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1、2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,1,第四章变配电所及其一次系统,4.1供电电压的选择 4.2变电所的配置 4.3变压器的选择 4.4变电所主要电气设备 4.5变配电所主接线 4.6变电所的布置和结构,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,2,4.1电压的选择,4.1.1 供电电压的确定 供电电压：指供配电系统从电力系统所取得的电源电压。 目前所用的供电电压为110kV、35kV、10kV、6kV（中小）。 采用哪一级供电电压，取决于: （1）电力部门所能提供的电源电压-外部因素。 （2）用户负荷大小及距离电源线路远近。一般，每一级供电电压都有对应的合理的供电容量及
2、供电距离，参考表4-1。当容量大、距离远时，为降低能耗，可采用高供电电压-内部因素。 （3）用户大型设备的额定电压决定了企业的供电电压。 其他因素：导线截面、功率因数、电费制等，需要综合考虑来确定。,工业企业 供电系统,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,3,高压配电电压-用户总降压变电所向高压用电设备配电的配电电压。 （1）一般采用10KV或6KV，优先采用10kV作厂内高压配电电压。 （2）对于有6kV设备的企业，如化工、制药厂等： 若6kV设备容量较大时，采用6kV高压配电电压；容量较小时，高压配电电压采用10kV,6kV设备采用10/6kV变压器供电。 （3）如果厂区环境
3、条件允许，可采用35kV作为高压配电电压直接深入负荷中心的直配方式,将35kV直接降为380V供电。,二、配电电压的确定 配电电压：指用户内部向用电设备配电的电压等级。,低压配电电压 规定低压配电电压等级为：380V/220V， 在石油、化工及矿山（井）场所可以采用660V的配电电压因为变电所距负荷较远，供电距离长。,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,4,第二节 变电所的配置,一、变电所的功能与类型 变电所是接受电能、变换电压、分配电能的环节，是工厂供配电系统的核心，在工厂中占据特别重要的地位。 按在供配电系统中的地位和作用，变电所分为:总降压变电所、独立变电所、车间变电所、杆
4、上变电所、建筑物及高层建筑物变电所。 小型工厂一般不设总降压变电所,通常是采用10KV城市配电网供电。,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,5,1. 总降压变电所（35110KV变换至610kV ）,总降压变电所：对大中型用户，负荷大，往往采用35KV（或以上）供电，再降压至10kV或6kV，向各车间变电所和高压用电设备配电。 用户是否要设置总降压变电所，由地区供电电压等级、企业负荷大小及分布情况确定。,设置原则： 企业规模不太大，车间或生产厂房布局比较集中，设一个总降压变电所 ； 企业规模较大，且有两个或以上的集中大负荷用电车间群，彼此之间相距又较远时，设立两个或两个以上的总降
5、压变电所。,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,6,2. 独立变电所（户内式）（610/0.4/0.23kV ） 设置原因： （1）相邻几个车间负荷大，不适于将变电所建到某一车间； （2）车间环境的限制，如制药、化工车间等由于管道多或有腐蚀性气体、易燃易爆气体等环境限制，必须建独立变电所； （3）中小型用户负荷不太大，建立一个用户独立变电所，给全厂供电。,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,7,车间附设变电所 利用车间的一面或两面墙壁，其变压器室的大门朝外开。 依据变压器在车间的位置，可分为：内附式和外附式。,3. 车间变电所（610/0.4/0.23kV）,内附式
6、：占用车间面积，但不影响车间外观。 外附式：在车间外部，不占用车间面积，便于车间设备的布置, 安全性要高一些。,车间内变电所-位于车间内的单独房间,处于负荷中心，电压、电能损耗和有色金属消耗量都减少。 占用车间面积，安全性差一些（对车间环境要求高，要考虑腐蚀、酸碱性等对变压器的影响），故适用于负荷较大的多跨厂房内，在大型冶金企业中比较多见。,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,8,4、柱上（或杆上）变电所 变电器安装在室外电杆上，适用于315KVA及以下变压器，常用于居民区、用电负荷小的用电单位，如油田、井场。,5、建筑物及高层建筑物变电所-民用建筑中常用,楼内建筑物变电所 常见
7、于高层建筑物，常置于高层建筑物的地下室或中间某层；地下室和高层；地下室、中间某层和高层。 变压器一律采用干式变压器；断路器用真空断路器。,辅助建筑物变电所 置于高层建筑物的辅助建筑物内，采用油浸式变压器。,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,9,二、变电所的位置选择,选择原则：安全、经济、方便等方面综合考虑，经技术、经济比较后确定。,1总降压变电所位置选择的原则-国家规定的，必须遵守,（1）尽量靠近负荷中心，缩短低压配电线路的距离，减少有色金属消耗量、电压损耗、电能损耗，保证电能质量；（2）考虑电源的进线方向，偏向电源侧；（3）进、出线方便；（4）设备运输、安装方便；（5）要考虑
8、企业发展及扩建的可能性；（6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；（7）不应设在有剧烈震动和高温场所；（8）不应设在地势低洼和可能积水的场所；（9）不应设在有爆炸危险区域。（10）未来发展。,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,10,2、车间变电所位置选择的原则,在计算出车间总计算负荷的基础上，按分散布置并接近负荷中心的原则确定车间变电所的位置，便于低压电网的备用联络。 同时车间变电所位置选择还要考虑：进出线方便；靠近电源侧；运输方便等。,变电所选址尽量靠近负荷中心是供电设计的一项基本原则；,3负荷中心确定 可用负荷指示图或负荷矩的计算法近似确定。,2020/9/23,第四章 变配
9、电所及其一次系统,11,（1）负荷指示图 负荷指示图：将电力负荷按一定比例用负荷圆的形式标示在企业或车间的平面图上。 各车间负荷圆的圆心位于车间的负荷“重心”（负荷中心）。 负荷均匀分布的车间，负荷中心就是车间的中心；负荷分布不均匀的车间内，负荷中心应偏向负荷集中的一侧。,由车间的计算负荷,则负荷圆的半径r：,K：负荷圆的比例系数,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,12,负荷指示图结合变电所位置选择的原则，择其最佳方案，可确定变配电所的位置。,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,13,（2）负荷功率矩法确定负荷中心,设有负荷P1、P2、P3，如图示。,在任选的直角
10、坐标系中的坐标分别为P1（x1，y1）、P2（x2，y2）、P3（x3，y3）。,总负荷的大小为：,假设负荷中心位于坐标P(x,y)处，则负荷中心的坐标为：,该方法仅考虑各负荷的功率和位置，而未考虑各负荷的工作时间，因而认为负荷中心是固定不变的。,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,14,实际中，负荷的工作时间不同，因此负荷中心不可能是固定的，与各负荷的功率及工作时间有关，因而提出负荷电能矩来确定负荷中心的方法。计算公式：,（3）按负荷电能矩法确定负荷中心,Pi：各负荷的有功计算负荷；Ai：各负荷的年有功电能消耗量； ti：各负荷在同一时间内的实际工作时间，应采用各负荷的年最大负
11、荷利用小时。,由于负荷中心并不是确定变电所位置的唯一因素，且负荷中心也会随机变动，大多数工厂变电所的位置都是靠近负荷中心偏向电源侧。,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,15,第三节 变压器的选择,一、变压器型号选择 文字符号：T 图形符号（双绕组变压器）：,变压器是变电所中最关键的一次设备，主要功能：升高或降低电压，以利于电能的合理输送、分配和使用。,工厂常用三相油浸式电力变压器和环氧树脂浇注干式变压器，属于直接向用电设备供电的配电变压器。 容量等级均采用通用的R10系列, 具有容量等级较密，便于合理选用。,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,16,1.变压器的分
12、类 （1）按绝缘及冷却方式分：油浸式自冷、风冷、水冷、强迫油冷等；干式浇注式、开启式、充气式等； （2）按调压方式分：有载调压，无载调压； （3）按相数分：单相，三相； （4）按导线分：铜芯，铝芯； （5）按用途分：普通变压器（常用）和特种变压器防雷式等；升压、降压等。 （6）按容量系列分：有R8系列和R10系列,我国工厂供配电系统目前推广应用的铝绕组电力变压器为SL7系列，新建工厂采用铜绕组的电力变压器S9系列。,在正常工作状态下，不断开电源，带负载调节分接开关。有载调压开关除了有过度电路外，还必须有良好的灭弧性能。对于电压要求比较严，有些地方的电压常常变化，得使用有载调压。,无载调压就是先
13、把变压器的电源断开，然后调分接开关，再接上电源让变压器正常工作。,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,17,如S9-1000/10表示三相铜绕组油浸式（自冷式）变压器，设计序号为9，容量为1000kVA，高压绕组额定电压为10kV。,2.型号及含义：,下图为三相油浸式和三相干式变压器外形结构。,S9系列与S7系列相比较，其空载损耗年均降低10%，负载损耗平均降低20%，节能效果明显。,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,18,三相干式变压器,油浸式电力变压器 1信号温度计 2铭牌 3吸湿器 4油枕（储油柜） 5油位指示器（油标）6防爆管 7瓦斯继电器 8高压套管 9
14、低压套管 10分接开关 11油箱12铁芯 13绕组及绝缘 14放油阀 15小车 16接地端子,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,19,（1）在多尘或腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型或防腐型变压器； （2）无特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9、SL9、S10-M、S11）； （3）对高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等对消防要求较高场所，宜采用干式电力变压器（SC、 SCZ、SCL 、SG3等）； （4）对电压波动较大，为改善电能质量采用有载调压电力变压器(SLZ7、 SZ7、 SFSZ 、SGZ3等)。 （5）选低损耗、节能型变压器，如
15、S9系列。,3.变压器型号的选择,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,20,二、变压器台数和容量的确定,主变压器：安装在总降压变电所的变压器；,在保证电能质量的要求下，应使投资、运行费用少，有色金属耗用量少。,总原则：,主变压器的台数、容量直接影响主接线的形式和配电装置的结构。,配电变压器：装在6-10KV/0.4KV的变压器。,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,21,（1）台数：1-2台 、级负荷比较大时,为保证供电可靠性，选择2台或更多的主变。 负荷变化较大的变电所，可设2台主变，采用经济运行方式。 三级负荷选择一台主变压器。如果负荷较大时，也可选择两台主变压
16、器。有少量、级负荷，可从邻近取得低压备用电源，也可设1台主变压器。,1总降变电所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。,（2）容量： 单台变压器容量 SN应能满足全部用电设备的计算负荷Sc，考虑冗余性及变压器的经济运行，要求： SN = (1.151.4)SC,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,22,2台变压器容量 任意一台主变压器容量SN应同时满足下列两个条件： （a）任一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%-70%的要求。 SN = (0.60.7)SC （b）任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷SC（+）的需要 SN SC（+）,变压器容量和台数和变电所主接线方案一起确定。,如果变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益。,2020/9/23,第四章 变配电所及其一次系统,23,2车间变电所变压器台数和容量的确定,（1）台数： 1）考虑因素同总降压变电所。 2）带一、二级负
