章_变配电所及柴油发电机

1,第4章 变配电所及柴油发电机,2,1、概述（1）配电所 无变压器，只有配电设备 作用：接受及分配电能。（2）变电所 内设：变压器、高压进电设备、配电设备， 作用：接受电能、变换电压等级、分配电能。（3）变配电所 是各级电压的变电所和配电所的总称。 注：35kV及以下的配变电所设计民用建筑电气设计规范JGJ16-2008,4-1 变配电所,3,亚洲最大的电气化铁路牵引变电所设有40兆伏安牵引变压器和8兆伏电力变压器各两台,户外箱式变电站,4,2、变电所类型,按规模大小分枢纽变电所位于电力系统枢纽点,汇集多个电源,连接电力系统高压和中压的几个部分,电压等级一般为330500kV。一旦停电,将造成大范围停电, 甚至整个系统瘫痪重要。地区变电所主要向一个地区的用户供电,是一个地区或一个中小城市的主要变电所。电压等级一般为110220kV一旦停电,将造成该地区或城市供电的紊乱,甚至中断供电。,5,终端变电所位于配电线路的末端、接近负荷处, 经降压后直接向用户供电。电压等级一般为35110kV,用户本身的变电站其中10kV/0.4kV最多。,6,按整体结构和所处位置分：,7,（1）成套（箱式）变配电所,特点： 尺寸小、重量轻、外型美观、占地面积小、安装维护方便和投资少,适用于： 城市房屋建筑密集区，特别适用于高层建筑、公共场所、住宅楼群和公园等场所，也可作为建筑工地的临时性供电设备。,8,9,（2）室内变配电所由三个部分组成：高压配电室； 低压配电室； 变压器室,10,手车式 可靠性高，维修方便， 体积大，价格高,环网式 结构简单、体积小可靠墙安装， 短路故障后需更换熔断器,高压配电室,固定式 结构简单、造价低 体积大，维修不便,11,低压配电室,固定式结构简单、造价低可靠性较低，维修不便母线排在上部,抽屉式可靠性较高，安全性好，维修方便结构复杂、造价高母线排在后面,低压配电屏内的电气设备 刀开关、熔断器、自动开关（低压断路器）、交流接触器、电流互感器、电压互感器等,12,13,变压器室布置示意图,变压器室,变压器室的通风方式,（a）门下进风，后墙出风；（b）地下进风，门上出风；,14,一般只适用于50kVA以下的变压器。,杆上变电所单杆式变电台,（3）室外变配电所,15,双杆式变电台,一般适用于50至180kVA以下的变压器。,16,台墩式变电台,17,露天变电所(适用于变压器容量为180至1000kVA),动力配电箱,18,3、变电所的布置与结构（1）变电所选址一般原则 接近负荷中心接近电源侧进出线方便设备运输方便选址的安全性,19,选址的安全性不应设在有剧烈振动的场所不宜设在多尘或有腐蚀性气体、或可能积水的场所。不应设在有爆炸和火灾危险环境的正上方或正下方。高层建筑地下室等变电所宜选择通风、散热、防潮、防水好的场所，并靠近电气竖井及负荷中心。民用建筑内附配变电所，宜设置在一层或地下层，但当供电负荷较大，供电半径较长时，也可分设在某些楼层、屋顶层、避难层、机房层等处。适当考虑将来扩建的可能。,20,（2） 变电所的布置 组成： 主要由高压配电室、变压器室、低压配电室、电容器室、值班室等组成。 布置要求保证运行安全、便于运行维护便于进出线节约土地和建设费留有发展余地 布置方案应设计合理，因地制宜，并经技术经济比较确定常用布置方案,21,图 独立变配电所1变压器室；2高压配电室；3低压配电室；4电容器室；5控制室或值班室；6辅助房间；7厕所,1变压器室2高压配电室3低压配电室4电容器室5控制或值班室6辅助房间7厕所,22,图 附设式变配电所1变压器室；2高压配电室；3低压配电室；4电容器室,23,（1）电力线路的接线方式定义：由电源端（变配电站）向负荷端输送电能时采用的网络形式。分类：电力线路的电压分为：高压线路、低压线路。高压、低压线路常用基本接线方式放射式树干式环状式,4-2 变配电所的主接线,电力线路的接线方式,变配电站主电气接线,24, 放射式接线方式：直接向用户供电,优点：线路清晰简单操作维护方便供电可靠不受其它用户干扰缺点：开关设备多投资大,适用：三级负荷、部分次要的二级负荷。,适用：一级负荷。,25,优点： 高压配电装置数量、投资减少。缺点： 供电可靠性差、总容量不宜过大。, 树干式接线方式：向负荷配出干线，在干线的 沿线引出分支线向用户供电。,由总降压变电所引出的各路高压干线沿街道敷设，各中小企业变电所都从干线上直接引入分支线供电。,适用：三级负荷,26,串联型树干式,适于：一、二级负荷,双回路树干式,27,优点：运行灵活，供电可靠性较高。, 环状式接线方式,适于：二、三级负荷,单环式,28,29,2）低压接线方式（包括建筑） 放射式 树干式 链式 混合式 变压器-干线式 照明供电系统,30,特点：供电可靠性较高，所用开关设备及配电线路也较多。 适用：多用于用电设备容量大；或负荷性质重要；或车间内负荷排列不整齐；或车间为有爆炸危险的厂房，必须由与车间隔离的房间引出线路等情况。,低压放射式结线,31,低压树干式结线 特点：多个配电箱（柜）共用一条干线与配电房总配电柜连接。引出配电干线较少，采用的开关设备较少，但供电可靠性差。 适用：设备分布比较均匀、容量不大、又无特殊要求的场合。尤其适用于高层建筑的照明配电。,32,链式配电 特点：与树干式配电相似。 适于：距配电房较远而彼此相距又较近的小容量的用电设备，链接的台数不宜大于5台，总容量不宜大于10kw。,33,混合式配电 高层建筑的干线配电方式一般均为树干式、放射式配电的混合。,34,变压器-干线式配电 优点： 有树干式的优点、且可靠性高。 不适用：频繁启动、且容量大的冲击负荷； 对电压要求高的设备。,分支回路数10,35,照明供电系统接线方式,仅适于：按照明电价计费的三级负荷。,36,单电源照明及动力供电线路,适用于60A以下线路,否则要加电流互感器电度表.,双电源照明供电线路,双电源照明供电方案：“一用一备”和“互为备用”两类.供电部门要求：两电源不能并联运行,须有可靠电气及机械互锁功能。两电源切换方式有”手动”和”自动”两种。,照明供电系统接线方式,37,38,39,40,41,1）建筑物供电电源的确定 主要研究的问题：需要几路供电电源依据建筑物的负荷等级确定是高压还是低压引入据建筑物总负荷大小确定,(2)变配电所的主接线,42, 0.22/0.38kV 低压电源供电 用于总负荷较小、负荷等级为二、三级的建筑。 一路10（6）kV高压、一路0.22/0.38kV低压电源供电 用于总负荷较大，负荷等级可为1、2、3级的而无法获取第二路高压的一类、二类建筑。 两路10（6）kV高压电源供电 用于总负荷较大，负荷等级可为1、2、3级的一类、二类建筑。是现阶段一、二类建筑常采用的供电方案。 两路10（6）kV电源供电、自备发电机组备用 用于含有大量一级负荷的特别重要的一类建筑。 两路35kV电源供电、自备发电机组备用 应用于总负荷特别大的一类建筑。,43,2）变配电所电气主结线定义：由电力变压器、各种开关电器、电力线缆、电容器等电气设备依照一定次序相连接的、接受和分配电能的电路。技术要求工作的可靠性运行的安全性使用的灵活性分类：高压主结线、低压主结线。母线：=汇流排，是接受并分配电能的导体。,44,图1 线路变压器组单元接线, 无母线的主接线,特点接线简单，设备少，经济性好。适于只有一台主变压器的小型变电所。,45,图a 一路电源、单母线不分段接线,特点： 每条引入线和引出线的电路中都装有断路器和隔离开关，电源的引入与引出是通过一根母线连接的。适用于： 用户对供电连续性要求不高的二、三级负荷用户。,单母不分段的主接线,46,图b 两路电源一用一备、单母线不分段,47,图c 双电源、单母线分段接线,单母线分段的主接线,特点段数：由电源的数量和负荷计算、电网的结构来决定的。可提高供电的可靠性和灵活性 段数分得越多，故障时停电范围越小，但使用的断路器数量越多，其配电装置和运行也就越复杂，所需费用就越高。,断路器,48,图d 带有旁路母线的单母线接线,旁路母线作用：工作母线上任一台断路器需要检修而退出运行时，旁路母线来代替，以保持系统的供电方式不变。适用：对供电的连续性要求很高的变电所。,单母线接线带旁路的主接线,49,双母线主接线,特点： 保证所有出线的供电可靠性。适用： 用于有大量一、二级负荷的大型变配电所。,50,图f 变压器线路单元接线,51,变压器：变压器组成：铁芯、线圈（初级线圈、次级线圈）。 变压器工作原理：是变换交流电压、电流、阻抗的器件。当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。,4-3 变压器,52,变压器分类：按相数分：单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组三相变压器：用于三相系统的升、降电压。按冷却方式分：干式变压器：依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却，多用于高层建筑、高速收费站点用电及局部照明、电子线路等小容量变压器油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等按用途分：电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压器、移相变压器等按绕组形式分：双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。,53,各类变压器性能比较,注：变压器的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级,分A、E、B、 F、H级。（相应最高允许温度：105、120、130、155、180）,54,主变压器形式的选择,55,变压器画法,56,变压器的型号及参数 1)额定电压：线电压值，配电变压器较多采用100.4(kV)。 2)额定电流： 指初级和次级线电流，即绕组允许长期通过的最大工作电流。 3)额定容量SN： 在额定工作状态下，变压器的视在功率。 是额定空载电压、额定电流与相应的相系数的乘积。,在三相变压器中：,在单相变压器中：,57,58,4)阻抗电压（短路电压） ： 在变压器的参数中，一般电压降是以与额定电压之比的百分数表示， 5)变压器的效率 变压器的功率损耗包括铁心中的铁损PFe和绕组上的铜损Pcu。而变压器的效率则为：,59,6)变压器的型号 如SL7-5010为一种电力变压器的型号。其中：S代表三相，单相则用D表示， L表示铝线绕组，铜绕组则不表示， 7为设计序号， 50表示该变压器的额定容量为50kVA， 10表示变压器高压绕组的额定电压为10kV。 变压器的铭牌上还标注有变压器的绕组联接方式、运行方式、冷却方式以及运输安装的有关数据等。,60,箱式变压器规格型号,61,62,63,变压器台数的确定原则： 据负荷性质一、二级负荷，宜选用两台。二级负荷，可用一台，但在低压侧应有备用用电源考虑负荷大小一般变电所宜采用一台变压器。集中负荷较大的，即使是三级负荷，可用两台变压器； 考虑经济运行季节负荷或昼夜负荷波动较大时，台数2。考虑负荷的发展注：变压器台数和容量的最后确定，应结合变电所主接线方式作出技术经济比较，择优而定。,变压器台数确定,64,注：两台及以上时一般分别运行， 并联运行：变压比、连接组别、阻抗电压相同，容量 差别不大（3:1）。,65,变压器容量(总装机容量)的计算单台变压器:两台变压器任一台变压器单独运行时，应“”总计算视在功率的0.7倍应满足一二级负荷的需要。,变压器容量确定,66,变压器容量的确定原则 只有一台变压器的变电所主变压器的容量应满足全部用电设备的计算负荷的需要； 装有两台变压器的变电所每台变压器的容量应同时满足以下两个条件： 任意一台变压器单独运行时，宜满足全部计算负荷的70的需要; 任意一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的的需要。,67,变压器容量上限市电35kV电源，需设置35/10kV 主变压器时，其单台容量不宜大于31500kVA。车间变电所主变压器容量一般不超过1250kv.A；当用电设备容量较大、负荷集中、且运行合理时，可选较大容量的。变压器低压侧电压为0.4kV时，住宅小区变电所单台变压器容量不宜大于1250kVA，预装式变电所变压器，单台容量不宜大于800kVA，其他变电所单台变压器容量不宜大于2500kVA。,1600-2000kv.A,68,选型的原则应选用节能型的油浸及干式变压器。独立式变电所，可选用油浸式变压器，安装在一层。在一、二类高低层主体建筑内变压器应选用干式变压器非一类建筑，当变压器附设在外墙时，可安装油浸式变压器，但容量不能超过400KVA。,变压器的选型,69,一般选型方式民用建筑用配电变压器：3510kV、350.4kV、100.4kV三种电压等级的变压器应根据建筑物的性质和负荷情况、城市电网情况，进行技术、经济比较后确定。设在民用建筑内的变压器宜选干式、气体绝缘或非可燃性液体绝缘的变压器。设在独立变电所内的变压器可选用油浸式，但必须设置在专用变压器室内。预装式变电所，变压器可选用油浸式。,70,变配电所对有关专业的要求,对建筑的要求总体要求变配电所各房间对建筑的要求变电所楼(地)板的计算荷载对采暖、通风、给排水、电气的要求总体要求各房间的采暖、通风、给排水要求对消防的要求总体要求最低耐火等级、最小防火间距有关规定,71,72,73,74,活荷载（kN/m2）也称可变荷载是施加在结构上的由人群物料和交通工具引起的使用或占用荷载和自然产生的自然荷载（如：风荷载、雪荷载）。,75,76,77,78,4-4 自备电源及选择,1、柴油发电机组 当供电部门的电源发生故障后，在1015s内自动起动，作应急备用电源。,79,（1）柴油发电机组供电范围（应急、备用） 一级负荷消防用电设备重要场所的用电设备其它重要设备 部分二级负荷高层建筑的客梯和生活水泵重要会议厅、演出厅、金融营业厅的照明和空调设备的用电。冷冻室和冷藏室的电源。,80,（2）柴油发电机组的原理及组成,定义以柴油机为动力，拖动工频交流同步发电机组成的发电设备。特点结构紧凑，占地面积小，效率高，起动迅速。组成三大组成部分柴油机、发电机、控制屏。,81,82,（3）主要性能额定功率（标定功率）：允许柴油机全负荷工作时的最大输出功率。50Hz、三相Y形接线，中性点直接接地。380/220V，cos=0.8，H级绝缘，IP22级防护。励磁方式为无刷自励，机组带短路超负荷保护。耗油量、整机噪声、自起动时间等。,83,柴油机四个标准（国家标准）：（）分钟功率柴油机允许连续全负荷工作不超过15分钟。分钟功率也称为车用功率。主要用于各种车辆、坦克等。（）小时功率允许柴油机全负荷连续运行个小时的功率。小时功率称为间歇使用功率。一般用于工作环境良好的工程机械。如：汽车吊车、工业用拖拉机等。（）小时功率允许柴油机全负荷连续运转12小时的功率。小时称为大间歇使用功率。一般用于工作环境恶劣的工程机械，如：矿山机械、装载机械、挖掘机械、农用拖拉机等。（）持续功率允许柴油机全负荷长期工作的功率。主要用于发电机组、空压机等固定设备、远洋轮船。,84,85,（4）总容量的确定计算方法发电机总容量的计算按稳定负荷计算（重要电气设备，满负荷运行，需要系数和同期系数均为1）。按最大的单台电动机或成组电动机起动的需要（即按尖峰负荷计算），计算发电机容量；按起动电动机时，发动机组母线允许电压降计算全电压起动最大容量笼型电动机时，发电机母线电压不应低于额定电压的80%，当无电梯负荷时，其母线电压不应低于额定电压的75%，或通过计算确定。为缩小发电机装机容量，当条件允许时，电动机可采用降压起动方式。选择上述三者中最大者。,86,估算方法按建筑面积估算10000m2以上的大型高层建筑，可按1520W/m2估算10000m2以下的中、小型高层建筑,可按1015W/m2估算。按主变压器总容量1020估算。按单台或成组起动的电动机容量估算在高层建筑中，消防泵等大容量异步电动机全压起动时，柴油发电机组母线上的电压降不超过1520。可根据直接起动电动机容量查表确定柴油发电机容量。以上三者之中选择最大取整定值。,87,注： 柴油机的额定功率系指外界大气压为100kPa（760mmHg）、环境温度为20、空气相对湿度为50%的情况下，能以额定方式连续运行12h 的功率（包括超负荷10%运行1h）。 如需连续运行时间超过12h，则应按90%额定功率使用。 如气温、气压、湿度与上述规定不同，应对柴油机的额定功率进行修正。,88,（5）柴油发电机组台数确定,大型高层建筑宜选用2台一台作为消防用电设备的备用电源另一台为一、二级负荷的备用电源。若计算功率总和在1000kw以下，变电所相距不及100m，可选1台。若计算功率总和在1000kw以上，变电所相距超过100m，可选2台及以上，应分散安装在需要容量较大的变电所附近。几个变电所相距几十米