供配电技术 课件 第4章　变配电所及其一次系统

工厂供配电技术02变配电所的定义

电能从生产、传输、分配到用户使用的过程中，经过了电压的变化和线路的分合，这些工作都是在变配电所中完成的。变电所的功能是接受电能、变化电压和分配电能。仅用于接受和分配电能的场所称为配电所。03变电所的类型

发电厂通常建立在距离一次能源丰富或传输便利的地域，与电力用户有一定的距离。

为了经济、可靠、快速地把电能从发电厂输送至用户，必须经过变电所升高电压，因此，升压变电所一般安装在发电厂中，不另设变电所。

由于高压危险，距离用户较近时须把传送的高压降低，降压变电所的作用就是在传递电能的同时降低电压。所以，变电所是电力供应的中间转运站，用来提高或降低电压，向用电单位输送和分配电能。从规模上分，变电所有枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所。04枢纽变电所

枢纽变电所电压等级高，供电范围广，在系统中处于举足轻重的地位，全所停电后，将引起系统解列，造成大区域停电，甚至造成电力系统瓦解，使社会的运行处于瘫痪状态。枢纽变电所的一次电压通常为330kV和500kV，二次电压为220kV或110kV。05中间变电所

中间变电所起系统功率交换的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集2～3个电源，同时有降压给当地用户供电，这样的变电所全所停电后，将引起区域网络的解列，造成大面积停电。06地区变电所地区变电所是以对地区用户供电为主的变电所，全所停电后，将使地区中断电源。地区变电所的一次电压通常为220kV和110kV，二次电压为35kV或10kV。终端变电所处于输电线路的终端，接近负荷点，高压侧一般为110~35干伏，经降压后直接给用户供电。终端变电所全所停电后，将使用户中断电源。终端变电所的一次电压大多为110kV，二次电压为10kV或以下等。07终端变电所用户变电站是将区域变电站送来的电能进一步的降压以满足用电设备电压的要求。一次电压通常6～10KV，二次电压为220/380V。08用户变电站10配电站配电站是只进行电能的接收和分配，没有电压变换功能。TheEND!

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工厂供配电技术02中小型工厂配电系统示意图

由于中小型工厂负荷相对较小，因此电源进线为6~10kV,为保证供电的可靠性，通常采用两回进线到高压配电所中，经单母线分段接线后送到车间变电所，车间变电所设立变压器，各车间变电所二次侧通过联络线互相连接，对用户形成了互为备用的供电模式，保证在电源进线或车间变电所有故障或检修时，不耽误用户的电能供应，中小型工厂配电系统如图所示。此类供电的特点是没有总降压变电所。

03大型工厂配电系统示意图

对于大型工厂而言，由于负荷较大，电源进线为35~220kV，出线6~10kV,在工厂进线端设置总降压变电所，

变电所一般设变压器1~2台，电源进线1~2回，一次侧采用内桥接线或外桥接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所。车间变电所进线6~10kV,出线为220/380V，车间变电所不需要设置联络开关。具有总降压变电所04大型工厂配电系统示意图

高压深入负荷中心的工厂05小型工厂配电系统示意图

只设一个降压变电所的工厂供配电系统装有一台变压器装有两台变压器06微型工厂配电系统示意图

低压进线的小型工厂供配电系统示意图TheEND!

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工厂供配电技术02电气主接线

电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，用以传输强电流、高电压的网络，又称一次接线或电气主系统，用电气主接线图表征。主接线图所连接的是发电厂及变电所的主设备，如发电机、变压器、输配电线路。在变电所主接线图中将导线或电缆、电力变压器、母线、各种开关、避雷器、电容器等电气设备有序地连接起来，只表示相对电气连接关系而不表示实际位置。通常以单线来表示三相系统。

变配电所主接线的基本要求如下：(1)安全性。必须符合有关技术规范的要求，能充分保证人身和设备安全(例如变配电所的高压母线和架空线路的末端必须装设避雷器)。(2)可靠性。能够满足负荷对供电可靠性的要求(例如对一级负荷，应考虑两个电源供电；二级负荷，应采用双回路供电)。(3)灵活性。能适应系统所需要的各种运行方式，并能灵活地进行不同运行方式的转换，操作维护简便，而且能适应负荷发展的需求。(4)经济性。在满足以上要求的前提下，尽量使主接线简单，投资少，运行费用低，节约电能和有色金属的消耗量。03变电所常用主接线母线的概念和作用母线又称汇流排，用硬导线制成，用以汇集、分配电能，在一次主接线图中用文字符号W表示。设置母线可方便地把多路电源进线和出线通过电气开关连接在一起，提高供电的可靠性和灵活性。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。变电所主接线分为有汇流母线的电气主接线和无汇流母线的电气主接线04电气主接线相关概念

图示配电所共有两路10kV电源进线，架空线WL1，电缆线WL2。最常见的进线方案是一路电源来自发电厂或电力系统变电站，作为正常工作电源，另一路取自邻近单位的高压联络线，作为备用电源，也可两路电源同时供电。

05电气主接线相关概念

母线是配电装置中用来汇集和分配电能的导体。因为该配电所只采用一路电源工作，一路电源备用，因此母线分段开关通常是闭合的，高压并联电容器对整个配电所进行无功补偿。一旦工作电源发生故障或母线检修时，可切除该路进线后，投入备用电源即可恢复对整个配电所的供电。06电气主接线相关概念

每段母线上都安装有电压互感器，各段母线上都装设了避雷器。避雷器和电压互感器同装设在一个高压柜内，且共用一组高压隔离开关。

07电气主接线相关概念

每段母线的进线和出线上都接有电流互感器，且电流互感器均有两个二次绕组，其中一个接测量仪表，另一个接继电保护装置。08电气主接线相关概念

此高压配电所共有6路高压配电出线，分别由左段母线WB1经隔离开关-断路器供车间变电所和供无功补偿用的高压并联电容器组；由右段母线WB2经隔离开关-断路器供高压电动机用电和供车间变电所。由于高压配电线路都是由高压母线分配，因此其出线断路器需在母线侧加装隔离开关，以保证断路器和出线的安全检修。

09变电站的主接线模拟图

10单母线接线1、单母线接线优点接线简单、清晰，采用设备少、造价低、操作方便、扩建容易。

缺点可靠性不高，发生任一连接元件故障或断路器拒动及母线故障时，都将造成整个供电系统停电。

各电源和出线都接在同一公共母线上，其电源在发电厂是发电机或变压器，在变电所是变压器或高压进线回路。11单母线接线

用断路器将母线分段，分段后母线和母线隔离开关可分段轮流检修。对重要用户，可从不同母线段引双回路供电。当一段母线发生故障、任一连接元件故障和断路器拒动时，由继电保护动作断开分段断路器，将故障限制在故障母线范围内，非故障母线继续运行，整个配电装置不会全停。

2、单母线分段接线12单母线接线2、单母线分段接线当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开接在该分段上的全部电源和出线，这样就减少了系统的发电量，并使该段单回路供电的用户停电；任一出线断路器检修时，该回路必须停止工作。接线简单、操作方便、投资少，当一段母线发生故障时，分段断路器或隔离开关将故障切除，保证正常母线不间断供电，不致使重要的用户停电，提高了供电的可靠性。优点：缺点：一般认为单母线分段接线应用在6～10kV，出线在6回及6回以上时，每段所接容量不宜超过25MW。13双母线接线1、普通双母线接线双母线接线方式适用于35kV出线回路为8回，110～220kV出线为4回及220kV以上的母线。

当母线I检修时，电能的通路，当母线II检修时，通过QS1，提高了供电的可靠性14单母线接线2、双母线带旁母接线增设旁路母线，特点是具有双母线接线的优点，当线路侧或主变侧的断路器检修时，仍能继续向负荷供电。但旁路的倒换操作比较复杂，增加了误操作的机会，也使保护及自动化系统复杂化，投资费用较大.15单母线接线

加旁路母线虽然解决了断路器和保护装置检修不停电问题，但旁路母线也带来了投资费用较大，占用设备间隔较多等诸多不利因素。

近年来随着供配电技术的飞速发展，系统可靠性进一步提高，新技术新设备大量投入，继电保护装置实现微机自动化，设备维护工作量大幅度减少，母线连续不检修运行时间不断增长。特别是双重化配置的保护，可以一套保护运行，另一套保护停用更换插件，不需要旁路保护代替。

目前220kV及以下新设计的变电站，一般都按无人值守方式设计。因此，旁路母线的作用已逐渐减弱，作为电气主接线的一个重要方案，带旁路母线的接线已经完成了它的历史作用，新建工程中基本上不再采用带旁路母线的接线方式，这种接线方式很快将成为一种过去式。

2、双母线带旁母接线16桥式接线当电站只有两台主变和两条输电线路时，为增加供电的可靠性，在两个单元之间接一条桥支路，即构成桥形接线。桥形接线有两种连接方式：将桥支路接在变压器侧称为内桥接线；将桥支路接在线路侧称为外桥接线。17桥式接线当电站在系统中担任基荷，主变很少切除或输电线较长且两线路同供相同用户时，多采用内桥接线；若电站在系统中担任峰荷，发电机组经常开机停机，为减少主变运行中的损耗，有必要经常投入和切除变压器，或者输电线路不长，用两线路送电给不同的地区，则常采用外桥接线。桥形接线广泛应用于110KV的中型水电站。1810kV/0.4kV变电站的电气主接线

中型工厂的车间变电站和小型工厂变电所以及常在马路边看到的箱式新型变电所，通常都是将6~10kV的高压降为一般用电设备所需的低压380/220V的终端变电站，其变压器容量通常不超过1000kVA，电气主接线方案比较简单。1.只装有一台主变压器的小型变电所主接线图对于户外变电所、箱式变电站或杆上变压器，高压侧可以用户外高压跌落式熔断器，主接线受跌落式熔断器切断空载变压器容量的限制，一般只适用于630kVA及以下容量的变电所中。19只装有一台主变压器的小型变电所主接线图

对户内结构的变电所，高压侧可选用隔离开关和户内式高压熔断器。隔离开关在检修变压器时切断变压器与高压电源的联系，但仅能切断320kVA及以下变压器的空载电流，因此停电时要先切除变压器低压侧的负荷，然后才可拉开隔离开关。为加强变压器低压侧保护，变压器低压侧出口总开关尽量采用低压断路器。这种电气主接线仍然存在着在排除短路故障时恢复供电的时间较长缺点，供电可靠性也不高，只适用于三级负荷的变电所。

20只装有一台主变压器的小型变电所主接线图

变压器容量在560~1000kVA时的变电所变压器高压侧选用负荷开关和高压熔断器时，负荷开关可在正常运行时操作变压器，熔断器可在短路时保护变压器。

当熔断器不能满足断电保护条件时，高压侧应选用高压断路器。这种接线方式由于负荷开关和熔断器能带负荷操作，从而使得变电所的停、送电操作更加简便灵活。

21只装有一台主变压器的小型变电所主接线图

变压器容量在1000kVA以下的变电所的变压器，高压侧可选用隔离开关和高压断路器的接线方案，其中隔离开关作为变压器、断路器检修时隔离电源用，需要装设在断路器之前，而高压断路器则作为正常运行时接通或断开变压器并在变压器故障时切断电源用。

此接线方案一般也只适用于三级负荷；但如果变电所低压侧有联络线与其他变电所相连时，或另有备用电源时，则可用于二级负荷。22装有两台主变压器的变电所主接线图

装有两台主变压器的变电所的电气主接线有三种方案：

图示第1种电气主接线的供电可靠性较高，当任一主变或任一电源进线停电检修或故障时，该变电所通过闭合低压母线分段开关，即可迅速恢复对整个变电所的供电。如果两台主变高压侧断路器装设互为备用，则任一主变高压侧断路器因电源断电或失压而跳闸时，另一台主变高压侧的断路器将自动合闸，恢复整个变电所的供电。这时该变电所可供一、二级负荷。

23装有两台主变压器的变电所主接线图图示第2种接线中，任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。但在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍要停电。这时只能供电给三级负荷。如果有与其他变电所相连的高压或低压联络线时，则可供一、二级负荷。

24装有两台主变压器的变电所主接线图图示第3种接线中，高低压侧均为单母线分段的主接线，其两段高压母线在正常时可以接通运行，也可以分段运行。任一台主变压器或任一路电源进线停电检修或发生故障时，通过切换操作，均可迅速恢复整个变电所的供电，因此供电可靠性相当高，通常用来供一、二级负荷。

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工厂供配电技术02工厂变配电所的结构与布置

工厂变配电所的作用变电所的作用：从电力系统接受电能，经过变压器降压（通常降为0.4kV），然后按要求把电能分配到各车间供给各类用电设备。配电所的作用：接受电能，然后按要求分配电能。两者不同：变电所中有配电变压器，而配电所中没有配电变压器。03工厂变配电所的结构与布置

工厂变配电所从它在工厂供配电系统中的地位来说，可分为总降压变电所和车间变电所。一般中、小型工厂通常都是采用10kV城市配电网供电，不设总降压变电所，设高压配电室和车间变电所或者只设立车间变电所。有的小型工厂甚至采用公共低压电网供电，即0.4kV低压线路进线，在工厂中只设立低压配电室。

工厂变配电所的类型04工厂变配电所的结构与布置1、2—内附式；3、4—外附式；5—车间内式；6—露天（半露天）式；7—独立式工厂的车间变电所按主变压器的安装位置来分：有车间附设式变电所、车间内式变电所、独立式变电所、露天式变电所、箱式变电所等几种类型.车间变电所的类型05工厂变配电所的结构与布置

工厂变电所的安装位置1、独立式变电所适用于电力系统中的大型变电站、大型工厂的总降压变电站及需要远离有危险或腐蚀性物质场所的变电所。2、箱式变电站（成套变电站）适宜于各类供电场所。3、附设式变电所在中、小型工厂中普遍采用。4、露天变电所比较简单、经济，通风散热好。06工厂变配电所的结构与布置

变电所的总体布置是在其位置与数量、电气主接线、变压器形式、数量及容量确定的基础上进行的，且与变配电所的形式密切相关。变电所总体布置应满足的基本要求如下。(1)便于运行维护和检修1)有人值班的变电所，一般应设独立的值班室。2)值班室一般应尽量靠近高低压配电室和高压配电室，且有

门直通或有通道相通。3)主变压器应靠近运输方便的道路一侧，为了存放运行维修的工具器材，可考虑设保管室。4)值班室可以与低压配电室合并，但在放置办公桌的一面，要保证低压配电装置到墙的距离不应小于3m。5)在进行总体规划时，如果附近有污染源，只能根据污染源性质和风向，尽量避开其不利影响，减轻对所区环境的污染。07工厂变配电所的结构与布置

(2)保证运行的安全1)值班室内不得有高压设备，变电所各室的大门都应朝外开。2)室内变电所油量为100kg及以上的三相油浸式变压器应设在单独的变压器室内，且应避免朝西开门，以免变压器遭到“西晒”。3)变电所双层布置时，变压器应设在底层。4)所有安全间距要求及通道必须符合规定。建筑物材料应为一级耐火等级。5)消防器材应布置在主变压器、电容器等带油设备附近。6)所区应有排水措施，各地段设计坡度不应小于0.5%。(3)便于进出线1)如果是架空进线，则高压配电室宜位于进线侧。2)变压器低压出线一般是采用矩形裸母线，因此变压器的安装位置(变压器室)一般宜靠近低压配电室。低压配电室应靠近其低压出线侧。08工厂变配电所的结构与布置

(4)节约占地面积和建筑费用1)当高压开关柜数量较少(不多于5台)时，允许与低压配电屏安装在一个室内。但当高压开关柜和低压配电屏为单列布置时，高压柜与低压屏间