建筑供配電與照明技術 課件 第4、5章 導體與設備選擇、變電所

建筑供配電與照明技術任課教師：劉義艷第四章導體與設備選擇導體及選擇4.1電氣設備選擇的一般原則4.2高壓電氣設備與選擇4.3互感器及其選擇4.4低壓電氣設備與選擇4.54.1導體及選擇

4.1.1供配電與照明中常見導線1.母線母線是指在變電所中各級電壓配電裝置的連接，以及變壓器等電氣設備和相應配電裝置的連接，大都采用矩形或圓形截面的裸導線或絞線。母線的作用是匯集、分配和傳送電能。母線按結構分為硬母線、軟母線和封閉母線。傳輸大電流的場合可采用硬母線。裸母線母線槽矩形裸母線的型號4.1.1供配電與照明中常見導線2.架空線架空電力線路的導體可采用鋼芯鋁絞線或鋁絞線，地線可采用鍍鋅鋼絞線。戶外架空線路6kV及以上電壓等級一般采用裸導體，380V電壓等級一般采用絕緣導線。常用裸導體型號及適用范圍：（1）鋁絞線（LJ）：導電性能較好，重量輕，但對化學腐蝕作用的抵抗力較差。（2）鋼芯鋁絞線（LGJ）：外圍為鋁線，芯子采用銅線。（3）銅絞線（TJ）：導電性能好，機械強度好，對風雨和化學腐蝕作用的抵抗力較強，但價格較高。（4）防腐鋼芯鋁絞線（LGJF）：具有鋼芯鋁絞線的特點，同時防腐線性能好，一般用于沿海地區(qū)、咸水湖及化工工業(yè)地區(qū)等周圍有腐蝕性物質的高壓和超高壓架空線路上。裸絞線的型號4.1.1供配電與照明中常見導線3.電纜電纜是一種特殊的導線，電纜的結構主要由導體，絕緣層和保護層三部分組成。導體通常采用多股銅絞線或鋁絞線，按導體數(shù)目的不同可分為單芯、三芯、四芯和五芯電纜，按消防等級劃分為普通電纜、耐火電纜、阻燃電纜，按結構分為扁平電纜、雙絞電纜、預分支電纜，按絕緣材料分為交聯(lián)聚乙烯、橡皮、聚氯乙烯、絕緣油等。電纜外形圖電力電纜的型號4.1.1供配電與照明中常見導線4.低壓絕緣導線低壓配電線路大多采用絕緣導線或電纜，絕緣導線按芯線材料分為鋁芯（L）和銅芯（不表示），按絕緣材料分為橡皮絕緣（X）和塑料絕緣（V）兩種，按使用環(huán)境分為室外架空（X）和室內性（V），按硬度分為硬型與移動性好的軟型（R）。B型線中的X型戶內戶外都可以使用，大多數(shù)用于低壓架空，V型均使用于室內，帶護套的用于明敷，R型用于室內要求移動性好的場所。低壓絕緣導線的型號4.1.2導線敷設方式表示規(guī)定電氣工程中，線纜敷設是實現(xiàn)電能安全傳輸、安全應用的重要環(huán)節(jié)。所謂敷設是指確定線纜走向，并放線，護線、固線的全過程，俗稱布線。建筑電氣中的線纜敷設方式與作業(yè)現(xiàn)場條件、防大要求等密切相關。線纜敷設方式分為明敷設（E）與暗敷設（C）兩種。如：VV-3×35+1×25SC50WC意義是聚氯乙烯絕緣，聚氯乙烯內護層，銅芯電纜。三根相線截面積為35mm2，一根中性線截面積為25mm2，穿焊接鋼管管徑為50mm，沿墻暗敷。類別名稱文字符號類別名稱文字符號線路敷設方式焊接鋼管敷設SC線路敷設部位沿或跨梁（屋架）敷設AB穿硬塑料導管敷設PC暗敷在梁內BC穿半硬塑料導管敷設FPC沿或跨柱敷設AC穿電線管敷設MT暗敷設在柱內CLC金屬線槽敷設MR沿墻面敷設WS塑料線槽敷設PR暗敷設在墻內WC電纜橋架敷設CT沿天棚或頂板面輻射CE鋼索敷設M暗敷設在屋面或頂板內CC穿塑料波紋電線管敷設KPC吊頂內敷設SCE穿可撓金屬電線保護套管敷設CP地板或地面下敷設FC直埋敷設DB

混凝土排管敷設CE

電纜溝敷設TC

敷設安裝方式及部位標注符號4.1.3導體選擇原則與校驗1.按允許載流量（發(fā)熱原則）選擇（校驗）導體截面（1）相線截面積的選擇導體通過電流時會發(fā)熱，絕緣導線和電纜溫度過高時，可使絕緣損壞，或者引起火災。因此，導線和電纜的正常發(fā)熱溫度不得超過額定負荷時的最高允許溫度，通過相線的計算電流IC不超過其允許載流量Ial，即：導體的允許載流量是指規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，導體能連續(xù)承受而不使其穩(wěn)定溫度超過其允許值的最大電流。4.1.3導體選擇原則與校驗按允許載流量選擇截面時需注意：允許載流量與環(huán)境溫度有關。若實際環(huán)境溫度與規(guī)定的環(huán)境溫度不一致時，允許載流量乘上溫度修正系數(shù)Kθ以求出實際的允許載流量。θal為導體額定負荷時的最高允許溫度；θ0為導線允許載流量所采用的環(huán)境溫度；θ0’為導體敷設地點實際的環(huán)境溫度。對于低壓配電線路的導體截面選擇，除滿足上式，其允許電流還需與熔斷器熔體的額定電流或斷路器長延時脫扣器的整定電流相配合，保護導線（或電纜）不被毀壞。

熔斷器：斷路器：4.1.3導體選擇原則與校驗（2）中性線（N線）截面的選擇三相四線制系統(tǒng)中的中性線，要考慮不平衡電流和零序電流以及諧波電流的影響。1)一般三相四線制中的中性線截面Sφ為相線截面積。①當Sφ≤16mm2（銅）或Sφ≤25mm2(鋁)時：②當Sφ>16mm2(銅)或Sφ>25mm2(鋁)，且在正常工作時，包括諧波電流在內的中性導體預期最大電流不大于中性導體的允許載流量，并且中性導體已進行了過電流保護時，中性導體截面可小于相導體截面，且應滿足：

So>16mm2（銅）或

So>25mm2(鋁)4.1.3導體選擇原則與校驗2)由三相四線制引出的兩相三線制線路和單相線路，因中性線電流和相線電流相等，故中性線截面與相線截面相同，即3)如果三相四線制線路的三次諧波電流相當突出，該諧波電流會流過中性線，此時中性線截面應不小于相線截面，即（3）保護線（PE線）截面的選擇保護線截面SPE要滿足短路熱穩(wěn)定的要求，按GB50054-2011低壓配電設計規(guī)范規(guī)定。1）當Sφ≤16mm2

時，有4.1.3導體選擇原則與校驗2）當16mm2

≤Sφ≤35mm2

時，有3）當Sφ≥35mm2

時，有

（4）保護中性線（PEN線）截面的選擇因為PEN線具有PE線和N線的雙重功能，所以選擇截面時按其中的最大值選取。4.1.3導體選擇原則與校驗例4-1有一條采用BV-750型銅芯塑料線明敷的AC220/380V的TN-S線路，最大持續(xù)工作電流為140A，如果采用BV-750型銅芯塑料線穿硬塑料管埋地敷設，當?shù)刈顭嵩缕骄鶜鉁貫?25?C。試按發(fā)熱條件選擇此線路的導體截面。

解：查附表B-33得25?C時5根單芯線穿硬塑料管的BV-750型銅芯塑料線截面為70mm2。按發(fā)熱條件，相線截面可選70mm2，N線選為35mm2，PE線截面也選為35mm2。4.1.3導體選擇原則與校驗2.按電壓損失原則選擇（校驗）導體截面（1）線路電壓損失的計算線路種類負荷情況導體截面情況計算公式三相平衡負荷線路帶1個集中負荷線路全長采用同一截面帶n個集中負荷接于線電壓的單相負荷線路帶1個集中負荷接于相電壓的單相負荷線路帶1個集中負荷直流負荷線路帶1個集中負荷ΔU%—線路電壓損失百分數(shù)（%）；P、Q—分別是某一個集中負荷的有功功率（kW）、無功功率（kvar）；Pi、Qi—分別是第i個集中負荷的有功功率（kW）、無功功率（kvar）；r、x—分別是三相電力線路單位長度的電阻、電抗（Ω／km）；x’—單相電力線路單位長度的電抗（Ω／km）。工程計算時其值可近似為x；l—

某一個集中負荷至線路首端的線路長度（km）；li—

第i個集中負荷至線路首端的部分線路長度（km）；Un—

線路標稱線電壓（kV）；Unph—

線路標稱相電壓（kV）；UDC—

線路直流電壓（kV）。4.1.3導體選擇原則與校驗（2）選擇（校驗）導體截面由電壓損失計算表可知，電壓損失由兩部分構成：即

和

之和。因為線路上單位長度電抗隨導體截面變化較小，而且其變化范圍約為0.35~0.4Ω/km，所以，當線路需求的電壓損失已知（設為

）時，線路電抗引起的電壓損失

部分可按x0=0.35~0.4Ω/km中的某值求得，而另一部分電壓損失則為：帶入后得：

式中—Li第

i

個負荷每相線路的總長度（km）；最后，根據(jù)（4-14）式計算值選取接近的標準截面，并查取該截面的

r0和

x0，代入電壓損失計算式中校驗其電壓損失是否超過允許值

。如果小于或等于

，則所選截面可以滿足要求，否則應重選，直到滿意為止。4.1.3導體選擇原則與校驗3.按經濟電流密度選擇（校驗）導體和電纜截面35kV及以上的高壓線路及電壓在35kV以下但距離長、電流大的線路，宜按經濟電流密度選擇，對10kV以下線路通常不按此原則選擇。從全面經濟效益考慮，使線路的年運行費用接近于最小，又適當考慮有色金屬節(jié)約的導體截面，稱為經濟截面。與經濟截面對應的導體電流密度，稱為經濟電流密度。經濟電流密度選擇母線截面按下式計算式中

IC—線路計算電流；Jec—經濟電流密度。我國現(xiàn)行的經濟電流密度規(guī)定如下表（A/mm2）。線路類別導體材質年最大負荷利用小時3000h以下3000-5000h5000h以上架空線路銅3.002.251.75鋁1.651.150.90電纜線路銅2.502.252.00鋁1.921.731.544.1.3導體選擇原則與校驗4.按機械強度校驗導體和電纜截面架空線路要經受風雪、覆冰和氣溫變化等多種因素的影響，必須要有足夠的機械強度來保證它的運行。對電纜不必校驗其機械強度。不同等級的電力線路，按機械強度要求的最小導體截面，需滿足以下兩表數(shù)值要求。導體種類35kV線路6-10kV線路kV以下線路居民區(qū)非居民區(qū)鋁及鋁合金線35352516(與鐵路交叉跨越時為35)鋼芯鋁絞線252516鋼線16161610導體種類及使用場所導體芯線最小允許截面(mm2)銅芯軟線銅線鋁線照明用燈頭線民用建筑戶內工業(yè)建筑戶內戶外0.40.50.50.81.02.52.52.5移動式用電設備生活用生產用0.21.0————敷設在絕緣支持件上的絕緣導體的支持間距L為室內L≤2m——1.010室外L≤2m2m<L≤6m6m<L≤15m15m<L≤25m——1.52.54610101010穿管敷設

——1.02.5PE線和PEN線有機械保護無機械保護——1.52.52.54架空線路按機械強度要求的最小允許導體截面(mm2)絕緣導體按機械強度要求的最小截面(芯線）4.1.3導體選擇原則與校驗5.按短路熱穩(wěn)定條件校驗截面架空線路因其散熱性較好，可不做短路穩(wěn)定校驗，電纜應進行熱穩(wěn)定校驗，母線也要校驗其熱穩(wěn)定，其截面不應小于短路熱穩(wěn)定最小截面Smin。按熱穩(wěn)定要求的導體最小截面為：式中

—短路電流穩(wěn)態(tài)值（A）；

—集膚效應系數(shù)，對于矩形母線截面在100以下和電纜，

=1；

—熱穩(wěn)定計算時間；

一熱穩(wěn)定系數(shù)，可查附表B-47。4.1.3導體選擇原則與校驗6.按短路動穩(wěn)定條件校驗截面各種形狀的母線通常都安裝在支持絕緣子上，當沖擊電流通過母線時，電動力將使母線產生彎曲應力，因此必須校驗母線的動穩(wěn)定性。安裝在同一平面內的三相母線，其中間相受力最大，即式中，

—母線跨距(m)；—母線相間距(m)。

—母線形狀系數(shù)，當母線相間距離遠大于母線截面周長時，

=1。母線通常每隔一定距離由絕緣瓷瓶自由支撐著。因此當母線受電動力作用時，可以將母線看成一個多跨距載荷均勻分布的梁，當跨距段在兩段以上時，其最大彎曲力矩為若只有兩段跨距時，則式中，

—

一個跨距長度母線所受的電動力（N）。4.1.3導體選擇原則與校驗母線材料在彎曲時最大相間計算應力為式中，

—母線對垂直于作用力方向軸的截面系數(shù)，又稱抗彎矩()，其值與母線截面形狀及布置方式有關。要想保證母線不致彎曲變形而遭到破壞，必須使母線的計算應力不超過母線的允許應力，即母線的動穩(wěn)定性校驗條件為式中，

—母線材料的允許應力，對硬鋁母線

=69MPa；對硬銅母線

=137MPa。如果在校驗時，

，則必須采取措施減小母線的計算應力，具體措施有：將母線由豎放改為平放；放大母線截面，但會使投資增加；限制短路電流值能使

大大減小，但須增設電抗器；增大相間距離

；減小母線跨距的尺寸

，此時可以根據(jù)母線材料最大允許應力來確定絕緣瓷瓶之間最大允許跨距式中，

—單位長度母線上所受的電動力（N/m）4.1.3導體選擇原則與校驗實際設計中，一般根據(jù)經驗按其中一個原則選擇，再校驗其他原則。對于35kV及110kV高壓供電線路，其截面主要按照經濟電流密度來選擇，按其他條件校驗；對10kV及以下高壓線路和低壓動力線路，通常按允許載流量選擇截面，再校驗電壓損失和機械強度；對低壓照明線路，因其對電壓要求較高，所以通常先按允許電壓損失選擇截面，再校驗其他條件。按此經驗選擇，一般就能滿足要求。選擇導體截面時，要求在滿足上述6個原則的基礎上選擇其中最大的截面。導體截面選擇條件如下表所示：序號導體截面選擇條件導體類型架空裸線絕緣電線電纜硬母線1允許溫升√√√√2電壓損失√√√√3短路熱穩(wěn)定

√√√4短路動穩(wěn)定

√5機械強度√√

6經濟電流密度√

√注：“√”表示適用，無標記則一般不用。4.1.3導體選擇原則與校驗例4-2如圖4-9所示，由10kV架空線路（線路間距為0.8m，水平排列且同截面）向兩個負荷點供電，要求電壓損失不得超過5%。當?shù)刈顭崞骄罡邷囟葹?2℃。試選鋁絞線截面大小。4.1.3導體選擇原則與校驗例4-2如圖4-9所示，由10kV架空線路（線路間距為0.8m，水平排列且同截面）向兩個負荷點供電，要求電壓損失不得超過5%。當?shù)刈顭崞骄罡邷囟葹?2℃。試選鋁絞線截面大小。4.1.3導體選擇原則與校驗例4-3已知某照明配電干線采用

型電纜，按允許溫升條件選擇的電纜截面積為

，線路末端短路電流為

，短路持續(xù)時間為0.1s，該電纜的熱穩(wěn)定系數(shù)為

，試校驗該電纜是否滿足短路熱穩(wěn)定條件。例4-4

有一條用LJ型鋁絞線架設的長5km的35kV架空線路，計算負荷為4830kW，cos=0.7，Tmax=4800h，室外溫度25?C。試選擇其經濟截面，并校驗其發(fā)熱條件和機械強度。4.2.1按正常工作條件選擇電氣設備4.2電氣設備選擇的一般原則1.額定電壓高壓電氣設備所在電網(wǎng)的運行電壓因調壓或負荷的變化，常高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設備允許最高工作電壓

不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓。一般電氣設備允許的最高工作電壓可達

，而實際電網(wǎng)的最高運行電壓

一般不超過

，因此在選擇電氣設備時，一般可按照電氣設備的額定電壓不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即4.2.1按正常工作條件選擇電氣設備2.額定電流電氣設備的額定電流

是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設備的長期允許通過電流。

應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流

，即計算時有以下幾個應注意的問題：（1）由于發(fā)電機、調相機和變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應回路的

為發(fā)電機、調相機或變壓器的額定電流的1.5倍；（2）若變壓器有過負荷運行可能時，

應按過負荷確定（

倍變壓器額定電流）；（3）母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的

；（4）出線回路的

除考慮正常負荷電流（包括線路損耗）外，還應考慮事故時由其它回路轉移過來的負荷。4.2.2按短路情況校驗電氣設備的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性1.短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電氣設備時，電氣設備各部件溫度(或發(fā)熱效應)應不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為：式中

—由生產廠給出的電氣設備在時間t秒內的熱穩(wěn)定電流；

—短路穩(wěn)態(tài)電流值；

t—與

It

相對應的時間；

—短路電流發(fā)熱的假想時間；

—后備保護動作時間，系統(tǒng)給出；

—開關開斷時間，產品數(shù)據(jù)。4.2.2按短路情況校驗電氣設備的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性2.電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電氣設備承受短路電流機械效應的能力，也稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為式中

、

—短路沖擊電流幅值及其有效值；

、

—電氣設備允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：（1）用熔斷器保護的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不校驗熱穩(wěn)定。（2）采用限流熔斷器保護的設備，可不校驗動穩(wěn)定。（3）裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電氣設備可不校驗動、熱穩(wěn)定?；?.2.2按短路情況校驗電氣設備的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性3.開關電器開斷能力校驗斷路器和熔斷器等電氣設備，均擔負著切斷短路電流的任務，因此必須具備在通過最大短路電流時能夠將其可靠切斷的能力，即式中：

—制造廠提供的最大開斷電流和開斷容量；—短路發(fā)生后0.2s時的三相短路電流和三相短路容量。4.2.3電氣設備的選擇與校驗項目1.高壓電氣設備的選擇與校驗項目由于各種高壓電氣設備具有不同的性能特點，選擇與校驗條件不盡相同，高壓電氣設備的選擇與校驗項目見下表：設備名稱額定電壓額定電流開斷能力短路電流校驗環(huán)境條件其它動穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷路器√√√○○○操作性能負荷開關√√√○○○操作性能隔離開關√√

○○○操作性能熔斷器√√√

○上、下級間配合電流互感器√√

○○○

電壓互感器√

○二次負荷、準確等級支柱絕緣字√

○

○二次負荷、準確等級穿墻套管√√

○○○

母線

√

○○○

電纜√√

○○注：表中“√”為選擇項目，“○”為校驗項目。4.2.3電氣設備的選擇與校驗項目2.低壓電氣設備的選擇與校驗項目低壓電氣設備的選擇與高壓電氣設備的選擇一樣，必須滿足正常運行條件下和短路故障條件下的工作要求；同時，設備應工作安全可靠，運行維護方便，投資經濟合理。選擇低壓一次設備時，應校驗的項目如下表所列。校驗項目設備名稱電壓(kV)電流(A)斷流能力(kA)短路電流校驗動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度低壓熔斷器√√√

低壓刀開關√√√○○低壓負荷開關√√√○○低壓斷路器√√√○○注：表中“√”為選擇項目，“○”為校驗項目。4.3高壓電氣設備與選擇4.3.1高壓斷路器（QF）作用：通斷正常負荷電流，能承受一定時間的短路電流，并能在保護裝置的作用下自動跳閘，切除短路電流，起到保護作用，是開關電器中功能最全面的一種電器。因此它對電力系統(tǒng)的安全、可靠運行起著極為重要的作用。分類：根據(jù)高壓斷路器采用的滅弧介質不同，可以分為油斷路器、六氟化硫（SF6）斷路器、真空斷路器、壓縮空氣斷路器和磁吹斷路器等。高壓斷路器型號的含義4.3.1高壓斷路器（QF）1.油斷路器分類：油斷路器根據(jù)油量的多少，分為多油斷路器（不常用）和少油斷路器。少油斷路器使用注意事項：（1）少油斷路器的裝油量不宜過多或過少，否則將引起爆炸危險，必須保持標準水平；（2）少油斷路器在分、合大電流一定次數(shù)后，油質劣化，絕緣強度降低，必須更換新油。特別是分斷短路故障時，一般就要檢查油質，勤于換油。因此，少油斷路器不適用于大電流頻繁操作。1-鉛帽；2-上接線端子；3-油桿；4-絕緣筒；5-下接線端子；6-基座；7-主軸；8-框架；9-斷路彈簧SN10-10型高壓少油斷路器1—鋁帽2—油氣分離器

3—上接線端子4—油桿5—插座式靜觸頭6—滅弧室

7—動觸頭（導電桿）8—中間滾動觸頭9—下接線端子10—轉軸11—拐臂12—基座13—下支柱絕緣子14—上支柱絕緣子15—斷路彈簧16—絕緣筒17—逆止閥

18—絕緣油

SN10-10型高壓少油斷路器的一相油箱內部結構4.3.1高壓斷路器（QF）2.真空斷路器真空斷路器是利用“真空”（氣壓為10-2Pa~10-6Pa）滅弧的一種斷路器，其觸頭裝在真空滅弧室內。由于真空中不存在氣體游離的問題，所以這種斷路器的觸頭斷開時很難發(fā)生電弧。所謂“真空”不是絕對的真空，實際上能在觸頭斷開時因高電場發(fā)射和熱電發(fā)射產生一點電弧，這種電弧稱之為“真空電弧”，它能在電流第一次過零時熄滅，因此燃弧時間很短，而且不致產生很高的過電壓。優(yōu)點：體積小、重量輕、動作快、壽命長、結構簡單、噪音和震動小、防火、防爆、安全可靠，檢修及維護方便等。ZW10-12系列戶外高壓真空斷路器

ZN28-12T/630-20系列戶內高壓真空斷路器4.3.1高壓斷路器（QF）3.六氟化硫斷路器六氟化硫（SF6）斷路器是利用SF6氣體作為滅弧和絕緣介質的一種斷路器。SF6氣體是目前所知道的優(yōu)于其它滅弧介質的最為理想的絕緣和滅弧介質。它是一種無色、無味、無毒且不易燃的惰性氣體，在150℃以下時，化學性能相當穩(wěn)定。但它在電弧高溫作用下會分解出氟（F2），而氟具有較強的腐蝕性和毒性，因此這種斷路器的觸頭一般都設計成具有自動凈化的作用。特點：斷流能力強，滅弧速度快，電絕緣性能好，不易燃易爆，因此主要用于需頻繁操作及有易燃易爆危險的場所，特別是用于全封閉式組合電器中。但要求加工的精度高，密封性能好，所以制造成本高，價格昂貴。

六氟化硫（SF6）斷路器4.3.1高壓斷路器（QF）高壓斷路器的選擇及校驗：高壓斷路器選擇及校驗條件除額定電壓、額定電流、熱穩(wěn)定、斷流容量、動穩(wěn)定校驗外，還應注意斷路器種類和型式的選擇。高壓斷路器應根據(jù)斷路器安裝地點、環(huán)境和使用條件等要求選擇其種類和型式。高壓斷路器操動機構的選擇：一般電磁式操動機構需配專用的直流合閘電源，但其結構簡單可靠；彈簧式結構比較復雜，調整要求較高；液壓操動機構加工精度要求較高。操動機構的型式，可根據(jù)安裝調試方便和運行可靠性進行選擇。4.3.1高壓斷路器（QF）例4-5某工廠有功計算負荷為5000kW，功率因數(shù)為0.8，該廠計劃在10kV配電所進線上安裝一高壓斷路器，其主保護動作時間為1.3s，斷路器斷路時間為0.2s，10kV母線上短路電流有效值為32kA，試選高壓斷路器的型號規(guī)格。4.3.2高壓負荷開關（QL）作用：能夠通斷一定的負荷電流和過負荷電流。但不能斷開短路電流，所以通常與高壓熔斷器串聯(lián)使用，借助熔斷器來進行短路保護。負荷開關在構造上除滅弧裝置外很像隔離開關，有明顯可見的斷開點，具有隔離電源、保證安全檢修的作用。特點及用途：結構簡單，外形尺寸較小，價格較低，常在容量不大或不重要的饋電線路中用作電源開關設備，可以安裝在配電變壓器的高壓側，也可以用于配電線路上。選擇依據(jù)：按照環(huán)境條件、額定電壓、額定電流、熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定進行具體選型。高壓負荷開關型號的含義1-主軸；2-上絕緣子；3-連桿；4-下絕緣子；5-框架；6-高壓熔斷器；7-下觸座；8-動觸片；9-弧動觸頭；10-滅弧觸頭（內有靜觸頭）；11-主靜觸頭；12-上觸座；13-斷路彈簧；14-絕緣拉桿；15-熱脫扣器FN3-10RT型高壓負荷開關4.3.3高壓隔離開關（QS）作用：有電壓無負荷的情況下分斷與關合電路，保證高壓裝置中檢修工作的安全。注意事項：在運行中必須嚴格遵守“倒閘操作”的規(guī)定，即：隔離開關多與斷路器配合使用。合閘送電時，應首先合上隔離開關，然后合上斷路器，分閘斷電時，應首先斷開斷路器，然后再拉開隔離開關。分類：按其裝置可分為戶內式和戶外式兩種；按極數(shù)可分為單極和三極兩種。選擇依據(jù)：一般先按環(huán)境條件（戶內、戶外）選擇其類型，然后再按額定電壓、額定電流、短路電流動、熱穩(wěn)定性進行具體選型。選擇高壓隔離開關時可不考慮其斷流容量。高壓負荷開關型號的含義1-上接線端子；2-靜觸頭；3-閘刀；4-套管絕緣子；5-下接線端子；6-框架；7-轉軸；8-拐臂；9-升降絕緣子；10-支柱絕緣子GN8-10/600型高壓隔離開關4.3.3高壓隔離開關（QS）例4-6試選擇變壓器10kV側斷路器QF和隔離開關QS，已知三相短路電流為

，繼電保護動作時間

，擬采用快速開斷的高壓斷路器，其全分斷時間為

，采用彈簧操作機構。

ZN12-10/1250-25型號的高壓斷路器、GN68-6T/600型號的隔離開關主要技術數(shù)據(jù)4.3.4高壓熔斷器（FU）作用：當所在電路的電流超過給定值一定時間后使其熔體熔化而分斷電流，斷開電路的一種保護電器。主要作用是對電路及電路設備進行過負荷和短路保護分類：按其裝置可分為戶內式和戶外式兩種，我國目前生產的用于戶內的高壓熔斷器有RN1、RN2系列：用于戶外的有RW4、RWI0(F)系列。選擇依據(jù)：一般先按使用環(huán)境選擇其類型，然后再按額定電壓、額定電流、斷流容量進行具體選擇型號，可不必進行短路電流動、熱穩(wěn)定性校驗。高壓熔斷器型號的含義RN1、RN2型高壓熔斷器1-瓷熔管；2-金屬管帽；3-彈性觸座；4-熔斷指示器；5-接線端子；6-瓷絕緣子；7-底座RN1、RN2型高壓熔斷器4.3.5高壓開關柜高壓開關柜是按一定的線路方案將有關一、二次設備組裝而成的一種高壓成套的配電裝置，柜內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。作用：在發(fā)電廠及變配電所中作為控制和保護發(fā)電機、變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓交流電動機的啟動和保護之用分類：高壓開關柜有固定式和手車式兩大類。選擇依據(jù)：首先按照變、配電所一次電路圖的要求進行方案的選擇，然后進行技術經濟比較得出最優(yōu)方案。XGN2-10型固定式金屬封閉型開關柜JYN2-10型手車式開關柜4.4互感器及其選擇互感器是一種特殊的變壓器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡元件，用來向測量儀表、繼電器的電流線圈和電壓線圈供電，正確反映電氣設備的正常運行狀態(tài)和故障狀態(tài)。互感器分為電流互感器和電壓互感器。電流互感器的文字符號為TA，簡稱CT；電壓互感器的文字符號為TV，簡稱PT。互感器作用

將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐藴实牡碗妷汉托‰娏鳎箿y量儀表和保護裝置標準化、小型化。

使二次設備與高電壓隔離，且互感器的二次側均接地，從而保證設備和人身的安全。4.4.2電壓互感器1.基本結構原理和接線電壓互感器工作時二次繞組接近于空載狀態(tài)。二次繞組的額定電壓一般為100V。也就是用一只l00V的電壓表通過某一電壓互感器可以測量任意高的電壓。電壓互感器的一次電壓Ul與二次電壓U2之間有如下關系：式中

—電壓互感器的額定變壓比；

—電壓互感器的一次和二次繞組匝數(shù)。電壓互感器型號的含義1-一次接線端子；2-高壓絕緣套管；3-一、二次繞組、環(huán)氧樹脂澆注；4-鐵心（殼式）；5-二次接線端子JDZJ-10型電壓互感器4.4.2電壓互感器一個單相電壓互感器的接線

兩個單相的電壓互感器接成V/V形，供儀表、繼電器接于三相三線制電路的各個線電壓。它廣泛地應用在6~10kV的高壓配電裝置中。三個單相的電壓互感器接成Y0/Y0形，供電給要求線電壓的儀表、繼電器及接相電壓的絕緣監(jiān)視電壓表。三個單相三繞組或一個三相五芯柱三繞組電壓互感器接成Y0/Y0/△（開口三角形）接線，接成Y0的二次繞組，供電給需線電壓的儀表、繼電器及作為絕緣監(jiān)視的電壓表，接成△（開口三角形）的輔助二次繞組接電壓繼電器。一次電壓正常工作時，由于三個相電壓對稱，因此開口三角形兩端的電壓接近于零。當某一相接地時，開口三角形兩端將出現(xiàn)近100V的零序電壓，使電壓繼電器動作，發(fā)出信號。4.4.2電壓互感器一個單相電壓互感器一個單相電壓互感器三個單相接成Y0/Y0形三個單相三繞組或一個三相五芯柱三繞組電壓互感器接成Y0/Y0/△（開口三角形）4.4.2電壓互感器2.電壓互感器使用注意事項（1）電壓互感器在工作時其二次側不得短路。因為電壓互感器一、二次側都是在并聯(lián)狀態(tài)下工作的，如發(fā)生短路，將產生很大的短路電流，有可能燒毀互感器，甚至影響一次電路的安全運行。所以電壓互感器的一、二次側都必須裝設熔斷器作為短路保護。（2）電壓互感器的二次側有一端必須接地?；ジ衅鞫蝹纫欢私拥厥菫榱朔乐蛊湟弧⒍卫@組間絕緣擊穿時，一次側的高電壓竄入二次側，危及人身和設備安全。（3）電壓互感器在連接時，必須注意其端子的極性。單相電壓互感器的一次繞組端子標以A、X，二次繞組端子標a、x，端子A與a，X與x各為對應的“同極性端”。三相電壓互感器按照相序一次繞組端子分別標以A、X、B、Y、C、Z，二次繞組端子分別標以a、x、b、y、c、z，端子A與a、B與b、C與c、X與x、Y與y、Z與z各為對應的同極性端。4.4.2電壓互感器3.電壓互感器的選擇（1）電壓互感器一次回路額定電壓選擇：為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電力網(wǎng)電壓應在()范圍內變動，即滿足下列條件：式中

，

—電壓互感器一次側額定電壓。選擇時，滿足

即可。（2）電壓互感器二次側額定電壓的選擇：電壓互感器二次側額定線間電壓為100V，要和所接用的儀表或繼電器相適應。（3）電壓互感器種類和型式的選擇：電壓互感器的種類和型式應根據(jù)裝設地點和使用條件進行選擇。4.4.2電壓互感器3.電壓互感器的選擇（4）準確級選擇：和電流互感器一樣，供功率測量、電能測量以及功率方向保護用的電壓互感器應選擇0.5級或1級的，只供估計被測值的儀表和一般電壓繼電器的選用3級電壓互感器為宜。（5）按準確級和額定二次容量選擇：首先根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器接線方式，并盡可能將負荷均勻分布在各相上，然后計算各相負荷大小，按照所接儀表的準確級和容量選擇互感器的準確級額定容量。電壓互感器的額定二次容量

（對應于所要求的準確級），應不小于電壓互感器的二次負荷

，即式中，

、

、

—各儀表的視在功率、有功功率和無功功率。

—各儀表的功率因數(shù)。4.4.3電流互感器1.基本結構原理和接線電流互感器是由閉合的鐵芯和繞組組成。它的一次側繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中。因此它經常有線路的全部電流流過，二次側繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護回路中，電流互感器在工作時，它的二次側回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。電流互感器的一次電流I1與二次電流I2有以下關系：式中

—電流互感器的額定變流比；

—電流互感器的一次和二次繞組匝數(shù)。4.4.3電流互感器電流互感器型號的含義1—一次接線端子；2—一次繞組（樹脂澆注）；3—二次接線端子；4—鐵心；5—二次繞組；6—警告牌（上寫“二次側不得開路”等字樣）LQJ-10型電流互感器

1—名牌；2—一次母線穿孔；3—鐵心；4—外繞二次繞組，樹脂澆注安裝版；5—二次接線端子LMZJ1-10型電流互感器4.4.3電流互感器2.電流互感器使用注意事項（1）電流互感器在工作時其二次側不得開路。因為電流互感器在正常工作時的二次負荷很小，所以基本接近于短路狀態(tài)。當二次側開路時，一次電流全部成為磁化電流，則勵磁磁動勢劇增，造成鐵芯過度飽和磁化，發(fā)熱嚴重乃至燒毀線圈，且磁路過度飽和磁化后，使誤差增大，降低了準確度。同時，由于電流互感器二次繞組匝數(shù)遠比一次繞組多，所以可感應出危險的高電壓，危及人身和設備安全。（2）電流互感器的二次側有一端必須接地?；ジ衅鞫蝹纫欢私拥厥菫榱朔乐蛊湟?、二次繞組間絕緣擊穿時，一次側的高電壓竄入二次側，危及人身和設備安全。（3）電流互感器在連接時，必須注意其端子的極性。按規(guī)定，一次繞組端子標以L1，L2，二次繞組端子標以K1，K2，L1與K1為同名端，L2與K2為同名端。由于電流互感器二次繞組的電流為感應電動勢所產生，所以該電流在繞組中的流向應為從低電位到高電位。若一次電流I1從L1流向L2，則二次電流I2應從K2流向K1。4.4.3電流互感器3.電流互感器的選擇（1）電流互感器一次回路額定電壓和電流選擇：電流互感器一次回路額定電壓和電流選擇應滿足：式中

，

、

—電流互感器一次額定電壓和電流。（2）二次額定電流的選擇：電流互感器的二次額定電流有5A和1A兩種，一般強電系統(tǒng)用5A，弱電系統(tǒng)用1A。（3）電流互感器種類和型式的選擇：在選擇互感器時，應根據(jù)安裝地點(如屋內、屋外)和安裝方式(如穿墻式、支持式、裝入式等)選擇相適應的類別和型式。選用母線型電流互感器時，應注意校核窗口尺寸。4.4.3電流互感器（4）電流互感器準確級的選擇：為保證測量儀表的準確度，互感器的準確級不得低于所供測量儀表的準確級。（5）二次容量或二次負載的校驗：為了保證互感器的準確級，互感器二次側所接實際負載

或所消耗的實際容量荷

應不大于該準確級所規(guī)定的額定負載

或額定容量

（

及

均可從產品樣本查到），即或式中，

、

——電流互感器二次回路中所接儀表內阻的總和與所接繼電器內阻的總和，可由產品樣本中查得；

——電流互感器二次聯(lián)接導體的電阻；

——電流互感器二次連線的接觸電阻，一般取為0.1Ω。整理得：因為

，所以式中A，

—電流互感器二次回路連接導體截面積（mm2）及計算長度（mm）。4.4.3電流互感器（6）熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗

1）電流互感器的熱穩(wěn)定校驗只對本身帶有一次回路導體的電流互感器進行。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過的一次額定電流

的倍數(shù)

來表示，故熱穩(wěn)定應按下式校驗式中，

、

——由生產廠給出的電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)及一次側額定電流；

、

——短路穩(wěn)態(tài)電流值及熱效應等值計算時間。2）電流互感器內部動穩(wěn)定能力，常以允許通過的一次額定電流最大值的倍數(shù)一動穩(wěn)定電流倍數(shù)

表示，故內部動穩(wěn)定可用下式校驗式中，

、

——由生產廠給出的電流互感器的動穩(wěn)定倍數(shù)及一次側額定電流；

——故障時可能通過電流互感器的最大三相短路電流沖擊值。4.5低壓電氣設備與選擇4.5.1低壓刀閘開關（QK）分類：按操作方式分為單投和雙投兩種；按極數(shù)分為單極、雙極和三極三種；按滅弧結構分為不帶滅弧罩的和帶滅弧罩的兩種。選擇依據(jù)：按額定電壓、額定電流、斷流容量進行選擇。一般情況下，可不校驗短路電流動、熱穩(wěn)定性。低壓刀開關型號的含義HD13型刀開關1-上接線端子；2-滅弧罩；3-閘刀；4-底座；5-下接線端子；6-主軸；7-靜觸頭；8-連桿；9-操作手柄4.5.2低壓熔斷器作用：主要實現(xiàn)對低壓系統(tǒng)的短路保護，有的也能實現(xiàn)過負荷保護。分類：低壓熔斷器的類型很多，有插入式（RC）、螺旋式（RL）、無填料密閉管式（RM）、有填料密閉管式（RT）、新發(fā)展起來的RZ型自復式熔斷器，以及引進技術生產的有填料管式gF、aM系列、高分斷能力的NT型。低壓刀開關型號的含義4.5.3低壓斷路器（QF）作用：在帶負荷的狀態(tài)下通斷電路，在短路、過電壓和低電壓的情況下自動跳閘，其功能與高壓斷路器類似。分類：按滅弧介質不同可分為空氣斷路器和真空斷路器；按照用途不同可以分為配電用斷路器、電動機保護用斷路器、照明斷路器和漏電保護用斷路器。低壓斷路器型號的含義4.5.3低壓斷路器（QF）1.工作原理當線路上出現(xiàn)短路故障時，過流脫扣器動作，使開關跳閘；當線路出現(xiàn)過負荷時，與低壓斷路器串聯(lián)在一次線路的加熱電阻絲加熱，使雙金屬片彎曲，從而使開關跳閘；當線路嚴重失壓或者電壓下降時，失壓脫扣器動作，使開關跳閘；若按下按鈕6或7，會使失壓脫扣器失壓或使分勵脫扣器通電，則可使脫扣器遠距離跳閘。低壓斷路器的原理結構和接線4.5.3低壓斷路器（QF）2.分類

1）按保護性能：分為非選擇型和選擇型兩類。非選擇型斷路器一般為瞬時動作和長延時動作，用作過負荷與短路保護用。選擇型斷路器分為兩段保護、三段保護和智能化保護三種。兩段保護為短延時與長延時或短延時與瞬時兩段特性。三段保護為瞬時、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。低壓斷路器保護特性曲線（a）瞬時動作型；

（b）兩段保護性；

（c）三段保護型4.5.3低壓斷路器（QF）2）按結構形式：分為塑料外殼式、框架式和微型斷路器三大類。DZ20系列低壓斷路器（塑料外殼式）DW45系列智能型萬能式斷路器（框架式）微型斷路器通常裝設在低壓配電裝置中保護方案和操作方式較多，裝設地點也比較靈活，所以又被稱為萬能式低壓斷路器。主要做微小型電動機、小容量配電線路和照明保護和家用。4.5.4低壓刀熔開關選擇依據(jù)：熔斷器式刀開關除應按使用的電源電壓和負載的額定電流選擇外，還必須根據(jù)使用場合、操作方式、維修方式等選用，要符合開關的形式特點。如前操作、前檢修的熔斷器式刀開關，中央均有供檢修和更換熔斷器的門，主要供BDL型開關板上安裝。前操作、后檢修的熔斷器式刀開關，主要供BSL型開關板上安裝。側操作、前檢修的熔斷器式刀開關，可供封閉的動力配電箱使用。低壓刀熔開關型號的含義刀熔開關結構示意圖1-RT0型熔斷器的熔斷體；2-彈性觸座；3-連桿；4-操作手柄；5-配電屏電板4.5.5低壓負荷開關（QL）低壓負荷開關是一種由帶滅弧罩的低壓刀開關與低壓熔斷器組合而成的外裝封閉式鐵殼或開啟式膠蓋的開關電器。它能有效地通斷負荷電流，并能進行短路保護，具有操作方便、安全經濟的優(yōu)點。低壓負荷開關型號的含義HK系列開啟式負荷開關1-瓷質手柄；2-動觸頭；3-出線座；4-瓷底座；5-靜觸頭；6-進線座；7-膠蓋緊固螺釘；8-膠蓋4.5.6低壓配電屏作用：低壓配電屏是按一定的接線方案將有關低壓一、二次設備組裝起來，用于低壓系統(tǒng)中動力和照明配電用。分類：低壓配電屏的結構型式有固定式和抽屜式兩類。固定式的所有電器元件都固定安裝，比較簡單經濟。而抽屜式的某些電器元件按一次線路方案可靈活組合組裝，按需要抽出或推入各個抽屜中，若某回路發(fā)生故障，將該回路的抽屜抽出，再將備用的抽屜推入，能迅速恢復供電。屏內使用的主要電器元件有：各種低壓斷路器、熔斷器、交流接觸器、并聯(lián)電容器和電流互感器等。低壓配電屏型號含義本章小結本章是電氣設計的主要內容之一，了解了導體和電器設備選擇校驗的一般原則和選擇方法，除了掌握一般原則和方法，還應掌握各設備選擇的特殊性。1.導體和電器設備的型號選擇，根據(jù)工作要求和環(huán)境條件。2.電氣設備選擇按正常工作條件選擇，按短路條件校驗。按正常工作條件包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇；按短路條件包括動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗；按環(huán)境工作條件如溫度、濕度、海拔等選擇。3.進行導體截面選擇時，應滿足發(fā)熱條件、電壓損失條件、經濟電流密度及機械強度條件要求。通常10kV及以下高壓線路和低壓動力線路按發(fā)熱條件選擇，按其他條件校驗；低壓照明線路按電壓損耗選擇，按其他條件校驗；35kV及以上的高壓線路，按經濟電流密度選擇，再校驗其他條件。思考題與習題思考題與習題任課教師：劉義艷建筑供配電與照明技術任課教師：劉義艷第五章變電所概述5.1設備組成5.2配電網(wǎng)絡形式5.3電氣主接線5.4變電所結構及布置5.55.1概述一、變電所分類1.按照變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用可劃分為以下類別：

(1)系統(tǒng)樞紐變電所樞紐變電所位于電力系統(tǒng)的樞紐點，它的電壓是系統(tǒng)最高輸電電壓，樞紐變電所連成環(huán)網(wǎng)，全站停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至整個系統(tǒng)癱瘓，因此對樞紐變電所的可靠性要求較高。樞紐變電所主變壓器容量大，供電范圍廣。

(2)地區(qū)一次變電所地區(qū)一次變電所位于地區(qū)網(wǎng)絡的樞紐點，是與輸電主網(wǎng)相連的地區(qū)受電端變電所，任務是直接從主網(wǎng)受電，向本供電區(qū)域供電。全站停電后，可引起地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個區(qū)域供電。地區(qū)一次變電所主變壓器容量較大，出線回路數(shù)較多，對供電的可靠性要求也比較高。

5.1概述

(3)地區(qū)二次變電所。地區(qū)二次變電所由地區(qū)一次變電所受電，直接向本地區(qū)負荷供電，供電范圍小，主變壓器容量與臺數(shù)根據(jù)電力負荷而定。全站停電后，只有本地區(qū)中斷供電。

(4)終端變電所。終端變電所在輸電線路終端，接近負荷點，經降壓后直接向用戶供電，全站停電后，只是終端用戶停電。2．按照變電所安裝位置劃分為以下類別(1)室外變電所室外變電所除控制、直流電源等設備放在室內外，變壓器、斷路器、隔離開關等主要設備均布置在室外。這種變電所建筑面積小，建設費用低，電壓較高的變電所一般采用室外布置。

5.1概述

(2)室內變電所室內變電所的主要設備均放在室內，減少了總占地面積，但建筑費用較高，適宜市區(qū)居民密集地區(qū)，或位于海岸、鹽湖、化工廠及其他空氣污穢等級較高的地區(qū)。(3)地下變電所在人口和工業(yè)高度集中的大城市，由于城市用電量大，建筑物密集，將變電所設置在城市大建筑物、道路、公園的地下，可以減少占地，尤其隨著城市電網(wǎng)改造的發(fā)展，位于城區(qū)的變電所乃至大型樞紐變電所將更多的采取地下變電所。這種變電所多數(shù)為無人值班變電所。

(4)箱式變電所箱式變電所又稱預裝式變電所，是將變壓器、高壓開關、低壓電器設備及其相互的連接和輔助設備緊湊組合，按主接線和元器件不同，以一定方式集中布置在一個或幾個密閉的箱殼內。箱式變電所是由工廠設計和制造的，結構緊湊、占地少、可靠性高、安裝方便。(5)移動變電所。將變電設備安裝在車輛上，以供臨時或短期用電場所的需要。

5.1概述二、變電所的發(fā)展我國電力建設經過多年的發(fā)展，系統(tǒng)容量越來越大，短路電流不斷增大，對電氣設備、系統(tǒng)內大量信息的實時性等要求越來越高;而隨著科學技術的高速發(fā)展，制造、材料行業(yè)，尤其是計算機及網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的變電技術也有了新的飛躍，我國變電站設計出現(xiàn)了一些新的趨勢。

1.變電站占地及建筑面積減少2.大量采用新的電氣一次設備3.運用綜合自動化技術4.使用全分散式變電站自動化系統(tǒng)5.引入先進的網(wǎng)絡技術5.2設備組成變電站起變換電壓作用的設備是變壓器，除此之外，變電站的設備還有開閉電路的開關設備，匯集電流的母線，計量和控制用互感器、儀表、繼電保護裝置和防雷保護裝置、調度通信裝置等，此外還包含無功補償?shù)仍O備。表5-1變電所常見電氣設備符號5.3配電網(wǎng)絡形式

配電網(wǎng)絡形式是指由電源端（變配電所）向負荷端（電能用戶或用電設備）輸送電能時采用的網(wǎng)絡形式，常見的配電網(wǎng)絡有：放射式、樹干式和環(huán)式。一、放射式放射式是指變配電所母線上引出的一線路直接向一個車間變電所或高、低壓用電設備供電，每一個用電點采用專線供電。常見的高壓放射式配電網(wǎng)絡有三種方式，圖5-1所示分別為單回路放射式、雙回路放射式、公共備用干線放射式。圖5-1高壓放射式配電5.3配電網(wǎng)絡形式

常見的低壓放射式配電網(wǎng)絡有單回路放射式和雙回路放射式兩種，如圖5-2所示。低壓配電單回路放射式用于配電給容量較大的集中負荷或重要負荷，雙回路放射式用于配電給一級、二級負荷，用于消防負荷時，應在末端配電箱處自動切換。圖5-2低壓放射式配電5.3配電網(wǎng)絡形式二、樹干式樹干式配電網(wǎng)絡是指由變配電所母線上引出的配電干線上，沿途支接了幾個車間變電所或用電設備的配電形式。常見的高壓樹干式配電有單電源樹干式、單側供電雙回路樹干式、雙側供電雙回路樹干式，如圖5-3所示。單電源樹干式配電用于配電給三級負荷，每回線路裝設的變壓器不超過5臺，容量不超過2000kVA。雙回路樹干式用于配電給二級、三級負荷，兩電源樹干式用于配電給二級負荷，當電源可靠時也可配電給一級負荷。低壓樹干式配電網(wǎng)絡形式有放射樹干式、干線樹干式和鏈式。當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。5.3配電網(wǎng)絡形式

圖5-3高壓樹干式配電圖5-4低壓樹干式配電

5.3配電網(wǎng)絡形式三、環(huán)式環(huán)式配電網(wǎng)絡如圖5-5所示，運行靈活，供電可靠性較高，有開環(huán)和閉環(huán)兩種運行方式。閉環(huán)繼電保護整定復雜，為避免環(huán)形線路上發(fā)生故障時影響整個環(huán)網(wǎng)，環(huán)形配電網(wǎng)絡常采用開環(huán)運行方式，即環(huán)形接線中某一開關斷開，在現(xiàn)代化城市配電網(wǎng)中應用較廣。

圖5-5環(huán)式配電5.3配電網(wǎng)絡形式四、設計原則配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡形式選擇與設計應根據(jù)工程性質、規(guī)模、負荷容量等因素綜合考慮，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，能適應生產和使用上的變化及設備檢修的需要。負荷較大的高層建筑，向樓層各配電點供電時，宜采用分區(qū)樹干式配電，減少配電電纜線路和高壓開關柜數(shù)量，從而相應少占電纜豎井和高壓配電室的面積；由樓層配電間或豎井內配電箱至用戶配電箱的配電，應采取放射式配電；對部分容量較大的集中負荷或重要用電設備，應從變電所低壓配電室以放射式配電。5.3配電網(wǎng)絡形式五、各類建筑物供配電網(wǎng)絡設計要點

1.工業(yè)建筑供配電網(wǎng)絡設計要點（1）在正常環(huán)境的車間或建筑物內，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。（2）當用電設備為大容量，或負荷性質重要，或在有特殊要求（指潮濕、腐蝕性環(huán)境或有爆炸和火災危險場所等）的車間、建筑物內，宜采用放射式配電，如圖5-6所示。（3）當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，但每一回路環(huán)鏈設備不超過5臺，其總容量不宜超過10kW。（4）沖擊負荷和用電量較大的電焊設備，宜與其他用電設備分開，用單獨線路或變壓器供電。圖5-6車間放射式配電5.3配電網(wǎng)絡形式2.公用建筑供配電網(wǎng)絡設計要點

對于用電負荷較大或者較重要時，應設置低壓配電室，從配電室以放射式配電，各層或分配電箱的配電，宜采用樹干式或放射與樹干混合方式。（1）體育建筑供配電網(wǎng)絡

僅在比賽期間才使用的大型用電設備宜設單獨變壓器直接供電。體育館內應設總配電間，各競賽場地用點點，宜設電源井或配電箱，設置數(shù)量及位置由體育工藝確定，對電源井的供電方式宜采用環(huán)式供電。（2）影劇院供配電網(wǎng)絡

一般可采用兩路10kV電源，選用兩臺變壓器雙回路放射式供電。低壓配電線路宜采用放射式和樹干式相結合的方式，為避免舞臺燈光調光設施對電聲設備、電視轉播設備的干擾，兩者不應共有一臺變壓器。比較大的影劇院宜選用兩臺變壓器，一臺供音響設備、電視轉播等設備，另一臺供舞臺燈光和其他用電。5.3配電網(wǎng)絡形式（3）醫(yī)療建筑供配電網(wǎng)絡

根據(jù)醫(yī)療建筑負荷的特殊性并考慮到醫(yī)院的可持續(xù)發(fā)展，可把用電設備分為幾個供電系統(tǒng)：一般照明、事故照明、電壓波動小的一般醫(yī)療用電（插座）負荷、電壓波動大的醫(yī)用數(shù)字檢影成像系統(tǒng)設備、空調及動力負荷，應根據(jù)負荷性質采用不同的供配電網(wǎng)絡。

1）重要醫(yī)療設備、CT機（計算機斷層掃描機）、MRI機（核磁共振機）、DSA機（心血管造影機）、ECT機（同位素斷層掃描機）等醫(yī)療裝備用電，宜由變電所不同低壓母線段兩路電源供電，末端能自動切換。

2）洗衣房、營養(yǎng)部的動力等宜從變電所直接供電；冷水機組、大容量水泵等由配電所放射供電；收治傳染性疾病患者的醫(yī)院的通風負荷用專線供電，宜在護士站集中控制。

3）傳染醫(yī)院的配電線路按照不同感染區(qū)、隔離區(qū)、正常區(qū)等劃分的區(qū)域設置配電回路，分設在不同區(qū)域內由不同配電回路供電，采用放射式配電。配電線槽或橋架穿越隔墻處應密封處理，防止交叉感染。5.3配電網(wǎng)絡形式3.高層住宅

18層及以下住宅，視用電負荷的具體情況可以采用放射式或樹干式供電系統(tǒng)，電源柜設在1層或地下室內。19層及以上住宅，宜由變電所設專線回路采用放射式系統(tǒng)供電，電力、照明及應急電源宜分別引入。

向高層住宅供電的垂直干線，應采用三相供電系統(tǒng)，視負荷大小及分布狀況可以采用如下形式：（1）插接母線式配電，宜根據(jù)功能要求分段供電；（2）電纜干線系統(tǒng)，宜采用預制分支電纜（3）應急照明可以采用樹干式或分區(qū)樹干式配電。5.3配電網(wǎng)絡形式六、工程實例1.高層辦公樓如圖5-8所示，該工程為25層大型辦公樓，主要用電負荷包括電氣照明、應急照明、消防風機、電梯、空調機組等設備，有一級負荷、二級負荷及三級負荷，并分布在不同的樓層，部分設備集中在地下室和屋頂。根據(jù)負荷性質和設備容量大小，采用分區(qū)樹干式和放射式結合的配電方式。2.高層住宅樓如圖5-9所示，該工程為18層高層住宅的照明配電系統(tǒng)，主要用電負荷為住戶照明用電、公共照明、應急照明等，采用樹干式和放射式相結合的方式。5.3配電網(wǎng)絡形式圖5-9高層辦公樓配電干線圖5.3配電網(wǎng)絡形式圖5-10高層住宅照明配電干線圖5.4電氣主接線變配電所由電氣主接線和二次接線構成。

（1）電氣主接線

供配電系統(tǒng)中承擔輸送和分配電能任務的電路，稱為電氣主接線或主電路，也稱為一次回路。一次電路中所有的電氣設備稱為一次設備，如電力變壓器、斷路器、互感器等。

（2）二次接線

用來控制、指示、監(jiān)測和保護一次設備運行的電路，稱為二次接線，也稱為二次回路。二次回路中所有電氣設備都稱為二次設備或二次元件，如儀表、繼電器、操作電源等。變配電所的主接線是表示電能輸送和分配的電路圖，在變配電所主接線圖，將各種開關電器、電力變壓器、母線等電氣設備用其圖形符號表示，并以一定次序連接，通常以單線來表示三相系統(tǒng)。

5.4電氣主接線一、主接線的一般要求變配電所的電氣主接線應滿足以下基本要求：（1）安全性電氣主接線的安全性是要保證操作和維護時人員和設備的安全。采用架空或電纜線路進戶時，應在變電所的室內靠近進線點處，裝設便于操作維護的電源隔離裝置。變配電所每段高壓母線及架空線路末端應裝設避雷器。當兩路電路之間不允許并列運行時，應有聯(lián)鎖裝置。

（2）可靠性電氣主接線的可靠性是指在規(guī)定條件和規(guī)定時間內保證不中止供電的能力。電氣主接線的可靠性主要取決于以下因素：

1）變電所在電力系統(tǒng)的作用和位置。大型變配電所供電容量大，影響范圍廣，應采用可靠性程度高的主接線方式。

5.4電氣主接線

2）負荷的性質。主接線的可靠性應根據(jù)負荷的性質和重要程度進行設計。

3）設備制造的質量。構成主接線的一次設備及其控制、保護他的二次設備的制造水平可靠性決定主接線的可靠性。主接線形式越復雜，即構成主接線的設備越多，將有可能降低主接線的可靠性。（3）靈活性電氣主接線的靈活性是指系統(tǒng)操作的方便性，調度的方便性，能適應本變電所或系統(tǒng)的各種運行方式，能夠滿足擴建的靈活性。（4）經濟性當能滿足運行要求時，35kV變電所高壓側宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線。有地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源進線處，應裝設供計量用的專用電壓、電流互感器。

5.4電氣主接線二、常見變電所主接線形式1.有母線類主接線母線，又稱為匯流排，當用電回路較多時，饋電線路和電源之間的聯(lián)系常采用母線制，母線有銅排、鋁排，它起著接收電源電能和向用戶分配電能的作用。有母線類的主接線有單母線不分段接線、單母線分段接線、雙母線不分段接線、雙母線分段接線、線路變壓器組等形式。

（1）單母線不分段接線當只有一路電源進線時，常使用這種接線，如圖5-11所示。每路進線和出線裝設一只隔離開關和斷路器。圖5-11單母線不分段接線5.4電氣主接線

單母線不分段接線的優(yōu)點：簡單清晰，設備少，投資小，運行操作方便，有利于擴建和采用成套配電裝置。單母線不分段接線的缺點：①任一回路斷路器檢修時需該回路停電；②母線或任一母線隔離開關檢修時需全部停電；③母線故障時全部停電。單母線不分段接線的適用范圍：這種接線方式用于對供電連續(xù)性要求不高的三級負荷用戶，或者有備用電源的二級負荷用戶。5.4電氣主接線

（2）單母線分段接線當有雙電源供電時，常采用單母線分段接線，如圖5-12所示。采用單母線分段接線運行時可以分段單獨運行，也可以并列同時運行。采用分段單獨運行時，各段相當于單母線不分段接線的運行狀態(tài)，各段母線的電氣系統(tǒng)互不影響。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，若另一電源能負擔全部負荷時，可倒閘操作恢復該電源所帶負荷的供電，否則該電源所帶負荷需停止運行。當并列運行時，若其中一路電源檢修，無需母線停電。

圖5-12單母線分段接線5.4電氣主接線單母線分段接線的優(yōu)點：①接線簡單清晰、操作方便、占地少，便于擴建和采用成套配電裝置。②母線發(fā)生故障，僅故障段母線停止工作，非故障段母線可繼續(xù)工作，縮小了母線故障的影響范圍；雙回路供電的重要用戶，可將雙回路接在不同分段上，保證對重要用戶的供電。單母線分段接線的缺點：

當一段母線或母線隔離開關發(fā)生永久性故障或檢修時，則連接在該段母線上的回路在檢修期間停電。

適用范圍：有兩路電源供電時，采用單母線分段接線，可以對一、二級負荷供電，特別是裝設了備用電源自動投入裝置后，提高了單母線分段接線的可靠性。5.4電氣主接線3）雙母線不分段接線

雙母線不分段接線如圖5-13所示，有兩種運行方式，第一種運行方式是一組母線工作，一組母線備用，母聯(lián)斷路器斷開，相當于單母線不分段接線；第二種運行方式兩組共用，母聯(lián)斷路器閉合，負荷平均分配，相當于單母分段接線。圖5-13雙母線不分段接線5.4電氣主接線雙母線不分段接線的優(yōu)點：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。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。③可利用母聯(lián)斷路替代引出線斷路器工作。雙母線不分段接線的缺點：由于雙母線接線的設備較多，配電裝置復雜，運行中需要用隔離開關切換電路容易引起誤操作；同時投資和占地面積也較大。雙母線不分段接線的適用范圍：①6～10kV配電裝置，當短路電流較大、出線需帶電抗器時；②35～63kV配電裝置，當出線回路數(shù)超過8回或連接的電源較多、負荷較大時；③110～220kV配電裝置，出線回路數(shù)為5回及以上或該配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位、出線回路數(shù)為4回及以上。5.4電氣主接線（4）雙母線分段接線雙母線分段接線如圖5-14所示，這種接線方式有較高的可靠性和靈活性，但投資增多。雙母線分段接線廣泛應用于大中型發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配電裝置中。隨著機組容量的增大，輸電電壓的增高，我國在220kV或330kV～500kV配電裝置中，也采用雙母線分段接線。圖5-14雙母線分段接線5.4電氣主接線

2.無母線類主接線（1）線路-變壓器接線當變電所只有一路電源進線和一臺變壓器出線時，可選擇線路-變壓器組接線，如圖5-15所示。圖中（a）接線當有操作或繼電保護等要求時，變壓器一次側裝設斷路器；圖中（b）接線對于系統(tǒng)短路容量較小的不太重要的小型變電所，當高壓熔斷器參數(shù)能滿足要求時，可采用變壓器一次側裝設高壓熔斷器的接線，但在設計上仍應考慮到擴建或改建的可能性；圖中（c）接線只適用于用電單位內部的35kV變電所，線路電源端的保護裝置應能滿足變壓器保護要求，隔離開關應能切斷變壓器的空載電流。

圖5-15線路-變壓器接線5.4電氣主接線線路-變壓器組接線方式的優(yōu)點：線路最簡單、設備及占地最少。線路-變壓器組接線方式的缺點：不夠可靠靈活，線路故障或檢修時，變壓器停運。變壓器故障或檢修時，線路停止供電。任何一個元件故障或檢修，均需整個配電裝置停電。

線路-變壓器組接線的適用范圍：僅適用于向二、三級負荷供電。（2）內橋接線內橋接線如圖5-16所示，橋臂靠近變壓器側，即橋開關3QF接在線路開關1QF和2QF內側，稱為內橋，變壓器一次側僅裝隔離開關，不裝斷路器。這種接線方法可提高線路1WL和2WL運行的靈活性。圖5-16內橋接線5.4電氣主接線內橋接線的優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少，占地少。內橋接線的缺點：①變壓器的切除和投入較復雜，需動作兩臺斷路器，影響一回線路的暫時停運。②橋連斷路器檢修時，兩個回路需接列運行。③線路斷路器檢修時，需較長時間中斷線路的供電。為避免此缺點，可在線路斷路器的外側增設帶兩組隔離開關的跨條。橋連斷路器檢修時，也可利用此跨條。內橋接線的適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠，對一、二級負荷供電，并且變壓器不經常切換或線路較長、故障率較高的變電所。5.4電氣主接線（3）外橋接線外橋接線如圖5-17所示，橋臂靠近線路側，橋開關3QF接在線路開關1QF和2QF外側，稱為外橋接線。進線回路僅裝隔離開關，不裝設斷路器，因此外橋接線對變壓器回路的操作是方便的，對電源進線回路操作不方便。

圖5-17外橋接線外橋接線的優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少，占地少外橋接線的缺點：①線路的切除和投入較復雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運。②橋連斷路器檢修時，兩個回路需解列運行。③變壓器側斷路器檢修時，變壓器需較長時期停運。為避免此缺點，可加裝正常斷開運行的跨條。橋連斷路器檢修時，也可利用此跨條。5.4電氣主接線三、變電所主接線工程示例

1.35kV總降壓變電所電氣接線示例（1）單電源進線總降壓變電所總降壓變電所為單電源進線，一次側采用單母線不分段接線，如圖5-18所示。

圖5-18單電源進線、一次側單母線不分段接線5.4電氣主接線（2）雙電源進線總降壓變電總降壓變電所為單電源進線，一次側采用單母線不分段接線，如圖5-19所示。

圖5-19雙電源進線、一次側單母線分段接線2.10kV變電所主接線示例

（1）10kV單電源進線

10kV變電所單電源進線，一次側單母線不分段接線如圖5-20所示。

（2）10kV雙電源進線

10kV變電所雙電源，一次側母線分段接線如圖5-21所示。5.4電氣主接線圖5-20單電源進線、一次側母線不分段接線5.4電氣主接線圖5-21雙電源進線、一次側母線分段接線圖5.5變電所結構及布置一、變電所所址選擇變電所的所址應根據(jù)下列要求，經技術經濟等因素綜合分析和比較后確定：

1.變配電所應接近負荷中心、接近電源側、同時要方便進出線、利于設備運輸；

2.不應設在有劇烈振動或高溫的場所，或者地勢低洼和可能積水的場所；

避免設在多塵或有腐蝕性物質的場所，當無法遠離時，不應設在污染源盛行風向的下風側，或應采取有效的防護措施；

變配電也不應設在廁所、浴室、廚房或其他經常積水場所的正下方處，也不宜設在與上述場所相貼鄰的地方，當貼鄰時，相鄰的隔墻應做無滲漏、無結露的防水處理；

3.不宜設在對防電磁干擾有較高要求的設備機房的正上方、正下方或與其貼鄰的場所，當需要設在上述場所時，應采取防電磁干擾的措施。5.5變電所結構及布置二、變電所布置對其他相關專業(yè)要求1.變電所對建筑專業(yè)的要求（1）有油浸式電容器的高壓電容器室的耐火等級不低于二級；真空斷路器或非燃介質斷路器的高壓配電室的耐火等級不低于