供配电一次系统3课件

变电所的电气主接线(a)高压电缆进线，无开关(b)高压电缆进线，装隔离开关(c)高压电缆进线，装隔离开关-熔断器(d)高压电缆进线，装负荷开关-熔断器(e)高压架空进线，装跌开式熔断器和避雷器(f)高压架空进线，装隔离开关和避雷器(g)高压架空进线，装隔离开关-熔断器和避雷器(h)高压架空进线，装负荷开关-熔断器和避雷器图3.35车间变电所高压侧主接线方案(示例)

(2)工厂无总变配电所的车间变电所。工厂内无总变配电所时，其车间变电所往往就是工厂的降压变电所，其高压侧的开关电器、保护装置和测量仪表等，都必须配备齐全，所以一般要设置高压配电室。在变压器容量较小、供电可靠性要求不高的情况下，也可不设高压配电室，其高压侧的开关电器就装设在变压器室(室外为变压器台)的墙上或电杆上，而在低压侧计量电能；或者其高压开关柜(不多于6台时)就装在低压配电室内，在高压侧计量电能。变电所的电气主接线

2)小型工厂变电所的主接线图这里介绍一些常见的主接线方案。为使主接线图简明，下面的主接线图中未绘出电能计量柜的电路。(1)只装有一台主变压器的小型变电所主接线图。只装有一台主变压器的小型变电所，其高压倒一般采用无母线的接线。根据其高压侧采用的开关电器不同，有以下3种比较典型的主接线方案。①高压侧采用隔离开关-熔断器或户外跌开式熔断器的变电所主接线图，如图3.36所示。这种主接线受隔离开关和跌开式熔断器切断空载变压器容量的限制，一般只用于500kV•A及以下容量的变电所中。这种变电所相当简单经济，但供电可靠性不高，当主变压器或高压侧停电检修或发生故障时，整个变电所要停电。由于隔离开关和跌开式熔断器不能带负荷操作，因此变电所送电和停电的操作程序比较麻烦，如果稍有疏忽，还容易发生带负荷拉闸的严重事故，而且在熔断器熔断后，更换熔体需一定时间，从而影响供电可靠性。但是这种主接线对于三级负荷的小容量变电所是相当适宜的。②高压侧采用负荷开关-熔断器或负荷型跌开式熔断器的变电所主接线图，如图3.37所示。由于负荷开关和负荷型跌开式熔断器能带负荷操作，从而使变电所停、送电的操作变电所的电气主接线图3.36高压侧采用隔离开关-熔断器或跌开式熔断器的变电所主接线图图3.37高压侧采用负荷开关-熔断器或负荷型跌开式熔断器的变电所主接线图比上述主接线，如图3.36所示要简便灵活得多，也不存在带负荷拉闸的危险。但在发生短路故障时，只能是熔断器熔断，因此这种主接线仍然存在着在排除短路故障时恢复供电的时间较长的缺点，供电可靠性仍然不高。这种主接线一般也只用于三级负荷的变电所。③高压侧采用隔离开关-断路器的变电所主接线图，如图3.38所示。这种主接线由于采用了高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分灵活方便，而且在发生短路故障时，过电流保护装置动作，断路器会自动跳闸，如果短路故障已经消除，则可立即合闸恢复供电。变电所的电气主接线

(2)装有两台主变压器的小型变电所主接线图。①高压无母线、低压单母线分段的变电所主接线图，如图3.40所示。这种主接线的供电可靠性较高，当任一主变压器或任一电源进线停电检修或发生故障时，该变电所通过闭合低压母线分段开关，即可迅速恢复对整个变电所的供电。如果两台主变压器高压侧断路器装设互为备用的备用电源自动投入装置，则任一主变压器高压侧断路器因电源断电(失压)而跳闸时，另一主变压器高压侧的断路器在备用电源自动投入装置作用下自动合闸，恢复整个变电所的供电。这时该变电所可供一、二级负荷。②高压采用单母线、低压单母线分段的变电所主接线图，如图3.41所示。这种主接线适用于装有两台及以上主变压器或具有多路高压出线的变电所，其供电可靠性也较高。任一主变压器检修或发生故障时，图3.40高压侧无母线、低压单母线分段的变电所主接线图变电所的电气主接线通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。但在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍要停电。这时只能供电给三级负荷。如果有与其他变电所相连的高压或低压联络线时，则可供一、二级负荷。图3.41高压采用单母线、低压单母线分段的变电所主接线图图3.42高低压侧均为单母线分段的变电所主接线图

③高低压侧均为单母线分段的变电所主接线图，如图3.42所示。这种变电所的两段高压母线，在正常时可以接通运行，也可以分段运行。任一台主变压器或任一路电源进线停电检修或发生故障时，通过切换操作，均可迅速恢复整个变电所的供电，因此供电可靠性相当高，可供一、二级负荷。变电所的电气主接线3.工厂总降压变电所的主接线图

对于电源进线电压为35kV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为6kV～10kV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压用电设备所需的电压如220/380V。下面介绍工厂总降压变电所几种较常见的主接线方案。为了使主接线图简明起见，图上省略了包括电能计量所需的所有电流互感器、电压互感器及避雷器等一次设备。1)只装有一台主变压器的总降压变电所主接线图如图3.43所示这种主接线的一次侧无母线、二次侧为单母线。其特点是简单经济，但供电可靠性不高，只适于三级负荷的工厂。图3.43只装有一台主变压器的总降压变电所主接线图

2)装有两台主变压器的总降压变电所主接线图(1)一次侧采用内桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图，如图3.44所示。变电所的电气主接线路较短而变电所昼夜负荷变动较大、适于经济运行需经常切换变压器的总降压变电所。当一次电源线路采用环形接线时，也宜于采用这种接线，使环形电网的穿越功率不通过断路器QFllQF12，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。图3.45采用外桥式接线的总降压变电所主接线图

(3)一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线图，如图3.46所示。这种主接线兼有上述两种桥式接线运行灵活性的优点，但采用的高压开关设备较多。可供一、二级负荷，适于一、二次侧进出线较多的总降压变电所。图3.46一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线图变电所的电气主接线

(4)一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主接线图，如图3.47所示。采用双母线接线较之采用单母线接线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也相应大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线接线在工厂变电所中很少应用，主要应用于电力系统中的枢纽变电站。图3.47一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主接线图配电网常用电气主接线形式一、高压配电网常用电气主接线形式

高压配电网常用电气主接线形式放射式、树干式和环形等基本接线方式。1.高压放射式接线高压放射式接线如图3.48所示。放射式线路之间互不影响，因此供电可靠性较高，而且便于装设自动装置，保护装置也较简单，但是其高压开关设备用得较多，且每台高压断路器须装设一个高压开关柜，从而使投资增加。而且在发生故障或检修时，该线路所供电的负荷都要停电。要提高其供电可靠性，可在各车间变电所的高压侧之间或低压侧之间敷设联络线。如果要进一步提高其供电可靠性，可采用来自两个电源的两路高压进线，然后经分段母线，由两段母线用双回路对重要负荷交叉供电。图3.48高压放射式接线配电网常用电气主接线形式3.高压环形接线

高压环形接线，如图3.51所示实质上是两端供电的树干式接线。这种接线在现代城市电网中应用很广。为了避免环形线路上发生故障时影响整个电网，也为了便于实现线路保护的选择性，因此大多数环形线路采取“开口”运行方式，即环形线路中有一处开关是断开的。为了便于切换操作，环形线路中的开关多采用负荷开关。实际上，工厂的高压配电线路往往是几种接线方式的组合，视具体情况而定。不过对大中型工厂，高压配电系统宜优先考虑采用放射式，因为放射式接线供电可靠性较高，且便于运行管理。但放射式采用的高压开关设备较多，投资较大，因此对于供电可靠性要求不高的辅助生产区和生活住宅区，可考虑采用树干式或环形配电，这比较经济。图3.51高压环形接线配电网常用电气主接线形式二、低压配电网常用电气主接线形式

低压配电网常用电气主接线形式也有放射式、树干式和环形等基本接线方式。

低压放射式接线如图3.52所示。放射式接线的特点是其引出线发生故障时互不影响，因此供电可靠性较高。但在一般情况下，其有色金属消耗量较多，采用的开关设备较多。低压放射式接线多用于设备容量较大或对供电可靠性要求较高的设备配电。1.低压放射式接线图3.52低压放射式接线2.低压树干式接线

低压树干式接线如图3.53所示。树干式接线的特点正好与放射式接线相反。一般情况下，树干式接线采用的开关设备较少，有色金属消耗量也较少，但当干线发生故障时，影响范围大，因此供电可靠性较低。树干式接线在机械加工车间、工具车间和机修车间中应用比较普遍，而且多采用成套的封闭型母线，它灵活方便，也相当安全，很适于供电给容量较小而分布较均匀的用电设备如机床、小型加热炉等。配电网常用电气主接线形式图3.53(b)所示“变压器-干线组”接线，还省去了变电所低压侧整套低压配电装置，从而使变电所结构大为简化，投资大为降低。低压母线放射式配电的树干式(b)低压“变压器-干线组”的树干式图3.53低压树干式接线

图3.54(a)和图3.54(b)是一种变形的树干式接线，通常称为链式接线。链式接线的特点与树干式基本相同，适于用电气设备彼此相距很近而容量均较小的次要用电设备。链式相连的用电设备一般不宜超过5台，链式相连的配电箱不宜超过3台，且总容量不宜超过10kW。配电网常用电气主接线形式

总的来说，工厂电力线路(包括高压和低压线路)的接线应力求简单。运行经验证明，供配电系统如果接线复杂，层次过多，不仅浪费投资，维护不便，而且由于电路串联的元器件过多，因操作错误或元器件故障而产生的事故也随之增多，且事故处理和恢复供电的操作也比较麻烦，从而延长了停电时间。同时由于配电级数多，继电保护级数也相应增加，动作时间也相应延长，对供配电系统的故障保护十分不利。因此，GB50052—1995《供配电系统设计规范》规定：供配电系统应简单可靠，同一电压供电系统的变配电级数不宜多于两级。此外，高低压配电线路均应尽可能深入负荷中心，以减少线路的电能损耗和有色金属消耗量，提高负荷端电压水平。

图3.55低压环形接线互感器

电流互感器(CurrentTransformer，CT，文字符号为TA)，又称仪用变流器。电压互感器(voltagetransformer或PotentialTransformer，PT，文字符号为TV)，又称仪用变压器。它们合称仪用互感器或简称互感器(transformer)。从基本结构和工作原理来说，互感器就是一种特殊变压器。互感器的主要作用是：(1)用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘。这既可避免主电路的高电压直接引入仪表、继电器等二次设备，又可防止仪表、继电器等二次设备的故障影响主电路，提高一、二次电路的安全性和可靠性，并有利于人身安全。(2)用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围。例如用一只5A的电流表，通过不同变流比的电流互感器就可测量任意大的电流。同样，用一只100V的电压表，通过不同电压比的电压互感器就可测量任意高的电压。而且由于采用了互感器，可使二次仪表、继电器等设备的规格统一，有利于这些设备的批量生产。互感器一、电流互感器1.电流互感器的基本结构原理和接线方案

电流互感器的基本结构原理图如图3.56所示。它的结构特点是：一次绕组匝数很少，有的电流互感器(例如母线式)还没有一次绕组，利用穿过其铁心的一次电路(如母线)作为一次绕组(相当于匝数为1)，而且一次绕组导体相当粗；其二次绕组匝数很多，导体较细。工作时，一次绕组串接在被测的一次电路中，而二次绕组则与仪表、继电器等的电流线圈串联，形成一个闭合回路。由于这些电流线圈的阻抗很小，因此电流互感器工作时其二次回路接近于短路状态。二次绕组的额定电流一般为5A。电流互感器的一次电流I1与其二次电流I2之间有下列关系：式中N1、N2——电流互感器一、二次绕组匝数；Ki——电流互感器的电流比，一般表示为其一、二次的额定电流之比，即Ki=I1N/I2N，例如100A/5A。(3-5)互感器(a)一相式接线(b)两相V形接线(c)两相电流差接线(d)三相星形接线图3.57电流互感器的接线方案

图3.58两相V形接线电流互感器的一、二次电流相量图

图3.59两相电流差接线电流互感器的一、二次电流相量图

(4)三相星形接线，如图3.57(d)所示。这种接线中的三个电流线圈，正好反映各相的电流，广泛用在负荷一般不平衡的三相四线制系统如TN系统中，也用在负荷可能不平衡的三相三线制系统中，作三相电流、电能测量及过电流继电保护之用。互感器2.电流互感器的类型和型号

电流互感器的类型很多。按一次绕组的匝数分，有单匝式(包括母线式、芯柱式、套管式)和多匝式(包括线圈式、线环式、串级式)。按一次电压分，有高压和低压两大类。按用途分，有测量用和保护用两大类。按准确度级分，测量用电流互感器有0.1、0.2、0.5、1、3、5等级，保护用电流互感器有5P、10P两级。1—一次接线端子2—一次绕组(树脂浇注)3—二次接线端子4—铁心5—二次绕组6—警示牌(上写“二次侧不得开路”等字样)图3.60LQJ—10型电流互感器外形图

高压电流互感器多制成不同准确度级的两个铁心和两个二次绕组，分别接测量仪表和继电器，以满足测量和保护的不同要求。电气测量对电流互感器的准确度要求较高，且要求在一次电路短路时仪表受的冲击小，因此测量用电流互感器的铁心在一次电路短路时应易于饱和，以限制二次电流的增长倍数。而继电保护用电流互感器的铁心则在一次电流短路时不应饱和，使二次电流能与一次电流成比例地增长，以适应保护灵敏度的要求。图3.60所示是户内高压LQJ—10型电流互感器的外形图。它有两个铁心和两个二次绕组，分别为0.5级和3级，0.5级用于测量，3级用于继电保护。互感器1—铭牌2—一次母线穿孔3—铁心，外绕二次绕组，树脂浇注4—安装板5—二次接线端子图3.61LMZJ1—0.5型电流互感器外形图

图3.61所示是户内低压LMZJ1—0.5型(500～800/5A)电流互感器的外形图。它不含一次绕组，穿过其铁心的母线就是其一次绕组(相当于1匝)。它用于500V及以下配电装置中。以上两种电流互感器都是环氧树脂或不饱和树脂浇注绝缘的，较之老式的油浸式和干式电流互感器的尺寸小，性能好，安全可靠，现在生产的高低压成套配电装置中差不多都采用这类新型电流互感器。电流互感器全型号的表示和含义如下：

2)电流互感器的二次侧有一端必须接地电流互感器二次侧有一端必须接地，是为了防止其一、二次绕组间绝缘击穿时，一次侧的高电压窜入二次侧，危及人身和设备的安全。3)电流互感器在连接时，要注意其端子的极性按照规定，我国互感器和变压器的绕组端子，均采用“减极性”标号法。所谓“减极性”标号法，就是互感器按图3.62所示接线时，一次绕组接上电压U1，二次绕组感应出电压U2。这时将一对同名端短接，则在另一对同名端测出的电压为。互感器U1—输入电压U2—输出电压图3.62互感器的“减极性”判别法

用“减极性”法所确定的“同名端”，实际上就是“同极性端”，即在同一瞬间，两个对应的同名端同为高电位，或同为低电位。过去规定，电流互感器的一、二次绕组端子分别标L1、L2和K1、K2，其中L1与K1为同名端，L2与K2为同名端。GB1208－1997《电流互感器》规定，一次绕组端子标P1、P2，二次绕组端子标S1、S2，其中P1与S1、P2与S2分别为对应的同名端。由图3.56可知，如果一次电流I1从P1流向P2，则二次电流I2从S2流向S1。互感器

在安装和使用电流互感器时，一定要注意端子的极性，否则其二次仪表、继电器中流过的电流就不是预想的电流，甚至可能引起事故。例如图3.57(b)中C相电流互感器的S1、S2如果接反，则公共线中的电流就不是相电流，而是相电流的倍，可能使电流表烧坏。二、电压互感器1.电压互感器的基本结构原理和接线方案1—铁心2—一次绕组3—二次绕组图3.63电压互感器的基本结构原理图

电压互感器的基本结构原理图如图3.63所示。它的结构特点是：一次绕组匝数很多，二次绕组匝数较少，相当于降压变压器。工作时，一次绕组并联在一次电路中，而二次绕组则并联仪表、继电器的电压线圈。由于电压线圈的阻抗一般都很大，所以电压互感器工作时其二次绕组则接近于空载状态。二次绕组的额定电压一般为100V。互感器2.电压互感器的类型和型号电压互感器按相数分，有单相和三相两类。按绝缘及其冷却方式分，有干式(含环氧树脂浇注式)和油浸式两类。图3.65所示是应用广泛的单相三绕组，环氧树脂浇注绝缘的户内JDZJ—10型电压互感器外形图。3个JDZJ—10型电压互感器可接成图3.64(d)所示Y0/Y0/联结，供小接地电流系统中作电压、电能测量及绝缘监视之用。

电压互感器全型号的表示和含义如下：1—一次接线端子2—高压绝缘套管3—一、二次绕组，树脂浇注绝缘4—铁心5—二次接线端子图3.65JDZJ-10型电压互感器外形图互感器3.电压互感器的使用注意事项1)电压互感器工作时其二次侧不得短路由于电压互感器一、二次绕组都是在并联状态下工作的，如果二次侧短路，将产生很大的短路电流，有可能烧毁互感器，甚至影响一次电路的安全运行。因此电压互感器的一、二次侧都必须装设熔断器进行短路保护。2)电压互感器的二次侧有一端必须接地这与电流互感器二次侧有一端接地的目的相同，也是为了防止一、二次绕组间的绝缘击穿时，一次侧的高电压窜入二次侧，危及人身和设备的安全。3)电压互感器在连接时也应注意其端子的极性过去规定，单相电压互感器的一、二次绕组端子标以A、X和a、x，端子A与a、X与x各为对应的“同名端”或“同极性端”；而三相电压互感器，按照相序，一次绕组端子分别标A、X，B、Y，C、Z，二次绕组端子分别对应地标a、x，b、y，c、z。端子A与a、B与b、C与c、X与x。Y与y、Z与z各为对应的“同名端”或“同极性端”。GB1207—1997《电压互感器》规定，单相电压互感器的一、二次绕组端子标以A、N和a、n，端子A与a、N与n各为对应的“同名端”或“同极性端”；而三相电压互感器，一次绕组端子分别标A、B、C、N，二次绕组端子分别标a、b、c、n，A与a、B与b、C与c及N与n分别为“同名端”或“同极性端”，其中N与n分别为一、二次三相绕组的中性点。电压互感器连接时端子极性错误也是不行的，要出问题的。组合式成套变电所组合式成套变电所又称箱式变电所，其各个单元都由生产厂家成套供应、现场组合安装而成。这种成套变电所不必建造变压器室和高低压配电室等，从而减少土建投资，而且便于深入负荷中心，简化供配电系统。它全部采用无油或少油电器，因此运行更加安全，维护工作量小。这种组合式变电所已在高层建筑中广泛应用。组合式成套变电所分户内式和户外式两大类。户内式目前主要用于高层建筑和民用建筑群的供电。户外式则用于工矿企业、公共建筑和住宅小区供电。组合式成套变电所的电气设备一般分三部分(以XZN—1型户内组合式成套变电所为例)：(1)高压开关柜采用GFC—10A型手车式高压开关柜，其手车上装ZN4—10C型真空断路器。(2)变压器柜主要装配SC或SCL型环氧树脂浇注干式变压器，防护式可拆装结构。变压器底部装有滚轮，便于取出检修。(3)低压配电柜采用BFC—10A型抽屉式低压配电柜，开关主要为ME型低压断路器等。某XZN-1型户内组合式成套变电所的平面布置图如图3.66所示。变电装置的高度为2.2m。该变电所的装置式主接线图如图3.67所示。组合式成套变电所图3.66某XZN—1型户内组合式成套变电所的平面布置图图3.67XZN—1型户内组合式成套变电所主接线图本章小结本章主要介绍了变电所常用高低压电气设备及高低压配电装置，重点讲述了变电所中变压器容量及数量的确定。对主接线主要讲述其基本要求，进而阐明各主要电气设备的作用、配置以及典型接线的基本形式。从工程观点出发拟订和评价了主接线应考虑的基本问题和着眼点，并介绍了组合式成套变电所。(1)高压电气设备主要有高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压熔断器、互感器、高压开关柜等。要求熟悉电气设备的符号、型号含义、作用原理及用途。(2)互感器的作用是二次设备与一次电路隔离和扩大仪表、继电器的使用范围。电流互感器二次额定电流一般为5A，电流互感器串联于线路中，常用的有4种接线方式。在使用时要注意：二次侧不得开路，不允许装设开关或熔断器；二次有一端必须接地；注意端子的极性。电压互感器二次额定电压一般为100V，电压互感器并联在线路中，常用的有4种接线方式。在使用时要注意：二次侧不得短路，要装设小空气开关或熔断器；二次有一端必须接地；注意端子的极性。(3)低压电气设备主要有低压断路器、低压刀开关、低压负荷开关、低压熔断器、互感