工廠供電(ppt課件)

1、工廠供電,11.1 工廠供電系統(tǒng)概述及電壓選擇 11.2 工廠電力負荷的計算 11.3 變電所位置及變壓器臺數(shù)和容量選擇 11.4 變配電所高低壓一次設備 11.5 工廠變配電所的主電路圖 11.6 低壓供配電線路的接線方式 11.7 工廠供電系統(tǒng)的防雷與接地 思考題與習題,,11.1 工廠供電系統(tǒng)概述及電壓選擇,11.1.1 工廠供電系統(tǒng)概述 工廠供電系統(tǒng)是指從電源線路進廠起到高低壓用電設備進線端止的整個電路系

2、統(tǒng)，是由工廠變配電所、配電線路和用電設備構成的整體，以實現(xiàn)工廠電能的接受、分配、變換、輸送和使用。工廠供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的主要組成部分，也是電力系統(tǒng)的主要用戶。 　　圖11.1.1所示為電力系統(tǒng)示意圖，虛線框內即為工廠供電系統(tǒng)。工廠供電系統(tǒng)中，變配電所擔負著接收電能、變換電壓和分配電能的任務； 配電線路承擔著輸送和分配電能的任務； 用電設備指的是消耗電能的電動機、照明設備等。,,圖11.1.1 電力系統(tǒng)示意圖,,不同類型的工廠，其

3、供電系統(tǒng)組成各不相同。 　　大型工廠及某些電源進線電壓為35 kV及以上的中型工廠， 一般經(jīng)過兩次降壓，也就是電源進廠以后，先經(jīng)總降壓變電所，將35 kV及以上的電源電壓降為6～10 kV的配電電壓，然后通過高壓配電線路將電能送到各個車間變電所，也有的經(jīng)高壓配電所再送到車間變電所，最后經(jīng)配電變壓器降為一般低壓用電設備所需的電壓。,,一般中型工廠的電源進線電壓是6～10 kV。電能先經(jīng)高壓配電所集中，再由高壓配電線路將電能分送到各車間

4、變電所或由高壓配電線路直接供給高壓用電設備。車間變電所內裝設有電力變壓器，將6～10 kV的高壓降為一般低壓用電設備所需的電壓(如220／380 V)，然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設備使用。 　　對于小型工廠，由于所需容量一般不大于1000 kVA，因而通常只設一個降壓變電所，將6～10 kV電壓降為低壓用電設備所需的電壓。當工廠所需容量不大于160 kVA時，一般采用低壓電源進線，因此工廠只需設一個低壓配電間。 　　對工

5、廠供電系統(tǒng)的基本要求是：安全、靈活、可靠、經(jīng)濟。,,11.1.2 電力系統(tǒng)的組成　　電力系統(tǒng)是電能的生產(chǎn)、輸送、分配、變換和使用的一個統(tǒng)一整體。 電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、變電站、電力網(wǎng)和用戶組成。 圖11.1.2所示為電力系統(tǒng)及動力系統(tǒng)示意圖。,,圖11.1.2 電力系統(tǒng)及動力系統(tǒng)示意圖,,1． 發(fā)電廠　　發(fā)電廠是將一次能源轉換為電能的工廠。根據(jù)一次能源的來源不同，有火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠、 地熱發(fā)電廠、潮汐發(fā)電廠、風力

6、發(fā)電廠以及太陽能發(fā)電廠等。,,2． 電力網(wǎng)　　電力網(wǎng)由變電所和各種不同電壓等級的線路組成，它的任務是將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能輸送、變換和分配到電能用戶。電力網(wǎng)按電壓高低和供電范圍的大小又分為區(qū)域網(wǎng)和地方網(wǎng)。 區(qū)域網(wǎng)供電范圍大，且電壓一般在220 kV以上； 地方網(wǎng)供電范圍小，最高電壓一般不超過110 kV。,,3． 用戶　　用戶是指將電能轉換為所需要的其它形式能量的工廠或用電設備。 　　隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，各國建立的電力系統(tǒng)，其容

7、量及范圍越來越大。建立大型電力系統(tǒng)可以經(jīng)濟合理地利用一次能源，降低發(fā)電成本，減少電能損耗， 提高電能質量，實現(xiàn)電能的靈活調節(jié)和調度， 大大提高供電可靠性。,,11.1.3 電力系統(tǒng)的電壓　　1. 三相交流電網(wǎng)和電力設備的額定電壓　　根據(jù)受電設備和供電設備的額定電壓，國標GB 156—93《標準電壓》規(guī)定了交流電力網(wǎng)和電力設備的額定電壓等級。 　　1） 電網(wǎng)(電力線路)的額定電壓(rated voltage)　　電網(wǎng)的額定

8、電壓是確定其它一切電力設備額定電壓的基本依據(jù)，它是國家根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要以及電力工業(yè)的現(xiàn)有水平，經(jīng)過全面的技術分析后確定的。三相交流電網(wǎng)和電力設備常用的額定電壓如表11.1.1所示。,,表11.1.1 我國交流電力網(wǎng)和電氣設備的額定電壓,,2） 電力設備的額定電壓 　　用電設備的額定電壓規(guī)定與同級電網(wǎng)的額定電壓相同。 　　發(fā)電機的額定電壓規(guī)定高于同級電網(wǎng)額定電壓的5％， 以補償線路上的電壓損失。 　　變壓器的額定電壓分為

9、一次繞組額定電壓和二次繞組額定電壓。　　（1） 變壓器一次繞組額定電壓分兩種情況：當變壓器直接與發(fā)電機相連時，如圖11.1.3中的變壓器T1，其額定電壓與發(fā)電機額定電壓相同，即高于同級電網(wǎng)額定電壓的5％；當變壓器連接在線路上時，如圖11.1.3中的變壓器T2，成為電網(wǎng)上的一個負荷，其一次繞組額定電壓與電網(wǎng)額定電壓相同。,,（2） 變壓器的二次繞組額定電壓也分兩種情況：當變壓器二次側供電線路較長時，如圖11.1.3中的變壓器T1，其額

10、定電壓應高于同級電網(wǎng)額定電壓的10％，5%用來補償變壓器二次繞組的內阻抗壓降，5%用來補償線路上的電壓損失；當變壓器二次側供電線路不太長時，如圖11.1.3中的變壓器T2， 其額定電壓只需高于電網(wǎng)額定電壓的5％即可，用于補償變壓器內部的電壓損耗。,,圖11.1.3 電力變壓器的額定說明,,2. 電壓分類及高低電壓的劃分　　按國標規(guī)定， 額定電壓分為三類： 　　第一類額定電壓為100 V及以下，如12 V、24 V、36 V

11、等， 主要用于安全照明、潮濕工地建筑內部的局部照明及小容量負荷。 　　第二類額定電壓為100 V以上、1000 V以下，如127 V、 220 V、380 V、600 V等，主要用作低壓動力電源和照明電源。,,第三類額定電壓為1 kV以上， 有6 kV、10 kV、35 kV、 110 kV、220 kV、330 kV、 500 kV、750 kV等，主要用于高壓用電設備、發(fā)電及輸電設備。  在電力系統(tǒng)中，通常把1 kV以

12、下的電壓稱為低壓，1 kV以上的電壓稱為高壓，220 kV以上的電壓稱為超高壓，1000 kV以上的電壓稱為特高壓。三相電力設備的額定電壓不作特別說明時均指線電壓。,,11.1.4 工廠供電系統(tǒng)配電電壓的選擇　　1． 高壓配電電壓的選擇　　工廠供電系統(tǒng)的高壓配電電壓主要取決于當?shù)毓╇婋娫措妷阂约肮S高壓用電設備的電壓、容量和數(shù)量等因素。中、 小型工廠采用的高壓配電電壓通常為6～10 kV，從技術經(jīng)濟指標來看，最好采用10 kV配

13、電電壓。由于同樣的輸送功率和輸送距離條件下，配電電壓越高，線路電流越小，線路所采用的導線或電纜截面越小，因而采用10 kV配電電壓可以減少線路的初投資和金屬消耗量，還可以減少線路的電能損耗和電壓損耗。從設備的選型及將來的發(fā)展來說，10 kV更優(yōu)于6 kV。 對于一些廠區(qū)面積大、負荷大且集中的大型廠礦，如廠區(qū)的環(huán)境條件允許，可采用35～220 kV架空線直接深入工廠負荷中心配電， 這樣可以分散建立總降壓變電所，簡化供電環(huán)節(jié)，節(jié)約有色金屬，

14、 降低功率損耗和電壓損失。,,2． 低壓配電電壓的選擇　　工廠供電系統(tǒng)的低壓配電電壓一般采用220/380 V的標準電壓等級，但在某些特殊的場合如礦井，因負荷中心遠離變電所，為保證負荷端的電壓水平故采用660 V電壓作為配電電壓， 這樣不僅可以減少線路的電壓損耗，降低線路有色金屬消耗量， 而且能夠增加配電半徑，提高供電能力，簡化供配電系統(tǒng)。 另外，在某些場合，由于安全的原因，可以采用特殊的安全低電壓配電。,,11.1.5 工廠供電系

15、統(tǒng)的質量指標　　1． 電壓的質量要求　　國家標準GB 12325—90《電能質量 供電電壓允許偏差》規(guī)定了不同電壓等級的允許電壓偏差： 　　35 kV及以上供電電壓， 正、 負偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10%；　　10 kV及以下三相供電電壓允許偏差為±7%；　　220 V單相供電電壓允許偏差為+7%、 -10%。,,2． 頻率的要求　　我國規(guī)定的額定電壓頻率為50 Hz，大容量系統(tǒng)允許的頻率偏差

16、為±0.2 Hz，中、小容量系統(tǒng)允許的頻率偏差為±0.5 Hz。 頻率的調整主要由發(fā)電廠進行。工廠電力系統(tǒng)的頻率指標由電力系統(tǒng)給予保證。 ,,3． 供電的可靠性要求　　保證供電系統(tǒng)的安全可靠性是電力系統(tǒng)運行的基本要求。 所謂供電的可靠性，是指確保用戶能夠隨時得到供電。這就要求供配電系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)都安全、可靠運行，不發(fā)生故障，以保證連續(xù)不斷地向用戶提供電能。 　　不同的用戶對供電可靠性的要求是不一樣的。根據(jù)對

17、供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度，將電力用戶負荷分為三類。,,1） 一級負荷(first order load)　　一級負荷是指中斷供電將造成人身傷亡危險，或造成重大設備損失且難以修復，或給國民經(jīng)濟帶來重大損失，或在政治上造成重大影響的電力負荷。如火車站、大會堂、重要賓館、 通信交通樞紐、重要醫(yī)院的手術室、煉鋼爐、國家級重點文物保護場所等。 　　一級負荷要求由兩個獨立電源供電，當其中一個電源發(fā)生故障時， 另一個電

18、源應不致同時受到損壞。對一級負荷中特別重要的負荷，除上述兩個電源外， 還必須增設應急電源。 常用的應急電源有：獨立于正常電源的發(fā)電機組、專門的供電線路、 蓄電池、干電池等。,,2） 二級負荷(second order load) 二級負荷是指中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失的電力負荷， 如主要設備損壞、大量產(chǎn)品報廢、 連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復、重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。 　　二級負荷要求由雙回路供電，供電變壓器也

19、應有兩臺(這兩臺變壓器不一定在同一變電所)，當其中有一條回路或一臺變壓器發(fā)生常見故障時，二級負荷應不致中斷供電，或中斷供電后能迅速恢復供電。,,3） 三級負荷(third order load)　　三級負荷為一般電力負荷， 所有不屬于上述一、二級負荷者均為三級負荷。 由于三級負荷為不重要的一般負荷， 因而它對供電電源無特殊要求。,,,11.2 工廠電力負荷的計算,11.2.1 計算負荷及設備容量　　1. 計算負荷的概念 　　

20、根據(jù)用電設備的安裝容量，采用一定的計算方法得出的負荷，稱為計算負荷。計算負荷是一個假想負荷，其熱效應和實際負荷產(chǎn)生的熱效應相等。 如以計算負荷連續(xù)運行，根據(jù)計算負荷選擇的電氣設備和導線電纜其發(fā)熱溫度不會超過允許值。,,導體通過電流達到穩(wěn)定溫升的時間大約為(3～4)τ，τ為發(fā)熱時間常數(shù)。 截面在16 mm2及以上的導體，其τ≥10 min。 因此，載流導體大約經(jīng)30 min后可達到穩(wěn)定溫升值，計算負荷也就是半小時最大負荷。分別用P30、

21、Q30、S30和I30表示有功計算負荷、無功計算負荷、視在計算負荷和計算電流。 　　計算負荷是分析和設計供電系統(tǒng)的基礎，是選擇供電系統(tǒng)導線、變壓器、開關電器等設備的依據(jù)。如計算負荷過大， 則將使電器和導線電纜選得過大，造成投資和有色金屬的浪費； 如計算負荷過小，又將使電器和導線電纜處于過負荷下運行， 增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導致絕緣過早老化甚至燒毀。因此， 正確確定計算負荷意義重大。,,2. 設備容量的確定　　采用需要系數(shù)法

22、確定計算負荷時，首先要知道設備的容量Pe。設備容量與設備的工作制有關，設備容量不一定就是設備銘牌上所標定的額定容量。 因此，當統(tǒng)計設備的安裝容量時， 不能將銘牌上的額定功率直接相加，而應按不同的工作性質將用電設備分組，再將不同負荷持續(xù)率下的額定功率換算為統(tǒng)一持續(xù)率下的功率，這就是設備容量。 　　1） 長期連續(xù)運行工作制　　采用長期連續(xù)運行工作制的設備工作時間長，連續(xù)運行， 絕大多數(shù)用電設備都屬于這一類設備， 如風機、泵類、機床、

23、 照明等。 這類設備的設備容量就是設備銘牌上的額定容量。,,2） 短時運行工作制　　采用短時運行工作制的設備工作時間短，停歇時間長， 如船閘電動機、機床中的輔助電動機等，其設備容量按銘牌額定容量計算。 　　3） 斷續(xù)周期工作制　　繼續(xù)周期工作制也稱反復短時工作制，采用這種工作制的設備時而工作，時而停歇，反復運行， 如吊車用電動機、 電焊機等，其設備容量是將所有設備在不同負載持續(xù)率下的銘牌額定容量換算到一個統(tǒng)一的負荷持續(xù)率下的

24、功率之和。 斷續(xù)周期工作制的用電設備常用的有電焊機和吊車電動機， 換算要求如下：,,(1) 電焊機組要求統(tǒng)一換算到ε=100％，換算后的設備容量為,（11.2.1）,即,式中: PN、SN為吊車電動機的銘牌容量；εN為與銘牌容量對應的負荷持續(xù)率(計算中用小數(shù))；ε100為其值為100%的負荷持續(xù)率（計算中用1）； cosφ為銘牌規(guī)定的功率因數(shù)。,,（2） 吊車電動機組要求統(tǒng)一換算到ε=25％， 換算后的設備容量為,（11.2.2）,式

25、中: PN為吊車電動機的銘牌容量；εN為與銘牌容量對應的負荷持續(xù)率； ε25為其值為25%的負荷持續(xù)率（計算中用0.25）。,,11.2.2 按需要系數(shù)法確定計算負荷　　1. 三相用電設備組計算負荷的確定　　用電設備組是由工藝性質相同、需要系數(shù)相近的用電設備合并組成的。 用電設備組的計算負荷是指用電設備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時最大負荷， 其基本公式為,（11.2.3）,,Kd為需要系數(shù)，反映用電設備組中投入運行的設備性質、

26、 容量、線路損耗、設備效率及操作人員的技能等諸多因素， 是一個綜合系數(shù)。不同用電設備組的Kd值列于表11.2.1中。 用電設備組設備臺數(shù)較少時，Kd值適當取大些，如只有1～2臺設備時，取Kd＝1。當只有一臺電動機時， P30=PN/η, PN為電動機額定容量，η為電動機的效率。Pe為用電設備組中各設備容量之和（不包括備用設備）。,,在求出有功計算負荷P30后，可按下列各式分別求出無功計算負荷、 視在計算負荷和計算電流。 　　無功計算

27、負荷為,（11.2.4）,式中：tanφ為對應于用電設備組cosφ的正切值。　　視在計算負荷為,（11.2.5）,式中：cosφ為用電設備組的平均功率因數(shù)。,,計算電流為,（11.2.6）,式中:UN為用電設備組的額定電壓。 　　負荷計算中常用的單位：有功功率為“千瓦”(kW)，無功功率為“千乏”(kvar)，視在功率為“千伏安”(kVA)，電流為“安”(A)， 電壓為“千伏”(kV)。,,2． 多組用電設備計算負荷的確定　

28、　確定擁有多組用電設備的干線上或車間變電所低壓母線上的計算負荷時，應考慮各組用電設備的最大負荷不同時出現(xiàn)的情況。因此，在確定多組用電設備的計算負荷時，應結合具體情況對其有功負荷和無功負荷分別計入一個同時系數(shù)K∑p、 K∑q，則計算負荷為,,,（11.2.7）,,以上兩式中的∑P30,i和∑Q30, i分別為各組設備的有功和無功計算負荷之和。對車間干線取K∑p=0.85～0.95，K∑q=0.90～0.97；對車間母線取K∑p=0.90～

29、0.95，K∑q=0.93～0.97。 　　注意：由于各組設備的功率因數(shù)不一定相同，因此總的視在計算負荷和計算電流一般不能用各組的視在計算負荷或計算電流之和來計算。此外，在計算多組設備總的計算負荷時，為了簡化和統(tǒng)一，各組的設備臺數(shù)不論多少，各組的計算負荷均按供電設計手冊所列的計算系數(shù)來計算，而不必考慮設備臺數(shù)少而適當增大Kd和cosφ值的問題。,,3. 確定全廠計算負荷的方法　　1） 按逐級計算法確定全廠計算負荷　　從計算

30、低壓用電設備的負荷開始，逐級向電源方向計算， 只需要在每級配電點乘以同時系數(shù)K∑p、K∑q，然后再考慮變壓器的功率損失：,（11.2.8）,,式中，　　為變壓器高、低壓側計算負荷；　、　　為變壓器有功、無功損耗，按經(jīng)驗估算值為,（11.2.9）,最后確定出工廠總計算負荷。,,2） 按不同工廠的需要系數(shù)確定全廠計算負荷 　首先確定全廠總設備容量，再乘以工廠的需要系數(shù)Kd，就得到該廠的計算負荷。,（11.2.10）,其中查

31、有關工廠需要系數(shù)的資料。,,3） 按年產(chǎn)量估算工廠計算負荷,年產(chǎn)量按估算工廠計算負荷為,（11.2.11）,式中，M為工廠年產(chǎn)量；W為單位產(chǎn)品耗電量；TM為工廠年最大有功負荷利用小時數(shù)，查有關資料。,,11.2.3 工廠的功率因數(shù)、無功補償及補償后的工廠計算負荷 1． 工廠常用的幾種功率因數(shù)　　1） 瞬時功率因數(shù)　　瞬時功率因數(shù)可由功率因數(shù)表直接測量，亦可由功率表、 電流表和電壓表的讀數(shù)按下式求出,（11.2.12）,

32、,式中: P為功率表測出的三相功率讀數(shù)(kW)；I為電流表測出的線電流讀數(shù)(A)；U為電壓表測出的線電壓讀數(shù)(kV)。 　　瞬時功率因數(shù)只用來了解和分析工廠或設備在生產(chǎn)過程中無功功率的變化情況，以便采取適當?shù)难a償措施。,,2） 平均功率因數(shù)平均功率因數(shù)亦稱加權平均功率因數(shù)， 按下式計算,（11.2.13）,式中: Wp為某一時間內消耗的有功電能，由有功電度表讀出； Wq為某一時間內消耗的無功電能，由無功電度表讀出。

33、　　我國電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費， 就規(guī)定電費要按月平均功率因數(shù)的高低來調整。,,3） 最大負荷時的功率因數(shù)　　最大負荷時的功率因數(shù)指在年最大負荷(即計算負荷)時的功率因數(shù)，按下式計算,（11.2.14）,我國電力規(guī)程規(guī)定：高壓供電的用戶功率因數(shù)應達到0.90以上，其它電力用戶功率因數(shù)應為0.85以上； 同時還規(guī)定，凡功率因數(shù)未達到上述規(guī)定的，應增添無功補償裝置。 這里所指的功率因數(shù)為最大負荷時的功率因數(shù)。,,2. 無功功

34、率補償 　　達不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)要求時，則需要考慮人工補償。人工補償最普遍采用的方法是并聯(lián)電容器來提高功率因數(shù)。 　　要使功率因數(shù)由cosφ提高到cosφ′，必須裝設的無功補償裝置容量為,（11.2.15）,式中，α稱為無功補償率，表示要使1kW的有功功率由提高到所需要的無功補償容量kvar值。,,在確定了總的補償容量后，即可根據(jù)所選并聯(lián)電容器的單個容量qC來確定電容器的個數(shù)，即,（11.2.16）,并聯(lián)電容器有三

35、相和單相之分。如采用三相電容器組進行補償，其個數(shù)按上述計算值取整數(shù)選擇，如采用單相電容器進行補償，其個數(shù)應是3的整數(shù)倍，以便電容器三相均衡分配。,,3．無功補償后的工廠計算負荷　　　 工廠(或車間)裝設了無功補償裝置以后，則在確定補償裝置裝設地點以前的總計算負荷時，應扣除無功補償?shù)娜萘浚纯偟臒o功計算負荷,（11.2.17）,補償后總的視在計算負荷,（11.2.18）,,,11.3 變電所位置及變壓器臺數(shù)和容量選擇,11.3.1

36、 變配電所的所址選擇　　確定變電所位置時，應考慮以下因素： ① 盡量接近負荷中心； ② 進出線方便； ③ 接近電源側； ④ 設備運輸方便； ⑤ 不應設在有劇烈振動或高溫的場所； ⑥ 不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所； ⑦ 不應設在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設在有火災危險環(huán)境的正上方或正下方； ⑧ 保證供電安全，便于今后發(fā)展。 其中，變配電所接近負荷中心是最重要的。,,1) 負荷指示圖法　　負荷指示圖是將負荷按一定的

37、比例，以負荷圓的面積表明負荷大小的圖形。 負荷圓半徑為,（11.3.1）,式中:n為負荷圓的比例系數(shù)，單位為kW／mm2。 　　根據(jù)全廠各車間的負荷圖，可以直觀地確定工廠的負荷中心的位置。 結合位置選擇原則，擬定幾個方案，擇優(yōu)選擇變電所位置。,,2) 負荷矩法　　這是一種近似定量的計算方法，以負荷圓的圓心為負荷點，用求物體重心的方法確定負荷中心。 　　圖11.3.1所示為3個負荷點的負荷矩示意圖。有功功率P1～P3分布于直

38、角坐標系中，一般負荷中心為,,（11.3.2）,（11.3.3）,因此，總負荷中心為P(x, y)。,,圖11.3.1　3個負荷點的負荷矩示意圖,,3) 按負荷電能矩確定負荷中心 負荷矩法也稱靜態(tài)負荷中心計算法，它只考慮負荷的容量和位置，如再考慮各負荷點的工作時間，便成為用電能矩法確定負荷中心的方法：,,式中:WNi=PciTMi為負荷點的電能消耗量；TMi為最大負荷利用小時數(shù)；Pci為負荷的有功計算負荷；ti為各負荷在同一時

39、間內的實際工作時間；Ai為各負荷的有功電能消耗量。 　實際上影響變電所位置選擇的因素很多，如廠區(qū)建筑、 車間布置、供電部門的要求等，都可能制約變電所位置的選擇。 因此，應結合實際情況，進行技術、經(jīng)濟比較，選出較為理想的變電所位置。,,11.3.2 變電所主變壓器臺數(shù)和容量的選擇　　1. 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇 選擇主變壓器臺數(shù)時應考慮下列原則：  （1） 應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有大量一

40、、二級負荷的變電所，宜采用兩臺變壓器，當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電。 對只有二級而無一級負荷的變電所，也可以只采用一臺變壓器， 但必須在低壓側敷設與其它變電所相連的聯(lián)絡線作為備用電源。 ?。?）對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大而宜于采用經(jīng)濟運行方式的變電所，可考慮采用兩臺變壓器。,,2. 變電所主變壓器容量的選擇 1) 只裝一臺主變壓器的變電所　　　主變壓器容量ST應滿足全部用電設備總

41、計算負荷S30的需要， 即,（11.3.6）,,2) 裝有兩臺主變壓器的變電所　　每臺變壓器的容量ST應同時滿足以下兩個條件： 　（1） 任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足總計算負荷S30的大約60％～70％的需要，即,（11.3.7）,,（2） 任一臺變壓器單獨運行時， 應滿足全部一、 二級負荷S30(Ⅰ+Ⅱ)的需要，即,（11.3.8）,3) 車間變電所主變壓器單臺容量的選擇　　車間變電所主變壓器的單臺容量，一方面受到低壓斷

42、路器斷流能力和短路穩(wěn)定度的限制，另一方面考慮到應使變壓器更接近于車間負荷中心，因此容量一般不宜大于1250kVA。,,,11.4 變配電所高低壓一次設備,變配電所中承擔輸送和分配電能任務的電路稱為一次電路(primary circuit)或稱主電路(主接線)。一次電路中所有的電氣設備稱為一次設備(primary equipment)或一次元件。 　　一次設備按其功能分為以下幾類： 　?。?） 變換設備，其功能是按電力系統(tǒng)工作的

43、要求來改變電壓或電流，例如電力變壓器、電流互感器、電壓互感器等。 　　(2) 控制設備，其功能是按電力系統(tǒng)工作的要求來控制一次電路的通、斷，例如各種高低壓開關。,,(3) 保護設備，其功能是用來對電力系統(tǒng)進行過電流和過電壓等的保護，例如熔斷器和避雷器等。  (4) 成套設備， 它是按一次電路接線方案的要求，將有關一次設備及二次設備組合為一體的電氣裝置，例如高壓開關柜、 低壓配電屏、 動力和照明配電箱等。 ,,11.4.1

44、 高壓一次設備　　1. 高壓斷路器QF　　1) 高壓斷路器的功能　　高壓斷路器(highvoltage circuitbreaker)是高壓電器中最重要的設備， 是電力系統(tǒng)一次設備中起控制和保護作用的關鍵電器。高壓斷路器在電網(wǎng)中起兩方面的作用：一是控制作用， 即根據(jù)電網(wǎng)運行的需要，將部分電氣設備或線路投入或退出運行；二是保護作用，即在電氣設備或電力線路發(fā)生故障時，繼電保護自動裝置發(fā)出跳閘信號，起動斷路器，將故障部分設備或

45、線路從電網(wǎng)中迅速切除，確保電網(wǎng)中無故障部分電路的正常運行。 ,,2) 高壓斷路器的分類　　高壓斷路器一般按滅弧介質的不同分為： 　　(1) 油斷路器，指采用變壓器油作為滅弧介質的斷路器。 它又分為多油斷路器和少油斷路器。多油斷路器的油除了作滅弧介質和觸頭開斷后的絕緣外，還作為帶電部分對地的絕緣。 少油斷路器的油只作為滅弧介質和觸頭開斷后的絕緣，而帶電部分對地絕緣采用瓷件或其他介質。和多油斷路器相比，少油斷路器具有用油量少，體積

46、小，重量輕，運輸安裝方便， 有利于防火等優(yōu)點。 在6~10 kV戶內配電裝置中常用的有SN10—10型少油斷路器。,,(2) 真空斷路器，指采用真空的高絕緣強度來滅弧的斷路器。這種斷路器的動靜觸頭密封在真空泡內，利用真空作為滅弧介質和絕緣介質。它的特點是體積小，壽命長，維修工作量小，主要用于頻繁操作的場所。常用的真空斷路器有ZN12—12、 ZN28A—12型戶內高壓真空斷路器，其外形如圖11.4.1所示。,,圖11.4.1 ZN12—

47、12型戶內高壓真空斷路器,,(3) 六氟化硫(SF6)斷路器，指利用具有優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能的SF6氣體作為滅弧介質和絕緣介質的斷路器。SF6氣體是無色、無臭、不燃燒、無毒的惰性氣體，它的絕緣能力約高于空氣2.5倍，而滅弧能力則高達百倍。SF6斷路器比少油斷路器串聯(lián)斷口要少，可使制造、安裝、調試和運行比較方便和經(jīng)濟。它的特點是滅弧能力強，絕緣強度高，開斷電流大， 燃弧時間短， 檢修周期長，斷開電容電流或電感電流時無重燃，過電壓低等。

48、SF6斷路器主要用于需頻繁操作及有易燃、 易爆危險的場所，特別用于全封閉組合電器中。常用的SF6斷路器為LN2型。 　　真空斷路器、六氟化硫斷路器是現(xiàn)在和未來重點發(fā)展與使用的斷路器。,,2. 隔離開關QS　　1) 隔離開關的功能 隔離開關(highvoltage disconnector)的作用主要有以下三方面：  (1) 隔離電源，保證安全。利用隔離開關將高壓電氣裝置中需要檢修的部分與其他帶電部分可靠隔離

49、， 隔離開關斷開后有明顯可見的斷開間隙， 能充分保證人身和設備的安全。,,(2) 倒閘操作。隔離開關經(jīng)常用來進行電力系統(tǒng)運行方式改變時的倒閘操作。例如，當主接線為雙母線時，利用隔離開關將設備或線路從一組母線切換到另一組母線。  特別強調，隔離開關沒有專門的滅弧裝置，在任何情況下，均不能接通或切斷負荷電流和短路電流，并應設法避免可能發(fā)生的誤操作。 　　當隔離開關與斷路器配合操作時，其順序應為：斷電時， 先拉開斷路器，再拉開隔

50、離開關；送電時，先合隔離開關， 再合斷路器?？傊綦x開關與斷路器配合操作時，隔離開關必須在斷路器處于斷開（分閘）位置時才能進行操作。,,2) 隔離開關的分類　　按裝設地點的不同， 隔離開關分為戶內和戶外兩種。 　　戶內隔離開關（型號為GN）的額定電壓一般在35 kV以下。 工廠供配電系統(tǒng)常用的高壓戶內隔離開關為GN19、 GN22和GN24型等， 其外形如圖11.4.2所示。,,圖11.4.2 GN22—12戶內高壓隔離開關,,

51、戶外隔離開關（型號為GW）由于觸頭暴露在大氣中， 工作條件比較惡劣，因而一般要求有較高的絕緣等級和機械強度。戶外隔離開關的額定電壓一般在35 kV以上，常用的有GW4—35G（D）和GW4—110D型。,,3. 高壓負荷開關QL 1) 高壓負荷開關的功能　　高壓負荷開關(highvoltage loadswitch)具有簡單的滅弧裝置， 因此能通斷一定的負荷電流和過負荷電流。 但它不能斷開短路電流，負荷開關斷開后，與隔

52、離開關一樣， 具有明顯可見的斷開間隙，因此， 它也具有隔離電源、保證安全檢修的功能。,,2) 高壓負荷開關的分類　　高壓負荷開關按安裝地點的不同分為戶內式和戶外式； 按滅弧方式的不同分為產(chǎn)氣式、壓氣式、油浸式、真空式和SF6式。高壓負荷開關目前主要用于10 kV及以下配電系統(tǒng)中， 常用的型號有戶內壓氣式FN2—10(R)型、FN3—10(R)型（R表示帶有熔斷器）和戶外產(chǎn)氣式的FW5—10型等。戶內高壓真空負荷開關ZFN21－10

53、的外形如圖11.4.3所示。,,圖11.4.3 高壓真空負荷開關,,4. 高壓熔斷器　　1) 熔斷器的功能 熔斷器FU是最簡單和最早使用的一種保護電器，它串聯(lián)在電路中使用，當所在電路短路或過載時，熔斷器自動斷開電路， 使其它電氣設備得到保護。,,2) 熔斷器的分類　　熔斷器按安裝地點不同，分為戶內式和戶外式； 按電壓的高低，分為高壓熔斷器(highvoltage fuse)和低壓熔斷器； 按滅弧方式及結構特點的不

54、同，分為瓷插式、封閉填料式和產(chǎn)氣縱吹式等。　　目前常見的戶內高壓熔斷器有RN1、 RN2、 RN3、 RN5和RN6等管式熔斷器，用于6～35 kV的戶內配電裝置中， 其外形見圖11.4.4。 它們均為填充石英砂的限流式熔斷器。,,圖11.4.4 高壓限流式熔斷器,,5. 高壓開關柜　　高壓開關柜(highvoltage switchgear)是按一定的線路方案將有關一、 二次設備組裝在一起而形成的一種高壓成套配電裝置，

55、在發(fā)電廠和變配電所中用于控制和保護發(fā)電機、變壓器和高壓線路，也可用于大型高壓交流電動機的起動和保護，其中安裝有高壓開關設備、保護電器、監(jiān)測儀表和母線、絕緣子等。 　　高壓開關柜內配用的主開關為真空斷路器、SF6斷路器和少油斷路器。目前少油斷路器已逐漸被真空斷路器和SF6斷路器所取代。,,11.4.2 低壓一次設備　　1. 低壓熔斷器　　低壓熔斷器(lowvoltage fuse)的功能主要是實現(xiàn)低壓配電系統(tǒng)的短路保護，

56、有的熔斷器也能實現(xiàn)過負荷保護。,,2. 低壓刀開關QK　　低壓刀開關(lowvoltage knife switch)的分類方式很多。 低壓刀開關按其操作方式分，有單投和雙投兩種；按其極數(shù)分，有單極、雙極和三極三種；按其滅弧結構分，有不帶滅弧罩和帶滅弧罩兩種。 不帶滅弧罩的刀開關一般只能在無負荷下操作， 作隔離開關使用。,,3. 低壓負荷開關QL　　低壓負荷開關(lowvoltage loadswitch)是由帶滅弧裝置的

57、刀開關與熔斷器串聯(lián)組合而成、 外裝封閉式鐵殼或開啟式膠蓋的開關電器。 低壓負荷開關具有帶滅弧罩刀開關和熔斷器的雙重功能， 既可帶負荷操作， 又能進行短路保護。,,4. 低壓斷路器QF　　低壓斷路器(lowvoltage circuitbreaker)又稱低壓自動開關。它既能帶負荷通斷電路，又能在短路、過負荷和低電壓(或失壓)時自動跳閘， 其功能與高壓斷路器類似。 　　配電用低壓斷路器按保護性能分，有非選擇型和選擇型兩類。非選

58、擇型斷路器一般為瞬時動作，只作短路保護用；也有的為長延時動作，只作過負荷保護用。選擇型斷路器分為兩段保護、三段保護和智能化保護。兩段保護分為瞬時（或短延時）與長延時特性兩段。三段保護分為瞬時、短延時與長延時特性三段。其中瞬時和短延時特性適于短路保護，而長延時特性適于過負荷保護。智能化保護斷路器的脫扣器的微機控制，其保護功能更多，選擇性更好。,,配電用低壓斷路器按結構形式分，有塑料外殼式和萬能式兩大類。 塑料外殼式斷路器的外形如圖11.4

59、.5所示。萬能式斷路器的外形如圖11.4.6所示。,圖11.4.5 塑料外殼式斷路器,,圖11.4.6 DW45系列智能型萬能斷路器,,5. 低壓配電屏　　低壓配電屏(lowvoltage panel)是按一定的線路方案將有關一、 二次設備組裝在一起而形成的一種低壓成套配電裝置， 在低壓配電系統(tǒng)中作動力和照明配電之用。低電配電屏的每個柜中分別裝有自動空氣開關、 刀開關、接觸器、 熔斷器、 儀用互感器、 母線以及信號和測量裝置等設備

60、。,,表11.4.1 常用一次設備的圖形符號和文字符號,,表11.4.1 常用一次設備的圖形符號和文字符號,,,11.5 工廠變配電所的主電路圖,11.5.1 概述　　主電路圖(main circuit diagram)是指變電所中一次設備按照設計要求連接起來，表示供配電系統(tǒng)中電能輸送和分配路線的電路圖，亦稱為主接線圖或一次電路圖。主電路圖一般繪成單線圖，圖中設備用標準的圖形符號和文字符號表示。 　　主電路圖的形式將影響配電裝置

61、的布局、供電的可靠性、 運行的靈活性以及二次接線、繼電保護等問題。  典型的電氣主電路圖可分為有母線和無母線兩種形式。 有母線主電路圖主要包括單母線接線和雙母線接線方式；無母線主要有橋形接線等方式。,,11.5.2 電氣主電路圖的基本形式　　1. 單母線接線,如圖11.5.1所示，單母線接線的特點是整個配電裝置只有一組母線，所有電源進線和出線都接在同一組母線上。 每一回路均裝有斷路器QF和隔離開關QS。斷路器用于在正常或

62、故障情況下接通與斷開電路，隔離開關當停電檢查斷路器時作為隔離電器隔離電壓。 ,,單母線接線的特點是接線簡單，操作方便，投資少，便于擴建；但可靠性和靈活性較差，當母線和母線隔離開關檢修或故障時，各支路都必須停止工作，當引出線的斷路器檢修時，該支路要停止供電。因此，單母線接線不能滿足不允許停電的重要用戶的供電要求，只適用于不重要負荷的中、小容量的變電所。,,圖11.5.1 單母線接線,,2. 單母線分段接線　　如圖11.5.2所示，當

63、引出線數(shù)目較多時，為提高供電可靠性，可用斷路器將母線分段，即采用單母線分段接線方式。 正常工作時，分段斷路器可以接通也可以斷開。 如果正常工作時分段斷路器QF是接通的，則當任意段母線故障時，母線繼電保護動作跳開分段斷路器和接至該母線段上的電源斷路器， 這樣非故障母線段仍能工作。 當一個分段母線的電源斷開時， 連接在該母線上的出線可通過分段斷路器QF從另一段母線上得到供電。 如果正常工作時分段斷路器QF是斷開的，則當一段母線故障時，連在故

64、障母線段上的電源斷路器在繼電保護的作用下跳開，非故障母線段仍能照常工作；但當一分段母線的電源斷開時， 連接在該母線上的出線會全部停電。,,圖11.5.2 單母線分段接線,,3. 雙母線接線　　如圖11.5.3所示，雙母線接線有兩組母線(母線Ⅰ和母線Ⅱ)，兩組母線之間通過母線聯(lián)絡斷路器QF(以下簡稱母聯(lián)斷路器)連接；每一條引出線和電源支路都經(jīng)一臺斷路器與兩組母線隔離開關分別接至兩組母線上。,,圖11.5.3 雙母線接線,,雙母線接線的

65、特點為：  (1) 可輪流檢修母線而不影響正常供電。  (2) 檢修任一母線側隔離開關時， 只影響該回路供電。 (3) 工作母線發(fā)生故障后， 所有回路短時停電并能迅速恢復供電。  (4) 出線回路斷路器檢修時，該回路要停止工作。 　　雙母線接線有較高的可靠性，廣泛用于出線帶電抗器的6～10 kV配電裝置中，當35～60 kV配電裝置的出線數(shù)超過8回和110 kV配電裝置的出線數(shù)為5回及以上時，

66、也采用雙母線接線。,,4. 橋形接線　　如圖11.5.4所示，橋形接線適用于僅有兩臺變壓器和兩條出線的裝置中。橋形接線僅用三臺斷路器，根據(jù)橋回路(QF3)的位置不同，可分為內橋和外橋兩種接線方式。橋形接線正常運行時， 三臺斷路器均閉合工作。,,圖11.5.4 橋形接線 (a) 內橋接線； (b) 外橋接線,,1) 內橋接線 內橋接線如圖11.5.4（a）所示，橋回路置于線路斷路器內側(靠變壓器側)，此時線路經(jīng)斷路器和隔離

67、開關接至橋接點， 構成獨立單元。而變壓器支路只經(jīng)隔離開關與橋接點相連，是非獨立單元。,,內橋接線的特點為： 　 (1) 線路操作方便。如線路發(fā)生故障，僅故障線路的斷路器跳閘，其余三回路可繼續(xù)工作，并保持相互的聯(lián)系。  　 (2) 正常運行時變壓器操作復雜。如變壓器T1檢修或發(fā)生故障，則需斷開斷路器QF1、QF3，使未故障線路L1供電受到影響，需經(jīng)倒閘操作，拉開隔離開關QS1后，再閉合QF1、QF3才能恢復線路L1工作，

68、 這將造成該側線路的短時停電。,,(3) 橋回路故障或檢修時全廠分列為兩部分，使兩個單元之間失去聯(lián)系；同時，出線斷路器故障或檢修時，造成該回路停電。  內橋接線適用于兩回路進線兩回路出線且線路較長、故障可能性較大和變壓器不需要經(jīng)常切換運行的變電所。,,2) 外橋接線　　如圖11.5.4（b）所示，橋回路置于線路斷路器外側(遠離變壓器側)，此時變壓器經(jīng)斷路器和隔離開關接至橋接點，構成獨立單元；而線路支路只經(jīng)隔離開關與橋接點相