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1、第第5章变配电所的电气主接线及结构章变配电所的电气主接线及结构5.1 变配电所的任务和类型变配电所的任务和类型 5.2 变配电所的电气主接线变配电所的电气主接线 5.3 电气主接线的运行方式电气主接线的运行方式 5.4 变配电所所址选择变配电所所址选择 5.5 变配电所的布置与结构变配电所的布置与结构 基本技能训练基本技能训练 变配电所的电气操作变配电所的电气操作 思考题与习题思考题与习题 5.1 变配电所的任务和类型变配电所的任务和类型5.1.1 变配电所的任务变配电所的任务变配电所是供配电系统的核心，在供配电系统中占有非常重要的地位。作为各类工厂和民用建筑电能供应的中心，变电所担负着从电力
2、系统受电，经过变压，然后配电的任务；配电所担负着从电力系统受电，然后直接配电的任务。5.1.2 变电所的类型变电所的类型变电所按其在供配电系统中的地位和作用，可分为总降压变电所、车间变电所、独立变电所、楼上变电所、移动变电所及成套变电所等。1. 总降压变电所总降压变电所总降压变电所通常是将35110 kV的电源电压降至610kV，再送至附近的车间变电所或某些610 kV的高压用电设备。用户是否要设置总降压变电所是由地区供电电源的电压等级和用户负荷的大小以及分布情况来确定的。一般来讲，大型用户和某些电源进线电压为35 kV及35 kV以上的中型用户设总降压变电所，中小型用户不设总降压变电所。 2
3、. 车间变电所车间变电所车间变电所按其变压器安装位置的不同，可分为如下两类。1) 车间附设变电所车间附设变电所的一面墙或几面墙与车间的墙共用，变压器的大门朝车间外开，按变压器位于车间的墙内或墙外，进一步又分为内附式(如图5-1中的1，2)和外附式(如图5-1中的3，4)。内附式变电所要占用一定的车间面积，但其因在车间内部，故对车间外观没有影响。外附式变电所在车间外部，不占用车间面积，便于车间设备的布局，而且安全性也比内附式变电所要高一些。图5-1 变电所的类型2) 车间内变电所车间内变电所的变压器室位于车间内的单独房间中(如图5-1中的5)。车间内变电所占用车间内的面积，但它处于负荷中心，因而
4、可以减少线路上的电能损耗和有色金属的消耗。由于设在车间内其安全性要差一些，因此这种变电所适用于负荷较大的多跨厂房，在大型冶金企业中比较多见。3. 露天露天(或半露天或半露天)变电所变电所变压器安装在车间外面抬高的地面上(如图5-1中的6)，变压器上方没有任何遮蔽物的变电所，称为露天变电所； 变压器上方设有顶板或挑檐的，则称为半露天变电所。该类型变电所比较简单经济，通风散热好，但安全可靠性较差。因此只要周围环境条件允许，无腐蚀性、爆炸性气体和粉尘，不靠近易燃易爆的厂房就可以采用。这种形式的变电所在小型用户中较为常见。4. 独立变电所独立变电所独立变电所是相对车间附设变电所而言的，是指整个变电所设
5、在与车间有一定距离的单独建筑物内(如图5-1中的7)。独立变电所建筑费用较高。设置独立变电所主要是因为相邻几个车间负荷大，将变电所建到某一车间不合适； 或者由于车间环境的限制，如制药车间、化工车间之间由于管道较多或有腐蚀性气体、易燃易爆气体等，必须建立独立变电所； 或者中小型企业负荷不太大，建立一个全厂独立变电所向全厂各车间供电。5. 杆上变电所杆上变电所杆上变电所指变压器装在室外的电杆上，亦称杆上变电所(如图5-1中的8)。杆上变电所最为简单经济，一般用于容量在315 kVA及315 kVA以下的变压器，多用于生活区供电。6. 地下变电所地下变电所地下变电所指整个变电所设置在地下(如图5-1
6、中的9)，这种变电所通风散热条件较差，湿度较大，但相对安全，且不影响美观。有些高层建筑、地下工程和矿井常采用这种类型的变电所。7. 楼上变电所楼上变电所楼上变电所指整个变电所设置在楼上(如图5-1中的10)。这种变电所适用于高层，要求结构尽可能轻便、安全。其变压器通常采用干式变压器，也可采用成套变电所。 8. 移动变电所移动变电所移动变电所指整个变电所装设在可移动的车上，适用于坑道作业及临时施工现场的供电。 9. 成套变电所成套变电所成套变电所一般又称箱式变电所，是由电器制造厂按一定接线方案成套制造、现场装配的变电所，其安装或迁移比较方便。车间变电所、独立变电所、地下变电所和楼上变电所均属室内
7、型(户内式)变电所。露天(或半露天)变电所、杆上变电所则属室外型(户外型)变电所。移动变电所和成套变电所有室内和室外两种类型。5.2 变配电所的电气主接线变配电所的电气主接线5.2.1 变配电所主接线的基本形式变配电所主接线的基本形式主接线的基本形式就是主要电气设备的几种连接方式。变配电所常用主接线的基本形式可分为有母线和无母线两种。有母线主要包括单母线接线、单母线分段接线和双母线接线； 无母线主要有桥形接线等。1. 单母线接线单母线接线如图5-2所示，当有一路电源进线时，常用此接线方式。这种接线方式的特点是： 整个配电装置只有一组母线，电源进线和所有出线都接在同一组母线上。进出回路均装有断路
8、器QF和隔离开关QS。断路器用于在正常或故障情况下接通与断开电路，隔离开关用于停电检修断路器时隔离电压的隔离电器。靠近线路侧的隔离开关称线路隔离开关，主要作用是防止在检修断路器时从用户侧反向馈电； 靠近母线侧的隔离开关称母线隔离开关，主要作用是在检修断路器时隔离母线电源。单母线接线简单清楚、操作方便，投资少，便于扩建； 但可靠性和灵活性较差。在母线和母线隔离开关检修或故障时，各支路都必须停止工作； 引出线的断路器检修时，该支路要停止供电。因此，单母线接线不能满足对不允许停电的重要用户的供电要求，只适用于对供电连续性要求不高的三级负荷的中、小容量用户。图5-2 单母线接线2. 单母线分段接线单母
9、线分段接线如图5-3所示，当有双电源供电且引出线数目较多时，为提高供电可靠性，可用断路器或隔离开关将母线分段，使其成为单母线分段接线。接线时每一电源连到一段母线上，并把引出线负荷均分到每段母线上。分段开关可以采用隔离开关或断路器。因隔离开关分段操作不便，现通常采用断路器分段的单母线接线。图5-3 单母线分段接线采用断路器分段的单母线接线在正常工作时分段断路器可以投入，也可以断开。如果分段断路器QF是接通的，则当任意段母线故障时，母线继电保护将动作，同时跳开分段断路器和接至该母线段上的电源断路器，这样非故障母线段仍正常工作； 当任一电源线路故障或检修时，无需母线停电，只要断开电源的断路器及其隔离
10、开关，而连接在该电源母线上的出线可通过分段断路器QF从另一段母线上得到供电。如果正常工作时分段断路器QF是断开的，则当一段母线故障时，连在故障母线段上的电源断路器在继电保护的作用下跳开，非故障母线段仍能照常工作。单母线分段接线与单母线接线相比提高了供电可靠性和灵活性，且调度灵活，易于扩建，除母线故障或检修外，可对用户连续供电。它适用于有两路电源进线，装设了备用电源自动装置，分段断路器可自动投入以及出线回路数较多的变配电所，可供电给一、二级负荷。3. 双母线接线双母线接线如图5-4所示，双母线接线具有两组母线和。通过母线联络断路器连接，每一条引出线和电源支路都经一台断路器与两组母线隔离开关分别接
11、至两组母线上，从而使得运行的可靠性和灵活性大为提高。双母线接线的特点为： (1) 可轮流检修母线而不影响正常供电；(2) 检修任一母线侧隔离开关时，只影响该回路供电；(3) 工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电；(4) 当出线回路断路器检修时，该回路要停止工作。双母线接线供电可靠，运行灵活，检修方便，易于扩散，因此在大、中型变配电所中广泛采用，但使用设备较多，投资较大。图5-4 双母线接线4. 桥形接线桥形接线所谓桥形接线，是指在两路电源进线之间跨接了一个断路器，犹如一座桥，如图5-5所示。根据桥回路的位置不同，可分为内桥和外桥两种接线。内桥接线如图5-5(a)所示，桥回路置于
12、线路断路器内侧(靠变压器侧)，此时电源线路经断路器和隔离开关接至桥接点； 而变压器支路只经隔离开关与桥接点相连。内桥接线多用于因电源线路较长而发生故障和停电检修的机会较多，且变电所的变压器不需经常切换的变电所。图5-5 桥形接线(a) 内桥接线； (b) 外桥接线外桥接线如图5-5(b)所示，桥回路置于线路断路器外侧(远离变压器侧)，变压器经断路器和隔离开关接至桥接点； 而电源线路只经隔离开关与桥接点相连。外桥接线适用于电源线路较短(故障率较低)，而变电所负荷变动较大、根据经济运行要求需经常切换变压器的变电所。 桥形接线采用设备少，接线清晰简单，安全可靠，操作灵活，能适用于多种运行方式。对于3
13、5 kV及35 kV以上的总降压变电所，当有两路电源供电及两台变压器时，一般采用桥形接线。桥形接线适用于一、二级负荷。5.2.2 工厂总降压变电所主接线工厂总降压变电所主接线电源进线电压为35 kV及35 kV以上的大中型工厂，一般先经工厂总降压变电所将电压降为610 kV，然后经车间变电所再降为220380 V。下面介绍几种较常见的工厂总降压变电所的主接线。1. 装设一台主变压器的总降压变电所主接线装设一台主变压器的总降压变电所主接线装设一台主变压器的总降压变电所主接线如图5-6所示。变电所一次侧通常不设母线，二次侧采用单母线接线，进线侧一般采用高压断路器作为主开关。其特点是简单经济，但供电
14、可靠性不高，仅适用于三级负荷的工厂。图5-6 装设一台主变压器的总降压变电所主接线2. 装设两台主变压器的总降压变电所主接线装设两台主变压器的总降压变电所主接线一次侧采用内桥接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线如图5-7所示。这种主接线其一次侧的高压断路器QF10跨接在两路电源进线之间，而且处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器。这种接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷的工厂。正常运行时，QF10断开，其两侧QS处于闭合状态。如果某路电源 (例如线路)停电检修或发生故障时，则断开QF11，投入QF10即可由恢复对变压器T1的供电。图5-7 一次侧采用内
15、桥接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线一次侧采用外桥接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线如图5-8所示。这种主接线其一次侧的高压断路器QF10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器QF11和QF12的外侧，靠近电源进线方向。这种主接线的运行灵活性和供电可靠性与内桥接线相同，同样适用于一、二级负荷的工厂。但由于跨接桥的位置有别于内桥接线，因此它们适用的场合也有所区别。例如，变压器T1停电检修或发生故障时，则断开QF11，投入QF10，使两路电源进线迅速恢复正常运行。若故障发生在某条电源进线上，则切换将变得较为复杂。图5-8 一次侧采用外桥接线、二次侧采用单母线分段的 总降
16、压变电所主接线一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线如图5-9所示。这种主接线兼有上述两种桥形接线运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，投资较大，可对一、二级负荷供电，适用于一、二次侧进出线均较多的总降压变电所。图5-9 一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主接线如图5-10所示。采用双母线接线较之采用单母线接线，其供电可靠性和运行灵活性得到了大大提高，但开关设备也相应增加了许多，从而大大增加了初投资，所以双母线接线在工厂变电所中很少应用，主要用于电力系统的枢纽变电所。图5-10 一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主接线5.2.3 独
17、立变电所主接线独立变电所主接线独立变电所主接线适合于只有一级变电所的中小型企业，通常将610 kV的高压直接降为一般用电设备所需的220380 V的低压，由变配电所低压向各个车间分配电能。下面介绍几种常见的主接线方案，为了简化，本小节图中均未绘出电能计量柜主电路。1. 装设一台变压器的小型变电所主接线装设一台变压器的小型变电所主接线只有一台主变压器的小型变电所其高压侧一般采用无母线的接线。通常有以下三种比较典型的接线方案。(1) 高压侧采用隔离开关-熔断器或跌开式熔断器的变电所主接线，如图5-11所示。这种主接线受隔离开关和跌开式熔断器切断空载变压器容量的限制，一般只用于500 kVA及500
18、 kVA以下容量的变电所。这种变电所相对简单经济，但供电可靠性不高，当主变压器或高压侧停电检修或发生故障时，整个变电所要停电。由于隔离开关和跌开式熔断器不能带负荷操作，因此变电所停电和送电的操作程序比较麻烦，容易发生带负荷拉闸的严重事故，而且在熔断器熔断后，更换熔体需要一定时间，从而使得排除故障后恢复供电的时间延长，影响供电的可靠性。因此，这种接线仅适用于三级负荷的供配电系统。图5-11 高压侧采用隔离开关-熔断器或跌开式熔断器的变电所主接线(2) 高压侧采用负荷开关-熔断器的变电所主接线，如图5-12所示。由于负荷开关能带负荷操作，因而变电所停电和送电的操作比上述接线简便灵活，也不存在带负荷
19、拉闸的危险。当发生过负荷时，可利用负荷开关的热脱扣器来实现保护，使开关跳闸； 当发生短路故障时，可由熔断器熔断来实现保护。因此，这种主接线较上述接线运行灵活性有所提高。但是，这种接线仍然存在着排除短路故障后恢复供电时间较长的缺点。这种主接线也比较简单经济，虽能带负荷操作，但供电可靠性仍然不高，一般也只用于三级负荷的变电所。 图5-12 高压侧采用负荷开关-熔断器的 变电所主接线(3) 高压侧采用隔离开关-断路器的变电所主接线，如图5-13所示。这种主接线由于采用了高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分灵活方便，同时高压断路器都配有继电保护装置，在变电所发生短路和过负荷时均能自动跳闸，而且在短
20、路故障和过负荷情况消除后，又可直接迅速合闸，从而使恢复供电的时间大大缩短。但是如果变电所只此一路电源进线时，一般只用于三级负荷。当变电所低压侧有联络线与其他变电所相连时，可用于二级负荷。当变电所采用两路电源进线，供电可靠性得到相应提高时，可供电给二级负荷或少量一级负荷。高压双电源进线的变电所主接线如图5-14所示。图5-13 高压侧采用隔离开关-断路器的变电所主接线图5-14 高压双电源进线的变电所主接线2. 装设两台主变压器的变电所主接线装设两台主变压器的变电所主接线(1) 高压侧无母线、低压侧单母线分段的变电所主接线，如图5-15所示。这种主接线的供电可靠性较高。当任一主变压器或任一电源线
21、停电检修或发生故障时，该变电所通过闭合低压母线分段开关，即可迅速恢复对整个变电所的供电。如果两台主变压器低压侧主开关装设备用电源自动投入装置，则任一主变压器低压侧的主开关因电源断电而跳闸时，另一主变压器低压侧的主开关和低压母线分段开关将在备用电源自动投入装置的作用下自动合闸，恢复整个变电所的正常供电。因此，这种主接线可供一、二级负荷。图5-15 高压侧无母线、低压侧单母线分段的变电所主接线(2) 高压侧单母线、低压侧单母线分段的变电所主接线，如图5-16所示。这种主接线适用于装有两台及两台以上主变压器或具有多路高压出线的变电所，其供电可靠性也较高。任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，可
22、迅速恢复整个变电所的供电，但在高压母线或电源进线检修或者发生故障时，整个变电所都要停电。若有与其他变电所相连的低压或高压联络线，则供电可靠性将得到大大提高。无联络线时，这种主接线可供二、三级负荷； 有联络线时，可供一、二级负荷。图5-16 高压侧单母线、低压侧单母线分段的变电所主接线(3) 高低压侧均为单母线分段的变电所主接线，如图5-17所示。这种变电所的两段高压母线在正常时可以并列运行，也可以分段运行。一台主变压器或一路电源进线停电检修或发生故障时，通过切换操作，可迅速恢复整个变电所的供电，因此供电可靠性相当高，可供一、二级负荷。图5-17 高低压侧均为单母线分段的变电所主接线5.2.4
23、非独立式车间变电所主接线非独立式车间变电所主接线非独立式车间变电所是针对上级有总降压变电所或高压配电所而言的，一般作为大中型用户的二级终端变电所，通常也是将610 kV的高压降为一般用电设备所需的220/380 V的低压。它们的主接线相当简单。车间变电所高压侧的开关电器、保护装置和测量仪表等，一般都安装在处于高压配电线路首端的总变配电所的高压配电室内。而车间变电所只设变压器室或变压器台和低压配电室，其高压侧多数不装开关，或只装简单的隔离开关、熔断器(室外为跌开式熔断器)和避雷器等。图5-18和图5-19分别是电缆进线和架空进线的非独立式车间变电所高压侧主接线图。由图5-18和图5-19可以看出
24、，凡是高压架空进线，无论变电所是户内式还是户外式，均需装设避雷器以防雷电波沿架空线侵入变电所危及电力变压器及其他设备的绝缘。当高压采用电缆进线时，避雷器装设在电缆的首端(图中未画出)，避雷器的接地端要连同电缆的金属外皮一起接地。此时变压器高压侧一般可不再装设避雷器。如果变压器高压侧为架空线加一段引入电缆的进线方式，则变压器高压侧仍应装设避雷器。 图5-18 电缆进线的非独立式车间变电所高压侧主接线图5-19 架空进线的非独立式车间变电所高压侧主接线5.2.5 工厂高压配电所及车间变电所主接线示例工厂高压配电所及车间变电所主接线示例如图5-20所示为某中型工厂供配电系统中高压配电所及2号车间变电
25、所的主接线。这一主接线方案具有一定的代表性。高压配电所担负着从电力系统接受电能并向各车间变电所及高压用电设备配电的任务，车间变电所将610 kV的高压降为一般用电设备所需的低压，然后由低压配电给各用电设备。图5-20中高压配电所共设有12面高压开关柜(No.101112)、两路电源进线(WL1WL2)和6路高压出线，各个设备和导线电缆的型号规格均已标注于图中。图5-20 高压配电所及2号车间变电所的主接线高压配电所有两路10 kV电源进线，一路是架空线路WL1，另一路是电缆线路WL2。最常见的进线方案是一路电源来自电力系统，作为正常工作电源，而另一路电源则来自附近的高压备用电源联络线。由于GB
26、J631990电力装置的电气测量仪表装置设计规范中规定： “电力用户处的电能计量装置宜采用全国统一标准的电能计量柜。” “装设在63 kV以下的电力用户处电能计量点的计费电能表应设置专用的互感器。” 因此，在这两路电源进线的主开关柜之前各装设一台GG-1A-J型高压计量柜(No.101和No.112)，其中的电压互感器和电流互感器只用来连接计费电能表。装设进线断路器的高压开关柜(No.102和No.111)需与计量柜相连，因此采用GG-1A(F)-11型。由于进线采用高压断路器控制，因此切换操作十分灵活方便，而且可配以继电保护和自动装置，使供电可靠性大大提高。考虑到进线断路器在检修时有可能两端
27、来电，因此为保证断路器检修时的人身安全，断路器两侧都必须装设高压隔离开关。高压配电所的母线通常采用单母线制。如果是两路或多于两路的电源进线，则采用高压隔离开关或高压断路器分段的单母线制。本例10 kV母线，采用隔离开关分段，分段开关可以采用专门的分段柜(亦称联络柜)。如图5-20所示，高压配电所通常采用一路电源工作、一路电源备用的运行方式，因此母线分段开关通常是闭合的，高压并联电容器对整个配电所的无功功率都要进行补偿。如果工作电源进线发生故障或进行检修，则在切除该进线后，投入备用电源即可使整个配电所恢复供电。如果采用备用电源自动投入装置，则供电可靠性可得到进一步提高，但这时进线断路器的操动机构
28、必须是电磁式或弹簧式的。为了满足测量、监视、保护和控制主电路设备的需要，每段母线上都需接有电压互感器，进线和出线上均要串接电流互感器。图5-20中的高压电流互感器均有两个二次绕组，其中一个接测量仪表，另一个接继电保护装置。为了防止雷电过电压侵入配电所时击毁其中的电气设备，各段母线上都应装设避雷器。避雷器与电压互感器同装在一个高压柜内，且共用一组高压隔离开关。高压配电所共有6路高压出线： 两路分别由两段母线经隔离开关-断路器配电给2号车间变电所； 一路由左段母线WB1经隔离开关-断路器供电给1号车间变电所； 一路由右段母线WB2经隔离开关-断路器供电给3号车间变电所； 一路由左段母线WB1经隔离
29、开关-断路器供电给无功补偿用的高压并联电容器组； 还有一路由右段母线WB2经隔离开关-断路器供电给一组高压电动机。由于这里的高压配电线路都是由高压母线来供电的，因此其出线断路器需在母线侧加装隔离开关，以保证断路器和出线的安全检修，出线侧则省掉了线路隔离开关。图5-20中2号车间变电所设有两台主变压器、7面低压配电柜和20路低压出线。各个元件设备和母线的型号规格都在图5-20中做了详细的标注。高压侧采用双电源进线，低压侧采用单母线隔离开关分段，两台变压器一般采用分裂运行，即低压分段开关在正常时处于断开位置。对于一类负荷可分别从两段母线引电源，即可满足其供电可靠性的要求。5.3 电气主接线的运行方
30、式电气主接线的运行方式电气主接线的运行方式是指电气主接线中各电气设备实际所处的工作状态(运行、备用和检修)及其连接方式。电气主接线的运行方式直接影响变配电所的安全和经济运行。电气主接线的运行方式分为正常运行方式和非正常运行方式。5.3.1 正常运行方式和非正常运行方式正常运行方式和非正常运行方式正常运行方式是指正常情况下全部设备投入运行时电气主接线经常采用的运行方式。主接线的正常运行方式一经确定，其母线运行方式、变压器中性点的运行方式也随之确定，相应地继电保护和自动装置的投入也随之确定。电气主接线的正常运行方式只有一种，一般不得随意改变。非正常运行方式是指在事故处理、设备故障或检修时电气主接线
31、所采用的运行方式。由于事故处理和设备检修具有随机性，因此电气主接线的非正常运行方式一般有多种。5.3.2 电气主接线运行方式举例电气主接线运行方式举例图5-21为某企业变电所电气主接线图，其中35 kV系统采用双母线接线，母线断路器为QF1；10 kV系统采用单母分段带旁母接线，分段断路器QF2兼作旁路断路器；35 kV与10 kV系统通过两台三绕组变压器T1、T2相连，之间有大量的穿越功率； 220/380 V系统由T1、T2供电，采用单母分段接线，分段断路器为QF3。下面分析该系统的运行方式。图5-21 某企业变电所电气主接线图1. 正常运行方式正常运行方式1) 35 kV系统两组母线同时
32、运行，母线断路器QF1及两侧隔离开关均闭合，电源与T1接至母线段，电源与T2接至母线段，即进出线平均分配于两组母线上运行，运行方式具有单母线分段的特点，线路、主变压器及母线的继电保护装置均投入。2) 10 kV系统正常状态下，母线、段均带电运行，分段断路器QF2及两侧隔离开关QS8、QS9闭合，相当于单母线运行，分段隔离开关QS7断开备用，旁母WBP相连的隔离开关QS3QS6均断开备用； 线路WL1及T1接入母线段运行，WL2及T2接入母线段运行； 各线路和主变压器T1、T2以及母线的继电保护均按规定投入。3) 220/380 V系统正常状态下，分段断路器QF3及两侧隔离开关均闭合，T1接于母
33、线段，T2接于母线段，10回出线平均分配于、上运行，各线路及母线的保护均按规定投入。2. 非正常运行方式非正常运行方式1) 35 kV系统(1) 变压器T1(或T2)停电检修运行方式。当T1检修时，断开T1的各侧断路器和隔离开关，T2正常运行，二回电源进线经T2向10 kV系统及220/380 V系统供电。(2) 母线段(或段)停电检修运行方式。母线段停电检修时，其上的所有进、出线回路全部切换到母线段上运行，母线断路器QF1及两侧的隔离开关均断开，母线保护改为单母线运行方式，其他保护同正常运行方式。同理，母线段停电检修时的运行方式与母线段情况相似。(3) 进线断路器QF4(或QF5)停电检修运
34、行方式。进线断路器QF4停电检修时，断开QF4及两侧隔离开关，仍由母线、段向T1、T2供电，继电保护同正常运行方式。同理，进线断路器QF5停电检修的运行方式与QF4相似。2) 10 kV系统(1) 10 kV侧断路器QF6停电检修运行方式。断路器QF6断开，再断开两侧的隔离开关，其他操作同正常运行方式。(2) 10 kV母线段(或段)停电检修运行方式。采用“先通后断”原则，闭合QS7，使该回路与分段断路器QF2并联，断开QF2、QS8；合上QS5、QF2，断开QS7，由母线段经QS9、QF2、QS5向旁母充电； 闭合QS3，断开母线段两侧的断路器及隔离开关，其他操作同正常运行方式。(3) 分段
35、断路器兼旁路断路器QF2检修运行方式。电源进线及负荷出线均平衡分布于母线段上，使流过QF2的电流很小，断开QF2及两侧的隔离开关，在开关两侧加设接地线，其余操作同正常运行方式。3) 220/380 V系统(1) 分段断路器QF3检修运行方式。该方式与上述10 kV侧断路器QF2停电检修运行方式相同。(2) 母线段(或段)停电检修运行方式。断开与母线段相接的所有进出线(包括分段断路器支路)。5.4 变配电所所址选择变配电所所址选择变配电所是电能供应、分配的中心，正确选择变电所的位置对保证供电系统的质量，减少系统电能损耗，降低运行费用是十分重要的。5.4.1 变配电所所址选择的一般原则变配电所所址
36、选择的一般原则根据10 kV及10 kV以下变电所设计规范(GB5005394)规定，变配电所所址的选择应综合考虑以下因素： (1) 尽量接近或深入负荷中心，以降低线路的电能损耗和有色金属的消耗量，提高电能质量。(2) 进出线方便，尽量靠近电源侧，避免高压线路跨越其他设备和建筑物。(3) 设备运输方便，特别是大型设备，如电力变压器、高低压开关柜的运输要方便。(4) 不应设在有剧烈震动或高温的场所，不应设在多尘或有腐蚀性气体的场所，不应设在正常积水场所的正下方，且不宜和浴室、厕所或其他经常积水的场所相邻，不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方。(5) 高层建筑的变配电所宜设置在地下层或首层。设在
37、地下层时，宜选择在通风、散热条件较好的场所。(6) 在无特殊防火要求的多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的变配电所，可设置在底层靠外墙部位，但不应设在人员密集场所的上方、下方、贴邻或疏散出口的两旁。(7) 不应防碍工厂或车间的发展，并应适当考虑今后扩建的可能。5.4.2 变配电所所址选择的方法变配电所所址选择的方法负荷中心是选择变配电所所址的重要条件，当负荷中心的位置确定后，变电所的位置相应地就容易确定了。可用下面所讲方法近似确定负荷中心。1. 负荷指示图法负荷指示图法负荷指示图是将电力负荷按一定的比例，以负荷圆的形式表示在用户的平面图上。各建筑(或车间)负荷圆的圆心应与建筑(或车间)的负荷中
38、心大致相符。负荷圆的半径为 (5-1)式中，k为负荷圆的比例系数，单位为kW/mm2。图5-22是某企业的负荷指示图，由此负荷指示图可以直观地确定企业用户的负荷中心，再结合变电所所址选择的其他条件，拟定几个方案，择优选定变电所的位置。图5-22 某企业的负荷指示图2. 负荷矩法负荷矩法这是一种近似定量的计算方法，以负荷圆的圆心为负荷点，用求物体重心的方法来确定负荷中心。图5-23为3个负荷点的负荷矩示意图。有功功率P1P3分布于直角坐标系中，一般负荷中心为 (5-2)(5-3) 因此，总负荷中心为P(x, y)。图5-23 按负荷矩法确定负荷中心3. 按负荷电能矩确定负荷中心按负荷电能矩确定负
39、荷中心负荷中心不仅与各负荷的功率有关，而且还与各负荷的工作时间有关。也就是说，负荷中心的位置是变化的。负荷矩法是静态负荷中心计算法，它只考虑负荷的容量和位置，如再考虑各负荷点的工作时间，则为按负荷电能矩确定负荷中心的方法： (5-4)(5-5)式中，WNi=PiTMi为负荷点的电能消耗量； TMi为最大负荷利用小时数。实际上，影响变电所位置选择的因素有很多，如厂区建筑、车间布置、供电部门的要求等，都可能制约变电所位置的选择，因此，应结合实际情况，进行技术、经济比较，才能选出较为理想的变电所位置。5.5 变配电所的布置与结构变配电所的布置与结构5.5.1 变配电所的总体布置变配电所的总体布置1.
40、 变配电所布置的总体要求变配电所布置的总体要求(1) 室内布置应合理紧凑，便于值班人员运行、维护和检修，所有带电部分离墙和离地的尺寸以及各室维护操作通道的宽度均应符合有关规程，以确保运行安全。值班室应尽量靠近高低压配电室，且有门直通。(2) 应尽量利用自然采光和通风，电力变压器室和电容器室应避免西晒，控制室和值班室应尽量朝南。(3) 应合理布置变电所内各室的相对位置，高压配电室与电容器室、低压配电室与电力变压器室应相互邻近，且便于进出线，控制室、值班室及辅助房间的位置应便于值班人员的工作管理。 (4) 变电所内不允许采用可燃材料装修，不允许各种水管、热力管道和可燃气体管道从变电所内通过。高低压
41、配电室和电容器室的门应朝值班室开或朝外开，变压器室的大门应朝马路开，但应避免朝西开门。高压电容器组一般应装设在单独的房间内，低压电容器组在数量较少时可装设在低压配电室内。 (5) 高低压配电室和电容器室均应设置防止雨、雪以及蛇、鼠类小动物从采光窗、通风窗、门和电缆沟等进入室内的设施。 (6) 室内布置应经济合理，电气设备用量少，节省有色金属和电气绝缘材料，节约土地和建筑费用，降低工程造价。另外，还应考虑以后发展和扩建的可能。高低压配电室内均应留有适当数量开关柜(屏)的备用位置。2. 变配电所的布置方案变配电所的布置方案变电所的布置形式有户内式、户外式和混合式三种。户内式变电所将变压器、配电装置
42、安装在室内，工作条件好，运行管理方便； 户外式变电所将变压器、配电装置全部安装在室外； 混合式则部分安装在室内，部分安装在室外。供配电系统的变电所一般采用户内式。户内式又分为单层布置和双层布置，视投资和土地情况而定。供配电系统的变电所通常由高压配电室、电力变压器室和低压配电室等组成。有的还设有控制室、值班室，需要进行高压侧功率因数补偿时，还应设置高压电容器室。(1) 35/10 kV总降压变电所布置方案。图5-24是其单层布置的典型方案示意图； 图5-25是其双层布置的典型方案示意图。(2) 10 kV高压配电所和附设车间变电所的布置方案。图5-26是一个10 kV高压配电所和附设车间变电所的
43、布置方案示意图。图5-24 35/10 kV总降压变电所单层布置方案示意图图5-25 35/10 kV总降压变电所双层布置方案示意图图5-26 10 kV高压配电所和附设车间变电所的布置方案示意图(3) 610/0.4 kV变电所的布置方案。图5-27(a)是一个户内式装有两台变压器的独立式变电所布置方案示意图；图5-27(b)是一个户外式装有两台变压器的独立式变电所布置方案示意图； 图5-27(c)是装有两台变压器的附设式变电所布置方案示意图； 图5-27(d)是装有一台变压器的附设式变电所布置方案示意图； 图5-27(e)、(f)是露天或半露天式设有两台和一台变压器的变电所布置方案示意图。
44、图5-27 610/0.4 kV变电所的布置方案示意图(a) 户内式(变压器在室内)； (b) 户外式(变压器在室外)； (c) 附设式(有两台变压器)；(d) 附设式(有一台变压器)； (e) 露天或半露天式(有两台变压器)；(f) 露天或半露天式(有一台变压器)5.5.2 变配电所的结构变配电所的结构1. 变压器室的结构变压器室的结构变压器室的结构形式取决于变压器的形式、容量、放置方式、主接线方案及进出线方式和方向等诸多因素，并且还应考虑运行维护的安全以及通风、放火等问题。另外，考虑到发展，变压器室宜有更换大一级容量的可能性。为保证变压器安全运行及防止变压器失火时故障蔓延，GB500531
45、99410 kV及以下变电所设计规范规定，油浸式变压器外廓与变压器室墙壁和门的最小净距离应符合表5-1规定。变压器室一般采用自然通风，室内只设通风窗而不设采光窗。进风窗设在变压器室前门的下方，出风窗设在变压器室的上方，并应有防雨、雪以及蛇、鼠等小动物从门、窗和电缆沟等进入室内的设施。夏季的排风温度不宜高于45，进风和排风的温度差不宜大于15。通风窗应采用非燃烧材料。 变压器室的门要向外开。变压器室的布置方式按变压器的推进方向可分为宽面推进式和窄面推进式。当宽面推进时，变压器低压侧宜朝外，室门较宽； 当窄面推进时，变压器的油枕宜朝外，室门较窄。一般变压器室的门比变压器的推进方向的宽度大0.5 m
46、。变压器室的地坪按通风要求可分为地坪抬高和不抬高两种形式。当变压器室的地坪抬高时，通风散热更好，但建筑费用较高。变压器容量在630 kVA及630 kVA以下的变压器室地坪时，一般不抬高。选用油浸式变压器时，应设置容量为100变压器油量的储油池，通常的做法是在变压器油坑内设置厚度大于250 mm的卵石层，在卵石层底下设置储油池。在储油池中，砌有两道高出池面的用来放置变压器的基础。油浸式变压器室的耐火等级应为一级，非燃或难燃介质变压器室的耐火等级不应低于二级。设计变压器室的结构布置时，除了应依据GB50053199410 kV及以下变电所设计规范和GB50059199235100 kV变电所设计
47、规范外，还应参考建设部批准的全国通用建筑标准设计电气装置标准图集中的88D264电力变压器室布置(变压器电压为610/0.4 kV)、97D267附设式电力变压器布置(变压器电压为35/0.4 kV)和99D268干式变压器安装等。2. 高压配电室的结构高压配电室的结构高压配电室的结构形式主要取决于高压开关柜(屏)的形式、尺寸和数量，同时还要考虑运行维护的方便和安全，留有足够的操作维护通道； 并且要为今后的发展留有适当数量的备用开关柜(屏)的位置； 但占地面积不宜过大，建筑费用不宜过高。高压配电室的高度与开关柜的形式及进出线的情况有关。采用架空进出线时，高度为4.2 m以上，采用电缆进出线时，
48、高压开关室高度为3.5 m。为了布线和检修的需要，高压开关柜下面应设电缆沟，柜前或柜后也应设电缆沟。高压配电室的门应向外开。相邻配电室间有门时，其门应能双向开启。长度大于7 m的配电室应设两个出口，并应布置在配电室的两端。高压配电室的耐火等级不应低于二级。 高压配电室内各种通道的最小宽度应按GB500531994规定选取，如表5-2所示。3. 低压配电室的结构低压配电室的结构低压配电室的结构主要取决于低压开关柜(屏)的形式、数量、安装方式及布置方式等因素。低压配电室内成列布置的配电屏，其屏前、屏后的通道最小宽度应按GB500531994规定选取，如表5-3所示。低压配电室的高度应与变压器室综合
49、考虑，以便变压器低压出线。当配电室与抬高地坪的变压器室相邻时，低压配电室的高度不应低于4 m；与不抬高地坪的变压器室相邻时，配电室的高度不应低于3.5 m。为了布线需要，低压配电屏下面也应设电缆沟。低压配电室的耐火等级不应低于三级。4. 高压电容器室的结构高压电容器室的结构高压电容器室采用的电容器柜通常都是成套型的。按GB500531994规定，成套电容器柜单列布置时，柜正面与墙面距离不应小于1.5 m； 当双列布置时，柜面之间距离不应小于2.0 m。电容器室应有良好的自然通风。当自然通风不能满足排热要求时，可增设机械排风。电容器室应设温度指示装置。高压电容器室的耐火等级不应低于二级。5. 值
50、班室的结构值班室的结构值班室的结构形式要结合变配电所的总体布置和值班工作要求全盘考虑，以利于运行值班工作。值班室要有良好的自然采光，采光窗宜朝南。在采暖地区，值班室应采暖，采暖计算温度为18，采暖装置宜采用排管焊接。在蚊子和其他昆虫较多的地区，值班室应装纱窗、纱门，通往外边的门应向外开。5.5.3 变配电所的布置及结构示例变配电所的布置及结构示例图5-28是图5-20所示高压配电所及其附设2号车间变电所的平面图和剖面图。高压配电室中的开关柜为双列布置时，按GB5006019923110 kV高压配电装置设计规范规定，操作通道的最小宽度为2 m，这里取为2.5 m，这样运行维护更为安全方便。这里
51、变压器室的尺寸按所装设变压器容量增大一级来考虑，以适应变电所在负荷增长时需改换大一级容量变压器的要求。高低压配电室也都留有一定的余地，供将来添设高低压开关柜之用。 图5-28 图5-20所示高压配电所 及其附设2号车间变电 所的平面图和剖面图由图5-28所示变电所平面布置方案可以看出： (1) 值班室紧靠高低压配电室，而且有门直通，因此运行维护方便； (2) 高、低压配电室和变压器室的进出线都较方便； (3) 所有大门都按要求开设，保证运行安全； (4) 高压电容器室与高压配电室相邻，既安全又配线方便； (5) 各室都留有一定的余地，以适应发展的要求。基本技能训练基本技能训练 变配电所的电气操
52、作变配电所的电气操作1. 变配电所送电和停电操作的顺序变配电所送电和停电操作的顺序1) 变配电所的送电操作当变配电所送电时，一般应从电源侧的开关合起，依次合到负荷侧的开关。按这种程序操作可使开关的闭合电流减至最小，比较安全，万一某部分存在故障，也容易发现。但是在有高压隔离开关-高压断路器及有低压刀开关-低压断路器的电路中，送电时一定要按下列程序进行操作： (1) 合母线侧隔离开关或刀开关； (2) 合负荷侧隔离开关或刀开关； (3) 合高压或低压断路器。如果变配电所是在事故停电以后恢复送电，则操作程序应视变配电所装设的开关类型而定。如果电源进线装设的是高压断路器，则当高压母线发生短路故障时，断
53、路器自动跳闸；在故障消除后，可直接合上断路器来恢复送电。如果电源进线装设的是高压负荷开关，则在故障消除后，先更换熔断器的熔管，然后合上负荷开关即可恢复送电。如果电源进线装设的是高压隔离开关-熔断器，则在故障消除后，先更换熔断器的熔管，并断开所有出线开关，然后合上隔离开关，最后合上所有出线开关以恢复送电。如果电源进线装设的是跌开式熔断器，则送电操作的程序与进线装设隔离开关-熔断器的操作程序相同。2) 变配电所的停电操作当变配电所停电时，一般应从负荷侧的开关拉起，依次拉到电源侧的开关。按这种程序操作可使开关的开断电流减至最小，也比较安全。但是在有高压隔离开关-高压断路器及有低压刀开关-低压断路器的
54、电路中，停电时一定要按下列程序进行操作： (1) 拉高压或低压断路器； (2) 拉负荷侧隔离开关或刀开关； (3) 拉母线侧隔离开关或刀开关。2. 倒闸操作倒闸操作电气设备通常有三种状态，分别为运行、备用(包括冷备用及热备用)和检修。电气设备由于周期性检查、试验或处理事故等原因，需操作断路器、隔离开关等电气设备来改变电气设备的运行状态，这种将设备由一种状态转变为另一种状态的过程就叫倒闸，所进行的操作称为倒闸操作。倒闸操作是电气值班人员及电工的一项经常性的重要工作，其操作、验电和挂地线是倒闸操作的基本功。倒闸操作有正常情况下的操作和有事故情况下的操作两种。在正常情况下应严格执行“倒闸操作票”制度
55、。1) 倒闸操作步骤(1) 接受主管人员的预发命令。在接受预发命令时，要停止其他工作，并将记录内容向主管人员复诵，核对其正确性。对枢纽变电所等处的重要倒闸操作应有两个人同时听取和接受主管人员的命令。(2) 填写操作票。值班人员根据主管人员的预发令，核对模拟图和实际设备，参照典型操作票在操作票上逐项认真填写操作项目。操作票里应填入如下内容： 应拉合的开关和刀闸；检查开关和刀闸的位置；检查负载分配；装拆接地线；安装或拆除控制回路、电压互感器回路的熔断器；切换保护回路并检验是否确实没有电压。(3) 审查操作票。操作票填写完毕后，写票人自己应进行核对，认为确定无误后，再交监护人审查。监护人应对操作票的
56、内容逐项审查，对上一班预填的操作票，即使不是在本班执行，也要按规定进行审查。审查中若发现错误，应由操作人重新填写。(4) 接受操作命令。在主管人员发布操作任务或命令时，监护人和操作人应同时在场，仔细听清主管人员发布的命令，同时要核对操作票上的任务与主管人员所发布的是否完全一致，并由监护人按照填写好的操作票向发令人复诵，经双方核对无误后，在操作票上填写发令时间，并由操作人和监护人签名。这样，这份操作票才合格可用。(5) 预演。操作前，操作人和监护人应先在模拟图上按照操作票所列的顺序逐项唱票预演，再次对操作票的正确性进行核对，并相互提醒操作的注意事项。(6) 核对设备。到达操作现场后，操作人应先站
57、准位置，核对设备名称和编号，监护人核对操作人所站的位置、操作设备名称及编号是否正确无误。检查核对后，操作人穿戴好安全用具，眼看编号，准备操作。(7) 唱票操作。当操作人准备就绪时，监护人按照操作票上的顺序高声唱票，每次只准唱一步。严禁凭记忆不看操作票唱票，严禁看编号唱票。此时操作人应仔细听监护人唱票并看准编号，核对监护人所发命令的正确性。当操作人认为无误时，开始高声复诵并用手指向编号，做出操作手势。在监护人认为操作人复诵正确，两人一致认为无误后，监护人发出“对，执行”的命令，操作人方可进行操作并记录操作开始时间。(8) 检查。每一步操作完毕后，应由监护人在操作票上打一个“”号，同时两个人应到现
58、场检查操作的正确性，如设备的机械指示、信号指示灯、表计变化情况等，用以确定设备的实际分合位置。监护人勾票后，应告诉操作人下一步的操作内容。(9) 汇报。操作结束后，应检查所有操作步骤是否全部执行，然后由监护人在操作票上填写操作的结束时间，并向主管人员汇报。对已执行的操作票，在工作日志和操作记录本上做好记录，并将操作票归档保存。(10) 复查评价。变配电所值班负责人要召集全班，对本班已执行完毕的各项操作进行复查，评价总结经验。2) 倒闸操作实例执行某一操作任务时，首先要掌握电气接线的运行方式、保护的配置、电源及负荷的功率分布情况，然后依据命令的内容填写操作票。操作项目要全面，顺序要合理，以保证操
59、作的正确和安全。下面是某6610 kV变配电所部分倒闸操作实例。例例1 图5-29为该变配电所的电气接线图。图5-29 66/10 kV某工厂变配电所电气主接线运行方式图任务： 填写线路WL1的停电操作票。(1) 图5-29为电气主接线运行方式。欲停电检修101断路器，填写WL1停电倒闸操作票，其停电操作详见表5-4。(2) 101断路器检修完毕后，恢复WL1线路送电的操作与线路WL1停电操作票的操作顺序相反，但应注意恢复送电操作票的第(1)项应是“收回工作票”，第(2)项应是“检查WL1线路上101断路器、101甲刀开关间、2号接地线一组和WL1线路上的101断路器、101乙刀开关间、1号接
60、地线一组确定已拆除”或“检查1号、2号接地线，共两组确已拆除”，之后从第(3)项开始按停电操作票的相反顺序填写。思考题与习题思考题与习题5-1 变配电所分为哪几种类型？试说明它们的特点。5-2 什么是变配电所的电气主接线？对电气主接线有哪些基本要求？5-3 变配电所的电气主接线有哪些常用的基本接线方式？分析说明其优缺点和适用范围。 5-4 什么是内桥接线和外桥接线？各适用于什么场合？5-5 在采用高压隔离开关-断路器的电路中，送电操作时应如何操作？停电时又应如何操作？5-6 在什么情况下断路器两侧需要装设隔离开关？在什么情况下断路器可只在一侧装设隔离开关？5-7 变配电所选址应考虑哪些条件？变电所为何要靠近负荷中心？如何确定负荷中心？5-8 变配电所总体布置应考虑哪些要求？变压器室、低压配电室、高压配电室、高压电容器室和值班室相互之间的位置通常是如何考虑的？5-9 倒闸操作的步骤有哪些？5-10 3510 kV总降压变电所和100.4 kV独立变电所常用的电气主接线有哪些？说明其优缺点和适用范围。5-11 某工厂总计算负荷为6000 kVA，约45为二级负荷，其余的为三级负荷，拟采用两台变压器供电，可从附近取得二回35 kV电源，假设变压器采用并联运行方式，试确定两台变压器的型号和容量，并画出主接线方案草图。
