工廠供電課件第3章一次接線

1、1工廠供電主講人：游國棟天津科技大學2第三章 工廠供配電系統(tǒng)一次接線教學基本內(nèi)容：工廠內(nèi)部供配電系統(tǒng)的組成，一次接線的基本方式，高壓配電網(wǎng)絡(luò)的基本配電方式，變電所變壓器臺數(shù)和容量的選擇，電壓偏移及改善措施。重點：工廠內(nèi)部供配電系統(tǒng)的組成，一次接線的基本方式，高壓配電網(wǎng)絡(luò)的基本配電方式，變電所變壓器臺數(shù)和容量的選擇。難點：一次接線的基本方式，高壓配電網(wǎng)絡(luò)的基本配電方式，變電所變壓器臺數(shù)和容量的選擇。本章主要教學要求：了解工廠內(nèi)部供配電系統(tǒng)的組成，了解供配電的基本原則，掌握電氣主接線的定義及其基本接線方式，掌握高壓配電的基本方式。 3第一節(jié) 概述第二節(jié) 變電所變壓器臺數(shù)和容量的選擇第四節(jié) 高壓配電

2、網(wǎng)絡(luò)（重點）第三節(jié) 變配電所電氣主接線（重點）4第一節(jié) 概述工廠供配電系統(tǒng)接線圖通常有工廠供配電系統(tǒng)平面布置圖和電氣接線圖。工廠供配電系統(tǒng)電氣接線圖按其在變電所（配電所）的作用不同可以分為電氣主接線圖（一次接線圖）和二次接線圖。圖3-1 工廠供配電系統(tǒng)平面布置圖 5基本概念：1.電氣主接線：指的是將變壓器、開關(guān)電器、互感器等電氣設(shè)備按照一定順序連接而成的接受、分配和傳輸電能的總電路，又稱為一次電路或一次接線圖。一次電路中的所有電氣設(shè)備稱為一次元件或一次電氣設(shè)備。2.二次接線：是用來測量、控制、信號、保護和自動調(diào)節(jié)一次設(shè)備運行的電路，又稱為二次回路。二次回路中的所有設(shè)備（如測量儀表、保護繼電器等

3、）稱為二次設(shè)備或二次元件。一次和二次接線之間是通過電壓互感器和電流互感器相互關(guān)聯(lián)的，互感器一側(cè)接于主回路，二次側(cè)接于二次回路（輔助電路），互感器屬于一次設(shè)備。6第二節(jié) 變電所變壓器臺數(shù)和容量的選擇一、變壓器型號選擇 變壓器（文字符號為T或B）是變電所中關(guān)鍵的一次設(shè)備，其主要功能是升高或降低電壓，以利于電能的合理輸送、分配和使用。變壓器的分類方法比較多，按功能分有升壓變壓器和降壓變壓器；按相數(shù)分有單相和三相變壓器；按繞組導體的材質(zhì)分有銅繞組和鋁繞組變壓器；按冷卻方式和繞組絕緣分有油浸式、干式兩大類，其中油浸式變壓器又有油浸自冷式、油浸風冷式、油浸水冷式和強迫油循環(huán)冷卻式等，而干式變壓器又有繞注式

4、、開啟式、充氣式（SF6）等；按用途分又可分為普通變壓器和特種變壓器；按調(diào)壓方式分有無載調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器。安裝在總降壓變電所的變壓器通常稱為主變壓器，610KV/0.4KV的變壓器常叫做配電變壓器。7變壓器的型號表示及含義如下：如S9-1000/10表示三相銅繞組油浸式（自冷式）變壓器，設(shè)計序號為9，容量為1000 kVA，高壓繞組額定電壓為10 kV。（參看附錄P257）在選擇變壓器時，應(yīng)選用低損耗節(jié)能型變壓器，如S9系列或S10系列。高損耗變壓器已倍淘汰，不再采用。在多塵或有腐蝕性氣體嚴重影響變壓器安全的場所，應(yīng)選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器；供電系統(tǒng)中沒有特殊要求和民用建筑獨立

5、變電所常采用三相油浸自冷電力變壓器（S9、SL9、S10-M、S11、S11-M等）；對于高層建筑、地下建筑、發(fā)電廠、化工等單位對消防要求較高場所，宜采用干式電力變壓器（SC、 SCZ、SCL 、SG3、 SG10、 SC6等）；對電網(wǎng)電壓波動較大，為改善電能質(zhì)量采用有載調(diào)壓電力變壓器(SLZ7、 SZ7、 SFSZ 、SGZ3等)。 8二、變壓器臺數(shù)和容量的確定 1總降壓變電所主變壓器臺數(shù)和容量的確定變壓器臺數(shù)的確定：（1）應(yīng)滿足用電負荷對可靠性的要求。在有一、二級負荷的變電所中，宜選擇兩臺主變壓器，當在技術(shù)經(jīng)濟上比較合理時，主變壓器也可選擇多于兩臺。（2）對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變化較大宜采

6、用經(jīng)濟運行方式的變電所，應(yīng)選擇兩臺變壓器。（3）三級負荷一般選擇一臺主變壓器，如果負荷較大時，也可選擇兩臺主變壓器。9變壓器容量的確定：（1）單臺變壓器容量的確定單臺變壓器其額定容量SN應(yīng)能滿足全部用電設(shè)備的計算負荷Sc，考慮負荷發(fā)展留有一定的容量裕度，并考慮變壓器的經(jīng)濟運行，即： SN（1.151.4）Sc （3-1）（2）裝有兩臺主變壓器容量的確定任意一臺主變壓器容量SN應(yīng)同時滿足下列兩個條件：任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足總計算負荷的60%70%的要求。 SN=（0.60.7）Sc （3-2）任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)能滿足全部一、二級負荷SC（+）的需要 SNSC（+） （3-3）一般

7、來講，變壓器容量和臺數(shù)的確定是與變電所主接線方案一起確定的，在設(shè)計主接線方案時，也要考慮到用電單位對變壓器臺數(shù)和容量的要求。102車間變電所變壓器臺數(shù)和容量的確定車間變電所變壓器臺數(shù)和容量的確定原則和總降壓變電所基本相同。即在保證電能質(zhì)量的要求下，應(yīng)使投資、運行費用少，有色金屬耗用量少。車間變電所變壓器臺數(shù)選擇原則，對二、三級負荷，變電所只設(shè)置一臺變壓器，其容量可根據(jù)計算負荷決定?？梢钥紤]從其它車間的低壓線路取得備用電源，這不僅在故障下可以對重要的二級負荷供電，而且在負荷極不均勻的輕負荷時，也能使供電系統(tǒng)達到經(jīng)濟運行。對一二級負荷較大的車間，采用兩回獨立進線，設(shè)置二臺變壓器，其容量確定和總降壓

8、變電所相同。當負荷分散時，可設(shè)置兩個各有一臺變壓器的變電所。11車間變電所中，單臺變壓器容量不宜超過1000kVA，現(xiàn)在我國已能生產(chǎn)一些斷流量更大和短路穩(wěn)定度更好的新型低壓開關(guān)電器，因此如車間負荷容量較大，負荷集中且運行合理時，可選用單臺容量為1250（或1600）2000kVA的配電變壓器。對裝設(shè)在二層樓以上的干式變壓器，其容量不宜大于630kVA。12例4-1 某一車間變電所（10kV/0.4 kV），總計算負荷為1350 kVA，其中一、二級負荷680kVA。試選擇變壓器的臺數(shù)和容量。解：根據(jù)車間變電所變壓器臺數(shù)及容量選擇要求，該車間變電所有一、二級負荷，故宜選擇兩臺變壓器。任一臺變壓器

9、單獨運行時，要滿足60%70%的負荷，即SN=（0.6 0.7）1350kV A=810kV A945 kV A且任一臺變壓器應(yīng)滿足SN680 kV A因此，可選兩臺容量均為1000 kV A的變壓器，具體型號為S9-1000/10。13三、變壓器容量和過負荷能力1變壓器的實際容量電力變壓器的額定容量，是指它在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，室外安裝時，在規(guī)定的使用年限內(nèi)（一般規(guī)定為20年）連續(xù)輸出的最大視在功率。一般規(guī)定，如果變壓器安裝地點的年平均氣溫0.av20C，則年平均氣溫每升高，變壓器的容量應(yīng)相應(yīng)減小1。因此變壓器的實際容量（出力）應(yīng)計入一個溫度校正系數(shù)K。對室外變壓器其實際容量為： （3-4

10、）式中SN.T為變壓器的額定容量。對室內(nèi)變壓器，由于散熱條件較差，變壓器進風口和出風口間大概有15C溫差，因此處在室中間的變壓器環(huán)境溫度比戶外溫度大約高8C，因此其容量要減小8。 （3-5） 142變壓器正常過負荷電力變壓器在運行中，其負荷總是變化的、不均勻的。就一晝夜而言，很大一部分時間的負荷都低于最大負荷，而變壓器容量是按最大負荷選擇的，因此變壓器運行時實際上沒有充分發(fā)揮其負荷能力。選擇變壓器容量時，有時還考慮系統(tǒng)發(fā)生故障時變壓器過負荷，以保證負荷用電要求，因此，在正常工作時，變壓器往往達不到它的額定值。從維持變壓器規(guī)定的使用年限考慮，變壓器在必要時完全可以過負荷運行。對于油浸式變壓器，其

11、允許過負荷包括以下兩部分：（1）由于晝夜負荷不均勻而考慮的過負荷（2）由于夏季欠負荷而在冬季考慮的過負荷，但不得超過15% 以上兩部分過負荷同時考慮，室外變壓器過負荷不得超過30%，室內(nèi)變壓器過負荷不得超過20%。干式變壓器一般不考慮正常過負荷。153變壓器的事故過負荷一般來講，變壓器在運行時最好不要過負荷，但是在事故情況下可以允許短時間較大幅度地過負荷運行，但運行時間不得超過表3-1所規(guī)定的時間。表3-1電力變壓器事故過負荷允許值 油浸自冷變 壓 器過負荷百分數(shù)（%）306075100200允許過負荷時間/min1204520101.5干 式變壓器過負荷百分數(shù)（%）1020305060允許過

12、負荷時間/min75604516516第三節(jié) 變配電所電氣主接線(*)一、變電所的構(gòu)成變電所由一次回路和二次回路構(gòu)成。1一次回路 供配電系統(tǒng)中承擔輸送和分配電能任務(wù)的電路，稱一次回路，也稱為主電路或主接(結(jié))線。一次電路中所有的電氣設(shè)備稱為一次設(shè)備，如變壓器、斷路器、互感器等。 一次設(shè)備按功能分類： 變換設(shè)備 按電力系統(tǒng)的要求，改變電壓或電流大小的設(shè)備，如變壓器、電流互感器、電壓互感器等。 17 控制設(shè)備 用來控制一次電路通、斷的設(shè)備，如高低壓斷路器、開關(guān)等。 保護設(shè)備 用來對電力系統(tǒng)進行過電流和過電壓等保護的設(shè)備，如熔斷器、避雷器等。 補償設(shè)備 用來補償電力系統(tǒng)中無功功率以提高功率因數(shù)的設(shè)備

13、，如并聯(lián)電容器等。 成套設(shè)備（裝置） 按一次電路接線方案的要求，將有關(guān)的一次設(shè)備及其相關(guān)的二次設(shè)備組合為一體的電氣裝置，如高低壓開關(guān)柜、低壓配電箱等。 2二次回路 凡用來控制、指示、監(jiān)測和保護一次設(shè)備運行的電路，叫二次回路，也叫二次接（結(jié)）線。 二次回路中所有電氣設(shè)備都稱為二次設(shè)備或二次元件，如儀表、繼電器、操作電源等。 18二、變電所的結(jié)構(gòu)1. 變壓器室2. 高壓配電室的結(jié)構(gòu) 3. 低壓配電室 4. 高壓電容器室 5 . 控制室 19三、對變電所主接線的要求 變電所的主接線是實現(xiàn)電能輸送和分配的一種電氣接線，在變電所主接線圖中將導線或電纜、電力變壓器、母線、各種開關(guān)、避雷器、電容器等電氣設(shè)備

14、有序地連接起來，只表示相對電氣，聯(lián)接關(guān)系而不表示實際位置。通常以單線來表示三相系統(tǒng)。 1.安全 充分保證人身和設(shè)備的安全。2.可靠 應(yīng)滿足用電單位對供電可靠性的要求。3.靈活 能適應(yīng)各種不同的運行方式，操作檢修方便。4.經(jīng)濟 主接線設(shè)計應(yīng)簡單，投資少，運行管理費用低。20四、變電所常用主接線1線路變壓器組單元接線 結(jié)構(gòu)：當只有一路電源供電線路和一臺變壓器時，可采用線路變壓器組接線。 特點：接線簡單，所用電氣設(shè)備少，配電裝置簡單，節(jié)約建設(shè)投資。該單元中任一設(shè)備發(fā)生故障時，變電所全部停電，可靠性不高。 適用范圍：小容量三級負荷、小型工廠或非生產(chǎn)性用戶。圖3-2線路變壓器組單元接線圖 212單母線接

15、線（1）單母線不分段接線 結(jié)構(gòu)： 特點：接線簡單清晰，使用設(shè)備少，經(jīng)濟性比較好，發(fā)生誤操作的可能性小?？煽啃院挽`活性差。當電源線 路、母線或母線隔離開關(guān)發(fā) 生故障或進行檢修時，全部 用戶供電中斷。 適用范圍：三級負荷， 有備用電源的二級負荷。 圖3-3 單母線不分段接線圖 22（2）單母線分段接線（包括分析雙母線接線方式） 結(jié)構(gòu)：可采用隔離開關(guān)或斷路器分段，隔離開關(guān)分段因倒閘操作不便，現(xiàn)已不再采用。單母線分。 特點：供電可靠性高，操作靈活。圖3-4單母線分段接線圖 23采用分段單獨運行時，當任一段母線發(fā)生故障或檢修時，僅停止對該段母線所帶負荷的供電。當任一電源線路故障或檢修時，可經(jīng)“倒閘操作”

16、恢復該段母線所帶負荷的供電。母線故障或檢修時，仍有50%左右的用戶停電?！暗归l操作”的原則：接通電路時先閉合隔離開關(guān)，后閉合斷路器；切斷電路時先斷開斷路器，后斷開隔離開關(guān)。采用并列運行時，若遇電源檢修，無需母線停電，只需斷開電源的斷路器及其隔離開關(guān)，調(diào)整另外電源的負荷就行。但是當母線故障或檢修時，就會引起正常母線的短時停電。 適用范圍：有兩路電源進線時。三路高壓電源供電單母線分段接線，用于高層賓館飯店。圖3-5三回三受電斷路器的單母線分段接線圖（a）用斷路器分段（b）用隔離開關(guān)分段 243橋式接線橋式接線是指在兩路電源進線之間跨接一個斷路器，猶如一座橋。（1）內(nèi)橋式接線：斷路器跨在進線斷路器的

17、內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，稱為內(nèi)橋式接線。 結(jié)構(gòu)： 特點：接線簡單，經(jīng)濟，可靠性高，安全，靈活 。線路檢修或故障時由另一路電源供電。變壓器檢修或故障時經(jīng)倒閘操作恢復供電。 適用范圍：、級負荷、線路長、負荷平坦。圖3-6內(nèi)橋式接線 25（2）外橋式接線：斷路器跨在進線斷路器的外側(cè)，靠近電源側(cè)，稱為外橋式接線。 結(jié)構(gòu)： 特點：接線簡單，經(jīng)濟，可靠性高，安全，靈活 。變壓器檢修或故障時不影響供電。線路檢修或故障時經(jīng)倒閘操作，變壓器由另一路外橋供電。 適用范圍：、級負荷、線路短、負荷變化大。圖3-7 外橋式接線 26五、典型的總降壓變電所主接線 一般大中型企業(yè)采用35110kV電源進線時都設(shè)置總降壓變電所，將

18、電壓降至610kV后分配給各車間變電所?？偨祲鹤冸娝鹘泳€一般有線路變壓器組、單母線、內(nèi)橋式、外橋式等幾種接線形式。下面按單電源進和雙電源進線兩種情況，介紹總降變電所常用的主接線。 1. 單電源進線的總降壓變電所主接線 （1）一次側(cè)線路變壓器組、二次側(cè)單母線不分段主接線總降壓變電所為單電源進線一臺變壓器時，主接線采用一次側(cè)線路變壓器組、二次側(cè)單母線不分段接線, 又稱一次側(cè)無母線、二次側(cè)單母線不分段主接線，如圖3-8所示，進線開關(guān)也可采用隔離開關(guān)和跌落式熔斷器。這種主接線經(jīng)濟簡單，可靠性不高，適用于負荷不大的三級負荷情況。 圖3-8 總降變電所線路變壓器組（無母線）主接線 27（2）一次側(cè)單母線

19、不分段、二次側(cè)單母線分段主接線總降壓變電所為單電源進線兩臺變壓器，主接線采用一次側(cè)單母線不分段、二次側(cè)單母分段接線，如圖3-9所示。輕負荷時可停用一臺； 當其中一臺變壓器因故障或需停運檢修時，接于該段母線上的負荷，可通過閉合母線聯(lián)絡(luò)（分段）開關(guān)6QF來獲得電源，提高了供電可靠性，但單電源供電的可靠性不高，因此這種接線只適用于三級負荷及部分二級負荷。圖3-9 總降變電所一次側(cè)單母線，二次側(cè)單母線分段主接線 282. 雙回電源進線總降壓變電所主接線由于采用雙回電源進線，總降壓變電所主變壓器一般都在兩臺或兩臺以上，現(xiàn)以兩臺主變?yōu)槔?，介紹總降壓變電所常用主接線。（1）一二次側(cè)均采用單母分段主接線該主接

20、線圖如圖3-10所示，由于進線開關(guān)和母線分段開關(guān)均采用了斷路器控制，操作十分靈活，供電可靠性較高，適用于大中型企業(yè)的一、二級負荷供電。 圖3-10 一二次側(cè)均采用單母線的雙電源進線總降變電所主接線 29（2）內(nèi)橋式主接線內(nèi)橋式接線如圖3-11所示。線路1WL、2WL來自兩個獨立電源，經(jīng)過斷路器1QF、2QF分別接至變壓器1T、2T的高壓側(cè)，向變電所供電，變壓器回路僅裝隔離開關(guān)3QS、6QS。當線路1WL故障或檢修時。斷路器1QF斷開，變壓器1T由線路2WL經(jīng)橋接斷路器3QF繼續(xù)供電。同理，當2WL故障或檢修時變壓器2T可由線路1WL繼續(xù)供電。因此這種主接線大大提高了供電的可靠性和靈活性。但當變

21、壓器檢修或故障時，須進行倒閘操作，操作較復雜且時間較長。當變壓器1T發(fā)生故障時， 1QF和3QF因故障跳閘，此時，打開3QS后再合上1QF和3QF即可恢復1WL線路的工作。適用于大中型企業(yè)的一、二級負荷供電。圖3-11 總降變電所內(nèi)橋式主接線 30內(nèi)橋式接線適用于以下條件的總降壓變電所：供電線路長，線路故障幾率大；負荷比較平穩(wěn)，主變壓器不需要頻繁切換操作；沒有穿越功率的終端總降壓變電所。所謂穿越功率，是指某一功率由一條線路流入并穿越橫跨橋又經(jīng)另一線路流出的功率。 31（3）外橋式主接線外橋式接線如圖3-12所示。其特點是：變壓器回路裝斷路器，線路1WL、2WL僅裝線路隔離開關(guān)。任一變壓器檢修或

22、發(fā)生故障時，如變壓器1T發(fā)生故障，斷開1QF，打開其兩側(cè)隔離開關(guān)，然后合上3QF兩側(cè)隔離開關(guān)，再合上3QF，使兩路電源進線又恢復并列運行。但當線路檢修或故障時，須進行倒閘操作，操作較復雜且時間較長。外橋式接線的優(yōu)點：對變壓器回路的操作非常方便、靈活，供電可靠性高，適用于有一、二級負荷的用戶或企業(yè)。圖3-12 總降變電所外橋式主接線 32外橋式接線適用于以下條件的總降壓變電所：供電線路短，線路故障幾率少；用戶負荷變化大，變壓器操作頻繁；有穿越功率流經(jīng)的中間變電所，因為采用外橋式接線，總降壓變電所運行方式的變化將不影響公共電力系統(tǒng)的潮流。33第四節(jié) 高壓配電網(wǎng)絡(luò)(*)電力線路的基本要求：供電安全可

23、靠，操作方便，運行靈活、經(jīng)濟和有利發(fā)展。電力線路按電壓高低分：有1kV以上的高壓線路和1kV以下的低壓線路。電力線路按結(jié)構(gòu)形式分：有架空線路和電纜線路以及室內(nèi)線路等。工廠、企業(yè)的高壓配電網(wǎng)絡(luò)是指廠區(qū)內(nèi)由總變（配）電所到車間變電所1kV以上的高壓電力線路。通常，高壓配電網(wǎng)絡(luò)的電壓采用10kV。34一、電力線路的結(jié)線方式結(jié)線（配電）方式是指由電源端（變、配電站）向負荷端（電能用戶或用電設(shè)備）輸送電能時采用的網(wǎng)絡(luò)形式。電力線路的基本要求：供電安全可靠，操作方便，運行靈活、經(jīng)濟和有利發(fā)展。電力線路按電壓高低分，有1kV以上的高壓線路和1kV及以下的低壓線路。電力線路按結(jié)構(gòu)形式分，有架空線路和電纜線路以

24、及室內(nèi)（車間）線路等。35二、高壓電力線路的配電方式高壓線路的作用是在企業(yè)內(nèi)部從總降壓變電所（或配電所）以610kV電壓向各車間變電所、建筑物變電所或高壓用電設(shè)備配電。其常用的基本結(jié)線方式有放射式、樹干式和環(huán)形三種。1.高壓放射式高壓放射式結(jié)線（配電）是指變配電所高壓母線上引出的一回線路直接向一個車間變電所或高壓用電設(shè)備供電，沿線不支接其他負荷。圖3-13為高壓放射式結(jié)線。圖3-13 高壓放射式接線(a) 單回路放射式 (b)雙回路放射式 (c)具有公共線路的放射式 (d)具有低壓聯(lián)絡(luò)線的放射式 36圖3-13a為單回路放射式，該方式結(jié)線清晰，操作維護方便，保護簡單，便于實現(xiàn)自動化。由于放射式

25、線路之間互不影響，故供電可靠性較高。但當這種放射式線路發(fā)生故障時，該線路所供電的負荷都要停電。為提高可靠性，根據(jù)具體情況可增加備用線路，如圖b采用的雙回路放射式；圖c的公共備用結(jié)線；圖d的低壓聯(lián)絡(luò)線路。如果采用來自兩個電源的兩路高壓進線，可更進一步提高其可靠性。高壓放射式結(jié)線所用的高壓開關(guān)設(shè)備較多，所以投資較大。 372.高壓樹干式高壓樹干式結(jié)線（配電）是指由變配電所高壓母線上引出的每路高壓配電干線上，沿線支接了幾個車間變電所或負荷點的結(jié)線方式。如圖3-14所示。圖a為無備用的單樹干式結(jié)線，該結(jié)線方式使變配電所的出線減少，高壓開關(guān)柜相應(yīng)也減少，可節(jié)約有色金屬的消耗量。但其供電可靠性差，干線故障或檢修將引起干線上的全部用戶停電。所以一般干線上連接的變壓器不得超過5臺，總?cè)萘坎粦?yīng)大于3000kV