变配电所(电气设备)

5变配电所5.1供配电一次系统5.1供配电系统常用电气设备5.2变配电所的电气主接线5.3变电所的构造与布置5.4供配电网络的网络构造5.5供电网络的构造与敷设变配电所详细可以分为变电所和配电所，也可以是二者的结合。其中，变电所内设有变压器、高压进电设备和配电设备，起接受电能、变换电压等级及分配电能的作用；配电所没有变压器，只需配电设备，起接受及分配电能的作用根据变压器的功能，变配电所分为升压变配电所和降压变配电所；根据变配电所在系统中所处的位置，分为枢纽变配电所、中间变配电所、终端变配电所；根据变配电所所在电力网的位置，分为区域变配电所和地方变配电所5变配电所变配电所的方式①根据变配电所与其供电建筑的位置关系，变配电所可分为独立式、附设式(内附式及外附式)、露天式、户内式、地下式、杆上式或高台式等②根据变配电所的安装不同，分为需求现场分别安装变压器、电柜的装配式变配电所和工厂整体出厂不需现场分别安装的组装式成套变配电所5变配电所5.1供配电系统常用电气设备2.1.1电力变压器 电力变压器〔powertransformer〕是变电所的中心设备，经过它将一种电压的交流电能转换成另一种电压的交流电能，以满足输电、供电、配电或用电的需求。1.常用电力变压器的种类〔1〕按相数分类：有三相电力变压器和单相电力变压器。大多数场所运用三相电力变压器，在一些低压单相负载较多的场所，也运用单相变压器。〔2〕按绕组导电资料分类：有铜绕组变压器和铝绕组变压器。目前普通均采用铜绕组变压器。〔3〕按绝缘介质分类：有油浸式变压器和干式变压器。油浸式变压器由于价钱低廉而得到了广泛运用；干式变压器有不易熄灭、不易爆炸的特点，特别适宜在防火、防爆要求高的场所运用，绝缘方式有环氧浇注式、开启式、六氟化硫〔SF6〕充气式和缠绕式等。干式变压器现已在中压等级的电网中逐渐得到了广泛的运用。5.1供配电系统常用电气设备2.常用变压器的容量系列 我国目前的变压器产品容量系列为R10系列，即变压器容量等级是按为倍数确定的，如：100kVA、125kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、500kVA、630kVA、800kVA、1000kVA、1250kVA、1600kVA等。5.1供配电系统常用电气设备5.1.2高压开关设备1.高压断路器2.高压隔分开关4.高压负荷开关5.高压熔断器5.1供配电系统常用电气设备 高压断路器〔circuit-breaker〕是带有强力灭弧安装的高压开关设备，是供配电系统中重要的开关设备，它可以开断和闭合正常线路与缺点线路，主要用于供配电系统发生缺点时与维护安装配合自动切断系统的短路电流。 高压断路器通常按照灭弧介质分类，主要有:少油断路器〔已根本淘汰〕真空断路器SF6〔六氟化硫〕断路器高压断路器的型号含义5.1供配电系统常用电气设备5.1供配电系统常用电气设备SN10-10型断路器5.1供配电系统常用电气设备ZN28-12型ZN28A-12型VD4型5.1供配电系统常用电气设备瓷柱式落地罐式5.1供配电系统常用电气设备 隔分开关的主要功能是隔离电源，当它处于分闸形状时，有着明显的断口，使处于其后的高压母线、断路器等电力设备与电源或带电高压母线隔离，以保证检修任务的平安。由于不设灭弧安装，隔分开关普通不允许带负荷操作，即不允许接通和分断负荷电流〔和断路器配合运用时，要严厉遵守操作顺序，即停电时，应先使断路器跳闸，后拉开隔分开关；送电时，应先合隔分开关，再闭合断路器〕。 但可用来分合一定的小电流，如励磁电流不超越2A的空载变压器、电容电流不超越5A的空载线路以及电压互感器和避雷器等。5.1供配电系统常用电气设备5.1供配电系统常用电气设备 高压负荷开关是一种介乎隔分开关与断路器之间的构造简单的高压电器，具有简单的灭弧安装，常用来分合负荷电流和较小的过负荷电流，但不能分断短路电流。此外，负荷开关还大多数具有明显的断口，具有隔分开关的作用。

负荷开关常与熔断器结合运用，由负荷开关分断负荷电流，利用熔断器切断缺点电流。因此在容量不是很大、同时对维护性能的要求也不是很高时，负荷开关与熔断器组合起来便可取代断路器，从而降低设备投资和运转费用。这种方式广泛运用于城网改造和乡村电网。5.1供配电系统常用电气设备真空式SF6式油浸式压气式5.1供配电系统常用电气设备 高压熔断器〔fuse〕是供配电网络中人为设置的最薄弱的元件。当其所在电路发生短路或长期过载时，它便因过热而熔断，并经过灭弧介质将熔断时产生的电弧熄灭，最终开断电路，以维护电力电路及其他的电气设备。跌落式熔断器限流式熔断器5.1供配电系统常用电气设备低压断路器刀开关低压负荷开关5.1.3低压开关设备5.1供配电系统常用电气设备5.1.4互感器 电压互感器〔potentialtransformer〕和电流互感器〔currenttransformer〕常统称为互感器，从根本构造和原理来说，互感器是一种特殊的变压器。电力系统中的电压及电流，数值相差范围极大。为了减少丈量仪表的规格，简化其消费过程，保证丈量人员的平安操作，对于高电压、大电流均采用互感器降压、变流后再进展丈量。同时互感器也可以作为继电维护和信号安装的电源，以使控制和维护安装与高压回路隔开。5.1供配电系统常用电气设备 电压互感器可以扩展丈量范围，相当于是一种降压变压器。它是由两个或者三个相互绝缘的线圈绕在同一个铁芯上构成的，二次侧额定电压为100V。电压互感器的运用本卷须知①电压互感器在运用时，二次侧不能短路。②为了平安起见，电压互感器二次侧必需有一端接地。5.1供配电系统常用电气设备 电流互感器将主回路的大电流变换成小电流，供计量和继电维护用。电流互感器二次侧额定电流通常为5A或1A。电流互感器的运用本卷须知①电流互感器二次侧不允许开路；②电流互感器二次侧必需一点接地；③留意电流互感器二次绕组的极性。5.1供配电系统常用电气设备5.1.5组合电器成套安装1．环网供电单元 环网供电单元〔TheUnitofRingNetworkPowerSupply〕由间隔组成，普通至少有三个间隔组成，即两个环缆进出间隔和一个变压器回路间隔。5.1供配电系统常用电气设备 城网普通用环缆，在用架空线的地方，可将架空线引至环网供电单元旁，再由电缆引进和引出，如下图。5.1供配电系统常用电气设备2.预装式变电站 预装式变电站〔prefabricatedsubstation〕俗称箱式变电站。预装式变电站就是一种把高压开关设备，配电变压器和低压配电安装按一定线路方案排布成一体的预制型户内、户外紧凑式配电设备。5.1供配电系统常用电气设备 特别适用于城网建立与改造，具有成套性强，体积小，占地少，能深化负荷中心，提高供电质量，减少损耗，送电周期短，选址灵敏，对环境顺应性强，安装方便，运转平安可靠及投资少，见效快等一系列优点。 预装式变电站三个主要部分〔高压配电安装，变压器及低压配电安装〕的布置方式普通有两种： “目〞字形和

“品〞字形。 “目〞字形布置接线方便，而

“品〞字形布置接线紧凑。5.1供配电系统常用电气设备5.1供配电系统常用电气设备5.1供配电系统常用电气设备3．高压开关柜 开关柜是金属封锁式开关设备的俗称。按照国标GB3906的定义，金属封锁开关设备是指除进出线外，完全被金属外壳包住的开关设备。 高压开关柜〔highvoltageswitchgear〕构造紧凑，占地面积小，安装任务量小，运用和维修方便，且有多种接线方案以供选择，故用户运用极为便利。5.1供配电系统常用电气设备〔1〕空气绝缘金属封锁开关设备〔开关柜〕1〕分类铠装式各室间用金属板隔离且接地，如KYN1-10型间隔式各室间是用一个或多个非金属板隔离，如JYN2-10型箱式

具有金属外壳，但间隔数目少于铠装式或隔离式，如XGN2-10型5.1供配电系统常用电气设备5.1供配电系统常用电气设备5.1供配电系统常用电气设备5.1供配电系统常用电气设备2〕型式高压断路器的置放有两种型式：落地式断路器手车本身落地，推入柜内。如KYN1-10型和JYN2-10型。中置式手车装于柜子中部，如KYN18型中置柜，手车的装卸需求装卸车。目前中置式开关柜越来越多。5.1供配电系统常用电气设备5.1供配电系统常用电气设备3〕高压开关柜的型号含义 高压开关柜型号的表示和含义如下5.1供配电系统常用电气设备4〕“五防〞功能 高压开关柜必需装设防止电气误操作的安装，详细功能为：防止误分、误合断路器；防止带负荷推拉小车；防止误入带电间隔；防止带电挂接地线或合接地开关；防止接地开关在接地位置时送电。5.1供配电系统常用电气设备〔2〕SF6绝缘金属封锁开关设备〔充气柜〕 以SF6气体绝缘的开关柜简称充气柜。此产品的高压元件诸如母线、断路器、隔分开关、互感器等封锁在充有较低压力〔普通0.02~0.05MPa〕的SF6气体的壳体内。最大特点是不受外界环境条件的影响，可用在环境恶劣的场所。还有一个重要特点是：由于运用性能优良的SF6绝缘，大大减少了柜体的外形尺寸。与空气绝缘相比，SF6充气柜的安装面积为其26%，体积为其27%。同时，由于充气柜配有性能良好的无油开关，大大减少了维修和检修任务量。5.1供配电系统常用电气设备4．低压开关柜 低压开关柜又叫低压配电屏。是按一定的线路方案将有关低压设备组装在一同的成套配电安装。其构造方式主要有固定式、抽屉式两大类。固定式开关柜常见的型号有GGD等。抽出式开关柜常见的型号有GCK、GCL、DOMINO、MNS、SIVACON等。5.1供配电系统常用电气设备5.2.1对主接线的根本要求1.主接线的定义 变电所的电气主接线是由电力变压器、各种开关电器、电流互感器、电压互感器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备以一定次序相衔接的接受和分配电能的电路。5.2变电所的电气主接线2.主接线的要求〔1〕平安性必需保证在任何能够的运转方式及检修形状下运转人员及设备的平安。〔2〕可靠性能满足各级用电负荷供电可靠性要求。〔3〕灵敏性主接线应在平安、可靠的前提下，力求接线简单运转灵敏，应能顺应各种能够的运转方式的要求。〔4〕经济性在满足以上要求的条件下，力求到达最少的一次投资与最低的年运转费用最低。5.2变电所的电气主接线2.2.2有汇流母线的主接线 母线〔bus〕本质上是主接线电路中接受和分配电能的一个电气结合点，方式上它将一个电气结合点延展成一条线，以便于多个进出线回路的结合。 有汇流母线的主接线是我国目前广泛采用的接线方式，按母线设置组数的不同，又可分为单母线接线和双母线接线两大类。5.2变电所的电气主接线1．单母线接线 常用的单母线接线方式有单母线制和单母线分段制。单母线制 单母线制方式如下图，是有汇流母线的主接线中构造最为简单的一类。在这种接线中一切电源和引出线回路都衔接于同一母线上。 单母线制的可靠性和灵敏性都较低，母线或衔接于母线上的任一隔分开关发生缺点或检修时，都将影响全部负荷的用电。5.2变电所的电气主接线单母线分段接线 为了提高单母线接线的供电可靠性和灵敏性，可采用断路器分段的单母线接线，如下图，图中的QF3称为分段断路器。5.2变电所的电气主接线2.双母线接线 对于特别重要的负荷，当采用单母线分段接线，可靠性不能满足要求时，可思索采用双母线接线，如下图。W1为任务母线，W2为备用母线，其间经过断路器QF衔接起来，QF称为母联断路器。5.2变电所的电气主接线2.2.3无汇流母线的主接线 前面分析的各种有母线的主接线方式中所采用的断路器数目普通都大于衔接回路的数目，呵斥整个配电安装占地面积大，建立本钱高。对于一些对经济性要求较高的场所，在满足主接线可靠性要求的前提下，可思索采用无汇流母线的主接线。 常见的有单元式接线和桥式接线。5.2变电所的电气主接线1.单元式接线——线路-变压器组接线 单元式接线用于只需一回进线和一回出线的场所，只需一种运转方式，如下图。这种这主接线方式只适用于向三级负荷供电。5.2变电所的电气主接线2.桥式接线 当只需两台变压器和两条线路时，可以采用桥式接线。桥式接线是单母线分段接线中进出线回路数一样，且取消进线或出线断路器时的特殊情况，将此时的母线分段断路器称为桥断路器。

5.2变电所的电气主接线桥式接线按照桥断路器的位置可分为：内桥式接线外桥式接线5.2变电所的电气主接线 桥断路器在进线断路器的内侧〔即变压器侧〕，那么称为内桥式接线，如图(a)所示。 桥断路器在进线断路器的外侧〔即进线侧〕，那么称为外桥式接线，如图(b)所示。5.2变电所的电气主接线 内桥式接线的特点是：线路的投切比较方便，变压器的投切比较复杂，所以内桥式接线适用于进线线路较长，负荷比较平稳，变压器不需求经常投切的场所。 外桥式接线的特点和内桥相反：它适用于进线线路较短、负荷变化较大，变压器需求经常切换的场所。 5.2变电所的电气主接线 桥式接线有任务可靠、灵敏、运用的电器少、安装简单明晰和建立费用低等优点，并且它特别容易开展为单母线分段和双母线接线。因此广泛运用在220kV及以下的变电所中，具有两路电源的工厂企业变电所也普遍采用，还可以作为建立初期的过渡接线。5.2变电所的电气主接线5.2.4变电所的主接线举例1.总降压变电所常见的主接线 负荷大多为一类和二类负荷的化工厂、煤气厂、炼油厂等大型工业企业采用35~10kV的线路两回路供电时，普通高压侧多采用内桥式接线，低压侧采用单母线分段接线。如下图。 5.2变电所的电气主接线2.车间变电所主接线 车间变电所供电线路往往较短，并思索厂区美化要素，常采用电缆配电。这时车间变电所主接线的典型方案如下图。图〔a〕在变压器高压侧不设开关，变压器的操作和维护在总降压变电所馈出线处实现，低压母线缺点由低压侧断路器维护。当需求在车间变电所操作空载变压器时，可选用图〔b〕或图〔c〕所示方案，其中，图〔b〕适用于变压器容量不大于630kVA的变电所。5.2变电所的电气主接线 当车间变电所由架空线供电时，其典型方案如下图。图〔a〕和图〔b〕适用于变压器容量不大于630kVA的变电所，图〔c〕那么适用于变压器容量较大的变电所。5.2变电所的电气主接线5.3.1变电所的分类及位置确实定1．变电所的分类〔1〕在供配电系统中，普通将110kV/10〔6〕kV或35kV/10〔6〕kV的变电所称为区域变电所或总降压变电所。〔2〕10〔6〕kV/0.4kV的变配电所称为用户变电所，在工业企业中那么称为车间变电所。〔3〕10kV配电站又称开闭所，在城市电网中运用较为普遍。5.3变电所的构造与布置2．变电所位置确实定 变电所位置确实定遵照以下原那么：〔1〕接近负荷中心〔2〕进出线方便〔3〕接近电源侧〔4〕满足供电半径的要求〔5〕运输设备方便〔6〕防止设在有猛烈震动和高温的场所〔7〕防止设在多尘或有腐蚀性气体的场所〔8〕防止设在潮湿或易积水场所〔9〕防止设在有爆炸危险的区域或有火灾危险区域的正上面或正下面5.3变电所的构造与布置5.3.2成套配电安装 配电安装就是根据主接线的要求衔接起来，用来接受和分配电能的假设干电气设备的组合。其目的是满足主接线的电气要求。 构成配电安装的电气设备除了主接线图中所表达的一次回路电气设备之外，还包括为使主接线得以正常任务所需的二次回路电气设备，如控制电器、维护电器和丈量电器等。5.3变电所的构造与布置 目前变电所3~10kV配电设备及低压配电设备多采用成套配电安装。成套配电安装按主接线要求，将一、二次回路中电气元件按顺序衔接组装在有金属框架构成的柜体中。成套配电安装可分为高压成套配电安装〔即高压开关柜〕及低压成套配电安装〔含配电屏、柜、箱〕两大类。5.3变电所的构造与布置1．高压成套配电安装的运用 同一系列不同规格的开关柜内有不同的元件组合方案。如KYN系列开关柜规格有KYN-10-01，KYN-10-02，KYN-10-03等，其对应的柜内接线方案如下图。5.3变电所的构造与布置 将不同规格的开关柜作适当的组合就可构成一种主接线方式。图〔a〕所示为普通方式的主接线图，图〔b〕所示是经过适当变换，由开关柜组合起来的主接线图，又叫做主接线配置图或开关柜陈列图。5.3变电所的构造与布置2．低压成套配电安装的运用 每种类型开关柜〔或配电屏或配电箱〕不同规格内有不同的元件组合，同高压开关柜一样，将它们作适当的组合就可构成一种主接线方案。5.3变电所的构造与布置5.3.3变电所的总体布置 变电所的总体布置主要是指变压器室、高压配电室、低压配电室、电容器室、控制室(值班室)、休憩室、工具间等布置方案，对露天变电所来讲，变压器是放置在室外的，不设变压器室。这里主要引见室内变电所的总体布置方案。5.3变电所的构造与布置变电所总体布置方案应满足以下要求:(1)35kV户内变电所宜采用双层布置，6~10kV变电所宜采用单层布置。采用双层布置时，变压器应设在底层；采用单层布置时，变压器宜露天或半露天安装。(2)变电所各室的布置该当紧凑合理，便于进出线设备的衔接，便于设备的操作、搬运、检修、实验和巡视，还要思索开展的能够性。(3)高低压配电室的位置应便于进出线，变压器室的位置应便于运输、安装和维护。低压配电室应接近变压器室，电容器室宜与变压器室及相应电压等级的配电室相连。变压器室和电容器室应尽量防止西晒，并尽能够利用自然采光和自然通风。5.3变电所的构造与布置(4)当有两台变压器时，每台油量为100kg及以上的三相变压器，应设在单独的变压器室内。干式变压器和不带可燃油的高低压配电安装，可设在同一房间内。(5)从平安角度思索，配电室、变压器室、电容器室的门应向外开，相邻配电室之间有门时，该门应双向开启或向低压室方向开启。但变电所的门窗不宜直接通向相邻的酸、碱、蒸汽、粉尘和噪声严重的场所。(6)控制室、值班室应尽量接近高低压配电室，且有门直通，控制室、值班室的大门应朝外开。控制室、值班室和辅助房间的位置应便于运转人员任务和管理。有些工厂变电所的控制室、值班室是合在一同的，为了值班人员的方便，应设置厕所和上、下水设备。(7)配电室、控制室、值班室等的地面，宜高出室外地面150～300mm。当附设于车间内时，那么可与车间的地面相平。5.3变电所的构造与布置 变电所常用的几种平面布置方案，如下图。前往目录5.3变电所的构造与布置5.4供配电网络的网络构造 供配电网络常用的典型网络构造分为：放射式树干式环式5.4.1放射式1.单回路放射式网络构造

这种供电方式的特点是供电可靠性较高，当恣意一回线路缺点时，不影响其它回路供电，且操作灵敏方便，易于实现维护和自动化。可用于对容量较大、位置较分散的三级负荷供电。此种网络构造在中压和低压系统中均比较常见。5.4供配电网络的网络构造2.双回路放射式网络构造 对于重要的用户，为保证供电回路缺点时，不影响对用户供电，可采用双回路放射式接线，如以下图所示。 一次投资较大，因此普通仅用于确需高可靠性的用户，并可将双回路的电源端接于不同的电源，以保证电源和线路同时得以备用，可向一、二级负荷供电。此种网络构造在中压和低压系统中均常见。5.4供配电网络的网络构造3.带公共备用线的放射式网络构造 当二级负荷比较分散时，也可采用带公共备用线的放射式接线，以节省投资，如以下图所示。此种网络构造普通在中压系统中运用。5.4供配电网络的网络构造5.4.2树干式网络构造1.单回路树干式网络构造 如以下图所示，树干式网络构培育是由电源端向负荷端配出干线，在干线的沿线引出数条分支线向用户供电。 普通用于向三级负荷供电。5.4供配电网络的网络构造2.双回路树干式网络构造 对于要求高可靠性的用户，采用双回路干线，使线路互为备用，同时可将双回路引自不同的电源，如下图，实现电源和线路的两种备用，到达向一、二级负荷供电的目的。这种构造在中、低压系统中均广泛运用。5.4供配电网络的网络构造5.4.3环式网络构造 环式网络构造普通用于中压系统或高压系统，尤其在城市供配电网络中得到广泛运用。可用于对二、三级负荷供电。如下图，电源可为多个或一个，通常采用开环运转方式。5.4供配电网络的网络构造5.4.4各种网络构造的适用对象1.中压系统〔1〕对于城市非重要用户及郊区，可靠性要求不高，可采用树干式构造。〔2〕对负荷密度大，且供电要求高的用户可采用双电源双回路树干式或环式构造。〔3〕对于提供双电源有困难，用户的供电可靠性要求又较高的情况，可采用放射式构造。5.4供配电网络的网络构造2.低压系统 在低压供电系统中，环式构造较少运用，常见的网络构造方式是放射式构造和树干式构造。〔1〕对于单台设备容量较大或较重要场所，普通采用放射式构造。〔2〕对于非重要用电设备，用电性质相近，又便于线路敷设时，普通采用树干式构造。〔3〕对于重要用电设备，可采用双电源双回路树干式构造或双电源双回路放射式构造。5.4供配电网络的网络构造5.5供电网络的构造与敷设5.5.1架空线 架空线路是用杆塔将导线悬挂在空中，导线利用绝缘瓷瓶支持在杆塔的横担上。架空线路主要由导线〔普通为钢芯铝绞线〕、杆塔、绝缘瓷瓶和线路金具等根本元件组成。优点：1〕设备简单，造价低。2〕露置空中，易于检修和维护。3〕利用空气绝缘，建造比较容易。缺陷：1〕侵占地面位置，有碍交通。2〕易受环境影响、平安可靠性较差。3〕影响厂区美化。5.5供电网络的构造与敷设5.5.2电缆线路 电缆线路与架空线路相比，具有运转可靠，不易受外界影响，不占地面的优点，但同时也具有投资大，敷设维修困难，难于发现和排除缺点的缺陷。1.电缆的构造 电缆主要由导体、绝缘层、护套层和铠装层组成。5.5供电网络的构造与敷设2.电缆敷设 电缆的敷设途径要求尽量最短，转弯最少，尽量防止与各种地下管道交叉，散热要好。 常用的电缆敷设方式有：直接埋地敷设电缆沟电缆