工厂供电课件第3章一次接线

1、1工厂供电主讲人：游国栋天津科技大学2第三章 工厂供配电系统一次接线教学基本内容：工厂内部供配电系统的组成，一次接线的基本方式，高压配电网络的基本配电方式，变电所变压器台数和容量的选择，电压偏移及改善措施。重点：工厂内部供配电系统的组成，一次接线的基本方式，高压配电网络的基本配电方式，变电所变压器台数和容量的选择。难点：一次接线的基本方式，高压配电网络的基本配电方式，变电所变压器台数和容量的选择。本章主要教学要求：了解工厂内部供配电系统的组成，了解供配电的基本原则，掌握电气主接线的定义及其基本接线方式，掌握高压配电的基本方式。 3第一节 概述第二节 变电所变压器台数和容量的选择第四节 高压配电

2、网络（重点）第三节 变配电所电气主接线（重点）4第一节 概述工厂供配电系统接线图通常有工厂供配电系统平面布置图和电气接线图。工厂供配电系统电气接线图按其在变电所（配电所）的作用不同可以分为电气主接线图（一次接线图）和二次接线图。图3-1 工厂供配电系统平面布置图 5基本概念：1.电气主接线：指的是将变压器、开关电器、互感器等电气设备按照一定顺序连接而成的接受、分配和传输电能的总电路，又称为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。2.二次接线：是用来测量、控制、信号、保护和自动调节一次设备运行的电路，又称为二次回路。二次回路中的所有设备（如测量仪表、保护继电器等

3、）称为二次设备或二次元件。一次和二次接线之间是通过电压互感器和电流互感器相互关联的，互感器一侧接于主回路，二次侧接于二次回路（辅助电路），互感器属于一次设备。6第二节 变电所变压器台数和容量的选择一、变压器型号选择 变压器（文字符号为T或B）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。变压器的分类方法比较多，按功能分有升压变压器和降压变压器；按相数分有单相和三相变压器；按绕组导体的材质分有铜绕组和铝绕组变压器；按冷却方式和绕组绝缘分有油浸式、干式两大类，其中油浸式变压器又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等，而干式变压器又有绕注式

4、、开启式、充气式（SF6）等；按用途分又可分为普通变压器和特种变压器；按调压方式分有无载调压变压器和有载调压变压器。安装在总降压变电所的变压器通常称为主变压器，610KV/0.4KV的变压器常叫做配电变压器。7变压器的型号表示及含义如下：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1000 kVA，高压绕组额定电压为10 kV。（参看附录P257）在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S9系列或S10系列。高损耗变压器已倍淘汰，不再采用。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；供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立

5、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）；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）；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)。 8二、变压器台数和容量的确定 1总降压变电所主变压器台数和容量的确定变压器台数的确定：（1）应满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、二级负荷的变电所中，宜选择两台主变压器，当在技术经济上比较合理时，主变压器也可选择多于两台。（2）对季节性负荷或昼夜负荷变化较大宜采

6、用经济运行方式的变电所，应选择两台变压器。（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。9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应能满足全部用电设备的计算负荷Sc，考虑负荷发展留有一定的容量裕度，并考虑变压器的经济运行，即： SN（1.151.4）Sc （3-1）（2）装有两台主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=（0.60.7）Sc （3-2）任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷SC（+）的需要 SNSC（+） （3-3）一般

7、来讲，变压器容量和台数的确定是与变电所主接线方案一起确定的，在设计主接线方案时，也要考虑到用电单位对变压器台数和容量的要求。102车间变电所变压器台数和容量的确定车间变电所变压器台数和容量的确定原则和总降压变电所基本相同。即在保证电能质量的要求下，应使投资、运行费用少，有色金属耗用量少。车间变电所变压器台数选择原则，对二、三级负荷，变电所只设置一台变压器，其容量可根据计算负荷决定。可以考虑从其它车间的低压线路取得备用电源，这不仅在故障下可以对重要的二级负荷供电，而且在负荷极不均匀的轻负荷时，也能使供电系统达到经济运行。对一二级负荷较大的车间，采用两回独立进线，设置二台变压器，其容量确定和总降压

8、变电所相同。当负荷分散时，可设置两个各有一台变压器的变电所。11车间变电所中，单台变压器容量不宜超过1000kVA，现在我国已能生产一些断流量更大和短路稳定度更好的新型低压开关电器，因此如车间负荷容量较大，负荷集中且运行合理时，可选用单台容量为1250（或1600）2000kVA的配电变压器。对装设在二层楼以上的干式变压器，其容量不宜大于630kVA。12例4-1 某一车间变电所（10kV/0.4 kV），总计算负荷为1350 kVA，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

9、单独运行时，要满足60%70%的负荷，即SN=（0.6 0.7）1350kV A=810kV A945 kV A且任一台变压器应满足SN680 kV A因此，可选两台容量均为1000 kV A的变压器，具体型号为S9-1000/10。13三、变压器容量和过负荷能力1变压器的实际容量电力变压器的额定容量，是指它在规定的环境温度条件下，室外安装时，在规定的使用年限内（一般规定为20年）连续输出的最大视在功率。一般规定，如果变压器安装地点的年平均气温0.av20C，则年平均气温每升高，变压器的容量应相应减小1。因此变压器的实际容量（出力）应计入一个温度校正系数K。对室外变压器其实际容量为： （3-4

10、）式中SN.T为变压器的额定容量。对室内变压器，由于散热条件较差，变压器进风口和出风口间大概有15C温差，因此处在室中间的变压器环境温度比户外温度大约高8C，因此其容量要减小8。 （3-5） 142变压器正常过负荷电力变压器在运行中，其负荷总是变化的、不均匀的。就一昼夜而言，很大一部分时间的负荷都低于最大负荷，而变压器容量是按最大负荷选择的，因此变压器运行时实际上没有充分发挥其负荷能力。选择变压器容量时，有时还考虑系统发生故障时变压器过负荷，以保证负荷用电要求，因此，在正常工作时，变压器往往达不到它的额定值。从维持变压器规定的使用年限考虑，变压器在必要时完全可以过负荷运行。对于油浸式变压器，其

11、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（2）由于夏季欠负荷而在冬季考虑的过负荷，但不得超过15% 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%。干式变压器一般不考虑正常过负荷。153变压器的事故过负荷一般来讲，变压器在运行时最好不要过负荷，但是在事故情况下可以允许短时间较大幅度地过负荷运行，但运行时间不得超过表3-1所规定的时间。表3-1电力变压器事故过负荷允许值 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

12、负荷时间/min75604516516第三节 变配电所电气主接线(*)一、变电所的构成变电所由一次回路和二次回路构成。1一次回路 供配电系统中承担输送和分配电能任务的电路，称一次回路，也称为主电路或主接(结)线。一次电路中所有的电气设备称为一次设备，如变压器、断路器、互感器等。 一次设备按功能分类： 变换设备 按电力系统的要求，改变电压或电流大小的设备，如变压器、电流互感器、电压互感器等。 17 控制设备 用来控制一次电路通、断的设备，如高低压断路器、开关等。 保护设备 用来对电力系统进行过电流和过电压等保护的设备，如熔断器、避雷器等。 补偿设备 用来补偿电力系统中无功功率以提高功率因数的设备

13、，如并联电容器等。 成套设备（装置） 按一次电路接线方案的要求，将有关的一次设备及其相关的二次设备组合为一体的电气装置，如高低压开关柜、低压配电箱等。 2二次回路 凡用来控制、指示、监测和保护一次设备运行的电路，叫二次回路，也叫二次接（结）线。 二次回路中所有电气设备都称为二次设备或二次元件，如仪表、继电器、操作电源等。 18二、变电所的结构1. 变压器室2. 高压配电室的结构 3. 低压配电室 4. 高压电容器室 5 . 控制室 19三、对变电所主接线的要求 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

14、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。 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。20四、变电所常用主接线1线路变压器组单元接线 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：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。 适用范围：小容量三级负荷、小型工厂或非生产性用户。图3-2线路变压器组单元接线图 212单母线接

15、线（1）单母线不分段接线 结构： 特点：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。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。 适用范围：三级负荷， 有备用电源的二级负荷。 图3-3 单母线不分段接线图 22（2）单母线分段接线（包括分析双母线接线方式） 结构：可采用隔离开关或断路器分段，隔离开关分段因倒闸操作不便，现已不再采用。单母线分。 特点：供电可靠性高，操作灵活。图3-4单母线分段接线图 23采用分段单独运行时，当任一段母线发生故障或检修时，仅停止对该段母线所带负荷的供电。当任一电源线路故障或检修时，可经“倒闸操作”

16、恢复该段母线所带负荷的供电。母线故障或检修时，仍有50%左右的用户停电。“倒闸操作”的原则：接通电路时先闭合隔离开关，后闭合断路器；切断电路时先断开断路器，后断开隔离开关。采用并列运行时，若遇电源检修，无需母线停电，只需断开电源的断路器及其隔离开关，调整另外电源的负荷就行。但是当母线故障或检修时，就会引起正常母线的短时停电。 适用范围：有两路电源进线时。三路高压电源供电单母线分段接线，用于高层宾馆饭店。图3-5三回三受电断路器的单母线分段接线图（a）用断路器分段（b）用隔离开关分段 243桥式接线桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器，犹如一座桥。（1）内桥式接线：断路器跨在进线断路器的

17、内侧，靠近变压器，称为内桥式接线。 结构： 特点：接线简单，经济，可靠性高，安全，灵活 。线路检修或故障时由另一路电源供电。变压器检修或故障时经倒闸操作恢复供电。 适用范围：、级负荷、线路长、负荷平坦。图3-6内桥式接线 25（2）外桥式接线：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。 结构： 特点：接线简单，经济，可靠性高，安全，灵活 。变压器检修或故障时不影响供电。线路检修或故障时经倒闸操作，变压器由另一路外桥供电。 适用范围：、级负荷、线路短、负荷变化大。图3-7 外桥式接线 26五、典型的总降压变电所主接线 一般大中型企业采用35110kV电源进线时都设置总降压变电所，将

18、电压降至610kV后分配给各车间变电所。总降压变电所主接线一般有线路变压器组、单母线、内桥式、外桥式等几种接线形式。下面按单电源进和双电源进线两种情况，介绍总降变电所常用的主接线。 1. 单电源进线的总降压变电所主接线 （1）一次侧线路变压器组、二次侧单母线不分段主接线总降压变电所为单电源进线一台变压器时，主接线采用一次侧线路变压器组、二次侧单母线不分段接线, 又称一次侧无母线、二次侧单母线不分段主接线，如图3-8所示，进线开关也可采用隔离开关和跌落式熔断器。这种主接线经济简单，可靠性不高，适用于负荷不大的三级负荷情况。 图3-8 总降变电所线路变压器组（无母线）主接线 27（2）一次侧单母线

19、不分段、二次侧单母线分段主接线总降压变电所为单电源进线两台变压器，主接线采用一次侧单母线不分段、二次侧单母分段接线，如图3-9所示。轻负荷时可停用一台； 当其中一台变压器因故障或需停运检修时，接于该段母线上的负荷，可通过闭合母线联络（分段）开关6QF来获得电源，提高了供电可靠性，但单电源供电的可靠性不高，因此这种接线只适用于三级负荷及部分二级负荷。图3-9 总降变电所一次侧单母线，二次侧单母线分段主接线 282. 双回电源进线总降压变电所主接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，现以两台主变为例，介绍总降压变电所常用主接线。（1）一二次侧均采用单母分段主接线该主接

20、线图如图3-10所示，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。 图3-10 一二次侧均采用单母线的双电源进线总降变电所主接线 29（2）内桥式主接线内桥式接线如图3-11所示。线路1WL、2WL来自两个独立电源，经过断路器1QF、2QF分别接至变压器1T、2T的高压侧，向变电所供电，变压器回路仅装隔离开关3QS、6QS。当线路1WL故障或检修时。断路器1QF断开，变压器1T由线路2WL经桥接断路器3QF继续供电。同理，当2WL故障或检修时变压器2T可由线路1WL继续供电。因此这种主接线大大提高了供电的可靠性和灵活性。但当变

21、压器检修或故障时，须进行倒闸操作，操作较复杂且时间较长。当变压器1T发生故障时， 1QF和3QF因故障跳闸，此时，打开3QS后再合上1QF和3QF即可恢复1WL线路的工作。适用于大中型企业的一、二级负荷供电。图3-11 总降变电所内桥式主接线 30内桥式接线适用于以下条件的总降压变电所：供电线路长，线路故障几率大；负荷比较平稳，主变压器不需要频繁切换操作；没有穿越功率的终端总降压变电所。所谓穿越功率，是指某一功率由一条线路流入并穿越横跨桥又经另一线路流出的功率。 31（3）外桥式主接线外桥式接线如图3-12所示。其特点是：变压器回路装断路器，线路1WL、2WL仅装线路隔离开关。任一变压器检修或

22、发生故障时，如变压器1T发生故障，断开1QF，打开其两侧隔离开关，然后合上3QF两侧隔离开关，再合上3QF，使两路电源进线又恢复并列运行。但当线路检修或故障时，须进行倒闸操作，操作较复杂且时间较长。外桥式接线的优点：对变压器回路的操作非常方便、灵活，供电可靠性高，适用于有一、二级负荷的用户或企业。图3-12 总降变电所外桥式主接线 32外桥式接线适用于以下条件的总降压变电所：供电线路短，线路故障几率少；用户负荷变化大，变压器操作频繁；有穿越功率流经的中间变电所，因为采用外桥式接线，总降压变电所运行方式的变化将不影响公共电力系统的潮流。33第四节 高压配电网络(*)电力线路的基本要求：供电安全可

23、靠，操作方便，运行灵活、经济和有利发展。电力线路按电压高低分：有1kV以上的高压线路和1kV以下的低压线路。电力线路按结构形式分：有架空线路和电缆线路以及室内线路等。工厂、企业的高压配电网络是指厂区内由总变（配）电所到车间变电所1kV以上的高压电力线路。通常，高压配电网络的电压采用10kV。34一、电力线路的结线方式结线（配电）方式是指由电源端（变、配电站）向负荷端（电能用户或用电设备）输送电能时采用的网络形式。电力线路的基本要求：供电安全可靠，操作方便，运行灵活、经济和有利发展。电力线路按电压高低分，有1kV以上的高压线路和1kV及以下的低压线路。电力线路按结构形式分，有架空线路和电缆线路以

24、及室内（车间）线路等。35二、高压电力线路的配电方式高压线路的作用是在企业内部从总降压变电所（或配电所）以610kV电压向各车间变电所、建筑物变电所或高压用电设备配电。其常用的基本结线方式有放射式、树干式和环形三种。1.高压放射式高压放射式结线（配电）是指变配电所高压母线上引出的一回线路直接向一个车间变电所或高压用电设备供电，沿线不支接其他负荷。图3-13为高压放射式结线。图3-13 高压放射式接线(a) 单回路放射式 (b)双回路放射式 (c)具有公共线路的放射式 (d)具有低压联络线的放射式 36图3-13a为单回路放射式，该方式结线清晰，操作维护方便，保护简单，便于实现自动化。由于放射式

25、线路之间互不影响，故供电可靠性较高。但当这种放射式线路发生故障时，该线路所供电的负荷都要停电。为提高可靠性，根据具体情况可增加备用线路，如图b采用的双回路放射式；图c的公共备用结线；图d的低压联络线路。如果采用来自两个电源的两路高压进线，可更进一步提高其可靠性。高压放射式结线所用的高压开关设备较多，所以投资较大。 372.高压树干式高压树干式结线（配电）是指由变配电所高压母线上引出的每路高压配电干线上，沿线支接了几个车间变电所或负荷点的结线方式。如图3-14所示。图a为无备用的单树干式结线，该结线方式使变配电所的出线减少，高压开关柜相应也减少，可节约有色金属的消耗量。但其供电可靠性差，干线故障或检修将引起干线上的全部用户停电。所以一般干线上连接的变压器不得超过5台，总容量不应大于3000kV