第3章 供配電一次系統(tǒng)

第3章供配電一次系統(tǒng)工廠供電12/19/20231主要內(nèi)容

供配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，也是變配電所設(shè)計的第一環(huán)節(jié)。本章重點(diǎn)介紹了供配電系統(tǒng)的電壓選擇、變電所位置的確定、變配電所的一次設(shè)備及主接線圖以及變電所的布置和結(jié)構(gòu)。本章是本課程的重點(diǎn)，也是從事供電設(shè)計與運(yùn)行必備的基礎(chǔ)知識。12/19/20232第3章供配電一次系統(tǒng)3.1負(fù)荷分類對供電的要求

3.2供配電電壓選擇3.3

供配電系統(tǒng)常用電氣設(shè)備3.4

變電所電氣主接線3.5

用戶變電所

練習(xí)題12/19/202333.1負(fù)荷分類對供電的要求

工礦企業(yè)中各種用電負(fù)荷的重要性不一樣,它們對供電的要求也不相同,供電方案必須根據(jù)不同的要求來考慮。按供電可靠性及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成的損失或影響的程度，將工廠電力負(fù)荷分為3級，對不同等級的負(fù)荷同時規(guī)定有相應(yīng)的供電方式：（參見教材22頁）

1.

一級負(fù)荷：兩個獨(dú)立電源供電；2.二級負(fù)荷：兩回路供電或一回專線供電；3.

三級負(fù)荷：無特殊要求；12/19/20234

雙電源的備用方式分為兩種：1.明備用--一路電源工作、一路電源備用，切換裝置（BZT）設(shè)在線路開關(guān)處；（見圖（1））2.暗備用--二路電源同時工作，互為備用，切換裝置（BZT）設(shè)在聯(lián)絡(luò)開關(guān)、橋開關(guān)、分段開關(guān)處。（見圖（2、3、4））（1）（2）（3）（4）返回目錄12/19/202353.2供配電電壓選擇及調(diào)整（P21-22）3.2.1額定電壓分類我國的額定電壓等級分為三類：

1.100v以下：主要用于觸電危險較大的場合作為安全電壓。如行燈、蓄電池、開關(guān)設(shè)備操作電源等。（DC：<72V）（AC：42V/36V/24V/12V/6V）

2.110V—1000V（低壓）：工廠中絕大部分電氣設(shè)備額定電壓均采用這一電壓。動力設(shè)備額定電壓為380V，照明網(wǎng)絡(luò)額定電壓為220V，控制線路中也有用127V的。3.1000V以上（高壓）：3~60KV是中壓；110~500KV是高壓或超高壓。12/19/202363.2.2供電電壓確定

主要取決于以下方面因素：（1）電力部門所能提供的電源電壓。（2）企業(yè)負(fù)荷大小及距離電源線路遠(yuǎn)近。（3）企業(yè)大型設(shè)備的額定電壓。（4）導(dǎo)線截面積、負(fù)荷的功率因數(shù)、電價制度等。一般來講，大中型企業(yè)常采用35～110kV作供電電壓，中小型企業(yè)常采用35kV、10kV及6kV作供電電壓，其中，采用10kV供電電壓是最為常見的。12/19/202373.2.3配電電壓確定1.高壓配電電壓

（1）一般情況下,采用10kV作廠內(nèi)高壓配電電壓。

（2）對于有6kV設(shè)備的企業(yè)，如化工、制藥廠等，若6kV設(shè)備容量較大時，采用6kV為廠內(nèi)高壓配電電壓；若6kV設(shè)備容量較小時，高壓配電電壓采用10kV。6kV設(shè)備采用10/6kV變壓器供電。

（3）如果廠區(qū)環(huán)境條件允許也可采用35kV作為高壓配電電壓深入負(fù)荷中心的直配方式,將35kV直接降為380V供電。

12/19/202382.低壓配電電壓

我國規(guī)定低壓配電電壓等級為380V/220V，但在石油、化工及礦山（井）場所可以采用660V的配電電壓。返回目錄12/19/202393.3供配電系統(tǒng)常用電氣設(shè)備3.3.1電力變壓器3.3.2高壓開關(guān)設(shè)備3.3.3互感器3.3.4其它設(shè)備3.3.5組合電器成套裝置返回目錄12/19/2023103.3

供配電系統(tǒng)常用電氣設(shè)備3.3.1

電力變壓器

電力變壓器（powertransformer）是變電所的核心設(shè)備，通過它將一種電壓的交流電能轉(zhuǎn)換成另一種電壓的交流電能，以滿足輸電、供電、配電或用電的需要。12/19/202311常用電力變壓器的種類（1）按相數(shù)分類：有三相電力變壓器和單相電力變壓器。大多數(shù)場合使用三相電力變壓器，在一些低壓單相負(fù)載較多的場合，也使用單相變壓器。（2）按繞組導(dǎo)電材料分類：有鋁繞組變壓器（SL7系列）和銅繞組變壓器（S7、S9系列）。目前一般均采用銅繞組變壓器。12/19/202312（3）按絕緣介質(zhì)分類：有油浸式變壓器（SL7、S7、S9系列）和干式變壓器（SG、SC型）。油浸式變壓器由于價格低廉而得到了廣泛應(yīng)用；干式變壓器有不易燃燒、不易爆炸的特點(diǎn)，特別適合在防火、防爆要求高的場合使用，絕緣形式有環(huán)氧澆注式、開啟式、六氟化硫（SF6）充氣式和纏繞式等。干式變壓器現(xiàn)已在中壓等級的電網(wǎng)中逐步得到了廣泛的應(yīng)用。12/19/2023132.常用變壓器的容量系列

我國目前的變壓器產(chǎn)品容量系列為R10系列，即變壓器容量等級是按為倍數(shù)確定的，如：

100kVA、125kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、500kVA、630kVA、800kVA、1000kVA、1250kVA、1600kVA等。12/19/2023143.電力變壓器的連接組別

電力變壓器的連接組別Y/Y0-12、△/Y0-11。其中采用△/Y0-11組別的優(yōu)點(diǎn)：

a.變壓器空載或負(fù)載時的電能損耗減少；

b.高次詣波勵磁電流在原邊環(huán)流，有利于抑制電網(wǎng)中的高次諧波；

c.零相阻抗小，單相短路電流增加，有利于單相接地短路故障的切除；

d.Y/Y0-12接線變壓器要求零線電流不大于額定電流的25%，限制了接用單相負(fù)荷的容量，△/Y0-11接線的變壓器不受此限制。12/19/202315返回節(jié)目錄12/19/2023163.3.2高壓開關(guān)設(shè)備（P28）1.高壓斷路器2.高壓隔離開關(guān)3.

高壓負(fù)荷開關(guān)4.

高壓熔斷器返回節(jié)目錄12/19/202317高壓斷路器（circuit-breaker）

是帶有強(qiáng)力滅弧裝置的高壓開關(guān)設(shè)備，是供配電系統(tǒng)中重要的開關(guān)設(shè)備，它能夠開斷和閉合正常線路與故障線路，主要用于供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時與保護(hù)裝置配合自動切斷系統(tǒng)的短路電流。

12/19/202318高壓斷路器通常按照滅弧介質(zhì)分類，主要有:

多油（D）/少油（S）斷路器

真空（Z）斷路器

SF6（六氟化硫）斷路器文字符號：QF

圖形符號：

高壓斷路器的型號含義12/19/202319高壓斷路器的型號含義斷路器型號：

1------型號特征（D多油，S少油，L為SF6，Z真空，C電磁式空氣，K壓縮空氣）2------安裝條件（N戶內(nèi)，W戶外）3------設(shè)計序號4------額定工作電壓（KV）5-----派生標(biāo)志（G改進(jìn)型）6------額定工作電流（A）7------額定斷流容量（MVA）常見型號：DW8-35、SN10-10、SW2-35、LN1-35、ZN3-10

1234567–/12/19/202320B.操動機(jī)構(gòu)型號：

1------操動機(jī)構(gòu)C2------操動機(jī)構(gòu)型式，根據(jù)合閘動力不同而劃分（高壓斷路在必須配有合適的操作機(jī)構(gòu)才能使用，設(shè)計者不能掉以輕心?。?。

12345–12/19/202321

S手動型：靠人力使開關(guān)合閘；用于就地操作合閘或距離操作合閘；

D電磁型：靠直流電磁鐵產(chǎn)生吸力使開關(guān)合閘；用于遠(yuǎn)距離控制操作斷路器；

T彈簧儲能型：利用交/直流電動機(jī)使合閘彈簧拉長儲能，當(dāng)有合閘命令時，彈簧釋放位能所產(chǎn)生的力使開關(guān)合閘；

Y液壓操動機(jī)構(gòu)：用高壓油推動工作缸活塞運(yùn)動使開關(guān)合閘。

12/19/2023223------設(shè)計序號4、5------其它標(biāo)志（G改進(jìn)型，T帶有脫扣器，X箱式等）

常見型號：CD-10、CS2、CT7等。12/19/202323SN10-10型斷路器

SN10-10型少油斷路器按斷流容量分有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。Ⅰ型，斷流容量Soc為300MVA，Ⅱ型為500MVA；Ⅲ型為750MVA。

少油斷路器主要由油箱、傳動機(jī)構(gòu)和框架三部分組成。應(yīng)用場合：多數(shù)用在6～35kV的室內(nèi)變配電裝置中，不易頻繁操作。12/19/202324[SN10-10型少油斷路器外形圖][SN10-10型少油斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面圖]12/19/202325高壓真空斷路器是利用“真空”作為絕緣和滅弧介質(zhì)。真空斷路器有落地式、懸掛式、手車式三種形式。應(yīng)用場合：在35kV配電系統(tǒng)及以下電壓等級中處于主導(dǎo)地位。真空斷路器12/19/202326ZN28-12型ZN28A-12型12/19/202327六氟化硫（SF6）斷路器利用SF6氣體作滅弧和絕緣介質(zhì)的斷路器。①無色、無味、無毒且不易燃燒，在150℃以下時，其化學(xué)性能相當(dāng)穩(wěn)定。②具有極為優(yōu)越的滅弧和絕緣特性。③與水分或雜質(zhì)混合后，在電弧高溫作用下，SF6會分解出低氟化合物和低氟氧化物，這些物質(zhì)具有較強(qiáng)的腐蝕性和毒性。12/19/202328

SF6斷路器滅弧室的結(jié)構(gòu)形式有壓氣式、自能滅式（旋弧式、熱膨脹式）和混合滅弧式。

SF6斷路器的操動機(jī)構(gòu)主要采用彈簧、液壓操動機(jī)構(gòu)。應(yīng)用場合：適用于需頻繁操作及有易燃易爆危險的場所，要求加工精度高，對其密封性能要求更嚴(yán)。12/19/202329瓷柱式落地罐式12/19/202330

隔離開關(guān)的主要功能是隔離高壓電源，以保證其他設(shè)備和線路的安全檢修及人身安全。當(dāng)它處于分閘狀態(tài)時，有著明顯的斷口，使處于其后的高壓母線、斷路器等電力設(shè)備與電源或帶電高壓母線隔離，以保障檢修工作的安全。

12/19/202331由于不設(shè)滅弧裝置，隔離開關(guān)一般不允許帶負(fù)荷操作，即不允許接通和分?jǐn)嘭?fù)荷電流；但可用來分合一定的小電流，如勵磁電流不超過2A的空載變壓器、電容電流不超過5A的空載線路以及電壓互感器和避雷器等。

和斷路器配合使用時，要嚴(yán)格遵守操作順序，即停電時，應(yīng)先使斷路器跳閘，后拉開隔離開關(guān)；送電時，應(yīng)先合隔離開關(guān)，再閉合斷路器。12/19/202332按安裝地點(diǎn)分為戶內(nèi)式和戶外式兩大類；按有無接地可分為不接地、單接地、雙接地三類。

文字符號：QS

圖形符號：12/19/202333高壓隔離開關(guān)的型號的含義

10kV高壓隔離開關(guān)型號較多，常用的有GN8、GN19、GN24、GN28、GN30、GW4、GW5、GW9等系列。12/19/20233412/19/202335

高壓負(fù)荷開關(guān)

是一種介乎隔離開關(guān)與斷路器之間的結(jié)構(gòu)簡單的高壓電器，具有簡單的滅弧裝置，常用來分合負(fù)荷電流和較小的過負(fù)荷電流，但不能分?jǐn)喽搪冯娏?。此外，?fù)荷開關(guān)還大多數(shù)具有明顯的斷口，具有隔離開關(guān)的作用。

12/19/202336負(fù)荷開關(guān)常與熔斷器聯(lián)合使用，由負(fù)荷開關(guān)分?jǐn)嘭?fù)荷電流，利用熔斷器切斷故障電流。因此在容量不是很大、同時對保護(hù)性能的要求也不是很高時，負(fù)荷開關(guān)與熔斷器組合起來便可取代斷路器，從而降低設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。這種形式廣泛應(yīng)用于城網(wǎng)改造和農(nóng)村電網(wǎng)。

文字符號：QK

圖形符號：12/19/202337

高壓負(fù)荷開關(guān)主要有產(chǎn)氣式、壓氣式、真空式和SF6等結(jié)構(gòu)類型，主要用于10kV等級電網(wǎng)。負(fù)荷開關(guān)有戶內(nèi)式和戶外式兩大類。適用場合：適用于無油化、不檢修、要求頻繁操作的場所，可配用CS6-1操動機(jī)構(gòu)也可配用CJ系列電動操動機(jī)構(gòu)。12/19/202338高壓負(fù)荷開關(guān)型號的表示和含義如下：

常見型號：FN2-10（R）、FN3-10（R）、FW1-10等。12/19/202339真空式SF6式油浸式壓氣式12/19/202340高壓熔斷器（fuse）

是供配電網(wǎng)絡(luò)中人為設(shè)置的最薄弱的元件。當(dāng)其所在電路發(fā)生短路或長期過載時，它便因過熱而熔斷，并通過滅弧介質(zhì)將熔斷時產(chǎn)生的電弧熄滅，最終開斷電路，以保護(hù)電力電路及其他的電氣設(shè)備。文字符號：FU

圖形符號：12/19/202341主要功能：

對電路及其設(shè)備進(jìn)行短路和過負(fù)荷保護(hù)。高壓熔斷器主要有戶內(nèi)交流高壓限流熔斷器（RN系列）、戶外交流高壓跌落式熔斷器（RW系列）、并聯(lián)電容器單臺保護(hù)用高壓熔斷器BRW型三種類型。12/19/202342高壓熔斷器型號的表示和含義如下：12/19/202343跌落式熔斷器（非限流式）限流式熔斷器“非限流”式----滅弧能力不強(qiáng)，當(dāng)短路電流達(dá)到短路電流沖擊值時，仍未能將電弧完全熄滅?！跋蘖鳌笔?---滅弧能力很強(qiáng)，當(dāng)短路電流未達(dá)到短路電流沖擊值之前，就能將電弧完全熄滅。12/19/2023441.RN系列高壓熔斷器

RN系列高壓熔斷器主要用于3～35kV電力系統(tǒng)短路保護(hù)和過載保護(hù)，其中RN1型用于電力變壓器和電力線路短路保護(hù)，RN2型用于電壓互感器的短路保護(hù)。主要由熔管、觸頭座、動作指示器、絕緣子和底板構(gòu)成。熔管一般為瓷質(zhì)管，熔絲由單根或多根鍍銀的細(xì)銅絲并聯(lián)繞成螺旋狀，熔絲埋放在石英砂中，熔絲上焊有小錫球。12/19/202345[RN1、RN2型高壓熔斷器的外形圖][熔管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖]12/19/2023462.RW系列高壓跌落式熔斷器

RW系列戶外高壓跌落式熔斷器主要作為配電變壓器或電力線路的短路保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)。其結(jié)構(gòu)主要由上靜觸頭、上動觸頭、熔管、熔絲、下動觸頭、下靜觸頭、瓷瓶和安裝板等組成。RW3-10和RW4-10型結(jié)構(gòu)基本相同，RW10-10F型在觸頭上加裝了滅弧罩，能帶一定負(fù)荷操作。12/19/202347[RW4-10(G)型跌落式熔斷器結(jié)構(gòu)圖]12/19/2023483.3.3互感器

電壓互感器（potentialtransformer）和電流互感器（currenttransformer）常統(tǒng)稱為互感器，從基本結(jié)構(gòu)和原理來說，互感器是一種特殊的變壓器。返回目錄12/19/202349互感器的作用：電力系統(tǒng)中的電壓及電流，數(shù)值相差范圍極大。為了減少測量儀表的規(guī)格，使測量儀表和繼電器標(biāo)準(zhǔn)化和小型化，簡化其生產(chǎn)過程；對于高電壓、大電流均采用互感器降壓、變流后再進(jìn)行測量，避免主電路的高電壓直接引入儀表、繼電器，保證測量人員的安全操作，；同時互感器也可以作為繼電保護(hù)和信號裝置的電源，以使控制和保護(hù)裝置與高壓回路隔開。返回節(jié)目錄12/19/202350

電壓互感器（P29）(簡稱PT,文字符號為TV，單相式電壓互感器圖形符號為）是變換電壓的設(shè)備,可以擴(kuò)大測量范圍，相當(dāng)于是一種降壓變壓器。它是由兩個或者三個互相絕緣的線圈繞在同一個鐵芯上構(gòu)成的，二次側(cè)額定電壓為100V、V。

12/19/202351電壓互感器的變壓比用Ku表示

式中，U1N、U2N分別為電壓互感器一次繞組和二次繞組額定電壓，N1、N2為一次繞組和二次繞組的匝數(shù)。變壓比Ku通常表示成如10/0.1kV的形式。電壓互感器有單相和三相兩大類，在成套裝置內(nèi)，采用單相電壓互感器較為常見。12/19/202352電壓互感器的基本結(jié)構(gòu)原理如圖

12/19/202353電壓互感器常見的四種接線方式：

①采用一個單相電壓互感器的接線（圖a）。供儀表和繼電器測量一個線電壓，如用作做備用線路的電壓監(jiān)視。

②采用兩個單相電壓互感器接成V/V形接線（圖b）。供儀表和繼電器測量三個線電壓。12/19/20235412/19/202355

③采用三個單相電壓互感器接成Y/Y0形（圖c）。供儀表和繼電器測量三個線電壓。

④采用三個單相三繞組電壓互感器或一個三相五芯柱式電壓互感器接成Y0/Y0/?

形(圖d)。其中一組二次繞組接成Y0，供測量三個線電壓和三個相電壓；另一組繞組（零序繞組）接成開口三角形，接電壓繼電器，測量電路對地絕緣，即測量零序電壓值。12/19/20235612/19/202357電壓互感器的種類和型號:按絕緣介質(zhì)分，有油浸式、環(huán)氧樹脂澆注式兩大主要類型；按使用場所分，有戶內(nèi)式和戶外式；按相數(shù)來分，有三相和單相兩類。

12/19/202358電壓互感器型號表示和含義如下：12/19/202359[JDZ-3、6、10型電壓互感器外型結(jié)構(gòu)]1-一次接線端子2-高壓絕緣套管3-一、二次繞組4-鐵芯5-二次接線端子[JSJW-10型電壓互感器外型結(jié)構(gòu)]12/19/202360電壓互感器的使用注意事項：

電壓互感器在使用時，二次側(cè)不能短路。為了安全起見，電壓互感器二次側(cè)必須有一端接地。12/19/202361

電流互感器（簡稱CT，文字符號為TA，單二次繞組電流互感器圖形符號為）是變換電流的設(shè)備，它將主回路的大電流變換成小電流，供計量和繼電保護(hù)用。電流互感器二次側(cè)額定電流通常為5A或1A。12/19/202362電流互感器的使用注意事項：

電流互感器二次側(cè)不允許開路；

電流互感器二次側(cè)必須一點(diǎn)接地；

注意電流互感器二次繞組的極性。電流互感器的基本結(jié)構(gòu)原理圖12/19/202363

電流互感器的變流比Ki用表示，則式中，I1N、I2N分別為電流互感器一次側(cè)和二次側(cè)的額定電流值，N1、N2為其一次和二次繞組匝數(shù)。變流比一般表示成如100/5A形式。12/19/202364電流互感器在三相電路中有三種接線方式：①兩相式接線

②兩相電流差接線

③三相星形接線

電流互感器的種類和型號12/19/202365兩相式接線

這種接線也叫不完全星形接線，在中性點(diǎn)不接地的高壓系統(tǒng)中，廣泛用于測量三相電流、電能及作過電流保護(hù)之用，公共線上的電流為

。

12/19/202366兩相電流差接線

這種接線又叫兩相一繼電器式接線，流過電流繼電器線圈的電流為

，其量值是相電流的

倍。這種接線適用于中性點(diǎn)不接地高壓系統(tǒng)中，作過電流保護(hù)之用。12/19/202367三相星形接線

由于每相均裝有互感器，能反映各相電流，廣泛用于三相不平衡系統(tǒng)中（高壓或低壓系統(tǒng)），作三相電流、電能測量及過電流繼電器保護(hù)之用。12/19/202368電流互感器種類和型號：

按一次電壓分，有高壓和低壓兩大類；

按一次繞組匝數(shù)分有單匝（包括母線式、芯柱式、套管式）和多匝式（包括線圈式、繞環(huán)式、串級式）；

按用途分有測量用和保護(hù)用兩大類；

按絕緣介質(zhì)類型分有油浸式、環(huán)氧樹脂澆注式、干式、SF6氣體絕緣等。

12/19/202369電流互感器型號的表示和含義如下：

12/19/202370[LMZJ1-0.5型電流互感器的外形圖]1-銘牌2-一次母線穿孔3-鐵心（外繞二次繞組，樹脂澆注）4-安裝板5-二次接線端子[LQJ-10型電流互感器的外形圖]

1-一次接線端子2-一次繞組3-二次接線端子4-鐵芯5-二次繞組6-警示牌12/19/202371

1.避雷器：（文字符號為F，圖形符號為）是用于保護(hù)電氣設(shè)備免受雷電產(chǎn)生的過電壓沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)危及被保護(hù)設(shè)備的一種裝置。它是電力系統(tǒng)中重要的保護(hù)設(shè)備之一,應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)。類型：保護(hù)間隙避雷器、管型避雷器、閥型避雷器（有普通閥型避雷器FS、FZ型和磁吹閥型避雷器）、氧化鋅避雷器。

3.3.4其它設(shè)備12/19/202372基本型氧化鋅避雷器的型號表示式和含義如下:12/19/2023732.移相電容器:

(文字符號為C，圖形符號為）產(chǎn)生超前電流，提高供電系統(tǒng)的功率因數(shù)（即無功補(bǔ)償）。12/19/2023743.電抗器：(文字符號為L，圖形符號為）

在高壓網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)高壓斷路器的斷路容量不足時，可在電路內(nèi)安裝限流電抗器。正常運(yùn)行時，電抗器的壓降很小，發(fā)生短路故障時，產(chǎn)生較大的電抗壓降，將短路電流限制在高壓斷路器的斷流能力之內(nèi)。返回節(jié)目錄12/19/2023753.3.5組合電器成套裝置1．環(huán)網(wǎng)供電單元

環(huán)網(wǎng)供電單元（TheUnitofRingNetworkPowerSupply）由間隔組成，一般至少有三個間隔組成，即兩個環(huán)纜進(jìn)出間隔和一個變壓器回路間隔。12/19/202376

城網(wǎng)一般用環(huán)纜，在用架空線的地方，可將架空線引至環(huán)網(wǎng)供電單元旁，再由電纜引進(jìn)和引出，如圖所示。12/19/2023772.預(yù)裝式變電站

預(yù)裝式變電站（prefabricatedsubstation）俗稱箱式變電站。預(yù)裝式變電站就是一種把高壓開關(guān)設(shè)備，配電變壓器和低壓配電裝置按一定線路方案排布成一體的預(yù)制型戶內(nèi)、戶外緊湊式配電設(shè)備。12/19/202378

特別適用于城網(wǎng)建設(shè)與改造，具有成套性強(qiáng)，體積小，占地少，能深入負(fù)荷中心，提高供電質(zhì)量，減少損耗，送電周期短，選址靈活，對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，安裝方便，運(yùn)行安全可靠及投資少，見效快等一系列優(yōu)點(diǎn)。

12/19/202379預(yù)裝式變電站三個主要部分:高壓配電裝置變壓器低壓配電裝置預(yù)裝式變電站的布置方式一般有兩種：

“目”字形

“品”字形“目”字形布置接線方便，而

“品”字形布置接線緊湊。12/19/20238012/19/20238112/19/2023823．高壓開關(guān)柜（high-voltageswitchgear）

開關(guān)柜是金屬封閉式開關(guān)設(shè)備的俗稱。按照國標(biāo)GB3906的定義，金屬封閉開關(guān)設(shè)備是指除進(jìn)出線外，完全被金屬外殼包住的開關(guān)設(shè)備。

高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，安裝工作量小，使用和維修方便，且有多種接線方案以供選擇，故用戶使用極為便利。

12/19/202383（1）空氣絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（開關(guān)柜）

A.分類鎧裝式各室間用金屬板隔離且接地，如KYN1-10型間隔式各室間是用一個或多個非金屬板隔離，如JYN2-10型箱式

具有金屬外殼，但間隔數(shù)目少于鎧裝式或隔離式，如XGN2-10型12/19/20238412/19/20238512/19/20238612/19/202387B.

型式高壓斷路器的置放有兩種型式：落地式斷路器手車本身落地，推入柜內(nèi)。如KYN1-10型和JYN2-10型。中置式手車裝于柜子中部，如KYN18型中置柜，手車的裝卸需要裝卸車。目前中置式開關(guān)柜越來越多。12/19/20238812/19/202389C.

高壓開關(guān)柜的型號含義

高壓開關(guān)柜型號的表示和含義如下：

12/19/202390D.“五防”功能 高壓開關(guān)柜必須裝設(shè)防止電氣誤操作的裝置，具體功能為：防止誤分、誤合斷路器；防止帶負(fù)荷推拉小車；防止誤入帶電間隔；防止帶電掛接地線或合接地開關(guān)；防止接地開關(guān)在接地位置時送電。12/19/202391（2）SF6絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（充氣柜）

以SF6氣體絕緣的開關(guān)柜簡稱充氣柜。此產(chǎn)品的高壓元件諸如母線、斷路器、隔離開關(guān)、互感器等封閉在充有較低壓力（一般0.02~0.05MPa）的SF6氣體的殼體內(nèi)。最大特點(diǎn)是不受外界環(huán)境條件的影響，可用在環(huán)境惡劣的場所。12/19/202392還有一個重要特點(diǎn)是：由于使用性能優(yōu)異的SF6絕緣，大大縮小了柜體的外形尺寸。與空氣絕緣相比，SF6充氣柜的安裝面積為其26%，體積為其27%。同時，由于充氣柜配有性能良好的無油開關(guān)，大大減少了維修和檢修工作量。12/19/2023934．低壓開關(guān)柜（low-voltagepanel）

低壓開關(guān)柜又叫低壓配電屏。是按一定的線路方案將有關(guān)低壓設(shè)備組裝在一起的成套配電裝置。其結(jié)構(gòu)形式主要有固定式、抽屜(出)式兩大類。12/19/202394

固定式開關(guān)柜目前國內(nèi)廣泛使用的主要有PGL1和PGL2、GGD系列。還有一些新產(chǎn)品，如引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的開關(guān)柜OM1NO系列及MNS型等。12/19/202395抽屜(出)式開關(guān)柜常見的型號有GCK、GCL、DOMINO、MNS、SIVACON等。適用于額定電壓380V，交流50HZ的低壓配電系統(tǒng)中作受電、饋電、照明、電動機(jī)控制及功率補(bǔ)償之用，饋電回路多、體積小、占地少，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工精度要求高。12/19/202396新系列低壓配電屏型號返回節(jié)目錄12/19/2023973.4變電所電氣主接線

主接線的確定對變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置以及運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性有密切的關(guān)系。所以電氣主接線是變配電所電氣設(shè)計的一個主要問題。12/19/202398本節(jié)主要內(nèi)容

電氣主接線及其要求

母線制

變電所典型主接線示例

電氣主接線圖的繪制

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.返回練習(xí)12/19/202399一、電氣主接線及其要求電氣主接線的定義：

指變電所中的一次設(shè)備（如開關(guān)電器、電力變壓器、母線、電纜或架空線、移相電容器等）按照設(shè)計要求連接起來，表示接受和分配電能的電路，也稱為主電路。

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023100電氣主接線的基本要求：

安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)是對變電所主接線的基本要求。12/19/2023101（1）安全性：包括設(shè)備安全和人身安全。12/19/2023102（2）可靠性：變電所的主接線應(yīng)能確保各級負(fù)荷對供電可靠性的要求。12/19/2023103（3）靈活性：在保障安全可靠的前提下，接線能夠適應(yīng)不同的運(yùn)行方式。12/19/2023104（4）經(jīng)濟(jì)性：滿足前3項要求的前提下，盡量降低建設(shè)投資和年運(yùn)行費(fèi)用。但是，在投資增加不多或經(jīng)濟(jì)許可的情況下，應(yīng)盡量提高供電可靠性，減少停電損失。12/19/2023105二、母線制

母線制主接線是我國目前廣泛采用的主接線形式。

母線制----是指電源進(jìn)線與各饋出線之間的連接方式。12/19/2023106

母線----從配電變壓器或電源進(jìn)線到各條饋出線路之間的電氣主干線，它起著從電源接收電能和給各饋出線分配電能的作用。母線的各相應(yīng)涂色以便區(qū)分：

A、B、C相（黃、綠、紅）

N線（黑）12/19/2023107

單母線制

單母線分段制

雙母線制按母線設(shè)置組數(shù)的不同，又可分為三類：12/19/2023108單母線制形式如圖1所示，是有匯流母線的主接線中結(jié)構(gòu)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

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023109圖1單母線制主接線

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023110

電源：一回電源進(jìn)線

優(yōu)點(diǎn)：接線簡單，使用設(shè)備少，初投資省。

缺點(diǎn)：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(guān)發(fā)生故障或檢修時，都將影響全部負(fù)荷的用電。

適用范圍：三類負(fù)荷。

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023111為了提高單母線接線的供電可靠性和靈活性，如果有兩回電源進(jìn)線，可采用單母線分段制接線。如圖2所示，母線分段開關(guān)可采用隔離開關(guān)或斷路器。單母線分段制

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023112

圖2單母線分段制主接線

（a）隔離開關(guān)分段（b）斷路器分段

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023113電源：二回電源進(jìn)線優(yōu)點(diǎn)：接線簡單，使用設(shè)備較少?？煽啃院挽`活性方面較單母線制有所提高，當(dāng)雙回路同時供電時，母線分段開關(guān)正常是打開的，一條回路故障或一段母線故障將不影響另一段母線的正常供電。此外，檢修亦可采用分段檢修方式，不致使全部負(fù)荷供電中斷。

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023114缺點(diǎn)：某分段上的母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或檢修時，該段母線上的負(fù)荷將中斷供電，而且電源只能通過一回進(jìn)線供電，供電功率較低。適用范圍：允許短期停電的二類負(fù)荷和部分一類負(fù)荷的供電要求。

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023115對于特別重要的負(fù)荷，當(dāng)采用單母線分段接線，可靠性仍不能滿足要求時，可考慮采用雙母線接線，如圖3所示。雙母線制

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023116

圖3雙母線制主接線

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.B1為工作母線，B2為備用母線，QF稱為母聯(lián)斷路器。12/19/2023117電源：二回電源進(jìn)線優(yōu)點(diǎn)：

①可靠性和靈活性好。②輪流檢修母線或母線隔離開關(guān)，不致引起供電中斷；③在工作母線發(fā)生故障時，通過備用母線能迅速恢復(fù)供電。

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023118缺點(diǎn)：開關(guān)數(shù)目增多，聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)復(fù)雜，切換操作繁瑣，造價高。對用戶供電系統(tǒng)不推薦采用雙母線制。適用范圍：

一類負(fù)荷

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023119工廠供配電系統(tǒng)中，根據(jù)變電所的位置和作用的不同，變電所可以分為工廠總降壓變電所和車間變電所兩大類。

車間變電所主接線

總降壓變電所主接線

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.三、變電所典型主接線示例12/19/2023120車間變電所一般都是將高壓6kv~10kv降為一般用電設(shè)備所需低壓220v/380v的降壓變電所。其變壓器容量不超過1000KVA，主接線方案通常比較簡單。車間變電所主接線（P33）

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023121

電纜進(jìn)線方案

架空線進(jìn)線方案

低壓出線方案

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023122

車間變電所供電線路往往較短，并考慮環(huán)境美化因素，常采用電纜配電，如圖4所示。1．電纜進(jìn)線的主接線方案

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.圖4電纜進(jìn)線車間變電所典型主接線12/19/2023123

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.2．架空進(jìn)線的主接線方案

當(dāng)變電所由架空線供電時，其典型方案如圖5所示。凡是高壓架空進(jìn)線，變電所高壓側(cè)必須裝設(shè)避雷器。

圖5架空進(jìn)線車間變電所典型主接線12/19/2023124

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.3．低壓出線的主接線方案

車間變電所低壓饋出線的接線方式，在滿足安全距離、短路及過流保護(hù)的要求下，接線比較靈活。圖6給出了幾種典型方式供參考。圖6變電所低壓出線典型接線方式12/19/2023125對于電源進(jìn)線電壓為35kv及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)過工廠總降壓變電所降為6kv~10kv的高壓配電電壓，然后經(jīng)過車間變電所，降為低壓用電設(shè)備所需的電壓（如220/380v）。總降壓變電所主接線（P31）

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023126

根據(jù)變電所裝設(shè)的變壓器數(shù)量不同，總降壓變電所常見的主接線方案分為：

單元式接線

橋形接線

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023127又稱為線路--變壓器組接線。用于只有一回電源進(jìn)線,經(jīng)過一臺變壓器供電到配電母線的場合，只有一種運(yùn)行方式，如圖7所示。這種這主接線形式只適用于向三級負(fù)荷供電。單元式接線

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023128

圖7單元式接線

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.

一次側(cè)無母線，二次側(cè)為單母線。特點(diǎn)是簡單經(jīng)濟(jì)，但供電可靠性不高，只適用于三級負(fù)荷。12/19/2023129當(dāng)有兩臺變壓器和兩條線路時，可以采用橋式接線。橋式接線的特點(diǎn)是在兩臺變壓器一次側(cè)進(jìn)線處用一橋臂將兩回進(jìn)線線路相連。橋形接線

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023130橋式接線按照橋臂所在的位置可分為：內(nèi)橋式接線外橋式接線如圖8所示。

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023131圖8橋形接線方式

（a）內(nèi)橋接線（b）外橋接線

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023132橋臂在進(jìn)線斷路器的內(nèi)側(cè)，即靠近變壓器側(cè)。特點(diǎn)：線路的投切比較方便，變壓器的投切比較復(fù)雜，所以內(nèi)橋式接線適用于進(jìn)線線路較長，負(fù)荷比較平穩(wěn)，變壓器不需要經(jīng)常投切的場合。

內(nèi)橋式接線

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023133橋臂在進(jìn)線斷路器的外側(cè)，即靠近進(jìn)線側(cè)。特點(diǎn)：外橋式接線的特點(diǎn)和內(nèi)橋相反，它適用于進(jìn)線線路較短、負(fù)荷變化較大，變壓器需要經(jīng)常切換的場合。外橋式接線

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023134橋形接線形式小結(jié)優(yōu)點(diǎn)：工作可靠、靈活；缺點(diǎn)：線路復(fù)雜，高壓設(shè)備多，操作不便，投資大。適用范圍：可用于給一、二級負(fù)荷供電。

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/20231351.電氣主接線圖：（1）定義：電氣主接線中的設(shè)備用標(biāo)準(zhǔn)的圖形符號和文字符號表示的電路圖稱為電氣主接線圖。四、變電所主接線的繪制

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023136

因?yàn)槿嘟涣麟姎庠O(shè)備的每相結(jié)構(gòu)一般是相同的，所以電氣主接線圖繪制成單線圖，局部需要表明三相電路不對稱連接時，才將局部繪制成三線圖；

如有中性線（或接地線），用虛線表示；

繪制主接線圖時，所有電氣設(shè)備均表示處于不帶電狀態(tài)。

（2）繪制要求：

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023137電源電壓、電源進(jìn)線回路數(shù)和線路結(jié)構(gòu)；變電所的接線方式和運(yùn)行方式；高壓開關(guān)柜和低壓配電屏的類型和電路方案；高低壓電氣設(shè)備的型號及規(guī)格；各條饋出線的回路編號、名稱及容量等。

（3）變電所主接線圖主要內(nèi)容：

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023138主接線圖有兩種繪制形式：系統(tǒng)式主接線圖按照電力輸送的順序依次安排其中的設(shè)備和線路相互連接關(guān)系而繪制的電路圖，多用于變配電所運(yùn)行中。（4）變電所主接線圖的分類：

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023139

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.裝置式主接線圖按照主接線中高壓或低壓成套配電裝置之間相互連接關(guān)系和排列位置而繪制的電路圖。通常按照不同電壓等級分別繪制，多在變配電所施工圖中使用。12/19/2023140高壓配電所的主接線圖10KV變電所低壓配電系統(tǒng)圖

2.變電所主接線圖示例：

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023141圖9高壓配電所主接線圖

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023142圖1010kv變電所低壓配電系統(tǒng)圖

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.12/19/2023143

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.練習(xí)題

已知某工廠由四個車間組成，各車間負(fù)荷如下表所示；距廠區(qū)4km處有一地區(qū)變電所，可提供一路10kv專線供電，并可從附近的公網(wǎng)取一回10kv備用電源；要求工廠總功率因數(shù)cosΦ>0.9。試按上述條件設(shè)計該廠供電系統(tǒng)主接線圖。單位PN/kwcosΦKd備注車間115000.80.6二級負(fù)荷占70%車間29000.750.7二級負(fù)荷占70%車間37000.90.5車間45000.80.612/19/2023144

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.參考答案方案一：高壓雙回路進(jìn)線，一臺主變壓器12/19/2023145

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.參考答案方案二：高壓側(cè)無母線，低壓單母線分段，雙臺變壓器12/19/2023146

信息工程與自動化學(xué)院.工廠供電.參考答案方案三：高低壓側(cè)均為單母線分段，兩臺變壓器12/19/20231473.5

用戶變電所（P23）3.5.1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）kV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。12/19/20231483.5.2變電所位置的確定1．確定原則變電所位置的確定遵循以下原則：（1）接近負(fù)荷中心（2）進(jìn)出線方便（3）靠近電源側(cè)（4）滿足供電半徑的要求12/19/2023149（5）運(yùn)輸設(shè)備方便；（6）避免設(shè)在有劇烈震動和高溫的場所；（7）避免設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所；（8）避免設(shè)在潮濕或易積水場所；（9）避免設(shè)在有爆炸危險的區(qū)域或有火災(zāi)危險區(qū)域的正上面或正下面。12/19/20231502．負(fù)荷中心確定(P24)負(fù)荷中心可以用負(fù)荷指示圖或負(fù)荷矩的計算法近似確定。（1）負(fù)荷指示圖負(fù)荷指示圖是將電力負(fù)荷按一定比例用負(fù)荷圓的形式標(biāo)示在車間的平面圖上。各車間的負(fù)荷圓的圓心應(yīng)與車間的負(fù)荷“重心”（負(fù)荷中心）大致相符。在負(fù)荷均勻分布的車間內(nèi)，這一重心就是車間的中心；在負(fù)荷分布不均勻的車間內(nèi)，這一重心應(yīng)偏向負(fù)荷集中的一側(cè)。12/19/2023151負(fù)荷圓的半徑r，由車間的計算負(fù)荷得:

式中K為負(fù)荷圓的比例（kw/mm2）。某企業(yè)負(fù)荷指示圖12/19/202315212/19/2023153（2）確定負(fù)荷中心負(fù)荷中心的坐標(biāo)（x，y）根據(jù)以下方程求解獲得：

按此方程解出的坐標(biāo)（x，y），不但有色金屬消耗量最小，功率損耗也最小，可以在該點(diǎn)設(shè)置變（配）電所。（注：大多數(shù)工廠變電所的位置都是靠近負(fù)荷中心偏向電源側(cè)。）12/19/20231543.5.3變電所形式

獨(dú)立變電所

車間變電所

桿上變電所

建筑物及高層建筑物變電所12/19/2023155獨(dú)立變電所

獨(dú)立變電所是指整個變電所設(shè)在與車間建筑物有一定距離的單獨(dú)區(qū)域內(nèi)，通常是戶內(nèi)式變電所，向周圍幾個車間供電，或向全廠供電，如圖所示。設(shè)置獨(dú)立變電所的原因：（1）相鄰幾個車間負(fù)荷大，將變電所建到某一車間不適宜；（2）由于車間環(huán)境的限制，如制藥車間、化工車間之間由于管道較多或有腐蝕性氣體、易燃易爆氣體等環(huán)境限制，必須建立獨(dú)立變電所；（3）中小型企業(yè)負(fù)荷不太大，建立一個全廠獨(dú)立變電所，向全廠各車間供電。12/19/202315612/19/2023157車間變電所

車間變電所主要有以下兩種類型的變電所。

（1）車間附設(shè)變電所

附設(shè)變電所是利用車間的一面或兩面墻壁，而其變壓器室的大門朝外開，如圖中1、2所示。車間附設(shè)變電所又分內(nèi)附式和外附式。

12/19/2023158（2）車間內(nèi)變電所變壓器室位于車間內(nèi)的單獨(dú)房間內(nèi)，如圖中3所示。雖然這種車間內(nèi)變電所占用了車間內(nèi)的面積，但它處于負(fù)荷的中心，因而可以減少線路上的電能損耗和有色金屬消耗量。12/19/2023159桿上變電所

變電器安裝在室外電桿上，適用于315KVA及以下變壓器，常用于居民區(qū)、用電負(fù)荷小的用電單位。

12/19/2023160建筑物及高層建筑物變電所

這是民用建筑中經(jīng)常采用的變電所形式，變壓器一律采用干式變壓器，高壓開關(guān)一般采用真空斷路器，也可采用六氟化硫斷路器，但通風(fēng)條件要好，從防火安全角度考慮，一般不采用少油斷路器。12/19/20231613.5.4變電所總體布置

變電所的總體布置主要是指變壓器室、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(shè)變壓器室。這里主要介紹室內(nèi)變電所的總體布置方案。12/19/2023162

變電所的布置型式有三種：

戶內(nèi)式：變壓器、配電裝置安置于室內(nèi)，工作條件好，運(yùn)行管理方便；

戶外式：變壓器，配電裝置全部安裝于室外；

混合式：部分裝于室內(nèi)、部分裝于室外。

1.變電所布置方案12/19/2023163

變電所一般采用戶內(nèi)式。戶內(nèi)式又分為：單層布置

雙層布置視布置和土地情況而定。35kV戶內(nèi)變電所宜采用雙層布置，6~10kV變配電所宜采用單層布置。

12/19/2023164

變電所常用的幾種平面布置方案，如圖所示。12/19/20231652.變電所總體布置方案要求:

(1)35kV戶內(nèi)變電所宜采用雙層布置，6~10kV變電所宜采用單層布置。采用雙層布置時，變壓器應(yīng)設(shè)在底層；采用單層布置時