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1、第三章 供电系统3.1 概述3.2电压的选择3.3变电所的设置和变压器的选择3.4变电所的电气主结线3.53.1 概述工厂供电系统 指从工厂所需电力电源线路进厂起,到厂内高低压用电设备进线端的整个供电系统,包括厂内的变、配电所和所有高低压供电线路。工厂供电系统的组合方案要根据工厂和电源的距离、工厂的总负荷、总车间的分布、厂区内的配电方式，以及地区电网的供电条件等来确定。3.2 电压的选择3.2.1 供电电压的选择3.2.2 工厂厂区高压配电电压的选择 工厂厂区高压配电电压多采用610kV3.2.3 低压配电电压的选择 主要根据工厂用电设备的性质来决定3.3 变电所的结构与布置3.3.1 变电所
2、的分类及位置的确定变电所的分类及位置的确定1变电所的分类变电所的分类（1）在供配电系统中，一般将110kV/10（6）kV或35kV/10（6）kV的变电所称为区域变电所或总降压变电所。（2）10（6）kV/0.4kV的变配电所称为用户变电所，在工业企业中则称为车间变电所。（3）10kV配电站又称开闭所，在城市电网中使用较为普遍。2变电所位置的确定变电所位置的确定变电所位置的确定遵循以下原则：（1）接近负荷中心（2）进出线方便 （3）靠近电源侧 （4）满足供电半径的要求（5）运输设备方便（6）避免设在有剧烈震动和高温的场所（7）避免设在多尘或有腐蚀性气体的场所（8）避免设在潮湿或易积水场所（9
3、）避免设在有爆炸危险的区域或有火灾危险区域的正上面或正下面3.3.3 变电所的总体布置变电所的总体布置变电所的总体布置主要是指变压器室、高压配电室、低压配电室、电容器室、控制室(值班室)、休息室、工具间等布置方案，对露天变电所来讲，变压器是放置在室外的，不设变压器室。这里主要介绍室内变电所的总体布置方案。 变电所总体布置方案应满足下列要求变电所总体布置方案应满足下列要求: (1)35kV户内变电所宜采用双层布置，610kV变电所宜采用单层布置。采用双层布置时，变压器应设在底层；采用单层布置时，变压器宜露天或半露天安装。(2)变电所各室的布置应当紧凑合理，便于进出线设备的连接，便于设备的操作、搬
4、运、检修、试验和巡视，还要考虑发展的可能性。(3)高低压配电室的位置应便于进出线，变压器室的位置应便于运输、安装和维护。低压配电室应靠近变压器室，电容器室宜与变压器室及相应电压等级的配电室相连。变压器室和电容器室应尽量避免西晒，并尽可能利用自然采光和自然通风。(4)当有两台变压器时，每台油量为100kg及以上的三相变压器，应设在单独的变压器室内。干式变压器和不带可燃油的高低压配电装置，可设在同一房间内。(5)从安全角度考虑，配电室、变压器室、电容器室的门应向外开，相邻配电室之间有门时，该门应双向开启或向低压室方向开启。但变电所的门窗不宜直接通向相邻的酸、碱、蒸汽、粉尘和噪声严重的场所。 (6)
5、控制室、值班室应尽量靠近高低压配电室，且有门直通，控制室、值班室的大门应朝外开。控制室、值班室和辅助房间的位置应便于运行人员工作和管理。有些工厂变电所的控制室、值班室是合在一起的，为了值班人员的方便，应设置厕所和上、下水设施。(7)配电室、控制室、值班室等的地面，宜高出室外地面150300mm。当附设于车间内时，则可与车间的地面相平。 变电所常用的几种平面布置方案，如图所示。 返回目录A、 低压电器的分类1.按在电气线路中所处的地位 和作用可分为: 低压配电电器、低压控制电器；低压配电电器包括熔断器、刀开关、转换开关和自动开关等低压控制电器包括接触器、继电器、起动器、主另电器、控制器、电阻器、
6、变阻器的电磁铁等2.按动作方式可分为：自动切换电器、手动切换电器；前者依靠本身参数的变化或外来信号的作用；后者用手直接操作来进行切换。 电器名称主要品种用途配电电器刀开关负荷开关、熔断器、板形刀开关、大电流开关。主要用于电路的隔离，也能接通和分断额定电流转换开关组合开关、转向开关用于两种以上电源或负载的转换，接通或分断电路自动开关塑壳式自动开关、框架式自动开关、限流式自动开关、漏电保护自动开关用于线路过载、短路或欠压保护，也可用作不频繁接通和分断电路熔断器无填料熔断器、有填料熔断器、快速熔断器自动熔断器用于线路或电器设备的过载和短路保护3. 按有无触点的结构特点可分为：有触点电器、无触点电器。
7、表1 配电电器的分类和用途B、 熔断器一、熔断器的定义、主体、连接方式、工作原理、作用。1.定义：电网和用电设备中用作过载或短路保护的电器。2.主体：低熔点金属丝或金属薄片制成的熔体。串联在被保护的电路中；根据电流的热效应原理工作 二、熔断器的结构1.组成部分：熔体和绝缘底座（熔管）2.熔体形状：丝状或片状3.熔体材料：在小容量电路中由铅锡合金和锌等低熔点金属制成，俗称保险丝。 在大容量线路中，由银、铜等较高熔点的金属制成薄片，多被安装在熔管里 三、电路符号及技术参数1.电路符号： FU2.技术参数：额定电压 保证熔断器能长期正常工作的电压 额定电流 保证熔断器（指绝缘底座）能长期正常工作的电
8、流 极限分断电流（熔断电流） 在额定电压下所能断开的最大短路电流。 四、常用的熔断器1.瓷插式：由瓷底座、瓷插件、动触点、静触点和熔体组成。2.螺旋式：由底座、瓷帽、瓷套、熔断管（芯子）、上，下接线板组成。其熔体的更换方式是更换整个熔断管3.快速熔断器：主要用于半导体功率器件或变流装置的短路保护 五、型号 例： R L 630/16。R：熔断器L：螺旋式6：设计序号30：熔断器额定电流16：熔体额定电流 C表示瓷插式 ； S快速； M 无填料封闭管式；T 有填料 六、熔断器的选择和维护1.熔断器的选择：熔断器的额定电流和额定电压应不小于熔体的额定电流和线路的额定电压； 根据线路负载性质及工作情
9、况来决定熔体规格：在电炉、照明等电阻性负载线路中，熔体的额定电流应稍大于或等于负载的额定电流；对电动机而言，熔断器只宜作短路保护，1.52.5倍的电动机额定电流。2.维护：熔断器的插座与插片的接触要保持良好；熔体烧断以后，应首先查明原因，排除故障；更换熔体或熔管时要先断开电源；安装熔丝时，不得碰坏或扎坏熔丝；熔丝应顺时针方向弯一圈即可。第3章-3开关与接触器C C、刀开关、转换开关、自动开关、刀开关、转换开关、自动开关一、刀开关一、刀开关1. 1. 刀开关俗称闸刀开关，是一种结构最简单刀开关俗称闸刀开关，是一种结构最简单且应用最广泛的配电器。且应用最广泛的配电器。主要用于不主要用于不主要用于不
10、主要用于不频频繁地繁地繁地繁地接通和分断接通和分断接通和分断接通和分断电电路。路。路。路。2. 2. 刀开关的种类很多，刀开关的种类很多，. .按结构分：单极；按结构分：单极；双极和三极等。双极和三极等。 .按刀的转换方向（用途）：单掷；双掷。.按操作方法：直接手柄操作式；远距离连杆操纵式。（中间手柄；旁边手柄；杠杆）.按灭弧机构分：带灭弧罩刀开关；不带灭弧罩刀开关。. 按接线方式：板前接线式；板后接线式 刀开关的主要品种有：1.开启式负荷开关，又名瓷底胶盖闸刀开关；2.封闭式负荷开关，又名铁壳开关；3. 熔断器式刀开关。 其中开启式负荷开关安装和使用注意事项：电源进线应该在静触点一边的进线端
11、，用电设备应该接在动触点一边的出线端。 要垂直安装，不能倒装，通电时手柄朝上。二、转换开关1.转换开关的主要品种有：开关的主要品种有：组合开关；合开关；倒倒顺开关（开关（换向开关）。向开关）。2.特点与作用：特点与作用： 组合开关组合开关. 体积小、寿命体积小、寿命长、结构简单、操作方便，多用于机床电长、结构简单、操作方便，多用于机床电气的隔离，也可用于气的隔离，也可用于5kW以下的小容量电以下的小容量电动机的直接启动和正反转控制。动机的直接启动和正反转控制。 倒顺开倒顺开关关.用于控制电动机的正反转用于控制电动机的正反转三、自动开关1.自动开关又名自动空气开关或自动空气短路器。类类 别别主要
12、品种主要品种主要用途主要用途断路器断路器框架式断框架式断路器路器主要用于主要用于供供电路的路的过负载、短路、欠短路、欠电压、漏、漏电保保护，也可用于也可用于不需要不需要频繁接通和繁接通和断开的断开的电路路塑料外壳塑料外壳式断路器式断路器快速直流快速直流断路器断路器限流式断限流式断路器路器漏漏电保保护式断路器式断路器 2. 主要保护装置：过电流脱扣器（电磁脱扣器）；失压（欠电压）脱扣器；热脱扣器；分励脱扣器。 电磁脱扣器短路保护； 欠电压欠电压保护，即当电压低于某一值时使开关迅速跳闸；热脱扣器过载保护；分励脱扣器供远距离控制使开关跳闸，也可以外接继电器保护装置3. 图形符号：D、接触器1.利用电
13、磁吸力及弹簧反作用力配合动作的控制电器。用来自动地接通或断开大电流，本身无短路保护和过载保护能力，因此在电动机控制线路中必须与熔断器、热继电器配合使用。2.特点： 动作迅速、操作方便、控制容量大、寿命长、能远距离控制。3.主要控制对象：电动机。 4. 分类： 按所控制电路的电源种类：交流接触器、直流接触器； 按主触点的极数：单极、双极、三极等。5.交流接触器：组成：触点系统、电磁系统、灭弧装置。 它有三对主触点和四对辅助触点。 主触点：接通和分断主电路辅助触点：用于控制电路触点有常开和常闭之分。接触器的主触点均为常开，而辅助触点有常开也有常闭。电磁系统：由铁心、线圈和衔铁组成 电路符号：3.4
14、 变电所的电气主接线3.4.1 对主接线的基本要求对主接线的基本要求1. 主接线的定义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。2. 主接线的要求主接线的要求（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。3
15、.4.2 有汇流母线的主接线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。 1单母线接线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。l单母线制单母线制单母线制形式如图所示，是有汇流母线的主接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。l
16、单母线分段接线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。2. 双母线接线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。2.2.3 无汇流母线的主接线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
17、见的有单元式接线和桥式接线。 1. 单元式接线单元式接线线路线路-变压器组接线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。2. 桥式接线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。桥式接线按照桥断路器的位置可分为：内桥式接线外桥式接线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。内桥式
18、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。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。3.4.4 变电所的主接线举例变电所的主接线举例1. 总降压变电所常见的主接线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
19、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。如图所示。2. 车间变电所主接线车间变电所主接线车间变电所供电线路往往较短，并考虑厂区美化因素，常采用电缆配电。这时车间变电所主接线的典型方案如图所示。图（a）在变压器高压侧不设开关，变压器的操作和保护在总降压变电所馈出线处实现，低压母线故障由低压侧断路器保护。当需要在车间变电所操作空载变压器时，可选用图（b）或图（c）所示方案，其中，图（b）适用于变压器容量不大于630kVA的变电所。 当车间变电所由架空线供电时，其典型方案如图所示。图（a）和图（b）适用于变压器容量不大于630kVA的变
20、电所，图（c）则适用于变压器容量较大的变电所。3.6 供配电网络的接线方式供配电网络常用的典型网络结构分为：放射式树干式环式3.6.1 放射式放射式1. 单回路放射式网络结构单回路放射式网络结构这种供电方式的特点是供电可靠性较高，当任意一回线路故障时，不影响其它回路供电，且操作灵活方便，易于实现保护和自动化。可用于对容量较大、位置较分散的三级负荷供电。此种网络结构在中压和低压系统中均比较常见。 2. 双回路放射式网络结构双回路放射式网络结构对于重要的用户，为保证供电回路故障时，不影响对用户供电，可采用双回路放射式接线，如下图所示。一次投资较大，因此一般仅用于确需高可靠性的用户，并可将双回路的电
21、源端接于不同的电源，以保证电源和线路同时得以备用，可向一、二级负荷供电。此种网络结构在中压和低压系统中均常见。3. 带公共备用线的放射式网络结构带公共备用线的放射式网络结构当二级负荷比较分散时，也可采用带公共备用线的放射式接线，以节省投资，如下图所示。此种网络结构一般在中压系统中应用。 3.6.2 树干式网络结构树干式网络结构1. 单回路树干式网络结构单回路树干式网络结构如下图所示，树干式网络结构就是由电源端向负荷端配出干线，在干线的沿线引出数条分支线向用户供电。一般用于向三级负荷供电 。2. 双回路树干式网络结构双回路树干式网络结构对于要求高可靠性的用户，采用双回路干线，使线路互为备用，同时
22、可将双回路引自不同的电源，如图所示，实现电源和线路的两种备用，达到向一、二级负荷供电的目的。这种结构在中、低压系统中均广泛应用。 3.6.3 环式网络结构环式网络结构环式网络结构一般用于中压系统或高压系统，尤其在城市供配电网络中得到广泛应用。可用于对二、三级负荷供电。如图所示，电源可为多个或一个，通常采用开环运行方式。 各种网络结构的适用对象各种网络结构的适用对象1. 中压系统中压系统（1）对于城市非重要用户及郊区，可靠性要求不高，可采用树干式结构。（2）对负荷密度大，且供电要求高的用户可采用双电源双回路树干式或环式结构。（3）对于提供双电源有困难，用户的供电可靠性要求又较高的情况，可采用放射
23、式结构。2. 低压系统低压系统在低压供电系统中，环式结构较少使用，常见的网络结构形式是放射式结构和树干式结构。（1）对于单台设备容量较大或较重要场合，一般采用放射式结构。（2）对于非重要用电设备，用电性质相近，又便于线路敷设时，一般采用树干式结构。（3）对于重要用电设备，可采用双电源双回路树干式结构或双电源双回路放射式结构。返回目录3.8 供电网络的结构与敷设3.8.1 架空线架空线架空线路是用杆塔将导线悬挂在空中，导线利用绝缘瓷瓶支持在杆塔的横担上。架空线路主要由导线（一般为钢芯铝绞线）、杆塔、绝缘瓷瓶和线路金具等基本元件组成。优点：1）设备简单，造价低。2）露置空中，易于检修和维护。3）利
24、用空气绝缘，建造比较容易。缺点：1）侵占地面位置，有碍交通。2）易受环境影响、安全可靠性较差。3）影响厂区美化 。3.8.2 电缆线路电缆线路电缆线路与架空线路相比，具有运行可靠，不易受外界影响，不占地面的优点，但同时也具有投资大，敷设维修困难，难于发现和排除故障的缺点。1.电缆的结构电缆的结构电缆主要由导体、绝缘层、护套层和铠装层组成。2.电缆敷设电缆敷设电缆的敷设路径要求尽量最短，转弯最少，尽量避免与各种地下管道交叉，散热要好。常用的电缆敷设方式有：l直接埋地敷设l电缆沟l电缆桥架另外还有电缆隧道、电缆排管等方式，但较少使用。 直接埋地敷设 首先挖一深0.71m的壕沟，于沟底填上100mm
25、的细砂或软土，再铺设电缆，然后填以沙土，加上保护板，最后回填沙土。这种方式电缆易受机械损伤，土壤化学腐蚀，可靠性差，检修不便，多用于根数不多的线路 。电缆沟电缆沟敷设占地少，走向灵活，能容纳较多电缆，但检修维护也不方便，适用于多条电缆走向相同的情况，在容易积水的场所不宜使用。电缆桥架电缆敷设在电缆桥架内，电缆桥架装置是由支架、盖板、支臂和线槽等组成。电缆桥架敷设克服了电缆沟敷设电缆时存在的积水、积灰、易损坏电缆等多种弊病，改善了运行条件，具有占用空间少、投资省、建设周期短、便于采用全塑电缆和工厂系列化生产等优点。3.8.3 车间线路的结构和敷设车间线路的结构和敷设车间线路，包括室内配电线路和室
26、外配电线路。室内配电线路大多采用绝缘导线，但配电干线则采用裸导线（裸母线结构），少数采用电缆。室外配电线路指沿车间外墙或屋檐敷设的低压配电线路，都采用绝缘导线，也包括车间之间用绝缘导线敷设的短距离的低压架空线路。 1绝缘导线的结构和敷设绝缘导线的结构和敷设绝缘导线按芯线材质分，有铜芯和铝芯两种。除重要回路及震动场所或对铝有腐蚀的场所应采用铜芯绝缘导线外，一般应优先选用铝芯绝缘导线。绝缘导线的敷设方式，分明敷和暗敷两种。明敷是导线直接或在管子、线槽等保护体内，敷设于墙壁、顶棚的表面及绗架、支架等处。暗敷是导线在管子、线槽等保护体内，敷设于墙壁、顶棚、地坪及楼板等内部，或者在混凝土板孔内敷线等。
27、2. 裸导线的结构和敷设裸导线的结构和敷设车间内的配电裸导线大多采取硬母线的结构，其截面形状有圆形、管形和矩形等，其材质有铜、铝和钢。车间中以采用LMY型硬铝母线最为普遍。现代化的生产车间，大多采用封闭式母线（亦称母线槽）布线，封闭式母线安全、灵活、美观，但耗用钢材较多，投资较大。为了识别裸导线相序，以利于运行维护和检修，GB2681-81电工成套装置中的导线颜色规定交流三相系统中的裸导线应按表所示涂色。裸导线涂色不仅用来辨别相序及其用途，而且能防蚀和改善散热条件。 交流三相系统中裸导线的涂色交流三相系统中裸导线的涂色黄黄绿绿双色双色淡淡蓝蓝红红绿绿黄黄涂漆涂漆颜颜色色PEPE线线N N线线和和PENPEN线线C C线线B B线线A A线线裸裸导线类别导线类别返回目录3.9环网供电单元环网供电单元环网供电单元（The Unit of Ring Network Power 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。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。
