供配电技术 课件 第5章-变配电所的电气主接线及结构

第5章

变配电所电气主接线及结构

变配电所是供配电系统的核心；电气主接线是表示变配电系统中电能输送和分配路线的接线图。本章内容是从事供配电设计与运行必备的知识。

主要内容变电所的任务和类型变配电所的电气主接线变配电所的布置与结构

5.1

变电所的任务和类型供电电压确定：供配电系统从电力系统所取得的电源电压。1）电力部门所能提供的电源电压；2）企业负荷大小及距离电源线路远近；3）企业大型设备的额定电压决定了企业的供电电压。

另，导线的截面积、负荷功率因数、电价制度等。我国目前所用的35~110kv、10kv、6kv。大中型企业采用35~110kv，中小型企业厂采用10kv、6kv，其中，采用10kv供电电压最为常见。变电所电压的选择配电电压：用户内部向用电设备配电的电压等级1）高压配电电压2）低压配电电压由用户总降压变电所或高压配电所向高压用电设备的配电电压；由用户车间变电所或建筑物变电所向低压用电设备的配电电压；10kv或6kv380v/220v，660v

5.1

变电所的任务和类型变电所

担负着从电力系统受电，经过变压，然后配电的任务。配电所：从电力系统受电，然后直接配电。尽可能与领近的车间变电所合建，节约建筑费用。

5.1

变电所的任务和类型5.1.1

变电所的类型1）总降压变电所：功能：对大中型企业，由于负荷较大，往往采用35~110kv电源进线，降压至10kv或6kv，再向各车间变电所和高压用电设备配电。设置个数：由地区供电电源的电压等级和用户负荷的大小及分布情况决定是否设置。企业规模较小，负荷较小，可不设置；企业规模不太大，负荷比较集中，尽量设置1个；企业规模较大，有两个或两个以上的集中大负荷用电车间 群，又相距较远时，可考虑设置2个或2个以上；2）车间变电所利用车间的一面或两面墙壁，而其变压器室的大门朝外开。1）车间附设变电所内附式：占用车间面积；不影响车间外观；外附式：不占或少占用车间面积，便于布置，安全性较高；2）车间内变电所位于车间内的单独房间内。处于负荷中心，可缩短低压配电距离，减少线路上电能损耗和有色金属浪费；技术经济指标好；占用一定生产面积，门朝车间内开，对生产安全有一定威胁；适合于负荷较大的多跨厂房内。整个变电所设在与车间建筑物有一定距离的单独区域内。4）独立变电所建筑费用较贵，除非各车间负荷相当小而分散，或远离易燃易爆和有腐蚀性物质的场所可以采用外，一般不采用变压器安装在车间外面抬高的地面上。3）露天变电所简单经济，通风散热好，只要周围环境条件正常，无腐蚀性、爆炸性气体和粉尘的场所可以采用；2）车间变电所5）杆上变电所变压器安装在室外电杆上。简单经济，适用315KVA及以下变压器，多用于生活区供电。2）车间变电所整个变电所设在地下。6）地下变电所2）车间变电所7）楼上变电所整个变电所设在楼上。适于高层建筑，要求结构尽可能轻型、安全，其主变压器通常采用无油的干式变压器；通风散热条件差，湿度较大，建筑费用较高，但相当安全。在一些高层建筑、地下工矿、矿井中采用；由电器制造厂按一定接线方案成套制造、现场装配的变电所。8）成套变电所2）车间变电所9）移动变电所整个变电所设在可以移动的车上。主要用于坑道作业及临时施工现场供电。

总降压变电所型式有全户内型、半户内型和户外型。10/0.38kV变电所室内变电所箱式变电站地下变电所多用于大城市繁华地区。建筑物车间内变电所独立变电所附设变电所室内变电所的几种型式5.1.2

变电所的位置选择1）变电所位置选择的原则（1）尽量靠近负荷中心。（2）接近电源侧，对总变、配电所特别要考虑这一点。（3）进出线方便，特别是采用架空进出线时要考虑这一点。（4）不应妨碍企业或车间的发展，并适当考虑今后扩建的可能。（5）设备运输方便。（6）尽量避开剧烈震动和高温场所。有腐蚀性气体和污秽地段，如无法远离时，则应设在污染源的上风侧。（7）变电所屋外配电装置与其他建筑物之间的防火距离符合现行国家标准GB50058-1992《爆炸和火灾危险电力装置设计规范》的规定。（8）变电所建筑物、变压器及屋外配电装置应与附近的冷却塔或喷水池之间距离符合规定。（9）高压配电所应尽量与车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建。负荷中心如何确定？5.1.2

变电所的位置选择2）负荷中心的确定可以用负荷指示图或负荷功率矩计算方法。

负荷指示图负荷指示图是将电力负荷（计算负荷P30）按一定比例K（例如以1mm面积代表若干kW）用负荷圆的形式标示在企业或车间的平面图上。各车间（建筑）的负荷圆的圆心与车间（建筑）的负荷中心大致相符。式中，K为负荷的比例（kW/mm2）。负荷圆的半径r，由车间（建筑）的计算负荷得：通过观察大致确定5.1.2

变电所的位置选择2）负荷中心的确定

负荷功率矩设有负荷P1、P2和P3（均表示有功计算负荷），它们在任选的直角坐标系中的坐标已知。现假设总负荷Ｐ=ΣＰｉ＝P1+P2+P3的负荷中心位于P（X，Y）处。仿《力学》求重心的力矩方程可得：5.1.2

变电所的位置选择2）负荷中心的确定

负荷电能矩负荷中心不只与各负荷的功率有关，而且还与各负荷的工作时间有关：5.2变配电所的电气主接线一次回路：变配电所中担负输送和分配电能任务的电路。一次设备：一次回路中所有用到的设备。主电路、主接线保护设备：变换设备：控制设备：变压器及电流、电压互感器等；各种高低压开关等；熔断器、避雷器等；二次回路：凡用来控制、指示、测量和保护一次设备运行的电路。二次接线、副接线二次回路通常接在互感器的二次侧补偿设备：并联电容器等；5.2变配电所的电气主接线5.2.1变电所主接线实现电能输送和分配的一种电气接线；5.2.2对变电所主接线的要求应符合国家标准有关技术规范的要求，充分保证人身和设备的安全；满足用电单位对供电可靠性的要求；可靠：安全：适应各种不同的运行方式，操作检修方便；应简单，投资少，运行管理费用低，节约电能和有色金属消耗。经济：灵活：主接线图：由各种主要电器设备（包括变压器、开关电器、互感器及连接线路等）按一定顺序连接而成的接受、分配和传输电能的总接线图；5.2.3

变电所常用主接线1）线路——变压器组接线只有一路电源供电线路和一台变压器

当变压器高压侧短路容量不超过高压熔断器断流容量，而又允许采用高压熔断器保护变压器时，采用方式②③；

当电源侧继电保护装置能保护变压器且灵敏度满足要求，采用方式①；一般情况下，采用方式④。优点：接线简单，电气设备少，配置简单，节约投资；缺点：可靠性不高；适用于小容量三级负荷，小型企业或非生产性用户变压器容量不大于630KVA变压器容量不大于1250KVA5.2.3

变电所常用主接线2）单母线接线

只有一路电源进线，每路进线和出线装设一只隔离开关和断路器。单母线不分段优点：接线简单，设备少，经济性好，操作可靠；缺点：可靠性、灵活性差；可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，或者有备用电源的二级负荷汇流排，汇集和分配电能。5.2.3

变电所常用主接线2）单母线接线双电源供电，可采用隔离开关或断路器分段。可分段单独运行也可并列同时运行。单母线分段优点：可靠性较强，操作灵活，除母线故障或检修外，可对用户连续供电；缺点：母线故障或检修时，仍有50%左右用户停电可对一、二级负荷供电；5.2.3

变电所常用主接线3）桥式接线在两路电源进线之间跨接一个断路器内桥式接线：断路器跨在进线断路器的内侧外桥式接线：断路器跨在进线断路器的外侧a)内桥b)外桥a)内桥5.2.3

变电所常用主接线3）桥式接线当变压器发生故障时（例T1）：首先QF1、QF3因故障跳闸，打开QS5，然后将QF1、QF3闭合，才能恢复电源1供电；内桥式接线：断路器跨在进线断路器的内侧当线路发生故障时（例1WL）：首先QF1断开，打开QS3，变压器T1由线路2WL经桥接断路器QF3继续供电；倒闸操作多，恢复时间长；倒闸操作少，恢复时间短；适合于线路较长或不需经常切换变压器的场合。b)外桥5.2.3

变电所常用主接线3）桥式接线当变压器发生故障时（例T1）：首先断开QF1，打开其两侧隔离开关，电源1经桥接断路器QF3继续使两路电源进线又恢复并列运行。外桥式接线：断路器跨在进线断路器的外侧当线路发生故障时（例1WL）：首先断开QF1、QF3，打开QS1，然后再闭合QF1、QF3，变压器T1由线路2WL经桥接断路器QF3继续供电；倒闸操作少，恢复时间短；倒闸操作多，恢复时间长；适合于线路较短或需经常切换变压器的场合。外桥5.2.3

变电所常用主接线3）桥式接线高压侧无母线，没有多余设备；由于不用设母线，4个回路只用了3个断路器；经济：接线简单：无论哪条回路故障或检修，均可通过倒闸操作迅速切除该回路；每台断路器两侧均有隔离开关，可形成明显断开点；安全：可靠性高：适应多种运行方式。灵活：对35kV及以上总降变电所，有两路电源供电及两台变压器时5.2.4变配电所电气主接线示例（一）变配电所电气主接线的设计与绘制

1.电气主接线的设计

一般应遵循如右步骤：

确定供电电源电压及其进线回路数选择主变压器的台数、容量及型式拟定可能采用的主接线形式考虑所用电与操作电源的取得确定电能计量方式确定配电方式和无功补偿方式选择高低压开关电器确定相应的配电装置布置方案通过技术经济比较，确定最终方案

2.电气主接线图（主电路图）的绘制

主接线图的绘制应与柜、屏的实际布局相对应。

主接线图应详细标注。（二）10kV变电所电气主接线示例

以一路外供电源，装有两台及以上变压器的变电所为例。a)变压器一次侧电气主接线

变压器一次侧采用单母线接线。b)变压器二次侧电气主接线

二次侧采用单母线分段接线。低压配电屏采用抽出式柜，其插接头可起到隔离作用。（三）10kV配电所电气主接线示例

设配电所由两路外供电源供电，其中电源1容量可供全部负荷，电源2容量可供部分重要的负荷。采用单母线分段接线。（四）35～110kV总降压变电所电气主接线示例

以35kV双电源进线，装有两台总降压变压器的总降压变电所为例。

变压器一次侧采用内桥式接线35kV配电装置采用户内铠装移开式金属封闭开关柜变压器二次侧采用分段单母线接线。10kV采用户内中置式金属封闭开关柜，柜内均配置真空断路器。变电所设置两台10.5/0.4kV所用变压器。1）对变电所布置的要求便于运行和检修保证运行安全便于进出线节约土地和建筑费用适应发展要求5.3

变电所的布置和结构变电所总体布置方案应满足下列要求:

(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)变电所各室的布置应当紧凑合理，便于进出线设备的连接，便于设备的操作、搬运、检修、试验和巡视，还要考虑发展的可能性。(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。低压配电室应靠近变压器室，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避免西晒，并尽可能利用自然采光和自然通风。(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装置，可设在同一房间内。(5)从安全角度考虑，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