天津大学《工厂供电》第3章工厂供配电系统的一次接线

第3章工厂供配电系统的一次接线第3章工厂供配电系统的一次接线•3.1概述•3.2变电所变压器台数和容量的选择•3.3变配电所电气主接线•3.4变配电所实例回顾一次接线（回路）：主电流回路工厂供电系统电气主接线是将变压器、开关电器、互感器等电气设备按一定顺序连接而成的接受、分配和传输电能的总电路，又称一次电路或一次接线图。一次电路中的所有电气设备，称为一次元件或一次电气设备。二次接线（回路）：控制、指示、监测、保护一次回路注：一次接线与二次接线由电压互感器和电流互感器相关连补充：工厂供配电系统的图纸描述1、平面布线图2、电气接线图电气主接线(一次接线)图二次接线图平面布线图一、变电所的功能变电所是接受、变换、分配电能的环节，是供配电系统的重要组成部分。3.1概述二、变电所的类型总降压变电所、车间变电所；独立变电所、杆上变电所、建筑物及高层建筑物变电所1.总降压变电所（35～110/6～10kV）(1)企业规模不太大，车间或生产厂房布局比较集中，设一个总降压变电所；(2)企业规模较大，且有两个或以上的集中大负荷用电车间群，而彼此之间相距又较远时，设立两个或两个以上的总降压变电所。(1)附设变电所附设变电所是利用车间的一面或两面墙壁，而其变压器室的大门朝外开。车间附设变电所又分内附式和外附式。(2)车间内变电所车间内变电所位于车间内的单独房间内。2.车间变电所（6～10/0.4/0.23kV）3.独立变电所（6～10/0.4/0.23kV）(1)相邻几个车间负荷大，将变电所建到某一车间不适宜；(2)由于车间安全环境的限制，必须建立独立变电所；(3)中小型企业的负荷适合独立变电所。4.建筑物及高层建筑物变电所建筑物及高层建筑物变电所是民用建筑中经常采用的变电所形式。(1)楼内建筑物变电所变压器一律采用干式变压器。(2)辅助建筑物变电所变压器采用油浸式变压器。5.柱上（或杆上）变电所变电器安装在室外电杆上，适用于315KVA及以下变压器，常用于居民区、用电负荷小的用电单位。6.箱式变电所二、变电所的位置选择1、基本原则:经济、方便、安全2、注意事项:（1）靠近负荷中心；（2）考虑电源的进线方向，偏向电源侧；（3）进出线方便；（4）设备运输方便；（5）不应防碍企业的发展，要考虑扩建的可能性；（6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；（7）不应设在有剧烈震动和高温场所；（8）不应设在地势低洼和可能积水的场所；（9）不应设在有爆炸危险区域。3．负荷中心确定（1）负荷指示图（2）负荷功率矩法确定负荷中心（3）按负荷电能矩法确定负荷中心大多数工厂变电所的位置都是靠近负荷中心偏向电源侧三、变电所的布置和结构1-高压配电室；2-变压器室；3-低压配电室；4-值班室；5-高压电容器室变压器室布置图3.2变压器的选择变压器是变电所中关键的一次设备，其主要功能是升高或降低电压，以利于电能的合理输送、分配和使用。安装在总降压变电所的变压器通常称为主变压器（简称主变），安装在6~10KV/0.4KV的变压器常叫做配电变压器（简称配变）。（4）按导线分：铜芯；铝芯（5）按冷却方式分：自冷；风冷；强冷（6）按用途分又可分为普通变压器和特种变压器。一、变压器型号选择文字符号：B图形符号（双绕组变压器）：1.变压器的分类（1）按绝缘介质分：油浸式；干式。（2）按调压方式分：有载调压；无载调压（3）按相数分：单相；三相如S9-1000/10表示三相铜绕组油浸式（自冷式）变压器，设计序号为9，容量为1000kVA，高压绕组额定电压为10kV。2.型号及含义3.变压器型号的选择原则（1）在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器；（2）供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9、SL9、S10-M、S11、S11-M等）；（3）对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高场所，宜采用干式电力变压器（SC、SCZ、SCL、SG3、SG10、SC6等）；（4）对电网电压波动较大，为改善电能质量采用有载调压电力变压器(SLZ7、SZ7、SFSZ、SGZ3等)。二、变压器台数和容量的选择1.总降变电所变压器台数和容量的确定（1）台数1~2台①满足负荷对供电可靠性的要求,Ⅰ、Ⅱ级负荷比较大时,选择2台主变压器。②季节性负荷或昼夜负荷比较大时，宜采用经济运行方式,技术经济合理时，可设2台主变。③三级负荷一般选择一台主变压器，如果负荷较大时，也可选择两台主变压器。有少量Ⅰ、Ⅱ级负荷可从邻近取得低压备用电源，可设1台主变压器。（2）容量：①单台变压器容量的确定单台变压器其额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷Sc，留有余量，并考虑变压器的经济运行，即：SN=(1.15～1.4)SC②2台变压器容量的确定任意一台主变压器容量SN应同时满足下列两个条件：任一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%-70%的要求。SN=（0.6-0.7）Sc任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷SC（Ⅰ+Ⅱ）的需要SN≥SC（Ⅰ+Ⅱ）③考虑负荷发展留有一定的容量裕度(1)台数①带有一、二级负荷负荷较大时，选择两台或以上；负荷较小并能从临近车间变电所取得低压备用电源时，可采用一台变压器。②带有三级负荷负荷较小时采用一台变压器；负荷较大时，选择两台或以上；考虑经济运行选择两台2.车间变电所变压器台数的确定计算负荷（kVA）180240320320以上供电最大距离（m）320230175单独设立由邻近车间变电所供电的容量和距离③负荷不大时视负荷大小及距邻近车间变电所的距离决定是否设车间变电所。（2）容量①1台变压器：SN≥SC②2台变压器：SN=(0.6～0.7)SCSN≥SC（Ⅰ+Ⅱ）③单台容量不宜超过1000KVA例3-1某一车间变电所（10kV/0.4kV），总计算负荷为1350kVA，其中一、二级负荷680kVA。试选择变压器的台数和容量。解：根据车间变电所变压器台数及容量选择要求，该车间变电所有一、二级负荷，故宜选择两台变压器。任一台变压器单独运行时，要满足60%-70%的负荷，即SN=（0.6-0.7）×1350kVA=810kVA-945kVA且任一台变压器应满足SN≥680kVA因此，可选两台容量均为1000kVA的变压器，具体型号为S9-1000/10三、变压器的实际容量和过负荷能力变压器的实际容量应计入一个温度校正系数Kθ。式中，SN.T为变压器的额定容量。1．变压器的实际容量室外变压器的实际容量为：室内变压器的实际容量为：2．变压器正常过负荷干式变压器不考虑正常过负荷。油浸式变压器，其允许过负荷包括以下两部分：（1）由于昼夜负荷不均匀而考虑的过负荷,由日负荷率和最大负荷持续时间确定（2）“1%规则”：夏季欠负荷每低1%，冬季可过负荷1%，但不得超过15%。（3）以上两部分过负荷同时考虑，室外变压器过负荷不得超过30%，室内变压器过负荷不得超过20%。3.变压器的故障过负荷能力在事故情况下，允许短时间较大幅度的过负荷运行，而不论故障前负荷大小，但运行时间不得超过规定时间。油浸自冷变压器过负荷百分数/%306075100200允许过负荷时间/min1204520101.5干式变压器过负荷百分数/%1020305060允许过负荷时间/min7560451653.3变电所主接线一、变电站的主要电气设备1、变压器2、开关器件高压断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器3、母线、馈线4、互感器电流互感器、电压互感器二、对变电所主接线的要求1安全充分保证人身和设备的安全2可靠应满足用电单位对供电可靠性的要求。3灵活能适应各种不同的运行方式，操作检修方便。4经济主接线设计应简单，投资少，运行管理费用低。变电所的主接线是实现电能输送和分配的一种电气接线，在变电所主接线图中将导线或电缆、电力变压器、母线、各种开关、避雷器、电容器等电气设备有序地连接起来，只表示相对电气联接关系而不表示实际位置。通常以单线来表示三相系统。三、变电所主接线的表示方法四、变电所常用主接线1、线路—变压器组接线3、双母线接线4、桥式接线2、单母线接线1．线路—变压器组接线②特点：接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约建设投资。该单元中任一设备发生故障时，变电所全部停电，可靠性不高。③适用范围：小容量三级负荷、小型工厂或非生产性用户。①结构：2.单母线接线（1）单母线不分段接线①结构：（如右图）②特点：优点：接线简单清晰，使用设备少，经济性比较好，发生误操作的可能性小。缺点：可靠性和灵活性差。当电源线路、母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时，全部用户供电中断。③适用范围：可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，或有备用电源的二级负荷用户。(2)单母线分段接线①结构：采用断路器或隔离开关分段②特点：优点：供电可靠性高，操作灵活。缺点：母线故障或检修时，仍有50%左右的用户停电。③适用范围：在具有两路电源进线时，采用单母线分段接线。3.双母线接线4.桥式接线（1）内桥式接线:断路器跨在进线断路器的内侧，靠近变压器。①结构：（如右图）②特点：接线简单，经济，可靠性高，安全，灵活。③适用范围：Ⅰ、Ⅱ级负荷、线路长、负荷平坦。35kV及以上总降压变电所两路电源供电及两台变压器。（2）外桥式接线断路器跨在进线断路器的外侧，靠近电源侧。①结构：（如右图）②特点③适用范围五、几种典型变电所主接线1.单电源进线（1）一次侧线路—变压器组、二次侧单母线不分段主接线特点:经济简单，可靠性不高，适用于负荷不大的三级负荷情况。（一）总降压变电所主接线（2）一次侧单母线不分段、二次侧单母线分段主接线单电源进线两台变压器时，总降压变电所主接线采用一次侧单母线不分段、二次侧单母线分段接线。提高了供电可靠性，但单电源供电的可靠性还是不高，因此这种接线适用于负荷昼夜变化大三级负荷及部分二级负荷。2.双回电源进线由于采用双回电源进线，总降压变电所主变压器一般都在两台或两台以上。（1）一二次侧均采用单母分段主接线由于进线开关和母线分段开关均采用了断路器控制，操作十分灵活，供电可靠性较高，适用于大中型企业的一、二级负荷供电。（2）内桥式主接线这种主接线大大提高了供电的可靠性和灵活性。适用于大中型企业的一、二级负荷供电。适用于：①供电线路长，线路故障几率大；②负荷比较平稳，主变压器不需要频繁切换操作；③没有穿越功率的终端总降压变电所。（3）外桥式主接线适用于：①供电线路短，线路故障几率小；②负荷变化大，主变压器需要频繁切换操作；③有穿越功率流经。（二）独立变电所主接线1.单电源进线(1)一次侧单母线不分段、二次侧单母线分段(2)一次侧线路-变压器组接线、二次侧单母线不分段2.双电源进线一般采用一、二次侧单母线分段接线。双回路电源进线高压侧采用单母线分段后，供电可靠较高，操作灵活方便，当电源进线采用一设备时，装备用电源自动投入装置，可提高供电可靠性。特点：适用于有一、二级负荷的企业，变电所有两台或两台以上变压器。（三）车间变电所主接线1.单台变压器的车间变电所主接线电缆进线一次侧线路--变压器组接线、二次侧单母线不分段接线架空进线一次侧线路--变压器组接线、二次侧单母线不分段接线2.双回路进线两台变压器的车间变电所主接线一次侧双线路-变压器组接线、二次侧单母线分段接线（四）配电所主接线每个配电所的馈电线路一般不少于4～5回，配电所一般为单母线制，根据负荷的类型及进出线数目可考虑将母线不分段或分段。六、主接线实例1独立变电所主接线该35/10KV变电所两路电源架空进线，两台主变，总降变电所主接线一二次侧均采用单母线分段主接线，35kV和10KV主接线选用移开式开关柜构成。2.总降变点所主接线