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1、第2章 供配电一次系统,供配电技术,南京师范大学电气工程系,2,第2章 供配电一次系统,2.1 供配电系统常用电气设备 2.2 变电所的电气主接线 2.3 变电所的结构与布置 2.4 供配电网络的网络结构 2.5 供电网络的结构与敷设,3,2.1 供配电系统常用电气设备,2.1.1 电力变压器 电力变压器（power transformer）是变电所的核心设备，通过它将一种电压的交流电能转换成另一种电压的交流电能，以满足输电、供电、配电或用电的需要。,4,1. 常用电力变压器的种类 （1）按相数分类：有三相电力变压器和单相电力变压器。大多数场合使用三相电力变压器，在一些低压单相负载较多的场合，
2、也使用单相变压器。 （2）按绕组导电材料分类：有铜绕组变压器和铝绕组变压器。目前一般均采用铜绕组变压器。 （3）按绝缘介质分类：有油浸式变压器和干式变压器。油浸式变压器由于价格低廉而得到了广泛应用；干式变压器有不易燃烧、不易爆炸的特点，特别适合在防火、防爆要求高的场合使用，绝缘形式有环氧浇注式、开启式、六氟化硫（SF6）充气式和缠绕式等。干式变压器现已在中压等级的电网中逐步得到了广泛的应用。,5,2. 常用变压器的容量系列 我国目前的变压器产品容量系列为R10系列，即变压器容量等级是按 为倍数确定的，如：100kVA、125 kVA、160 kVA、200 kVA、250 kVA、315 kV
3、A、500 kVA、630 kVA、800 kVA、1000 kVA、1250 kVA、1600 kVA等。,6,2.1.2 高压开关设备 1. 高压断路器 2. 高压隔离开关 4. 高压负荷开关 5. 高压熔断器,7,高压断路器（circuit-breaker）是带有强力灭弧装置的高压开关设备，是供配电系统中重要的开关设备，它能够开断和闭合正常线路与故障线路，主要用于供配电系统发生故障时与保护装置配合自动切断系统的短路电流。 高压断路器通常按照灭弧介质分类，主要有: 少油断路器（已基本淘汰） 真空断路器 SF6（六氟化硫）断路器 高压断路器的型号含义,8,9,SN10-10型断路器,10,Z
4、N28-12型,ZN28A-12型,VD4型,11,瓷柱式,落地罐式,12,隔离开关的主要功能是隔离电源，当它处于分闸状态时，有着明显的断口，使处于其后的高压母线、断路器等电力设备与电源或带电高压母线隔离，以保障检修工作的安全。由于不设灭弧装置，隔离开关一般不允许带负荷操作，即不允许接通和分断负荷电流（和断路器配合使用时，要严格遵守操作顺序，即停电时，应先使断路器跳闸，后拉开隔离开关；送电时，应先合隔离开关，再闭合断路器）。 但可用来分合一定的小电流，如励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器等。,13,14,高压负荷开关是一种介乎隔离开关与断路器之间
5、的结构简单的高压电器，具有简单的灭弧装置，常用来分合负荷电流和较小的过负荷电流，但不能分断短路电流。此外，负荷开关还大多数具有明显的断口，具有隔离开关的作用。 负荷开关常与熔断器联合使用，由负荷开关分断负荷电流，利用熔断器切断故障电流。因此在容量不是很大、同时对保护性能的要求也不是很高时，负荷开关与熔断器组合起来便可取代断路器，从而降低设备投资和运行费用。这种形式广泛应用于城网改造和农村电网。,15,真空式,SF6式,油浸式,压气式,16,高压熔断器（fuse）是供配电网络中人为设置的最薄弱的元件。当其所在电路发生短路或长期过载时，它便因过热而熔断，并通过灭弧介质将熔断时产生的电弧熄灭，最终开
6、断电路，以保护电力电路及其他的电气设备。,跌落式熔断器,限流式熔断器,17,低压断路器,刀开关,低压负荷开关,2.1.3 低压开关设备,播放动画,18,2.1.4 互感器 电压互感器（potential transformer）和电流互感器（current transformer）常统称为互感器，从基本结构和原理来说，互感器是一种特殊的变压器。电力系统中的电压及电流，数值相差范围极大。为了减少测量仪表的规格，简化其生产过程，保证测量人员的安全操作，对于高电压、大电流均采用互感器降压、变流后再进行测量。同时互感器也可以作为继电保护和信号装置的电源，以使控制和保护装置与高压回路隔开。,19,电压互
7、感器可以扩大测量范围，相当于是一种降压变压器。它是由两个或者三个互相绝缘的线圈绕在同一个铁芯上构成的，二次侧额定电压为100V。 电压互感器的使用注意事项 电压互感器在使用时，二次侧不能短路。 为了安全起见，电压互感器二次侧必须有一端接地。,20,电流互感器将主回路的大电流变换成小电流，供计量和继电保护用。电流互感器二次侧额定电流通常为5A或1A。 电流互感器的使用注意事项 电流互感器二次侧不允许开路； 电流互感器二次侧必须一点接地； 注意电流互感器二次绕组的极性。,21,2.1.5 组合电器成套装置 1环网供电单元 环网供电单元（The Unit of Ring Network Power
8、Supply）由间隔组成，一般至少有三个间隔组成，即两个环缆进出间隔和一个变压器回路间隔。,22,城网一般用环缆，在用架空线的地方，可将架空线引至环网供电单元旁，再由电缆引进和引出，如图所示。,23,2. 预装式变电站 预装式变电站（prefabricated substation）俗称箱式变电站。预装式变电站就是一种把高压开关设备，配电变压器和低压配电装置按一定线路方案排布成一体的预制型户内、户外紧凑式配电设备。,24,特别适用于城网建设与改造，具有成套性强，体积小，占地少，能深入负荷中心，提高供电质量，减少损耗，送电周期短，选址灵活，对环境适应性强，安装方便，运行安全可靠及投资少，见效快等
9、一系列优点。 预装式变电站三个主要部分（高压配电装置，变压器及低压配电装置）的布置方式一般有两种： “目”字形和 “品”字形。 “目”字形布置接线方便，而 “品”字形布置接线紧凑。,25,26,27,3高压开关柜 开关柜是金属封闭式开关设备的俗称。按照国标GB3906的定义，金属封闭开关设备是指除进出线外，完全被金属外壳包住的开关设备。 高压开关柜（high voltage switchgear）结构紧凑，占地面积小，安装工作量小，使用和维修方便，且有多种接线方案以供选择，故用户使用极为便利。,28,（1）空气绝缘金属封闭开关设备（开关柜） 1）分类 铠装式 各室间用金属板隔离且接地，如KYN
10、1-10型 间隔式 各室间是用一个或多个非金属板隔离，如JYN2-10型 箱式 具有金属外壳，但间隔数目少于铠装式或隔离式，如XGN2-10型,29,30,31,32,2）型式 高压断路器的置放有两种型式： 落地式 断路器手车本身落地，推入柜内。如KYN1-10型和JYN2-10型。 中置式 手车装于柜子中部，如KYN18型中置柜，手车的装卸需要装卸车。目前中置式开关柜越来越多。,33,34,3）高压开关柜的型号含义 高压开关柜型号的表示和含义如下,35,4）“五防”功能 高压开关柜必须装设防止电气误操作的装置，具体功能为： 防止误分、误合断路器； 防止带负荷推拉小车； 防止误入带电间隔； 防
11、止带电挂接地线或合接地开关； 防止接地开关在接地位置时送电。,36,（2）SF6绝缘金属封闭开关设备（充气柜） 以SF6气体绝缘的开关柜简称充气柜。此产品的高压元件诸如母线、断路器、隔离开关、互感器等封闭在充有较低压力（一般0.020.05MPa）的SF6气体的壳体内。最大特点是不受外界环境条件的影响，可用在环境恶劣的场所。还有一个重要特点是：由于使用性能优异的SF6绝缘，大大缩小了柜体的外形尺寸。与空气绝缘相比， SF6充气柜的安装面积为其26%，体积为其27%。同时，由于充气柜配有性能良好的无油开关，大大减少了维修和检修工作量。,37,4低压开关柜 低压开关柜又叫低压配电屏。是按一定的线路
12、方案将有关低压设备组装在一起的成套配电装置。其结构形式主要有固定式、抽屉式两大类。固定式开关柜常见的型号有GGD等。抽出式开关柜常见的型号有GCK、GCL、DOMINO、MNS、SIVACON等。,返回目录,38,2.2 变电所的电气主接线,2.2.1 对主接线的基本要求 1. 主接线的定义 变电所的电气主接线是由电力变压器、各种开关电器、电流互感器、电压互感器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备以一定次序相连接的接受和分配电能的电路。,39,2. 主接线的要求 （1）安全性 必须保证在任何可能的运行方式及检修状态下运行人员及设备的安全。 （2）可靠性 能满足各级用电负荷供电可
13、靠性要求。 （3）灵活性 主接线应在安全、可靠的前提下，力求接线简单运行灵活，应能适应各种可能的运行方式的要求。 （4）经济性 在满足以上要求的条件下，力求达到最少的一次投资与最低的年运行费用最低。,40,2.2.2 有汇流母线的主接线 母线（bus）实质上是主接线电路中接受和分配电能的一个电气联结点，形式上它将一个电气联结点延展成一条线，以便于多个进出线回路的联结。 有汇流母线的主接线是我国目前广泛采用的接线形式，按母线设置组数的不同，又可分为单母线接线和双母线接线两大类。,41,1单母线接线 常用的单母线接线方式有单母线制和单母线分段制。,单母线制 单母线制形式如图所示，是有汇流母线的主接
14、线中结构最为简单的一类。在这种接线中所有电源和引出线回路都连接于同一母线上。 单母线制的可靠性和灵活性都较低，母线或连接于母线上的任一隔离开关发生故障或检修时，都将影响全部负荷的用电。,42,单母线分段接线 为了提高单母线接线的供电可靠性和灵活性，可采用断路器分段的单母线接线，如图所示，图中的QF3称为分段断路器。,43,2. 双母线接线 对于特别重要的负荷，当采用单母线分段接线，可靠性不能满足要求时，可考虑采用双母线接线，如图所示。W1为工作母线，W2为备用母线，其间通过断路器QF连接起来，QF称为母联断路器。,44,2.2.3 无汇流母线的主接线 前面分析的各种有母线的主接线形式中所采用的
15、断路器数目一般都大于连接回路的数目，造成整个配电装置占地面积大，建设成本高。对于一些对经济性要求较高的场合，在满足主接线可靠性要求的前提下，可考虑采用无汇流母线的主接线。 常见的有单元式接线和桥式接线。,45,1. 单元式接线线路-变压器组接线 单元式接线用于只有一回进线和一回出线的场合，只有一种运行方式，如图所示。这种这主接线形式只适用于向三级负荷供电。,46,2. 桥式接线 当只有两台变压器和两条线路时，可以采用桥式接线。桥式接线是单母线分段接线中进出线回路数相同，且取消进线或出线断路器时的特殊情况，将此时的母线分段断路器称为桥断路器。,47,桥式接线按照桥断路器的位置可分为： 内桥式接线
16、 外桥式接线,48,桥断路器在进线断路器的内侧（即变压器侧），则称为内桥式接线，如图(a)所示。 桥断路器在进线断路器的外侧（即进线侧），则称为外桥式接线 ，如图(b)所示。,49,内桥式接线的特点是：线路的投切比较方便，变压器的投切比较复杂，所以内桥式接线适用于进线线路较长，负荷比较平稳，变压器不需要经常投切的场合。 外桥式接线的特点和内桥相反：它适用于进线线路较短、负荷变化较大，变压器需要经常切换的场合。,50,桥式接线有工作可靠、灵活、使用的电器少、装置简单清晰和建设费用低等优点，并且它特别容易发展为单母线分段和双母线接线。因此广泛使用在220kV及以下的变电所中，具有两路电源的工厂企业变电所也普遍采用，还可以作为建设初期的过渡接线。,51,2.2.4 变电所的主接线举例 1. 总降压变电所常见的主接线 负荷大多为一类和二类负荷的化工厂、煤气厂、炼油厂等大型工业企业采用3510kV的线路两回路供电时，一般高压侧多采用内桥式接线，低压侧采用单母线分段接线。如图所
