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1、第三章 供配電系統(tǒng)一次接線第一節(jié) 概述第二節(jié) 電力變壓器選擇第三節(jié) 高低壓電器概述第四節(jié) 變配電所的電氣主接線第五節(jié) 高低壓配電系統(tǒng)第六節(jié) 變配電所與箱式變電站第七節(jié) 供配電方案的技術經(jīng)濟比較本章小結一、一次接線概念 所謂一次接線是指由電力變壓器、各種開關電器及配電線路,按一定順序連接而成的用于電能輸送和分配的電路,亦稱主電路。 一次接線包括變配電所電氣主接線和高低壓配電系統(tǒng)接線兩方面。第一節(jié)概述 一次接線的圖形表示稱為一次接線圖,它是一種概略圖,用國家標準電氣簡圖用圖形符號并按電流通過順序排列,概略地表達供配電系統(tǒng)、電氣裝置的基本組成和連接關系等全面特性的簡圖。 一般繪制成單線圖。二、對一次

2、接線的基本要求應符合國家標準有關技術規(guī)范的要求,正確選擇電氣設備及其監(jiān)視、保護系統(tǒng)。 基本 要求 安全可靠優(yōu)質靈活經(jīng)濟應符合一、二級負荷對供電可靠性的要求。應保證供電電壓偏差、電壓波動和閃變、高次諧波、三相電壓不平衡等技術參數(shù)不低于國家規(guī)定指標。用最少的切換來適應各種不同的運行方式,如變壓器經(jīng)濟運行方式、電源線路備用方式等。在滿足上述技術要求的前提下,盡量做到接線簡化、占地少、總擁有費用最小。一、電力變壓器的型式選擇 電力變壓器型式選擇是指確定變壓器的相數(shù)、調壓方式、繞組型式、絕緣及冷卻方式、聯(lián)結組別等,并應優(yōu)先選用技術先進、高效節(jié)能、免維護的新產(chǎn)品。第二節(jié) 電力變壓器選擇調壓方式:無勵磁調壓

3、變壓器、有載調壓變壓器 絕緣及冷卻方式: 油浸式變壓器、干式變壓器和充氣式變壓器 有自冷、風冷、強迫油循環(huán)自冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫油循環(huán)風冷等聯(lián)結組別: Yd11 (Ynd11)、 Dyn11、Yyno、Yzn11等繞組型式:雙繞組、三繞組和自耦變壓器Ynd11聯(lián)接繞組接線圖與相量圖 35110/10.5kV總降壓變壓器一般為油浸式三相雙繞組有載調壓變壓器, Ynd11 (Yd11)聯(lián)接組 。 Dyn11聯(lián)接的優(yōu)點:有利于單相接地故障的切除; 有利于抑制零序諧波; 單相負載能力強。bancBACUcUbUaUabUCUBUAUA BYyno聯(lián)接繞組接線圖及相量圖聯(lián)接繞組接線圖及相量圖 acb

4、nUCUA BUA=UBUabUaUbUcDyn11聯(lián)接繞組接線圖及相量圖聯(lián)接繞組接線圖及相量圖 10/0.4kV配電變壓器一般為 干式或油浸式三相雙繞組無勵磁調壓變壓器,Dyn11聯(lián)接組 。 (二)容量的選擇 n容量還應滿足大型電動機及其它沖擊負荷的起動要求。n 一般單臺配電變容量不宜大于1600kVA。(一)臺數(shù)的選擇 考慮因素:供電可靠性要求 負荷變化與經(jīng)濟運行 集中負荷容量大小 對兩臺變壓器(一般為等容量,互為備用)滿足條件: SrT0.60.7Sc 且 SrTSc(+ )n保證在計算負荷下變壓器能長期可靠運行。二、電力變壓器的臺數(shù)與容量選擇對單臺變壓器 滿足條件 : SrTSC (應

5、留有1530余量) 例5-1 某工業(yè)企業(yè)擬建造一座10/0.38kV變電所,所址設在廠房建筑內。已知總計算負荷為1800kVA,其中一、二級負荷900kVA,cos0.8。試初選其主變壓器的型式、臺數(shù)和容量。 選用SCB10型10/0.4kV電力變壓器。無勵磁調壓,分接頭5%,聯(lián)接組別Dyn11,帶風機冷卻并配置溫控儀自動控制,帶IP2X防護外殼。 每臺變壓器容量Sr.T=(0.60.7)1565kVA=9391096kVA,且Sr.T783kVA,因此初選每臺變壓器容量為1000kVA。解 1.選擇變壓器型式因有較多的一、二級負荷,故初選兩臺主變壓器。 無功補償后的總計算負荷 Sc1800k

6、VA0.80.921565kVA,其中Sc()900kVA0.80.92783kVA。2.選擇變壓器臺數(shù) 3.選擇每臺變壓器的容量三、電力變壓器的過負荷運行(一)變壓器過負荷分析 正常過負荷在正常周期性負載(一個周期通常是24 h)中,在某段時間內施加了超過額定負載的電流,此時絕緣壽命的過度損失可由其他時間內施加低于額定負載的電流所補償。 事故過負荷供配電系統(tǒng)中發(fā)生事故或并列運行的兩臺變壓器因故障切除一臺時,由于系統(tǒng)中的負荷重新分配,將有可能出現(xiàn)部分變壓器的負荷嚴重超過額定值(短期急救負載)或過負荷持續(xù)較長時間(長期急救周期性負載)的情況。 變壓器在過負荷運行狀態(tài)下,負載損耗增加,不利于節(jié)能。

7、(二)變壓器過負荷限值表3-1 油浸式變壓器的負載電流和溫度限值負載類型配電變壓器中型電力變壓器大型電力變壓器正常周期性負載負載電流標么值1.51.51.3熱點溫度與絕緣材料接觸的金屬部件溫度140140120頂層油溫105105105長期急救周期性負載負載電流標么值1.81.51.3熱點溫度與絕緣材料接觸的金屬部件溫度150140130頂層油溫115115115短期急救負載負載電流標么值2.01.81.5熱點溫度與絕緣材料接觸的金屬部件溫度注2160160頂層油溫115115注:1.表中溫度與電流限值不同時適用。電流可比表中限值低一些,以滿足溫度限制的要求;相反地,溫度可比表中限值低一些,以

8、滿足電流限制的要求。 2.表中未規(guī)定短期急救負載的頂層油溫和熱點溫度,是因為在配電變壓器上控制急救負載的持續(xù)時間,通常是不現(xiàn)實的。應當注意到:當熱點溫度超過140時,可能產(chǎn)生氣泡,從而使變壓器的絕緣強度下降。 GB/T 1094.72008電力變壓器 第7部分:油浸式電力變壓器負載導則 對正常周期性負載,干式電力變壓器負載電流不超過1.5倍的額定值。 熱點溫度限制到各自絕緣系統(tǒng)等級所規(guī)定的值,見表3-2。絕緣系統(tǒng)的溫度等級繞組熱點溫度 / 額定電流下繞組平均溫升的限值 / K額定值最高允許值120(E)130(B)155(F)180(H)220(C)1101201451752101401651

9、902202507580100125150表3-2 干式變壓器的溫度限值 GBT17211-1998干式電力變壓器負載導則一、電器的有關知識 (一)電器的功能及要求第三節(jié) 高低壓電器概述 電器器件或多個器件的組合,它能作為實現(xiàn)特定的功能的獨立單元使用。通斷:保護:變換:控制:調節(jié):按供配電系統(tǒng)工作要求來改變電壓或電流;按供配電系統(tǒng)工作要求來接通或分斷主電路;用來對供配電系統(tǒng)進行過電流和過電壓等的保護;調節(jié)供配電系統(tǒng)的電壓和功率因數(shù)等參數(shù)。控制電路和控制系統(tǒng)的通斷;功能安全可靠的絕緣必要的載流能力較高的通斷能力良好的機械性能必要的電氣壽命完善的保護性能表征參數(shù)有額定電壓、最高工作電壓、工頻試驗電

10、壓和沖擊試驗電壓等。 表征參數(shù)有額定電流、額定短時耐受電流和額定峰值耐受電流等。表征參數(shù)有額定開斷電流和額定關合電流等。 表征參數(shù)有機械壽命等。 表征參數(shù)有電氣壽命等。 滿足選擇性、速動性、靈敏性、可靠性等要求。 要求高可靠、高性能、小型化模塊化和組合化電子化和智能化發(fā)展趨勢 (二)開關電器中的電弧開關電器是用于接通或分斷一個或多個電路電流的電器。 機械式開關電器在利用其觸頭的位移來開斷電路的瞬間,其動靜觸頭間會出現(xiàn)弧光放電電弧。 電弧是一種自持氣體導電(電離氣體中的電傳導),其大多數(shù)載流子為一次電子發(fā)射所產(chǎn)生的電子。 觸頭金屬表面因一次電子發(fā)射(熱離子發(fā)射、場致發(fā)射或光電發(fā)射)導致電子逸出,

11、間隙中氣體原子或分子會因電離(碰撞電離、光電離和熱電離)而產(chǎn)生電子和離子。另外,電子或離子轟擊發(fā)射表面又會引起二次電子發(fā)射。當間隙中離子濃度足夠大時,間隙被電擊穿而發(fā)生電弧。 電弧對供配電系統(tǒng)的安全運行有很大的影響。開關電器在結構設計上要保證其操作時電弧能迅速地熄滅。 真空滅弧室可以迅速恢復間隙絕緣能力以及耐受系統(tǒng)瞬態(tài)恢復電壓的能力,最終將電弧熄滅。 交流電弧每一個周期要暫時熄滅兩次。二、高壓電器 高壓電器一般指用于標稱電壓在1kV以上的電路中起關合、開斷、保護、控制、變換和調節(jié)作用的電器。 (一)高壓斷路器 斷路器一種能關合、承載和開斷正常回路電流,并能關合、在規(guī)定的時間內承載和開斷規(guī)定的過

12、載電流(包括短路電流)的開關設備。 按其采用的滅弧介質分,有油斷路器、六氟化硫(SF6)斷路器、真空斷路器以及壓縮空氣斷路器、磁吹斷路器等類型。 1.真空斷路器 真空斷路器是利用“真空”(氣壓為10-210-6Pa)滅弧的一種斷路器,其觸頭在真空滅弧室內關合、開斷。2.六氟化硫斷路器 六氟化硫斷路器用SF6氣體作為滅弧和絕緣介質的斷路器,其觸頭在SF6氣體滅弧室內關合、開斷。 SF6氣體有優(yōu)異的絕緣及滅弧性能,其絕緣強度約為空氣的3倍,其絕緣強度恢復的速度約比空氣快100倍。3. 高壓斷路器的操動機構彈簧操動機構 電磁操動機構永磁操動機構 操動機構 (按合閘能量分)交流或直流操作電源,合閘所需

13、能量小直流操作電源,合閘所需能量大直流操作電源,合閘所需能量小 操動機構操作開關設備使之合、分的裝置。操動機構一般由合閘機構、分閘機構和保持合閘機構等三部分組成。操動機構的輔助開關還可以指示開關設備工作狀態(tài)及實現(xiàn)聯(lián)鎖作用。(二)高壓熔斷器 熔斷器一種當電流超過規(guī)定值一定時間后,以它本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化而開斷電路的電器。 熔體熔斷過程:(1)從熔體中出現(xiàn)短路(或過載)電流起到熔體熔斷; 熔化時間 t1長到幾小時,短到幾個毫秒甚至更短。 (2)從熔體熔斷到產(chǎn)生電弧; t2很短,一般在毫秒以下。 t1+ t2稱為熔斷器的弧前時間。 (3)從電弧產(chǎn)生到電弧熄滅。 燃弧時間t3一般為幾十毫秒,短的可

14、到幾毫秒。 限流式熔斷器在規(guī)定電流范圍內動作時,以它本身所具備的功能將電流限制到低于預期電流峰值的一種熔斷器。 高壓熔斷器按安裝場所分:戶內限流式熔斷器和戶外噴射式熔斷器。 (三)高壓隔離開關 隔離開關一種在分位置時觸頭間有符合規(guī)定要求的絕緣距離和明顯的斷開標志,在合位置時能承載正?;芈窏l件下的電流及在規(guī)定時間內異常條件(例如短路)下的電流的開關設備。 戶內高壓隔離開關一般采用手力操動機構。 戶外高壓隔離開關可采用電動操作。 高壓隔離開關主要用來隔離高壓電源以保證其他設備的安全檢修。它沒有專門的滅弧裝置,因此不允許帶負荷操作。但它可以用來通斷一定的小電流,如勵磁電流不超過2A的空載變壓器、電容

15、電流不超過5A的空載線路以及電壓互感器和避雷器的電路等。(四)高壓負荷開關 負荷開關一種能夠在正常的回路條件或規(guī)定的過載條件下關合、承載和開斷電流以及在異常的回路條件(如短路)下在規(guī)定的時間內承載電流的開關設備。 高壓負荷開關的結構按不同滅弧介質可分為壓縮空氣、有機材料產(chǎn)氣、SF6氣體和真空負荷開關四種。 高壓負荷開關一般采用手力彈簧操動機構,當有遙控操作要求時,也可配置電動彈簧操動結構。(五)高壓負荷開關熔斷器組合電器 高壓負荷開關熔斷器組合電器一種包括一組三極負荷開關及三個帶撞擊器的熔斷器,任何一個撞擊器動作,應使負荷開關三極全部自動分閘的組合電器。名稱功能文字符號圖形符號斷路器關合、開斷

16、(保護) QA熔斷器開斷(保護) FA隔離開關隔離(僅關合開斷小電流)QB負荷開關關合、開斷QB負荷開關熔斷器組合電器關合、開斷(保護) QB接地開關接地QC高壓電器的功能及符號表(六)高壓金屬封閉開關設備 高壓開關設備高壓開關與控制、測量、保護、調節(jié)裝置以及輔件、外殼和支持件等部件及其電氣和機械的聯(lián)結組成的總稱。 金屬封閉開關設備則是除進出線外,其余完全被接地金屬外殼封閉的開關設備。安裝方式移開式:采用手車結構,手車落地或裝于開關柜中部(中置式); 固定式:高壓開關固定安裝于柜內。結構類型鎧裝式: 間隔式:箱 式:充氣柜主要組成部件分別裝在接地的用金屬隔板隔開的隔室中。其某些元件也分裝于單獨

17、的隔室內,但具有一個或多個符合一定防護等級的非金屬隔板;具有金屬外殼,但間隔的數(shù)目少于鎧裝式和間隔式,隔板防護等級低或無隔板;金屬封閉開關設備的隔室具有可控的、或封閉的、或密封的壓力系統(tǒng)來保持氣體壓力。(七)氣體絕緣金屬封閉開關設備 氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS)是一種至少有一部分常用高于大氣壓的氣體(SF6氣體)作為絕緣介質的金屬封閉開關設備。占地面積小;占用空間少;不受外界環(huán)境條件的影響;不產(chǎn)生噪聲和無線電干擾;運行安全可靠;維護工作量少。GIS既封閉又組合,因而:防止誤拉、合斷路器;防止帶負荷拉、合隔離開關;防止帶接地開關(或接地線)送電;防止帶電合接地開關(或接地線);防止人員誤入

18、帶電間隔。高壓開關柜應具備五防功能:(一)電流互感器 電流互感器一種在正常使用條件下其二次電流與一次電流實際成正比、且在連接方法正確時其相位差接近于零的互感器。 互感器一種為測量儀器、儀表、繼電器和其他類似電器供電的特殊變壓器。 互感器的功能:將二次電路及設備與高壓一次電路隔離,保障了二次設備與人身安全;將任意高的電壓變換成標準的低電壓(如電壓互感器)或將任意大的電流變換成標準的小電流(如電流互感器),以使二次側的測量儀器、儀表、繼電器等標準化。三、互感器 結構原理: 一次繞組串聯(lián)在主電路中或直接利用一次母線;二次繞組所接儀表或繼電器均串聯(lián)。 單匝式(包括母線式、心柱式、套管式)多匝式(包括線

19、圈式、線環(huán)式、串級式) 類型 準確度級: 測量用有0.1、0.2(S)、0.5(S)、1、3、5等級; 保護用有5P和10P兩級。22121IKINNIiI2r=5A或1A電流互感器的基本結構和接線電流互感器的基本結構和接線1- -鐵心鐵心 2-2-一次繞組一次繞組3-3-二次繞組二次繞組 2P1P2131S22AS1IIB E2N1N 高壓電流互感器一般制成兩個鐵心和兩個或多個二次繞組,其中準確度級高的二次繞組接測量儀表,其鐵心易飽和;準確度級低的二次繞組接繼電器,其鐵心不應飽和。 低壓電流互感器一般只制造一個鐵心和一個二次繞組,一次繞組則利用一次母線或電纜。 使用注意事項:(1)電流互感器

20、在工作時其二次側不得開路 (2)電流互感器的二次側有一端必須接地; (3)電流互感器在連接時,要注意其端子的極性。 否則勵磁磁動勢劇增幾十倍,將產(chǎn)生嚴重后果: 鐵心過熱,并且產(chǎn)生剩磁。 可在二次側感應出危險的高電壓。 (二)電壓互感器 電壓互感器一種在正常使用條件下其二次電壓與一次電壓實際成正比、且在連接方法正確時其相位差接近于零的互感器。22211UKUNNUuU2r=100伏 結構原理: 一次繞組并聯(lián)在主電路中,二次繞組中儀表或繼電器均并聯(lián)連接。V2NA3a1nB E電磁式電壓互感器的基本結電磁式電壓互感器的基本結構和接線構和接線U2U11N2N 電容式電壓互感器一種由電容分壓器和電磁單元

21、組成的電壓互感器。多用于110kV及以上電力系統(tǒng)中。 電磁式電壓互感器廣泛采用環(huán)氧樹脂澆注絕緣的干式結構。按相數(shù)分:有單相式和三相式;按繞組數(shù)量分:有雙繞組(如JDZ12-10型) 和三繞組(如JDZJ12-10型) 類型準確度級:測量用有0.2、0.5、1、3等級。 保護用有3P、6P等級。 使用注意事項:在工作時其二次側不得短路二次側有一端必須接地連接時要注意其端子的極性名稱功能文字符號圖形符號電流互感器隔離;變比(大電流變換成標準化小電流)BE(TA)電壓互感器隔離;變比(高電壓變換成標準化低電壓)BE(TV)注:括弧內的字母代碼為按國內習慣沿用的舊代碼互感器的功能及符號表四、低壓電器

22、低壓電器用于標稱電壓不超過1000V的交流工頻電路或標稱電壓不超過1500V直流電路中起通斷、保護、控制、轉換和調節(jié)作用的電器。 (一)低壓斷路器 斷路器一種能接通、承載以及分斷正常電路條件下的電流,也能在所規(guī)定的非正常電路(例如短路)下接通、承載一定時間和分斷電流的一種機械開關電器。 安裝方式:固定式、插入式和抽屜式; 用 途:配電用、電動機保護用、照明用和剩余電流保護用斷路器。 1.空氣式斷路器 空氣式斷路器(ACB)是指觸頭在大氣壓力的空氣中斷開和閉合的斷路器。 作為進線開關、母聯(lián)開關和大電流出線開關 2. 塑殼式斷路器 塑料外殼式斷路器(MCCB)具有一個用模壓絕緣材料制成的外殼作為斷

23、路器整體部件的斷路器。 作為配電線路或電動機回路的通斷與保護開關。 3.微型斷路器 微型斷路器(MCB)用來作為住宅及其類似建筑物內的并供非熟練人員使用的斷路器。 微型斷路器大量用于配電線路末端,對有關電路和用電設備進行配電、控制和保護等。 (二)低壓熔斷器 低壓熔斷器一種當電流超過規(guī)定值足夠長的時間后,通過熔斷一個或幾個特殊設計的相應的部件(即熔體),斷開其所接入的電路并分斷電源的電器。 結構型式:刀形觸頭熔斷器;螺栓連接式熔斷器;螺旋式熔斷器;圓筒帽式熔斷器等。 (三)低壓開關、隔離器、隔離開關和熔斷器組合電器 (機械的)開關一種在正常電路條件下(包括規(guī)定的過載工作條件),能夠接通、承載和

24、分斷電流,并在規(guī)定的非正常電路條件下(例如短路),能在規(guī)定時間內承載電流的機械開關電器。開關可以接通但不能分斷短路電流。 隔離器一種在斷開狀態(tài)下能符合規(guī)定的隔離功能要求的機械開關電器。隔離功能要求是指滿足距離、泄漏電流要求,以及具有斷開位置指示可靠性和加鎖等附加要求。 隔離開關一種在斷開狀態(tài)下能符合隔離器的隔離要求的開關。具有開關和隔離電器的功能。 熔斷器組合電器一種由制造廠或按其說明書將機械開關電器與一個或數(shù)個熔斷器組裝在同一個單元內的組合電器。 包括:開關熔斷器組;熔斷器式開關;隔離器熔斷器組;熔斷器式隔離器;隔離開關熔斷器組;熔斷器式隔離開關。 低壓開關、隔離器、隔離開關和熔斷器組合電器

25、功能及符號表所有電器可以為單斷點或多斷點。熔斷器式隔離開關熔斷器式隔離器熔斷器式開關隔離開關熔斷器隔離器熔斷器組開關熔斷器組熔斷器組合電器隔離開關隔離器開關接通、分斷和隔離隔離接通和分斷正常電流功能 熔斷器可接在電器的任一側或接在電器觸頭間的一固定位置。 (四)自動轉換開關電器 自動轉換開關電器(ATSE)一種用一個(或幾個)轉換開關電器和其他必需的電器組成,用于監(jiān)測電源電路,并將一個或幾個負載電路從一個電源自動轉換至另一個電源的電器。 功能:PC級能夠接通、承載、但不用于分斷短路電流;CB級配備過電流脫扣器,它的主觸頭能夠接通并用于 分斷短路電流。 (五)接觸器 (機械的)接觸器僅有一個休止

26、位置,能接通、承載和分斷正常電路條件(包括過載運行條件)下的電流的一種非手動操作的機械開關電器。 半導體接觸器依靠改變電路的導通狀態(tài)和截止狀態(tài)而完成電氣操作的接觸器。 (六)低壓成套開關設備和控制設備 低壓成套開關設備和控制設備由一個或多個低壓開關設備和與之相關的控制、測量、信號、保護、調節(jié)等設備,由制造商負責完成所有內部的電氣和機械的連接,用結構部件完整地組裝在一起的一種組合體。 結構類型(按開關安裝方式分 )固定式 結構簡單、價格便宜抽屜式 操作安全、易于檢修及維護、更換故障開關容易插拔式 僅主要元件(斷路器)采用抽出式或插入式安裝組合式 小開關用抽屜式、大開關用插拔式用途低壓配電柜(屏)

27、 動力配電(控制)箱 照明配電箱住宅樓層配電(計量)箱 戶用電表箱 一、電氣主接線的基本形式第四節(jié) 變配電所的電氣主接線 變配電所的電氣主接線以電源進線和引出線為基本環(huán)節(jié),以母線為中間環(huán)節(jié)構成的電能輸配電路。 (一)有母線接線 母線大電流低阻抗導體,可以在其上分開的各點接入若干個電路。 母線在配電裝置中起著匯集電流和分配電流的作用,又稱匯流排。 1. 單母線接線 所有電源進線和引出線都連接于同一組母線上。圖a 一路電源進線的單母線圖a 兩路電源一用一備的單母線聯(lián)鎖聯(lián)鎖 單母線接線適于出線回路少的小型變配電所,一般供三級負荷,兩路電源進線的單母線可供二級負荷。 2.分段單母線接線 兩路電源一用一

28、備時,分段斷路器接通運行。 兩路電源同時工作互為備用時,分段斷路器則斷開運行。 分段單母線可供一二級負荷。特點:每個回路經(jīng)斷路器和兩組隔離開關分別接到兩組母線上。 3. 雙母線接線應用:僅用于有大量一、二級負荷的大型變配電所。(二)無母線的主接線特點:在電源與出線或變壓器之間沒有母線連接。 特點:接線簡單,設備少,經(jīng)濟性好,適于只有一臺主變壓器的小型變電所。 1. 線路變壓器組單元接線干式變干式變SrT1250kVA 油浸變油浸變SrT630kVA 單回路線路變壓器組單元接線 正常運行時,兩路電源及主變壓器同時工作,變壓器二次側母聯(lián)斷路器QF3斷開運行。 雙回線路變壓器組單元接線可供一、二級負

29、荷。 雙回路線路變壓器組單元接線 任一路電源及主變壓器停電,變壓器二次側母聯(lián)斷路器QF3接通運行。 2.橋式接線能實現(xiàn)電源線路和變壓器的充分利用。 圖a 內橋式接線圖b 外橋式接線內橋接線適于電源線路較長、變壓器不需經(jīng)常切換操作的情況。二、變配電所電氣主接線示例(一)變配電所電氣主接線的設計與繪制 1.電氣主接線的設計 一般應遵循如右步驟: 確定供電電源電壓及其進線回路數(shù)選擇主變壓器的臺數(shù)、容量及型式擬定可能采用的主接線形式考慮所用電與操作電源的取得確定電能計量方式確定配電方式和無功補償方式選擇高低壓開關電器確定相應的配電裝置布置方案通過技術經(jīng)濟比較,確定最終方案 2.電氣主接線圖(主電路圖)

30、的繪制 n 主接線圖的繪制應與柜、屏的實際布局相對應。n 主接線圖應詳細標注。(二)10kV變電所電氣主接線示例 以一路外供電源,裝有兩臺及以上變壓器的變電所為例。 a) 變壓器一次側電氣主接線 變壓器一次側采用單母線接線。b) 變壓器二次側電氣主接線 二次側采用單母線分段接線。 低壓配電屏采用抽出式柜,其插接頭可起到隔離作用。(三)10kV配電所電氣主接線示例 設配電所由兩路外供電源供電,其中電源1容量可供全部負荷,電源2容量可供部分重要的負荷。 采用單母線分段接線。(四)35110kV總降壓變電所電氣主接線示例 以35kV雙電源進線,裝有兩臺總降壓變壓器的總降壓變電所為例。 變壓器一次側采

31、用內橋式接線35kV配電裝置采用戶內鎧裝移開式金屬封閉開關柜 變壓器二次側采用分段單母線接線。 10kV采用戶內中置式金屬封閉開關柜,柜內均配置真空斷路器。變電所設置兩臺10.5/0.4kV所用變壓器。 一、高壓配電系統(tǒng)第五節(jié) 高低壓配電系統(tǒng) 高壓配電系統(tǒng)指從總降壓變電所至配電變電所和高壓用電設備受電端的高壓電力線路及其設備,起著輸送與分配高壓電能的作用。又稱高壓配電網(wǎng)。 (一)高壓配電系統(tǒng)的接線形式 1. 放射式 特點:每路饋線僅給一個負荷點單獨供電a) 單回路放射式 b) 雙回路放射式 放射式線路故障影響范圍小,因而可靠性較高,而且易于控制和實現(xiàn)自動化,適于對重要負荷的供電。 單回路放射式

32、接線一般供二、三級負荷或專用設備,供二級負荷時宜有備用電源;雙回路放射式接線供電可靠性較單回路放射式接線大大提高,可供二級負荷,若雙回路來自兩個獨立電源,還可供一級負荷。2.樹干式 樹干式接線是有分支的輻射網(wǎng)絡,特點是每路饋線可給同一方向的多個負荷點供電 a) 單回路樹干式 1電纜分支箱b) 雙回路樹干式 樹干式線路及其開關電器數(shù)量少,投資省,但可靠性不高,不便實現(xiàn)自動化。 3、 環(huán)式(環(huán)網(wǎng)接線) 特點:配電線路從一個供電點開始,接入許多負荷點后,返回至同一或不同的供電點,形成環(huán)網(wǎng)。一般開環(huán)運行可靠性較高a) 普通環(huán)式 環(huán)網(wǎng)節(jié)點環(huán)網(wǎng)節(jié)點b) 拉手環(huán)式 c) 雙線拉手環(huán)式 (二)高壓配電系統(tǒng)的設

33、計 考慮因素:供電可靠性的要求、車間配電變壓器的容量及分布、地理環(huán)境等。n 一般用戶高壓配電網(wǎng)宜采用放射式。 n根據(jù)變壓器的容量、分布及地理環(huán)境等情況,亦可采用樹干式或環(huán)式。n 對于重要負荷,可采用雙回路放射式,或采用工作電源接線為放射式、備用電源接線為樹干式的組合形式,根據(jù)情況,也可采用拉手環(huán)式接線。 n 對于三級負荷,為節(jié)省投資可采用樹干式,負荷較大時則可采用分區(qū)樹干式接線。 配電級數(shù)不宜多于兩級。 例3-2某工廠設有一座35/10kV總降壓變電所HSS和4座10/0.38kV車間變電所STS1STS4。已知車間變電所STS1設置兩臺變壓器,一、二級負荷占總計算負荷的70;車間變電所STS

34、2設置一臺變壓器,主要為三級負荷,其中二級負荷僅占總負荷的10;車間變電所STS3和STS4處于同一方位,均設置一臺變壓器,為三級負荷。試設計該工廠高壓配電系統(tǒng)接線圖。10/0.38kVSTS2STS110/0.38kVSTS410/0.38kVSTS310/0.38kVHSS35/10kVMSS二、低壓配電系統(tǒng) 低壓配電系統(tǒng)指從配電變電所至低壓用電設備受電端的低壓電力線路及其設備,擔負著直接向低壓用電設備配電的任務。又稱低壓配電網(wǎng)。 (一)低壓配電系統(tǒng)的接線形式 1. 放射式a) 單回路放射式 MSTSAP0.38kVMM配電箱配電箱用電設備用電設備b) 雙回路放射式 AT10.38kVAT

35、n雙電源自動切換箱雙電源自動切換箱2. 樹干式A P n0 .3 8 k VS T SA P 1A P 2配電箱配電箱分支分支b)雙回路樹干式 a) 單回路樹干式 雙電源自動切換箱雙電源自動切換箱0 .3 8 k VS T SA T 2A T 1A T n3.環(huán)式開環(huán)運行 ALb)ALAPMMMa)4. 鏈式 適用于從配電箱對彼此相距很近、容量很小的次要用電設備的配電。 鏈式線路只在線路首端設置一組總的保護,可靠性低。 應滿足用電設備對供電可靠性和電能質量的要求,同時應注意接線簡單、操作方便安全,具有一定靈活性。(二)低壓配電網(wǎng)的設計 配電系統(tǒng)的層次不宜超過三級。n 正常環(huán)境的車間或建筑物內,

36、當大部分用電設備為中小容量,且無特殊要求時,宜采用樹干式配電。 n 用電設備為大容量,或負荷性質重要,或在有特殊要求的車間、建筑物內,宜采用放射式配電。 n 部分用電設備距供電點較遠,而彼此相距很近、容量很小的次要用電設備,可采用鏈式配電。 n高層建筑物內,當向樓層各配電點供電時,宜采用分區(qū)樹干式配電;部分較大容量的集中負荷或重要負荷,應從低壓配電室以放射式配電。 例3-3某高層住宅樓地下1層,地上24層,屋頂局部機房層。用電負荷有:居民住宅用電、公共照明,地下室設有生活水泵、消防水泵、水處理設備,屋頂機房設有電梯、機房照明及空調,大樓景觀照明等,由設置在1層的10/0.38kV變電所配電。其

37、中,住宅公共照明、生活水泵、消防水泵、電梯等為一級負荷,其余為三級負荷。試設計該高層住宅樓的低壓配電系統(tǒng)接線圖。AT電 梯AL節(jié) 日 彩 燈2ALAL機 房 照 明公 用 照 明B11F( 樓 外 )生 化 處 理AP低 壓 配 電 柜給 排 水 泵APAT消 防 泵1AW( 或 層 間 配 電 箱 )AL電 度 表 箱機 房 空 調6AW6AL7AL7AW12AL12AW7F13F19F25F13AL13AW18AW18AL19AL19AW24AW24AL1ALE一、變配電所的所址與型式第六節(jié) 變配電所與箱式變電站用戶變配電所按功能分: 35110/10kV總降壓變電所 10kV配電所 10

38、/0.38kV(車間)變電所 35/0.38kV直降變電所 變配電所的位置(所址)選擇: 應接近負荷中心 考慮進出線方便、設備運輸方便、接近電源側; 注意防塵、防腐、防水、防火、防爆等。當合建時又稱為配變電所 總降壓變電所型式有全戶內型、半戶內型和戶外型。 10/0.38kV變電所室內變電所箱式變電站地下變電所多用于大城市繁華地區(qū)。建筑物車間內變電所獨立變電所附設變電所室內變電所的幾種型式1. 便于運行維護與檢修(一)基本要求 2. 便于進出線 3. 保證運行安全 4. 節(jié)約土地與建筑費用5. 適應發(fā)展要求 電氣裝置要有足夠的安全凈距和操作維護通道。二、變配電所的布置 低壓配電裝置的長度超過6

39、m時,其柜(屏)后通道應設兩個通向本室或其他房間的出口;兩個出口間的距離超過15m時,尚應增加出口。變壓器的位置宜靠近低壓配電室。低壓配電室宜位于出線側。 室內變電所的每臺油量為100kg及以上的三相油浸式變壓器,應設在單獨的變壓器室內。而干式變壓器只要具有不低于IP2X的防護外殼,就可和高低壓配電裝置布置在同一房間內。圖3-20 某10/0.38kV變電所電氣平面布置圖(示例)注:為簡化起見,圖中略去變配電裝置尺寸和電纜溝布置。 變配電所總體布置的方案應因地制宜,合理設計。(二)總體布置方案 三、箱式變電站 箱式變電站又稱預裝式變電站,是由高壓開關設備、電力變壓器、低壓開關設備、電能計量設備

40、、無功補償設備、輔助設備和連接件等組成的成套設備,這些元件在工廠內被預先組裝在一個或幾個箱殼內,用來從高壓系統(tǒng)向低壓系統(tǒng)輸送電能。 (一)箱式變電站的類型1. 預裝式變電站(簡稱歐式箱變)結構:一般為“目”字型,與土建變電所類似。2. 組合式變壓器 組合式變壓器是將變壓器本體、開關設備、熔斷器、分接開關及相應輔助設備進行組合在一起的變壓器,俗稱美變。 一般為“品”字型結構。 一、供配電方案的技術經(jīng)濟比較第七節(jié) 供配電方案的技術經(jīng)濟比較 技術指標包括:供電的安全性與可靠性;電能質量;運行和維護的方便及靈活程度;自動化程度;建筑設施的壽命;占地面積;新型設備的利用等。 經(jīng)濟指標有投資費和年運行費,

41、其中,投資費中包括電力線路和變配電設備的綜合投資、變電所建筑投資、征地投資、供電貼費等;年運行費中應包括上述投資年折舊費、年維修管理費和年電能損耗費等。二、配電變壓器能效技術經(jīng)濟評價 通過綜合計算配電變壓器設備的初始投資,以及經(jīng)濟使用期內各年空載損耗和負載損耗所產(chǎn)生的損耗費用等,對技術上可行的備選方案進行綜合分析與比較,篩選推薦出技術可行、經(jīng)濟最優(yōu)的方案(即計算期總費用最小的變壓器)。本章小結 本章重點:電力變壓器選擇、高低壓電器概述、變配電所電氣主接線、高低壓配電系統(tǒng)的接線。 。 本章難點:高低壓電器概述、變配電所電氣主接線案例、供配電方案的技術經(jīng)濟比較。 教學基本要求:了解電力變壓器的結構

42、類型與聯(lián)接組別、過負荷能力、高低壓電器的結構、變配電所(箱式變電站)的結構與布置;理解開關電器中的電弧問題、一次接線的基本要求、供配電方案的技術經(jīng)濟指標;掌握電力變壓器臺數(shù)與容量的選擇方法、高低壓電器功能及符號、變配電所電氣主接線基本形式、高低壓配電網(wǎng)的接線形式。35110kV級SZ11型電力變壓器高低壓側套管高低壓側套管有載調壓開關油有載調壓開關油枕枕散熱片散熱片 本體油枕本體油枕二次端子箱二次端子箱本體油箱本體油箱鐵芯疊裝鐵芯疊裝帶分接開關的器身帶分接開關的器身10kV級S11-M-變壓器卷制鐵芯及繞組高低壓側套管高低壓側套管無勵磁分接開關無勵磁分接開關壓力釋放閥壓力釋放閥散熱片散熱片油箱

43、油箱器身10kV級SHl5-M非晶合金鐵芯配電變壓器 非晶合金是一種厚度極薄,僅0.03mm厚的導磁材料,具有優(yōu)良的磁性、高強的韌性。用非晶合金制造的配電變壓器,空載損耗較硅鋼S9系列下降75%,空載電流比S9下降50%。非晶合金的特性使之成為環(huán)保節(jié)能的理想電氣產(chǎn)品。五芯柱鐵芯10kV級級SCB10型變壓器型變壓器 (IP00)高壓接線端子高壓接線端子低壓接線端子低壓接線端子溫控儀溫控儀冷卻風機冷卻風機低壓繞組低壓繞組高壓繞組高壓繞組環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂澆注澆注 鐵心鐵心無載分接無載分接開關開關10kV級干式變壓器防護外殼 (IP20)10kV級非包封干式變壓器 (IP00)真空斷路器的結構真空滅

44、弧室真空電弧發(fā)散型或收縮型螺旋形狀的真空滅弧室觸頭SF6斷路器的結構LW36-126型戶外自能式高壓SF6斷路器 HD4/R 戶內六氟化硫斷路器SF6斷路器的滅弧室真空斷路器的彈簧操動機構緊急手動分閘裝置電子控制器永磁傳動裝置電容器位置傳感器永磁傳動裝置真空斷路器的永磁操動機構接線端子接線端子 絕緣子絕緣子安裝卡座安裝卡座熔斷器觸頭熔斷器觸頭 瓷熔管內有瓷熔管內有 金屬熔體與石英沙金屬熔體與石英沙熔斷器底座熔斷器底座石英沙石英沙熔斷撞針熔斷撞針金屬熔體纏繞在內瓷管上金屬熔體纏繞在內瓷管上瓷熔管剖面瓷熔管剖面高壓戶內限流式熔斷器結構高壓戶內限流式熔斷器結構戶外跌開式熔斷器結構戶外跌開式熔斷器結構 (噴射式熔斷器)(噴射式熔斷器)隔離閘刀隔離閘刀上接線端子上接線端子 下接線端子下接線端子 傳動機構傳動機構GN19-12/4001250型戶內高壓隔離開關配用CS6-1G手力操

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