华工自动化企业供电第4章工厂供配电系统的一次接线

第四章工厂供配电系统的一次接线本章基本内容：本章围绕工厂内部的配电系统重点讨论变电所、配电所和高、低压配电网络的各种接线方式，变压器台数、容量的选择原则和方法以及工厂配电网络的电压偏移和改善电压偏移的主要措施。第四章工厂供配电系统的一次接线第一节基本概念一．工厂供电系统的组成变电所（transformersubstation）：受电——变电——配电；配电所（distributionsubstation）：受电——配电；（没有电压变换功能）第一节基本概念二、电气接线图电气接线图描绘主要电气设备之间的电气联系的示意图，包括一次接线图和二次接线图。（描述了整个变电所的供配电系统结构，犹如人体的骨骼框架，直接关系到整个系统的安全与稳定）第一节基本概念1．一次接线（电气主接线）（1）一次接线图：又称电气主接线、一次回路、主电路。将各种主要电气设备按照一定顺序连接而成的接受、传输和分配电能的总电路；供配电系统中承担接受、输送和分配电能任务的电路。（负荷电流直接流过的电路）。特点：一般用单线表示对称的三相；特殊时，标出三相。第一节基本概念（2）一次设备：一次接线中所有的电气设备。一次设备主要包括：变换设备：变压器、互感器（PT、CT）等；控制设备：高低压开关、断路器等；保护设备：熔断器、避雷器等；补偿设备：并联电容器；成套设备：高低压开关柜、低压配电屏、动力和照明配电箱等；配电线路：母线、电缆、架空线路；第一节基本概念如图所示，电气主接线将各种主要的直接参与电能接受、电压变换、电能分配的电气设备联接成有机的整体；任何变电所、变电站都有电气主接线示意图。第一节基本概念2．二次接线二次接线：用来测量、控制、信号指示、保护和自动调节一次设备运行的电路。（又称：二次回路）。主要为一次回路服务，并不直接参与电能的输送与分配，但又是保证一次设备正常运行所必不可少的。二次设备：二次回路中的所有设备。主要有：各种仪表、测量元件、保护继电器、操作电源等。一、二次设备之间的连接——互感器。注意：电压互感器、电流互感器归属于一次设备，是一次设备、二次设备之间联系的桥梁。第二节电压的选择一．供电电压确定供电电压：供配电系统从电力系统所取得的电源电压（电源进线的电压等级）。供电电压的选择考虑三个因素：1．电力部门提供的电源电压（外部因素）；充分考虑设计的经济性。第二节电压的选择2．企业负荷的大小及距离电源线路的远近内外部因素结合；考虑不同电压等级的线路具有供电容量以及供电距离的限制，当容量较大距离较远时，为了减少损耗，采用较高的供电电压。3．企业内部大型设备的额定电压决定了企业的供电电压。内部因素；但是也可以采用较高的电压经过降压后再供电。目前，我国所用的企业供电电压为35~110kV，10Kv，6kV。一般来讲，大中型企业常采用35~110Kv作为供电电压，中小型企业常采用10Kv，6Kv作为供电电压，其中10kV作为供电电压较为常见。总之电压等级的确定考虑综合因素。第二节电压的选择二、配电电压配电电压：指用户内部向用电设备配电的电压等级；（针对设备）第三节变电所变压器的选择变电所的类型变电所作用：接受电能、变换电压、分配电能；按照其在供配电系统中的作用和地位进行分类：第三节变电所变压器的选择1.总降压变电所第三节变电所变压器的选择2.车间变电所第三节变电所变压器的选择3.独立变电所（1）当相邻的几个车间负荷都比较大，不适于将变电所建到某一个车间中；（2）由于车间环境的限制，如制药、化工车间之间由于腐蚀性气体、易燃易爆气体等环境限制，必须建独立变电所；（3）中小型企业，建立全厂的独立变电所，给全厂供电。第三节变电所变压器的选择4.杆上变电所安装在室外电杆上，适用于时，常用于居民区，用电负荷较小的单位，如油田井场。5.建筑物及高层建筑物变电所民用建筑中使用。考虑安全性：干式变压器、真空断路器等；对于高层建筑物而言，一般装在楼内，地下室、中层或者高层。第三节变电所变压器的选择二、变压器型号的选择1．变压器（文字符号T）双绕组、三绕组变压器图形符号分别如图所示；主要完成电压等级的变换。第三节变电所变压器的选择2．分类（1）按功能分：升压变压器和降压变压器；（2）按相数分：单相和三相变压器；（3）绕组导体的材料：铜绕组和铝绕组；铜绕组电阻率小，但价格贵；铝绕组的电阻率大，但是价格便宜；（4）冷却方式和绕组绝缘分：油浸式和干式；其中：油浸式包括：油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式以及强迫油循环冷却式等。干式变压器主要包括：浇注式、开启式、充气式（SF6）。（5）按用途分：普通变压器和特种变压器；（6）调压方式：无载调压变压器和有载调压变压器；第三节变电所变压器的选择3．变压器型号表示：直接从型号上分析变压器的类型和特性，决定是否符合现场的需要。第三节变电所变压器的选择4．变压器类型的选择注意的几点：（选择的原则）（1）尽量选择低损耗节能型，如S9系列或者S10系列；（2）在多尘或者具有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场合，选择密闭型变压器或者防腐型变压器；（3）供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷式电力变压器；（4）对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高的场所，宜采用干式变压器；（5）对于电网电压波动比较大的场合，为改善电能质量应采用有载调压电力变压器；第三节变电所变压器的选择三、变压器台数及容量的选择第三节变电所变压器的选择（一）总降压变电所主变压器台数和容量的确定考虑因素：供电条件、负荷性质、用电容量、运行方式等。1．变压器台数的确定：（1）满足用电负荷对供电可靠性的要求：在有一、二级负荷的变电所中，选择两台甚至多于两台主变；第三节变电所变压器的选择（2）对于季节性负荷或者昼夜负荷变化较大的：宜采用经济运行方式的变电所，技术经济合理时可以采用两台主变；（即：根据负荷的季节性或者昼夜性变化的特点，合理安排变压器并列运行的台数，保证可靠供电的前提下，减少电能的损失，以达到最佳的经济效益）；（3）三级负荷一般选择一台主变，负荷较大时也可选择两台主变；一般在下列情况下设置一台主变：只有一路电源进线；变电所可以通过附近的低压电网（6kv—10kv）获取备用电源；工厂所带负荷绝大多数为三级负荷，且少量的一、二次负荷满足备用电源获取的条件；第三节变电所变压器的选择2．变压器容量的确定（1）装单台变压器时：其额定容量应能够满足全部用电设备的视在计算负荷，考虑到冗余性，以及变压器的经济运行，容量满足：其中：——所有用电设备的计算容量之和；NSCSC)4.1~15.1(SSNCS第三节变电所变压器的选择（2）装设两台主变时：其中任意一台主变容量应该同时满足下列两个条件：A.任意一台主变单独运行时，应该能够满足总计算负荷的60%~70%的要求，即：B.任意一台主变单独工作时，应该能够满足全部一、二级负荷的需要，即：一般而言，变压器容量和台数的确定与变电所主接线方案一起确定，在设计主接线时需要考虑到用电单位对变压器台数和容量的选择。NSC%)70~%60(SSN(12)cS)21(CSSN第三节变电所变压器的选择（二）车间变电所变压器台数及容量选择原则1．车间变电所变压器台数选择：考虑因素：与总降压变电所基本相同，即在保证电能质量的前提下，应该尽量减少投资、运行费用和有色金属耗用量。（1）带一、二级负荷：一二级负荷较多时，装设两台及两台以上的变压器；只有少量的一二级负荷，且可以从附近的车间变电所获取低压备用电源时，可以采用一台变压器；第三节变电所变压器的选择（2）带三级负荷：负荷较小时，采用一台；负荷较大时，采用两台及两台以上；季节性负荷或昼夜变化较大的负荷，一般采用两台：负荷高峰时，两台并列运行；负荷低谷时，单台运行——变压器经济运行；（3）负荷不大的车间按照与其他变电所的距离、以及本身负荷的大小——决定是否单独设立变压器。负荷大小以及输送距离。第三节变电所变压器的选择（4）特殊情况单相负荷较重，使得三相负荷的不平衡超过25%时，宜设立单相变压器；动力和照明一般共用一台变压器，若此会影响照明质量及灯泡寿命（现场的电压较高：240V），可以专门装设照明变压器；如果有较大的冲击负荷，且严重影响电能质量时，应该装设专门的变压器对冲击负荷供电。第三节变电所变压器的选择2．车间变电所变压器容量的选择车间变电所变压器容量的确定方法与总降压变电所变压器容量的选择相同；另注意：单台变压器容量小于1000KVA。主要考虑：低压开关设备的断流能力及短路稳定性要求；使变压器接近负荷中心，减小线损；对于装设在二层楼上的干式变压器，容量不宜大于630KVA；第三节变电所变压器的选择四．变压器的容量及过负荷能力电力变压器的额定容量：在标准规定的环境温度下（最高温度40度，年平均温度20度）和使用年限（一般20年）内，所能连续输出的最大视在功率(kVA)。第三节变电所变压器的选择1.变压器的实际容量计算由于现场使用环境的平均温度与标准的温度规定有差异，使得变压器的实际容量与额定容量并不相等。一般规定，如果变压器安装地点的年平均气温时，则年平均气温每升高1℃，变压器的容量应相应减小1％；对应着每低1℃，变压器的容量应相应增加1％。因此，变压器的实际容量(出力)应计入一个温度校正系数。0.20avC第三节变电所变压器的选择对室外变压器：通风条件好，易于散热，其实际容量为：其中，为变压器的额定容量。对室内变压器：由于散热条件较差，变压器进风口和出风口间大概有15℃的温差，因此处在室内的变压器环境温度比户外温度大约高8℃，因此其容量要减小8%。即：TNavTNTSSKS..0.)100201(TNS.TNavTNTSSKS..0.)1002092.0(第三节变电所变压器的选择2．变压器的正常过负荷变压器的过负荷能力：是指它在保证变压器规定使用年限内，在较短时间内所能输出的最大容量。第三节变电所变压器的选择对于油浸式变压器，其允许过负荷包括两部分：（1）由于昼夜负荷不均匀而考虑的过负荷，如果变压器的日负荷率小于1，则由日负荷率和最大负荷持续时间确定允许过负荷能力。负荷系数以及日最大负荷持续时间；查图3-3，说明：当负荷系数越小，日最大负荷持续时间越短，过负荷倍数越大；第三节变电所变压器的选择对于油浸式变压器，其允许过负荷包括两部分：（2）由于夏季欠负荷而在冬季考虑的过负荷——“1%规则”如果在夏季（6、7、8月份）平均日负荷曲线中的最大负荷，每低于1%变压器额定容量，则在冬季（12、1、2月份）可以过负荷1%，但是最大不能15%。（3）可以综合考虑上述二者的影响，但是对于户外变压器而言，不得超过30%；户内变压器不得超过20%；干式变压器一般不考虑正常过负荷。第三节变电所变压器的选择3．变压器的事故过负荷能力一般来讲，变压器在运行时最好不要过负荷，但是在事故情况下，可以允许短时间较大幅度地过负荷运行；当工厂供电系统发生故障时，在较短时间内让变压器多带些负荷，保证供电的连续性。主要考虑：过负荷的大小以及允许时间，见表3-3所示。第三节变电所变压器的选择五．电力变压器的并列运行条件两台及以上的变压器并列运行时，必须满足以下三个条件：1．额定一次、二次电压必须对应相等——否则出现环流；2．所有变压器的阻抗电压（短路电压）对应相等；——并列运行的变压器的负荷是按照阻抗电压值成反比进行分配的，保证负荷分配均匀；3．联结组别相同——保证相序和相位相同；第四节变配电所的电气主接线一．电气主接线的基本形式1．电气主接线——主要反映系统中电能接受、输送和分配的电路；电气主接线是整个供配电系统的骨架，决定着整个系统的总体结构，与系统的可靠性、灵活性、经济性等密切相关。选择电气主接线形式是相当重要的。母线——理论上等电位点；实际上汇流排，完成电能的汇集和分配，即功率的汇总与分配点。在任何变电所中，总是进线少，出线多。由于进出线各回路之间需有一定的电气安全间隔，所以无法从一处同时引出多个回路；而采用母线装置才能保证电路接