供配电技术 第4章 供配电一次系统

第4章供配电一次系统供配电设备概述变电所主要一次设备供配电主接线变电所主接线设计及设备选择举例内容提要4.1供配电设备概述

供配电一次设备按功能分为如下几类

生产和变换设备开关设备保护设备载流导体补偿设备成套设备

2.供配电二次设备二次设备按功能分为如下几类：测量仪表继电保护装置直流操作电源3.一次设备选择的一般原则按正常工作条件选择原则（1）额定电压的选择

实际选择时（2）额定电流的选择（3）按电气设备的工作环境选择相应型号

按短路条件校验原则（1）按短路条件校验动稳定性或（2）按短路条件校验动稳定性（3）开关设备断流能力校验原则或

电弧的基本知识当电力线路接通或断开时，在触头间产生的强烈的气体放电现象叫电弧，电弧又分为交流电弧、直流电弧和脉冲电弧，本节主要介绍交流电弧的产生与熄灭。

1.电弧的产生和熄灭过程：如图2.

开关设备熄灭交流电弧的方法交流电弧的熄灭条件可用下式描述：

为弧隙介质强度的耐受电压

为弧隙恢复电压

采用耐高温金属材料作为触头

用液体、气体或磁场吹弧

加快触头分离速度（迅速拉长电弧）

采用优良的灭弧介质

采用多断口灭弧现代开关电气设备主要采用以下

几种灭弧方法

4.2变电所主要一次设备

变压器

变压器是变电所中主要的一次设备，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。配电前用的各级变压器称为输电变压器1.变压器的分类及型号选择文字符号：TM。图形符号：双绕组变压器为，三绕组变压器为。变压器的分类：按用途按相数

按冷却介质按冷却方式

按导电材质按调压方式

按中性点绝缘水平

型号选择的原则：

①应尽可能的选择节能变压器②在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，选择密闭型变压器或防腐型变压器；没有特殊要求和民用建筑独立变电所，采用三相油浸自冷电力变压器。③对消防要求较高的，采用干式电力变压器

④电网电压波动较大的，为改善电能质量应采用有载调压电力变压器

电力变压器变压器的型号表示及含义如下

2.变压器台数的确定

三级负荷，选用一台变压器。下述情况考虑选用两台或两台以上的变压器在一、二级负荷比重较大的总降压变电所；负荷极不均衡，昼夜负荷变化很大，为降低电能损耗。有大型冲击负荷时，除主变压器外可设专用变压器。要求多种配电电压等级时，可设置多台变压器。

负荷容量超过单台变压器最大容量时，须使用两台变压器。工厂分批分期建设时，为了节省初期投资和提高变压器经济运行效率，可以选用多台变压器。3.变压器容量的确定（1）变压器的实际容量对室外变压器，其实际容量为对室内变压器，由于散热条件较差，因此其容量比室外要减小约8％。即（2）变压器容量确定的原则①装单台变压器时，应留有一定的容量裕度，即

②装多台变压器时，任一台主变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷的需要，即③如果负荷比较稳定，且装有两台或多台主变压器时，其中任意一台主变压器容量SN

应满足总计算负荷的60％～70％的要求，即④35kV变电所单台主变压器的容量一般选3150kVA、4000kVA、6300kVA或8000kVA；车间变电所中使用的单台变压器容量不宜超过1250kVA；二层楼以上的干式变压器，其容量不宜大于630kVA。⑤同一电压等级的主变压器单台容量的规格不宜超过三种⑥一般来讲，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（3）变压器的过负荷能力过负荷分为：正常过负荷和事故过负荷两种过负荷运行时应遵循以下原则：对于油浸式变压器其允许正常过负荷为：室外变压器不得超过30％室内变压器不得超过20％干式变压器通常不考虑正常过负荷运行在事故情况下，允许变压器在短时间内较大幅度地过负荷运行

2.高压断路器

供配电系统中地位最重要功能最强大结构最复杂的一种开关设备。主要特点是其具有完善的灭弧装置：能够可靠快速地熄灭短路大电流引起的电弧。

由五个部分组成：

通断元件

中间传动机构操动机构绝缘支撑件基座

1.高压断路器的型号（1）文字符号：QF。（2）图形符号：

（3）型号表示及含义：高压断路器一些重要参数①热稳定电流②动稳定电流③额定关合电流④开断时间⑤合闸时间⑥操作循环主要参数：额定电压额定电流开断电流等技术参数。2.

高压断路器的分类

按其灭弧介质来划分：真空高压断路器油断路器六氟化硫（SF6）断路器3.高压断路器的选择与校验各类高压断路器的适用场合高压断路器的选择与校验表4.3高压断路器校验结果3.高压隔离开关

主要功能：隔离高压电源断开后有明显的断开间隙，绝缘可靠没有灭弧装置，不能带负荷拉、合闸1.高压隔离开关的型号（1）文字符号：QS

（2）图形符号：

（3）型号表示及含义：2.高压隔离开关的分类户内型隔离开关户外型隔离开高压隔离开关的外形结构4.高压负荷开关有简单的灭弧装置和明显的断开点通断负荷电流和过负荷电流有隔离开关的作用，不能断开短路电流1.高压负荷开关的型号（1）文字符号：QL

（2）图形符号：

（3）型号表示及含义：2.高压负荷开关的分类（1）压气式负荷开关（2）真空负荷开关（3）SF6负荷开关（4）产气式负荷开关3.高压负荷开关的选择与校验5.高压熔断器熔断器是用于电路的短路或过负荷保护。熔断器具备灭弧能力。熔断器按按电压等级分，有高压熔断器和低压熔断器两种。1.高压熔断器的型号（1）文字符号：FU。（2）图形符号：

（3）型号表示及含义：高压熔断器还具有一些重要参数

①熔体的额定电流②极限开断电流③最小熔化电流Imin④弧前电流—时间特性⑤最小开断电流⑥负荷开关－熔断器组合的交接电流图4.12负荷开关－熔断器组合的交接电流熔断器及负荷开关的熔断特性2.高压熔断器的分类按使用地点分为户内式和户外式按限流作用分可分为“限流式”和“非限流式”

按结构分为跌落式、插入式、母线式等按保护对象分为：T型，M型，P型，C型和G型

（1）RN系列户内高压限流式熔断器（2）RW系列户外高压跌落式熔断器3.高压熔断器的选择与校验（1）高压熔断器的选择①高压熔断器的额定电压应大于或等于安装处的线路额定电压。②同时满足以下二式：③熔体的额定电流应躲过线路的尖峰电流，即：

④对保护变压器的熔断器，其熔体额定电流应其熔体额定电流应满足：

⑤对保护电力电容器的熔断器，其熔体额定电流应满足：

⑥熔体额定电流与被保护线路的配合

⑦熔断器的级间配合

图4.16熔断器的级间配合（2）高压熔断器的校验①对限流型熔断器，其断流能力应满足

②对非限流型熔断器，因此其断流能力上限必须能承受最大三相短路冲击电流，即：

③对断流能力有下限的熔断器，要求断流能力下限小于安装处的最小两相短路电流，即：

7.母线母线在电力系统中主要承担汇集、传输和分配电能的重要任务。线的选择主要应满足以下原则：（1）型号的选择（2）母线截面积的选择（3）母线的动稳定校验（4）母线的热稳定校验8.避雷器

用于保护电力系统中电气设备的绝缘免受沿线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压的损害的设备。1.避雷器的符号文字符号：F图形符号：2.避雷器的工作原理3.避雷器的分类①间隙避雷器通常用于线路和变电所进线段的保护②管型避雷器通常只用于线路保护和变电所的进线段保护③阀型避雷器主要用于保护发电厂、总降压变电所的变压器等设备④氧化锌避雷器用于交、直流系统中，用于保护发电、变电设备的绝缘

基本型氧化锌避雷器型号的表示和含义如下：

4.避雷器的选择根据被保护对象选择避雷器的类型避雷器额定电压的选择9.高压成套设备高压成套设备常见的高压开关柜，充气柜等。

高压开关柜高压开关柜是一种高压成套设备具有“五防”措施：防止误跳合断路器防止带负荷拉合隔离开关防止带电挂接地线防止带接地线台隔离开关防止人员误入带电间隔10.低压断路器低压断路器的结构由触头灭弧装置操作机构脱扣器等部分组成低压断路器的型号和分类(2)按灭弧介质分为:空气断路器真空断路器按用途分为:配电电动机保护照明漏电保护等按结构型式分为:万能式（框架结构）塑壳式（装置式）保护性能分为:非选择型选择型两种低压断路器的选择和校验

(3)低压断路器选择的一般原则低压断路器过电流脱扣器的整定低压断路器热脱扣器的整定低压断路器灵敏度的校验11.低压熔断器和低压负荷开关低压熔断器主要用于1200V以下的线路电气设备的短路和过负荷保护低压熔断器的型号及含义如下：

1.低压熔断器

（1）低压熔断器的分类常用低压熔断器按结构形式可分为：①RC1A系列瓷插入式②RL1系列螺管式熔断器③RT系列有填料封闭管式熔断器④RS系列快速熔断器⑤RZ1型自复式熔断器⑥NGT系列快速熔断器

（2）低压熔断器的选择

2.低压负荷开关（1）低压刀开关

低压刀开关的型号及含义如下：

2.低压负荷开关其型号的表示和含义如下：

（2）低压负荷开关－熔断器组合12.低压成套设备

1.低压成套设备的分类低压成套设备按照负荷等级和重要性可以分为3级：（1）一级配电设备。动力配电中心，称低压开关柜或低压配电屏。

（2）二级配电设备。称动力配电柜。

（3）三级配电设备。称配电箱。

2.低压开关柜（低压配电屏）（1）低压开关柜的型号和分类我国新系列低压开关柜的型号及含义如下：（2）低压开关柜的主要技术参数①额定电压和额定绝缘电压。

②额定频率。

③额定电流。

④额定短路开断电流。

⑤母线动稳定电流和热稳定电流。

⑥防护等级。

（3）低压开关柜的选择选择低压开关柜时，应注意使其主要技术参数（额定电压、额定电流、断流能力等）不小于其安装的工作回路的电气条件，还要根据产品的特点选择低压开关柜的类型。3.配电箱动力和照明配电箱通常装设在各车间建筑内。

标准的动力和照明配电箱的全型号的表示和含义如下。4.3供配电主接线4.3.1供配电主接线的基本要求1.供电可靠性的要求主接线的设计方案，应尽量避免因设备或线路故障造成电力系统的崩溃或非同步运行，同时要保证电力系统运行的稳定性，避免电压波动等现象。2.供电安全性的要求3.灵活性的要求4.经济性的要求4.3.2

供配电主接线的基本形式供配电主接线方式分为有母线和无母线两大类。1.线路---变压器组接线线路--变压器组接线方式将发电机组直接与变压器相连接，2．单母线接线1.单母线不分段接线其接线方式如图示。2单母线不分段带旁路母线接线3.单母线分段不带旁路母线接线双母线接线1.双母线不分段接线主母线和备用的副母线。主、副母线之间通过倒闸操作，可以在主母线检修或故障时，由副母线承担所有的供电任务。双母线分段带旁路母线接线4．桥式接线根据QFL的位置桥式接线又分为三种全桥内桥式外桥式（1）全桥式接线全桥又称双断路器桥，与单母线分段接线方式比较类似，运行灵活，在线路、变压器故障或检修时都可以方便操作，适用于线路、变压器操作频繁，有穿越功率的中间变电所。

（2）内桥式接线内桥式接线将联络断路器QFL跨接在线路断路器的内侧，即线路断路器与变压器之间。（3）外桥式接线外桥式接线将联络断路器QFL跨接在线路断路器的外侧，即线路断路器与电源之间。

4.3.3供配电所主接线方案选择变配电所主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电站的具体情况，通过全面分析与技术经济比较，选择最合理的主接线方案。

总降压变电所主接线方案

非独立车间变电所主接线方案

独立车间变电所主接线方案

高压配电所主接线方案4.4

变电所主接线设计及设备选择举例供配电主接线设计的基本步骤

分析原始资料

主变压器的选择拟定初步主接线方案确定最终的主接线方案短路电流计算选择主要的电气设备绘制电气主接线图2.35/10kV变电所主接线设计及设备选择举例某城镇现需建35/10kV总降压变电所一座，给附近的企业、居民、农业生产用电供电。试选择变电所的主接线方案，并选择主要电气设备。1．电源及用户的原始资料

进出线回路概况系统阻抗气象和地理资料概况变电所主要负荷2．变压器的选择（1）主变台数的选择需设置两台主变压器，两台主变的型号应相同。（2）主变容量的选择①用户负荷情况其中二级负荷为ScII=4800＋3600×0.2＝5520kVA，三级负荷为ScIII=3600×0.8＝2880kVA，总负荷为Sc＝4800＋3600＝8400kVA。②主变容量的选择可选择两台容量均为6300kVA的变压器（3）主变型号的选择①主变相数的选择②绕组和接线形式的选择

③调压方式的选择④冷却方式的选择综上所述，选择两台SZ9-6300/35节能型自冷式有载调压变压器，其主要技术参数为：额定电压35±3×2.5％/10.5kV额定容量6300kVA额定电流104/348A阻抗电压百分数为UK％=7.5（4）所用变压器的选择①所用变台数的确定本变电所选用两台所用变压器，分别安装在10kV母线侧。②所用变容量的选择选择两台容量为50kVA的所用