工廠供電第3章供電系統(tǒng)

1、 工廠供電系統(tǒng) 指從工廠所需電力電源線路進廠起,到廠內(nèi)高低壓用電設備進線端的整個供電系統(tǒng),包括廠內(nèi)的變、配電所和所有高低壓供電線路。 工廠供電系統(tǒng)的組合方案要根據(jù)工廠和電源的距離、工廠的總負荷、總車間的分布、廠區(qū)內(nèi)的配電方式，以及地區(qū)電網(wǎng)的供電條件等來確定。 3.2.1 供電電壓的選擇 3.2.2 工廠廠區(qū)高壓配電電壓的選擇 工廠廠區(qū)高壓配電電壓多采用610kV 3.2.3 低壓配電電壓的選擇 主要根據(jù)工廠用電設備的性質來決定 3.3.1 變電所的分類及位置的確定變電所的分類及位置的確定 1變電所的分類變電所的分類 （1）在供配電系統(tǒng)中，一般將110kV/10（6）kV或35kV/10（6）k

2、V的變電所稱為區(qū)域變電所或總降壓變電所。 （2）10（6）kV/0.4kV的變配電所稱為用戶變電所，在工業(yè)企業(yè)中則稱為車間變電所。 （3）10kV配電站又稱開閉所，在城市電網(wǎng)中使用較為普遍。 2變電所位置的確定變電所位置的確定變電所位置的確定遵循以下原則： （1）接近負荷中心 （2）進出線方便 （3）靠近電源側 （4）滿足供電半徑的要求 （5）運輸設備方便 （6）避免設在有劇烈震動和高溫的場所 （7）避免設在多塵或有腐蝕性氣體的場所 （8）避免設在潮濕或易積水場所 （9）避免設在有爆炸危險的區(qū)域或有火災危險區(qū)域的正上面或正下面 3.3.3 變電所的總體布置變電所的總體布置變電所的總體布置主要是

3、指變壓器室、高壓配電室、低壓配電室、電容器室、控制室(值班室)、休息室、工具間等布置方案，對露天變電所來講，變壓器是放置在室外的，不設變壓器室。這里主要介紹室內(nèi)變電所的總體布置方案。 變電所總體布置方案應滿足下列要求變電所總體布置方案應滿足下列要求: (1)35kV戶內(nèi)變電所宜采用雙層布置，610kV變電所宜采用單層布置。采用雙層布置時，變壓器應設在底層；采用單層布置時，變壓器宜露天或半露天安裝。 (2)變電所各室的布置應當緊湊合理，便于進出線設備的連接，便于設備的操作、搬運、檢修、試驗和巡視，還要考慮發(fā)展的可能性。 (3)高低壓配電室的位置應便于進出線，變壓器室的位置應便于運輸、安裝和維護。

4、低壓配電室應靠近變壓器室，電容器室宜與變壓器室及相應電壓等級的配電室相連。變壓器室和電容器室應盡量避免西曬，并盡可能利用自然采光和自然通風。 (4)當有兩臺變壓器時，每臺油量為100kg及以上的三相變壓器，應設在單獨的變壓器室內(nèi)。干式變壓器和不帶可燃油的高低壓配電裝置，可設在同一房間內(nèi)。 (5)從安全角度考慮，配電室、變壓器室、電容器室的門應向外開，相鄰配電室之間有門時，該門應雙向開啟或向低壓室方向開啟。但變電所的門窗不宜直接通向相鄰的酸、堿、蒸汽、粉塵和噪聲嚴重的場所。 (6)控制室、值班室應盡量靠近高低壓配電室，且有門直通，控制室、值班室的大門應朝外開。控制室、值班室和輔助房間的位置應便于

5、運行人員工作和管理。有些工廠變電所的控制室、值班室是合在一起的，為了值班人員的方便，應設置廁所和上、下水設施。 (7)配電室、控制室、值班室等的地面，宜高出室外地面150300mm。當附設于車間內(nèi)時，則可與車間的地面相平。 變電所常用的幾種平面布置方案，如圖所示。 返回目錄 1.按在電氣線路中所處的地位 和作用可分為: 低壓配電電器、低壓控制電器；低壓配電電器包括熔斷器、刀開關、轉換開關和自動開關等低壓控制電器包括接觸器、繼電器、起動器、主另電器、控制器、電阻器、變阻器的電磁鐵等 2.按動作方式可分為：自動切換電器、手動切換電器；前者依靠本身參數(shù)的變化或外來信號的作用；后者用手直接操作來進行切

6、換。電器名稱主要品種用途配電電器刀開關負荷開關、熔斷器、板形刀開關、大電流開關。主要用于電路的隔離，也能接通和分斷額定電流轉換開關組合開關、轉向開關用于兩種以上電源或負載的轉換，接通或分斷電路自動開關塑殼式自動開關、框架式自動開關、限流式自動開關、漏電保護自動開關用于線路過載、短路或欠壓保護，也可用作不頻繁接通和分斷電路熔斷器無填料熔斷器、有填料熔斷器、快速熔斷器自動熔斷器用于線路或電器設備的過載和短路保護 3. 按有無觸點的結構特點可分為：有觸點電器、無觸點電器。表1 配電電器的分類和用途 一、熔斷器的定義、主體、連接方式、工作原理、作用。1.定義：電網(wǎng)和用電設備中用作過載或短路保護的電器。

7、2.主體：低熔點金屬絲或金屬薄片制成的熔體。串聯(lián)在被保護的電路中；根據(jù)電流的熱效應原理工作 二、熔斷器的結構1.組成部分：熔體和絕緣底座（熔管）2.熔體形狀：絲狀或片狀3.熔體材料：在小容量電路中由鉛錫合金和鋅等低熔點金屬制成，俗稱保險絲。 在大容量線路中，由銀、銅等較高熔點的金屬制成薄片，多被安裝在熔管里 三、電路符號及技術參數(shù)1.電路符號： FU2.技術參數(shù)：額定電壓 保證熔斷器能長期正常工作的電壓 額定電流 保證熔斷器（指絕緣底座）能長期正常工作的電流 極限分斷電流（熔斷電流） 在額定電壓下所能斷開的最大短路電流。四、常用的熔斷器瓷插式：由瓷底座、瓷插件、動觸點、靜觸點和熔體組成。螺旋式

8、：由底座、瓷帽、瓷套、熔斷管（芯子）、上，下接線板組成。其熔體的更換方式是更換整個熔斷管1. 快速熔斷器：主要用于半導體功率器件或變流裝置的短路保護 五、型號 例： R L 630/16。R：熔斷器L：螺旋式6：設計序號30：熔斷器額定電流16：熔體額定電流 C表示瓷插式 ； S快速； M 無填料封閉管式；T 有填料 六、熔斷器的選擇和維護1.熔斷器的選擇：熔斷器的額定電流和額定電壓應不小于熔體的額定電流和線路的額定電壓； 根據(jù)線路負載性質及工作情況來決定熔體規(guī)格：在電爐、照明等電阻性負載線路中，熔體的額定電流應稍大于或等于負載的額定電流；對電動機而言，熔斷器只宜作短路保護，1.52.5倍的電

9、動機額定電流。2.維護：熔斷器的插座與插片的接觸要保持良好；熔體燒斷以后，應首先查明原因，排除故障；更換熔體或熔管時要先斷開電源；安裝熔絲時，不得碰壞或扎壞熔絲；熔絲應順時針方向彎一圈即可。.按刀的轉換方向（用途）：單擲；雙擲。.按操作方法：直接手柄操作式；遠距離連桿操縱式。（中間手柄；旁邊手柄；杠桿）.按滅弧機構分：帶滅弧罩刀開關；不帶滅弧罩刀開關。. 按接線方式：板前接線式；板后接線式 刀開關的主要品種有：1.開啟式負荷開關，又名瓷底膠蓋閘刀開關；2.封閉式負荷開關，又名鐵殼開關；3. 熔斷器式刀開關。 其中開啟式負荷開關安裝和使用注意事項：電源進線應該在靜觸點一邊的進線端，用電設備應該接

10、在動觸點一邊的出線端。 要垂直安裝，不能倒裝，通電時手柄朝上。1.轉換開關的主要品種有：組合開關；轉換開關的主要品種有：組合開關；倒順開關（換向開關）。倒順開關（換向開關）。2.特點與作用：特點與作用： 組合開關組合開關. 體積小、壽命體積小、壽命長、結構簡單、操作方便，多用于機床電長、結構簡單、操作方便，多用于機床電氣的隔離，也可用于氣的隔離，也可用于5kW以下的小容量電以下的小容量電動機的直接啟動和正反轉控制。動機的直接啟動和正反轉控制。 倒順開倒順開關關.用于控制電動機的正反轉用于控制電動機的正反轉1.自動開關又名自動空氣開關或自動空氣短路器。類類 別別主要品種主要品種主要用途主要用途斷

11、路器斷路器框架式斷框架式斷路器路器主要用于主要用于供電路的供電路的過負載、過負載、短路、欠短路、欠電壓、漏電壓、漏電保護，電保護，也可用于也可用于不需要頻不需要頻繁接通和繁接通和斷開的電斷開的電路路塑料外殼塑料外殼式斷路器式斷路器快速直流快速直流斷路器斷路器限流式斷限流式斷路器路器漏電保護漏電保護式斷路器式斷路器2. 主要保護裝置：過電流脫扣器（電磁脫扣器）；失壓（欠電壓）脫扣器；熱脫扣器；分勵脫扣器。 電磁脫扣器短路保護； 欠電壓欠電壓保護，即當電壓低于某一值時使開關迅速跳閘；熱脫扣器過載保護；分勵脫扣器供遠距離控制使開關跳閘，也可以外接繼電器保護裝置3. 圖形符號：利用電磁吸力及彈簧反作用

12、力配合動作的控制電器。用來自動地接通或斷開大電流，本身無短路保護和過載保護能力，因此在電動機控制線路中必須與熔斷器、熱繼電器配合使用。特點： 動作迅速、操作方便、控制容量大、壽命長、能遠距離控制。主要控制對象：電動機。4. 分類： 按所控制電路的電源種類：交流接觸器、直流接觸器； 按主觸點的極數(shù)：單極、雙極、三極等。5.交流接觸器：組成：觸點系統(tǒng)、電磁系統(tǒng)、滅弧裝置。 它有三對主觸點和四對輔助觸點。 主觸點：接通和分斷主電路 輔助觸點：用于控制電路 觸點有常開和常閉之分。接觸器的主觸點均為常開，而輔助觸點有常開也有常閉。 電磁系統(tǒng)：由鐵心、線圈和銜鐵組成 電路符號： 3.4.1 對主接線的基本

13、要求對主接線的基本要求 1. 主接線的定義主接線的定義變電所的電氣主接線是由電力變壓器、各種開關電器、電流互感器、電壓互感器、母線、電力電纜或導線、移相電容器、避雷器等電氣設備以一定次序相連接的接受和分配電能的電路。 2. 主接線的要求主接線的要求 （1）安全性 必須保證在任何可能的運行方式及檢修狀態(tài)下運行人員及設備的安全。 （2）可靠性 能滿足各級用電負荷供電可靠性要求。 （3）靈活性 主接線應在安全、可靠的前提下，力求接線簡單運行靈活，應能適應各種可能的運行方式的要求。 （4）經(jīng)濟性 在滿足以上要求的條件下，力求達到最少的一次投資與最低的年運行費用最低。 3.4.2 有匯流母線的主接線有匯

14、流母線的主接線母線（bus）實質上是主接線電路中接受和分配電能的一個電氣聯(lián)結點，形式上它將一個電氣聯(lián)結點延展成一條線，以便于多個進出線回路的聯(lián)結。有匯流母線的主接線是我國目前廣泛采用的接線形式，按母線設置組數(shù)的不同，又可分為單母線接線和雙母線接線兩大類。 1單母線接線單母線接線常用的單母線接線方式有單母線制和單母線分段制。l單母線制單母線制單母線制形式如圖所示，是有匯流母線的主接線中結構最為簡單的一類。在這種接線中所有電源和引出線回路都連接于同一母線上。單母線制的可靠性和靈活性都較低，母線或連接于母線上的任一隔離開關發(fā)生故障或檢修時，都將影響全部負荷的用電。l 單母線分段接線單母線分段接線為了

15、提高單母線接線的供電可靠性和靈活性，可采用斷路器分段的單母線接線，如圖所示，圖中的QF3稱為分段斷路器。 2. 雙母線接線雙母線接線對于特別重要的負荷，當采用單母線分段接線，可靠性不能滿足要求時，可考慮采用雙母線接線，如圖所示。W1為工作母線，W2為備用母線，其間通過斷路器QF連接起來，QF稱為母聯(lián)斷路器。 2.2.3 無匯流母線的主接線無匯流母線的主接線前面分析的各種有母線的主接線形式中所采用的斷路器數(shù)目一般都大于連接回路的數(shù)目，造成整個配電裝置占地面積大，建設成本高。對于一些對經(jīng)濟性要求較高的場合，在滿足主接線可靠性要求的前提下，可考慮采用無匯流母線的主接線。常見的有單元式接線和橋式接線。

16、 1. 單元式接線單元式接線線路線路-變壓器組接線變壓器組接線單元式接線用于只有一回進線和一回出線的場合，只有一種運行方式，如圖所示。這種這主接線形式只適用于向三級負荷供電。 2. 橋式接線橋式接線當只有兩臺變壓器和兩條線路時，可以采用橋式接線。橋式接線是單母線分段接線中進出線回路數(shù)相同，且取消進線或出線斷路器時的特殊情況，將此時的母線分段斷路器稱為橋斷路器。 橋式接線按照橋斷路器的位置可分為：內(nèi)橋式接線外橋式接線橋斷路器在進線斷路器的內(nèi)側（即變壓器側），則稱為內(nèi)橋式接線，如圖(a)所示。橋斷路器在進線斷路器的外側（即進線側），則稱為外橋式接線 ，如圖(b)所示。內(nèi)橋式接線的特點是：線路的投切

17、比較方便，變壓器的投切比較復雜，所以內(nèi)橋式接線適用于進線線路較長，負荷比較平穩(wěn)，變壓器不需要經(jīng)常投切的場合。外橋式接線的特點和內(nèi)橋相反：它適用于進線線路較短、負荷變化較大，變壓器需要經(jīng)常切換的場合。橋式接線有工作可靠、靈活、使用的電器少、裝置簡單清晰和建設費用低等優(yōu)點，并且它特別容易發(fā)展為單母線分段和雙母線接線。因此廣泛使用在220kV及以下的變電所中，具有兩路電源的工廠企業(yè)變電所也普遍采用，還可以作為建設初期的過渡接線。3.4.4 變電所的主接線舉例變電所的主接線舉例1. 總降壓變電所常見的主接線總降壓變電所常見的主接線負荷大多為一類和二類負荷的化工廠、煤氣廠、煉油廠等大型工業(yè)企業(yè)采用351

18、0kV的線路兩回路供電時，一般高壓側多采用內(nèi)橋式接線，低壓側采用單母線分段接線。如圖所示。 2. 車間變電所主接線車間變電所主接線車間變電所供電線路往往較短，并考慮廠區(qū)美化因素，常采用電纜配電。這時車間變電所主接線的典型方案如圖所示。圖（a）在變壓器高壓側不設開關，變壓器的操作和保護在總降壓變電所饋出線處實現(xiàn)，低壓母線故障由低壓側斷路器保護。當需要在車間變電所操作空載變壓器時，可選用圖（b）或圖（c）所示方案，其中，圖（b）適用于變壓器容量不大于630kVA的變電所。 當車間變電所由架空線供電時，其典型方案如圖所示。圖（a）和圖（b）適用于變壓器容量不大于630kVA的變電所，圖（c）則適用于

19、變壓器容量較大的變電所。供配電網(wǎng)絡常用的典型網(wǎng)絡結構分為： 放射式 樹干式 環(huán)式 3.6.1 放射式放射式 1. 單回路放射式網(wǎng)絡結構單回路放射式網(wǎng)絡結構這種供電方式的特點是供電可靠性較高，當任意一回線路故障時，不影響其它回路供電，且操作靈活方便，易于實現(xiàn)保護和自動化?？捎糜趯θ萘枯^大、位置較分散的三級負荷供電。此種網(wǎng)絡結構在中壓和低壓系統(tǒng)中均比較常見。 2. 雙回路放射式網(wǎng)絡結構雙回路放射式網(wǎng)絡結構對于重要的用戶，為保證供電回路故障時，不影響對用戶供電，可采用雙回路放射式接線，如下圖所示。一次投資較大，因此一般僅用于確需高可靠性的用戶，并可將雙回路的電源端接于不同的電源，以保證電源和線路同時

20、得以備用，可向一、二級負荷供電。此種網(wǎng)絡結構在中壓和低壓系統(tǒng)中均常見。 3. 帶公共備用線的放射式網(wǎng)絡結構帶公共備用線的放射式網(wǎng)絡結構當二級負荷比較分散時，也可采用帶公共備用線的放射式接線，以節(jié)省投資，如下圖所示。此種網(wǎng)絡結構一般在中壓系統(tǒng)中應用。 3.6.2 樹干式網(wǎng)絡結構樹干式網(wǎng)絡結構 1. 單回路樹干式網(wǎng)絡結構單回路樹干式網(wǎng)絡結構如下圖所示，樹干式網(wǎng)絡結構就是由電源端向負荷端配出干線，在干線的沿線引出數(shù)條分支線向用戶供電。一般用于向三級負荷供電 。 2. 雙回路樹干式網(wǎng)絡結構雙回路樹干式網(wǎng)絡結構對于要求高可靠性的用戶，采用雙回路干線，使線路互為備用，同時可將雙回路引自不同的電源，如圖所示

21、，實現(xiàn)電源和線路的兩種備用，達到向一、二級負荷供電的目的。這種結構在中、低壓系統(tǒng)中均廣泛應用。 3.6.3 環(huán)式網(wǎng)絡結構環(huán)式網(wǎng)絡結構環(huán)式網(wǎng)絡結構一般用于中壓系統(tǒng)或高壓系統(tǒng)，尤其在城市供配電網(wǎng)絡中得到廣泛應用?？捎糜趯Χ⑷壺摵晒╇?。如圖所示，電源可為多個或一個，通常采用開環(huán)運行方式。 各種網(wǎng)絡結構的適用對象各種網(wǎng)絡結構的適用對象 1. 中壓系統(tǒng)中壓系統(tǒng) （1）對于城市非重要用戶及郊區(qū)，可靠性要求不高，可采用樹干式結構。 （2）對負荷密度大，且供電要求高的用戶可采用雙電源雙回路樹干式或環(huán)式結構。 （3）對于提供雙電源有困難，用戶的供電可靠性要求又較高的情況，可采用放射式結構。 2. 低壓系統(tǒng)低

22、壓系統(tǒng)在低壓供電系統(tǒng)中，環(huán)式結構較少使用，常見的網(wǎng)絡結構形式是放射式結構和樹干式結構。 （1）對于單臺設備容量較大或較重要場合，一般采用放射式結構。 （2）對于非重要用電設備，用電性質相近，又便于線路敷設時，一般采用樹干式結構。 （3）對于重要用電設備，可采用雙電源雙回路樹干式結構或雙電源雙回路放射式結構。返回目錄 3.8.1 架空線架空線架空線路是用桿塔將導線懸掛在空中，導線利用絕緣瓷瓶支持在桿塔的橫擔上。架空線路主要由導線（一般為鋼芯鋁絞線）、桿塔、絕緣瓷瓶和線路金具等基本元件組成。 優(yōu)點： 1）設備簡單，造價低。 2）露置空中，易于檢修和維護。 3）利用空氣絕緣，建造比較容易。 缺點：

23、1）侵占地面位置，有礙交通。 2）易受環(huán)境影響、安全可靠性較差。 3）影響廠區(qū)美化 。 3.8.2 電纜線路電纜線路電纜線路與架空線路相比，具有運行可靠，不易受外界影響，不占地面的優(yōu)點，但同時也具有投資大，敷設維修困難，難于發(fā)現(xiàn)和排除故障的缺點。 1.電纜的結構電纜的結構電纜主要由導體、絕緣層、護套層和鎧裝層組成。 2.電纜敷設電纜敷設電纜的敷設路徑要求盡量最短，轉彎最少，盡量避免與各種地下管道交叉，散熱要好。常用的電纜敷設方式有：l直接埋地敷設l電纜溝l電纜橋架另外還有電纜隧道、電纜排管等方式，但較少使用。 直接埋地敷設 首先挖一深0.71m的壕溝，于溝底填上100mm的細砂或軟土，再鋪設電纜，然后填以沙土，加上保護板，最后回填沙土。這種方式電纜易受機械損傷，土壤化學腐蝕，可靠性差，檢修不便，多用于根數(shù)不多的線路 。 電纜溝電纜溝敷設占地少，走向靈活，能容納較多電纜，但檢修維護也不方便，適用于多條電纜走向相同的情況，在容易積水的場所不宜使用。 電纜橋架電纜敷設在電纜橋架內(nèi)，電纜橋架裝置是由支架、蓋板、支臂和線槽等組成。電纜橋架敷設克服了電纜溝敷設電纜時存在的積水、