工业企业供电：第四章工业企业变电站及供电网络

1、第四章 工业企业变电站及供电网络 要点：围绕工厂内部供电系统，着重讨论：（1）变电站设计（数量、位置、连接方式）（2）变压器台数、容量的选择（3）供电网络的各种接线方式（4）导线、电缆截面选择（5）高压电气设备选择。车间变电站企业内高压网络低压供电网络总变电站企业电源进线工业企业供电系统4.1.1变电站位置和数量的确定原则 （1）工业企业变电站组成： 企业总降压变电站 车间变电站 4.1工业企业变电站4.1.1变电站位置和数量的确定原则 （2）变电站的位置确定原则： 选择在负荷中心。减少配电线长度及导线截面，降低有色金属及年电能消耗。 线路进出方便。 运输条件好。便于变压器和电气设备的搬运。

2、远离剧烈震动的大型设备和车间（如锻造车间）。 地下水位较低的场所。防止电缆沟内出现积水。 各种污染源的上风侧（如化工厂、烟囱、烧结厂等）。防止因空气污秽引起电气设备的绝缘水平降低。 与其他建筑物保持足够的防火间距； 有扩建和发展的余地。4.1工业企业变电站4.1工业企业变电站 （3）变电站的数量确定原则： 总降压变电站 设一个总降压变电站车间和厂房布局比较集中。但要考虑一级负荷的备用电源问题。 设二个或二个以上总降压变电站两个或两个以上集中大负荷，且彼此之间相距较远时。 车间变（配）电站 根据车间负荷的大小、负荷级别及相邻车间的距离等因素全面考虑。4.1.1变电站位置和数量的确定原则本节结束4

3、.1.2 变电站的主要电气设备电力变压器变电站的核心 高压断路器闭合和开断电路的设备。由于有熄灭电 弧的机构，所以用于通断短路故障电流。隔离开关隔离电压的作用，保证设备检修时与电源 系统隔离，没有熄弧机构，不能切负荷， 必须与高压断路器配合使用。 隔离开关与断路器的操作顺序： 断电时：先断路器，后隔离开关 合闸时：先隔离开关，后断路器 4.1工业企业变电站QS 隔离开关QF1断路器S11-M.R1000/10系列三相卷铁心全密封配电变压器开关触头在绝缘油中闭合和断开。油只作灭弧功能，油量少，易燃易爆危险性较大。体积小，价廉，维护方便。不能频繁操作。 610kv多用。开关触头在 SF6气体中 闭

4、合和断开。 SF6气体兼有灭弧和绝缘功能。灭弧能力强，属高速断路器。断流容量大，电绝缘性能好，检修周期长。可频繁操作。无燃烧爆炸危险，体积小，维护要求严格，价贵。在全封闭组合电器中多采用。不适于高寒地区。 LW8-40.5型户外交流高压六氟化硫断路器开关触头在真空的容器内 闭合和断开。灭弧能力强燃弧时间短，属高速断路器。开断能力强。结构简单，重量轻，体积小。寿命长，易维修。可频繁操作。无易燃易爆危险。 由于开断速度高, 易产生截流过电压,对变压器等感性负载易造成危害,应配置过电压吸收装置。ZN28A-12系列户内交流高压真空断路器闸刀式隔离开关负荷开关 介于隔离开关与高压断路器之间的开关设备；

5、结构上与隔离开关相似，但具有特殊的灭弧装置；能断开相应的负荷电流，不能切断短路电流。通常与高压熔断器配合使用（利用熔断器断短路电流）用于次要网络系统（10KV以下）。 母线汇集和分配电流的主要环节。分为： 钢心铝绞线（户外）； 矩形铝（或铜）排（户内）。 电流互感器及电压互感器 供计量检测仪表的继电保护装置使用 电流互感器变流（通常二次为5A) 电压互感器变压（通常二次为100V） 4.1工业企业变电站4.1.2 变电站的主要电气设备FZRN21-12D/T125-31.5型户内交流高压真空负荷开关熔断器组合电器电流互感器电压互感器三相电压互感器 单相电压互感器母线其它： 高压开关柜 电容器功

6、率补偿； 避雷器防雷击； 继电保护装置各种变压器、线路保护； 计量仪表电度、电压、电流、频率、功率因数。 4.1工业企业变电站4.1.2 变电站的主要电气设备本节结束GG-1A(F)型固定式高压开关设备GN2-12(Z)箱型固定式交流金属封闭开关设备（户内）KYN28A-12(Z)B型铠装移开式交流金属开关设备（户内）高压电容器与电容器柜4.1工业企业变电站高压避雷器4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线 组成：电力变压器、高压断路器、隔离开关、母线、电流互感器和电压互感器及连接导线。 目的：如何将上述设备连接在一起，从而接受和分配 电能。 基本要求： （1）根据负荷等级要求保证供电的可

7、靠性。 （2）力求简单、运行灵活、操作安全方便，避免运行人员误操作。（灵活性） （3）应使投资最省，运行费用最少。（经济性） （4）具有发展的可能性。（可扩展性）4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线4.1.3.1 总降压变电站主结线（1）线路变压器组主结线 主结线图：4.1工业企业变电站 电源侧：由双侧隔离开关的线路 和断路器QF1送电。 变压器高压侧： 只装一组隔离开关，具有切断变压器空载电流的能力； 条件：供电线路较短，电源侧继电器保护装置反应变压器内部及其低压侧的短路故障，且灵敏度亦满足要求。 图41 线路变压器组主结线 变压器低压侧变压器高压侧QS 隔离开关电源侧QF1断路器Q

8、SQSQFQSQSFUQF24.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线 装一组高压熔断器，切断短路电流。 条件：系统短路电流小。 装设高压断路器、隔离开关 条件：高压熔断器不能满足切开短路 电流的要求，同 时考虑运行操作上的方便。 变压器低压侧： 通过断路器接至单母线，向各配出负荷供电。 4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线FUQSQF2QFQS 变电站停送电规程：停电过程：先停低压侧断路器、隔离器开关 再停高压 侧断路器、隔离开关。送电过程：先送高压侧隔离开关，断路器，再送低压侧 隔离开关，断路器。线路变压器组主结线小结： 优点：结线简单，使用设备少。 缺点：当发生短路或任一高压设

9、备检修时全部负荷 停电。 适用于：供电电源只有一回线路，变电站装设一台 变压器，三级负荷的变电站。4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线（2）桥式主结线 桥式主接线分内桥和外侨两种形式。实际是两个线路-变压器组接线的组合。 内桥式主结线 如图4-2所示 4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线 内桥式主结线实际是利用桥接断路器QF5将两个线路变压器组单元结线连接起来。 所谓内桥式主结线，即桥接 断路器QF5位于线路断路器QF1和QF2的内侧，并靠近变压器。 优点：提高了线路运行的灵活性，增强了变电站供电的可靠性。 （如：线路L1，检修）电源进线QS1QF1QS3QS5QF3QS7QS

10、11QS12QF6QS2QF2QS4QS6QF4QS8QS9QS10QF5T1T2电源进线4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线图42 内桥式主结线缺点：检修线路断路器QF1或QF2时系统只能有一路电源进线供电。不满足一级负荷的供电要求。外桥式主结线 桥接断路器QF5跨接 在线路断路器QF1和QF2的外侧。 QS1QF1QF3QS5QF2QF4QS6QF5T1T2QS3QS7QS8QS2电源进线QS4图43 外桥式主结线电源进线4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线电源进线QS1QF1QS3QS5QF3QS7QS11QS12QF6QS2QF2QS4QS6QF4QS8QS9QS10Q

11、F5T1T2电源进线4.1工业企业变电站图42 内桥式主结线QS1QF1QF3QS5QF2QF4QS6QF5T1T2QS3QS7QS8QS2电源进线QS4图43 外桥式主结线电源进线1、进线线路较长，因而故障与检修机会较多（内桥）2、变电站负荷比较大，因而其变压器经常切换的总降压变电站（外桥）3、当供电系统采用环网供电，变电站的高压侧有穿越功率时。 （外桥）由于穿越功率不通过线路断电器QF1，QF2，直接由桥接断电器QF5转送，这对减少线路断路器的故障以及对继电保护装置的整定极为有利。4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线内桥主线结线方式适用于：进线线路较长，因而故障与检修机会较多，变电

12、站负荷比较平稳，因而其变压器不经常切换的总降压变电站。外桥主线结线适用场合： 进线线路较短，故障与检修机会较少的总降压变电站。 变电站的负荷变化较大，变压器需经常投切的总降压变电站。 当供电系统采用环网供电，变电站的高压侧有穿越功率时。桥式主结线小结： 适用企业总降压变电站两回电源线路供电，装设两台变压器。 由于可保证对一、二级负荷的可靠供电，所以被广泛采用。（3）单母线分段主结线 见图44单母线分段主结线4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线 单母线分段主结线基本 同外桥式主结线。由于 企业总降压变电站的高 压进线还负责将进线二 电源转送到其它负荷中 ，所以在二个进线电源 侧增加两段母

13、线。 原来的桥接断路器，现 负责二段母线的连接， 所以标为QF1分段 断路器。 图44 单母线分段主结线 QF1电源进线电源进线转送负荷转送负荷QF2T1T2一段母线二段母线4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线 适用于：具有一、二级负荷，且高压侧进出线数量较多的总降压变电站。 变电站的低压侧也为单母线分段结线方式，分段断路器QF2可合上，使两台变压器并列运行，也可断开使两台变压器分别运行。 缺点：当其中任一段母线需要检修或发生故障时，则接于该段母线的全部进出线均将停止运行。 4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线 （4）双母线主结线 特点：各级电压的母线 均由、两组母线组成，两组

14、母线间用母线联络断路器连接，正常运行一组母线工作，另一组母线备用，母线联络断路器QF1断开。 图45双母线主结线 电源进线L2电源进线L1T1T24.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线QF1优点：克服上述几种主结线由于母线故障或检修而长期影响供电的缺点。缺点：设备较多，初投资增加，结线复杂。4.1.3.2 车间变电站主结线 车间变电站的主结线由车间的负荷性质及生产工艺要求决定。 一般采用：线路一变压器组、单母线或单母线分段方式。 (1)线路一变压器组只对三级负荷供电，且用电量较小的车间（同总降压变） (2)单母线610KV高压负荷的出线较多时， 如负荷中有一、二级负荷，则应有与其它电源相

15、联络的线路作为备用电源。4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线TtransformerTVvoltage transformerTAcurrent transformer FarresterFVvalve arrester FPpipe arrester （仪用互感器）M电源进线380V高压电机阀型避雷针M 10KVFUFTA1TVT14.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线备用电源图46 车间变电站单母线主结线 （3）单母线分段 车间负荷中一、二级负荷比重较大，要求供电可靠高；两回电源进线分别接于两段母线； 正常运行时母线分段断路器QF1断开。当一段母线失去电源时自动投入分段断路器

16、。 图47采用分段单母线的车间变电站主结线FU低压T1T1FU进线进线低压TV1TV2QF14.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线本节结束4.2变电站内的变压器台数和容量的选择4.2.1变压器台数的选择原则（1）企业总降压变电站变压器台数选择原则 企业绝大部分属于三级负荷： 装设一台变压器+从邻近企业取的低压备用电源。 企业一、二级负荷占较大： 装设两台变压器，互为备用。 特殊情况下，可装设两台以上变压器。 注：当变电站仅装设一台变压器时，其容量应考虑1525%的富裕，以备发展的需要。（2）车间变压器台数选择原则 一般生产车间，尽量装设一台。 车间的一、二级负荷比重较大 ： 应装设两台变

17、压器； 装设一台变压器 +相邻车间联络线； 车间的负荷昼夜变化较大时，装设两台变压器 特殊场所可选用多台小容量变压器（井下变电站） 4.2.1变压器台数的选择原则4.2变电站的变压器台数和容量的选择（3）两台变压器互为备用的方式 在供电设计时，选择变压器的台数和容量，实质上就是确定其合理的备用容量的问题。 两台变压器，有以下两种备用方式： 明备用 运行方式：一台工作，另一台备用，每台承担100%的计算负荷。 容量选择：每台均按计算负荷的100%来选择。 4.2.1变压器台数的选择原则4.2变电站的变压器台数和容量的选择 暗备用 运行方式：正常时两台变压器同时投入，每台变压器 承担50%的计算负

18、荷。 容量选择：每台均按计算负荷的7080%来选择，多出部分用于变压器单台运行时承担另一台变压器所带的一部分重要负荷。 这样，变压器在正常运行时，负载率 ： 4.2.1变压器台数的选择原则4.2变电站的变压器台数和容量的选择例题：如某企业计算负荷总容量为15000kVA，由两台变压器供电。如以暗备用方式使用，则每台变压器正常运行时承担的负荷容量为 ；每台变压器容量 。如以明备用方式使用，则每台变压器正常运行时承担的负荷容量为 ；每台变压器容量为 。 4.2.1变压器台数的选择原则4.2变电站的变压器台数和容量的选择本节结束 变压器的额定容量变压器标牌上的容量，是指在规定的环境温度下，变压器在正

19、常使用期限内能持续输出的容量（KVA） 电力变压器使用期限=使用寿命，25年 （环境温度：最大：40 最高日平均：30） 当然变压器的使用寿命取决于其绝缘的老化速度，也就是与周围环境温度的变化以及它的负荷大小紧密相关。4.2.2变压器容量选择4.2变电站的变压器容量和台数的选择4.2变电站的变压器容量和台数的选择以前的方法着眼于如何充分利用变压器的过负荷能力 方面（节省投资，但电能损耗增大）。 基本原则同上 明备用 100 暗备用 50% 目前的文献在某些情况下，把变压器的容量适当选大 些，从而达到经济运行的目的。 具体要通过方案比较来确定。4.2.2变压器容量选择本节结束 当变电站装设两台或

20、两台以上变压器时，就提出一个选择性问题，即变电站负荷的变化在什么范围投切变压器，使变压器运行在经济运方式。 所谓变压器的经济运行方式指变压器在功率损耗最小情况下的运行方式，此时电能损耗最小，运行费用最低。4.2变电站的变压器容量和台数的选择4.2.3 变压器的经济运行4.2.3 变压器的经济运行 为分析问题的方便，我们将无功损耗归算为等效的有功损耗：变压器的空载损耗： 变压器的短路损耗： 无功功率经济当量，取0.060.1KW/Kvar 意义：单位无功损耗，相对应的有功损耗增加。4.2变电站的变压器容量和台数的选择4.2.3 变压器的经济运行 变压器的功率损耗为：可看出 与负荷S的平方成正比，成抛物线。 （2）二台变压器的经济运行点 设两台变压器1T，2T，其单独运行功率损耗曲线如图48的1、2曲线。 两条曲线相加，即得两变压器并列运行时的功率损耗曲线3。4.2变电站的变压器容量和台数的选择4.2.3 变压器的经济运行 图484.2变电站的变压器容量和台数的选择2T单独运行1T单独运行两台并列运行S（投入运行的容量KVA）321红线：合成曲线4.2.3 变压器的经济运行从曲线看出： SS1（曲线2，3的PT大于曲线1） 变压器1T单独运行，功率损耗最小，运行最经济。S1SS3（