電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)課件

電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)課件第一頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日1電力系統(tǒng)概述2電力負(fù)荷的計(jì)算

3變電所位置及變壓器臺(tái)數(shù)和容量選擇

4變配電所高低壓一次設(shè)備

5變配電所的主電路圖

6低壓供配電線路的接線方式

7供電系統(tǒng)的防雷與接地

第二頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

1電力系統(tǒng)概述1.1電力系統(tǒng)的構(gòu)成

1）一個(gè)完整的電力系統(tǒng)由分布各地的各種類型的發(fā)電廠、升壓和降壓變電所、輸電線路及電力用戶組成，它們分別完成電能的生產(chǎn)、電壓變換、電能的輸配及使用。

第三頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日2）電力網(wǎng)絡(luò)或電網(wǎng)指電力系統(tǒng)中除發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備之外的部分,即電力系統(tǒng)中各級(jí)電壓的電力線路及其聯(lián)系的變配電所。

3）動(dòng)力系統(tǒng)指電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的“動(dòng)力部分”?！皠?dòng)力部分”――包括水力發(fā)電廠的水庫、水輪機(jī)，熱力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機(jī)、熱力網(wǎng)和用電設(shè)備，以及核電廠的反應(yīng)堆等等?？偨Y(jié)：電力網(wǎng)絡(luò)是電力系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，而電力系統(tǒng)又是動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，這三者的關(guān)系也示于圖1-1。第四頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

圖1-1動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)絡(luò)示意圖第五頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日1.2電力系統(tǒng)的電壓

1.三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓根據(jù)受電設(shè)備和供電設(shè)備的額定電壓，國(guó)標(biāo)GB/T156—2007《標(biāo)準(zhǔn)電壓》規(guī)定了交流電力網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓等級(jí)。

1）電網(wǎng)(電力線路)的額定電壓電網(wǎng)的額定電壓是確定其它一切電力設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)，它是國(guó)家根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(shù)分析后確定的。三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備常用的額定電壓如表1.1所示。

第六頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日表1.1我國(guó)交流電力網(wǎng)和電氣設(shè)備的額定電壓

第七頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

2）電力設(shè)備的額定電壓

用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同級(jí)電網(wǎng)的額定電壓相同。發(fā)電機(jī)的額定電壓規(guī)定高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓的5％，以補(bǔ)償線路上的電壓損失。變壓器的額定電壓分為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(dāng)變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連時(shí)，如圖1.2中的變壓器T1，其額定電壓與發(fā)電機(jī)額定電壓相同，即高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓的5％；當(dāng)變壓器連接在線路上時(shí)，如圖1.2中的變壓器T2，成為電網(wǎng)上的一個(gè)負(fù)荷，其一次繞組額定電壓與電網(wǎng)額定電壓相同。

圖1.2電力變壓器的額定電壓說明

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（2）變壓器的二次繞組額定電壓也分兩種情況：當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路較長(zhǎng)時(shí)，如圖1.2中的變壓器T1，其額定電壓應(yīng)高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓的10％，5%用來補(bǔ)償變壓器二次繞組的內(nèi)阻抗壓降，5%用來補(bǔ)償線路上的電壓損失；當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路不太長(zhǎng)時(shí)，如圖1.2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(bǔ)償變壓器內(nèi)部的電壓損耗。

圖1.2電力變壓器的額定電壓說明

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2.電壓分類及高低電壓的劃分按國(guó)標(biāo)規(guī)定，額定電壓分為三類：第一類額定電壓為100V及以下，如12V、24V、36V等，主要用于安全照明、潮濕工地建筑內(nèi)部的局部照明及小容量負(fù)荷。第二類額定電壓為100V以上、1000V以下，如127V、220V、380V、600V等，主要用作低壓動(dòng)力電源和照明電源。

第十頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日第三類額定電壓為1kV以上，有6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等，主要用于高壓用電設(shè)備、發(fā)電及輸電設(shè)備。在電力系統(tǒng)中，通常把1kV以下的電壓稱為低壓，1kV以上的電壓稱為高壓，220kV以上的電壓稱為超高壓，1000kV以上的電壓稱為特高壓。三相電力設(shè)備的額定電壓不作特別說明時(shí)均指線電壓。

第十一頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日1.3供電系統(tǒng)配電電壓的選擇

1．高壓配電電壓的選擇供電系統(tǒng)的高壓配電電壓主要取決于當(dāng)?shù)毓╇婋娫措妷阂约案邏河秒娫O(shè)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6～10kV，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來看，最好采用10kV配電電壓。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(dǎo)線或電纜截面越小，因而采用10kV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(shè)備的選型及將來的發(fā)展來說，10kV更優(yōu)于6kV。對(duì)于一些廠區(qū)面積大、負(fù)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35～220kV架空線直接深入工廠負(fù)荷中心配電，這樣可以分散建立總降壓變電所，簡(jiǎn)化供電環(huán)節(jié)，節(jié)約有色金屬，

降低功率損耗和電壓損失。

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2．低壓配電電壓的選擇供電系統(tǒng)的低壓配電電壓一般采用220/380V的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)，但在某些特殊的場(chǎng)合如礦井，因負(fù)荷中心遠(yuǎn)離變電所，為保證負(fù)荷端的電壓水平故采用660V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(jiǎn)化供配電系統(tǒng)。另外，在某些場(chǎng)合，由于安全的原因，可以采用特殊的安全低電壓配電。

第十三頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日1.4供電系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)

1．電壓的質(zhì)量要求國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12325—2008《電能質(zhì)量供電電壓偏差》規(guī)定了不同電壓等級(jí)的允許電壓偏差的限值：

35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏差絕對(duì)值之和不超過標(biāo)稱電壓的10%；

20kV及以下三相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓±7%；

220V單相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的+7%、

-10%。對(duì)供電點(diǎn)容量較小，供電距離較長(zhǎng)以及對(duì)供電電壓偏差有特殊要求的用戶，由供、用電雙方協(xié)議確定。第十四頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

2．頻率的要求我國(guó)規(guī)定的額定電壓頻率為50Hz，大容量系統(tǒng)允許的頻率偏差為±0.2Hz，中、小容量系統(tǒng)允許的頻率偏差為±0.5Hz。頻率的調(diào)整主要由發(fā)電廠進(jìn)行。電力系統(tǒng)的頻率指標(biāo)由電力系統(tǒng)給予保證。

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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(yùn)行的基本要求。所謂供電的可靠性，是指確保用戶能夠隨時(shí)得到供電。這就要求供配電系統(tǒng)的每個(gè)環(huán)節(jié)都安全、可靠運(yùn)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(duì)供電可靠性的要求是不一樣的。根據(jù)對(duì)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(fù)荷分為三類。

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1）一級(jí)負(fù)荷一級(jí)負(fù)荷是指中斷供電將造成人身傷亡危險(xiǎn)，或造成重大設(shè)備損失且難以修復(fù)，或給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來重大損失，或在政治上造成重大影響的電力負(fù)荷。礦井一級(jí)電力負(fù)荷有主要通風(fēng)機(jī)、井下主排水設(shè)備、下山開采的采區(qū)排水設(shè)備升降人員的主井提升機(jī)、抽放瓦斯設(shè)備（包括井下移動(dòng)抽放泵站設(shè)備）。一級(jí)負(fù)荷要求由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，當(dāng)其中一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞。對(duì)一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩個(gè)電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。常用的應(yīng)急電源有：獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組、專門的供電線路、

蓄電池、干電池等。

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2）二級(jí)負(fù)荷二級(jí)負(fù)荷是指中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的電力負(fù)荷，如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。

礦井的二級(jí)電力負(fù)荷有主井提升機(jī)、經(jīng)常升降人員的斜井提升設(shè)備、副井井口及井底操車設(shè)備、主要空氣壓縮機(jī)、主井裝卸設(shè)備、大巷帶式輸送機(jī)、井下主要電機(jī)車運(yùn)輸設(shè)備、井下運(yùn)輸信號(hào)系統(tǒng)、礦井信息系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)及生產(chǎn)監(jiān)控設(shè)備、綜合機(jī)械化采煤及其運(yùn)輸設(shè)備、礦燈充電設(shè)備、礦井行政通信及調(diào)度通信設(shè)備、井筒保溫及其供熱設(shè)備、有熱害礦井的制冷站設(shè)備、運(yùn)煤索道的驅(qū)動(dòng)機(jī)、配有備用泵的消防泵、無事故排出口的礦井污水泵、地面生產(chǎn)系統(tǒng)、生產(chǎn)流程中的照明設(shè)備、鐵路裝車設(shè)備、單臺(tái)蒸發(fā)量為4t/h以上的鍋爐。

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二級(jí)負(fù)荷要求由雙回路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺(tái)，當(dāng)其中有一條回路或一臺(tái)變壓器發(fā)生常見故障時(shí)，二級(jí)負(fù)荷應(yīng)不致中斷供電，或中斷供電后能迅速恢復(fù)供電。

3）三級(jí)負(fù)荷三級(jí)負(fù)荷為一般電力負(fù)荷，所有不屬于上述一、二級(jí)負(fù)荷者均為三級(jí)負(fù)荷。由于三級(jí)負(fù)荷為不重要的一般負(fù)荷，

因而它對(duì)供電電源無特殊要求。

第十九頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日2電力負(fù)荷的計(jì)算2.1計(jì)算負(fù)荷及設(shè)備容量

1.計(jì)算負(fù)荷的概念根據(jù)用電設(shè)備的安裝容量，采用一定的計(jì)算方法得出的負(fù)荷，稱為計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想負(fù)荷，其熱效應(yīng)和實(shí)際負(fù)荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等。

如以計(jì)算負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜其發(fā)熱溫度不會(huì)超過允許值。

第二十頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日導(dǎo)體通過電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間大約為(3～4)τ，τ為發(fā)熱時(shí)間常數(shù)。截面在16mm2及以上的導(dǎo)體，其τ≥10min。因此，載流導(dǎo)體大約經(jīng)30min后可達(dá)到穩(wěn)定溫升值，計(jì)算負(fù)荷也就是半小時(shí)最大負(fù)荷。分別用P30、Q30、S30和I30表示有功計(jì)算負(fù)荷、無功計(jì)算負(fù)荷、視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流。計(jì)算負(fù)荷是分析和設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是選擇供電系統(tǒng)導(dǎo)線、變壓器、開關(guān)電器等設(shè)備的依據(jù)。如計(jì)算負(fù)荷過大，則將使電器和導(dǎo)線電纜選得過大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)；如計(jì)算負(fù)荷過小，又將使電器和導(dǎo)線電纜處于過負(fù)荷下運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至燒毀。因此，

正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。

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2.設(shè)備容量的確定采用需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷時(shí)，首先要知道設(shè)備的容量Pe。設(shè)備容量與設(shè)備的工作制有關(guān)，設(shè)備容量不一定就是設(shè)備銘牌上所標(biāo)定的額定容量。因此，當(dāng)統(tǒng)計(jì)設(shè)備的安裝容量時(shí)，不能將銘牌上的額定功率直接相加，而應(yīng)按不同的工作性質(zhì)將用電設(shè)備分組，再將不同負(fù)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(shè)備容量。

1）長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行工作制采用長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行工作制的設(shè)備工作時(shí)間長(zhǎng)，連續(xù)運(yùn)行，絕大多數(shù)用電設(shè)備都屬于這一類設(shè)備，

如風(fēng)機(jī)、泵類、機(jī)床、

照明等。

這類設(shè)備的設(shè)備容量就是設(shè)備銘牌上的額定容量。

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2）短時(shí)運(yùn)行工作制采用短時(shí)運(yùn)行工作制的設(shè)備工作時(shí)間短，停歇時(shí)間長(zhǎng)，如船閘電動(dòng)機(jī)、機(jī)床中的輔助電動(dòng)機(jī)等，其設(shè)備容量按銘牌額定容量計(jì)算。

3）斷續(xù)周期工作制繼續(xù)周期工作制也稱反復(fù)短時(shí)工作制，采用這種工作制的設(shè)備時(shí)而工作，時(shí)而停歇，反復(fù)運(yùn)行，如吊車用電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)等，其設(shè)備容量是將所有設(shè)備在不同負(fù)載持續(xù)率下的銘牌額定容量換算到一個(gè)統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下的功率之和。斷續(xù)周期工作制的用電設(shè)備常用的有電焊機(jī)和吊車電動(dòng)機(jī)。第二十三頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日2.2按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷

1.三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定用電設(shè)備組是由工藝性質(zhì)相同、需要系數(shù)相近的用電設(shè)備合并組成的。用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷，

其基本公式為

（2.1）

第二十四頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

Kd為需要系數(shù)，反映用電設(shè)備組中投入運(yùn)行的設(shè)備性質(zhì)、容量、線路損耗、設(shè)備效率及操作人員的技能等諸多因素，是一個(gè)綜合系數(shù)。用電設(shè)備組設(shè)備臺(tái)數(shù)較少時(shí)，Kd值適當(dāng)取大些，如只有1～2臺(tái)設(shè)備時(shí)，取Kd＝1。當(dāng)只有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，

P30=PN/η,PN為電動(dòng)機(jī)額定容量，η為電動(dòng)機(jī)的效率。Pe為用電設(shè)備組中各設(shè)備容量之和（不包括備用設(shè)備）。

第二十五頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日在求出有功計(jì)算負(fù)荷P30后，可按下列各式分別求出無功計(jì)算負(fù)荷、視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流。無功計(jì)算負(fù)荷為

（2.2）

式中：tanφ為對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組cosφ的正切值。視在計(jì)算負(fù)荷為

（2.3）

式中：cosφ為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)。

第二十六頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日計(jì)算電流為

（2.4）

式中:UN為用電設(shè)備組的額定電壓。負(fù)荷計(jì)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)。第二十七頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

2．多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定確定擁有多組用電設(shè)備的干線上或車間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的情況。因此，在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體情況對(duì)其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)K∑p、

K∑q，則計(jì)算負(fù)荷為第二十八頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日（2.5）

第二十九頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日以上兩式中的∑P30,i和∑Q30,i分別為各組設(shè)備的有功和無功計(jì)算負(fù)荷之和。對(duì)車間干線取K∑p=0.85～0.95，K∑q=0.90～0.97；對(duì)車間母線取K∑p=0.90～0.95，K∑q=0.93～0.97。注意：由于各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同，因此總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流一般不能用各組的視在計(jì)算負(fù)荷或計(jì)算電流之和來計(jì)算。此外，在計(jì)算多組設(shè)備總的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，為了簡(jiǎn)化和統(tǒng)一，各組的設(shè)備臺(tái)數(shù)不論多少，各組的計(jì)算負(fù)荷均按供電設(shè)計(jì)手冊(cè)所列的計(jì)算系數(shù)來計(jì)算，而不必考慮設(shè)備臺(tái)數(shù)少而適當(dāng)增大Kd和cosφ值的問題。第三十頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

3.確定全廠計(jì)算負(fù)荷的方法

1）按逐級(jí)計(jì)算法確定全廠計(jì)算負(fù)荷從計(jì)算低壓用電設(shè)備的負(fù)荷開始，逐級(jí)向電源方向計(jì)算，只需要在每級(jí)配電點(diǎn)乘以同時(shí)系數(shù)K∑p、K∑q，然后再考慮變壓器的功率損失：

（2.6）

第三十一頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日式中， 為變壓器高、低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷； 、為變壓器有功、無功損耗，按經(jīng)驗(yàn)估算值為

（2.7）

最后確定出工廠總計(jì)算負(fù)荷。

第三十二頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

2）按不同工廠的需要系數(shù)確定全廠計(jì)算負(fù)荷首先確定全廠總設(shè)備容量，再乘以工廠的需要系數(shù)Kd，就得到該廠的計(jì)算負(fù)荷。（2.8）

其中查有關(guān)工廠需要系數(shù)的資料。

第三十三頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日3）

按年產(chǎn)量估算工廠計(jì)算負(fù)荷

按年產(chǎn)量估算工廠計(jì)算負(fù)荷為

（2.9）

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(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，查有關(guān)資料。第三十四頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日2.3工廠的功率因數(shù)、無功補(bǔ)償及補(bǔ)償后的工廠計(jì)算負(fù)荷

1．工廠常用的幾種功率因數(shù)

1）瞬時(shí)功率因數(shù)瞬時(shí)功率因數(shù)可由功率因數(shù)表直接測(cè)量，亦可由功率表、電流表和電壓表的讀數(shù)按下式求出

（2.10）

式中:P為功率表測(cè)出的三相功率讀數(shù)(kW)；I為電流表測(cè)出的線電流讀數(shù)(A)；U為電壓表測(cè)出的線電壓讀數(shù)(kV)。瞬時(shí)功率因數(shù)只用來了解和分析工廠或設(shè)備在生產(chǎn)過程中無功功率的變化情況，以便采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施。

第三十五頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日2）平均功率因數(shù)平均功率因數(shù)亦稱加權(quán)平均功率因數(shù)，

按下式計(jì)算

（2.11）式中:Wp為某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能，由有功電度表讀出；Wq為某一時(shí)間內(nèi)消耗的無功電能，由無功電度表讀出。我國(guó)電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi)，

就規(guī)定電費(fèi)要按月平均功率因數(shù)的高低來調(diào)整。

第三十六頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

3）最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)指在年最大負(fù)荷(即計(jì)算負(fù)荷)時(shí)的功率因數(shù)，按下式計(jì)算

（2.12）

我國(guó)電力規(guī)程規(guī)定：高壓供電的用戶功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.90以上，其它電力用戶功率因數(shù)應(yīng)為0.85以上；同時(shí)還規(guī)定，凡功率因數(shù)未達(dá)到上述規(guī)定的，應(yīng)增添無功補(bǔ)償裝置。這里所指的功率因數(shù)為最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)。

第三十七頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

2.無功功率補(bǔ)償達(dá)不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)要求時(shí)，則需要考慮人工補(bǔ)償。人工補(bǔ)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(shè)的無功補(bǔ)償裝置容量為

（2.13）

式中，α稱為無功補(bǔ)償率，表示要使1kW的有功功率由提高到所需要的無功補(bǔ)償容量kvar值。第三十八頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

3．無功補(bǔ)償后的工廠計(jì)算負(fù)荷

工廠(或車間)裝設(shè)了無功補(bǔ)償裝置以后，則在確定補(bǔ)償裝置裝設(shè)地點(diǎn)以前的總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)扣除無功補(bǔ)償?shù)娜萘?，即總的無功計(jì)算負(fù)荷

（2.15）

補(bǔ)償后總的視在計(jì)算負(fù)荷

（2.16）

第三十九頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日3變電所位置及變壓器臺(tái)數(shù)和容量選擇

3.1變配電所的所址選擇確定變電所位置時(shí)，應(yīng)考慮以下因素：①盡量接近負(fù)荷中心；②進(jìn)出線方便；③接近電源側(cè)；④設(shè)備運(yùn)輸方便；⑤不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)或高溫的場(chǎng)所；⑥不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所；⑦不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)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(fù)荷中心是最重要的。

第四十頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日實(shí)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(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，選出較為理想的變電所位置。第四十一頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日3.2變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇

1.變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇選擇主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)考慮下列原則：（1）應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，宜采用兩臺(tái)變壓器，當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。對(duì)只有二級(jí)而無一級(jí)負(fù)荷的變電所，也可以只采用一臺(tái)變壓器，但必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其它變電所相連的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。（2）對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，可考慮采用兩臺(tái)變壓器。

第四十二頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

2.變電所主變壓器容量的選擇

1)只裝一臺(tái)主變壓器的變電所主變壓器容量ST應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷S30的需要，

即

（3.6）

第四十三頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

2)裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所每臺(tái)變壓器的容量ST應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：（1）

任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿足總計(jì)算負(fù)荷S30的大約60％～70％的需要，即

（3.7）

（2）任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷S30(Ⅰ+Ⅱ)的需要，即（3.8）

第四十四頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

3)車間變電所主變壓器單臺(tái)容量的選擇車間變電所主變壓器的單臺(tái)容量，一方面受到低壓斷路器斷流能力和短路穩(wěn)定度的限制，另一方面考慮到應(yīng)使變壓器更接近于車間負(fù)荷中心，因此容量一般不宜大于1250kVA。

第四十五頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日4變配電所高低壓一次設(shè)備

變配電所中承擔(dān)輸送和分配電能任務(wù)的電路稱為一次電路或稱主電路(主接線)。一次電路中所有的電氣設(shè)備稱為一次設(shè)備或一次元件。一次設(shè)備按其功能分為以下幾類：（1）變換設(shè)備，其功能是按電力系統(tǒng)工作的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(shè)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(guān)。

第四十六頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

(3)保護(hù)設(shè)備，其功能是用來對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行過電流和過電壓等的保護(hù)，例如熔斷器和避雷器等。

(4)成套設(shè)備，它是按一次電路接線方案的要求，將有關(guān)一次設(shè)備及二次設(shè)備組合為一體的電氣裝置，例如高壓開關(guān)柜、低壓配電屏、動(dòng)力和照明配電箱等。第四十七頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日4.1高壓一次設(shè)備

1.高壓斷路器QF

1)高壓斷路器的功能高壓斷路器是高壓電器中最重要的設(shè)備，是電力系統(tǒng)一次設(shè)備中起控制和保護(hù)作用的關(guān)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(yùn)行的需要，將部分電氣設(shè)備或線路投入或退出運(yùn)行；二是保護(hù)作用，即在電氣設(shè)備或電力線路發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)自動(dòng)裝置發(fā)出跳閘信號(hào)，起動(dòng)斷路器，將故障部分設(shè)備或線路從電網(wǎng)中迅速切除，確保電網(wǎng)中無故障部分電路的正常運(yùn)行。

第四十八頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

2)高壓斷路器的分類高壓斷路器一般按滅弧介質(zhì)的不同分為：

(1)油斷路器，指采用變壓器油作為滅弧介質(zhì)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(zhì)和觸頭開斷后的絕緣外，還作為帶電部分對(duì)地的絕緣。少油斷路器的油只作為滅弧介質(zhì)和觸頭開斷后的絕緣，而帶電部分對(duì)地絕緣采用瓷件或其他介質(zhì)。和多油斷路器相比，少油斷路器具有用油量少，體積小，重量輕，運(yùn)輸安裝方便，

有利于防火等優(yōu)點(diǎn)。

在6~10kV戶內(nèi)配電裝置中常用的有SN10—10型少油斷路器。

第四十九頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

(2)真空斷路器，指采用真空的高絕緣強(qiáng)度來滅弧的斷路器。這種斷路器的動(dòng)靜觸頭密封在真空泡內(nèi)，利用真空作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)。它的特點(diǎn)是體積小，壽命長(zhǎng)，維修工作量小，主要用于頻繁操作的場(chǎng)所。常用的真空斷路器有ZN12—12、

ZN28A—12型戶內(nèi)高壓真空斷路器，其外形如圖4.1所示。

第五十頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日?qǐng)D4.1ZN12—12型戶內(nèi)高壓真空斷路器

第五十一頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

(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(zhì)和絕緣介質(zhì)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(dá)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(diào)試和運(yùn)行比較方便和經(jīng)濟(jì)。它的特點(diǎn)是滅弧能力強(qiáng)，絕緣強(qiáng)度高，開斷電流大，燃弧時(shí)間短，檢修周期長(zhǎng)，斷開電容電流或電感電流時(shí)無重燃，過電壓低等。SF6斷路器主要用于需頻繁操作及有易燃、易爆危險(xiǎn)的場(chǎng)所，特別用于全封閉組合電器中。常用的SF6斷路器為L(zhǎng)N2型。真空斷路器、六氟化硫斷路器是現(xiàn)在和未來重點(diǎn)發(fā)展與使用的斷路器。

第五十二頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

2.隔離開關(guān)QS

1)隔離開關(guān)的功能隔離開關(guān)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(guān)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，

隔離開關(guān)斷開后有明顯可見的斷開間隙，

能充分保證人身和設(shè)備的安全。

第五十三頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

(2)倒閘操作。隔離開關(guān)經(jīng)常用來進(jìn)行電力系統(tǒng)運(yùn)行方式改變時(shí)的倒閘操作。例如，當(dāng)主接線為雙母線時(shí)，利用隔離開關(guān)將設(shè)備或線路從一組母線切換到另一組母線。特別強(qiáng)調(diào)，隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置，在任何情況下，均不能接通或切斷負(fù)荷電流和短路電流，并應(yīng)設(shè)法避免可能發(fā)生的誤操作。當(dāng)隔離開關(guān)與斷路器配合操作時(shí)，其順序應(yīng)為：斷電時(shí)，先拉開斷路器，再拉開隔離開關(guān)；送電時(shí)，先合隔離開關(guān)，再合斷路器?？傊綦x開關(guān)與斷路器配合操作時(shí)，隔離開關(guān)必須在斷路器處于斷開（分閘）位置時(shí)才能進(jìn)行操作。

第五十四頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

2)隔離開關(guān)的分類按裝設(shè)地點(diǎn)的不同，隔離開關(guān)分為戶內(nèi)和戶外兩種。戶內(nèi)隔離開關(guān)（型號(hào)為GN）的額定電壓一般在35kV以下。工廠供配電系統(tǒng)常用的高壓戶內(nèi)隔離開關(guān)為GN19、

GN22和GN24型等，

其外形如圖4.2所示。

第五十五頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日?qǐng)D4.2GN22—12戶內(nèi)高壓隔離開關(guān)

第五十六頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日戶外隔離開關(guān)（型號(hào)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(jí)和機(jī)械強(qiáng)度。戶外隔離開關(guān)的額定電壓一般在35kV以上，常用的有GW4—35G（D）和GW4—110D型。

第五十七頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

3.高壓負(fù)荷開關(guān)QL1)高壓負(fù)荷開關(guān)的功能高壓負(fù)荷開關(guān)具有簡(jiǎn)單的滅弧裝置，因此能通斷一定的負(fù)荷電流和過負(fù)荷電流。但它不能斷開短路電流，負(fù)荷開關(guān)斷開后，與隔離開關(guān)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。它一般與高壓熔斷器串聯(lián)使用，借助熔斷器來進(jìn)行短路保護(hù)。第五十八頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

2)高壓負(fù)荷開關(guān)的分類高壓負(fù)荷開關(guān)按安裝地點(diǎn)的不同分為戶內(nèi)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(fù)荷開關(guān)目前主要用于10kV及以下配電系統(tǒng)中，常用的型號(hào)有戶內(nèi)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(nèi)高壓真空負(fù)荷開關(guān)ZFN21－10的外形如圖4.3所示。

第五十九頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日?qǐng)D4.3高壓真空負(fù)荷開關(guān)

第六十頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

4.高壓熔斷器

1)熔斷器的功能熔斷器FU是最簡(jiǎn)單和最早使用的一種保護(hù)電器，它串聯(lián)在電路中使用，當(dāng)所在電路短路或過載時(shí)，熔斷器自動(dòng)斷開電路，

使其它電氣設(shè)備得到保護(hù)。

第六十一頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

2)熔斷器的分類熔斷器按安裝地點(diǎn)不同，分為戶內(nèi)式和戶外式按電壓的高低，分為高壓熔斷器和低壓熔斷器；按滅弧方式及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同，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(nèi)高壓熔斷器有RN1、RN2、RN3、RN5和RN6等管式熔斷器，用于6～35kV的戶內(nèi)配電裝置中，

其外形見圖4.4。

它們均為填充石英砂的限流式熔斷器。

第六十二頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日?qǐng)D4.4高壓限流式熔斷器

第六十三頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

5.高壓開關(guān)柜高壓開關(guān)柜是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝在一起而形成的一種高壓成套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中用于控制和保護(hù)發(fā)電機(jī)、變壓器和高壓線路，也可用于大型高壓交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和保護(hù)，其中安裝有高壓開關(guān)設(shè)備、保護(hù)電器、監(jiān)測(cè)儀表和母線、絕緣子等。高壓開關(guān)柜內(nèi)配用的主開關(guān)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SF6斷路器所取代。

第六十四頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日4.2低壓一次設(shè)備

1.低壓熔斷器低壓熔斷器的功能主要是實(shí)現(xiàn)低壓配電系統(tǒng)的短路保護(hù)，

有的熔斷器也能實(shí)現(xiàn)過負(fù)荷保護(hù)。

第六十五頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

2.低壓刀開關(guān)QK低壓刀開關(guān)的分類方式很多。低壓刀開關(guān)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(jié)構(gòu)分，有不帶滅弧罩和帶滅弧罩兩種。

不帶滅弧罩的刀開關(guān)一般只能在無負(fù)荷下操作，

作隔離開關(guān)使用。

第六十六頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

3.低壓負(fù)荷開關(guān)QL低壓負(fù)荷開關(guān)是由帶滅弧裝置的刀開關(guān)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(guān)電器。低壓負(fù)荷開關(guān)具有帶滅弧罩刀開關(guān)和熔斷器的雙重功能，

既可帶負(fù)荷操作，

又能進(jìn)行短路保護(hù)。

第六十七頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

4.低壓斷路器QF低壓斷路器又稱低壓自動(dòng)開關(guān)。它既能帶負(fù)荷通斷電路，又能在短路、過負(fù)荷和低電壓(或失壓)時(shí)自動(dòng)跳閘，其功能與高壓斷路器類似。配電用低壓斷路器按保護(hù)性能分，有非選擇型和選擇型兩類。非選擇型斷路器一般為瞬時(shí)動(dòng)作，只作短路保護(hù)用；也有的為長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作，只作過負(fù)荷保護(hù)用。選擇型斷路器分為兩段保護(hù)、三段保護(hù)和智能化保護(hù)。兩段保護(hù)分為瞬時(shí)（或短延時(shí)）與長(zhǎng)延時(shí)特性兩段。三段保護(hù)分為瞬時(shí)、短延時(shí)與長(zhǎng)延時(shí)特性三段。其中瞬時(shí)和短延時(shí)特性適于短路保護(hù)，而長(zhǎng)延時(shí)特性適于過負(fù)荷保護(hù)。智能化保護(hù)斷路器的脫扣器的微機(jī)控制，其保護(hù)功能更多，選擇性更好。

第六十八頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日配電用低壓斷路器按結(jié)構(gòu)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4.5所示。萬能式斷路器的外形如圖4.6所示。

圖4.5塑料外殼式斷路器

第六十九頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日?qǐng)D4.6DW45系列智能型萬能斷路器

第七十頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

5.低壓配電屏低壓配電屏是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)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(dòng)力和照明配電之用。低電配電屏的每個(gè)柜中分別裝有自動(dòng)空氣開關(guān)、刀開關(guān)、接觸器、

熔斷器、

儀用互感器、

母線以及信號(hào)和測(cè)量裝置等設(shè)備。

低壓配電屏的結(jié)構(gòu)型式，有固定式和抽屜式兩大類，不過抽屜式價(jià)格昂貴，一般中小工程多用固定式。第七十一頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日表4.1常用一次設(shè)備的圖形符號(hào)和文字符號(hào)

第七十二頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日表4.1常用一次設(shè)備的圖形符號(hào)和文字符號(hào)

第七十三頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日5變配電所的主電路圖

5.1概述主電路圖是指變電所中一次設(shè)備按照設(shè)計(jì)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(shè)備用標(biāo)準(zhǔn)的圖形符號(hào)和文字符號(hào)表示。主電路圖的形式將影響配電裝置的布局、供電的可靠性、運(yùn)行的靈活性以及二次接線、繼電保護(hù)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。

第七十四頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日5.2電氣主電路圖的基本形式

1.單母線接線

如圖5.1所示，單母線接線的特點(diǎn)是整個(gè)配電裝置只有一組母線，所有電源進(jìn)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(guān)QS。斷路器用于在正?；蚬收锨闆r下接通與斷開電路，隔離開關(guān)當(dāng)停電檢查斷路器時(shí)作為隔離電器隔離電壓。第七十五頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日單母線接線的特點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單，操作方便，投資少，便于擴(kuò)建；但可靠性和靈活性較差，當(dāng)母線和母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，各支路都必須停止工作，當(dāng)引出線的斷路器檢修時(shí)，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(fù)荷的中、小容量的變電所。

圖5.1單母線接線

第七十六頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

2.單母線分段接線如圖5.2所示，當(dāng)引出線數(shù)目較多時(shí)，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(shí)，分段斷路器可以接通也可以斷開。如果正常工作時(shí)分段斷路器QF是接通的，則當(dāng)任意段母線故障時(shí)，母線繼電保護(hù)動(dòng)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(dāng)一個(gè)分段母線的電源斷開時(shí)，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(shí)分段斷路器QF是斷開的，則當(dāng)一段母線故障時(shí)，連在故障母線段上的電源斷路器在繼電保護(hù)的作用下跳開，非故障母線段仍能照常工作；但當(dāng)一分段母線的電源斷開時(shí)，連接在該母線上的出線會(huì)全部停電。

第七十七頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日?qǐng)D5.2單母線分段接線

第七十八頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

3.雙母線接線如圖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(luò)斷路器QF(以下簡(jiǎn)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(tái)斷路器與兩組母線隔離開關(guān)分別接至兩組母線上。

圖5.3雙母線接線第七十九頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日雙母線接線的特點(diǎn)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(cè)隔離開關(guān)時(shí)，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(shí)停電并能迅速恢復(fù)供電。

(4)出線回路斷路器檢修時(shí)，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6～10kV配電裝置中，當(dāng)35～60kV配電裝置的出線數(shù)超過8回和110kV配電裝置的出線數(shù)為5回及以上時(shí)，也采用雙母線接線。

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4.橋形接線如圖5.4所示，橋形接線適用于僅有兩臺(tái)變壓器和兩條出線的裝置中。橋形接線僅用三臺(tái)斷路器，根據(jù)橋回路(QF3)的位置不同，可分為內(nèi)橋和外橋兩種接線方式。橋形接線正常運(yùn)行時(shí)，

三臺(tái)斷路器均閉合工作。

第八十一頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日?qǐng)D5.4橋形接線(a)內(nèi)橋接線；

(b)外橋接線

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1)內(nèi)橋接線內(nèi)橋接線如圖5.4（a）所示，橋回路置于線路斷路器內(nèi)側(cè)(靠變壓器側(cè))，此時(shí)線路經(jīng)斷路器和隔離開關(guān)接至橋接點(diǎn)，構(gòu)成獨(dú)立單元。而變壓器支路只經(jīng)隔離開關(guān)與橋接點(diǎn)相連，是非獨(dú)立單元。

第八十三頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日內(nèi)橋接線的特點(diǎn)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(yùn)行時(shí)變壓器操作復(fù)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(guān)QS1后，再閉合QF1、QF3才能恢復(fù)線路L1工作，這將造成該側(cè)線路的短時(shí)停電。第八十四頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

(3)橋回路故障或檢修時(shí)全廠分列為兩部分，使兩個(gè)單元之間失去聯(lián)系；同時(shí)，出線斷路器故障或檢修時(shí)，造成該回路停電。內(nèi)橋接線適用于較小容量的發(fā)電廠，對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷供電，并且變壓器不需要經(jīng)常切換運(yùn)行或線路較長(zhǎng)、故障率高的變電所。

第八十五頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

2)外橋接線如圖5.4（b）所示，橋回路置于線路斷路器外側(cè)(遠(yuǎn)離變壓器側(cè))，此時(shí)變壓器經(jīng)斷路器和隔離開關(guān)接至橋接點(diǎn)，構(gòu)成獨(dú)立單元；而線路支路只經(jīng)隔離開關(guān)與橋接點(diǎn)相連，是非獨(dú)立單元。外橋接線的特點(diǎn)為：

(1)變壓器操作方便。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，僅故障變壓器回路的斷路器自動(dòng)跳閘，其余三回路可繼續(xù)工作，并保持相互的聯(lián)系。

第八十六頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

(2)線路投入與切除時(shí)，操作復(fù)雜。當(dāng)線路檢修或發(fā)生故障時(shí)，需斷開兩臺(tái)斷路器，并使該側(cè)變壓器停止運(yùn)行，需經(jīng)倒閘操作恢復(fù)變壓器工作，這會(huì)造成變壓器短時(shí)停電。

(3)當(dāng)橋回路發(fā)生故障或檢修時(shí)全廠分列為兩部分，使兩個(gè)單元之間失去聯(lián)系。當(dāng)出線側(cè)斷路器發(fā)生故障或檢修時(shí)，造成該側(cè)變壓器停電。外橋接線適用于容量較小的發(fā)電廠，對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷供電，并且線路較短、故障率小或變壓器需要經(jīng)常切換的變電所。

第八十七頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日5.3車間（或小型工廠）變電所的主電路圖

1.只裝有一臺(tái)主變壓器的小型變電所主電路圖只有一臺(tái)主變壓器的小型變電所，其高壓側(cè)一般采用無母線接線。高壓側(cè)采用隔離開關(guān)－斷路器的變電所主電路如圖5.5所示。這種主電路由于采用了高壓斷路器，因而變電所的停、送電操作十分靈活方便。同時(shí)，高壓斷路器都配有繼電保護(hù)裝置，在變電所發(fā)生短路和過負(fù)荷時(shí)均能自動(dòng)跳閘。由于只有一路電源進(jìn)線，因而此種接線一般只用于三級(jí)負(fù)荷；如果變電所低壓側(cè)有聯(lián)絡(luò)線與其它變電所相連，則可用于二級(jí)負(fù)荷。圖5.5高壓側(cè)采用隔離開關(guān)－斷路器的變電所主電路

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2.裝有兩臺(tái)主變壓器的小型變電所主電路圖高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分段的變電所主電路如圖5.6所示。這種主電路的供電可靠性較高。當(dāng)任一主變壓器或任一電源線停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，該變電所通過閉合低壓母線分段開關(guān)，即可迅速恢復(fù)對(duì)整個(gè)變電所的供電。這種主電路可供一、二級(jí)負(fù)荷。

圖5.6第八十九頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

高壓側(cè)單母線、低壓側(cè)單母線分段的變電所主電路如圖5.7所示。這種主電路適用于裝有兩臺(tái)及以上主變壓器或具有多路高壓出線的變電所，其供電可靠性也較高。當(dāng)任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時(shí)，通過切換操作，可很快恢復(fù)整個(gè)變電所的供電，此電路可供二、三級(jí)負(fù)荷；有聯(lián)絡(luò)線時(shí)，可供一、二級(jí)負(fù)荷。圖5.7第九十頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日5.4總降壓變電所主電路圖對(duì)于電源進(jìn)線電壓為35kV及以上的大、中型工廠，通常先經(jīng)工廠總降壓變電所將電壓降為6～10kV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所降為一般用電設(shè)備所需的電壓(如220V/380V)。工廠總降壓變電所一般設(shè)變壓器1～2臺(tái)，電源進(jìn)線1～2回，電壓為35～110kV/6～10kV。

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1.一次側(cè)采用橋形接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路一次側(cè)采用橋形接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路如圖5.8所示。在這種主電路中，一次側(cè)的高壓斷路器QF10跨接在兩路電源進(jìn)線之間，內(nèi)橋形接線斷路器處在線路斷路器QF11和QF12的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器；外橋形接線斷路器處在線路斷路器QF11和QF12的外側(cè)，靠近電源方向。這種主電路的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，

適用于一、二級(jí)負(fù)荷的工廠。

第九十二頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日?qǐng)D5.8一次側(cè)采用內(nèi)橋形接線、二次側(cè)采用單母線分段的 總降壓變電所主電路

第九十三頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日

2.一次、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主電路一、

二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主電路如圖5.9所示，

這種主電路兼有上述橋式接線運(yùn)行靈活的優(yōu)點(diǎn)，

但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，

可供一、

二級(jí)負(fù)荷，

適于一、

二次側(cè)進(jìn)出線較多的總降壓變電所。

第九十四頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日?qǐng)D5.9一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主電路

第九十五頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日6低壓供配電線路的接線方式

6.1放射式接線

圖6.1所示為低壓放射式接線。此接線方式由變壓器低壓母線上引出若干條回路，再分別配電給各配電箱或用電設(shè)備。放射式接線的特點(diǎn)是：供電線路獨(dú)立，引出線發(fā)生故障時(shí)互不影響，供電可靠性較高，但是一般情況下有色金屬消耗量較多，采用的開關(guān)設(shè)備也較多。放射式接線多用于設(shè)備容量大或?qū)╇娍煽啃砸筝^高的場(chǎng)合，例如大型消防泵、電熱器、

生活水泵和中央空調(diào)的冷凍機(jī)組等。

圖6.1低壓放射式接線第九十六頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日6.2樹干式接線

圖6.2所示為兩種常見的低壓樹干式接線。樹干式接線從變電所低壓母線上引出干線，沿干線再引出若干條支線，然后再引至各用電設(shè)備。樹干式接線的特點(diǎn)正好與放射式接線相反。一般情況下，樹干式接線采用的開關(guān)設(shè)備較少，有色金屬消耗量也較少，但干線發(fā)生故障時(shí)的影響范圍大，因此供電可靠性較低。樹干式接線在機(jī)械加工車間、工具車間和機(jī)修車間中應(yīng)用比較普遍，而且多采用成套的封閉型母線，使用靈活、方便，也比較安全，很適于供電給容量較小而分布較均勻的用電設(shè)備，如機(jī)床、小型加熱爐等。圖6.2(b)所示的“變壓器－干線組”接線還省去了變電所低壓側(cè)的整套低壓配電裝置，從而使變電所結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，

投資大為降低。

圖6.2低壓樹干式接線(a)低壓母線放射式接線；(b)“變壓器－干線組”接線

第九十七頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日?qǐng)D6.3(a)和(b)所示為一種變形的樹干式接線，通常稱為鏈?zhǔn)浇泳€。鏈?zhǔn)浇泳€的特點(diǎn)與樹干式基本相同，適于用電設(shè)備彼此相距很近而容量均較小的次要用電設(shè)備。鏈?zhǔn)较噙B的設(shè)備一般不超過5臺(tái)；

鏈?zhǔn)较噙B的配電箱不宜超過3臺(tái)，且總?cè)萘坎灰顺^10kW。

圖6.3低壓鏈?zhǔn)浇泳€(a)連接配電箱；

(b)連接電動(dòng)機(jī)

第九十八頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日6.3環(huán)形接線

圖6.4所示為由一臺(tái)變壓器供電的低壓環(huán)形接線方式。環(huán)形接線實(shí)質(zhì)上是兩端供電的樹干式接線方式的改進(jìn)型。一個(gè)工廠內(nèi)的一些車間變電所低壓側(cè)也可以通過低壓聯(lián)絡(luò)線相互連接成為環(huán)形。環(huán)形接線供電可靠性較高，任一段上的線路發(fā)生故障或檢修時(shí)，都不致造成供電中斷；或只短時(shí)停電，一但切換電源的操作完成，即能恢復(fù)供電。環(huán)形接線可使電能損耗和電壓損耗減少，但是環(huán)形系統(tǒng)的保護(hù)裝置及其整定配合比較復(fù)雜，如配合不當(dāng)，容易發(fā)生誤動(dòng)作，

反而會(huì)擴(kuò)大故障停電范圍。

圖6.4低壓環(huán)形接線

第九十九頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日7工廠供電系統(tǒng)的防雷與接地

7.1工廠的防雷保護(hù)

1.雷電的危害雷電的破壞作用主要是雷電流引起的。雷電流是一種幅值很大、陡度很高的沖擊波電流。由雷電產(chǎn)生的過電壓，其電壓幅值可高達(dá)上億伏，電流幅值可高達(dá)幾十萬安培，對(duì)工廠供電系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)備和建筑物都會(huì)造成很大危害。雷電所造成的危害主要通過直擊雷、感應(yīng)雷和雷電波侵入來實(shí)現(xiàn)。

(1)直擊雷又稱為直接雷擊，指雷電直接擊在地面建筑物、供配電網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備上，其過電壓引起強(qiáng)大的雷電流并通過這些物體燒毀或造成機(jī)械破壞。

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(2)感應(yīng)雷是指雷電對(duì)設(shè)備、線路或其它物體的靜電感應(yīng)所引起的過電壓現(xiàn)象。它會(huì)造成室內(nèi)電線、金屬管道、設(shè)備的空隙之間發(fā)生放電現(xiàn)象，引起火災(zāi)、爆炸并危及人身安全。

(3)雷電波侵入。當(dāng)雷云出現(xiàn)在架空線上方時(shí)，在線路上因靜電感應(yīng)而聚集有大量異性等量的束縛電荷。雷云向其它地方放電后，線路上的束縛電荷被釋放成為自由電荷向線路兩端行進(jìn)，形成很高的過電壓。這個(gè)高電壓沿著架空線路、金屬管道侵入室內(nèi)，有可能擊穿設(shè)備絕緣而損壞設(shè)備。

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2.防雷裝置防直擊雷采取的措施是引導(dǎo)雷云與避雷裝置之間放電，使雷電流迅速泄入大地，從而保護(hù)建(構(gòu))筑物免受雷擊。防直擊雷的避雷裝置有避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線等。防止由于雷電感應(yīng)在建筑物上聚集電荷的方法是在建筑物上設(shè)置收集并泄放電荷的裝置，如避雷帶、避雷網(wǎng)。防止建筑物內(nèi)金屬物上雷電感應(yīng)的方法是將金屬設(shè)備、管道等金屬物均通過接地裝置與大地作可靠的連接，以便將雷電感應(yīng)電荷立即引入大地，避免雷害。防止雷電波沿供電線路侵入建筑物內(nèi)行之有效的方法是利用避雷器將雷電波引入大地，

以免危及電氣設(shè)備。

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3.變配電所的防雷措施

1）裝設(shè)避雷針室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來防護(hù)直接雷擊。

2）高壓側(cè)裝設(shè)避雷器高壓側(cè)裝設(shè)避雷器主要用來保護(hù)主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞變電所的關(guān)鍵設(shè)備。為此，要求避雷器應(yīng)盡量靠近主變壓器，安裝避雷器的接地端應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)及金屬外殼等連接在一起接地，如圖7.1所示。

第一百零三頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日?qǐng)D7.1高壓配電裝置中避雷器的裝設(shè)

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3）低壓側(cè)裝設(shè)避雷器這種防雷措施主要用在多雷區(qū)，用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當(dāng)變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地時(shí)，其中性點(diǎn)可裝設(shè)閥式避雷器或金屬氧化物避雷器作保護(hù)間隙。

第一百零五頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日7.2接地保護(hù)

1.接地的概念電氣設(shè)備的某部分與土壤之間作良好的電氣連接，稱之為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體稱為接地體，連接接地體和電氣設(shè)備接地部分的導(dǎo)線稱為接地線。接地線和接地體合稱為接地裝置。

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2.接地的種類工廠供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的接地按其功能分為工作接地、保護(hù)接地以及重復(fù)接地三大類。

1）工作接地工作接地是為了電力系統(tǒng)和用電設(shè)備正常工作而進(jìn)行的接地,如變壓器、發(fā)電機(jī)、中性點(diǎn)接地以及防雷接地等都屬該類接地。

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2）保護(hù)接地保護(hù)接地是為了人身安全、防止間接觸電而對(duì)設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分進(jìn)行的接地，如設(shè)備外殼的直接接地，電流、電壓互感器二次線圈的接地以及配電屏、控制柜框架的接地等。我國(guó)220/380V低壓配電系統(tǒng)采用的是中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式，引出中性線N、保護(hù)線PE和保護(hù)中性線PEN。中性線N的作用是用來接單相設(shè)備，傳導(dǎo)三相系統(tǒng)不平衡電流和單相電流并減少中性點(diǎn)偏移；保護(hù)線PE的作用是將設(shè)備外殼、外露可導(dǎo)電部分連接到電源的接地點(diǎn)去，當(dāng)設(shè)備發(fā)生單相接地故障時(shí)形成單相短路，使設(shè)備或系統(tǒng)的保護(hù)裝置動(dòng)作，切除故障設(shè)備，

保護(hù)人身安全；PEN線具有中性線N和保護(hù)線PE的雙重功能。

第一百零八頁，共一百二十三頁，2022年，8月28日保護(hù)接地的形式有兩種：一種是設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的PE線直接接地；另一種是設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)公共的PE線或PEN線接地。根據(jù)供電系統(tǒng)的中性點(diǎn)及電氣設(shè)備的接地方式，

保護(hù)接地可分為三種不同類型：

IT類、TN類以及TT類。

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(1)IT系統(tǒng)。IT系統(tǒng)是在中性點(diǎn)不接地的三相三線系統(tǒng)中采用的保護(hù)接地方式，電氣設(shè)備的不帶電金屬部分直接經(jīng)接地體接地，

如圖所示。

圖7.2低壓配電的IT系統(tǒng)