工厂供电课件

第11章工厂供电11.1工厂供电系统概述及电压选择

11.2工厂电力负荷的计算

11.3变电所位置及变压器台数和容量选择

11.4变配电所高低压一次设备

11.5工厂变配电所的主电路图

11.6低压供配电线路的接线方式

11.7工厂供电系统的防雷与接地

思考题与习题

11.1工厂供电系统概述及电压选择

11.1.1工厂供电系统概述工厂供电系统是指从电源线路进厂起到高低压用电设备进线端止的整个电路系统，是由工厂变配电所、配电线路和用电设备构成的整体，以实现工厂电能的接受、分配、变换、输送和使用。工厂供电系统是电力系统的主要组成部分，也是电力系统的主要用户。图11.1.1所示为电力系统示意图，虚线框内即为工厂供电系统。工厂供电系统中，变配电所担负着接收电能、变换电压和分配电能的任务；配电线路承担着输送和分配电能的任务；

用电设备指的是消耗电能的电动机、照明设备等。

图11.1.1电力系统示意图

不同类型的工厂，其供电系统组成各不相同。大型工厂及某些电源进线电压为35kV及以上的中型工厂，一般经过两次降压，也就是电源进厂以后，先经总降压变电所，将35kV及以上的电源电压降为6～10kV的配电电压，然后通过高压配电线路将电能送到各个车间变电所，也有的经高压配电所再送到车间变电所，最后经配电变压器降为一般低压用电设备所需的电压。

一般中型工厂的电源进线电压是6～10kV。电能先经高压配电所集中，再由高压配电线路将电能分送到各车间变电所或由高压配电线路直接供给高压用电设备。车间变电所内装设有电力变压器，将6～10kV的高压降为一般低压用电设备所需的电压(如220／380V)，然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备使用。对于小型工厂，由于所需容量一般不大于1000kVA，因而通常只设一个降压变电所，将6～10kV电压降为低压用电设备所需的电压。当工厂所需容量不大于160kVA时，一般采用低压电源进线，因此工厂只需设一个低压配电间。对工厂供电系统的基本要求是：安全、灵活、可靠、经济。

11.1.2电力系统的组成电力系统是电能的生产、输送、分配、变换和使用的一个统一整体。电力系统由发电厂、变电站、电力网和用户组成。

图11.1.2所示为电力系统及动力系统示意图。

图11.1.2电力系统及动力系统示意图

1．发电厂发电厂是将一次能源转换为电能的工厂。根据一次能源的来源不同，有火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂、地热发电厂、潮汐发电厂、风力发电厂以及太阳能发电厂等。

2．电力网电力网由变电所和各种不同电压等级的线路组成，它的任务是将发电厂生产的电能输送、变换和分配到电能用户。电力网按电压高低和供电范围的大小又分为区域网和地方网。区域网供电范围大，且电压一般在220kV以上；地方网供电范围小，最高电压一般不超过110kV。

3．用户用户是指将电能转换为所需要的其它形式能量的工厂或用电设备。随着电力系统的发展，各国建立的电力系统，其容量及范围越来越大。建立大型电力系统可以经济合理地利用一次能源，降低发电成本，减少电能损耗，提高电能质量，实现电能的灵活调节和调度，

大大提高供电可靠性。

11.1.3电力系统统的电压压1.三相交流流电网和和电力设设备的额额定电压压根据受电电设备和和供电设设备的额额定电压压，国标标GB156——93《《标准电压压》规定了交交流电力力网和电电力设备备的额定定电压等等级。1）电网网(电力线路路)的额定电电压(ratedvoltage)电网的额额定电压压是确定定其它一一切电力力设备额额定电压压的基本本依据，，它是国国家根据据国民经经济发展展的需要要以及电电力工业业的现有有水平，，经过全全面的技技术分析析后确定定的。三三相交流流电网和和电力设备备常用的的额定电电压如表表11.1.1所示。表11.1.1我国交流流电力网网和电气气设备的的额定电电压2）电力力设备的的额定电电压用电设备备的额定定电压规规定与同同级电网网的额定定电压相相同。发电机的的额定电电压规定定高于同同级电网网额定电电压的5％，以以补偿线线路上的的电压损损失。变压器的的额定电电压分为为一次绕绕组额定定电压和和二次绕绕组额定定电压。。（1）变压压器一次次绕组额额定电压压分两种种情况：：当变压压器直接接与发电电机相连连时，如如图11.1.3中的变压压器T1，其额定电电压与发发电机额额定电压压相同，，即高于于同级电电网额定定电压的的5％；当变变压器连连接在线线路上时时，如图图11.1.3中的变压压器T2，成为电网网上的一一个负荷荷，其一一次绕组组额定电压与电电网额定定电压相相同。（2）变压压器的二二次绕组组额定电电压也分分两种情情况：当当变压器器二次侧侧供电线线路较长长时，如如图11.1.3中的变压压器T1，其额定电电压应高高于同级级电网额额定电压压的10％，5%用来补偿偿变压器器二次绕绕组的内内阻抗压压降，5%用来补偿偿线路上上的电压压损失；；当变压压器二次次侧供电电线路不不太长时时，如图图11.1.3中的变压器T2，其额定电压只只需高于电网网额定电压的的5％即可，用于于补偿变压器器内部的电压损耗耗。图11.1.3电力变压器的的额定说明2.电压分类及高高低电压的划划分按国标规定，，额定电压压分为三类：：第一类额定电电压为100V及以下，如12V、24V、36V等，主要用用于安全照明明、潮湿工地地建筑内部的的局部照明及及小容量负荷荷。第二类额定电电压为100V以上、1000V以下，如127V、220V、380V、600V等，主要用作作低压动力电源源和照明电源源。第三类额定电电压为1kV以上，有6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等，主要用于于高压用电设设备、发电及及输电设备。。在电力系统中中，通常把1kV以下的电压称称为低压，1kV以上的电压称称为高压，220kV以上的电压称称为超高压，，1000kV以上的电压称称为特高压。。三相电力设设备的额定电电压不作特别别说明时均指线电压。11.1.4工厂供电系统统配电电压的的选择1．高压配电电压压的选择工厂供电系统统的高压配电电电压主要取取决于当地供供电电源电压压以及工厂高高压用电设备备的电压、容容量和数量等等因素。中、、小型工厂厂采用的高压压配电电压通通常为6～10kV，从技术经济指指标来看，最最好采用10kV配电电压。由由于同样的输输送功率和输输送距离条件件下，配电电电压越高，线线路电流越小小，线路所采采用的导线或或电缆截面越越小，因而采采用10kV配电电压可以以减少线路的的初投资和金金属消耗量，，还可以减少少线路的电能能损耗和电压压损耗。从设设备的选型及及将来的发展展来说，10kV更优于6kV。对于一些厂区区面积大、负负荷大且集中中的大型厂矿矿，如厂区的的环境条件允允许，可采用用35～220kV架空线直接深深入工厂负荷荷中心配电，，这样可以以分散建立总总降压变电所所，简化供电电环节，节约有色金属属，降低功率损耗耗和电压损失失。2．低压配电电电压的选择择工厂供电系统统的低压配电电电压一般采采用220/380V的标准电压等等级，但在某某些特殊的场场合如矿井，，因负荷中心心远离变电所所，为保证负负荷端的电压压水平故采用用660V电压作为配电电电压，这这样不仅可以以减少线路的的电压损耗，，降低线路有有色金属消耗耗量，而且且能够增加配配电半径，提提高供电能力力，简化供配配电系统。另另外，在某某些场合，由由于安全的原原因，可以采采用特殊的安全低电压配配电。11.1.5工厂供电系统统的质量指标标1．电压的质量要要求国家标准GB12325—90《电能质量供供电电压允许许偏差》规定了不同电电压等级的允允许电压偏差差：35kV及以上供电电电压，正、、负偏差的的绝对值之和和不超过额定定电压的10%；10kV及以下三相供供电电压允许许偏差为±7%；220V单相供电电压压允许偏差为为+7%、-10%。2．频率的要要求我国规定的额额定电压频率率为50Hz，大容量系统允允许的频率偏偏差为±0.2Hz，中、小容量系系统允许的频频率偏差为±0.5Hz。频率的调整主要由发发电厂进行。。工厂电力系系统的频率指指标由电力系系统给予保证证。3．供电的可可靠性要求保证供电系统统的安全可靠靠性是电力系系统运行的基基本要求。所所谓供电的的可靠性，是是指确保用户户能够随时得得到供电。这这就要求供配配电系统的每每个环节都安安全、可靠运运行，不发生生故障，以保保证连续不断断地向用户提提供电能。不同的用户对对供电可靠性性的要求是不不一样的。根根据对供电可可靠性的要求求及中断供电电造成的损失或影响响的程度，将将电力用户负负荷分为三类类。1）一级负荷荷(firstorderload)一级负荷是指指中断供电将将造成人身伤伤亡危险，或或造成重大设设备损失且难难以修复，或或给国民经济济带来重大损损失，或在政政治上造成重重大影响的电电力负荷。如如火车站、大大会堂、重要要宾馆、通通信交通枢纽纽、重要医院院的手术室、、炼钢炉、国国家级重点文文物保护场所所等。一级负荷要求求由两个独立立电源供电，，当其中一个个电源发生故故障时，另另一个电源应应不致同时受受到损坏。对对一级负荷中中特别重要的的负荷，除上上述两个电源源外，还必必须增设应急急电源。常用的应急电电源有：独立立于正常电源源的发电机组组、专门的供供电线路、蓄电池、干电电池等。2）二级负荷荷(secondorderload)二级负负荷是是指中中断供供电将将在政政治、、经济济上造造成较较大损损失的的电力力负荷荷，如如主主要设设备损损坏、、大量量产品品报废废、连连续续生产产过程程被打打乱需需较长长时间间才能能恢复复、重重点企企业大大量减减产等等。二级负负荷要要求由由双回回路供供电，，供电电变压压器也也应有有两台台(这两台台变压压器不不一定定在同同一变变电所所)，当其其中有有一条条回路路或一一台变变压器器发生生常见见故障障时，，二级级负荷荷应不不致中中断供供电，，或中中断供电后后能迅迅速恢恢复供供电。。3）三三级负负荷(thirdorderload)三级负负荷为为一般般电力力负荷荷，所所有有不属属于上上述一一、二二级负负荷者者均为为三级级负荷荷。由由于于三级级负荷荷为不不重要要的一般般负荷荷，因而它它对供供电电电源无无特殊殊要求求。11.2工厂电电力负负荷的的计算算11.2.1计算负负荷及及设备备容量量1.计算负负荷的的概念念根据用用电设设备的的安装装容量量，采采用一一定的的计算算方法法得出出的负负荷，，称为为计算算负荷荷。计计算负负荷是一一个假假想负负荷，，其热热效应应和实实际负负荷产产生的的热效效应相相等。。如以计计算负负荷连连续运运行，，根据据计算算负荷荷选择择的电电气设设备和和导线线电缆缆其发发热温温度不不会超超过允允许值值。导体通通过电电流达达到稳稳定温温升的的时间间大约约为(3～4)τ，τ为发热热时间间常数数。截截面面在16mm2及以上上的导导体，，其τ≥10min。因此，，载流流导体体大约约经30min后可达达到稳稳定温温升值值，计计算负负荷也也就是是半小小时最最大负负荷。。分别别用P30、Q30、S30和I30表示有有功计计算负负荷、、无功功计算算负荷荷、视视在计计算负负荷和和计算算电流流。计算负负荷是是分析析和设设计供供电系系统的的基础础，是是选择择供电电系统统导线线、变变压器器、开开关电电器等等设备备的依依据。。如计计算负负荷过过大，，则则将使使电器器和导导线电电缆选选得过过大，，造成成投资资和有有色金金属的的浪费费；如如计算算负荷荷过小小，又又将使使电器器和导导线电电缆处处于过过负荷荷下运运行，，增增加电电能损损耗，，产生生过过热热，，导导致致绝绝缘缘过过早早老老化化甚甚至至烧烧毁毁。。因因此此，，正确确确确定定计计算算负负荷荷意意义义重重大大。。2.设备备容容量量的的确确定定采用用需需要要系系数数法法确确定定计计算算负负荷荷时时，，首首先先要要知知道道设设备备的的容容量量Pe。设备备容容量量与与设设备备的的工工作作制制有有关关，，设设备备容容量量不不一一定定就就是是设设备备铭铭牌牌上上所所标标定定的的额额定定容容量量。。因因此此，，当当统统计计设设备备的的安安装装容容量量时时，，不不能能将将铭铭牌牌上上的的额额定定功功率率直直接接相相加加，，而而应应按按不不同同的的工工作作性性质质将将用用电电设设备备分分组组，，再再将将不不同同负负荷荷持持续续率率下下的的额额定定功功率率换换算算为为统统一一持持续续率率下下的的功功率率，，这这就就是是设设备备容容量量。。1）长长期期连连续续运运行行工工作作制制采用用长长期期连连续续运运行行工工作作制制的的设设备备工工作作时时间间长长，，连连续续运运行行，，绝绝大大多多数数用用电电设设备备都都属属于于这这一一类设设备备，，如风风机机、、泵泵类类、、机机床床、、照明明等等。。这类类设设备备的的设设备备容容量量就就是是设设备备铭铭牌牌上上的的额额定定容容量量。。2）短短时时运运行行工工作作制制采用用短短时时运运行行工工作作制制的的设设备备工工作作时时间间短短，，停停歇歇时时间间长长，，如如船船闸闸电电动动机机、、机机床床中中的的辅辅助助电电动动机机等等，，其其设设备备容容量量按按铭铭牌牌额额定定容容量量计计算算。。3）断断续续周周期期工工作作制制继续续周周期期工工作作制制也也称称反反复复短短时时工工作作制制，，采采用用这这种种工工作作制制的的设设备备时时而而工工作作，，时时而而停停歇歇，，反反复复运运行行，，如如吊吊车车用用电电动动机机、、电电焊焊机机等等，，其其设设备备容容量量是是将将所所有有设设备备在在不不同同负负载载持持续续率率下下的的铭铭牌牌额额定定容容量量换换算算到到一一个个统统一一的的负负荷荷持持续续率率下下的的功功率率之之和和。。断断续续周周期期工工作作制制的的用用电电设设备备常常用用的的有有电电焊机机和和吊吊车车电电动动机机，，换算算要要求求如如下下：：(1)电焊焊机机组组要要求求统统一一换换算算到到ε=100％，，换算算后后的的设设备备容容量量为为（11.2.1）即式中:PN、SN为吊车电电动机的的铭牌容容量；εN为与铭牌牌容量对对应的负负荷持续续率(计算中用用小数)；ε100为其值为为100%的负荷持持续率（（计算中中用1）；cosφ为铭牌规规定的功功率因数数。（2）吊车电动动机组要要求统一一换算到到ε=25％，换算后的的设备容容量为（11.2.2）式中:PN为吊车电电动机的的铭牌容容量；εN为与铭牌牌容量对对应的负负荷持续续率；ε25为其值为为25%的负荷持持续率（（计算中中用0.25）。11.2.2按需要系系数法确确定计算算负荷1.三相用电电设备组组计算负负荷的确确定用电设备备组是由由工艺性性质相同同、需要要系数相相近的用用电设备备合并组组成的。。用电电设备组组的计算负荷是是指用电电设备组组从供电电系统中中取用的的半小时时最大负负荷，其基本公公式为（11.2.3）Kd为需要系系数，反反映用电电设备组组中投入入运行的的设备性性质、容容量、、线路损损耗、设设备效率率及操作作人员的的技能等等诸多因因素，是是一个个综合系系数。不不同用电电设备组组的Kd值列于表11.2.1中。用用电设备备组设备备台数较较少时，，Kd值适当取取大些，，如只有有1～2台设备时时，取Kd＝1。当只有一一台电动动机时，P30=PN/η,PN为电动机机额定容容量，η为电动机机的效率率。Pe为用电设设备组中中各设备备容量之之和（不不包括备备用设备备）。在求出有有功计算算负荷P30后，可按按下列各各式分别别求出无无功计算算负荷、、视在在计算负负荷和计计算电流流。无功计算算负荷为为（11.2.4）式中：tanφ为对应于于用电设设备组cosφ的正切值值。视在计算算负荷为为（11.2.5）式中：cosφ为用电设设备组的的平均功功率因数数。计算电流流为（11.2.6）式中:UN为用电设设备组的的额定电电压。负荷计算中常常用的单位：：有功功率为为“千瓦”(kW)，无功功率为““千乏”(kvar)，视在功率为““千伏安”(kVA)，电流为“安””(A)，电压为“千伏伏”(kV)。2．多组用电电设备计算负负荷的确定确定拥有多组组用电设备的的干线上或车车间变电所低低压母线上的的计算负荷时时，应考虑各各组用电设备备的最大负荷荷不同时出现现的情况。因因此，在确定定多组用电设设备的计算负负荷时，应结结合具体情况况对其有功负负荷和无功负负荷分别计入入一个同时系系数K∑p、K∑q，则计算负荷为为（11.2.7）以上两式中的的∑P30,i和∑Q30,i分别为各组设设备的有功和和无功计算负负荷之和。对对车间干线取取K∑p=0.85～0.95，K∑q=0.90～0.97；对车间母线取取K∑p=0.90～0.95，K∑q=0.93～0.97。注意：由于各各组设备的功功率因数不一一定相同，因因此总的视在在计算负荷和和计算电流一一般不能用各各组的视在计计算负荷或计计算电流之和和来计算。此此外，在计算算多组设备总总的计算负荷荷时，为了简简化和统一，，各组的设备备台数不论多多少，各组的的计算负荷均均按供电设计计手册所列的的计算系数来来计算，而不不必考虑设备备台数少而适适当增大Kd和cosφ值的问题。3.确定全厂计算算负荷的方法法1）按逐级计计算法确定全全厂计算负荷荷从计算低压用用电设备的负负荷开始，逐逐级向电源方方向计算，只只需要在每每级配电点乘乘以同时系数数K∑p、K∑q，然后再考虑变变压器的功率率损失：（11.2.8）式中， 为变压器高、低压侧计算负荷； 、为变压器有功、无功损耗，按经验估算值为

（11.2.9）最后确定出工工厂总计算负负荷。2）按不同工工厂的需要系系数确定全厂厂计算负荷首先确定全厂厂总设备容量量，再乘以工工厂的需要系系数Kd，就得到该厂的的计算负荷。。（11.2.10）其中查有关工工厂需要系数数的资料。3）按年产量估算算工厂计算负负荷按年产量估算算工厂计算负负荷为（11.2.11）式中，M为工厂年产量量；W为单位产品耗耗电量；TM为工厂年最大大有功负荷利利用小时数，，查有关资料料。11.2.3工厂的功率因因数、无功补补偿及补偿后后的工厂计算算负荷1．工厂常用的几几种功率因数数1）瞬时功率率因数瞬时功率因数数可由功率因因数表直接测测量，亦可由由功率表、电电流表和电压表的读读数按下式求求出（11.2.12）式中:P为功率表测出出的三相功率率读数(kW)；I为电流表测出出的线电流读读数(A)；U为电压表测出出的线电压读读数(kV)。瞬时功率因数数只用来了解解和分析工厂厂或设备在生生产过程中无无功功率的变变化情况，以以便采取适当当的补偿措施施。2）平均功率率因数平均功率因数数亦称加权平平均功率因数数，按下式计算（11.2.13）式中:Wp为某一时间内内消耗的有功功电能，由有有功电度表读读出；Wq为某一时间内内消耗的无功功电能，由无无功电度表读读出。我国电业部门门每月向工业业用户收取电电费，就规定电费要要按月平均功功率因数的高高低来调整。。3）最大负荷荷时的功率因因数最大负荷时的的功率因数指指在年最大负负荷(即计算负荷)时的功率因数，按下下式计算（11.2.14）我国电力规程程规定：高压压供电的用户户功率因数应应达到0.90以上，其它电电力用户功率率因数应为0.85以上；同时时还规定，凡凡功率因数未未达到上述规规定的，应增增添无功补偿偿装置。这这里所指的功率因因数为最大负负荷时的功率率因数。2.无功功率补偿偿达不到规定的的工厂功率因因数要求时，，则需要考虑虑人工补偿。。人工补偿最最普遍采用的的方法是并联联电容器来提提高功率因数数。要使功率因数数由cosφ提高到cosφ′，必须装设的无无功补偿装置置容量为（11.2.15）式中，α称为无功补偿偿率，表示要要使1kW的有功功率由由提高到所需需要的无功补补偿容量kvar值。在确定了总的的补偿容量后后，即可根据据所选并联电电容器的单个个容量qC来确定电容器器的个数，即（11.2.16）并联电容器有有三相和单相相之分。如采采用三相电容容器组进行补补偿，其个数数按上述计算算值取整数选选择，如采用用单相电容器器进行补偿，，其个数应是是3的整数倍，，以便电容容器三相均均衡分配。。3．无功补偿偿后的工厂厂计算负荷荷工厂(或车间)装设了无功功补偿装置置以后，则则在确定补补偿装置装装设地点以以前的总计计算负荷时时，应扣除除无功补偿偿的容量，，即总的无无功计算负负荷（11.2.17）补偿后总的的视在计算算负荷（11.2.18）11.3变电所位置置及变压器器台数和容容量选择11.3.1变配电所的的所址选择择确定变电所所位置时，，应考虑以以下因素：：①尽尽量接近负负荷中心；；②进进出线方便便；③接接近电源源侧；④④设备运运输方便；；⑤不不应设在有有剧烈振动动或高温的的场所；⑥⑥不宜宜设在多尘尘或有腐蚀蚀性气体的的场所；⑦⑦不应应设在有爆爆炸危险环环境的正上上方或正下下方，且不不宜设在有有火灾危险险环境的正正上方或正正下方；⑧⑧保保证供电安安全，便于于今后发展展。其中中，变配电电所接近负负荷中心是是最重要的。1)负荷指示图图法负荷指示图图是将负荷荷按一定的的比例，以以负荷圆的的面积表明明负荷大小小的图形。。负荷圆半径径为（11.3.1）式中:n为负荷圆的的比例系数数，单位为为kW／mm2。根据全厂各各车间的负负荷图，可可以直观地地确定工厂厂的负荷中中心的位置置。结合合位置选择择原则，拟拟定几个方方案，择优优选择变电电所位置。。2)负荷矩法这是一种近近似定量的的计算方法法，以负荷荷圆的圆心心为负荷点点，用求物物体重心的的方法确定定负荷中心心。图11.3.1所示为3个负荷点的的负荷矩示示意图。有有功功率P1～P3分布于直角角坐标系中中，一般负荷中心为为（11.3.2）（11.3.3）因此，总负负荷中心为为P(x,y)。图11.3.13个负荷点的的负荷矩示示意图3)按负荷电能能矩确定负负荷中心负荷矩法也也称静态负负荷中心计计算法，它它只考虑负负荷的容量量和位置，，如再考虑虑各负荷点点的工作时间间，便成为为用电能矩矩法确定负负荷中心的的方法：（11.3.4）

（11.3.5）

式中:WNi=PciTMi为负荷点的的电能消耗耗量；TMi为最大负荷荷利用小时时数；Pci为负荷的有功功计算负荷；；ti为各负荷在同同一时间内的的实际工作时时间；Ai为各负荷的有有功电能消耗耗量。实际上影响变变电所位置选选择的因素很很多，如厂区区建筑、车车间布置、供供电部门的要要求等，都可可能制约变电电所位置的选选择。因此此，应结合实实际情况，进进行技术、经经济比较，选选出较为理想想的变电所位位置。11.3.2变电所主变压压器台数和容容量的选择1.变电所主变压压器台数的选选择选择主变压器器台数时应考考虑下列原则则：（1）应满足用用电负荷对供供电可靠性的的要求。对供供有大量一、、二级负荷的的变电所，宜宜采用两台变变压器，当一一台变压器发发生故障或检检修时，另一一台变压器能能对一、二级级负荷继续供供电。对只只有二级而无无一级负荷的的变电所，也也可以只采用用一台变压器器，但必须须在低压侧敷敷设与其它变变电所相连的的联络线作为为备用电源。。（2）对季节性负负荷或昼夜负负荷变动较大大而宜于采用用经济运行方方式的变电所所，可考虑采采用两台变压器器。2.变电所主变压压器容量的选选择1)只装一台主变变压器的变电电所主变压器容量量ST应满足全部用用电设备总计计算负荷S30的需要，即（11.3.6）2)装有两台主变变压器的变电电所每台变压器的的容量ST应同时满足以以下两个条件件：（1）任一台变压器器单独运行时时，宜满足总总计算负荷S30的大约60％～70％的需要，即即（11.3.7）（2）任一台变变压器单独运运行时，应应满足全部一一、二级负负荷S30(Ⅰ+ⅡⅡ)的需要，即（11.3.8）3)车间变电所主主变压器单台台容量的选择择车间变电所主主变压器的单单台容量，一一方面受到低低压断路器断断流能力和短短路稳定度的的限制，另一一方面考虑到到应使变压器器更接近于车车间负荷中心心，因此容量量一般不宜大大于1250kVA。11.4变配电所高低低压一次设备备变配电所中承承担输送和分分配电能任务务的电路称为为一次电路(primarycircuit)或称主电路(主接线)。一次电路中中所有的电气气设备称为一一次设备(primaryequipment)或一次元件。。一次设备按其其功能分为以以下几类：（1）变换设备备，其功能是是按电力系统统工作的要求求来改变电压压或电流，例例如电力变压压器、电流互互感器、电压压互感器等。。(2)控制设备，其其功能是按电电力系统工作作的要求来控控制一次电路路的通、断，，例如各种高高低压开关。(3)保护设备，其其功能是用来来对电力系统统进行过电流流和过电压等等的保护，例例如熔断器和和避雷器等。。(4)成套设备，它它是按一次次电路接线方方案的要求，，将有关一次次设备及二次次设备组合为为一体的电气气装置，例如如高压开关柜柜、低压配配电屏、动动力和照明配配电箱等。11.4.1高压一次设备备1.高压断路器QF1)高压断路器的的功能高压断路器(highvoltagecircuitbreaker)是高压电器中中最重要的设设备，是电电力系统一次次设备中起控控制和保护作作用的关键电电器。高压断断路器在电网网中起两方面面的作用：一一是控制作用用，即根据据电网运行的的需要，将部部分电气设备备或线路投入入或退出运行行；二是保护护作用，即在在电气设备或或电力线路发发生故障时，，继电保护自自动装置发出出跳闸信号，，起动断路器器，将故障部部分设备或线线路从电网中中迅速切除，，确保电网中无无故障部分电电路的正常运运行。2)高压断路器的的分类高压断路器一一般按灭弧介介质的不同分分为：(1)油断路器，指指采用变压器器油作为灭弧弧介质的断路路器。它又又分为多油断断路器和少油油断路器。多多油断路器的的油除了作灭灭弧介质和触触头开断后的的绝缘外，还还作为带电部部分对地的绝绝缘。少油油断路器的油油只作为灭弧弧介质和触头头开断后的绝绝缘，而带电电部分对地绝绝缘采用瓷件件或其他介质。。和多油断路路器相比，少少油断路器具具有用油量少少，体积小，，重量轻，运运输安装方便便，有利于防火等等优点。在6~10kV户内配电装置置中常用的有有SN10—10型少油断路器器。(2)真空断路器，，指采用真空空的高绝缘强强度来灭弧的的断路器。这这种断路器的的动静触头密密封在真空泡泡内，利用真真空作为灭弧弧介质和绝缘缘介质。它的的特点是体积积小，寿命长长，维修工作量小，主要要用于频繁操操作的场所。。常用的真空空断路器有ZN12—12、ZN28A—12型户内高压真真空断路器，，其外形如图图11.4.1所示。图11.4.1ZN12—12型户内高压真真空断路器(3)六氟化硫(SF6)断路器，指利利用具有优异异的绝缘性能能和灭弧性能能的SF6气体作为灭弧弧介质和绝缘缘介质的断路路器。SF6气体是无色、、无臭、不燃燃烧、无毒的的惰性气体，，它的绝缘能能力约高于空空气2.5倍，而灭弧能能力则高达百百倍。SF6断路器比少油油断路器串联联断口要少，，可使制造、、安装、调试试和运行比较较方便和经济济。它的特点点是灭弧能力力强，绝缘强强度高，开断断电流大，燃燃弧时间短短，检修周周期长，断开开电容电流或或电感电流时时无重燃，过过电压低等。。SF6断路器主要用用于需频繁操操作及有易燃燃、易爆危危险的场所，，特别用于全全封闭组合电电器中。常用用的SF6断路器为LN2型。真空断路器、、六氟化硫断断路器是现在在和未来重点点发展与使用用的断路器。。2.隔离开关QS1)隔离开关的功功能隔离开关(highvoltagedisconnector)的作用主要有有以下三方面面：(1)隔离电源，保保证安全。利利用隔离开关关将高压电气气装置中需要要检修的部分分与其他带电电部分可靠隔离离，隔离开关断开开后有明显可可见的断开间间隙，能充分保证人人身和设备的的安全。(2)倒闸操作。隔隔离开关经常常用来进行电电力系统运行行方式改变时时的倒闸操作作。例如，当当主接线为双双母线时，利利用隔离开关关将设备或线线路从一组母母线切换到另另一组母线。。特别强调，隔隔离开关没有有专门的灭弧弧装置，在任任何情况下，，均不能接通通或切断负荷荷电流和短路路电流，并应应设法避免可可能发生的误误操作。当隔离开关与与断路器配合合操作时，其其顺序应为：：断电时，先先拉开断路路器，再拉开开隔离开关；；送电时，先先合隔离开关关，再合断断路器。总之之，隔离开关关与断路器配配合操作时，，隔离开关关必必须须在在断断路路器器处处于于断断开开（（分分闸闸））位位置置时时才才能能进进行行操操作作。。2)隔离离开开关关的的分分类类按装装设设地地点点的的不不同同，，隔隔离离开开关关分分为为户户内内和和户户外外两两种种。。户内内隔隔离离开开关关（（型型号号为为GN）的额额定定电电压压一一般般在在35kV以下下。。工工厂厂供供配配电电系系统统常常用用的的高高压压户户内隔隔离离开开关关为为GN19、GN22和GN24型等等，，其外外形形如如图图11.4.2所示示。。图11.4.2GN22—12户内内高高压压隔隔离离开开关关户外外隔隔离离开开关关（（型型号号为为GW）由于于触触头头暴暴露露在在大大气气中中，，工工作作条条件件比比较较恶恶劣劣，，因因而而一一般般要要求求有有较较高高的的绝绝缘缘等等级级和和机机械械强强度度。。户户外外隔隔离离开开关关的的额额定定电电压压一一般般在在35kV以上上，，常常用用的的有有GW4——35G（D）和和GW4—110D型。。3.高压压负负荷荷开开关关QL1)高压压负负荷荷开开关关的的功功能能高压压负负荷荷开开关关(highvoltageloadswitch)具有有简简单单的的灭灭弧弧装装置置，，因因此此能能通通断断一一定定的的负负荷荷电电流流和和过过负负荷荷电电流流。。但但它它不不能能断断开开短短路路电电流流，，负负荷荷开开关关断断开开后后，，与与隔隔离离开开关关一一样样，，具具有有明明显显可可见见的的断断开开间间隙隙，，因因此，，它也也具具有有隔隔离离电电源源、、保保证证安安全全检检修修的的功功能能。。2)高压压负负荷荷开开关关的的分分类类高压压负负荷荷开开关关按按安安装装地地点点的的不不同同分分为为户户内内式式和和户户外外式式；；按按灭灭弧弧方方式式的的不不同同分分为为产产气气式式、、压压气气式式、、油油浸浸式式、、真真空空式式和和SF6式。。高高压压负负荷荷开开关关目目前前主主要要用用于于10kV及以以下下配配电电系系统统中中，，常常用用的的型型号号有有户户内内压压气气式式FN2——10(R)型、、FN3——10(R)型（（R表示示带带有有熔熔断断器器））和和户户外外产产气气式式的的FW5——10型等等。。户户内高高压压真真空空负负荷荷开开关关ZFN21－10的外外形形如如图图11.4.3所示示。。图11.4.3高压压真真空空负负荷荷开开关关4.高压压熔熔断断器器1)熔断断器器的的功功能能熔断器FU是最简单单和最早早使用的的一种保保护电器器，它串串联在电电路中使使用，当当所在电电路短路或过载载时，熔熔断器自自动断开开电路，，使其它电电气设备备得到保保护。2)熔断器的的分类熔断器按按安装地地点不同同，分为为户内式式和户外外式；按按电电压的高高低，分分为高压压熔断器器(highvoltagefuse)和低压熔熔断器；；按按灭弧方方式及结结构特点点的不同同，分为为瓷插式式、封闭闭填料式式和产气气纵吹式式等。目前常见见的户内内高压熔熔断器有有RN1、RN2、RN3、RN5和RN6等管式熔熔断器，，用于6～35kV的户内内配电装装置中，，其外形见见图11.4.4。它们均为为填充石石英砂的的限流式式熔断器器。图11.4.4高压限流流式熔断断器5.高压开关关柜高压开关关柜(highvoltageswitchgear)是按一定定的线路路方案将将有关一一、二二次设备备组装在在一起而而形成的的一种高高压成套套配电装装置，在在发电电厂和变变配电所所中用于于控制和和保护发发电机、、变压器器和高压压线路，，也可用用于大型型高压交交流电动动机的起起动和保保护，其其中安装装有高压压开关设设备、保保护电器器、监测测仪表和和母线、、绝缘子子等。高压开关关柜内配配用的主主开关为为真空断断路器、、SF6断路器和和少油断断路器。。目前少少油断路路器已逐渐被被真空断断路器和和SF6断路器所所取代。。11.4.2低压一次次设备1.低压熔断断器低压熔断断器(lowvoltagefuse)的功能主主要是实实现低压压配电系系统的短短路保护护，有的熔断断器也能能实现过过负荷保保护。2.低压刀开开关QK低压刀开开关(lowvoltageknifeswitch)的分类方方式很多多。低低压刀开开关按其其操作方方式分，，有单投投和双投投两种；；按其极极数分，，有单极极、双极极和三极极三种；；按其灭灭弧结构构分，有有不带灭灭弧罩和和带灭弧弧罩两种种。不带灭灭弧罩罩的刀刀开关关一般般只能能在无无负荷荷下操操作，，作隔离离开关关使用用。3.低压负负荷开开关QL低压负负荷开开关(lowvoltageloadswitch)是由带带灭弧弧装置置的刀刀开关关与熔熔断器器串联联组合合而成成、外外装装封闭闭式铁铁壳或或开启启式胶胶盖的的开关关电器器。低低压压负荷荷开关关具有有带灭灭弧罩罩刀开开关和和熔断器器的双双重功功能，，既可带带负荷荷操作作，又能进进行短短路保保护。。4.低压断断路器器QF低压断断路器器(lowvoltagecircuitbreaker)又称低低压自自动开开关。。它既既能带带负荷荷通断断电路路，又又能在在短路路、过过负荷荷和低低电压压(或失压压)时自动动跳闸闸，其其功功能与与高压压断路路器类类似。。配电用用低压压断路路器按按保护护性能能分，，有非非选择择型和和选择择型两两类。。非选选择型型断路路器一一般为为瞬时时动作作，只只作短短路保保护用用；也也有的的为长长延时时动作作，只只作过过负荷荷保护护用。。选择择型断断路器器分为为两段段保护护、三三段保保护和和智能能化保保护。。两段段保护护分为为瞬时时（或或短延延时））与长长延时时特性性两段段。三三段保保护分分为瞬瞬时、、短延延时与与长延延时特特性三三段。。其中中瞬时时和短短延时时特性性适于于短路路保护护，而而长延延时特性适适于过过负荷荷保护护。智智能化化保护护断路路器的的脱扣扣器的的微机机控制制，其其保护护功能能更多多，选选择性性更好好。配电用用低压压断路路器按按结构构形式式分，，有塑塑料外外壳式式和万万能式式两大大类。。塑塑料外外壳式式断路路器的外形形如图图11.4.5所示。。万能能式断断路器器的外外形如如图11.4.6所示。。图11.4.5塑料外外壳式式断路路器图11.4.6DW45系列智智能型型万能能断路路器5.低压配配电屏屏低压配配电屏屏(lowvoltagepanel)是按一一定的的线路路方案案将有有关一一、二二次次设备备组装装在一一起而而形成成的一一种低低压成成套配配电装装置，，在在低压压配电电系统统中作作动力力和照照明配配电之之用。。低电电配电电屏的的每个个柜中中分别别装有有自动动空气气开关关、刀刀开开关、、接触器器、熔断器器、仪用互互感器器、母线以以及信信号和和测量量装置置等设设备。。表11.4.1常用一一次设设备的的图形形符号号和文文字符符号表11.4.1常用一一次设设备的的图形形符号号和文文字符符号11.5工厂变变配电电所的的主电电路图图11.5.1概述主电路路图(maincircuitdiagram)是指变变电所所中一一次设设备按按照设设计要要求连连接起起来，，表示示供配配电系系统中中电能能输送送和分分配路路线的的电路路图，，亦称称为主主接线线图或或一次次电路路图。。主电电路图图一般般绘成成单线线图，，图中中设备备用标标准的的图形形符号号和文文字符符号表表示。。主电路路图的的形式式将影影响配配电装装置的的布局局、供供电的的可靠靠性、、运运行的的灵活活性以以及二二次接接线、、继电电保护护等问问题。。典型的的电气气主电电路图图可分分为有有母线线和无无母线线两种种形式式。有有母母线主主电路路图主主要包包括单单母线线接线线和双双母线线接线方方式；；无母母线主主要有有桥形形接线线等方方式。。11.5.2电气主主电路路图的的基本本形式式1.单母线线接线线如图11.5.1所示，单母母线接线的的特点是整整个配电装装置只有一一组母线，，所有电源源进线和出出线都接在在同一组母母线上。每每一回路路均装有断断路器QF和隔离开关关QS。断路器用于于在正常或或故障情况况下接通与与断开电路路，隔离开开关当停电电检查断路路器时作为为隔离电器器隔离电压压。单母线接线线的特点是是接线简单单，操作方方便，投资资少，便于于扩建；但但可靠性和和灵活性较较差，当母母线和母线线隔离开关关检修或故故障时，各各支路都必必须停止工工作，当引引出线的断断路器检修修时，该支支路要停止止供电。因因此，单母母线接线不不能满足不不允许停电电的重要用用户的供电电要求，只只适用于不重重要负荷的的中、小容容量的变电电所。图11.5.1单母线接线线2.单母线分段段接线如图11.5.2所示，当引引出线数目目较多时，，为提高供供电可靠性性，可用断断路器将母母线分段，，即采用单单母线分段段接线方式式。正常常工作时，，分段断路路器可以接接通也可以以断开。如如果正常常工作时分分段断路器器QF是接通的，，则当任意意段母线故故障时，母母线继电保保护动作跳跳开分段断断路器和接接至该母线线段上的电电源断路器器，这样样非故障母母线段仍能能工作。当当一个分分段母线的的电源断开开时，连连接在该母母线上的出出线可通过过分段断路路器QF从另一段母母线上得到到供电。如如果正常常工作时分分段断路器器QF是断开的，，则当一段段母线故障障时，连在在故障母线线段上的电电源断路器器在继电保保护的作用用下跳开，，非故障母母线段仍能能照常工作作；但当一一分段母线线的电源断断开时，连连接在该该母线上的出线会会全部停电电。图11.5.2单母线分段段接线3.双母线接线线如图11.5.3所示，双母母线接线有有两组母线线(母线Ⅰ和母线Ⅱ)，两组母线线之间通过过母线联络络断路器QF(以下简称母母联断路器器)连接；每一一条引出线线和电源支支路都经一一台断路器器与两组母线隔离离开关分别别接至两组组母线上。。图11.5.3双母线接线线双母线接线线的特点为为：(1)可轮流检修修母线而不不影响正常常供电。(2)检修任一母母线侧隔离离开关时，，只影响响该回路供供电。(3)工作母线发发生故障后后，所有有回路短时时停电并能能迅速恢复复供电。(4)出线回路断断路器检修修时，该回回路要停止止工作。双母线接线线有较高的的可靠性，，广泛用于于出线带电电抗器的6～10kV配电装置中中，当35～60kV配电装置的的出线数超过过8回和110kV配电装置的的出线数为为5回及以上时时，也采用用双母线接接线。4.桥形接线如图11.5.4所示，桥形形接线适用用于仅有两两台变压器器和两条出出线的装置置中。桥形形接线仅用用三台断路路器，根据据桥回路(QF3)的位置不同同，可分为为内桥和外外桥两种接接线方式。。桥形接线线正常运行时，三台断路器器均闭合工工作。图11.5.4桥形接线(a)内桥接线；；(b)外桥接线1)内桥接线内桥接线如如图11.5.4（a）所示，桥回回路置于线线路断路器器内侧(靠变压器侧侧)，此时线路路经断路器器和隔离开开关接至桥桥接点，构构成独立立单元。而而变压器支支路只经隔隔离开关与与桥接点相相连，是非独立单单元。内桥接线的的特点为：：(1)线路操作方方便。如线线路发生故故障，仅故故障线路的的断路器跳跳闸，其余余三回路可可继续工作作，并保持持相互的联联系。(2)正常运行时时变压器操操作复杂。。如变压器器T1检修或发生生故障，则则需断开断断路器QF1、QF3，使未故障线线路L1供电受到影影响，需经经倒闸操作作，拉开隔隔离开关QS1后，再闭合合QF1、QF3才能恢复线线路L1工作，这这将造成该该侧线路的的短时停电电。(3)桥回路故障障或检修时时全厂分列列为两部分分，使两个个单元之间间失去联系系；同时，，出线断路路器故障或或检修时，，造成该回回路停电。。内桥接线适适用于两回回路进线两两回路出线线且线路较较长、故障障可能性较较大和变压压器不需要要经常切换运行的的变电所。。2)外桥接线如图图11.5.4（b）所示示，，桥桥回回路路置置于于线线路路断断路路器器外外侧侧(远离离变变压压器器侧侧)，此此时时变变压压器器经经断断路路器器和和隔隔离离开开关关接接至至桥桥接接点点，，构构成成独独立立单单元元；；而而线线路路支支路路只只经经隔隔离离开开关关与与桥桥接接点点相相连连，，是是非非独独立立单单元元。。外桥桥接接线线的的特特点点为为：：(1)变压压器器操操作作方方便便。。当当变变压压器器发发生生故故障障时时，，仅仅故故障障变变压压器器回回路路的的断断路路器器自自动动跳跳闸闸，，其其余三三回回路路可可继继续续工工作作，，并并保保持持相相互互的的联联系系。。(2)线路路投投入入与与切切除除时时，，操操作作复复杂杂。。当当线线路路检检修修或或发发生生故故障障时时，，需需断断开开两两台台断断路路器器，，并并使使该该侧侧变变压压器器停停止止运运行行，，需需经经倒倒闸闸操操作作恢恢复复变变压压器器工工作作，，这这会会造造成成变变压压器器短短时时停停电电。。(3)当桥桥回回路路发发生生故故障障或或检检修修时时全全厂厂分分列列为为两两部部分分，，使使两两个个单单元元之之间间失失去去联联系系。。当当出出线线侧侧断断路路器器发发生生故故障障或或检检修修时时，，造造成成该该侧侧变变压压器器停停电电。。外桥桥接接线线适适用用于于两两回回进进线线两两回回出出线线且且线线路路较较短短、、故故障障可可能能性性小小和和变变压压器器需需要要经经常常切切换换的的变电电所所。。11.5.3车间间（（或或小小型型工工厂厂））变变电电所所的的主主电电路路图图1.只装装有有一一台台主主变变压压器器的的小小型型变变电电所所主主电电路路图图只有一台主变变压器的小型型变电所，其其高压侧一一般采用无母母线接线。高高压侧采用隔隔离开关－断断路器的变电电所主电路如如图11.5.5所示。这种主主电路由于采采用了高压断断路器，因而而变电所的停停、送电操作作十分灵活方方便。同时，，高压断路器器都配有继电电保护装置，，在变电所发发生短路和过过负荷时均能能自动跳闸。。由于只有一一路电源进线线，因而此种种接线一般只只用于三级负荷；如果变电所低低压侧有联络络线与其它变变电所相连，，则可用于二二级负荷。图11.5.5高压侧采用隔隔离开关－断断路器的变电所主电电路2.装有两台主变变压器的小型型变电所主电电路图高压侧无母线线、低压侧单单母线分段的的变电所主电电路如图11.5.6所示。这种主主电路的供电电可靠性较高高。当任一主主变压器或任任一电源线停停电检修或发发生故障时，，该变电所通通过闭合低压压母线分段开开关，即可迅迅速恢复对整整个变电所的的供电。这种种主电路可供供一、二级负负荷。高压侧单母线线、低压侧单单母线分段的的变电所主电电路如图11.5.7所示。这种主主电路适用于于装有两台及及以上主变压压器或具有多多路高压出线线的变电所，，其供电可靠靠性也较高。。当任一主变变压器检修或或发生故障时时，通过切换换操作，可很很快恢复整个个变电所的供供电，此电路可供二二、三级负荷荷；有联络线线时，可供一一、二级负荷。图11.5.6高压侧无母线线、低压侧单单母线分段的的变电所主电路路图11.5.7高压侧单母线线、低压侧单单母线分段的的变电所主电路路11.5.4总降压变电所所主电路图对于电源进线线电压为35kV及以上的大、、中型工厂，，通常先经工工厂总降压变变电所将电压压降为6～10kV的高压配电电电压，然后后经车间变电电所降为一般般用电设备所所需的电压(如220V/380V)。工厂总降压变变电所一般设设变压器1～2台，电源进线线1～2回，电压为35～110kV/6～10kV。1.一次侧采用