第4章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)1ppt課件

1、第四章 工廠變配電所及其一次系統(tǒng)1一、變電所的功能 變電所是接受、變換、分配電能的環(huán)節(jié)，是供配電系統(tǒng)的重要組成部分。 第一節(jié) 工廠變配電所的義務(wù)和類型2二、變電所的類型1、總降壓變電所：功能：對大中型企業(yè)，由于負(fù)荷較大，往往采用35110kv電源進(jìn)線，降壓至10kv或6kv，再向各車間變電所和高壓用電設(shè)備配電。設(shè)置個(gè)數(shù)：由地域供電電源的電壓等級和用戶負(fù)荷的大小及分布情況決議能否設(shè)置。企業(yè)規(guī)模較小，負(fù)荷較小，可不設(shè)置；企業(yè)規(guī)模不太大，負(fù)荷比較集中，盡量設(shè)置1個(gè)；企業(yè)規(guī)模較大，有兩個(gè)或兩個(gè)以上的集中大負(fù)荷用電車間群，又相距較遠(yuǎn)時(shí)，可思索設(shè)置2個(gè)或2個(gè)以上；分總降壓變電所、車間變電所；32、車間變電

2、所利用車間的一面或兩面墻壁，而其變壓器室的大門朝外開。 1車間附設(shè)變電所內(nèi)附式：占用車間面積；不影響車間外觀；外附式：不占或少占用車間面積，便于布置，平安性較高； 2車間內(nèi)變電所位于車間內(nèi)的單獨(dú)房間內(nèi)。 處于負(fù)荷中心，可縮短低壓配電間隔，減少線路上電能損耗和有色金屬浪費(fèi)；技術(shù)經(jīng)濟(jì)目的好； 占用一定消費(fèi)面積，門朝車間內(nèi)開，對消費(fèi)平安有一定要挾；適宜于負(fù)荷較大的多跨廠房內(nèi)。4整個(gè)變電所設(shè)在與車間建筑物有一定間隔的單獨(dú)區(qū)域內(nèi)。 4獨(dú)立變電所 建筑費(fèi)用較貴，除非各車間負(fù)荷相當(dāng)小而分散，或遠(yuǎn)離易燃易爆和有腐蝕性物質(zhì)的場所可以采用外，普通不采用變壓器安裝在車間外面抬高的地面上。 3露天變電所 簡單經(jīng)濟(jì)，通

3、風(fēng)散熱好，只需周圍環(huán)境條件正常，無腐蝕性、爆炸性氣體和粉塵的場所可以采用；2、車間變電所5 5桿上變電所變壓器安裝在室外電桿上。 簡單經(jīng)濟(jì)，適用315KVA及以下變壓器，多用于生活區(qū)供電。2、車間變電所6整個(gè)變電所設(shè)在地下。 6地下變電所2、車間變電所 7樓上變電所整個(gè)變電所設(shè)在樓上。 適于高層建筑，要求構(gòu)造盡能夠輕型、平安，其主變壓器通常采用無油的干式變壓器； 通風(fēng)散熱條件差，濕度較大，建筑費(fèi)用較高，但相當(dāng)平安。在一些高層建筑、地下工礦、礦井中采用；7由電器制造廠按一定接線方案成套制造、現(xiàn)場裝配的變電所。 8成套變電所2、車間變電所 9挪動(dòng)變電所整個(gè)變電所設(shè)在可以挪動(dòng)的車上。主要用于坑道作業(yè)

4、及暫時(shí)施工現(xiàn)場供電。8民用建筑中經(jīng)常采用的變電所方式:(1)樓內(nèi)建筑物變電所地下、樓上變電所 變壓器一概采用干式變壓器。(2)輔助建筑物變電所 獨(dú)立變電所 變壓器采用油浸式變壓器。9三、變電所的位置選擇負(fù)荷中心如何確定？1、根本原那么: 經(jīng)濟(jì)、方便、平安2、本卷須知: 1接近負(fù)荷中心；2思索電源的進(jìn)線方向，偏向電源側(cè)；3進(jìn)出線方便；4設(shè)備運(yùn)輸方便；5不應(yīng)防礙企業(yè)的開展，要思索擴(kuò)建的能夠性；6不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所；7不應(yīng)設(shè)在有猛烈震動(dòng)和高溫場所；8不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和能夠積水的場所；9不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)區(qū)域。 103、負(fù)荷中心確實(shí)定可以用負(fù)荷指示圖或負(fù)荷功率矩計(jì)算方法。 負(fù)荷指示圖 負(fù)

5、荷指示圖是將電力負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷P30按一定比例K例如以1mm面積代表假設(shè)干kW用負(fù)荷圓的方式標(biāo)示在企業(yè)或車間的平面圖上。各車間建筑的負(fù)荷圓的圓心與車間建筑的負(fù)荷中心大致相符。式中，K為負(fù)荷的比例kW/mm2。負(fù)荷圓的半徑r，由車間建筑的計(jì)算負(fù)荷得：經(jīng)過察看大致確定三、變電所的位置選擇113、負(fù)荷中心確實(shí)定 負(fù)荷功率矩 設(shè)有負(fù)荷P1、P2和P3均表示有功計(jì)算負(fù)荷，它們在任選的直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)知?，F(xiàn)假設(shè)總負(fù)荷=P1+P2+P3的負(fù)荷中心位于PX，Y處。仿求重心的力矩方程可得：三、變電所的位置選擇12一次系統(tǒng)一次回路 ：二次系統(tǒng)二次回路 ：擔(dān)負(fù)電能的保送和分配義務(wù)的系統(tǒng)。 對一次系統(tǒng)進(jìn)展監(jiān)視、控制、

6、丈量和維護(hù)作用的系統(tǒng)。一次系統(tǒng)中的一切電氣設(shè)備，稱為一次設(shè)備。二次系統(tǒng)中的一切電氣設(shè)備，稱為二次設(shè)備。四、變電所的組成主電路、主接線二次接線、副接線二次回路通常接在互感器的二次側(cè)13一次設(shè)備按其功能可分為以下幾類：變換設(shè)備：如電力變壓器、電流互感器、電壓互感器等。開關(guān)設(shè)備：如斷路器、隔分開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)等。維護(hù)設(shè)備：如熔斷器、避雷器、電抗器等。無功補(bǔ)償設(shè)備：如電力電容器、靜止補(bǔ)償器等。成套配電安裝：如高壓開關(guān)柜、低壓配電屏等。14第二節(jié) 電力變壓器 變壓器是變電所中關(guān)鍵的一次設(shè)備，其主要功能是升高或降低電壓，以利于電能的合理保送、分配和運(yùn)用。 安裝在總降壓變電所的變壓器通常稱為主變壓器簡稱主變，

7、安裝在610KV/0.4KV的變壓器常叫做配電變壓器簡稱配變。154按導(dǎo)線分：銅芯；鋁芯5按冷卻方式分：自冷；風(fēng)冷；強(qiáng)冷6按用途分又可分為普通變壓器和特種變壓器。 一、變壓器型號選擇 文字符號：B 圖形符號雙繞組變壓器： 1.變壓器的分類1按絕緣介質(zhì)分：油浸式；干式。2按調(diào)壓方式分：有載調(diào)壓；無載調(diào)壓3按相數(shù)分：單相；三相16 如S9-1000/10表示： 三相銅繞組油浸式自冷式變壓器，設(shè)計(jì)序號為9，容量為1000kVA，高壓繞組額定電壓為10kV。 2.型號及含義 173.變壓器型號的選擇原那么 1在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器平安的場所，應(yīng)選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器；2供電系統(tǒng)中沒

8、有特殊要求和民用建筑獨(dú)立變電所常采用三相油浸自冷電力變壓器S9、SL9、S10-M、S11、S11-M等；3對于高層建筑、地下建筑、發(fā)電廠、化工等單位對消防要求較高場所，宜采用干式電力變壓器SC、 SCZ、SCL 、SG3、 SG10、 SC6等；4對電網(wǎng)電壓動(dòng)搖較大，為改善電能質(zhì)量采用有載調(diào)壓電力變壓器(SLZ7、 SZ7、 SFSZ 、SGZ3等)。1835kV級S9型常用變壓器容量系列如：100kVA、125 kVA、160 kVA、200 kVA、250 kVA、315 kVA、500 kVA、630 kVA、800 kVA、1000 kVA、1250 kVA、1600 kVA等。 我

9、國目前的變壓器產(chǎn)品容量系列為R10系列，即變壓器容量等級是按 為倍數(shù)確定的， 192電力變壓器的結(jié)合組別 雙繞組電力變壓器采用以下三種結(jié)合組別： YN,d11接線：用于高壓側(cè)為110kV及以上的大電流接地系統(tǒng)中的變壓器。Y,d11接線：用于高壓側(cè)為3560kV，低壓側(cè)為610kV的輸配電系統(tǒng)。其低壓側(cè)采用三角形接法可以改善電網(wǎng)的電壓波形，從而使三次諧波電流只能在三角形繞組內(nèi)構(gòu)成環(huán)流，不致于傳輸?shù)接脩艉凸╇娋€路中去。Y,yn0接線：用于高壓側(cè)為610kV，低壓側(cè)為380/220V的配電變壓器，其低壓側(cè)引出中性線，構(gòu)成三相四線制供電。20 近年來，D,yn11接線的配電變壓器已在被逐漸推行和運(yùn)用，

10、它有以下優(yōu)點(diǎn)：規(guī)程規(guī)定：Y,yn0接線的變壓器中性線電流不得超越二次繞組額定電流的25%，而D,yn11接線變壓器中性線電流不得超越二次繞組額定電流的75%。D,yn11接線變壓器能有效地抑制3的整數(shù)倍高次諧波電流的影響。D,yn11接線變壓器較Y,yn0接線變壓器更有利于低壓側(cè)單相接地短路缺點(diǎn)的切除。Dyn11接線變壓器接受單相不平衡負(fù)荷的才干遠(yuǎn)比Y,yn0接線的變壓器大。21二、變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇總降變電所變壓器臺(tái)數(shù)確實(shí)定：12臺(tái) 滿足負(fù)荷對供電可靠性的要求,、級負(fù)荷比較大時(shí),選擇2臺(tái)主變壓器。季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷比較大時(shí)，宜采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)方式,技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，可設(shè)2臺(tái)主變。三級負(fù)荷普通

11、選擇一臺(tái)主變壓器，假設(shè)負(fù)荷較大 時(shí)，也可選擇兩臺(tái)主變壓器。有少量、級負(fù)荷可從臨近獲得低壓備用電源，可設(shè)1臺(tái)主變壓器。22帶有一、二級負(fù)荷 負(fù)荷較大時(shí)，選擇兩臺(tái)或以上 ； 負(fù)荷較小并能從臨近車間變電所獲得低壓備用電源時(shí)，可采用一臺(tái)變壓器。帶有三級負(fù)荷 負(fù)荷較小時(shí)采用一臺(tái)變壓器；負(fù)荷較大時(shí)，選擇兩臺(tái)或以上 ；思索經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)選擇兩臺(tái) 2. 車間變電所變壓器臺(tái)數(shù)確實(shí)定計(jì)算負(fù)荷（kVA） 180 240 320 320以上 供電最大距離（m） 320 230 175 單獨(dú)設(shè)立由臨近車間變電所供電的容量和間隔負(fù)荷不大時(shí)視負(fù)荷大小及距臨近車間變電所的間隔決議能否設(shè)車間變電所。233、變壓器容量確實(shí)定： 單臺(tái)變

12、壓器容量確實(shí)定 單臺(tái)變壓器其額定容量SN，T應(yīng)能滿足全部用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷S30，留有余量，并思索變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)，即：SN.T = (1.151.4) S30 242臺(tái)變壓器容量確實(shí)定 恣意一臺(tái)主變壓器容量SN應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件： 任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)滿足總計(jì)算負(fù)荷的60%-70%的要求。SN.T=0.6-0.7S30 任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)能滿足全部一、二級負(fù)荷SC+的需求SN.T S30+ 應(yīng)思索負(fù)荷開展留有一定的容量裕度 車間變電所單臺(tái)容量不宜超越1000KVA25例4-1 某一車間變電所10kV/0.4 kV，總計(jì)算負(fù)荷為1200 kVA，其中一、二級負(fù)荷680kVA。

13、試選擇變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。解：根據(jù)車間變電所變壓器臺(tái)數(shù)及容量選擇要求，該車間變電一切一、二級負(fù)荷，故宜選擇兩臺(tái)變壓器。 任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要滿足60%-70%的負(fù)荷，即 SN.T=0.6-0.71200kV A=720kVA-840 kVA 且任一臺(tái)變壓器應(yīng)滿足SN.T680 kV A 因此，可選兩臺(tái)容量均為800kVA的變壓器，詳細(xì)型號為S9-800/10。264、變壓器的容量和過負(fù)荷才干1變壓器的實(shí)踐容量額定容量 在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，室外安裝時(shí)，在規(guī)定的運(yùn)用年限普通為20年內(nèi)所能延續(xù)輸出的最大視在功率。實(shí)踐容量 我國國家規(guī)范GB1094-1996規(guī)定，變壓器正常運(yùn)用的最高年平均氣

14、溫為+20攝氏度。假設(shè)變壓器安裝地點(diǎn)的年平均溫度不等于20，那么每升高1攝氏度，變壓器的容量就減少1%。 戶內(nèi)變壓器：氣候部門提供的環(huán)境溫度是指室外溫度，而室內(nèi)溫度，對變壓器室來說，由于變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)熱的影響而有所升高，普通室內(nèi)溫度比室外溫度高8攝氏度。272變壓器過負(fù)荷分析 正常過負(fù)荷在正常周期性負(fù)載一個(gè)周期通常是24 h中，在某段時(shí)間內(nèi)施加了超越額定負(fù)載的電流，此時(shí)絕緣壽命的過度損失可由其他時(shí)間內(nèi)施加低于額定負(fù)載的電流所補(bǔ)償。 事故過負(fù)荷供配電系統(tǒng)中發(fā)惹事故或并列運(yùn)轉(zhuǎn)的兩臺(tái)變壓器因缺點(diǎn)切除一臺(tái)時(shí)，由于系統(tǒng)中的負(fù)荷重新分配，將有能夠出現(xiàn)部分變壓器的負(fù)荷嚴(yán)重超越額定值短期急救負(fù)載或過負(fù)荷繼續(xù)較長

15、時(shí)間長期急救周期性負(fù)載的情況。 變壓器在過負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)形狀下，負(fù)載損耗添加，不利于節(jié)能。4、變壓器的容量和過負(fù)荷才干28干式變壓器不思索正常過負(fù)荷。 油浸式變壓器，其允許過負(fù)荷包括以下兩部分：1由于晝夜負(fù)荷不均勻而思索的過負(fù)荷,由日負(fù)荷率和最大負(fù)荷繼續(xù)時(shí)間確定2 “1%規(guī)那么 ：夏季欠負(fù)荷每低1%，冬季可過負(fù)荷1%，但不得超越15%。3以上兩部分過負(fù)荷同時(shí)思索，室外變壓器過負(fù)荷不得超越30%，室內(nèi)變壓器過負(fù)荷不得超越20%。4、變壓器的容量和過負(fù)荷才干3變壓器的正常過負(fù)荷才干指它在較短時(shí)間內(nèi)所能輸出的最大容量。294、變壓器的容量和過負(fù)荷才干4變壓器的事故過負(fù)荷才干 在事故情況下，允許短時(shí)間較大幅

16、度的過負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，而不論缺點(diǎn)前負(fù)荷大小，但運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不得超越規(guī)定時(shí)間。油浸自冷變 壓 器過負(fù)荷百分?jǐn)?shù) /%306075100200允許過負(fù)荷時(shí)間 /min1204520101.5干 式變壓器過負(fù)荷百分?jǐn)?shù) /%1020305060允許過負(fù)荷時(shí)間 /min75604516530三、電力變壓器并列運(yùn)轉(zhuǎn) 將兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器的一次側(cè)以及二次側(cè)同極性的端子之間，經(jīng)過同一母線分別相互銜接，這種運(yùn)轉(zhuǎn)方式就是變壓器的并列運(yùn)轉(zhuǎn)。1概念2優(yōu)點(diǎn)提高變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性；提高供電可靠性；31 兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器并列運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，必需滿足以下三個(gè)根本條件：1一切并列變壓器的額定一次電壓和二次電壓必需對應(yīng)相等2一切并列變壓器的阻抗電壓必

17、需相等3一切并列變壓器的結(jié)合組別必需一樣 此外，并列運(yùn)轉(zhuǎn)的變壓器容量應(yīng)盡量一樣或相近，其最大容量與最小容量之比，普通不宜超越31。3變壓器并列運(yùn)轉(zhuǎn)的條件三、電力變壓器并列運(yùn)轉(zhuǎn)32功能第三節(jié) 互感器電流互感器CT和電壓互感器PT將高電壓變換為低電壓，大電流變換為小電流，供丈量儀表及繼電器的線圈；可擴(kuò)展二次設(shè)備的運(yùn)用范圍；可使丈量儀表、繼電器等二次設(shè)備與一次主電路隔離，保證丈量儀表、繼電器和任務(wù)人員的平安；可使丈量儀表、繼電器規(guī)范化，有利于大批量消費(fèi)。331)任務(wù)原理一、電流互感器一次繞組匝數(shù)很少，有的電流互感器還沒有一次繞組，而是利用穿過其鐵心的一次電路導(dǎo)線作為一次繞組，一次繞組導(dǎo)體相當(dāng)粗。而二

18、次繞組匝數(shù)很多，導(dǎo)體較細(xì)。任務(wù)時(shí)，一次繞組串聯(lián)在一次電路中二次繞組與儀表，繼電器等的電流線圈串聯(lián)，構(gòu)成一閉合回路，由于這些電流線圈的阻抗很小，因此電流互感器任務(wù)時(shí)二次回路接近于短路形狀。TATA圖形符號342)接線方式(1)一相式接線 通常用于三相負(fù)荷平衡的電路中如低壓動(dòng)力線路，供丈量電流和接過負(fù)荷維護(hù)安裝之用；(2)兩相式接線 稱為兩相不完全星形接線。在中性點(diǎn)不接地的三相三線制電路中例如610KV高壓電路中，廣泛用于丈量三相電流，電能及作過電流繼電維護(hù)之用。352)接線方式(3)兩相電流差接線 也稱為兩相一繼電器接線，這種接線適用于中性點(diǎn)不接地的三相三線制電路中例如610KV高壓電路中供作過

19、電流繼電維護(hù)之用。(4)三相星形接線 這種接線中的三個(gè)電流線圈，正好反響各相的電流，廣泛用在負(fù)荷普通不平衡的三相四線制系統(tǒng) ，也用在負(fù)荷能夠不平衡的三相三線制系統(tǒng)中，做三相電流、電能丈量及過電流繼電維護(hù)之用。363) 類型按一次繞組的匝數(shù)分為單匝式和多匝式；按一次電壓分，有高壓和低壓兩大類。按用途分，有丈量用和維護(hù)用兩大類。 按準(zhǔn)確等級分，有0.1，0.2，0.5，1，3，5等級。374)型號 38圖5-40 LMZJ1-0.5型電流互感器1銘牌 2一次母線穿孔 3鐵心 4安裝板 5二次接線端子LMZJ1-0.5型電流互感器：其外形構(gòu)造如圖5-40所示，屬于單匝式電流互感器，互感器鐵心為環(huán)形5

20、800A或矩形卷鐵心10003000A。 它不含一次繞組，穿過其鐵心的母線就是其一次繞組相當(dāng)于1匝，它用于500V及以下的低壓配電安裝中。39圖5-39 LQJ-10型電流互感器1一次接線端子 2一次繞組 3二次接線端子4鐵心 5二次繞組 6警告牌LQJ-10型電流互感器：其外形構(gòu)造如圖5-39所示，有兩個(gè)鐵心和兩個(gè)二次線圈，0.5級用于丈量，3級用于繼電維護(hù)。405) 運(yùn)用本卷須知1、電流互感器在任務(wù)時(shí)二次側(cè)不得開路2、電流互感器的二次側(cè)必需有一端接地3、電流互感器銜接時(shí)必需留意其端子極性411)任務(wù)原理二、電壓互感器一次繞組匝數(shù)較多，二次繞組匝數(shù)較少，相當(dāng)于降壓變壓器。任務(wù)時(shí)，一次繞組并聯(lián)在一次電路中二次回路中，儀表，繼電器等的電壓線圈與二次繞組并聯(lián)，構(gòu)成一閉合回路。由于這些電壓線圈的阻抗很大，因此任務(wù)時(shí)二次回路接近于開路形狀。TVTV圖形符號422)接線方式(1)一相式接線 供儀表、繼電器接于三相電路的一個(gè)線電壓。 (2)