工厂供电第6版 (刘介才)_第4章__工厂变配电所及其一次系统

11霍平工厂供电刘介才22第四章工厂变配电所及其一次系统本章首先介绍工厂变配电所的任务和类型，然后重点讲述工厂变配电所的一次设备和主接线图，对电力变压器、互感器和高低压一次设备着重介绍其功能、结构特点、基本原理及其选择，对主接线图着重讲述其基本要求及一些典型接线。最后讲述工厂变配电所的所址选择、布置、结构、安装图及其运行维护和检修试验的基本知识。本章是本课程的重点，也是从事工厂变配电所运行、维护和设计必备的基础知识。工厂供电33第四章工厂变配电所及其一次系统第一节工厂变配电所的任务和类型工厂供电44变电所担负着从电力系统受电，变压，然后配电的任务。配电所担负着从电力系统受电，然后直接配电的任务。变配电所是工厂供电系统的枢纽，在工厂中占有特殊重要的地位。一.变配电所的任务第一节工厂变配电所的任务和类型55(3)露天(或半露天)变电所(2)车间内变电所(1)车间附设变电所(4)独立变电所(5)杆上变电所(7)楼上变电所(6)地下变电所(8)成套变电所(9)移动式变电所二.变配电所的类型第一节工厂变配电所的任务和类型66车间内变电所、独立变电所、地下变电所和楼上变电所，均属于室内型（户内式）变电所。露天、半露天变电所和杆上变电台，则属于室外型（户外式）变电所。成套变电所和移动式变电所，则室内型和室外型均有。二.变配电所的类型第一节工厂变配电所的任务和类型77第四章工厂变配电所及其一次系统第二节电力变压器工厂供电891010电力变压器文字符号为(T或TM)，是变电所中最关键的一次设备.电力变压器主要功能是将电力系统的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。电力变压器按绕组（线圈）导体材质分，有铜绕组和铝绕组两大类。工厂变电所现在普遍采用低损耗的铜绕组变压器。电力变压器按绕组型式分，有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器。工厂变电所一般采用双绕组变压器。一.电力变压器及其分类第二节电力变压器1111电力变压器按绕组绝缘及冷却方式分，有油浸式、干式和充气式（SF6）等变压器。其中油浸式变压器，又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等。工厂变电所大多采用油浸自冷式变压器。电力变压器按用途分，有普通电力变压器、全封闭变压器和防雷变压器等。电力变压器按铁芯材质分，有普通硅钢片铁芯变压器和非晶合金铁芯变压器两大类。后者的铁损耗更小，更节能。一.电力变压器及其分类第二节电力变压器121313工厂变电所大多采用普通电力变压器。一.电力变压器及其分类第二节电力变压器在易燃易爆场所及安全要求特高的场所采用全封闭变压器，在多雷区采用防雷变压器。14第二节电力变压器15第二节电力变压器1616电力变压器的基本结构，包括铁心和绕组两大部分。绕组又分高压和低压或一次和二次绕组。普通三相油浸式电力变压器和环氧树脂浇注绝缘的三相干式电力变压器（一）电力变压器的结构和型号一.电力变压器的结构、型号第二节电力变压器1717（一）电力变压器的结构和型号一.电力变压器的结构、型号第二节电力变压器18一.电力变压器的结构、型号第二节电力变压器19一.电力变压器的结构、型号第二节电力变压器2020普通三相油浸式电力变压器1-温度计2-铭牌3-吸湿器4-油枕(储油柜)5-油位指示器(油标)6-防爆管7-瓦斯(气体)继电器8-高压出线套管和接线端子9-低压出线套管和接线端子10-分接开关11-油箱及散热油管12-铁心13-绕组及绝缘14-放油阀15-小车16-接地端子（一）电力变压器的结构和型号一.电力变压器的结构、型号第二节电力变压器21一.电力变压器的结构、型号第二节电力变压器22一.电力变压器的结构、型号第二节电力变压器23一.电力变压器的结构、型号第二节电力变压器24一.电力变压器的结构、型号第二节电力变压器25一.电力变压器的结构、型号第二节电力变压器2626环氧树脂浇注绝缘三相干式电力变压器1-高压出线套管和接线端子2-吊环3-上夹件4-低压出线套管和接线端子5-铭牌6-环氧树脂浇注绝缘绕组(内低压，外高压)7-上下夹件拉杆8-警示标牌9-铁心10-下夹件11-小车12-高压绕组间连接导杆13-高压分接头连接片（一）电力变压器的结构和型号一.电力变压器的结构、型号第二节电力变压器27（一）电力变压器的结构和型号一.电力变压器的结构、型号第二节电力变压器28（一）电力变压器的结构和型号一.电力变压器的结构、型号第二节电力变压器29（一）电力变压器的结构和型号一.电力变压器的结构、型号第二节电力变压器3030电力变压器全型号的表示和含义如下冷却装置种类代号——性能水平代号(8、9、10、11、12等)(或设计序号)□□□－□/□——相数代号——S－三相D－单相绕组外绝缘介质代号C－成型固体浇注式CR－成型固体包封式油浸式不表示F－风冷自然冷却不表示——高压绕组电压等级（kV）——额定容量（kVA）——绕组导体材质代号——B－铜箔L－铝，LB－铝箔铜不表示——调压方式代号——Z－有载调压无载调压不表示（一）电力变压器的结构和型号一.电力变压器的结构、型号第二节电力变压器3131电力变压器的联结组别，是指变压器一、二次(或一、二、三次)绕组因采取不同的联结方式而形成变压器一、二次(或一、二、三次)侧对应的线电压之间的不同相位关系。三、电力变压器的联结组别及其选择第二节电力变压器3232（一）常用配电变压器的联接组别6～10kV配电变压器（二次侧电压为220/380V）有Yyn0(即Y/Y0－12)和Dyn11(即Δ/Y0－11)两种常用的联结组。三、电力变压器的联结组别及其选择第二节电力变压器3333a)一、二次绕组接线图b)一、二次电压相量图c)时钟示意图（一）常用配电变压器的联接组别三、电力变压器的联结组别及其选择第二节电力变压器变压器Yyn0联结组的接线和示意图。其一次线电压与对应的二次线电压之间的相位关系，如同时钟在零点（12点）时分针与时针的相互关系一样。图中一、二次绕组标有黑点“•”的端子为对应的“同名端”。3434a)一、二次绕组接线图b)一、二次电压相量图c)时钟示意图（一）常用配电变压器的联接组别三、电力变压器的联结组别及其选择第二节电力变压器变压器Dyn11联结组的接线和示意图。一次线电压与对应的二次线电压之间的相位关系，如同时钟在11点时分针与时针的相互关系一样。3535（一）常用配电变压器的联接组别三、电力变压器的联结组别及其选择第二节电力变压器Dyn11联结较Yyn0联结有下列优点(1)对Dyn11联结的变压器来说，其3n次（n为正整数）谐波电流在其三角形联结的一次绕组内形成环流，从而不致注入公共的高压电网中去，这较之一次绕组接成星形的Yyn0联结的变压器更有利于抑制电网中的高次谐波。3636(2)Dyn11联结变压器的零序阻抗较之Yyn0联结变压器的零序阻抗小得多，有利于低压单相接地短路故障保护的动作及故障的切除。（一）常用配电变压器的联接组别三、电力变压器的联结组别及其选择第二节电力变压器Dyn11联结较Yyn0联结有下列优点3737(3)当低压侧接用单相不平衡负荷时，由于Yyn0联结变压器要求低压中性线电流不超过低压绕组额定电流的25%，因而严重限制了其接用单相负荷的容量，影响了变压器设备能力的充分发挥。（一）常用配电变压器的联接组别三、电力变压器的联结组别及其选择第二节电力变压器Dyn11联结较Yyn0联结有下列优点GB50052-2009《供配电系统设计规范》规定：在低压为系统时中，宜选用Dyn11联结变压器。Dyn11联结变压器低压侧中性线电流允许达到低压绕组额定电流的75%以上，其承受单相不平衡负荷的能力远比Yyn0联结变压器大。3838Yyn0联结变压器一次绕组的绝缘强度要求比Dyn11联结变压器稍低，因此在TN和TT系统中由单相不平衡负荷引起的低压中性线电流不超过低压绕组额定电流的25%、且其一相的电流在满载时不致超过额定值时，仍可选用Yyn0联结变压器。（一）常用配电变压器的联接组别三、电力变压器的联结组别及其选择第二节电力变压器Dyn11联结较Yyn0联结有下列优点3939防雷变压器通常采用Yzn11联结组，结构特点是每一铁心柱上的二次绕组都分为两半个匝数相等的绕组，而且采用曲折形（Z形）联结。a)一、二次绕组接线图b)一、二次电压相量图（二）防雷变压器的联接组别三、电力变压器的联结组别及其选择第二节电力变压器4040正常工作时，一次线电压，二次线电压，其中，。由图2-6b知，与同相，而滞后330º，即滞后330º。在钟表上1个小时的角度为，因此该变压器的联结组别号为，即联结组别为Yzn11。BAABUUUbaabUUU21baaUUU21cbbUUUabUBUBUABUabUABU301130/330（二）防雷变压器的联接组别三、电力变压器的联结组别及其选择第二节电力变压器4141当雷电过电压沿变压器二次侧（低压侧）线路侵入时，由于变压器二次侧同一芯柱上的两半个绕组的电流方向正好相反，其磁动势相互抵消，因此过电压不会感应到一次侧（高压侧）线路上去。同样地，假如雷电过电压沿变压器一次侧（高压侧）线路侵入时，由于变压器二次侧（低压侧）同一芯柱上的两半个绕组的感应电动势相互抵消，二次侧也不会出现过电压。（二）防雷变压器的联接组别三、电力变压器的联结组别及其选择第二节电力变压器4242(一)变电所主变压器台数的选择选择主变压器台数时应考虑下列原则：(1)应满足用电负荷对供电可靠性的要求。(2)对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。(3)除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。(4)在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。四.变电所主变压器台数和容量的选择第二节电力变压器4343(二)变电所主变压器容量的选择四.变电所主变压器台数和容量的选择第二节电力变压器1.只装一台主变压器的变电所主变压器的容量SNT应满足全部用电设备总计算负荷的需要S3044442.装有两台主变压器的变电所每台变压器的容量SNT应同时满足以下两个条件：(1)任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷S30的大约60%～70%的需要(2)任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要(二)变电所主变压器容量的选择四.变电所主变压器台数和容量的选择第二节电力变压器45453.车间变电所主变压器的单台容量上限车间变电所主变压器的单台容量，一般不宜大于1000kVA（或1250kVA）。（1）受以往低压开关电器断流能力和短路稳定度要求的限制；（2）可使变压器更接近于车间负荷中心，以减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。装设在二层以上的干式变压器，容量不宜大于630kVA。小区变电所的油浸式变压器，单台容量不宜大于630kVA。(二)变电所主变压器容量的选择四.变电所主变压器台数和容量的选择第二节电力变压器46464.适当考虑负荷的发展应该适当考虑今后5～10年电力负荷的增长，留有一定的余地。干式变压器的过负荷能力较小，更宜留有较大的裕量。(二)变电所主变压器容量的选择四.变电所主变压器台数和容量的选择第二节电力变压器4747电力变压器的额定容量，是在一定温度条件下的持续最大输出容量（出力）。如果安装地点的年平均气温C时，则年平均气温每升高1℃，变压器容量相应地减小1%。户外电力变压器的实际容量（出力）为：(二)变电所主变压器容量的选择四.变电所主变压器台数和容量的选择第二节电力变压器48484.适当考虑负荷的发展户内变压器，由于散热条件较差，因此实际容量较之上式所计算的容量（出力）还要减小8%。由于变压器的负荷是变动的，大多数时间是欠负荷运行，因此必要时可以适当过负荷，并不会影响其使用寿命。油浸式变压器，户外可正常过负荷30%，户内可正常过负荷20%。干式变压器一般不考虑正常过负荷。必须指出：变电所主变压器台数和容量的最后确定，应结合变电所主接线方案，经技术