工厂供配电 课件全套 戴立庆 模块1-8 概论、供配电系统一次设备-供配电系统运行维护

模块1概论课程：工厂供配电技术

任务导入作为我国经济建设飞速发展的先行工业—电力系统，建设步伐异常迅猛。2012年，我国电网格局已经形成6个跨省的大型区域电网，并基本形成了完整的长距离输电电网网架。发展战略是：西电东送、南北互供、全国联网。模块一概论任务导入作为未来电力系统技术人员，通过对供配电系统基础知识的学习，要求：了解供配电技术的发展及电力系统的组成电力系统的运行特点熟悉电力系统相关基本概念供电质量及其改善措施工厂供配电系统的基本结构组成掌握电力用户供配电电压的选择模块一1.1电力系统基础知识1.2发电厂变电站类型1.3电力系统中性点运行方式

概论1.4供电系统电能质量1.5供电系统的电压选择1.6工厂供配电系统的组成电力系统：由发电厂、升压变电站、输电线路、降压变电站及电力用户所组成的统一整体。动力系统：电力系统加上带动发电机转动的动力装置构成的整体，是电能、热能的生产与消费联系起来的纽带。电力网：由各类升压变电站、输电线路、降压变电站组成的电能传输和分配网络。按供电范围的大小和电压等级的高低，电力网可分为地方电力网、区域电力网和超高压输电网三种类型。地方电力网电压：≤35kV，区域电力网电压：110～220kV，超高压输电网：≥330kV。1.1.1、电力系统概念1.1电力系统基础知识图动力系统、电力系统、电力网关系示意图动力系统、电力系统、电力网三者的联系与区别如图所示。多个发电厂并网组成的发电环节输电网110kV以上配电网110kV以下电力用户＋＋＋电力系统的结构发电供电用电同时完成，电能不能储存！电力系统的生产特点：

对电力系统的要求：安全可靠连续完成电能的生产、输送和分配1.1.2、电力系统的功能第一类：100V以下额定电压，用于蓄电池和安全照明用具等电气设备。国家规定：电力网的额定电压分有500kV、220kV、110kV、63kV、35kV、10kV。为保证电力设备端电压不超过额定电压的±5%，通常允许发电机额定电压比电网额定电压高5%，末端受电变电站端电压比电网额定电压低5%。第二类：大于100V、小于1000V的额定电压，用于一般工业和民用电气设备。第三类：1000V以上的额定电压，用于高压电气设备。1.1.3、电力系统的额定电压

①电力系统是一个有机的整体，其中任何一个主要设备运行情况的改变，都将影响整个电力系统的正常运行。

②发电厂发出的交流电不能直接储存，决定了电能的生产、输送、分配和使用必须同时进行。因此要时刻保持电力系统有功功率和无功功率的平衡。

③电力系统的运行状态是时时变化的动态，除了设备的计划停送电外，异常和事故对系统的冲击是随机的；正常情况下电力系统的负荷和机组出力的变化也是随机的。1.1.4、电力系统的特性e7d195523061f1c0b9c437df2358c0cda14f5041a22fabbfBE2BE37675DC7AB669ED1A17F222BC996230C869F9A73B775AB9A6F73BCC744AF1BB55A31F7D215610F6B48D481C98CFAE215B20EECA2E6E908655D05A01C6E1C472D175E0466847BCAD1D843F57344F74B3578DB1DC4D79EAB55D5F679A418E58D5CC5F37849175A50E62650AC4027950F1CB36E732B698发电厂是电力系统的中心环节，它是把各种天然能源（化学能、水能、原子能等）转换成电能的工厂。按使用能源不同或转换能源特点，发电厂有以下类型：火力发电厂、水力发电厂、核电厂、新能源发电厂等。1.2.1、发电厂的基本类型1.2发电厂变电站类型火力发电厂火力发电厂是把化石燃料（煤、油、天然气、油页岩等）的化学能转换成电能的工厂，简称火电厂。火电厂的原动机大都为汽轮机，也有用燃气轮机、柴油机等作原动机的。火电厂可分为以下几种：凝汽式火电厂、热电厂、燃气轮机发电厂。我国火力发电厂所用的能源主要是煤，且主力电厂是凝汽式火电厂。①凝汽式火电厂这类火电厂利用燃煤（或石油、天然气）燃烧使汽轮机转动，带动发电机转子运转发电。仅向用户供出电能，通常建在能源附近。生产过程：化学能热能机械能电能②热电厂热电厂的发电过程与凝汽式火电厂相同。这类电厂不仅向用户供出电能，同时还向用户供蒸汽或热水，由于供热距离限定，热电厂大多建在城市和用户附近③燃气轮机发电厂用燃气轮机或燃气-蒸汽联合循环中的燃气轮机和汽轮机驱动发电机的发电厂，称为燃气轮机发电厂。前者一般用作电力系统的调峰机组，后者则用来带中间负荷和基本负荷。这类发电厂可燃用液体燃料或气体燃料。燃气轮机的工作原理与汽轮机相似，不同的是其工质不是蒸汽，而是高温高压气体。水力发电厂水力发电厂简称水电厂，也称水电站，是把水的位能和动能转换成电能的工厂。

利用水的流量和落差使水轮机转动

生产过程：水能机械能电能核能发电站核电厂是将原子核的裂变能转换为电能的发电厂，燃料主要是铀235（U235）。利用原子能在反应堆的核裂变使汽轮机转动

生产过程：原子能机械能电能风力发电风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度，便可以开始发电。

生产过程：风能机械能电能

生产过程：潮汐能机械能电能

潮汐发电是利用潮汐能。潮汐发电必须具备两个物理条件：①潮汐的幅度必须大，至少要有几米；②海岸地形必须能储蓄大量海水，并可进行土建工程。潮汐发电的工作原理与一般水力发电的原理相近，即在河口或海湾筑一条大坝，以形成天然水库，水轮发电机组就装在拦海大坝里。潮汐电站可以是单水库或双水库。潮汐发电太阳能发电

以地热、风力、潮汐、太阳能等为一次能源的发电厂（站）容量较小，分布在离这些一次能源较近的区域，发电量占总发电量的极小一部分。地热能发电

世界上所有国家，主要发电形式仍为火力发电、水利发电和核能发电，其他除潮汐和风力发电外还有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，必须经过变电站升高电压，因此，升压变电站一般安装在发电厂中，不另设变电站。由于高压危险，距离用户较近时须把传送的高压降低，降压变电站的作用就是在传递电能的同时降低电压。所以，变电站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，变电站有枢纽变电站、地区重要变电站和一般变电站。1.2.2、变电站的基本类型变电站是汇集电源、升降电压和分配电力的场所，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电站有升压和降压之分。升压变电站通常是发电厂升压部分，紧靠发电厂。降压变电站通常运离发电厂而靠近负荷中心。根据变电站在系统中的地位和作用，可分为以下几类：（1）枢纽变电站枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高、中压的几个部分，电压等级高，供电范围广，汇集有多个电源和多回大容量联络线路，变电容量大。全站停电时，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。枢纽变电站的一次电压通常为330kV和500kV，二次电压为220kV或110kV。（2）中间变电站中间变电站一般位于系统的主要环路线路中或系统主要干线的接口处，起系统功率交换的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集有2～3个电源，高压侧以交换潮流为主，同时又降压供给当地用户，全站停电时，将引起区域电网解列，造成大面积停电。电压等级为220～330kV。（3）地区变电站地区变电站以对地区用户供电为主，是一个地区或城市的主要变电站。全站停电时，仅使该地区中断供电。地区变电站的一次电压通常为220kV和110kV，二次电压为35kV或10kV。（4）终端变电站终端变电站位于配电线路的终端，接近负荷点，经降压接向用户供电，不承担功率转送任务，终端变电站全所停电后，将使用户中断电源。终端变电站的一次电压大多为110kV，二次电压为10kV或以下等。枢纽变电站和地区变电站有什么区别？你能回答吗？

一次能源包括哪些？说一说电能属于一次能源吗？问题与思考热电厂和凝汽式电厂有什么不同？这类火力发电厂通常建在哪些地方？1.3电力系统中性点运行方式电力系统中性点是指发电机、变压器星形接线中性点。一、

中性点直接接地方式中性点直接接地方式就是把电源中性点直接与“地”相接，我国110kV及以上电压等级的电力系统均属于这种大接地电流系统。该系统运行中若发生一短路，立即造成系统中流过很大的单相接地电流。依靠系统中继电保护装置跳闸可迅速切除故障。再用重合闸恢复正常供电。优点：操作过电压均比中性点绝缘电网低，系统不易过电压。缺点：短路大接地电流对通讯系统造成的干扰影响较大。中性点不接地系统适用于10kV架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络。该接地方式在运行中若发生单相接地故障，流过故障点电流仅为电网对地电容中通过的电流，其值是正常运行的单相对地电容电流的3倍，称为小接地电流系统。二、中性点不接地方式缺点：优点：中性点不接地系统由于故障时接地电流很小，瞬时故障一般可自动熄弧，非故障相电压升高不大，不会破坏系统的对称性，故可带故障连续供电2h，供电的可靠性相对提高。中性点不接地方式的中性点绝缘，在发生弧光接地时，电弧的反复熄灭与重燃，相当于电容反复充电。由于对地电容中的能量不能释放，可造成电压升高，从而对设备绝缘造成威胁。三、中性点经消弧线圈接地方式利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿，使通过故障点的电流减小到能自行熄弧范围。利用对消弧线圈无载分接开关的操作，使其在一定范围内达到过补偿运行，从而实现减小接地电流的目的。使电网持续运行时间延长，相对提高了供电可靠性。此方式也是小接地电流系统。

在各级电压网络中，当单相接地故障时，通过故障点总的电容电流超过下列数值时，必须尽快安装消弧线圈：①对3kV～6kV电网，故障点总电容电流超过30A；②对10kV电网，故障点总电容电流超过20A；③对22kV～66kV电网，故障点总电容电流超过10A。你能回答吗？

电力系统中性点接地方式有哪几种？采用中性点不接地系统有何优缺点？

问题与思考中性点不接地系统若发生单相接地故障时，其故障相对地电压等于多少？此时接地点的短路电流是正常运行的单相对地电容电流的多少倍？

答1：故障相对地电压为零，接地点的短路电流是正常运行的单相对地电容电流的3倍。答2：电力系统中性点接地方式有中性点直接接地方式、中性点不接地方式和中性点经消弧线圈接地方式三种。（优缺点略）

从上述指标来看，保证对用户不间断地供给充足、优质而又经济的电能，是现代工矿企业对供配电系统的基本要求。安全性指标可靠性指标优质性指标经济性指标二、供配电的电能质量评价供配电系统电能质量的主要指标有：（一）电压偏差；（二）电压波动和闪变；（三）谐波；（四）频率偏差（一）电压偏差供配电系统改变运行方式和负荷缓慢地变化会使供配电系统各点的电压也随之变化，这时各点实际电压与系统标称电压之差与系统标称电压之比ΔU称为电压偏差。电压偏差ΔU也常用与系统标称电压的百分比表示。即：1.4供电系统电能质量一、用户对供电质量的基本要求模块一概论电压偏差过大会对供配电系统的正常运行产生以下不利影响：1．对感应电动机的影响：由于电动机转矩与电压的平方成正比，当电压出现正偏差时，电动机机端电压升高，激磁电流和温升增加，绝缘受到过电压和过热的威胁；当电压出现负偏差时，转矩下降转速降低，同时负荷电流会增加，都将影响电动机的使用寿命。2．对照明设备的影响：照明设备的发光效率与电压的关系极大，当电压降低时会引起照明设备的效率降低，造成照度不足，影响照明效果，同时还会导致气体放电光源的照明器不能正常点燃；当电压偏高时，光源寿命缩短很多。3．对电子设备的影响：对于大规模自动控制系统计算中心来说，电压偏差会造成系统的工作紊乱，数据损坏；对于精密机床、机器人等，电压偏差可能造成无法保持对由其驱动过程的精确控制。4．电压偏差对无功补偿的影响电压过低会引起补偿电容器组输出无功减少，不能满足补偿要求。电压偏差的允许值35kV及35kV以上电压供配电，电压正、负偏差的绝对值之和不应超过额定值的10%；10kV及10kV以下三相供配电，为额定值的±7%；220V单相供配电为额定值的＋7%、－10%。在供配电系统非正常情况下，用户受电端的电压最大允许偏差不应超过额定值的±10%。电压偏差的改善措施

①就地进行无功功率补偿：无功负荷的变化在电网各级系统中均产生电压偏差，是产生电压偏差的源，及时调整补偿量，从源上解决问题，是最有效的措施。

②调整同步电动机的励磁电流：调整后使同步电动机产生超前或滞后的无功功率，使网络负荷的功率因数得到改善，达到调整电压偏差的目的。

③采用有载调压变压器，是最经济有效地措施之一。（二）电压波动和闪变电压在某一段时间内急剧变化而偏离额定值的现象，称为电压波动；周期性电压急剧变化引起电源光通量急剧波动而造成人的视觉感官不舒适的现象，称为闪变。电压波动和电压闪变是由电弧炉、轧机、电弧焊机等波动负荷引起的。电压波动和闪变的限制措施①采用单独回路供电②降低共用配电线路阻抗③提高供电电压④增加短路容量⑤采用静止型无功功率补偿装置

由于电力系统中存在大量的非线性供用电设备，使得电压波形偏离正弦波，这种现象称为电压正弦波畸变。电压波形的畸变程度用电压正弦波畸变率来衡量，也称为电压谐波畸变率。（三）谐波谐波的改善措施①加强系统承受谐波的能力；②提高供、用电设备抗谐波干扰的能力；③限制谐波的产生；④装设交流滤波器吸收谐波。（四）频率偏差频率偏差是指供电的实际频率与电网的额定频率的差值。我国电网的标准频率为50Hz，又叫工频。频率偏差一般不超±0.25Hz，当电网容量大于3000MW时，频率偏差不超过±0.2Hz。频率偏差改善措施调整频率的办法是增大或减小电力系统发电机的有功功率。你能回答吗？

用户电能的频率是通过什么环节进行调整的？在供配电系统中频率可调吗？问题与思考

何谓电压波动与闪变？电压正弦波畸变是什么原因造成的？

衡量电能质量的两个重要指标是什么？

电压和频率是衡量电能的两个重要指标。

用户电能的频率是通过发电厂调节发电机的转速来调整的。供配电系统中频率是不可调的。

电压在某一段时间内急剧变化而偏离额定值的现象，称为电压波动。周期性电压急剧变化引起电源光通量急剧波动而造成人的视觉感官不舒适的现象，称为闪变。电压正弦波畸变是由于电力系统中存在大量的非线性供用电设备造成的。

工厂供配电电压的高低，对电能质量及降低电能损耗均有重大的影响。在输送功率一定的情况下，若提高供电电压，就能减少电能损耗，提高用户端电压质量。从另一方面讲，电压等级越高，对设备的绝缘性能要求也越高，投资费用相应增加。因此，供配电电压的选择主要取决于用电负荷的大小和供电距离的长短。1.5供电系统的电压选择一、供配电系统电力变压器的额定电压①电力变压器连接于线路上时，其一次绕组的额定电压应与配电网的额定电压相同，高于供电电网额定电压5%；②电力变压器的二次绕组额定电压是指变压器的一次行时，二次绕组内约有5%的电压降，另外二次侧供电线路较长等原因，变压器的二次绕组端电压应高于供电电网电压10%。按照电力行业标准DL408-1991《电力安全工作规范（发电厂和变电站电气部分）》规定：低压：指设备对地电压在250V及250V以下；高压：指设备对地电压在250V以上。1.高、低压的划分

二、电压等级划分及适用范围2.电压的适用范围220kV及其以上电压为输电电压，用来完成电能的远距离输送。110kV及以下电压，一般为配电电压，完成对电能进行降压处理并按一定的方式分配至电能用户。35～110kV配电网为高压配电网；10～35kV配电网为中压配电网；1kV及以下为低压配电网。3kV、6kV、10kV是工矿企业高压电气设备的供电电压。

工矿企业用户的供配电电压有高压和低压两种，高压供电通常指6～10kV及以上的电压等级。中、小型企业通常采用6～10kV的电压等级，当6kV用电设备的总容量较大，选用6kV就比较经济合理；大型工厂宜采用35～110kV电压等级，以节约电能和投资低压供配电是指采用1kV及以下的电压等级。大多数低压用户采用380/220V的电压等级，在某些特殊场合，例如矿井下，因用电负荷往往离变配电所较远，为保证远端负荷的电压水平，要采用660V电压等级。提高低压供配电的电压等级，不但是节电的一项有效措施，经济效益明显，而且已成为世界上的一种发展趋势。三、企业对供配电电压的选择你能回答吗？

我国工矿企业用户为什么提倡提高低压供配电的电压等级？

问题与思考

我国工矿企业用户的供配电电压通常有哪些等级？

供配电电压的选择主要取决于什么？

主要取决于用电负荷的大小和供电距离的长短。

提倡提高低压供配电的电压等级，目的是为了减少线路的电压损耗，保证远端负荷的电压水平，减小导线截面积和线路投资，增大供配电半径，减少变配电点，简化供配电系统。

35～110kV；6～10kV；1kV；660V；380/220V

。

一级负荷：若对此负荷停电，将会造成人的生命危险及设备损坏，打乱复杂的生产过程，造成重大设备损坏且难以修复，或给国民经济带来极大损失。因此要求一级负荷由两个独立的电源供电，而对特别重要的一级负荷，应由两个独立的电源点供电。二级负荷：若对此种负荷停电，将会造成工厂生产机器部分停止运转，或生产流程紊乱且难以恢复，致使产品大量减产，工厂内部交通停顿，造成一定的经济损失，或使城市居民的正常生活受到影响。二级负荷在工矿企业中占有的比例最大，应由两个回路供电，也可以由一回专用架空线路供电。三级负荷：所有不属于一、二级负荷的其他负荷均属于三级负荷。通常三级负荷对供电无特殊要求，较长时间停电也不会直接造成用户的经济损失，因此，三级负荷可采用单回路供电。1.6.1.工厂供配电系统的负荷1.6工厂供配电系统的组成1.6.2.企业供配电系统设备组成

供配电系统一般由电力变压器、配电装置、保护装置、操作机构、自动装置、测量仪表及附属设备构成。电力变压器

电力变压器在供配电系统中的作用是将一种电压的电能转变为另一种或几种电压的电能供给用户。变电站或配电房中的电力变压器，通常是将高压电能转变为低压电能，馈电给用电设备。

供配电系统中的保护装置也属于配电装置，按其工作电压的不同又可分为高压配电装置和低压配电装置。配电装置包括母线隔离开关断路器操作系统及测量仪表电压、电流互感器作用：接受和分配电能。一.户内配电室的组成户内式变配电所主要由三部分组成：高压配电室、变压器室、低压配电室。此外，有的还设有高压电容器室和值班室。与户内变配电室相边的户外电气设备安装在屋外，一般用于35KV及以上电压等级。1.6.3.工厂供配电系统的布置二.户外配电装置

户外配电装置根据电器设备和导体的布置高度及重叠情况，分为中型、半高型和高型几种布置型式。

户外配电装置的特点：①土建工作量和费用较小，建设周期短；②扩建比较方便；③相邻设备之间距离较大，便于带电作业；④占地面积大；⑤受外界环境影响，设备运行条件较差，需加强绝缘；⑥不良气候对设备维修和操作有影响。①便于运行维护和检修：值班室一般应尽量靠近高低压配电室，特别是靠近高压配电室，且有直通门或与走廊相通。②运行要安全：变压器室的大门应向外开并避开露天仓库，以利于在紧急情况下人员出入和处理事故。门最好朝北开，不要朝西开，以防“西晒”。③进出线方便：如果是架空线进线，则高压配电室宜位于进线侧。户内供配电的变压器一般宜靠近低压配电室。④节约占地面积和建筑费用：当供配电场所有低压配电室时，值班室可与其合并。但这时低压电屏的正面或侧面离墙不得小于3m.⑤高压电力电容器组应装设在单独的高压电容器室内，该室一般临近高压配电室，两室之间砌防火墙。低压电力电容器柜装在低压配电室内。⑥留有发展余地，且不妨碍车间和工厂的发展。在确定供配电场所的总体布置方案时应因地制宜，合理设计，通过几个方案的技术经济比较，力求获得最优方案。三.供配电布置的总体要求四.供配电装置和各设备间距离的要求表1-2户外配电装置最小电气间距名称额定电压（KV）1～1035110220带电部分至接地部分（A1）不同相的带电部分之间（A2）带电部分到栅栏（B1）带电部分到网状遮栏（B2）无遮栏裸导体至地面（C）不同时停电检修的无遮栏裸导体间水平距2002009503002700220040040011505002900240090010001650100034002900180020002550190043003800表1-3户内配电装置最小安全电气间距名称额定电压（KV）1～361035110带电部分至接地部分（A1）不同相的带电部分之间(A2)带电部分到栅栏（B1）带电部分到网状遮栏（B2）带电部分到板状遮栏（B3）无遮栏裸导体至地面（C）不同时停电检修的无遮栏裸导体间水平距出线套管至户外通道路面757582517510523751875400010010085020013024001900400012512587522515524251925290030030010504003302600210040008509001600950880315026505000你能回答吗？

供配电系统的负荷是如何划分的？问题与思考

对供配电设备的布置有哪些方面的要求？

对供配电系统的基本要求有哪些？

什么叫电气间距？试根据表1-2和表1-3分别计算并验证10KV户外、户内B1和C值的正确性。

模块2供配电系统一次设备电力变压器高压隔离开关高压负荷开关串联电抗器避雷器电流互感器高压熔断器电压互感器绝缘母线电力电缆接地装置高压断路器任务导入

在供配电系统中，为了满足用户对电力的需求和保证电力系统运行的安全稳定性和经济性，安装有各种电器设备，其中直接担负生产、运输、分配和使用电能的任务的一次设备包括有：

供配电系统一次设备模块二2.1电力变压器2.2高、低压一次设备2.3高低压成套设备一、电力变压器的结构组成及各部分功能变压器属于静止的电气设备，它利用电磁感应原理把一种交流电压转换成相同频率的另一种交流电压。在电力系统中，变压器占有极其重要的地位，无论在发电厂还是在变、配电所，都可以看到各种形式和不同容量的变压器.2.1电力变压器

目前，我国交流输电的骨干网架为500kV电压等级，还要在500kV电网基础上发展1000千伏特高压输电。这样高的电压，无论从发电机的安全运行方面或是从制造成本方面考虑，都不允许由发电机直接生产，必须升压变压器将电压升高才能远距离输送。按相数来分，变压器可分有：单相变压器三相变压器按冷却性质来分，变压器可分有：干式变压器水冷式变压器油浸式变压器按绕组数目变压器还可分为双绕组和三绕组变压器。铁芯绕组储油柜油箱高压绝缘套管低压绝缘套管分接开关气体继电器除此之外，还有安全气道、温度计、吊装环和入孔支架等。电力变压器的结构组成首先，由于发电机出口电压一般都不太高，因此无法将电能输送到远处。利用变压器变换电压的作用，将发电机出口电压升高，就可达到向远距离输送电能的目的。其次，高压危险！因此用户不能直接使用传输的高压电必须利电力变压器将高压变换为低压配电值，满足各类用户对不同电压的需求。电力系统中，电力变压器的应用十分广泛，电力变压器对电能的经济传输，合理分配和安全使用都具有十分重要的意义。二、电力变压器的用途110kV大型油浸式电力变压器10kV全封闭配电变压器大型油浸式电力变压器箱体内部结构4.5kVA单相变压器电源隔离变压器1.电力变压器的极性

1与2两端子通过电流时产生的磁场方向相同，因此称为同名端。显然，电流同时由同名端流入（或流出）时，它们产生的磁场相互增强；

如果两线圈电流由异名端同时流入（或流出）时，它们产生的磁场相互削弱。i1φ11φ12i2φ22φ2111ˊ22ˊ同名端的绕向一致。绕向改变，极性就改变。如果并联运行的变压器极性一旦接反，会出现很大的短路电流而把变压器烧坏。三、变压器的连接组别2.变压器绕组的连接方式电力变压器的每一个电压侧都有三个绕组，高压侧绕组用U-X、V-Y、W-Z作线端标志，其中短横杠前面为绕组的首端标号，横杠后面为绕组的尾端标号。低压侧绕组用u-x、v-y、w-z作线端标志，若为三绕组变压器，则中压侧绕组用Um-Xm、Vm-Ym、Wm-Zm作线端标志。UVWXYZ绕组为三角形连接三相变压器的连接组别不仅与绕组的绕向和首末端标志有关，而且还与三相绕组的连接方式有关。我国国家标准规定只生产下列5种标准联结组别的电力变压器，即Y，d11；Y，yn0；YN，d11；YN，y0；Y，y0。其中前3种最为常用，其主要用途为：①Y，d11（Y0/Δ-11）：这种连接组别通常用于低压侧电压高于400V，高压侧电压为35kV及以下的输配电系统中。②Y，yn0（Y/y0-12）：这种连接组别一般用在低压侧电压为400/230V的配电变压器中，供电给动力和照明混合负载。三相动力负载用400V线电压，单相照明负载用230V相电压。yn表示星形连接的中心点引至变压器箱壳的外面再与“地”相接。③YN，d11（Y0/d-11）这种连接组别常用在高压侧需要中心点接地的输电系统中，例如110kV及220kV等超高压系统中。此外也可以用在低压侧电压高于400V、高压侧电压为35kV及以下的输配电系统中。

在选择电力变压器时，应首选低损耗节能型变压器，如：

对于安装在室内的电力变压器，通常选择干式变压器S9系列电力变压器S10系列电力变压器四、变压器台数的选择如果变压器安装在多尘或有腐蚀性气体严重影响的场所，一般需选择密闭型变压器或防腐型变压器：其台数的选择应考虑下列原则：（1）满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、二级负荷的变电所中，宜选择两台主变压器，在技术经济上比较合理时，主变压器也可选择多于两台。三级负荷一般选择一台主变压器，如果负荷较大时，也可选择两台主变压器。其台数的选择应考虑下列原则：（1）负荷变化较大时，宜采用经济运行方式的变电站，可考虑采用两台主变压器。（2）降压变电站与系统相连的主变压器选择原则一般不超过两台。（3）在选择变电站主变压器台数时，还应适当考虑负荷的发，留有扩建增容的余地。（1）单台变压器的确定工厂车间变电站中，单台变压器容量不宜超过1000kVA，对装设在二层楼以上的干式变压器，其容量不宜大于630kVA。即：2.变压器容量的确定①当任一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%～70%的要求，即SN≥（0.6～0.7）Se②任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷总容量的需求，即SN≥SⅠe+SⅡe（2）两台主变压器的确定

装有两台主变压器时，每台主变压器的额定容量SN应同时满足以下两个条件：

五、变压器容量的确定（3）考虑负荷发展留有一定的容量通常变压器容量和台数的确定与工厂主接线方案相对应，因此在设计主接线方案时，同时要考虑到用电单位对变压器台数和容量的要求。单台主变压器的容量选择一般不宜大于1250kVA；对装在楼上的电力变压器，单台容量不宜大于630kVA；对居住小区的变电站，单台油浸式变压器容量不宜大于630kVA。另外，还要考虑负荷的发展，留有安装主变压器的余地。（参看课本例2－1）

变压器为满足某种运行需要而在某些时间内允许超过其额定容量运行的能力称为过负荷能力。变压器的过负荷通常可分为正常过负荷和事故过负荷两种。（1）变压器的正常过负荷能力电力变压器运行时的负荷是经常变化的，日常负荷曲线的峰谷差可能很大。根据等值老化原则，电力变压器可以在一小段时间内允许超过额定负荷运行。变压器的正常过负荷能力，是以不牺牲变压器正常寿命为原则来制定的，同时还规定过负荷期间负荷和各部分温度不得超过规定的最高限值。我国的限值为：绕组最热点温度不得超过140℃；自然油循环变压器负荷不得超过额定负荷的1.3倍，强迫油循环变压器负荷不得超过额定负荷的1.2倍。六、电力变压器的过负荷（2）变压器的事故过负荷事故过负荷又称为短时急救过负荷。当电力系统发生事故时，保证不间断供电是首要任务，加速变压器绝缘老化是次要的。所以，事故过负荷和正常过负荷不同，它是以牺牲变压器寿命为代价的。事故过负荷时，绝缘老化率允许比正常过负荷时高得多，即允许较大的过负荷，但我国规定绕组最热点的温度仍不得超过140℃。

考虑到夏季变压器的典型负荷曲线，其最高负荷低于变压器的额定容量时，每低1℃可允许过负荷1%，但以过负荷15%为限。正常过负荷允许最高不得超过额定容量的20%。对油浸电力变压器事故过负荷运行时间允许值的规定可参看课本中表2-1和表2-2。七、电力变压器短路情景为保证并联运行的变压器空载时并联回路无环流，各变压器的负荷分配应与其容量成正比，且满足以下条件：

①并联各变压器的连接组别标号相同；②并联各变压器的变比相同（允许有±0.5%的差值）；③并联各变压器短路电压相等（允许有±10%的差值）。除上述三个条件外，对于并联运行的变压器的容量比一般不宜超过3:1。上述条件必须要严格执行的就是第①条八、变压器的并联运行条件一、

电弧的产生及其灭弧的方法2.2高低压一次设备电弧：当开关通断时，只要动、静触头之间的电压不小于10～20伏，它们行将接触或者开始分断时就会在间隙内产生放电现象。如果电流小，就会发生火花放电；如果电流大于80～100mA，就会发生弧光放电，即电弧。

电弧是电气设备运行中经常发生的一种物理现象，其特点是光亮很强和温度很高，电弧对供配电系统的威胁极大。1.电弧对设备造成的危害电弧对供配电系统的危害主要表现在以下几个方面：①电弧延长了开关电器切断电路的时间，如果电弧是短路电流产生的，电弧的存在就意味着短路电流还存在，从而使短路电流危害的时间延长。②电弧的高温可烧坏触头，烧毁电气设备及导线、电缆，还可能引起弧光短路，甚至引起火灾和爆炸事故。③强烈的弧光可能损伤人的视力。因此，在供配电系统中，各种开关电器在结构设计上要保证电弧能迅速熄灭。2.常用的灭弧方法户外少油断路器

油作为灭弧介质，当触点断开时可起到迅速灭弧的效果。

真空灭弧法：利用真空不存在气体游离、且具有较强的绝缘强度，当处于真空中的触头间的电弧在电流过零时，真空断路器就能立即熄灭而不致复燃。推车式真空断路器背面ZW-12型真空断路器六氟化硫灭弧法：六氟化硫具有优良的绝缘性能和灭弧性能，其绝缘强度为空气的3倍，介质恢复速度是空气的100倍，使灭弧能力大大提高。六氟化硫断路器就是利用六氟化硫迅速灭弧的。

六氟化硫断路器高压喷射式熔断器高压熔断器是用来防止高压电气设备发生短路和长期过载的保护元件，其结构简单，应用广泛。高压熔断器一般由纤维熔管、金属熔体、灭弧填充物、指示器、静触座等构成。跌落式高压熔断器高压限流熔断器二、高、低压开关设备1.高压熔断器RTO型熔断器

RT0型填料管式熔断器，是我国统一设计的一种有“限流”作用的低压熔断器，广泛应用于要求断流能力较高的场合。RM10型密闭管式低压熔断器，过负荷时由于熔片窄部散热较好，过流时往往不在窄部熔断，而是在宽窄之间的斜部熔断。因此根据熔片熔断部位，可判断出故障电流的性质。RM10型熔断器常用低压熔断器2.低压熔断器GN19型高压隔离开关3.高、低压隔离开关高压隔离开关主要用于隔断高压电源，以保证在高压线路或高压设备检修时确保安全。转臂式高压隔离开关剪刀式高压隔离开关各种类型的常用低压隔离开关低压隔离开关是用于额定电压为0.5kV电力系统中，作为有电压无负载的情况下接通或隔离电源之用。正常适用条件：海拔高度小于1000m；空气温度上限一般地区＋40℃，下限一般地区-30℃，高寒地区-40℃；风压不超过700pa；地震烈度不超过8度；无频繁剧烈震动的场所。高压负荷开关为组合式高压电器，通常由隔离开关、熔断器、热继电器、分励脱扣器及灭弧装置组成。负荷开关型号：第1个字符F表示负荷开关；第2个字符N表示户内式，ZW表示真空户外式；第3个字符表示设计序号。FN5型高压负荷开关FN7型高压负荷开关FZW型高压真空负荷开关4.负荷开关

低压负荷开关的主要功能是能够有效地通断低压线路中的负荷电流，并对其进行短路保护。高压断路器在电网中起的作用有两个方面：一是控制作用，根据电网运行的需要，将一部分电力设备或线路投入或退出运行；二是保护作用，即在电力设备或线路发生故障时，通过继电保护装置作用于断路器，将故障部分从电网中迅速切除，保证电网的无故障部分正常运行。5.高压断路器目前供配电技术中应用最多的是六氟化硫和真空式高压断路器利用SF6气体做灭弧和绝缘介质的断路器称六氟化硫断路器。六氟化硫断路器的特点是分断能力强、噪声小，无火灾危险，适用于频繁操作。真空断路器体积小、重量轻、灭弧工艺及材料要求高，适用于要求频繁操作的场合。真空断路器最大的优点是不需要检修灭弧器，维护简单。高压断路器的型号中第1个字符S表示少油断路器（L表示六氟化硫断路器；Z表示真空断路器；Q表示自产气断路器；C表示磁吹断路器）；第2个字符N表示户内式（W表示户外式）；第3个字符4表示设计系列序号；第4个字符位代表额定电压；第5个字符位表示工作特性，G代表改进型（W代表防污型，R代表带合闸电阻型，F代表分相操作型）；第6个字符位代表额定电流；最后一个字符代表额定断流容量。低压断路器只作短路保护和过负荷保护作用的称为非选择型；选择型低压断路器分有两段式保护、三段式保护和智能化保护三种。两段式保护为瞬时-长延时特性或短延时-长延时特性；三段式为瞬时-短延时-长延时特性；智能化保护，其脱扣器为微处理器或单片机控制，保护功能更多，选择性更好。6.低压断路器

DZ10型断路器适用于交流50Hz，额定电压为400V（380V）及以下的配电网络中，用来分配电能和电源设备过载、短路和欠电压保护之用。正常情况下，断路器可作为线路的不频繁转换，壳架等级额定电流400A及以下的断路器，亦可作为保护电动机不频繁起动之用。DZ20型断路器可用于交流50Hz或60Hz、额定电压500V、380V及以下或直流额定电压220V以下，额定电流可至1250A。一般作为配电用，额定电流200A及以下和400Y型的断路器亦可作为保护电动机用。正常情况下，断路器可分别作为线路不频繁转换及电动机的不频繁起动之用。

DW10系列万能式断路器适用于交流50Hz、电压至380V、直流电压至440V的电气线路中，作过载、短路、失压保护以及正常条件下的不频繁转换之用。当三极断路器在直流电路中串联使用时，电压允许提高至440V。互感器分有仪用电压互感器和仪用电流互感器，属于特殊变压器。仪用互感器作为供配电技术中一次系统和二次系统之间的联络元件，其作用如下：①可把一次测的高电压、大电流转换成二次侧标准的低电压100V和小电流5A，使二次电路正确反映一次系统的正常运行和故障情况；②使低电压的二次系统与高电压的一次系统实施电气隔离，使二次系统的对地电位与一次系统无关，正常运行情况下电压互感器处于小于100V的低压状态，十分方便于维护、检修与调试，保证了人身和设备的安全。③可取得零序电流、电压分量供反应接地故障的继电保护装置使用。三、电压、电流互感器电压互感器一次绕组并接于电网，二次绕组与测量仪表或继电器电压线圈并联。电流互感器一次绕组与支路负载串接于电网，二次绕组与测量仪表或继电器的电流线圈相串联。互感器在安装时同名端子不允许接错，否则会造成这些装置运行中的紊乱，正确测定互感器的同名端并正确接入上述仪表装置十分重要。互感器与系统的连接

部分电压互感器产品外形电压互感器的工作原理、构造及接线方式都与变压器相同，只是容量较小，通常仅有几十或几百伏安。电压互感器能够可靠地隔离高电压，保证测量人员、仪表及保护装置的安全，同时把高电压按一定比例缩小，使低压绕组能够准确地反映高电压量值的变化，以解决高电压测量的困难。电压互感器的二次电压均为标准值100V。1.电压互感器1、正常运行时，电压互感器二次绕组近似工作开路状态。2、电压互感器一次侧电压决定于一次电力网的电压。3、运行中的电压互感器二次侧绕组不允许短路。电压互感器二次侧所通过的电流由二次回路阻抗的大小来决定，当二次侧短路时，将产生很大的短路电流损坏电压互感器。为了保护电压互感器，一般在二次侧出口处安装些熔断器或快速自动空气开关，用于过载和短路保护。在可能的情况下，原边也应装设熔断器以保护高压电网不因互感器高压绕组或引线故障危及一次系统的安全。电压互感器的特点供配电技术中，通常需要测量供电线路的线电压、相电压及发生单相接地故障时的零序电压。为了测量这些电压，电压互感器的二次绕组须与测量仪表、继电器等相连接，常用的接线方式如左图所示四种。接线方式电压互感器的配置应满足测量、保护、同期和自动装置要求，在设备运行方式发生改变时，可保证保护装置不失压、同期点两侧都能方便地取得电压。其配置原则1）母线：6～220kV电压等级的每组主母线，其三相上均应安装电压互感器，旁路母线侧安装与否，应视回路出线外侧装设电压互感器的需要而确定。2）线路：实用中为供同期和自动重合闸使用，需要监视和检测线路断路器外侧有无电压，这时可在线路断路器外侧装一台单相电压互感器。电压互感器配置原则3）发电机：通常在发电机出口处装两组电压互感器。其中一组由三只单相电压互感器构成的D，y接线方式电压互感器，用来自动调节励磁装置；另一组电压互感器采用三相五柱式或三只单相接地专用电压互感器，接成Y，y，Δ接线，辅助绕组接成开口三角形，供测量仪表、同期和继电保护设备相连，供绝缘监察用。当互感器负荷太大时，可增设一组不完全三角形连接的互感器，专供测量仪表使用，50MW及以下发电机中性点还常设一个单相电压互感器，用于定子接地保护。4）变压器：变压器低压侧有时为了满足同步或继电保护的要求，常常设有一组电压互感器。电压互感器配置原则

部分电流互感器产品外形电流互感器相当于一个升压变压器，只是容量较小。其工作原理、构造及接线方式均与变压器相同。电流互感器能够可靠地隔离高压大电流，以保证测量人员、仪表及保护装置的安全，同时把大电流按一定比例缩小，使低压绕组能够准确地反映高压大电流量值的变化，以解决高压大电流测量难的困扰。电流互感器二次电流均为标准值5A。2.电流互感器1、正常运行时，电压互感器二次绕组近似短路工作状态。2、电流互感器一次电流决定于一次电力网的负载电流。3、运行中的电流互感器二次回路不允许开路。4、电流互感器的一次电流变化范围很大。5、电流互感器结构应满足热稳定和电动稳定要求。电流互感器的结构特点是：一次绕组匝数很少，二次绕组匝数很多。有的电流互感器没有一次绕组，而是利用穿过其铁心的一次电路作为一次线圈。电流互感器工作特点左图所示单相式接线方案通常用于三相对称电路中，只能测量一相电流以监视三相运行情况，例如三相电动机负载电路。中图方案用于测量可能出现三相不对称的电路电流，电流互感器连接成星形，监视三相电路的运行情况。右图方案只适用于两台电流互感器的线路，用来测量两相电流。这种接线方式常用于发电厂、变电站6～10kV馈线回路中，测量和监视三相系统的运行情况。电流互感器接线方式供配电技术中，应在每条支路的电源侧均装设足够数量的电流互感器，以供各支路测量、保护使用。由于电流互感器通常与电路中的断路器紧邻布置，安装时应与保护与测量用的电流互感器分开，尽量把电能计量仪表互感器与一般测量用的互感器分开，电能计量仪表互感器必须使用0.5级互感器，其正常工作电流是普通电流互感器额定电流的2/3左右。电流互感器的配置原则如下：①保护用电流互感器的安装位置应尽量扩大保护范围，以消除主保护的不保护区。对大接地电流系统而言，一般应三相配置，以反映单相接地故障；小电流接地系统发电机、变压器支路也要三相配置，以便监视不对称程度，其余支路一般配置A、C两相。电流互感器配置原则②为了减轻内部故障时发电机的损伤，自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧，以便于分析及在发电机并入系统前发现内部故障；用于测量仪表的电流互感器通常安装在发电机中性点侧。③差动保护元件的端口配置电流互感器时，各端口应属于同一电压等级，互感器变比应相同，接线方式也要相同。④为了防止支持式电流互感器套管闪络造成母线故障，通常电流互感器应布置在断路器的出线侧或变压器侧。电流互感器配置原则有源式互感器：基于电磁感应原理的无铁芯线圈的CT，电容（电阻、电感）分压式PT。有源式互感器先将高电压大电流变换成小电压信号，就近经A/D变换成数字信号后通过光缆送出至接收端，由于高压端电子设备需要供电，称为有源式互感器。

目前开发、应用中的电子式CT、PT可分成两类：无源式互感器：利用光学材料的电光效应、磁光效应将电压电流信号转变成光信号，经光缆送到低压区，解调成电信号或数字信号，用光纤送给二次设备。因高压区不需电源，称为无源型互感器。（一）母线1、母线的作用汇聚、分配、传输电能的裸导体。特点

导体装置、通过的功率大、要承受很大的动热稳定。母线是发电机、变压器和配电装置等大电流回路的导体，也泛指用于各种电气设备连接的导线。2、母线的材料、分类①铜——导电率高、机械强度高、抗腐蚀性能好。但储量少是贵重金属。②铝——导电率较低、截面大、重量轻、耐腐蚀性能差③钢——导电率差、趋肤效应严重、损耗较大。机械强度高、价格便宜。汇流排以铝代铜*四、母线及电缆、绝缘子软母线：采用悬式绝缘子将其两端拉紧固定，一般采用钢芯铝绞线，相间距离较大，常用于户外配电装置和架空输电线路。硬母线：采用支柱绝缘子固定，相间距离小。（户内、户外）*3、母线的软硬种类（1）着色的目的：便于识别相序防止腐蚀提高母线表面散热系数（可增加载流量12%～15%）。（2）母线的着色：三相交流：A相——黄色;B相——绿色；C相——红色直流：正极——赭色，负极——蓝色中性线：不接地——白色（紫色）接地——紫黑横条软母线常在母线构架上、设备裸带电体或出线套管顶帽上涂刷相色漆*4、母线的着色（1）电缆结构紧凑，占用空间小，走向和布置极为灵活方便；（2）不影响环境，现场施工简便；（3）运行可靠行高；（4）虽然电缆单价较贵，但由于其基础和土建工程较省，故综合工程费用不一定超出母线；（5）散热条件差，载流量小。（二）电力电缆适用：小电流长距离的配电回路中*1、电缆的特点电力电缆是一种具有绝缘层和保护层的特殊导体导电芯线绝缘层内护层外护层*2、电缆的结构（1）按电压高低分：高压电缆和低压电缆（2）按使用环境分：空中敷设电缆、直埋电缆、水下电缆（3）按芯线数分：单芯、双芯、三芯、四芯、五芯电缆。（4）按芯线材料分：铜芯电缆和铝芯电缆。（5）按密封护套材料分：铅包、铝包、塑料包电缆。（6）按保护层分：裸钢带、钢丝铠装、带麻被层的钢带、钢丝铠装电缆。（7）按绝缘材料分：油浸纸绝缘电缆、橡皮绝缘电缆、塑料绝缘电缆。*3、电缆的类型支持——支持及固定带电裸导体，并使之与地绝缘绝缘——带电导体之间的绝缘*1、绝缘子的作用（三）绝缘子具有足够的绝缘强度和机械强度，并能在恶劣环境（高温、潮湿、污秽等）条件下安全运行。*绝缘子以电瓷作为绝缘体，瓷表面涂有一层釉，以提高绝缘强度。由于绝缘子的绝缘性能一般是靠表面形状来获得的，因此不同电压等级的绝缘子除具有不同的有效高度外，表面状况也不一样。如表面做成高低凹凸的裙边，以增长沿面放电距离，有的则做成一层层伞形，以阻断雨水。绝缘子的机械强度通常是靠增大有效直径来实现的。2、对绝缘子的要求按装设地点分户内式户外式按作用分电站绝缘子电器绝缘子线路绝缘子*3、绝缘子的分类按材料分电瓷绝缘子玻璃绝缘子玻璃钢有机复合*开关柜（又称成套开关或成套配电装置）：它是以断路器为主的电气设备；是指生产厂家根据电气一次主接线图的要求，将有关的高低压电器（包括控制电器、保护电器、测量电器）以及母线、载流导体、绝缘子等装配在封闭的或敞开的金属柜体内，作为电力系统中接受和分配电能的装置。（一）高压开关柜概述2.3高低压成套设备一、高压开关柜A、母线室

1、泄压装置；2、主母线；3、分支母线；4、母线套管B、断路器室和电缆室5、隔离开关；6、电流互感器；7、隔离开关操作机构；8、联锁机构；9、电缆；10、氧化锌避雷器；11、接地母线；13、接地开关；14、接地开关操作机构；15、真空断路器；16、手车；17、二次插头（二）高压开关柜组成.DACBABCD1、高压真空断路器开关柜左侧面图A、母线室B、断路器室C、电缆室D、继电器室高压真空断路器电流互感器高压电缆避雷器高压三相母线排手车外壳保护接地线2、高压真空断路器开关柜展示图.A分支母线

上口静触头盒高压真空断路器开关柜母线室（1）母线室B断路器本体手车底盘及锁环移动操作插口断路器本体操作面板二次插件（2）断路器室电流互感器避雷器电压互感器（3）电缆室（4）继电器室①的控制面板1、微机保护装置2、多功能电能表3、温湿度自动控制器4、高压带电显示装置5、储能开关6、转换开关7、分合闸开关8、保护跳闸压板12345678②二次设备电源小空开：作用：控制综合测控保护装置、灯光指示装置、分合闸回路、储能回路和辅助设备等的电源投、退。（一）

XL系列配电箱动力箱（柜）系封闭式，外壳一般采用钢板焊接而成，也可用型材组装而成。箱内左右侧壁上焊有电器安装立柱，刀开关操作手柄装于箱前右侧箱门上，作为切换电源之用。箱门上可装电压表、电流表、指示灯及操作按钮。可以开门检修箱内设备。箱内设备采用条架式结构安装，安装灵活紧凑，方便维修。适用于工矿企业、商业、服务业以及民用建筑交流50Hz电压600V以下的配电系统中作为动力或者照明配电之用。二、低压电气成套设备（二）GGD低压固定式成套开关柜

具有分断能力高、动热稳定性好、电气方案灵活、组合方便、系列性、实用性强、结构新颖、防护等级高等特点。可作为低压成套开关设备的更新换代产品使用。适用于发电厂、变电站、厂矿企业等电力用户的交流50HZ，额定工作电压380V，额定工作电流至3150A的配电系数，做为动力、照明及配电设备的电能转换、分配与控制之用。（三）GCS低压抽出式开关柜GCS型低压抽出式开关柜，目前在全国范围内已得到初步肯定和选用。该装置适用于发电厂、变电所、石油化工部门、厂矿企业、高层建筑等低压配电系统的动力、配电和电机控制中心、电容补偿等的电能转换、分配与控制用。（四）GCK型低压抽出式开关柜

GCK、GCL系列低压抽出式开关柜，具有结构先进、外形美观、电气性能高、防护等级高、安全可靠、维护方便等特点，是冶金、石油、化工、电力、机械、轻纺等行业低压供电系统理想的配电装置。适用于交流50Hz，额定工作电压380V~660V的低压配电系统中，作为受电、馈电、母联、照明、电动机控制及功率补偿之用，它包含动力中心（PC）和电动机控制中心（MCC）之功能，满足工矿企业、高层宾馆、机场、医院等供配电及动力控制之用。（五）MNS低压抽出式开关柜MNS型低压抽出式开关柜适用于三相交流50、60Hz，额定电压660V，额定电流4000A以下的三相四线制及三相五线制电力系统，作为接受电能和分配电能之间。广泛应用于发电厂、变电所、厂矿企业和高层建筑的动力配电中心PC和电动机控制中心。开关柜隔室可分为功能单元室、母线室、电缆室，各单元的功能作用相对独立且区域之间又连续的金属板或阻燃板的功能壁严格分隔，保证使用安全且防止事故蔓延。组合式成套变电站又称箱式变电站，这种成套变电站不必建造变压器室和高低压配电室等，从而减少大量的土建投资，而且便于深入负荷中心，简化供配电系统。由于组合式成套变电站全部采用无油或少油电器，因此运行更加安全可靠，降低了维护工作量。其优越性主要有：①成套变电站在国内已有通过鉴定的产品供货，外壳为封闭式的成套变电站占地面积小，有利高压深入负荷中心；②其内部配用干式变压器、真空断路器或SF6断路器、难燃性电容器等电器设备时，可直接放在车间内和大楼非专用房间内。三、组合式成套变电站箱式变电站又称户外成套变电站,具有组合灵活、便于运输、迁移、安装方便、施工周期短、运行费用低、占地面积小、无污染、免维护等优点,被广泛应用于城区、农村10~110kV中小型变（配）电所、厂矿及流动作业用变电站的建设与改造，因其易于深入负荷中心，减少供电半径，提高末端电压质量，被誉为21世纪变电站建设的目标模式。谢谢观看主讲老师：戴立庆模块3课程：工厂供配电技术主讲老师：戴立庆负荷计算与短路计算

电力负荷包括异步电动机、同步电动机、各类电弧炉、整流装置、电解装置、制冷制热设备、电子仪器和照明设施等。它们分属于工农业、企业、交通运输、科学研究和人民生活等方面的各种电力用户。任务导入

负荷曲线就是指在某一段时间内用电设备有功、无功负荷随时间变化的图形，分别构成有功负荷曲线（P）和无功负荷曲线（Q）。常用的是有功负荷曲线。每类负荷曲线按时间坐标长短的不同，分有日负荷曲线、年负荷曲线等…

负荷曲线对变电所、发电厂和电力系统的运行有重要意义。它是变电所负荷控制，发电厂安排日发电计划，确定电力系统运行方式和主变压器、发电机组等设备检修计划以及变电所、发电厂扩建新建规划的依据。任务导入3.5短路故障和短路电流计算3.1工厂的电力负荷和负荷曲线3.6供配电系统电气设备的选择与校验3.3工厂供电系统的电能损耗和无功补偿3.4尖峰电流的计算

3.2电力负荷的计算

负荷计算与短路计算模块三3.1工厂的电力负荷和负荷曲线

3.1.1工厂用电设备的工作制连续运行工作制设备短时工作制设备断续周期工作制设备能长期连续运行，每次连续工作时间超过8小时，运行时负荷比较稳定。如：照明设备、电动扶梯、空调风机、电炉等。

这类设备的工作时间较短，停歇时间较长。如：金属切削用的辅助机械(龙门刨横梁升降电动机、刀架快速移动装置)、水闸用电动机等。这类设备的工作呈周期性，时而工作时而停歇，如此反复，且工作时间与停歇时间有一定比例。如起重机、电焊机、电梯等设备的拖动电机。式中：T—工作周期；t—工作周期内的工作时间；t0—工作周期内的停歇时间。起重电动机的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种。电焊设备的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种。同一设备在不同暂载率下工作时，其输出功率不同，因此计算设备容量时，必须先转换到一个统一的ε下。不同负荷暂载率下，功率的换算公式为：通常用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比来表示负荷持续率ε（或称暂载率），其计算公式如下：负荷持续率（暂载率）3.1.2负荷曲线

1.负荷曲线的类型与绘制方法负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了电力用户用电的特点和规律。在负荷曲线中通常用纵坐标表示负荷大小，横坐标表示对应负荷变动的时间。负荷曲线可根据需要绘制成不同的类型。如按所表示负荷变动的时间可分为日、月、年或工作班的负荷曲线，按负荷范围可分为全厂的、车间的或某设备的负荷曲线；按负荷的功率性质可分为有功和无功负荷曲线等。日负荷曲线表示负荷在一昼夜间（0~24h）变化情况。日负荷曲线可以用测量的方法绘制。

1.负荷曲线的类型与绘制方法①以某个监测点为参考点，在24h内的每个小时记录下有功功率表的读数，并逐点绘制成如右上图所示折线形状的折线形负荷曲线。②通过连接在供电线路上的电度表，每隔半小时时间间隔将其读数记录一次，求出30min内的平均功率，再依次将这些测量值描绘在负荷曲线的坐标上，即可构成如右下图所示的阶梯状负荷曲线。

负荷曲线时间间隔取的愈短，曲线愈能反映实际负荷的变化情况。日负荷曲线与横坐标所包围的面积代表全日消耗的电能

年负荷持续时间曲线，反映了全年负荷变动与对应的负荷持续时间（全年按8760h计）的关系。

年每日最大负荷曲线，反映了全年当中不同时段的电能消耗水平，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的。

2.负荷曲线的有关物理量①年最大负荷Pmax指全年中负荷最大的工作班内30分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷Pmax有时也称为30分钟最大负荷，常用P30表示。假设企业总是按年最大负荷持续工作，经过了Tmax时间所消耗的电能，恰好等于企业全年实际所消耗的电能，即右图中虚线与两坐标轴所包围的面积等于剖面线部分的面积。则这个假想时间Tmax就称为年最大负荷利用小时数。由此可得出

年最大负荷利用小时数Tmax与工厂类型及生产班制有较大关系，其数值可查阅有关参考资料或到相同类型的厂矿企业去调研收集。

2.负荷曲线的有关物理量②平均负荷和负荷系数平均负荷是指电力负荷在一定时间内消耗功率的平均值。如在t时间内消耗的电能为Wt，则t时间的平均负荷为：利用年负荷曲线求年平均负荷如右上图所示。图中剖面线部分为年负荷曲线所包围的面积，也就是全年电能的消耗量。另外再作一条虚线与两坐标轴所包围的面积与剖面线部分的面积相等，则图中就是年平均负荷。年平均负荷与最大负荷的比值称为负荷率为：

3.2电力负荷的计算

计算负荷定义：按照发热条件选择电气设备的一个人为假想负荷计算负荷产生的热效应与实际变动负荷产生的最大热效应相等。根据计算负荷选择的导体或电器，在运行中的最高温升不得超过导体或电器的温升允许值。3.2.1计算负荷的概念计算负荷的物理意义：设有一电阻R的导体，在某一时间内通过一变动负荷，其最高温升达到值，如果这一导体在相同时间内通过一个不变的负荷，最高温升也达到

值，那么这个不变负荷就称为变动负荷的“计算负荷”，即“计算负荷”与实际变动负荷的最高温升是等值的。

工程上为了取值和表达方便，一般把半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”Pmax称为计算负荷P30，作为按发热条件选择电气设备的依据。对白炽灯、电热设备、电炉变压器等：

计算负荷在数值上就等于其额定功率，即：

供电线路上只连接一台用电设备时：线路的计算负荷可按设备容量来确定，此时求单台电动机的计算负荷公式为：式中：PN——用电设备的额定功率，单位kW；

ηN——用电设备额定容量时的效率。需要系数法二项式系数法需要系数是按照车间以上的负荷情况来确定的，适用于变、配电所的负荷计算。二项式系数考虑了用电设备中几台功率较大的设备工作时对负荷影响的附加功率，适用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。负荷计算方法3.2.2按需要系数法确定计算负荷

设某组设备有几台电动机，其额定总容量为Pe，由于该组电动机实际上不一定都同时运行，而且运行的电动机也不可能都满负荷，同时设备本身及配电线路也有功率损耗，因此这组电动机的有功计算负荷应为1.需要系数的含义

式中：KL—负荷系数；ηWL—线路平均效率；KΣ—同时系数；

所以，用电设备的需要系数：有功计算负荷为2.三相用电设备计算负荷的基本公式无功计算负荷为视在计算负荷为计算电流（1）单组用电设备组的计算负荷已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V的电动机30台，其总的设备容量为120kW。试求其计算负荷。解例查表中的“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，可得Kd=0.16~0.2（取0.18计算），cosφ=0.5，tgφ=1.73，于是

确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电站低压母线上的计算负荷时，考虑到干线上各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素，应将干线上各用电设备组的计算负荷相加后再乘以一个相应最大负荷的同时系数KΣ。其中有功同时系数为KΣP，无功同时系数为KΣQ。通常可取KΣP=0.85~0.95；KΣQ=0.9~0.97（2）多组用电设备组的计算负荷

如果在车间变电站低压母线上的计算负荷确定时是以车间用电设备为范围进行分组，其同时系数可取为：KΣP=0.8~0.9；KΣQ=0.85~0.95。

如果是用车间干线计算负荷相加后求出低压母线计算负荷时，此时的同时系数取值范围：KΣP=0.9~0.95；KΣQ=0.93~0.97。

求多组用电设备或多条干线总计算负荷时，总有功计算负荷为：

多组用电设备或多条干线总计算负荷的总无功计算负荷为：

多组用电设备或多条干线总视在计算负荷为：

多组用电设备或多条干线总的计算电流为：某机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW，其中较大容量电动机有7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉1台2kW。试求计算负荷（设同时系数K∑p、K∑Q均为0.9）。解例以车间为范围，将工作性质、需要系数相近的用电设备合为一组，共分成以下3组。先求出各用电设备组的计算负荷。①冷加工电动机组。查表可得：Kd1=0.2，cosφ1=0.5，tgφ1=1.73，因此②通风机组。查表可得：Kd2=0.8，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75因此③只有一台电阻炉，所以计算负荷等于电阻炉的容量，即：以车间为范围，已知同时系数K∑p、K∑Q均为0.9，则车间计算总有功计算负荷为

总无功计算负荷为

总视在计算负荷为

总的计算电流为

用此电流即可选择这条380V导线的截面及型号。

需要系数法比较简便，因此工程实际中得到广泛应用。但当用电设备台数少而功率相关悬殊时，需要系数法的计算结果往往偏小，故不适用于低压配电线路的计算，而适用于计算全厂和大型车间及车间变电站的计算负荷。（3）对连续工作制和短时工作制的用电设备组，设备总容量Pe应等于所有设备的铭牌额定功率之和。（4）对断续周期工作制的用电设备组，应首先把所有设备在不同负荷持续率下的铭牌数据PN统一换算到一个规定的负荷持续率下的容量之和。其中电焊机要求容量统一换算到ε＝100％，故设备总容量Pe为：

吊车电动机组，要求容量统一换算到ε＝25％，因此其设备总容量为：3.2.3按二项式法确定计算负荷应用场合在计算设备台数不多，而且各台设备容量相差较大的车间干线和配电箱的计算负荷时宜采用二项式系数法。基本公式

式中b、c为二项式系数，根据设备名称、类型、台数查表选取。

指用电设备中x台容量最大的设备容量之和。用电设备组的设备总容量

当用电设备组的设备总台数n＜2x时，则最大容量设备台数取x=n/2，且按“四舍五入”法取整，当只有一台设备时，可认为Pe=PN；tgφ为设备功率因数角的正切值。Q30，S30，I30的计算公式