页数：92页文件大小：2.20 MB来源： 供配电实用技术ppt课件
本课件讲解工厂变配电所的构成与设计要点，包括变配电所的作用、类型与位置选择，高压一次设备与电流、电压互感器的原理和接线方式，低压一次设备的选用，电力变压器的台数与容量选择、过负荷能力及并列运行条件，最后介绍成套配电装置与电气主接线方案。
本章进入工厂供配电系统的核心环节——工厂变配电所，依次讲解变配电所的作用、类型与所址选择，常用的高低压电器与电力变压器，以及变电所的主接线与结构布置。
3.1 工厂变配电所的作用、类型和位置
一、变配电所的作用：工厂变配电所是工厂供配电系统的核心，在工厂中占据特别重要的地位。工厂变配电所按其作用可分为工厂变电所和工厂配电所。
两者不同的是：变电所中有配电变压器，而配电所中没有配电变压器。
二、变配电所的类型：工厂变配电所从它在工厂供配电系统中的地位来说，可分为总降压变电所和车间变电所。一般中、小型工厂通常采用10kV城市配电网供电，不设总降压变电所。
车间变电所按主变压器的安装位置可分为：车间附设式变电所、车间内式变电所、独立式变电所、露天式变电所、箱式变电所等几种类型。
图为车间变电所按变压器安装位置分类的布置示意：1、2为内附式；3、4为外附式；5为车间内式；6为露天（半露天）式；7为独立式。
三、变配电所所址的选择：工厂变配电所位置的选择应考虑如下原则：
变配电所所址选择的其余原则：
3.2 工厂变配电所常用的高、低压电器
一、高压一次设备：这里所介绍的高压一次设备只包括10kV及10kV以下一次电路中最常用的。
1.高压隔离开关
隔离开关可用来通断一定的小电流，如励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路及电压互感器和避雷器等。
本页给出高压隔离开关的图形符号与型号表示含义：包括户内式、户外式、设计序号、额定电压、其他标志、极限通过电流、额定电流、统一设计改进型、穿墙型（防污型）、带接地刀闸等代号。
注意：在操作隔离开关前先确认断路器在断开位置，然后再来操作隔离开关；隔离开关的操作顺序，停电时先拉开线路侧隔离开关，送电时先闭合母线侧的隔离开关。
2.高压负荷开关
本页给出高压负荷开关的图形符号，文字符号为QL。
注意：负荷开关绝不能配以短路保护装置来自动跳闸，其只能用于过负荷保护。
型号的表示和含义见本页图示。
高压负荷开关型号的表示和含义：包括户内式、户外式、设计序号、额定电压、熔断器装于上端、带熔断器、额定电流、最大开断电流等代号。
3.高压断路器
文字符号：QF
本页给出高压断路器的图形符号与型号的表示和含义。
4.高压熔断器
图形符号见本页，文字符号：FD或FU。
本页给出高压熔断器型号的表示和含义图示。
二、电流互感器和电压互感器
作用：①变换功能；②隔离作用；③扩大仪表、继电器的使用范围，同时可使二次仪表、继电器的规格统一，利于大规模生产。
1.电流互感器：（1）文字符号：CT（或TA）
（2）图形符号见本页。（3）特点：一次绕组匝数少、导体粗、串联在一次电路中，二次绕组匝数多、导体细、串联在仪表、继电器的电流线圈中。
二次回路阻抗很小，二次回路近似于短路状态，二次绕组的额定电流一般为5A（有的为1A）。
（4）类型：按一次绕组的匝数分单匝式（母线式、芯柱式、套管式）和多匝式（线圈式、绕环式、串级式）；按一次电压高低分为高压和低压式；按用途分为测量用和保护用；按准确精度级分，测量用有0.1、0.2、0.5、1、5五个等级，保护用有5P和10P两个等级。
（5）接线方式
电流互感器接线方式（续）：
（6）型号的表示和含义
（7）注意：①工作时二次回路不能开路；②二次侧必须有一端接地；③接线时注意端子极性，防止接错线。
我国规定互感器采用“减极性”标号法，同名端在同一时间具有相同的极性，因此同名端就是同极性端。
按规定，电流互感器的一次绕组标以L1、L2，二次绕组标以K1、K2，其中L1与K1为同名端。
由于电流互感器二次绕组的电流为感应电动势所产生，所以该电流在绕组中的流向应为从低电位流向高电位。
2.电压互感器
（3）特点：一次绕组匝数多、导线细，二次绕组匝数少、导线粗；在运行中一次绕组并联在供电系统的一次回路中，而二次绕组并联仪表、继电器的电压线圈，由于这些电压线圈的阻抗很大，所以电压互感器工作时二次绕组接近于空载状态。
二次绕组的额定电压一般为100V，用于接地保护的电压互感器二次侧额定电压为100V，开口三角形侧为100/3V。
（4）接线方式
a.一个单相电压互感器的接线：经隔离开关QS与熔断器FU接入一次回路，二次侧经熔断器接电压表，用于测量某一线电压。
b.两个单相电压互感器接成V/V形：用两台单相电压互感器接成V形，可测量三相三线制的三个线电压。
c.三个单相电压互感器接成Y0/Y0形：三台单相电压互感器一、二次侧均接成星形（Y0），可测量三相系统的线电压和相电压。
d.三个单相三绕组电压互感器或一个三相五柱式三绕组电压互感器接成Y0/Y0/Δ形：开口三角形侧接电压继电器KV，用于单相接地保护与绝缘监视。
（5）型号的表示和含义：本页给出电压互感器型号的代号构成图示。
（6）注意：①电压互感器在工作时二次侧不能短路；②电压互感器二次侧有一端必须接地；③电压互感器接线时必须注意极性，防止因接线错误而引起事故。
单相电压互感器分别标A、X和a、x。三相电压互感器分别标A、B、C、N和a、b、c、n。
三、低压一次设备：低压一次设备是指车间变电所低压侧常用的低压熔断器和低压开关等。
1.低压熔断器
低压熔断器型号的表示和含义：
2.低压刀开关
文字符号：QK。注意：为了能在短路或过电流时能自动切断电路，刀开关必须与熔断器配合使用。
低压刀开关型号的表示和含义：
3.刀熔开关（熔断器式刀开关）
文字符号：QKF或FU-QK。型号表示的其它特征：1前面操作前面检修；2前面中央操作前面检修；3侧面操作前面检修。
4.低压负荷开关
文字符号：QL。特点：能进行短路保护，但一般不能频繁操作，短路熔断后需重新更换熔体才能恢复正常供电。
5.低压断路器：又称为低压自动开关、自动空气开关或空气开关等。
工作原理结构如图所示。
低压断路器脱扣器的作用：
低压断路器型号的表示和含义：脱扣器及辅助机构代号、D极数、额定电流(A)；Z-塑料外壳式，S-框架式，设计序号，X-限流型，L-漏电保护，P-电动操作，M-密封式。
3.3 电力变压器
一、变电所常用电力变压器的类型和结构：电力变压器（文字符号为T）是变电所中最关键的设备，使用最多的是三相油浸式电力变压器和环氧树脂浇注干式变压器。
工厂变电所中的电力变压器属于直接向用电设备供电的配电变压器，容量等级均采用通用的R10系列。变压器的绕组导体材料有铜绕组和铝绕组两种。
我国工厂供电系统中目前推广应用的铝绕组电力变压器为SL7系列，现在在一些新建工厂供电工程中采用铜绕组的电力变压器S9系列。
三相油浸式电力变压器的结构如下图所示。
三相油浸式电力变压器的结构组成：
二、三相电力变压器的连接组别
在6~10kV配电变压器其低压侧（电压为380/220V）为三相四线制时，常用的连接组别有Yyn0和Dyn11，如下图所示。
图为变压器Yyn0接线方式：高压侧绕组接成星形（Y），低压侧绕组接成星形并引出中性线（yn），一、二次侧对应线电压相位差为0点（0）。
图为变压器Dyn11接线方式：高压侧绕组接成三角形（D），低压侧绕组接成星形并引出中性线（yn），低压侧线电压超前高压侧对应线电压30°，组别号为11。
三、工厂变电所中变压器的选择：选择变压器时，必须对负载的大小、性质作深入的了解，然后按照设备功率选择适当的容量。为了降低电能损耗，变压器应该首选低损耗节能型。
变压器容量的确定除考虑正常负荷外，还应考虑到变压器的过负荷能力和经济运行条件。
1.变压器的过负荷能力：变压器在正常运行时，负荷不能超过额定容量，但是变压器也并不是总在最大负荷下运行的，在大多数情况下变压器的实际负荷小于额定容量，因此在不降低变压器使用寿命（规定20年）的条件下具有一定的短期过负荷能力。
变压器的过负荷能力分为正常过负荷能力和事故过负荷能力。
要求：不论故障前负荷大小，但运行时间不得超过下表规定的时间。
| 过负荷值 | 允许时间(min) |
|---|---|
| 30% | 120 |
| 45% | 80 |
| 60% | 45 |
| 75% | 20 |
| 100% | 10 |
| 200% | 1.5 |
2.主变压器台数的选择
3.变压器容量的选择
（1）只装有一台变压器的变电所：变压器的额定容量SN·T应满足全部用电设备总的计算负荷S30的需要，即 SN·T≥S30。
（2）装有两台变压器的变电所：每台变压器的额定容量SN·T，应该同时满足以下两个条件：
两个条件中取大者。
（3）车间变电所单台变压器的容量上限：车间变电所单台主变压器的容量一般不大于1000kVA。这是考虑一般车间负荷密度较小，选用1000kVA及以下容量的变压器，可以使变压器更接近于负荷中心，减少低压配电系统的电能损耗。按此选择，低压侧开关设备的断流能力也比较易于满足。
但当车间用电设备容量大、负荷集中时，也可选用1250~2000kVA的变压器，这时变压器低压侧的断路器必须配套选用。
（4）适当考虑负荷的发展：应适当考虑今后5~10年负荷的发展，留有一定的余地，但同时要顾及变压器的正常过负荷能力。
例3-1：某10/0.4kV车间变电所，总计算负荷为1400kVA，其中一、二级负荷为750kVA，试初步确定主变压器台数和单台容量。
解：由于变电所有一、二级负荷，所以变电所应选用两台变压器。
因此单台变压器容量选为1000kVA。
四、电力变压器的并列运行
（4）并列变压器的容量尽可能相等或接近相等，其最大容量与最小容量之比不宜超过3:1。如果容量相差悬殊，不仅造成运行不方便，而且当并列变压器的性能不同时，可能导致变压器间的环流增加，还很容易造成容量小的变压器发生过负荷情况。
3.4 成套配电装置
配电装置有两类：装配式配电装置和成套配电装置。常用的成套配电装置有：高压成套配电装置（高压开关柜）和低压成套配电装置。
一、高压成套配电装置（高压开关柜）：按不同用途的接线方式，将所需要的高压设备和相关的一、二次设备按一定的线路方案组装而成的一种高压成套配电装置。
在发电厂和变配电所中对电机、变压器和高压线路起到控制和保护作用，也可用来为大型高压交流电动机起到启动和保护作用，对供配电系统进行控制、监测和保护。在高压成套配电装置内部安装有开关设备、保护电器、监测仪表和母线、绝缘子等。
高压开关柜有固定式和手车式两大类型。
型号表示和含义：设计序号、额定电压(kV)、高压开关柜N、G-固定式、Y-移动式、户内型、一次线路方案编号、D-电磁式、T-弹簧式；补充特征代号：F-防误形柜，Z-真空开关柜，ZR-真空开关控制的电容补偿柜，J-计量柜；K-铠装式，J-间隔式，X-箱式，H-环网式。
二、低压成套配电装置（低压配电屏）：按一定的线路方案将有关的一、二次设备组装而成的一种低压成套配电装置。在低压系统中可作为控制、保护和计量装置。按其结构形式可分为：固定式和抽屉式。
型号表示和含义见本页图示。
三、动力配电箱和照明配电箱
3.5 工厂变配电所的电气主接线
一、对电气主接线的基本要求
除此之外，对主接线的选择，还应考虑受电容量和受电地点短路容量的大小、用电负荷的重要程度、对电能计量（高压侧还是低压侧计量）及运行操作技术的需要等因素。
若受电容量大、负荷重要或对运行操作要求快速的用户，应配置自动开关及相应的电气操作系统装置；若受电容量虽小，但受电地点短路容量大，应考虑保护设备开、断短路电流的能力，如采用真空断路器等。
二、主接线的基本接线方式
两种接线形式见本页图示。
两种接线形式见本页图示。
5.桥形接线
三、车间变电所的电气主接线
1.高压侧主接线
（1）工厂有总降压变电所或高压配电所：车间变电所的电源进线上的开关电器、保护装置和测量仪表等，都安装在高压配电线路的首端，而车间变电所只设变压器室和低压配电室，高压侧大多不装开关或只装简单的隔离开关、熔断器、避雷器等。
本页源文本仅提取到章节页眉，正文内容位于图示中，未提取到文字。该页为厂内设有总降压变电所或高压配电所时车间变电所高压侧主接线示例图，建议对照原课件图片补充接线说明。
（2）工厂无总降压变电所或高压配电所：车间变电所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，都配备齐全，所以一般要设置高压配电室。
在简化条件下，也可不设高压配电室，其高压熔断器、隔离开关、负荷开关或跌开式熔断器等，就装在变压器室内或室外，而在低压侧计量电能消耗；或者高压开关柜就装在低压配电室内，在高压侧计量电能。
2.常见的车间变电所主接线
（1）只装有一台主变压器：
两种接线见本页图示。
高压侧采用隔离开关-断路器的变电所主接线，适用于容量较大、操作较频繁的车间变电所，短路保护由断路器承担。接线见本页图示。
（2）装有两台主变压器：高压侧无母线、低压侧单母线分段的变电所主接线，适用于高压侧采用简单接线而低压侧需要分段提高可靠性的场合。接线见本页图示。
高压侧单母线、低压侧单母线分段的变电所主接线，高压侧设一段母线接两台变压器，低压侧分段运行并设联络开关。接线见本页图示。
高压侧、低压侧均为单母线分段的变电所主接线，供电可靠性最高，适用于负荷重要、容量较大的车间变电所。接线见本页图示。
3.配电装置式主接线图：主接线图按照电能的输送和分配顺序用规定的符号和文字表示设备间的相互连接关系，这种主接线图称为原理式主接线图。
该图主要用于设计过程中进行分析、计算和选择电气设备时使用，在运行的变电所值班室中，作为模拟演示供配电系统运行状况用。而在工程设计的施工设计和安装施工阶段，通常要把主接线图转换为另一种形式，即按高压或低压配电装置之间的相互连接和排列位置而画出的主接线图，称为配电装置式主接线图。
本页并排给出原理式主接线图与配电装置式主接线图的示例，便于对照理解二者的表达差异。
四、变电所电气主接线的读图
1.看供配电系统电气图的基本步骤
（1）看图样的说明：首页的目录、技术说明、设备材料明细表和设计、施工说明书。相关的电气图，步骤：从标题栏、技术说明到图形、元件明细表，从整体到局部，从电源到负载，从主电路到副电路（二次回路等）。
（2）看电气原理图：分清主电路和副电路，交流电路和直流电路，再按先主电路、后副电路的顺序读图。
看主电路，从上到下即由电源经开关设备及导线再至负载；看副电路，从电源开始依次看各个电路，分析副电路对主电路的控制、保护、测量以及指示功能。
（3）看安装接线电路图：结合接线原理对照阅读。另外对回路标号、端子板上内外电路的连接分析，有助于识图。
（4）看展开接线图：结合电气原理图阅读，先从展开回路名称，然后从上到下、从左到右。注意：展开图中，一种电气元件的各部件是按照功能分别画在不同回路中的，读图时要注意同一元件各个部件动作之间的关系。
（5）看平面图、剖面布置图：看电气图时，先了解土建、管道等相关图样，然后看电气设备的位置，清楚各电气设备之间的连接关系，线路引出、引入走向等。
2.变电所电气主接线的识图步骤
五、变电所电气主接线实例分析：一座35kV厂用变电所包括35/10kV的中心变电所和10/0.4kV的变电室两个部分。
本页源文本仅提取到章节页眉，正文内容位于图示中，未提取到文字。该页为35kV厂用变电所电气主接线实例图，建议对照原课件图片补充接线说明。
3.6 工厂变配电所的布置与结构：工厂变配电所的结构有户内式、户外式和组合式等形式。
一、工厂变配电所总体布置要求：工厂变配电所总体布置应遵循下列原则：
二、变电所的结构
1.变压器室和室外变压器台的结构：（1）变压器室的结构：变压器室的结构形式取决于变压器的形式、容量、放置方式、主接线方案及进出线的方式和方向等因素，并应考虑运行维护的安全以及通风防火等问题。
（2）室外变压器台的结构：露天或半露天变电所的变压器四周，应设不低于1.7m高的固定围栏（或墙）。
2.高、低压配电室的结构：高、低压配电室的结构形式，取决于高、低压开关柜的形式、尺寸和数量，同时要考虑运行维护的方便和安全。
高、低压配电室要留有足够的操作维护通道，并且要兼顾今后的发展，留有适当数量的备用开关柜的位置，但占地面积不宜过大，建筑费用不宜过高。
本章小结
作业
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