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变电所


第三章变电所
第一节 概述
变电所:引入电能经电力变压器换成另一电 压等级的电能后,再由配电线路送到各下一 级变电所或用电负荷的变配电的场所。
配电所:把同一级电压的电能重新分配给附 近变电所或用电负荷的配电的场所。

? ? ? ?

? ? ? ? ?

一、工业企业变电所的类型 (一

)室内变电所 1.总降压变电所 对大中型企业和建筑,由于负荷较大, 往往采用35KV(或以上)电源进线,降 至10KV/6KV。再向各车间或楼宇变电所 和高压用电设备配电。 2. 独立变电所 3. 车间变电所 4. 附设变电所:车间的一面或两面墙壁。 (1)内附设变电所 (2)外附设变电所

(二)室外变电所
1.露天变电所:放室外台上,低压配电设备装于室 内。

2.半露天变电所:同上。有防雨防顶板或上方有建 筑挑檐。 3.杆上变电所:结构简单,投资少。315kVA以下, 居民区。

二、高层建筑变电所类型
(一)楼内变电所 1.位置要合理:一般在一层(办公楼)或地 下(商用楼) 2.不用油浸式变压器,用干式变压器。 (二)辅助建筑变电所 设在临近辅助建筑物中,可用油浸式变压器。 临近各机房。

第二节 变压器容量和台数的确定
一、变压器台数的选取原则 1.确定车间变电站变压器台数的原则 (1)一般车间、居民住宅、机关学校:容量允许,且负 荷变化不大,易选用1台变压器(容量<1000kVA);

(2)如果一、二级负荷比例较大,或用电负荷变化较大、

或集中用电负荷较大的用2台变压器;
(3)特殊场合(如矿井下)可选2台变压器

2. 确定企业总变电站变压器台数的原则

(1)当企业大部分负荷属于三级,少部分一、二 级负荷可由邻近取得备用电源时,可装设1台变压 器; (2)如企业一、二级负荷比例较大,必须装设2

台变压器,互为备用,一台暂时停运时,另一台能
承担全部一、二级负荷。

(3)特殊情况装设2台变压器,如分期建设;

3.两台变压器互为备用的方式 (1)明备用:两台变压器,每台均按承担100% 负荷选 择,一台工作,一台备用; (2)暗备用:两台变压器同时投入使用,每台均按承担 50% 负荷选择,两台的容量均按计算负荷的70% ~80%选

择。

二、变压器容量选择(70%效率最高)
⑴单台变压器容量的确定

S N ? (1.15 ~ 1.4) S C
⑵装两台变压器容量的确定 任意一台变压器的容量应同时满足: ① N C

S

? 0.7 S



S N ? S C (? ?? )

⑶考虑负荷发展,留有一定容量裕度。

电力变压器事故过负荷允许值
油浸自 冷变压 器` 过载百分数 % 允许过载时 间/min 30 120 60 45 75 20 100 10 200 1.5

干式变 压器

过载百分数 %
允许过载时 间/min

10

20

30

50

60

75

60

45

16

5

例:某车间变电所(10kV/0.4kV),总计算负 荷为1350kVA,其中一、二级负荷为680 kVA。 试选择变压器的台数和容量。

解:因为该车间有比例较大的一、二级负荷, 宜选择两台变压器。

S N ? 0.7 SC ? 945 kVA
且任一台变压器要满足

S N ? 680 kVA
因此,可选两台容量均为1000可kVA的变压器, 具体型号为S9-1000/10。

第三节 变电所主接线
明确什么是主接线?

主接线(又称一次接线、主回路、 一次回路):配电系统中承担 输送和分配电能任务的电路, 称为主接线。主接线回路中 的设备称为 一次设备,如变压器、断路器、 隔离开关、避雷器、互感器 和母线等。

二次接线(二次回路):

用来监控、指示、检测和保护一次设备 运行的电路。二次接线回路中的所有电 气设备称为二次设备或二次元件,如仪 表、继电器、操作电源等。

一、对主接线的要求
(1)可靠性 电气接线必须保证用户供电的可靠性, 应分别按各类负荷的重要性程度安排相应可靠程度 的接线方式。 (2)灵活性 电气系统接线应能适应各式各样可能 运行方式的要求。 (3)安全性 电力网接线必须保证在任何可能的运 行方式下及检修方式下运行人员的安全性与设备的 安全性。 (4)经济性 最少的投资与最低的年运行费。

(5)应具有发展与扩建的方便性 在设计接线方时 要考虑到5~10年的发展远景。

? 注: ? 1.主接线只表示电气联接关系,不 表示实际位置关系。 ? 2.用单线表示三相系统。

二、变电所母线的接线方式
母线:又称汇流排、母线排等,是电路中的电
气节点,起着集中变压器电能,向用户馈线分配 电能的作用。 母线的接线方式分下列三种:

单母不分段接线方式 单母分段接线方式 双母线接线

㈠单母不分段接线 方式(单回路进线 用)
1.优点:电路简单、 设备少、造价低。 2.缺点:可靠性与灵 活性差,当母线隔离 开关故障或检修时整 个系统停电。 3.使用场合:对供电 要求不高的场合。

QS----隔 离开关 QF----断 路器

4.改进1:母线分两段,提高了灵活性和可靠性。 QS----隔离开关

QF----断路器

5.改进2:带旁路 母线的单母线接 线,可靠性大大 提高

QS----隔离开关 QF----断路器

㈡单母分段接线方式(双回路或多 回路进线用)

? 优点:供电可靠性相对提高,操作灵活, 除母线故障或检修外,可对用户连续供 电。 ? 缺点:母线故障或检修时,仍然有50% 左右的用户停电。 ? 适用范围:具有两路电源进线,一、二 级负荷可接于两段母线,发生故障时, 同步切换,那边有电接通那段母线。

注:倒闸操作
? 例对电源1进行检修的倒闸操作:
? 切断断路器 QF1和QF2→切断隔离开

关QS1~QS4 →闭合分段隔离开关
QSL →闭合隔离开关QS3和QS4 →闭 合断路器 QF2

㈢双母线 接线

? 适用场合:用电负荷大,重要负荷多、 可靠性要求高的场合。

? 优点:二条母线互为备用,可靠性高。 ? 缺点:投资大。

三、总降压变电所主接线
? ㈠线路-变压器主接线 ? 1.一次无母线,二次单母不分段 ? 接线说明:单电源进线,一台变压器, 一次侧无母线,二次侧单母不分段。
? 特点:接线经济简单,可靠性低,适用 于负荷不大的三级负荷。

? 2.一次侧单母,二次侧单母分段主接线 ? 接线说明:单电源进线,二台变压器,一 次侧单母线,二次侧单母分段。 ? 特点:相对来说提高了供电接线经济简单, 适用于三级负荷或部分二级负荷。

㈡桥式接线(两路电源进线)常用
? 特点:(1)接线简单; ? ? ? (2)经济; (3)可靠性高; (4)安全;

?

(5)灵活。
间的位置不同分为 两种

? 根据桥断路器跨接在两路电源进线之

1.内桥接线
? 桥断路器跨接在进线断路器的内侧,靠近 变压器。 ? 适用场合: ? ①供电线路长,线路故障率大 ? ②负荷比较平稳,主变压器不需要频繁切 换操作; ? ③无穿越功率的终端变电所。

2. 外桥接线
? 桥断路器跨接在进线断路器的外侧,靠 近电源侧。 ? ? ? ? 适用场合: ①供电线路短,线路故障率少; ②负荷变化大,主变压器操作频繁; ③有穿越功率流过的中间变电所。

㈢环网式接线

四、车间变电所主接线
(一)车间变电所中线路——变压器组的

6种接线方式

? (a)隔离开关引入:车间变电所高压 侧无保护功能,只能在电源端控制,运 行灵活差; ? (b)跌落式熔断器引入:可做保护元 件 (一般用于露天变电所); ? (c)电力电缆直接引入:用于车间变 电所与高压配电所在同一建筑的情况; ? (d)隔离开关与接地开关组引入:与 (a)基本相同,加接地开关,保证了 安全

? (e)负荷开关与熔断器引入:负荷 开关接通或断开负荷电流,熔断器 断开短路电流 ? (f)隔离开关与断路器引入:断路 器在故障时迅速切除变压器,隔离 开关在检修时将电源隔开

其 它 一 些 形 式

五、民用建筑变电所主接线
㈠一般民用建筑变电所主接线

一般民用建筑:9层以下住宅楼,高度不
超过24米的普通教学楼和办公室等。

(三级负荷)

㈡高层民用建筑变电所主接线
? 高层民用建筑:10~18层及以上住宅楼, 24~50米的公共建筑。(二级负荷)

? 超高层民用建筑:19 层及以上住宅楼, 50 米的公共建筑。(一级负荷)

㈢特殊高层建筑变电所主接线

㈣箱式变电站(组合式变电所)主接线
由高压室、变电所室和低压室组成

? 习题

? 1.分别画出内桥型、外桥型结线图, 并简述两者适用差别。

? 2.请画出车间变电所中线路——变

压器组的6种接线方式中的任意4种
接线,并标明接线引入方式。

变压器型号与含义

断路器型号与含义

2-4变电所主要电器设备

ZN28A-10型真空断路器外形结构

隔离开关型号与含义

? 习题:1、电流互感器在使用时应注意什么?为什么? ? 答案:二次线圈不能开路。电流互感器二次侧的负荷为 仪表或继电器的电流线圈等,阻抗很小,运行上基本为 短路状态。如果二次线圈开路,一次侧的电流仍然维持

不变,而二次电流等于零,二次侧会产生数千伏的高压,

威胁二次绝缘和人身安全,使铁心损耗增加,严重发热, 烧毁设备。

? 2、电压互感器在使用时应注意什么?为什么? ? 答案:二次线圈不能短路。电压互感器在正常运 行时,由于二次负载主要是仪表和继电器的电压 线圈,其阻抗均很大,基本上相当于变压器的空 载状态,即电压互感器本身所通过的电流很小。 如果二次侧发生短路,短路电流很大,极易烧坏 电压互感器。

2-5变电所的控制、信号及测量回路
变电所的二次回路:

控制回路

信号回路
测量回路

一、控制回路
1.什么是控制回路?
系统运行中要对断路器等电气设备进行投切等 控制,断路器的操作通过它的操作机构来完成的, 控制回路就是用以控制操作机构动作的电气回路。

[可以就地手动控制(容量小、10KV以下断路器),

也可以远距离(在主控制室通过控制屏)控制,尤
其对于高压设备,手动控制不安全。]

2.对控制回路的基本要求 (1)控制回路短时通电,操作停止之后自 动断电(平时不带电); (2)应能正确指示断路器的跳、合闸位置; (3)断路器不仅能够用控制开关进行操作, 合闸;

而且应能由继电保护及自动装置实现自动跳、

(4)应能对控制电源和跳、合闸回路的完 整性进行监视; (5)有电气“防跳”措施 注:什么是”防跳”? 当控制开关远方合断路器时,可能将有持

续故障电路接入,继电保护装置会使断路器跳
闸,如果此时控制开关仍处于合闸位置,断路

器又将重新合闸,继电保护装置会再次使断路
器跳闸,出现”跳跃”现象.控制回路应有”

防跳”措施.

㈠高压断路器分、合闸控制回路

万能开关(SA):控制回路中的核心器件

有六个档位:(1)跳闸后、(2)预备 合闸、(3)合闸、 (4)合闸后、 (5) 预备跳闸、 (6)跳闸

1. 合 闸 过 程



合 闸 前



1. 合 闸 过 程 预 备 合 闸





1. 合 闸 过 程





合 闸

继电保护

1. 合 闸 过 程

合 亮



合 闸 后

三、测量回路
作用:变电所中的电气测量和电能计量仪 表,用以监视设备运行状况、供电质量 及计量电能的消耗量等。
? ㈠互感器的选择 ? 互感器(包括电流和电压互感器):用于测量和 控制中,使仪表量程扩大,并是测量仪表或继电 保护、控制装置与高电压、大电流隔离,保证设 备和人身安全。

1.电流互感器的选择 电流互感器:把大电流变成5A标准小电流, 注意使用时不能开路。 满足条件: 1)原边额定电压应大于或等于线路工作电 压; 2)原边额定电流应大于线路的最大工作电 流(一般取1.2~1.5倍); 3)电流互感器的动稳定、热稳定应满足线 路短路时的要求。

2.电压互感器的选择

电压互感器:把大电压变成100V标准小电压, 注意使用时不能短路。 满足条件: 1)一次额定电压应等于供电线路的工作电 压; 2)电压互感器的准确度应满足测量回路和 继电保护的要求; 3)电压互感器的最大负荷容量不应超过其 额定容量。

(二)测量仪表的选用 1.电流表与电压表的选用

电流表:属于观测仪表,对准确度要求不高; 与电流互感器配套使用的量程为5A刻度盘 刻度按电流互感器一次绕组额定电流标度; 表盘上标出电流互感器变比。 注:接线方式:电流互感器一次绕组串入被 测线路,二次绕组与仪表连接,二次绕组 和铁芯可靠接地,(不允许开路,不能专 设熔断器)

电压表:电压互感器配套使用的量程为100V 刻度盘刻度按电压互感器一次绕组额定电 压标度;表盘上标出电压互感器变比。
注:接线方式:电压互感器一次绕组并入被 测线路,二次绕组与仪表连接,二次绕组 和铁芯可靠接地。(不允许短路,一、二 次绕组均要设熔断器)

2.电能装置的选用 ⑴选用原则 功率表:正确选择测量功率的量限,包括电 流量限和电压量限。 电度表:1)确定单项还是三相电度表,三 相电度表又分三相三线和三相四线。 2)电度表额定电压和额定电流要与各互感 器二次侧额定值相符。 3)总降压变电所应选择标准度不低于1.0级 的有功电度表和2.0级的武功电度表。

⑵接线要求 1)检测互感器极性(保证和不接入互感器 时一样); 2)电流线圈和电压线圈,带*的端钮接在电 源的同一端线上; 3)三相电度表相序不能接错。

2-6变电所的结构与布置
一、变电所选址
(一)总变电所选址

1.接近负荷中心或网络中心;

2.进出线方便;
3.不妨碍企业发展,考虑扩建的可能性; 4.适宜的地质、地形和水文条件;

5.有足够的用地面积;

6.运输条件好的地方; 7.避开多灰尘和有腐蚀气体的场所; 8.与冷却塔、喷水池等之间满足规定的距离

要求;
9.标高应考虑不受洪水影响; 10.避免有强烈震动或低洼积水的场所。

(二)单元变电所选址

1.接近负荷中心或大容量用电设备;

2.进出线方便;
3. 运输条件好的地方; 4.避免有强烈震动或低洼积水的场所; 5.避开多灰尘和有腐蚀气体的场所; 6.楼内变电所的正上方不允许有厕所、浴室

及经常积水的设施。

二、变电所总体布置

户内变电所通常包括:高压配 电室、变压器室和低压配电室 等三部分。 有的还有控制室、值班室 和电容器室等。

(一)变电所布置要求

1)室内布置应紧凑合理,应保证要求最 小宽度,考虑今后发展和扩建的可能。

2) 合理布置变电所各室位置。
3) 变压器室和高压电容器室避免西晒, 控制室和值班室朝南方,利用自然采

光和通风。

4)配电室的设置应符合安全和防火要求。

5)高、低压配电室、变压器室、电容器室
的门应向外开,相邻的配电室的门应双向 开启。

6)变电所内采用不可燃材料装修,不允许
热力管道、可燃气管等各种管道从变电所

内经过。

(二)

变电 所布

置方



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