供配電技術(shù) 第4章 供配電一次系統(tǒng)

第4章供配電一次系統(tǒng)供配電設(shè)備概述變電所主要一次設(shè)備供配電主接線變電所主接線設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇舉例內(nèi)容提要4.1供配電設(shè)備概述

供配電一次設(shè)備按功能分為如下幾類

生產(chǎn)和變換設(shè)備開(kāi)關(guān)設(shè)備保護(hù)設(shè)備載流導(dǎo)體補(bǔ)償設(shè)備成套設(shè)備

2.供配電二次設(shè)備二次設(shè)備按功能分為如下幾類：測(cè)量?jī)x表繼電保護(hù)裝置直流操作電源3.一次設(shè)備選擇的一般原則按正常工作條件選擇原則（1）額定電壓的選擇

實(shí)際選擇時(shí)（2）額定電流的選擇（3）按電氣設(shè)備的工作環(huán)境選擇相應(yīng)型號(hào)

按短路條件校驗(yàn)原則（1）按短路條件校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性或（2）按短路條件校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性（3）開(kāi)關(guān)設(shè)備斷流能力校驗(yàn)原則或

電弧的基本知識(shí)當(dāng)電力線路接通或斷開(kāi)時(shí)，在觸頭間產(chǎn)生的強(qiáng)烈的氣體放電現(xiàn)象叫電弧，電弧又分為交流電弧、直流電弧和脈沖電弧，本節(jié)主要介紹交流電弧的產(chǎn)生與熄滅。

1.電弧的產(chǎn)生和熄滅過(guò)程：如圖2.

開(kāi)關(guān)設(shè)備熄滅交流電弧的方法交流電弧的熄滅條件可用下式描述：

為弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的耐受電壓

為弧隙恢復(fù)電壓

采用耐高溫金屬材料作為觸頭

用液體、氣體或磁場(chǎng)吹弧

加快觸頭分離速度（迅速拉長(zhǎng)電?。?/p>

采用優(yōu)良的滅弧介質(zhì)

采用多斷口滅弧現(xiàn)代開(kāi)關(guān)電氣設(shè)備主要采用以下

幾種滅弧方法

4.2變電所主要一次設(shè)備

變壓器

變壓器是變電所中主要的一次設(shè)備，其主要功能是升高或降低電壓，以利于電能的合理輸送、分配和使用。配電前用的各級(jí)變壓器稱為輸電變壓器1.變壓器的分類及型號(hào)選擇文字符號(hào)：TM。圖形符號(hào)：雙繞組變壓器為，三繞組變壓器為。變壓器的分類：按用途按相數(shù)

按冷卻介質(zhì)按冷卻方式

按導(dǎo)電材質(zhì)按調(diào)壓方式

按中性點(diǎn)絕緣水平

型號(hào)選擇的原則：

①應(yīng)盡可能的選擇節(jié)能變壓器②在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全的場(chǎng)所，選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器；沒(méi)有特殊要求和民用建筑獨(dú)立變電所，采用三相油浸自冷電力變壓器。③對(duì)消防要求較高的，采用干式電力變壓器

④電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大的，為改善電能質(zhì)量應(yīng)采用有載調(diào)壓電力變壓器

電力變壓器變壓器的型號(hào)表示及含義如下

2.變壓器臺(tái)數(shù)的確定

三級(jí)負(fù)荷，選用一臺(tái)變壓器。下述情況考慮選用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的變壓器在一、二級(jí)負(fù)荷比重較大的總降壓變電所；負(fù)荷極不均衡，晝夜負(fù)荷變化很大，為降低電能損耗。有大型沖擊負(fù)荷時(shí)，除主變壓器外可設(shè)專用變壓器。要求多種配電電壓等級(jí)時(shí)，可設(shè)置多臺(tái)變壓器。

負(fù)荷容量超過(guò)單臺(tái)變壓器最大容量時(shí)，須使用兩臺(tái)變壓器。工廠分批分期建設(shè)時(shí)，為了節(jié)省初期投資和提高變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效率，可以選用多臺(tái)變壓器。3.變壓器容量的確定（1）變壓器的實(shí)際容量對(duì)室外變壓器，其實(shí)際容量為對(duì)室內(nèi)變壓器，由于散熱條件較差，因此其容量比室外要減小約8％。即（2）變壓器容量確定的原則①裝單臺(tái)變壓器時(shí)，應(yīng)留有一定的容量裕度，即

②裝多臺(tái)變壓器時(shí)，任一臺(tái)主變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)能滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷的需要，即③如果負(fù)荷比較穩(wěn)定，且裝有兩臺(tái)或多臺(tái)主變壓器時(shí)，其中任意一臺(tái)主變壓器容量SN

應(yīng)滿足總計(jì)算負(fù)荷的60％～70％的要求，即④35kV變電所單臺(tái)主變壓器的容量一般選3150kVA、4000kVA、6300kVA或8000kVA；車間變電所中使用的單臺(tái)變壓器容量不宜超過(guò)1250kVA；二層樓以上的干式變壓器，其容量不宜大于630kVA。⑤同一電壓等級(jí)的主變壓器單臺(tái)容量的規(guī)格不宜超過(guò)三種⑥一般來(lái)講，變壓器容量和臺(tái)數(shù)的確定是與變電所主接線方案一起確定的（3）變壓器的過(guò)負(fù)荷能力過(guò)負(fù)荷分為：正常過(guò)負(fù)荷和事故過(guò)負(fù)荷兩種過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)應(yīng)遵循以下原則：對(duì)于油浸式變壓器其允許正常過(guò)負(fù)荷為：室外變壓器不得超過(guò)30％室內(nèi)變壓器不得超過(guò)20％干式變壓器通常不考慮正常過(guò)負(fù)荷運(yùn)行在事故情況下，允許變壓器在短時(shí)間內(nèi)較大幅度地過(guò)負(fù)荷運(yùn)行

2.高壓斷路器

供配電系統(tǒng)中地位最重要功能最強(qiáng)大結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的一種開(kāi)關(guān)設(shè)備。主要特點(diǎn)是其具有完善的滅弧裝置：能夠可靠快速地熄滅短路大電流引起的電弧。

由五個(gè)部分組成：

通斷元件

中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)操動(dòng)機(jī)構(gòu)絕緣支撐件基座

1.高壓斷路器的型號(hào)（1）文字符號(hào)：QF。（2）圖形符號(hào)：

（3）型號(hào)表示及含義：高壓斷路器一些重要參數(shù)①熱穩(wěn)定電流②動(dòng)穩(wěn)定電流③額定關(guān)合電流④開(kāi)斷時(shí)間⑤合閘時(shí)間⑥操作循環(huán)主要參數(shù)：額定電壓額定電流開(kāi)斷電流等技術(shù)參數(shù)。2.

高壓斷路器的分類

按其滅弧介質(zhì)來(lái)劃分：真空高壓斷路器油斷路器六氟化硫（SF6）斷路器3.高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)各類高壓斷路器的適用場(chǎng)合高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)表4.3高壓斷路器校驗(yàn)結(jié)果3.高壓隔離開(kāi)關(guān)

主要功能：隔離高壓電源斷開(kāi)后有明顯的斷開(kāi)間隙，絕緣可靠沒(méi)有滅弧裝置，不能帶負(fù)荷拉、合閘1.高壓隔離開(kāi)關(guān)的型號(hào)（1）文字符號(hào)：QS

（2）圖形符號(hào)：

（3）型號(hào)表示及含義：2.高壓隔離開(kāi)關(guān)的分類戶內(nèi)型隔離開(kāi)關(guān)戶外型隔離開(kāi)高壓隔離開(kāi)關(guān)的外形結(jié)構(gòu)4.高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)有簡(jiǎn)單的滅弧裝置和明顯的斷開(kāi)點(diǎn)通斷負(fù)荷電流和過(guò)負(fù)荷電流有隔離開(kāi)關(guān)的作用，不能斷開(kāi)短路電流1.高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)的型號(hào)（1）文字符號(hào)：QL

（2）圖形符號(hào)：

（3）型號(hào)表示及含義：2.高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)的分類（1）壓氣式負(fù)荷開(kāi)關(guān)（2）真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)（3）SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)（4）產(chǎn)氣式負(fù)荷開(kāi)關(guān)3.高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)的選擇與校驗(yàn)5.高壓熔斷器熔斷器是用于電路的短路或過(guò)負(fù)荷保護(hù)。熔斷器具備滅弧能力。熔斷器按按電壓等級(jí)分，有高壓熔斷器和低壓熔斷器兩種。1.高壓熔斷器的型號(hào)（1）文字符號(hào)：FU。（2）圖形符號(hào)：

（3）型號(hào)表示及含義：高壓熔斷器還具有一些重要參數(shù)

①熔體的額定電流②極限開(kāi)斷電流③最小熔化電流Imin④弧前電流—時(shí)間特性⑤最小開(kāi)斷電流⑥負(fù)荷開(kāi)關(guān)－熔斷器組合的交接電流圖4.12負(fù)荷開(kāi)關(guān)－熔斷器組合的交接電流熔斷器及負(fù)荷開(kāi)關(guān)的熔斷特性2.高壓熔斷器的分類按使用地點(diǎn)分為戶內(nèi)式和戶外式按限流作用分可分為“限流式”和“非限流式”

按結(jié)構(gòu)分為跌落式、插入式、母線式等按保護(hù)對(duì)象分為：T型，M型，P型，C型和G型

（1）RN系列戶內(nèi)高壓限流式熔斷器（2）RW系列戶外高壓跌落式熔斷器3.高壓熔斷器的選擇與校驗(yàn)（1）高壓熔斷器的選擇①高壓熔斷器的額定電壓應(yīng)大于或等于安裝處的線路額定電壓。②同時(shí)滿足以下二式：③熔體的額定電流應(yīng)躲過(guò)線路的尖峰電流，即：

④對(duì)保護(hù)變壓器的熔斷器，其熔體額定電流應(yīng)其熔體額定電流應(yīng)滿足：

⑤對(duì)保護(hù)電力電容器的熔斷器，其熔體額定電流應(yīng)滿足：

⑥熔體額定電流與被保護(hù)線路的配合

⑦熔斷器的級(jí)間配合

圖4.16熔斷器的級(jí)間配合（2）高壓熔斷器的校驗(yàn)①對(duì)限流型熔斷器，其斷流能力應(yīng)滿足

②對(duì)非限流型熔斷器，因此其斷流能力上限必須能承受最大三相短路沖擊電流，即：

③對(duì)斷流能力有下限的熔斷器，要求斷流能力下限小于安裝處的最小兩相短路電流，即：

7.母線母線在電力系統(tǒng)中主要承擔(dān)匯集、傳輸和分配電能的重要任務(wù)。線的選擇主要應(yīng)滿足以下原則：（1）型號(hào)的選擇（2）母線截面積的選擇（3）母線的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)（4）母線的熱穩(wěn)定校驗(yàn)8.避雷器

用于保護(hù)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的絕緣免受沿線路傳來(lái)的雷電過(guò)電壓或由操作引起的內(nèi)部過(guò)電壓的損害的設(shè)備。1.避雷器的符號(hào)文字符號(hào)：F圖形符號(hào)：2.避雷器的工作原理3.避雷器的分類①間隙避雷器通常用于線路和變電所進(jìn)線段的保護(hù)②管型避雷器通常只用于線路保護(hù)和變電所的進(jìn)線段保護(hù)③閥型避雷器主要用于保護(hù)發(fā)電廠、總降壓變電所的變壓器等設(shè)備④氧化鋅避雷器用于交、直流系統(tǒng)中，用于保護(hù)發(fā)電、變電設(shè)備的絕緣

基本型氧化鋅避雷器型號(hào)的表示和含義如下：

4.避雷器的選擇根據(jù)被保護(hù)對(duì)象選擇避雷器的類型避雷器額定電壓的選擇9.高壓成套設(shè)備高壓成套設(shè)備常見(jiàn)的高壓開(kāi)關(guān)柜，充氣柜等。

高壓開(kāi)關(guān)柜高壓開(kāi)關(guān)柜是一種高壓成套設(shè)備具有“五防”措施：防止誤跳合斷路器防止帶負(fù)荷拉合隔離開(kāi)關(guān)防止帶電掛接地線防止帶接地線臺(tái)隔離開(kāi)關(guān)防止人員誤入帶電間隔10.低壓斷路器低壓斷路器的結(jié)構(gòu)由觸頭滅弧裝置操作機(jī)構(gòu)脫扣器等部分組成低壓斷路器的型號(hào)和分類(2)按滅弧介質(zhì)分為:空氣斷路器真空斷路器按用途分為:配電電動(dòng)機(jī)保護(hù)照明漏電保護(hù)等按結(jié)構(gòu)型式分為:萬(wàn)能式（框架結(jié)構(gòu)）塑殼式（裝置式）保護(hù)性能分為:非選擇型選擇型兩種低壓斷路器的選擇和校驗(yàn)

(3)低壓斷路器選擇的一般原則低壓斷路器過(guò)電流脫扣器的整定低壓斷路器熱脫扣器的整定低壓斷路器靈敏度的校驗(yàn)11.低壓熔斷器和低壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)低壓熔斷器主要用于1200V以下的線路電氣設(shè)備的短路和過(guò)負(fù)荷保護(hù)低壓熔斷器的型號(hào)及含義如下：

1.低壓熔斷器

（1）低壓熔斷器的分類常用低壓熔斷器按結(jié)構(gòu)形式可分為：①RC1A系列瓷插入式②RL1系列螺管式熔斷器③RT系列有填料封閉管式熔斷器④RS系列快速熔斷器⑤RZ1型自復(fù)式熔斷器⑥NGT系列快速熔斷器

（2）低壓熔斷器的選擇

2.低壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)（1）低壓刀開(kāi)關(guān)

低壓刀開(kāi)關(guān)的型號(hào)及含義如下：

2.低壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)其型號(hào)的表示和含義如下：

（2）低壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)－熔斷器組合12.低壓成套設(shè)備

1.低壓成套設(shè)備的分類低壓成套設(shè)備按照負(fù)荷等級(jí)和重要性可以分為3級(jí)：（1）一級(jí)配電設(shè)備。動(dòng)力配電中心，稱低壓開(kāi)關(guān)柜或低壓配電屏。

（2）二級(jí)配電設(shè)備。稱動(dòng)力配電柜。

（3）三級(jí)配電設(shè)備。稱配電箱。

2.低壓開(kāi)關(guān)柜（低壓配電屏）（1）低壓開(kāi)關(guān)柜的型號(hào)和分類我國(guó)新系列低壓開(kāi)關(guān)柜的型號(hào)及含義如下：（2）低壓開(kāi)關(guān)柜的主要技術(shù)參數(shù)①額定電壓和額定絕緣電壓。

②額定頻率。

③額定電流。

④額定短路開(kāi)斷電流。

⑤母線動(dòng)穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定電流。

⑥防護(hù)等級(jí)。

（3）低壓開(kāi)關(guān)柜的選擇選擇低壓開(kāi)關(guān)柜時(shí)，應(yīng)注意使其主要技術(shù)參數(shù)（額定電壓、額定電流、斷流能力等）不小于其安裝的工作回路的電氣條件，還要根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)選擇低壓開(kāi)關(guān)柜的類型。3.配電箱動(dòng)力和照明配電箱通常裝設(shè)在各車間建筑內(nèi)。

標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)力和照明配電箱的全型號(hào)的表示和含義如下。4.3供配電主接線4.3.1供配電主接線的基本要求1.供電可靠性的要求主接線的設(shè)計(jì)方案，應(yīng)盡量避免因設(shè)備或線路故障造成電力系統(tǒng)的崩潰或非同步運(yùn)行，同時(shí)要保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，避免電壓波動(dòng)等現(xiàn)象。2.供電安全性的要求3.靈活性的要求4.經(jīng)濟(jì)性的要求4.3.2

供配電主接線的基本形式供配電主接線方式分為有母線和無(wú)母線兩大類。1.線路---變壓器組接線線路--變壓器組接線方式將發(fā)電機(jī)組直接與變壓器相連接，2．單母線接線1.單母線不分段接線其接線方式如圖示。2單母線不分段帶旁路母線接線3.單母線分段不帶旁路母線接線雙母線接線1.雙母線不分段接線主母線和備用的副母線。主、副母線之間通過(guò)倒閘操作，可以在主母線檢修或故障時(shí)，由副母線承擔(dān)所有的供電任務(wù)。雙母線分段帶旁路母線接線4．橋式接線根據(jù)QFL的位置橋式接線又分為三種全橋內(nèi)橋式外橋式（1）全橋式接線全橋又稱雙斷路器橋，與單母線分段接線方式比較類似，運(yùn)行靈活，在線路、變壓器故障或檢修時(shí)都可以方便操作，適用于線路、變壓器操作頻繁，有穿越功率的中間變電所。

（2）內(nèi)橋式接線內(nèi)橋式接線將聯(lián)絡(luò)斷路器QFL跨接在線路斷路器的內(nèi)側(cè)，即線路斷路器與變壓器之間。（3）外橋式接線外橋式接線將聯(lián)絡(luò)斷路器QFL跨接在線路斷路器的外側(cè)，即線路斷路器與電源之間。

4.3.3供配電所主接線方案選擇變配電所主接線的設(shè)計(jì)必須根據(jù)電力系統(tǒng)、發(fā)電廠或變電站的具體情況，通過(guò)全面分析與技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇最合理的主接線方案。

總降壓變電所主接線方案

非獨(dú)立車間變電所主接線方案

獨(dú)立車間變電所主接線方案

高壓配電所主接線方案4.4

變電所主接線設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇舉例供配電主接線設(shè)計(jì)的基本步驟

分析原始資料

主變壓器的選擇擬定初步主接線方案確定最終的主接線方案短路電流計(jì)算選擇主要的電氣設(shè)備繪制電氣主接線圖2.35/10kV變電所主接線設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇舉例某城鎮(zhèn)現(xiàn)需建35/10kV總降壓變電所一座，給附近的企業(yè)、居民、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電供電。試選擇變電所的主接線方案，并選擇主要電氣設(shè)備。1．電源及用戶的原始資料

進(jìn)出線回路概況系統(tǒng)阻抗氣象和地理資料概況變電所主要負(fù)荷2．變壓器的選擇（1）主變臺(tái)數(shù)的選擇需設(shè)置兩臺(tái)主變壓器，兩臺(tái)主變的型號(hào)應(yīng)相同。（2）主變?nèi)萘康倪x擇①用戶負(fù)荷情況其中二級(jí)負(fù)荷為ScII=4800＋3600×0.2＝5520kVA，三級(jí)負(fù)荷為ScIII=3600×0.8＝2880kVA，總負(fù)荷為Sc＝4800＋3600＝8400kVA。②主變?nèi)萘康倪x擇可選擇兩臺(tái)容量均為6300kVA的變壓器（3）主變型號(hào)的選擇①主變相數(shù)的選擇②繞組和接線形式的選擇

③調(diào)壓方式的選擇④冷卻方式的選擇綜上所述，選擇兩臺(tái)SZ9-6300/35節(jié)能型自冷式有載調(diào)壓變壓器，其主要技術(shù)參數(shù)為：額定電壓35±3×2.5％/10.5kV額定容量6300kVA額定電流104/348A阻抗電壓百分?jǐn)?shù)為UK％=7.5（4）所用變壓器的選擇①所用變臺(tái)數(shù)的確定本變電所選用兩臺(tái)所用變壓器，分別安裝在10kV母線側(cè)。②所用變?nèi)萘康倪x擇選擇兩臺(tái)容量為50kVA的所用