶和线路金具等基本元件组成 优点 1 设备简单 造价低 2 露置空中 易于检修和维护 3 利用空气绝缘 建造比较容易 缺点 1 侵占地面位置 有碍交通 2 易受环境影响 安全可靠性较差 3 影响厂区美化 3 8 2电缆线路电缆线路与架空线路相比 具有运行可靠 不易受外界影响 不占地面的优点 但同时也具有投资大 敷设维修困难 难于发现和排除故障的缺点 1 电缆的结构电缆主要由导体 绝缘层 护套层和铠装层组成 2 电缆敷设电缆的敷设路径要求尽量最短 转弯最少 尽量避免与各种地下管道交叉 散热要好 常用的电缆敷设方式有 直接埋地敷设电缆沟电缆桥架另外还有电缆隧道 电缆排管等方式 但较少使用 直接埋地敷设首先挖一深0 7 1m的壕沟 于沟底填上100mm的细砂或软土 再铺设电缆 然后填以沙土 加上保护板 最后回填沙土 这种方式电缆易受机械损伤 土壤化学腐蚀 可靠性差 检修不便 多用于根数不多的线路 电缆沟电缆沟敷设占地少 走向灵活 能容纳较多电缆 但检修维护也不方便 适用于多条电缆走向相同的情况 在容易积水的场所不宜使用 电缆桥架电缆敷设在电缆桥架内 电缆桥架装置是由支架 盖板 支臂和线槽等组成 电缆桥架敷设克服了电缆沟敷设电缆时存在的积水 积灰 易损坏电缆等多种弊病 改善了运行条件 具有占用