工厂供电技术第三章-供电系统

第三章供电系统3.1供电系统概述3.2电压的选择3.3变电所的设置和变压器的选择3.4变电所的电气主接线3.5变电所的二次接线3.6高压配电网的接线方式3.7低压配电系统3.8高低压配电网的结构和导线的选择3.9环网供电单元一、工厂供电系统工厂供电系统是指从工厂所需电力电源线路进场起，到厂内高低压用电设备进线端止的整个供电系统。§3.1供电系统概述一、工厂供电系统典型工厂供电系统示意图第二节电压的选择一、供电电压的选择二、配电电压的选择供电电压是指供配电系统从电力系统所取得的电源电压。我国目前所用的供电电压为110kV、35kV、10kV、6kV。选择供电电压的原则：用户负荷大小及距离电源线路远近；考虑相关的因素；减少工厂内部中间变压等级，以减少电能损耗、降低投资和维修费用。§3.2电压的选择一、供电电压的选择二、配电电压的选择配电电压是指用户内部向用电设备配电的电压等级。由用户总降压变电所向高压用电设备配电的配电电压，称为高压配电电压。由用户车间变电所或建筑物变电所向低压用电设备配电的配电电压，称为低压配电电压。（1）工厂高压配电电压的选择原则一般情况下,优先采用10kV作厂内高压配电电压。对于有6kV设备的企业，如化工、制药厂等：若6kV设备容量较大时，采用6kV厂内高压配电电压；若6kV设备容量较小时，高压配电电压采用10kV。6kV设备采用10/6kV变压器供电。如果厂区环境条件允许也可采用35kV作为高压配电电压深入负荷中心的直配方式,将35kV直接降为380V供电。（2）工厂低压配电电压的选择原则主要根据工厂用电设备的性质来确定。我国规定低压配电电压等级为380V/220V，但在石油、化工及矿山（井）场所可以采用660V的配电电压。第三节变电所的设置和变压器的选择一、变电所的概述二、变电所位置的确定三、总降压变电所的设置数量四、车间变电所的设置及变压器的选择相关概念变电所：接受电能、变换电压和分配电能。配电所：仅用于接受和分配电能的场所。变电所的分类变电所按其在供配电系统中的地位和作用分为总降压变电所、独立变电所、车间变电所、杆上变电所、建筑物及高层建筑物变电所。§3.3变电所的设置和变压器的选择一、变电所的概述二、变电所位置的确定（1）变电所位置选择的原则靠近负荷中心；考虑电源的进线方向，偏向电源侧；进出线方便；设备运输方便；不应防碍企业的发展，要考虑扩建的可能性；不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；不应设在有剧烈震动和高温场所；不应设在地势低洼和可能积水的场所；不应设在有爆炸危险区域。（2）负荷中心的确定负荷指示图负荷指示图将负荷按一定比例用负荷图标明在厂区平面图上，负荷图的圆心与车间的负荷的“重心”大致相符。负荷圆的半径r：KPr30负荷图比例负荷图半径r负荷功率矩法这是一种静态的负荷计算方法，不考虑负荷工作时间。以负荷圆的圆心为负荷点，用求物体重心的方法确定负荷中心。负荷中心的坐标为:iiiPxPx)(iiiPyPy)(y1y3y2y1xx2x3x负荷电能矩法负荷矩法也称动态负荷中心计算法，考虑负荷的容量和位置的同时，又考虑了各负荷点的工作时间。负荷功率矩法+负荷点时间=负荷电能矩法)()()()(NiiiiiiiiAxWtPxTPx)()()()(iiiNiiiiiAyWtPyTPy负荷中心的坐标为:需要指出由于负荷中心原则并不是确定变电所位置的惟一因素，且负荷中心也是会随机变动的，大多数工厂变电所的位置都是靠近负荷中心偏向电源侧。对于企业中一级、二级负荷所占比重大，或虽为三级负荷，但负荷容量大而集中的变电所，应装设两台变压器。对于三级负荷供电的总降压变电所，或者有少量一、二级负荷，可只装设一台变压器，其额定容量SN满足：三、总降压变电所的设置数量30SSN1、总降变电所的设置总降压变电所数量应尽可能的少，尽可能的只设一个变电所，这样投资少又便于管理。2、总降变电所变压器的设置两台变压器的备用方式：明备用：两台变压器均按100%的负荷选择，一台工作，一台备用；暗备用：每台变压器均按70%的负荷选择，两台变压器均工作，各承担50%的最大负荷。四、车间变电所的设置及变压器的选择（1）独立变电所独立变电所适用场合：相邻几个车间负荷大，将变电所建到某一车间不适宜；由于车间环境的限制，如制药车间、化工车间之间由于管道较多或有腐蚀性气体、易燃易爆气体等环境限制，必须建立独立变电所；中小型企业负荷不太大，建立一个全厂独立变电所，向全厂各车间供电。独立变电所的设置：设在与车间有一定距离的建筑物上。1、车间变电所的设置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）附设变电所（3）车间内变电所车间内变电所位于车间内的单独房间内，可使供电在最大程度上接近负荷中心，特别适合跨度较大、设备配置稳定及环境一般的车间。车间内变电所（4）地下变电所地下变电所设于地下，通风不良，投资较大，用于有防空等特殊要求的场合，此外，民用高层建筑的变电所常设置在地下室内。（5）杆上（或高台）变电所变电器安装在室外电杆上，适用于315kV·A及以下变压器，常用于居民区、用电负荷小的用电单位。户外杆上变电台变电所类型独立变电所外附露天设变电所外附设变电所内附变电所车间内变电所车间变电所变压器的选择原则：应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其它变电所相连的联络线作为备用电源。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，可考虑采用两台变压器。2、车间变电所变压器的选择0.38kV出线30003800380038005000低压开关柜补偿补偿低压开关柜0.38kV出线低压配电(变压器)室封闭式母线桥高压开关柜8200变压器A变压器12360900进线800PT计量变压器900800进线补偿CPT计量进线高压配电室800变压器2联络进线80010kV电源进线8002760出线出线出线3600值班室1960出线补偿出线出线工具室123456某10/0.38kV变电所电气平面布置图（示例）拓展第四节变电所的电气主接线一、变电所的主接线概念二、对电气主接线的基本要求三、总降变电所的主接线变电所接线的构成变电所由一次回路和二次回路构成。变电所的主接线概念变电所的主接线是由电力变压器、各种开关电器、电流互感器、电压互感器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备以一定次序相连接的接受和分配电能的电路，也称作一次接线。变电所主接线的表示：变电所接线图§3.4变电所的电气主接线一、变电所的主接线概念只表示连接关系不表示实际位置变电站的主接线模拟图二、对电气主接线的基本要求安全性：保证在进行任何切换操作时人身和设备的安全。可靠性：应满足各级电力负荷对供电可靠性的要求。灵活性：应能适应各种运行方式的操作和检修、维护需要经济性：在满足以上要求的前提下，主接线应力求简单，尽可能减少一次性投资和年运行费用。三、总降变电所的主接线结构当只有一路电源供电线路和一台变压器时，可采用线路—变压器组接线。特点变压器高压侧无母线，低压侧通过开关接成单母线供电；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。1、线路—变压器组接线适用于三级负荷当电站只有两台主变和两条输电线路时，为增加供电的可靠性，在两个单元之间接一条桥支路，即构成桥形接线。桥形接线有两种连接方式：断路器QF5装设在进线断路器QF1、QF2内侧称为内桥接线；断路器QF5装设在进线断路器QF1、QF2外侧称为外桥接线。2、桥式接线（1）内桥式接线结构断路器跨在进线断路器的内侧，靠近变压器。特点线路的投切比较方便，变压器的投切复杂，所以内桥式接线适用于进线线路较长，故障机会多，变压器不需要经常投切的场合。适用范围一、二级负荷工厂（2）外桥式接线结构断路器跨在进线断路器的外侧，靠近电源侧，称为外桥式接线。特点它适用于进线线路较短、负荷变化较大，变压器需要经常切换的场合。适用范围一、二级负荷的变电所3、单母线和母线分段母线的概念母线（也叫汇流排）实质上是主接线电路中接受和分配电能的一个电气联结点，形式上它将一个电气联结点延展成一条线，以便于多个进出线回路的联结。设置母线制的意义设置母线可以方便地把电源进线和多路引出线通过开关电器连接在一起，以保证供电的可靠性和灵活性。母线制的种类单母线制、单母线分段制和双母线制。（1）单母线制单母线的形式一回路电源进线，两条及两条以上引出线。优点接线简单、清晰，采用设备少、造价低、操作方便、扩建容易。缺点可靠性不高，发生任一连接元件故障或断路器拒动及母线故障时，都将造成整个供电系统停电。适用于供电连续性要求不高的负荷。（2）单母线分段制单母线分段的形式这种接线方式引入线有两条回路，母线分成二段，即Ⅰ段和Ⅱ段。分段运行：正常情况下分段开关是打开的。并列运行：正常情况下分段开关是闭合的。特点运行的可靠性和灵活性都较差，适用于由双回路供电的、允许短时停电的二类负荷。（3）双母线接线制双母线的形式每一回路都通过一台断路器和两组隔离开关与两组母线相连，其中一组隔离开关闭合，另一组隔离开关打开，两组母线之间通过母线联络断路器（简称母联）连接起来，如图所示。双母线接线有两种运行方式：只有一组母线工作：正常运行时母联打开（两侧的隔离开关闭合），全部回路接在工作母线上，相当于单母线运行两组母线同时工作，互为备用：正常运行时母联闭合，相当于单母线分段接线。3、车间变电所的一次接线车间变电所的主接线由车间负荷生产工艺要求决定的。一般采用线路—变压器组、单母线及单母线分段接线。第五节变电所的二次接线一、二次回路概述二、测量回路三、断路器控制与信号回路四、信号装置§3.5变电所的二次接线一、二次回路概述二次设备对一次设备的工作状态进行监视、测量、控制和保护的辅助电气设备称为二次设备。变电所的二次设备包括测量仪表、控制与信号回路、继电保护装置以及远动装置等。它们相互间所连接的电路称为二次回路或二次接线。二次回路对一次设备工作状态进行监视、测量、控制和保护的电路。二次回路综合示意图二、测量回路测量回路的作用装设电气测量仪表监视变电所电气设备的运行状况、电压质量及计算电能的耗用量。对于测量仪表的要求测量精度应满足测量要求，并不受环境温度、湿度和外磁场等外界条件的影响。仪表本身消耗的功率应越小越好。仪表应有足够的绝缘强度、耐压和短时过载能力，以保证安全运行。应有良好的读数装置。1、电源进线变电装置中各部分仪表配置电源进线必须装设计算电费的三相有功和无功电度表。2、母线3、6～10kV高压配电电路测量相电流4、低压配电线路5、并联补偿电容器装设三只电流表或一只带有电流转换开关的的电流表。装设三只电流表和一只电压表，来监测负荷平衡情况和电压情况。三、断路器控制与信号回路四、信号装置1、状态指示信号2、事故信号3、预告信号指示断路器及隔离开关处于分闸和合闸状态。集中复归重复动作事故音响信号对电气设备和线路不正常状态作出预警。第六节高压配电网的接线方式一、高压配电网概述二、放射式接线三、树干式接线四、环形接线§3.6高压配电网的接线方式一、高压配电网概述工厂供电网络：高压供电网和低压供电网。高压配电网：从总降变电所向各车间或高压用电设备供电。低压配电网：从车间变电所向各供电设备供电。高压及低压供电方式：放射式、树干式、环形。二、放射式接线单回路放射式企业总降变电所6～10kV母线上引出的每一条回路，直接向一个车间变电所或高压用电设备供电，沿线不分枝其它负荷，各车间也无联系。1、单回路放射式接