第五章-变配电所及建筑供配电系统PPT课件

.,1,第5章,变配电所及建筑供配电系统,.,2,第一节变配电所的主结线第二节变配电所的结构与布置第三节电力线路的结线方式第四节电力线路的结构与敷设第五节供配电系统载流导体的选择计算,.,3,第一节变配电所的主结线,一、概述(1)安全性要符合国家标准和有关技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。(2)可靠性要满足各级电力负荷对供电可靠性的要求。(3)灵活性能适应系统所需要的各种运行方式，便于操作维护，并能适应负荷的发展，有扩充和改建的可能性。(4)经济性在满足以上要求的前提下，尽量使主结线简单，投资少，运行费用低，并节约电能。二、高压配电所的主结线图1.电源进线,.,4,第一节变配电所的主结线,图5-1图1-1所示高压配电所及其附设2号车间变电所的主结线图,2.母线3.高压配电出线,.,5,第一节变配电所的主结线,4.变配电所的装置式主电路图5.民用建筑的配变电所,图路电主式置装的所电配压高示所1-5图2-5图,.,6,第一节变配电所的主结线,(1)设计要求1)本大厦属一类高层民用建筑，强电部分设计内容包括高低压配电、应急电源、照明、风机及水泵自动控制、防雷接地、等电位联结等。2)本大厦主要用电指标为：(2)变配电所和应急电源设计1)10kV市电采用环网供电方式，以电缆埋地引入，正常工作电源为一路。2)应急电源采用CD512型柴油发电机组，容量为512kW，当市电断电或消防时，发电机自动起动，并在15s内恢复对消防负荷等一级负荷供电。,.,7,第一节变配电所的主结线,3)高低压变配电所位于地下一层，变压器安装容量为2500kVA(两台1250kVA)。4)发电机房与变电所相邻，设有噪声衰减装置和烟气净化装置，以满足环保要求。5)按供电局意见，高压侧不设计量柜。6)为提高功率因数，低压侧设置了带功率因数自动补偿装置的低压静电电容器柜，柜内装设体积小的干式电容器，补偿后高压侧功率因数不低于0.9。7)低压配电系统共设四段母线，其中两段(和)为正常工作母线，向一般负荷供电，它们之间设有母线联络开关，便于当某台变压器故障或季节变化时调配负荷。,.,8,第一节变配电所的主结线,8)大厦低压配电系统的接地型式为TNS式，即将正常工作时有电流通过的N线(中性线)与起保护作用的PE线(保护线)，只在变配电室内相接于同一接地点，以后分开引出N线和PE线，彼此绝缘互不共用，为便于识别需用不同颜色表示。9)高层建筑的电气线路一般敷设在专用的电气竖井内，供电给电气竖井内配电箱的配电线路。(3)设备选择及订货需注意的问题1)高压配电柜选用西门子(SIEMENS)公司生产的8DH10系列六氟化硫绝缘环网开关柜和断路器柜，其技术要求请参见有关说明。,.,9,第一节变配电所的主结线,图统系电配压低高的所电变配筑建用民层高某3-5图,2)变压器选用SC8型薄绝缘环氧浇注变压器，请注意配IP20级保护外壳及自动送风装置。,.,10,第一节变配电所的主结线,3)柴油发电机组配套要求详见设计图，需带自动起动装置，但不需带双电源自动切换柜。4)低压配电柜应按系统图及平面图要求订货，采用上出线方式(不需设置电缆沟，且便于维修)，变压器至低压配电柜的封闭母线桥，建议与配电柜配套订货。5)动力配电箱、照明配电箱、电度表等，应在箱内设置保护线(PE)端子板(或接线板)，订货时应特别指明，以免遗漏。6)电缆桥架订货时，应由施工单位按平面图并结合施工现场确定全套组件，包括直通、弯通、吊架、支臂和各种连接件(紧固件等)。7)当安装离地高度低于1.8m时，插座必须带安全门装置。8)电缆订货请注意按设计要求选用难燃型及耐火型。(4)设备安装,.,11,第一节变配电所的主结线,1)高压环网开关柜、低压配电柜的设备基础，应由施工单位按制造厂提供的详细安装资料对设计图核实和调整后方可施工。2)由于柴油发电机房的设备布置和安装尺寸取决于所订的发电机组，也取决于选定的噪声限制及烟气净化的具体做法，本施工设计图仅提出技术要求及布置示意，进一步的安装资料需由建设单位责成发电机供应商及机房环保施工单位提供。3)挂墙式配电箱和电表箱的尺寸因制造厂而异，在电气竖井内未标注安装尺寸，具体安装位置在施工时定。4)除图中注明外，设备安装高度(底边距地)一般为：三、车间(或小型工业与民用建筑)变电所的主结线方案,.,12,第一节变配电所的主结线,图5-4车间变电所高压侧主结线方案(示例),1.只装有一台主变压器的小型变电所(1)高压侧采用隔离开关熔断器或跌开式熔断器的变电所主电路(如图5-4中的c、d、e、g)它们均采用熔断器来分断变电所的短路故障。,.,13,第一节变配电所的主结线,(2)高压侧采用负荷开关熔断器的变电所主电路(如图5-5所示)由于负荷开关能带负荷操作，使变电所停电和送电的操作较为灵活简便。(3)高压侧采用隔离开关断路器的变电所主电路(如图5-6所示)由于采用了高压断路器，从而使变压器的切换操作非常灵活方便。,图5-5高压侧采用负荷开关熔断器,.,14,第一节变配电所的主结线,图5-6高压侧采用隔离开关断路,2.装有两台主变压器的小型变电所,.,15,第一节变配电所的主结线,(1)高压侧无母线、低压单母线分段的变电所主电路(如图5-7所示)当任一主变压器或任一电源线停电检修或发生故障时，通过倒闸操作闭合低压母线分段开关QF5，即可恢复供电，因而具有较高的供电可靠性。(2)高压采用单母线、低压单母线分段的变电所主电路(如图5-8所示)这种主结线适用于装有两台及以上主变压器或具有多路高压出线的变电所。,.,16,第一节变配电所的主结线,图5-7高压侧无母线、低压单母线分段,.,17,第一节变配电所的主结线,图5-8高压采用单母线、低压单母线,(3)高低压侧均为单母线分段的变电所主电路(如图5-9所示)这种主电路的两段高压母线在正常时可以接通运行，也可以分段运行。,.,18,第一节变配电所的主结线,四、总降压变电所的主结线方案1.单台变压器的总降压变电所,图5-9高低压侧均为单母线分段,.,19,第一节变配电所的主结线,图5-10单台变压器的总降压,2.两台主变压器的总降压变电所(1)外桥式结线(图5-10a)的运行操作,.,20,第一节变配电所的主结线,图5-11桥式结线的总降压变电所主电路图,(2)内桥式结线(图5-11b)的运行操作如果电源进线WL2失电或检修时，只要断开QF12和QS122、QS121，,.,21,第一节变配电所的主结线,然后合上QF10(其两侧的QS应先合上)，即可使两台主变压器均由电源进线WL1供电，操作比较简便。,.,22,第二节变配电所的结构与布置,一、变配电所所址的选择1)尽量靠近负荷中心，以便减少电压损耗、电能损耗和有色金属消耗量。2)进出线方便，特别是采用架空进出线时应着重考虑进出线条件。3)尽量靠近电源侧，以尽量避免倒送功率，对总降压变电所和配电所要特别考虑这一点。4)尽量不设在多尘和有腐蚀性气体的场所，若无法远离时则应设在污染源的上风侧。5)不应设在有剧烈震动的场所。6)不应设在洗手间、浴室或其他可能经常积水场所的正下方或贴邻。,.,23,第二节变配电所的结构与布置,7)交通运输方便，以便于运送变压器、开关柜等较重、较大的设备。8)不宜设在易燃易爆场所或与之保持规定的安全距离。9)高压配电所应尽量与车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建(例如图1-1中的HDS与STS2合建，参见图5-13)。10)高层建筑地下层配变电所的位置，宜选择在通风、散热条件较好的场所。11)不应妨碍工业与民用建筑今后的发展，并适当考虑今后扩建的可能。二、车间变电所的类型(1)附设变电所变电所的一面或数面墙与车间的墙共用，且变压器室的门和通风窗向车间外开，如图5-12中的14。,.,24,第二节变配电所的结构与布置,图5-12车间变电所类型,.,25,第二节变配电所的结构与布置,5Z12.tif,(2)露天变电所变压器位于露天地面上，如图5-12中的5。(3)独立变电所变电所为一独立建筑物，如图5-12中的6。,.,26,第二节变配电所的结构与布置,(4)车间内变电所位于车间内部的变电所，且变压器室的门向车间内开，如图5-12中的7。(5)杆上变电站变压器装在室外的电杆上面。(6)地下变电所整个变电所装设在地下的设施内。三、变配电所的总体布置1.变配电所总体布置的要求(1)便于运行维护有人值班的变配电所，一般应设置值班室。(2)保证运行的安全值班室内不得有高压设备，高压电容器组一般应装设在单独的房间内。,.,27,第二节变配电所的结构与布置,表5-1变压器外廓(防护外壳)与变压器室墙壁和门的最小净距(据JGJ/T161992)(单位：m),.,28,第二节变配电所的结构与布置,表5-2高压配电室内各种通道最小宽度(单位：mm),.,29,第二节变配电所的结构与布置,2.通道宽度在建筑物的墙面遇有柱类局部凸出时，凸出部位的通道宽度可减少200mm。,.,30,第二节变配电所的结构与布置,表5-3配电屏前、后通道最小宽度(单位：mm),.,31,第二节变配电所的结构与布置,图5-13图5-1所示高压配电所及其附设2号车间变电所的平面图和剖面图,(3)便于进出线高压架空进线时，高压配电室宜位于进线侧，低压配电室宜靠近变压器室。,.,32,第二节变配电所的结构与布置,(4)节约土地与建筑费用高压配电所应尽量与车间变电所合建。(5)适当考虑发展高低压配电室内均应留有适当数量开关柜的备用位置，并可予留好电缆沟。2.变配电所总体布置的方案,图5-14高压配电所与附设式车间变电所合建的平面布置方案(示例),.,33,第二节变配电所的结构与布置,四、变配电所的结构,图5-15无高压配电室和值班室的车间变电所平面布置方案(示例),1.室外变压器装置的结构2.室内变压器装置的结构,.,34,第二节变配电所的结构与布置,图5-16露天变电所变压器台结构图,3.配电室的结构,.,35,第二节变配电所的结构与布置,图5-17室内变电所变压器室结构(示例),.,36,第二节变配电所的结构与布置,图5-18高压配电室剖面图(示例),4.电容器室的结构五、组合式成套变电站简介,.,37,第二节变配电所的结构与布置,图5-19低压配电室剖面图(示例),.,38,第二节变配电所的结构与布置,5Z19.tif,(1)高压柜采用GFC10A型手车式高压开关柜，其手车上装ZN410C型真空断路器。,.,39,第二节变配电所的结构与布置,(2)变压器柜主要装配SCL型环氧树脂浇注干式变压器，防护式可拆装结构，变压器装有滚轮，便于取出检修。(3)低压柜采用BFC10A型抽屉式低压配电柜，主要装配ME型低压断路器等。,图5-20某XZN1型户内组合式成套变电站的平面布置图,.,40,第二节变配电所的结构与布置,图5-21图5-20所示XZN1型户内成套变电站的高低压结线系统图,.,41,第二节变配电所的结构与布置,图置布面剖平的所电变配筑建用民层高某示所3-5图22-5图,六、变配电所的电气安装图(1)变配电所一次系统电路图例如图5-1和图5-2。,.,42,第二节变配电所的结构与布置,(2)变配电所平、剖面图用适当的比例(如120或150)绘制，具体表示出变配电所的总体布置和一次设备的安装位置，例如图5-13和图5-22。(3)无标准图样的构件安装大样图对于在制作和安装上有特殊要求而无标准图样的一些构件，应绘制专门的大样图，注明尺寸、比例及有关材料和技术要求，以便按图制作和安装。(4)变配电所接地平面图例如图5-23即为图5-1所示的高压配电所及其附设2号车间变电所的接地装置平面布置图。,.,43,第二节变配电所的结构与布置,图5-23图5-1所示高压配电所及其附设2号车间变电所的接地装置平面布置图,.,44,第二节变配电所的结构与布置,图面平地接及件条建土的所电变配筑建用民层高某示所22-5图42-5图,.,45,第二节变配电所的结构与布置,图面平地接的筑建用民层高某示所22-5图52-5图,.,46,第二节变配电所的结构与布置,图面平雷避顶屋座CBA筑建用民层高某示所22-5图62-5图,.,47,第三节电力线路的结线方式,一、概述二、高压电力线路的结线方式1.单电源供电的结线方式,.,48,第三节电力线路的结线方式,表5-4放射式结线与树干式结线对比,.,49,表5-4放射式结线与树干式结线对比,.,50,第三节电力线路的结线方式,2.双电源供电的结线方式(1)双放射式结线即一个用户由两条放射式线路供电，如图5-27a所示。(2)双树干式结线即一个用户由两条不同电源的树干式线路供电，如图5-27b所示。(3)公共备用干线式结线即各个用户由单放射式线路供电，而从公共备用干线上取得备用电源，如图5-27c所示。,.,51,第三节电力线路的结线方式,图5-27双电源供电的结线方式,3.环形供电的结线方式,.,52,第三节电力线路的结线方式,图5-28环形供电的结线方式,4.工厂供电系统举例,.,53,第三节电力线路的结线方式,(1)厂区配电电压由于该厂具有多台6kV高压电动机，而且该厂厂区范围不大，因此厂区高压配电电压采用6kV(以前我国不生产10kV高压电动机，若采用10kV高压电动机，则厂区高压配电电压宜采用10kV)。(2)电源进线电压由于全厂计算负荷达8100kVA，而且该厂离系统电源12km，超出6kV线路合理输送功率和距离，因此采用35kV作为电源进线电压，在厂区设总降压变电所，降为6kV后送往各个车间变电所。(3)厂区高压电力线路的结线方式铸钢车间和氧气站都为一级负荷，而且两车间距离不远，如果分别采用双放射式供电，那么总降压变电所就需要装4台6kV开关柜，在厂区需敷设4条6kV线路。,.,54,第三节电力线路的结线方式,(4)各车间变电所高压开关的选择铸钢车间、氧气站、水压机车间及煤气站等车间变电所，由于都是一级负荷，因此其车间变电所的变压器高压侧都采用高压断路器控制，便于装设继电保护和自动切换装置。,图5-29某重型机器厂平面图,.,55,第三节电力线路的结线方式,图路电主厂器机型重某03-5图,.,56,第三节电力线路的结线方式,图统系柜电配压低筑建用民层高某13-5图,三、低压电力线路的结线方式,.,57,第三节电力线路的结线方式,表5-5低压电力线路常用的结线方式,.,58,表5-5低压电力线路常用的结线方式,.,59,第三节电力线路的结线方式,图5-32变压器干线式结线,.,60,第四节电力线路的结构与敷设,一、概述二、架空线路的结构和敷设,图5-33架空线路的结构,.,61,第四节电力线路的结构与敷设,1.架空线路的导线,图5-34钢心铝绞线的截面,.,62,第四节电力线路的结构与敷设,2.电杆、横担和拉线,.,63,第四节电力线路的结构与敷设,表5-6架空导线离地最小距离(单位：m),.,64,第四节电力线路的结构与敷设,表5-7圆形钢筋混凝土电杆规格,.,65,第四节电力线路的结构与敷设,图5-35各种杆型在低压架空线路上的应用,.,66,第四节电力线路的结构与敷设,图5-36拉线的结构,3.线路绝缘子和金具4.架空线路的敷设,.,67,第四节电力线路的结构与敷设,图5-37高压线路绝缘子,.,68,第四节电力线路的结构与敷设,图5-38线路用金具,.,69,第四节电力线路的结构与敷设,图5-39导线在电杆上的排列方式,.,70,第四节电力线路的结构与敷设,图5-40架空线路的档距和弧垂,.,71,第四节电力线路的结构与敷设,表5-8架空电力线路最小线间距离(单位：m),.,72,第四节电力线路的结构与敷设,表5-9横担间最小垂直距离(单位：m),.,73,第四节电力线路的结构与敷设,三、电缆线路的结构和敷设1.电缆和电缆头,.,74,第四节电力线路的结构与敷设,表5-10电力电缆型号中各符号的含义,.,75,表5-10电力电缆型号中各符号的含义,.,76,第四节电力线路的结构与敷设,图5-41油浸纸绝缘电力电缆,.,77,第四节电力线路的结构与敷设,图5-42交联聚乙烯绝缘电力电缆,.,78,第四节电力线路的结构与敷设,图5-43110kV电缆环氧树脂中间头,2.电缆的敷设(1)电缆的敷设方式工业与民用建筑中采用的电缆敷设方式有直接埋地、电缆沟敷设、沿墙敷设和电缆桥架(托盘)敷设等几种。1)直接埋地。2)电缆沟敷设。3)沿墙敷设。,.,79,第四节电力线路的结构与敷设,4)电缆桥架敷设。,图5-44室内环氧树脂终端头,.,80,第四节电力线路的结构与敷设,图5-45电缆直接埋地,.,81,第四节电力线路的结构与敷设,图5-46电缆沟,.,82,第四节电力线路的结构与敷设,图5-47电缆沿墙敷设,(2)电缆敷设的一般要求敷设电缆时应严格遵守有关技术规程的规定和设计要求。,.,83,第四节电力线路的结构与敷设,1)为防止电缆在地形发生变化时受过大的拉力，电缆在直埋敷设时要比较松弛，可作波浪形埋设。2)下列地点的电缆应穿管保护：电缆引入或引出建筑物或构筑物；电缆穿过楼板及主要墙壁处；从电缆沟道引出至电杆或沿墙敷设的电缆距地面2m以下及地下0.3m深度的一段；电缆与道路、铁路交叉的一段。,图5-48电缆桥架,.,84,第四节电力线路的结构与敷设,3)电缆与不同管道一起敷设时，应满足下列要求：不允许在敷设煤气管、天然气管及液体燃料管路的沟道中敷设电缆；在热力管道的明沟或隧道中，一般不要敷设电缆；个别情况下，如不致使电缆过热时，可允许少数电缆敷设在热力管道的沟道中，但应分隔在不同侧，或将电缆安放在热力管道的下面。4)直埋电缆埋地深度不得小于0.7m，其壕沟离建筑物基础不得小于0.6m。5)电缆沟的结构应考虑到防火和防水。6)电缆的金属外皮和金属电缆头及保护钢管和金属支架等，均应可靠接地。四、室内线路的结构和敷设1.室内电力线路敷设的安全要求,.,85,第四节电力线路的结构与敷设,1)离地面3.5m以下的电力线路应采用绝缘导线，离地面3.5m以上允许采用裸导线。2)离地面2m以下的导线必须加机械保护，例如穿钢管或穿硬塑料管保护。3)根据机械强度的要求，绝缘导线的心线截面应不小于附录表A-23所列数值。4)室内电力线路的敷设方式应根据环境条件和敷设要求确定，详见有关设计手册。2.绝缘导线3.裸母线和母线槽,.,86,第四节电力线路的结构与敷设,图5-49封闭式母线槽安装示意图,4.室内电力线路常用的敷设方式,.,87,第四节电力线路的结构与敷设,图5-50室内电力线路敷设方式示意图,五、电气动力平面布线图,.,88,第四节电力线路的结构与敷设,表5-11电力设备的标注方法,.,89,表5-11电力设备的标注方法,.,90,第四节电力线路的结构与敷设,表5-12电力线路敷设方式的文字代号,.,91,第四节电力线路的结构与敷设,表5-13电力线路敷设部位的文字代号,.,92,第四节电力线路的结构与敷设,图线布面平气电力动)部局(间车工加械机某15-5图,.,93,第五节供配电系统载流导体的选择计算,一、概述(1)发热条件导线和电缆(含母线)在通过计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度，如附录表A-21所列。(2)允许电压损耗导线和电缆在通过计算电流时产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗值。(3)经济电流密度35kV及以上的高压线路，规定宜选“经济截面”，即按国家规定的经济电流密度来选择导线和电缆的截面，达到“年费用支出最小”的要求。(4)机械强度导线的截面应不小于最小允许截面，如附录表A-22和附录表A-23所列。(5)短路时的动稳定度和热稳定度导体的截面应满足短路时的动稳定度和热稳定度，以保证短路时不至损坏。,.,94,第五节供配电系统载流导体的选择计算,(6)导体与保护电器的配合导体的截面应与熔断器、低压断路器等保护电器相配合，以保证当线路上出现过负荷或短路时保护电器能可靠动作。二、按发热条件选择校验导线和电缆的截面1.按发热条件选择相线截面2.低压线路的中性线(N线)、保护线(PN线)和保护中性线(PEN线)截面的选择(1)中性线截面的选择低压三相四线制(TN或TT)线路中的中性线(N线)，按规定其载流量不应小于线路中的最大不平衡负荷电流，同时应考虑谐波电流的影响。,.,95,第五节供配电系统载流导体的选择计算,(2)保护线截面的选择低压系统中的保护线(PE线)，按GB500541995低压配电设计规范规定，当其材质与相线相同时，其最小截面应符合表5-14的要求。,.,96,第五节供配电系统载流导体的选择计算,表5-14PE线的最小截面,.,97,第五节供配电系统载流导体的选择计算,(3)保护中性线截面的选择低压系统中的保护中性线(PEN线)的截面，应同时满足上述中性线(N线)和保护线(PE线)选择的条件，即例5-1有一条采用BLV型铝芯塑料线明敷的220/380V的TNS线路，计算电流为86A，敷设地点的环境温度为35。试按发热条件选择此线路的导线截面。解此TNS线路为具有单独PE线的三相四线制线路，包括相线、N线和PE线。1)相线截面的选择：查附录表A-25得35时明敷的BLV500型铝芯塑料线A=25mm2的Ial=90AI30=86A，满足发热条件，故选A=25mm2。2)N线截面的选择：按式(5-3)选Ao=16mm2。3)PE线截面的选择：按表5-14选APE=16mm2。,.,98,第五节供配电系统载流导体的选择计算,三、按经济电流密度选择导线和电缆的截面,.,99,第五节供配电系统载流导体的选择计算,表5-15我国规定的经济电流密度,.,100,第五节供配电系统载流导体的选择计算,例5-2有一条采用LGJ型钢芯铝绞线架设的35kV架空线路供电给某厂，其计算负荷为5000kW，cos=0.9，Tmax=4300h。试选择该钢芯铝绞线的额定截面。解1)按经济电流密度选择：2)校验发热条件：查附录表A-24中LGJ70的允许载流量(户外25时)Ial=275A，因此满足发热条件。3)校验机械强度：查附录表A-22得架空钢心铝绞线最小截面Amin=25mm2，因此LGJ70完全满足机械强度要求。四、线路电压损耗的计算1.线路的允许电压损耗2.集中负荷的三相线路电压损耗的计算。1)在水平方向作矢量=2。,.,101,第五节供配电系统载流导体的选择计算,2)由O点绘负荷电流i1和i2，其相位分别滞后21和2。3)由a点作矢量=i2r2，平行于i2。4)由b点作矢量=i2x2，超前i2905)连直线Oc，即得1。6)由c点作矢量=i2r1，平行于i2。7)由d点作矢量=i2x1，超前i290。8)由e点作矢量=i1r1，平行于i1。9)由f点作矢量=i1x1，超前i190。10)连直线Og，即得U0。11)以O点为圆心，Og为半径作圆弧交参考轴于h，即Oh=Og。12)连直线ag，此ag即线路的电压降，而ah即线路的电压损耗。,.,102,第五节供配电系统载流导体的选择计算,图5-52带有两个集中负荷的三相线路,.,103,第五节供配电系统载流导体的选择计算,表5-16公式U%=M/(CA)中的计算系数C值,.,104,第五节供配电系统载流导体的选择计算,例5-3某6kV三相架空线路，采用LJ50型铝绞线，水平等距排列，线距为0.8m。该线