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1、,第五章 变配电设备安全,概 述,第一节 电力用户变配电系统,第二节 配电变压器,第三节 互感器,第四节 高压电器,第五节 继电保护,第六节 变配电所的运行管理,概 述,变配电所担负着从电力系统受电、变压和配电的任务，是企、事业单位供电系统的枢纽。因此，变配电所一旦发生事故将带来重大损失。再则，变配电所装有大量高压设备和低压设备，而且密集度很高，安全问题比较突出。这使得保证变配电设备的安全运行有着特别重要的意义。,第一节 电力用户变配电系统,一、电力系统、电力网的概念,二、用户变配电系统,三、变配电所组成,四、变配电所的安全、技术要求,一、电力系统、电力网的概念,由发电机、升（降）压变压器、输
2、配电线路以及用电设备有机地连接起来的整体，称为电力系统。供电可靠性，供电质量合格，安全、经济、合理性，及运行调度的灵活性是对电力系统的基本要求。,在电力系统中，连接各种电压等级的输电线路、各种类型的变、配电所及用户的电缆和架空线路构成的输、配电网络称为电力网。,一、电力系统、电力网的概念,在电力网中，运行的发电机为星形接线时以及在电网中作为供电电源的电力变压器三相绕组为星形接线，我们把三相绕组尾端连接在一起的公共连接点称为中性点，电力网的中性点就是指这些设备中性点的总称。在电力系统中，电力网中性点的接地方式可分为两大类： 中性点直接接地的系统称为大电流接地系统；中性点不接地和经消弧线圈接地系统
3、，称为小电流接地系统。我国 3-10kv 系统，大多采用中性点不接地运行方式。 3-10kV 系统，当单相接地电流大于 30A 时，或者 20kV 及以上系统，当单相接地电流大于 10A 时，采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。110kV 及以上系统一般采用中性点直接接地的运行方式。,一、电力系统、电力网的概念,对380/22V低压配电网络，视具体情况采用10kV配电变压器低压侧中性点直接接地，配电变压器低压侧中性点不接地或经高阻抗接地三种运行方式。一般采用中性点直接接地的三相四线制和三相五线制的系统。,中性点的运行方式不同，系统的技术特性和工作条件也不同，因而对运行的可靠性，设备的绝缘及其保
4、护措施的影响和要求也不同。系统运行方式是关系到系统的经济和技术等方面的性能并且是由多种因素决定的综合问题。,一、电力系统、电力网的概念,根据我国实际供电水平及用电设备对供电可靠性的要求，用电负荷可分三级。 （）一级负荷。突然停电将会造成爆炸、火灾、中毒等导致人身伤亡危险或重大设备损坏且长期难以修复，给国民经济带来重大损失的用电负荷。 ( 2 ）二级负荷。突然停电将会产生大量废品，大量原材料报废或打乱复杂生产过程，造成大量减产，或将会发生重大设备损坏事故，给国民经济造成较大损失，以及人员密集的重要公共场所的用电负荷。 ( 3 ）三级负荷。突然停电后影响不大，以及所有不属于一级和二级负荷的其他用电
5、负荷。,一、电力系统、电力网的概念,一级负荷要求供电系统无论是正常运行还是发生事故都应保证连续供电。因此，应由两个独立的电源供电，并按生产的需要和允许停电的时间，采用双电源互相自动或手动切换的电气接线方式，或采用双电源分组同时供电的电气接线方式。如果一级负荷不大时，可采用自备发电机等设备作为第二电源。对于二级负荷应由双回路供电。当采用双回路有困难时（如在边远地区），则允许采用专用架空线供电。对于三级负荷则无特殊的供电要求。,二、用户变配电系统,电力用户的变配电系统均处于电力系统中的后段部位，它们犹如人体内众多的分支血管与毛细血管那样，是整个电力系统不可缺少的组成部分。若发电厂以及公用电力网的运
6、行安全可靠，则显然能提高对工厂供电的可靠性并提供合格的电力。反之，如果工厂企业内部供用电不够安全，电气事故频发，势必将影响或危及电力系统的正常运行与安全稳定。,用户供电系统中，变电所的作用是接受电能、变换电压和分配电能；而配电所的作用是接受电能和分配电能。 两者的区别主要是变电所设有电力变压器，可实行电压变换；配电所则无此设备与功能。实用中，为节省占地和投资，常将变、配电设备设计并安装在同一设施内，故常统称为变配电所。,二、用户变配电系统,1 、供电方式及电压确定,供电企业对申请用电的用户提供的供电方式，应从供用电的安全、经济、合理和便于管理出发，依据国家的有关政策和规定、电网的规划、用电需求
7、以及当地供电条件等因素，进行技术经济比较，与用户协商确定，原则上对用户用电设备容量在 100kW 及以下或需用变压容器容量在 50kVA 及以下者，可采用低压三相四线制供电，超过上述容量界限的以及特殊情况的，应以高压供电方式。对距离发电厂较近的用户，可采用发电厂直配电供电方式。,二、用户变配电系统,1 、供电方式及电压确定,当电力用户需要备用、保安电源时，按用电负荷重要性、用电容量和供电的可靠性，供用双方协商确定。供电企业向有重要负荷的用电单位提供的保安电源，应符合独立电源条件。有重要负荷的用户在取得供电企业供给的保安电源的同时，还应有非电性质的应急措施，以满足安全的需要。,二、用户变配电系统
8、,2 、变配电所的主接线形式,主接线是指由变配电所的一次设备，即与电力网直接连接的主要高压电气设备组成的主电路接线关系。主接线应根据电压等级、用电负荷的性质等情况，从安全经济和便于运行维护的角度合理选定主接线的形式。变配电所常用的主接线形式有下列几种：,二、用户变配电系统,2 、变配电所的主接线形式,( l ）线路变压器组式接线。对于中小容量的用户变电所，一般不设母线，采用图 5 -1 所示的线路变压器组主接线。这种主接线系统主要特点有： 接线简单，使用设备少； 投资省，维护简单，操作方便； 检修时需要全部停电。,二、用户变配电系统,2 、变配电所的主接线形式,( 2 ）单母线式主接线。对于单
9、路供电和双路供电出线回路不多的用户变电所，常采用单母线式接线。双电源供电的出线回路较多的，可选用母线分段方式。如图 5 一 2 所示，这种接线的主要特点是接线简单，操作方便、投资省。,二、用户变配电系统,2 、变配电所的主接线形式,( 3 ）单母线带旁路主接线。对于出线回路较多的变、配电所常采用单母线加旁路母线的接线方式，如图 5 一 3 所示。这种主接线的特点有： 出线断路器故障时，可不停负荷进行检修； 供电可靠，运行灵活； 适用于出线回路较多的变电所。,二、用户变配电系统,2 、变配电所的主接线形式,( 4 ）桥式接线。在电力系统中；对 35kV 及以上的变电所，为节省投资，可采用内桥式接
10、线和外桥式接线，分别如图 5 - 4和图 5 一 5 所示。,二、用户变配电系统,2 、变配电所的主接线形式,( 5 ）双母线式主接线。双母线式主接线适用于电力系统中的枢纽变电所和一类负荷的用户，如图 5 一 6 所示。这种主接的特点有： 供电容量大； 可用于供电回路多的电站； 供电可靠性高； 运行灵活性大； 投资高，操作复杂； 占地面积和建设面积大。因此，对用户来说。多用于受电电压 110kV 及以上的变电所。,二、用户变配电系统,3 、用户配电系统的基本接线,用户配电系统的基本接线方式有放射式、树干式和环式三种，究竟采用哪种接线方式，要根据负荷对供电可靠性的要求、投资大小、运行维护是否方便
11、以及长远规划等因素，经综合技术经济分析后确定。,二、用户变配电系统,3 、用户配电系统的基本接线,( 1 ）放射式线路。如图 5 一 7 和图 5 一 8 所示，放射式线路就是从总变配电所的 10kV 母线上直接向车间变配电所或高压用电设备供电，沿线不再接其他负荷。这种配线方式的主要特点有： 线路敷设和保护装置简单。 操作维护方便，易于实现配电自动化。 高压设备多，投资大； 供电可靠性不高。,二、用户变配电系统,3 、用户配电系统的基本接线,为了提高供电可靠性，可采用双回路放射式线路和具有公共备用线的放射式线路，如图 5 一 9 所示。,二、用户变配电系统,3 、用户配电系统的基本接线,( 2
12、 ）树干式线路。是指线路分布像树干一样，既有主干配线，又有分支配线。对于配电线路较长，供电范围大，负荷等级为 级以下的用电负荷常采用此类配线方式，如图 5 一 10 和图 5 一 11 所示。这种配线方式的主要特点有： 高压电气设备少，投资省； 运行可靠性相对较低，检修或故障会造成大面积停电。,二、用户变配电系统,3 、用户配电系统的基本接线,( 3 ）环式线路。为提高供电可靠性，把两条串联型树干式线路联络起来，就构成了环式线路，如图 5 一 12 所示。这种接线方式主要特点有： 运行灵活，供电可靠性高； 运行方式灵活，可开环或闭环运行； 投资较高，而且往往会造成迂回供电现象。,实用中选择接线
13、方式时，应注意下列事项：, 以上三种用户高、低压配电网的基本接线方式各有优缺点，选用时往往不是单纯地采用哪一种，而应该根据实际情况灵活地运用。 在考虑高、低压配电网的具体接线时，应尽量避免电能的迂回或倒送。 在低压 220 / 3 80V 配电系统中，常是采用放射式和树干式相组合的混合式线路。 当动力和照明等单相用电共用一台配变时其线路应分开，即应各有其低压配电线路，以免影响正常用电和电能计量。,三、变配电所组成,用户变配电所主要可分为户外式和户内式（其他还有地下式、移动式与箱式等）。目前中小型用户 6 一 10kV 变配电所多采用户内式结构。户内式变配电所主要由变压配电室、变压器室、低压配电
14、室三部分组成。此外，有的还设有高压电容器室和值班室。,三、变配电所组成,变配电所内各种配电设备多，既有高压设备，又有低压设备，而且设备的密集度高。由于开关设备动作、继电器动作都可能产生电火花或电弧；由于母线、变压器等设备工作时可能产生较高温度；以及由于故障时高压设备可能发生强烈的电弧等等；加之变配电所是企、事业单位的动力枢纽，使得变配电所的工作有较大的风险性。专业电工应充分认识这一点。应当指出，除触电和火灾危险性外，变配电所还有爆炸的危险性。变压器、电容器、断路器、电压互感器、避雷器等设备本身可能发生爆裂或爆炸；蓄电池充电时有可燃气体排放，也存在爆炸隐患等。,四、变配电所的安全、技术要求,1
15、、变配电所位置选择,变配电所安全要求一般包括建筑设计、设备安装、运行管理等方面的要求。,从供电经济性的角度考虑，变配电所应接近负荷中心。从生产角度考虑，变配电所不应妨碍生产和厂内运输；变配电所本身设备的运输也应当方便。从安全角度考虑，变配电所应避开易燃易爆炸场所；变配电所宜设在企业的上风侧，并不得设在容易沉积粉尘和纤维的场所；变配电所不应设在人员密集的场所。变配电所的选址和建筑还应考虑到灭火、防蚀、防污、防水、防雨、防振以及防止小动物钻人的要求。,四、变配电所的安全、技术要求,2 、建筑要求,高压配电室耐火等级不应低于二级，低压配电室耐火等级不应低于三级。油浸电力变压器室应为一级耐火建筑；对于
16、不易取得钢材和水泥的地区，可以采用三级耐火等级的独立单层建筑。,变电所各间隔的门应向外开启；门的两面都有配电装置时，门应向两个方面开启。门应为非燃烧体或难燃烧体材料制做的实体门。长度超过 7m 的高压配电室和长度超过 10m 的低压配电室至少应有两个门。,四、变配电所的安全、技术要求,2 、建筑要求,有充油设备的房间与爆炸危险环境或有腐蚀性气体存在的环境毗邻时，墙上、天花板上，以及地板上的孔洞应予封堵。,室内变配电所单台设备油量达到 600kg 者应有贮油坑或挡油设施。贮油坑应能容纳 100 % 的油；挡油设施应能容纳 20 的油，并能将油排至安全处。室外变配电所单台设备油量达到了 1000kg 者应有挡油设施。,四、变配电所的安全、技术要求,3 、间距合格、屏护完好,变配电所各部屏距和屏护应符合要求。 室外油量 2500kg 的两台变压器之间的净距不足 10m 时，中间应加防火墙。室外变压器距建筑物不足 5m 时，变压器投影以外 3m 以内的范围内不得有门窗或通风孔。 变配电
