第4章工厂变配电所及其一次系统1

1第四章工厂变配电所及其一次系统2一、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。第一节工厂变配电所的任务和类型3二、变电所的类型1、总降压变电所：功能：对大中型企业，由于负荷较大，往往采用35~110kv电源进线，降压至10kv或6kv，再向各车间变电所和高压用电设备配电。设置个数：由地区供电电源的电压等级和用户负荷的大小及分布情况决定是否设置。企业规模较小，负荷较小，可不设置；企业规模不太大，负荷比较集中，尽量设置1个；企业规模较大，有两个或两个以上的集中大负荷用电车间群，又相距较远时，可考虑设置2个或2个以上；分总降压变电所、车间变电所；42、车间变电所利用车间的一面或两面墙壁，而其变压器室的大门朝外开。1）车间附设变电所内附式：占用车间面积；不影响车间外观；外附式：不占或少占用车间面积，便于布置，安全性较高；12653487109地面车间外墙遮栏或刺网2）车间内变电所位于车间内的单独房间内。处于负荷中心，可缩短低压配电距离，减少线路上电能损耗和有色金属浪费；技术经济指标好；占用一定生产面积，门朝车间内开，对生产安全有一定威胁；适合于负荷较大的多跨厂房内。5整个变电所设在与车间建筑物有一定距离的单独区域内。4）独立变电所建筑费用较贵，除非各车间负荷相当小而分散，或远离易燃易爆和有腐蚀性物质的场所可以采用外，一般不采用变压器安装在车间外面抬高的地面上。3）露天变电所简单经济，通风散热好，只要周围环境条件正常，无腐蚀性、爆炸性气体和粉尘的场所可以采用；2、车间变电所12653487109地面车间外墙遮栏或刺网65）杆上变电所变压器安装在室外电杆上。简单经济，适用315KVA及以下变压器，多用于生活区供电。2、车间变电所12653487109地面车间外墙遮栏或刺网7整个变电所设在地下。6）地下变电所2、车间变电所12653487109地面车间外墙遮栏或刺网7）楼上变电所整个变电所设在楼上。适于高层建筑，要求结构尽可能轻型、安全，其主变压器通常采用无油的干式变压器；通风散热条件差，湿度较大，建筑费用较高，但相当安全。在一些高层建筑、地下工矿、矿井中采用；8由电器制造厂按一定接线方案成套制造、现场装配的变电所。8）成套变电所2、车间变电所9）移动变电所整个变电所设在可以移动的车上。主要用于坑道作业及临时施工现场供电。9民用建筑中经常采用的变电所形式:(1)楼内建筑物变电所——地下、楼上变电所变压器一律采用干式变压器。(2)辅助建筑物变电所——独立变电所变压器采用油浸式变压器。10三、变电所的位置选择负荷中心如何确定？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。113、负荷中心的确定可以用负荷指示图或负荷功率矩计算方法。负荷指示图负荷指示图是将电力负荷（计算负荷P30）按一定比例K（例如以1mm面积代表若干kW）用负荷圆的形式标示在企业或车间的平面图上。各车间（建筑）的负荷圆的圆心与车间（建筑）的负荷中心大致相符。式中，K为负荷的比例（kW/mm2）。230cPPKrcPrK负荷圆的半径r，由车间（建筑）的计算负荷得：通过观察大致确定三、变电所的位置选择123、负荷中心的确定负荷功率矩设有负荷P1、P2和P3（均表示有功计算负荷），它们在任选的直角坐标系中的坐标已知。现假设总负荷Ｐ=ΣＰｉ＝P1+P2+P3的负荷中心位于P（X，Y）处。仿《力学》求重心的力矩方程可得：112233112233iixPPxPxPxyPPyPyPyiiiiiixPPxyPPy,iiiiiiPxPyxyPPyxxy01PP3P2P1y1x3x2x2y3y三、变电所的位置选择13一次系统（一次回路）：二次系统（二次回路）：担负电能的输送和分配任务的系统。对一次系统进行监视、控制、测量和保护作用的系统。一次系统中的所有电气设备，称为一次设备。二次系统中的所有电气设备，称为二次设备。四、变电所的组成主电路、主接线二次接线、副接线二次回路通常接在互感器的二次侧14一次设备按其功能可分为以下几类：变换设备：如电力变压器、电流互感器、电压互感器等。开关设备：如断路器、隔离开关、负荷开关等。保护设备：如熔断器、避雷器、电抗器等。无功补偿设备：如电力电容器、静止补偿器等。成套配电装置：如高压开关柜、低压配电屏等。15第二节电力变压器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）。16（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17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183.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)。1935kV级S9型常用变压器容量系列如：100kVA、125kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、500kVA、630kVA、800kVA、1000kVA、1250kVA、1600kVA等。我国目前的变压器产品容量系列为R10系列，即变压器容量等级是按为倍数确定的，26.1101010R《变压器实用技术大全》202．电力变压器的联结组别双绕组电力变压器采用以下三种联结组别：YN,d11接线：用于高压侧为110kV及以上的大电流接地系统中的变压器。Y,d11接线：用于高压侧为35～60kV，低压侧为6～10kV的输配电系统。其低压侧采用三角形接法可以改善电网的电压波形，从而使三次谐波电流只能在三角形绕组内形成环流，不致于传输到用户和供电线路中去。Y,yn0接线：用于高压侧为6～10kV，低压侧为380/220V的配电变压器，其低压侧引出中性线，构成三相四线制供电。21近年来，D,yn11接线的配电变压器已在被逐步推广和应用，它有以下优点：规程规定：Y,yn0接线的变压器中性线电流不得超过二次绕组额定电流的25%，而D,yn11接线变压器中性线电流不得超过二次绕组额定电流的75%。D,yn11接线变压器能有效地抑制3的整数倍高次谐波电流的影响。D,yn11接线变压器较Y,yn0接线变压器更有利于低压侧单相接地短路故障的切除。Dyn11接线变压器承受单相不平衡负荷的能力远比Y,yn0接线的变压器大。22二、变压器台数和容量的选择1.总降变电所变压器台数的确定：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。23①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。243、变压器容量的确定：①单台变压器容量的确定单台变压器其额定容量SN，T应能满足全部用电设备的计算负荷S30，留有余量，并考虑变压器的经济运行，即：SN.T=(1.15～1.4)S3025②2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.T=（0.6-0.7）S30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.T≥S30（Ⅰ+Ⅱ）④应考虑负荷发展留有一定的容量裕度③车间变电所单台容量不宜超过1000KVA26例4-1某一车间变电所（10kV/0.4kV），总计算负荷为1200kVA，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.T=（0.6-0.7）×1200kVA=720kVA-840kVA且任一台变压器应满足SN.T≥680kVA因此，可选两台容量均为800kVA的变压器，具体型号为S9-800/10。274、变压器的容量和过负荷能力1）变压器的实际容量额定容量在规定的环境温度条件下，室外安装时，在规定的使用年限（一般为20年）内所能连续输出的最大视在功率。0...20(1)100avTNTNTSKSS实际容量我国国家标准GB1094-1996《电力变压器》规定，变压器正常使用的最高年平均气温为+20摄氏度。如果变压器安装地点的年平均温度不等于20，则每升高1摄氏度，变压器的容量就减少1%。户内变压器：气象部门提供的环境温度是指室外温度，而室内温度，对变压器室来说，由于变压器运行发热的影响而有所升高，一般室内温度比室外温度高8摄氏度。0...20(0.92)100avTNTNTSKSS282）变压器过负荷分析正常过负荷——在正常周期性负载（一个周期通常是24h）中，在某段时间内施加了超过额定负载的电流，此时绝缘寿命的过度损失可由其他时间内施加低于额定负载的电流所补偿。事故过负荷——供配电系统中发生事故或并列运行的两台变压器因故障切除一台时，由于系统中的负荷重新分配，将有可能出现部分变压器的负荷严重超过额定值（短期急救负载）或过负荷持续较长时间（长期急救周期性负载）的情况。变压器在过负荷运行状态下，负载损耗增加，不利于节能。4、变压器的容量和过负荷能力29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%。4、变压器的容量和过负荷能力3）变压器的正常过负荷能力指它在较短时间内所能输出的最大容量。304、变压器的容量和过负荷能力4）变压器的事故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/min75604516531三、电力变压器并列运行将两台或多台变压器的一次侧