供電工程—供電系統(tǒng)的一次接線

1、第五章 供電系統(tǒng)的一次接線,第一節(jié) 概述第二節(jié) 電力變壓器選擇 （重點）第三節(jié) 電氣主接線基本形式 （重點）第四節(jié) 變配電所電氣主接線典型方案 （重點/難點）第五節(jié) 高低壓配電網(wǎng)接線 （重點）第六節(jié) 變配電所的類型與布置第七節(jié) 供電方案的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo),,第一節(jié) 概述,一次接線是指由電力變壓

2、器、各種開關(guān)電器及配電線路，按一定順序連接而成的表示電能輸送和分配路線的電路，亦稱主電路。,一次接線常用一次接線圖（主電路圖）表示，它是一種采用國標(biāo)符號繪制的功能性簡圖。一般繪制成單線圖。,包括設(shè)備安全及人身安全。,一次接線應(yīng)符合一、二級負(fù)荷對供電可靠性的要求,用最少的切換來適應(yīng)各種不同的運行方式，檢修時操作簡便，能適應(yīng)發(fā)展，便于擴建。,做到接線簡化、投資省、占地少、運行費用低。,一、一次接線的概念,二、對一次接線的要求,,第二節(jié) 電

3、力變壓器的選擇,一、電力變壓器的型式選擇,電力變壓器型式選擇是指確定變壓器的相數(shù)、調(diào)壓方式、繞組型式、絕緣及冷卻方式、聯(lián)結(jié)組別等，并應(yīng)優(yōu)先選用技術(shù)先進、高效節(jié)能、免維護的新產(chǎn)品。,油浸式 如S9、S9-M、S11型等，一般為自冷式。干 式 如SCB10、SG10型等 ，可帶風(fēng)機冷卻。,35～110/10.5kV總降壓變壓器為Y,d11。 10/0.4kV配電變壓器一般為 Y,yno或D,yn11。,續(xù)上頁,D,yn11

4、聯(lián)接的優(yōu)點：①有利于單相接地故障的切除； ②有利于抑制零序諧波； ③單相負(fù)載能力強。,Y,yno聯(lián)接繞組接線圖及相量圖,D,yn11聯(lián)接繞組接線圖及相量圖,二、電力變壓器的臺數(shù)與容量選擇,（二）容量的選擇,容量還應(yīng)滿足大型電動機及其它沖擊負(fù)荷的起動要求。,一般單臺車間變?nèi)萘坎灰舜笥?250kVA。,（一）臺數(shù)的選擇,考慮因素：①供電可靠性要求

5、 ②負(fù)荷變化與經(jīng)濟運行 ③集中負(fù)荷容量大小,①對單臺變壓器 滿足條件 ： SNT>SC （應(yīng)留有10～20％余量）,②對兩臺變壓器（一般為等容量，互為備用）滿足條件： SNT≈0.7Sc

6、 且 SNT≥Sc（Ⅰ+ Ⅱ）,保證負(fù)荷 的正常運行,例5-1,例5-1 某工業(yè)企業(yè)擬建造一座10/0.38kV變電所，所址設(shè)在廠房建筑內(nèi)。已知總計算負(fù)荷為1800kVA，其中一、二級負(fù)荷900kVA，COSφ＝0.8。試初選其主變壓器的型式、臺數(shù)和容量。,選用SCB10型10/0.4kV電力變壓器。無載調(diào)壓，分接頭±5%，聯(lián)接組別Dyn11，帶風(fēng)機冷卻并配置溫控儀自動控制，帶IP20防護外殼。,

7、每臺變壓器容量SNT≈0.7×1565kVA≈1096kVA，且SNT≥783kVA，因此初選每臺變壓器容量為1000kVA。,解 1.選擇變壓器型式,因有較多的一、二級負(fù)荷，故初選兩臺主變壓器。,無功補償后的總計算負(fù)荷 Sc＝1800kVA×0.8／0.92＝1565kVA，其中Sc（Ⅰ＋Ⅱ）＝900kVA×0.8／0.92＝783kVA。,2.選擇變壓器臺數(shù),3.選擇每臺變壓器的容量,三、電力變壓器

8、的過負(fù)荷能力,1）由于晝夜負(fù)荷不均勻而考慮的過負(fù)荷。2）由于夏季欠負(fù)荷而在冬季考慮的過負(fù)荷。,電力變壓器在事故情況下（例如并列運行的兩臺變壓器因故障切除一臺時），允許短時間較大幅度地過負(fù)荷運行，而不論故障前負(fù)荷情況如何，但運行時間不得超過規(guī)定時間。,（一）正常過負(fù)荷,對于油浸式變壓器，其允許過負(fù)荷包括以下兩部分：,（二）事故過負(fù)荷,以上兩部分過負(fù)荷可以同時考慮，但是，對室內(nèi)變壓器，過負(fù)荷不得超過20％；對室外變壓器，過負(fù)荷不得超過30

9、％。,干式電力變壓器一般不考慮正常過負(fù)荷。,,第三節(jié) 電氣主接線基本形式,一、有母線的主接線,特點：電源進線和所有引出線都連接于同一組母線WB上。,圖a 一路電源,1.單母線接線,母線----匯集電能和分配電能,續(xù)上頁,優(yōu)缺點：簡單、清晰、設(shè)備少；但可靠性與靈活性不高。,應(yīng)用：一般供三級負(fù)荷，兩路電源進線的單母線可供二級負(fù)荷。,聯(lián)鎖,圖b 兩路電源一用一備,續(xù)上頁,單母線分段接線圖,2. 單母線分段接線,①兩路電源一用一備時

10、，分段斷路器接通運行。,②兩路電源同時工作互為備用時，分段斷路器則斷開運行。,續(xù)上頁,特點：每個回路經(jīng)斷路器和兩組隔離開關(guān)分別接到兩組母線上。,3. 雙母線接線,應(yīng)用：用于有大量一、二級負(fù)荷的大型變配電所。,雙母線接線圖,二、無母線的主接線,特點:接線簡單，設(shè)備少，經(jīng)濟性好，適于只有一臺主變壓器的小型變電所。,圖1 線路－變壓器組單元接線,1. 線路－變壓器組單元接線,續(xù)上頁,圖2 雙回線路－變壓器組單元接線,正常運行時，兩路電源

11、及主變壓器同時工作，變壓器二次側(cè)母聯(lián)斷路器QF3斷開運行。,雙回線路－變壓器組單元接線可供一、二級負(fù)荷。,續(xù)上頁,橋式接線圖,a) 內(nèi)橋,b) 外橋,2.橋式接線,能實現(xiàn)電源線路和變壓器的充分利用。,,第四節(jié) 變配電所電氣主接線 典型方案,一、變配電所電氣主接線的設(shè)計 與繪制,1.電氣主接線的設(shè)計 一般應(yīng)遵循如右步驟：,2.電氣主接線圖（主電路圖）的繪制,主接線圖的繪制應(yīng)與柜、屏的實際布局相對

12、應(yīng)。,主接線圖應(yīng)詳細(xì)標(biāo)注。,二、10kV變電所電氣主接線典型方案,變壓器一次側(cè)采用線變組單元接線。,1、一路外供電源 （1）裝有一臺變壓器,一次側(cè)電氣主接線,二次側(cè)電氣主接線圖,續(xù)上頁,變壓器二次側(cè)采用單母線接線。,續(xù)上頁,變壓器一次側(cè)采用單母線接線。,1、一路外供電源 （2）裝有兩臺或以上變壓器,變壓器一次側(cè)電氣主接線圖,二次側(cè)采用單母線分段接線。 低壓配電屏采用抽出式柜，其插接頭可起到隔離作用。,

13、續(xù)上頁,變壓器二次側(cè)電氣主接線圖,續(xù)上頁,設(shè)兩路外供電源采用一用一備運行方式。,2、兩路外供電源,一次側(cè)電氣主接線圖,變壓器一次側(cè)采用單母線接線。,續(xù)上頁,低壓主接線仍采用單母線分段接線形式 低壓配電屏采用固定分隔式，斷路器為插入式安裝。,二次側(cè)電氣主接線圖,三、10kV配電所電氣主接線典型方案,設(shè)變電所由兩路外供電源供電，其中電源1容量可供全部負(fù)荷，電源2容量可供部分重要的負(fù)荷。,,采用單母線分段接線。,電氣主接線圖,第五節(jié)

14、 高低壓配電網(wǎng)接線,1.放射式,一、高壓配電網(wǎng)接線,（一）高壓配電網(wǎng)接線基本形式,特點：配電母線上每路或兩路饋電出線僅給一個負(fù)荷點單獨供電。,單路放射式,續(xù)上頁,雙路放射式,放射式線路故障影響范圍小，因而可靠性較高，而且易于控制和實現(xiàn)自動化，適于對重要負(fù)荷的供電。,續(xù)上頁,2. 樹干式,電纜分支箱,單回路樹干式,特點：配電母線上每路饋電出線給同一方向的多個負(fù)荷點供電。,續(xù)上頁,雙回路樹干式,電纜分支箱,樹干式線路及其開關(guān)電器數(shù)量少，投資

15、省，但可靠性不高，不便實現(xiàn)自動化。,續(xù)上頁,3、 環(huán)式（環(huán)網(wǎng)接線）,特點：把兩回樹干式配電線路的末端或中部連接起來構(gòu)成環(huán)式網(wǎng)絡(luò)。,一般開環(huán)運行,可靠性較高,續(xù)上頁,拉手環(huán)式,續(xù)上頁,（二）高壓配電網(wǎng)的設(shè)計,考慮因素：供電可靠性的要求、車間配電變壓器的容量及分布、地理環(huán)境等。,一般用戶高壓配電網(wǎng)宜采用放射式。,對一般負(fù)荷及容量在1000kVA及以下的變壓器，宜采用普通環(huán)式接線。,對于重要負(fù)荷，可采用雙回路放射式，或采用工作電源接線為放射

16、式、備用電源接線為樹干式的組合形式，根據(jù)情況，也可采用拉手環(huán)式接線。,對于三級負(fù)荷，為節(jié)省投資可采用樹干式，負(fù)荷較大時則可采用分區(qū)樹干式接線。,配電級數(shù)不宜多于兩級。,例5-2,例5-2：已知某工廠設(shè)有一座35/10kV總降壓變電所HSS和4座10/0.38kV車間變電所STS1～STS4。 STS1設(shè)兩臺變壓器（二級負(fù)荷占70％）， STS2設(shè)一臺變壓器（二級負(fù)荷占10％）， STS3和STS4均設(shè)一臺變壓器（為三級負(fù)荷）。試設(shè)計該工

17、廠高壓配電網(wǎng)接線圖。,二、低壓配電網(wǎng)的接線方式,a) 單回路放射式,（一）低壓配電網(wǎng)接線基本形式,b) 雙回路放射式,1. 放射式,續(xù)上頁,2. 樹干式,b)雙回路樹干式,a) 單回路樹干式,續(xù)上頁,多用于各車間變電所低壓側(cè)之間的聯(lián)絡(luò)線，彼此連成環(huán)式，互為備用。,3. 環(huán)式,正常時備用電源不供電，即也采用開環(huán)運行方式。,續(xù)上頁,鏈?zhǔn)骄€路只在線路首端設(shè)置一組總的保護，可靠性低。,4. 鏈?zhǔn)?適用于從配電箱對彼此相距很近、容量很小的次要用電

18、設(shè)備的配電。,照明箱,續(xù)上頁,應(yīng)滿足用電設(shè)備對供電可靠性和電能質(zhì)量的要求，同時應(yīng)注意接線簡單、操作方便安全，具有一定靈活性。,（二）低壓配電網(wǎng)的設(shè)計,配電系統(tǒng)的層次不宜超過三級。,正常環(huán)境的車間或建筑物內(nèi)，當(dāng)大部分用電設(shè)備為中小容 量，且無特殊要求時，宜采用樹干式配電。,用電設(shè)備為大容量，或負(fù)荷性質(zhì)重要，或在有特殊要求的 車間、建筑物內(nèi)，宜采用放射式配電。,部分用電設(shè)備距供電點較遠(yuǎn)，而彼此相距很近、容量很小 的次要用電設(shè)備，可

19、采用鏈?zhǔn)脚潆姟?高層建筑物內(nèi)，當(dāng)向樓層各配電點供電時，宜采用分區(qū)樹 干式配電；部分較大容量的集中負(fù)荷或重要負(fù)荷，應(yīng)從低 壓配電室以放射式配電。,例5-3,某高層住宅低壓配電系統(tǒng)圖（豎向配電系統(tǒng)圖）,,第六節(jié) 變配電所的類型與布置,一、變配電所的所址與型式,用戶變配電所按功能分： 35～110/10kV總降壓變電所 10kV配電所 10/0.38kV（車間）變電所 35/0.38kV直降變

20、電所,變配電所的位置（所址）選擇： 應(yīng)接近負(fù)荷中心 考慮進出線方便、設(shè)備運輸方便、接近電源側(cè)； 注意防塵、防腐、防水、防火、防爆等。,續(xù)上頁,,總降壓變電所型式有室內(nèi)型和室外型。,室內(nèi)變電所,戶外成套變電站,戶外桿上變電臺,地下變電所,室內(nèi)變電所的幾種型式,二、變配電所的布置,1. 便于運行維護與檢修,（一）基本要求,2. 便于進出線,3. 保證運行安全,4. 節(jié)約土地與建筑費用,5、適應(yīng)發(fā)展要求,變配電裝置要有足夠的安全凈距和操

21、作維護通道。,變配電所總體布置的方案應(yīng)因地制宜，合理設(shè)計。,（二）總體布置方案,續(xù)上頁,某10/0.38kV變電所電氣平面布置圖（示例）,續(xù)上頁,10/0.38kV變電所的電氣平面布置方案（示例）,1-高壓開關(guān)柜2-變壓器3-低壓配電屏 4-值班,三、組合式成套變電站的布置,1. 預(yù)裝式變電站,預(yù)裝式變電站是一種集高壓受電部分、配電變壓器、低壓配電部分于一體的組合裝置，俗稱歐變。一般為“目”字型結(jié)構(gòu)。,續(xù)上頁,2. 組合式變壓器

22、,組合式變壓器是將變壓器本體、開關(guān)設(shè)備、熔斷器、分接開關(guān)及相應(yīng)輔助設(shè)備進行組合在一起的變壓器，俗稱美變。 一般為“品”字型結(jié)構(gòu)。,,第七節(jié) 供電方案的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo),一、供電方案的技術(shù)指標(biāo),供電系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)包括：供電的安全性與可靠性；電能質(zhì)量；運行和維護的方便及靈活程度；自動化程度；建筑設(shè)施的壽命；占地面積；新型設(shè)備的利用等。,供電系統(tǒng)的經(jīng)濟指標(biāo)有投資費和年運行費。,設(shè)方案1和方案2的綜合投資費用分別為Z1和Z2，年運行費用分

23、別為F1和F2，若Z1＜Z2，F(xiàn)1＜F2，則采用方案1；若Z1＞Z2，而F1＜F2，可計算投資回收期T=(Z1-Z2)／(F1-F2)，若T≤5年，則宜選方案1，否則宜選方案2。,二、供電方案的經(jīng)濟指標(biāo),,本章小結(jié),本章是本課程的重點，也是從事供電工程設(shè)計與運行必備的基礎(chǔ)知識。 本章首先講述了供電系統(tǒng)一次接線的概念、基本要求以及電力變壓器型式、臺數(shù)和容量的選擇方法 ；其次重點分析了變配電所主接線的基本形式及一些典型方案，介紹高

24、低壓配電網(wǎng)的接線形式 ;然后講述了變配電所的型式與布置，并給出常見方案，對預(yù)裝式變電站與組合式變壓器也作了簡要介紹 ；最后簡要討論了供電方案的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 。 本章重點：電力變壓器選擇、電氣主接線的基本形式、高低壓配電網(wǎng)的接線。 本章難點：變配電所電氣主接線案例、供電方案的技術(shù)經(jīng)濟比較。 教學(xué)基本要求：了解電力變壓器的結(jié)構(gòu)類型與聯(lián)接組別、過負(fù)荷能力、變配電所的結(jié)構(gòu)與布置要求；理解對一次接線的

25、基本要求、供電方案的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)；掌握電力變壓器臺數(shù)與容量的選擇方法、變配電所電氣主接線基本形式、高低壓配電網(wǎng)的接線形式；靈活運用10kV及以下變配電所電氣主接線以及高低壓配電網(wǎng)接線的設(shè)計方法。,油浸式電力變壓器,10kVS9-M型,35kVS9型,10kVS9型,續(xù)上頁,,10kVS11-M型,非晶合金鐵心,干式電力變壓器,10kV級SCB10型 (IP00),續(xù)上頁,,10kV級SG10型,10kV級干式變壓器防護外殼 (IP20)

26、,10kV級SCR9型,高壓電纜分支箱,歐式電纜分支箱（對接式分支 ≤8）,美式電纜分支箱（1分3）,硅橡膠電纜插頭,電纜插座,續(xù)上頁,,,1.分支箱頂蓋    2.分支箱側(cè)門    3.電纜出線分支    4.電纜進線分支5.雙通套管   6.分支箱側(cè)門  7.分支箱箱體 

27、 8.避雷器9.接地線        10.接地線板     11.防鼠罩         12.電纜固定夾,環(huán)網(wǎng)電纜分支箱,,環(huán)網(wǎng)柜主電路,電動操作箱,環(huán)網(wǎng)柜,戶外防護箱IP33,高壓配電級數(shù),,第一級,第一級,一級,第二級