第2章 用户供电系统(3、4)

第三节用户变电所用户变电所是用户供电系统的主要组成部分，它向用户分配电能并进行控制，其组成结构如图2-7所示。图2-7用户供电系统结构框图1－总降压变电所2－配电所3－10(6)kV变电所4－高压用电设备一、变电所的作用与组成变电所的主要作用是降低电压并向用电设备或用电设备组配电。用户变电所按电压等级分为总降压变电所和10(6)kV变电所（在工业企业称为车间变电所）。总降压变电所将进线35~110kV降为6~10kV，配电给10(6)kV变压器或高压用电设备，然后由10(6)kV变电所再次降压为380/220V供给低压用电设备。如果进线电压为10(6)kV，则可在用户区内设置10(6)kV总配电所。由35kV直接供电的35/0.4kV变电所称为直接降压变电所。安全、可靠、合理、经济是对用户供电系统的基本要求.二、变电所的设置1．总降压变电所或总配电所当用户供电电压为35kV及以上时，一般应考虑设置总降压变电所。对于以35kV供电的用户，若用户没有高压用电设备，为简化供电系统，减少投资和电能损耗，在周围环境允许时，也可以不设总降压变电所，而以35／0.4kV的变压器直接向负荷供电。总降压变电所可以设置1~2台降压变压器。当供电电压为10(6)kV且有多台高压用电设备或10(6)kV变电所较多时，宜设置总配电所。对负荷不大的小型用户，可将总配电所与某个10(6)kV变电所合并，扩充为变配电所，或仅设一个独立式变电所。2．10(6)KV变电所根据负荷的大小和负荷等级，一个10KV变电所一般设置1~2台变压器，单台变压器容量一般不大于1600KV.A三、变电所位置的确定总降压变电所的位置应接近负荷中心，并适当靠近电源的进线方向，以便使有色金属耗量最少和线路功率及电能损耗最小。同时，还应考虑变电所周围的环境、进出线的方便和设备运输的方便。图2-8负荷指示图注：1．圆中带斜线者为动力负荷，不带斜线者为照明负荷2．分线值为示例，分子为动力负荷，分母为照明负荷)(32211nnlAlAlAV有色金属消耗的体积：22122112211)()(3)(3/)(3iiininnnnyyxxSUJlSlSlSUJJlIlIlIV00yVxV和有色金属消耗量最少，令：jIA图2-9负荷分布示意图2．10(6)kV变电所（1)独立变电所具有独立完整的变电所建筑。（2)附设变电所附设变电所利用厂房一面或两面墙壁建造，如图2-10所示。当厂房生产面积有限、生产环境特殊或因生产工艺要求设备经常变动时，宜采用外附式，否则应采用内附式。（3)箱式变电所箱式变电所集配电变压器和开关电器于一体，装配在箱内，整体可独立置于户外，具有体积小、安装灵活、无需建筑等特点，适用于小型工业企业、居民小区、广场和道路照明等场合。(4)地下变电所地下变电所设于地下，通风不良，投资较大，用于有防空等特殊要求的场合，此外，民用高层建筑的变电所常设置在地下室内。四、变压器的选择变压器选择低损耗节能型。10/0.4KV变压器绕组型式Y/Y或△/Y1、变压器的过负荷能力正常过负荷和事故过负荷2、变压器的经济运行变压器在运行中传输单位KVA所产生的有功功率损耗最小。变压器的经济运行与负荷率有关，一般为70%。3、变压器数量和容量的选择（1）台数的选择：一般1~2台（1、2级负荷大（2台）；3级负荷（1台）。（2）容量的选择：单台：cNTSS两台并列运行：cNTNTSSS21211ccNTSSS212ccNTSSS（2）容量的选择：单台：cNTSS两台并列运行：cNTNTSSS21211ccNTSSS212ccNTSSS还要考虑：将来发展需要，变压器还要留有15%~25%的裕量选用2台等容量的变压器时，不同的备用方式，容量不同：（1）明备用：一台工作，一台停止运行作为备用；2台变压器的容量按最大负荷考虑（2）暗备用：2台同时运行，正常情况下每台变压器各承担全部负荷的50%。因此每台变压器的容量按最大负荷70%考虑。五、变电所的主要电气设备变电站的电气设备分为一次设备和二次设备一次设备的功能和用途：1、高压断路器：通断负荷电流，线路故障和短路是切断短路电流。断路器按灭弧介质分为：油断路器、真空断路器、SF6断路器等2、负荷开关：通断负荷电流，不能切断短路电流。它可以与高压熔断器配合切断短路电流3、隔离开关：将带电部分与不带电部分隔离开来，不能带负荷操作。4、熔断器：线路和设备故障时，切除强大的短路故障电流。5、避雷器：防止雷击产生的过电压和操作过电压。6、静电电容器：补偿无功功率7、所用变压器：向变电所内部的负荷提供电力。8、电流互感器：将主回路中的大电流变换成小电流，供计量和机电保护同，二次侧额定电流一般为5A或1A，使用中二次侧不允许开路，以免产生高电压对操作者造成伤害。电流互感器按其误差分为0.2、0.5、1、3、D级，1级以下用于测量，3级以上用于继电保护。9、电压互感器：将高电压变换成低电压，供计量和继电保护，二次侧额定电压为100V，使用中二次侧不允许短路。接线型式有：（1）单相式接线主要测量相电压或线电压110KV以上：；UN2=100V3-35KV：UN1=UNS；UN2=100V（2）不完全星形（V-V）接线主要测量线电压，用于3-20KV小电流接地系统UN1=UNS；UN2=100V不能测量相电压。3NSU（3）三相三芯式的Y/Y0接线测量三相相间电压，也可接电能表和功率表，但不能测量相对地电压（4）星-星-开口三角形接线1）主二次绕组可测量相电压和相电压2）辅助二次绕组（开口三角形）测量零序电压，用于绝缘监视或接地保护Y00Y第四节变压器的电气主接线一、电气主接线及其要求电气主接线表示电能从电源分配给用电设备的主要电路，主接线图应表示出所有的电气设备及其连接关系。由于三相交流电力装置中三相连接方法相同，为清晰起见，主接线图通常只表示电气装置的一相连接，因而主接线图也称为单线图。安全、可靠、灵活、经济是对变电所主接线的基本要求。安全包括设备安全和人身安全。可靠就是变电所的主接线应能满足各级负荷对供电可靠性的要求。灵活就是在保障安全可靠的前提下，主接线能够适应不同的运行方式经济是在满足以上要求的前提下，尽量降低建设投资和年运行费用。二、母线制母线是从配电变压器或电源进线到各条馈出线路之间的电气主干线，它起着从电源接收电能和给各馈出线分配电能的作用。母线制是指电源进线与各馈出线之间的连接方式。常用母线制主要有三种：单母线制、单母线分段制和双母线制。1．单母线制图2-12单母线制用于只有一回进线的情况。单母线制的可靠性和灵活性都较低，母线或直接连接于母线上的任一开关发生故障或检修时，全部负荷都将中断供电2．单母线分段制有两回电源进线的情况下，可采用单母线分段的接线形式。单母线分段的缺点是，某分段上的母线或母线隔离开关发生故障或检修时，该段母线上的负荷将中断供电，而且电源只能通过一回进线供电，供电功率较低。图2-13单母线分段制a)用隔离开关分段b)用断路器分段3．双母线制双母线制的优点有：①轮流检修母线或母线隔离开关，不致引起供电中断；②在工作母线发生故障时，通过备用母线能迅速恢复供电。双母线制的缺点：开关数目增多，联锁机构复杂，切换操作繁琐，造价高。对用户供电系统不推荐采用双母线制。三、总降压变电所的主接线用户供电系统中，总降压变电所的常用电气主接线可概括为两类：线路变压器组方式和桥形接线方式。1.线路—变压器组接线图2-15线路—变压器组接线方式线路变压器组接线方式的共同特点：一回电源进线经过一台主降压变压器供电到厂内配电母线上。图2-15线路—变压器组接线方式a）图中变压器两侧设有断路器：当变压器检修时的操作顺序为：合闸时：先合QS1、QS2→再闭合QF1、QF2断开时：先断开QF1、QF2→在断开QS1、QS2b）图电源侧只有隔离开关QS1，主要使用于变压器专线供电；供电线路比较短，上级继电保护可实现变压器的保护；变压器容量比较小c)图主要用与35/0.4KV的直配，接线简单，变压器保护用跌落熔断器完成图2-16双回线路变压器组接线方式当用户有两回电源进线时，可采用双回线路一变压器组接线配以单母线分段制，用于对一、二级负荷供电，如图2-16所示。如继电保护和自动装置无要求，母线分段开关可仅设隔离开关。2．桥形接线a)内桥接线b)外桥接线内桥接线：当其中一个变压器检修或故障时，有一条回路会短时停电；适用于线路比较长或不经常切换变压器的情况外桥接线：当其中一条线路故障或检修时，有一台变压器会短时停运；适用于线路比较短或需要经常切换变压器的情况(1)10(6)kV电源进线(2)10(6)kV馈出线四、10(6)kV配电所的主接线配电所的配电母线可以是单母线或单母线分段制。负荷比较大后端无电源小容量小容量五、10(6)kV变电所的主接线电缆进线架空线进线低压馈出线的典型接线方式非频繁操作的线路电动机或频繁操作的线路六、变电所主接线的绘制变电所主接线图应说明：①电源电压、电源进线回路数和线路结构；②变电所的接线方式和运行方式；③高压开关柜和低压配电屏的类型和电路方案；④高低压电气设备的型号及规格；⑤各条馈出线的回路编号、名称及容量等。图2-23某35kV变电所高压配电系统图图2-24某10kV变电所低压配电系统图