企业供电系统及安全用电---课题一_工业企业变电站及供

第四章工业企业变电站及供电网络要点：围绕工厂内部供电系统，着重讨论：（1）变电站设计（数量、位置、连接方式）（2）变压器台数、容量的选择（3）供电网络的各种接线方式（4）导线、电缆截面选择（5）高压电气设备选择。车间变电站企业内高压网络低压供电网络总变电站企业电源进线工业企业供电系统第四章工业企业变电站及供电网络4.1工业企业变电站设计4.1.1变电站位置和数量的确定原则4.1.2变电站的主要电气设备4.1.3变电站的主结线4.2变电站内的变压器容量和台数的选择4.2.1变压器台数的选择原则4.2.2变压器容量选择4.2.3变压器的经济运行4.3工业企业供电网路的结线方式4.3.1工业企业供电网络的组成和特点4.3.2对工业企业电力网路的基本要求4.3.3工业企业电力网络的结线方式第四章工业企业变电站及供电网络4.4供电网路导线和电缆选择的原则4.5按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面4.5.1按允许载流量选择导线和电缆的截面4.5.2按经济电流密度选择导线和电缆的面积4.6按允许电压损失选择导线和电缆的截面4.6.1电压降落、电压损失和电压偏移概念4.6.2电力网中电压损失的计算4.6.3按允许电压损失选择单电源线路的导线截面4.7导线和电缆截面选择的综合分析4.8高压电气设备选择与校验4.8.1按正常运行条件选择高压电气设备4.8.2在短路情况下的热稳定性校验4.8.3在短路情况下的力稳定性校验4.8.4高压开关设备的断路能力校验第四章小结4.1.1变电站位置和数量的确定原则（1）工业企业变电站组成：企业总降压变电站企业配电站（俗称开闭所，小型企业）车间变电站车间变配电站变流站4.1工业企业变电站4.1.1变电站位置和数量的确定原则（2）变电站的位置确定原则：①选择在负荷中心。减少配电线长度及导线截面，降低有色金属及年电能消耗。②线路进出方便。③运输条件好。便于变压器和电气设备的搬运。④远离剧烈震动的大型设备和车间（如锻造车间）。⑤地下水位较低的场所。防止电缆沟内出现积水。⑥各种污染源的上风侧（如化工厂、烟囱、烧结厂等）。防止因空气污秽引起电气设备的绝缘水平降低。⑦与其他建筑物保持足够的防火间距；⑧有扩建和发展的余地。4.1工业企业变电站4.1工业企业变电站（3）变电站的数量确定原则：①总降压变电站设一个总降压变电站——车间和厂房布局比较集中。但要考虑一级负荷的备用电源问题。设二个或二个以上总降压变电站——两个或两个以上集中大负荷，且彼此之间相距较远时。②车间变（配）电站根据车间负荷的大小、负荷级别及相邻车间的距离等因素全面考虑。4.1.1变电站位置和数量的确定原则4.1.2变电站的主要电气设备·电力变压器——变电站的核心·高压断路器——闭合和开断电路的设备。由于有熄灭电弧的机构，所以用于通断短路故障电流。·隔离开关——隔离电压的作用，保证设备检修时与电源系统隔离，没有熄弧机构，不能切负荷，必须与高压断路器配合使用。隔离开关与断路器的操作顺序：断电时，先断路器，后隔离开关合闸时，先隔离开关，后断路器4.1工业企业变电站QS—隔离开关QF1—断路器S11-M·R-30~1000/10系列三相卷铁心全密封配电变压器开关触头在绝缘油中闭合和断开。油只作灭弧功能，油量少，易燃易爆危险性较小。体积小，价廉，维护方便。不能频繁操作。6～10kv多用。•开关触头在SF6气体中闭合和断开。SF6气体兼有灭弧和绝缘功能。灭弧能力强，属高速断路器。断流容量大，电绝缘性能好，检修周期长。可频繁操作。无燃烧爆炸危险，体积小，维护要求严格，价贵。在全封闭组合电器中多采用。不适于高寒地区。LW8-40.5型户外交流高压六氟化硫断路器开关触头在真空的容器内闭合和断开。灭弧能力强燃弧时间短，属高速断路器。开断能力强。结构简单，重量轻，体积小。寿命长，易维修。可频繁操作。无易燃易爆危险。由于开断速度高,易产生截流过电压,对变压器等感性负载易造成危害,应配置过电压吸收装置。ZN28A-12系列户内交流高压真空断路器闸刀式隔离开关·负荷开关介于隔离开关与高压断路器之间的开关设备；结构上与隔离开关相似，但具有特殊的灭弧装置；能断开相应的负荷电流，不能切断短路电流。通常与高压熔断器配合使用（利用熔断器断短路电流）用于次要网络系统（10KV以下）。·母线——汇集和分配电流的主要环节。分为：钢心铝绞线（户外）；矩形铝（或铜）排（户内）。·电流互感器及电压互感器供计量检测仪表的继电保护装置使用电流互感器——变流（通常二次为5A)电压互感器——变压（通常二次为100V）4.1工业企业变电站4.1.2变电站的主要电气设备FZRN21-12D/T125-31.5型户内交流高压真空负荷开关－熔断器组合电器电流互感器电压互感器三相电压互感器单相电压互感器母线·其它：高压开关柜电容器——功率补偿；避雷器——防雷击；继电保护装置——各种变压器、线路保护；计量仪表——电度、电压、电流、频率、功率因数。4.1工业企业变电站4.1.2变电站的主要电气设备GG-1A(F)型固定式高压开关设备XGN2-12(Z)箱型固定式交流金属封闭开关设备（户内）KYN28A-12(Z)B型铠装移开式交流金属开关设备（户内）高压电容器与电容器柜4.1工业企业变电站高压避雷器4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线4.1.3变电站的主结线组成：电力变压器、高压断路器、隔离开关、母线、电流互感器和电压互感器及连接导线。目的：如何将上述设备连接在一起，从而接受和分配电能。基本要求：（1）根据负荷等级要求保证供电的可靠性。（2）力求简单、运行灵活、操作安全方便，避免运行人员误操作。（3）应使投资最省，运行费用最少。（4）具有发展的可能性。4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线4.1.3变电站的主结线4.1.3.1总降压变电站主结线（1）线路—变压器组单元结线适用于：供电电源只有一回线路，变电站装设一台变压器，三级负荷的变电站。主结线图：4.1工业企业变电站图4－0线路—变压器单元主结线4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线进线电缆隔离开关断路器母线隔离开关变压器高压侧低压侧电源侧：由双侧隔离开关的线路、断路器QF1送电。变压器高压侧：①只装一组隔离开关，具有切断变压器空载电流的能力；条件：供电线路较短，电源侧继电器保护装置反应变压器内部及其低压侧的短路故障，且灵敏度亦满足要求。图4－1线路—变压器单元主结线变压器低压侧变压器高压侧①QS—隔离开关电源侧QF1—断路器QSQSQFQSQSFU②③QF24.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线②装一组高压熔断器，切断短路电流。条件：系统短路电流小。③装设高压断路器、隔离开关条件：高压熔断器不能满足切开短路电流的要求，同时考虑运行操作上的方便。变压器低压侧：通过断路器接至单母线，向各配出负荷供电。优点：结线简单，使用设备少。缺点：当发生短路或任一高压设备检修时全部负荷停电。4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线QSFU②③QF2QFQS变电站停送电规程：停电过程：先停低压侧断路器、隔离器开关再停高压侧断路器、隔离开关。送电过程：先送高压侧隔离开关，断路器，再送低压侧隔离开关，断路器。（2）桥式结线适用：企业总降压变电站两回电源线路供电，装设两台变压器。由于可保证对一、二级负荷的可靠供电，所以被广泛采用。①内桥式主结线如图4-2所示4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线内桥式主结线实际是利用桥接断路器QF5将两个线路—变压器组单元结线连接起来。所谓内桥式主结线，即桥接断路器QF5位于线路断路器QF1和QF2的内侧，并靠近变压器。优点：提高了线路运行的灵活性，增强了变电站供电的可靠性。图4－2内桥式主结线电源进线QS1QF1QS3QS5QF3QS7QS11QS12QF6QS2QF2QS4QS6QF4QS8QS9QS10QF5T1T2Ⅰ电源进线2L1L4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线例：线路，检修或故障时，断开QF1，变压器T由线路经断路器QF2和桥接断路器QF5继续供电。缺点：检修线路断路器QF1或QF2时系统只能有一路电源进线供电。不满足一级负荷的供电要求。内桥主线结线方式适用于：①进线线路较长，因而故障与检修机会较多，②变电站负荷比较平稳，因而其变压器不经常切换的总降压变电站。（因为企业总降压变电所正常运行时是一台变压器工作，且使用一个电源进线。如果负荷变化，需要投入另一台变压器时，只能通过QF5，而变压器的保护是由QF1和QF2完成的，QF5并不能可靠保护）2L1L4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线②外桥式主结线桥接断路器QF5跨接在线路断器QF1和QF2的外侧。适用场合：①进线线路较短，故障与检修机会较少的总降压变电站。②变电站的负荷变化较大，变压器需经常切换的总降压变电站。QS1QF1QF3QS5QF2QF4QS6QF5T1T2QS3QS7QS8QS2电源进线QS4图4－3外桥式主结线电源进线2L1L4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线（由于QF5在QF1、QF2的外侧，因此，两台变压器都投入时，QF1，QF2会分别保护相应的变压器）③当供电系统采用环网供电，变电站的高压侧有穿越功率时。所谓穿越功率，即或由于穿越功率不通过线路断电器QF1，QF2，直接由桥接断电器QF5转送，这对减少线路断路器的故障以及对继电保护装置的整定极为有利。（3）单母线分段主结线见图4－4单母线分段主结线12LL21LL供供4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线单母线分段主结线基本同外桥式主结线。由于企业总降压变电站的高压进线还负责将进线二电源转送到其它负荷中，所以在二个进线电源侧增加两段母线。原来的桥接断路器，现负责二段母线的连接，所以标为QF1——分段断路器。图4－4单母线分段主结线QF1电源进线电源进线转送负荷转送负荷QF2T1T2一段母线二段母线4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线适用于：具有一、二级负荷，且高压侧进出线数量较多的总降压变电站。变电站的低压侧也为单母线分段结线方式，分段断路器QF2可合上，使两台变压器并列运行，也可断开使两台变压器分别运行。缺点：当其中任一段母线需要检修或发生故障时，则接于该段母线的全部进出线均将停止运行。4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线（4）双母线主结线参见书中图4－4（P70）特点：各级电压的母线均由Ⅰ、Ⅱ两组母线组成，两组母线间用母线联络断路器连接，正常运行一组母线工作，另一组母线备用，母线联络断路器QF1断开。图4－5双母线主结线电源进线L2电源进线L1T1T2ⅠⅡ4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线QF1优点：克服上述几种主结线由于母线故障或检修而长期影响供电的缺点。缺点：设备较多，初投资增加，结线复杂。4.1.3.2车间变电站主结线车间变电站的主结线由车间的负荷性质及生产工艺要求决定。一般采用：线路一变压器组、单母线或单母线分段方式。(1)线路一变压器组——只对三级负荷供电，且用电量较小的车间（同总降压变）(2)单母线——6～10KV高压负荷的出线较多时，如负荷中有一、二级负荷，则应有与其它电源相联络的线路作为备用电源。4.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线T—transformerTV－voltagetransformerTA—currenttransformerF—arresterFV—valvearresterFP—pipearrester图4－6车间变电站单母线主结线（仪用互感器）M电源进线380V高压电机阀型避雷针M10KVFUFTA1TVT14.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线（3）单母线分段—车间负荷中一、二级负荷比重较大，要求供电可靠高；两回电源进线分别接于两段母线；正常运行时母线分段断路器QF1断开。当一段母线失去电源时自动投入分段断路器。图4－7采用分段单母线的车间变电站主结线FU低压T1T1FU进线进线低压TV1TV2QF14.1工业企业变电站4.1.3变电站的主结线4.2变电站内的