工廠供電(課件)

工廠供電11.1工廠供電系統(tǒng)概述及電壓選擇

11.2工廠電力負(fù)荷的計(jì)算

11.3變電所位置及變壓器臺(tái)數(shù)和容量選擇

11.4變配電所高低壓一次設(shè)備

11.5工廠變配電所的主電路圖

11.6低壓供配電線路的接線方式

11.7工廠供電系統(tǒng)的防雷與接地

思考題與習(xí)題

1編輯版ppt11.1工廠供電系統(tǒng)概述及電壓選擇

11.1.1工廠供電系統(tǒng)概述工廠供電系統(tǒng)是指從電源線路進(jìn)廠起到高低壓用電設(shè)備進(jìn)線端止的整個(gè)電路系統(tǒng)，是由工廠變配電所、配電線路和用電設(shè)備構(gòu)成的整體，以實(shí)現(xiàn)工廠電能的接受、分配、變換、輸送和使用。工廠供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的主要組成部分，也是電力系統(tǒng)的主要用戶。圖11.1.1所示為電力系統(tǒng)示意圖，虛線框內(nèi)即為工廠供電系統(tǒng)。工廠供電系統(tǒng)中，變配電所擔(dān)負(fù)著接收電能、變換電壓和分配電能的任務(wù)；配電線路承擔(dān)著輸送和分配電能的任務(wù)；

用電設(shè)備指的是消耗電能的電動(dòng)機(jī)、照明設(shè)備等。

2編輯版ppt圖11.1.1電力系統(tǒng)示意圖

3編輯版ppt不同類型的工廠，其供電系統(tǒng)組成各不相同。大型工廠及某些電源進(jìn)線電壓為35kV及以上的中型工廠，一般經(jīng)過兩次降壓，也就是電源進(jìn)廠以后，先經(jīng)總降壓變電所，將35kV及以上的電源電壓降為6～10kV的配電電壓，然后通過高壓配電線路將電能送到各個(gè)車間變電所，也有的經(jīng)高壓配電所再送到車間變電所，最后經(jīng)配電變壓器降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓。

4編輯版ppt一般中型工廠的電源進(jìn)線電壓是6～10kV。電能先經(jīng)高壓配電所集中，再由高壓配電線路將電能分送到各車間變電所或由高壓配電線路直接供給高壓用電設(shè)備。車間變電所內(nèi)裝設(shè)有電力變壓器，將6～10kV的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓(如220／380V)，然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備使用。對(duì)于小型工廠，由于所需容量一般不大于1000kVA，因而通常只設(shè)一個(gè)降壓變電所，將6～10kV電壓降為低壓用電設(shè)備所需的電壓。當(dāng)工廠所需容量不大于160kVA時(shí)，一般采用低壓電源進(jìn)線，因此工廠只需設(shè)一個(gè)低壓配電間。對(duì)工廠供電系統(tǒng)的基本要求是：安全、靈活、可靠、經(jīng)濟(jì)。

5編輯版ppt11.1.2電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)是電能的生產(chǎn)、輸送、分配、變換和使用的一個(gè)統(tǒng)一整體。電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、變電站、電力網(wǎng)和用戶組成。

圖11.1.2所示為電力系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)示意圖。

6編輯版ppt圖11.1.2電力系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)示意圖

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1．發(fā)電廠發(fā)電廠是將一次能源轉(zhuǎn)換為電能的工廠。根據(jù)一次能源的來源不同，有火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、潮汐發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠以及太陽能發(fā)電廠等。

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2．電力網(wǎng)電力網(wǎng)由變電所和各種不同電壓等級(jí)的線路組成，它的任務(wù)是將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能輸送、變換和分配到電能用戶。電力網(wǎng)按電壓高低和供電范圍的大小又分為區(qū)域網(wǎng)和地方網(wǎng)。區(qū)域網(wǎng)供電范圍大，且電壓一般在220kV以上；地方網(wǎng)供電范圍小，最高電壓一般不超過110kV。

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3．用戶用戶是指將電能轉(zhuǎn)換為所需要的其它形式能量的工廠或用電設(shè)備。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，各國(guó)建立的電力系統(tǒng)，其容量及范圍越來越大。建立大型電力系統(tǒng)可以經(jīng)濟(jì)合理地利用一次能源，降低發(fā)電成本，減少電能損耗，提高電能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)電能的靈活調(diào)節(jié)和調(diào)度，

大大提高供電可靠性。

10編輯版ppt11.1.3電力系統(tǒng)的電壓

1.三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓根據(jù)受電設(shè)備和供電設(shè)備的額定電壓，國(guó)標(biāo)GB156—93《標(biāo)準(zhǔn)電壓》規(guī)定了交流電力網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓等級(jí)。

1）電網(wǎng)(電力線路)的額定電壓(ratedvoltage)電網(wǎng)的額定電壓是確定其它一切電力設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)，它是國(guó)家根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要以及電力工業(yè)的現(xiàn)有水平，經(jīng)過全面的技術(shù)分析后確定的。三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備常用的額定電壓如表11.1.1所示。

11編輯版ppt表11.1.1我國(guó)交流電力網(wǎng)和電氣設(shè)備的額定電壓

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2）電力設(shè)備的額定電壓用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同級(jí)電網(wǎng)的額定電壓相同。發(fā)電機(jī)的額定電壓規(guī)定高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓的5％，以補(bǔ)償線路上的電壓損失。變壓器的額定電壓分為一次繞組額定電壓和二次繞組額定電壓。（1）變壓器一次繞組額定電壓分兩種情況：當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連時(shí)，如圖11.1.3中的變壓器T1，其額定電壓與發(fā)電機(jī)額定電壓相同，即高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓的5％；當(dāng)變壓器連接在線路上時(shí)，如圖11.1.3中的變壓器T2，成為電網(wǎng)上的一個(gè)負(fù)荷，其一次繞組額定電壓與電網(wǎng)額定電壓相同。

13編輯版ppt（2）變壓器的二次繞組額定電壓也分兩種情況：當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路較長(zhǎng)時(shí)，如圖11.1.3中的變壓器T1，其額定電壓應(yīng)高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓的10％，5%用來補(bǔ)償變壓器二次繞組的內(nèi)阻抗壓降，5%用來補(bǔ)償線路上的電壓損失；當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路不太長(zhǎng)時(shí)，如圖11.1.3中的變壓器T2，其額定電壓只需高于電網(wǎng)額定電壓的5％即可，用于補(bǔ)償變壓器內(nèi)部的電壓損耗。

14編輯版ppt圖11.1.3電力變壓器的額定說明

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2.電壓分類及高低電壓的劃分按國(guó)標(biāo)規(guī)定，額定電壓分為三類：第一類額定電壓為100V及以下，如12V、24V、36V等，主要用于安全照明、潮濕工地建筑內(nèi)部的局部照明及小容量負(fù)荷。第二類額定電壓為100V以上、1000V以下，如127V、220V、380V、600V等，主要用作低壓動(dòng)力電源和照明電源。

16編輯版ppt第三類額定電壓為1kV以上，有6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等，主要用于高壓用電設(shè)備、發(fā)電及輸電設(shè)備。在電力系統(tǒng)中，通常把1kV以下的電壓稱為低壓，1kV以上的電壓稱為高壓，220kV以上的電壓稱為超高壓，1000kV以上的電壓稱為特高壓。三相電力設(shè)備的額定電壓不作特別說明時(shí)均指線電壓。

17編輯版ppt11.1.4工廠供電系統(tǒng)配電電壓的選擇

1．高壓配電電壓的選擇工廠供電系統(tǒng)的高壓配電電壓主要取決于當(dāng)?shù)毓╇婋娫措妷阂约肮S高壓用電設(shè)備的電壓、容量和數(shù)量等因素。中、小型工廠采用的高壓配電電壓通常為6～10kV，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來看，最好采用10kV配電電壓。由于同樣的輸送功率和輸送距離條件下，配電電壓越高，線路電流越小，線路所采用的導(dǎo)線或電纜截面越小，因而采用10kV配電電壓可以減少線路的初投資和金屬消耗量，還可以減少線路的電能損耗和電壓損耗。從設(shè)備的選型及將來的發(fā)展來說，10kV更優(yōu)于6kV。對(duì)于一些廠區(qū)面積大、負(fù)荷大且集中的大型廠礦，如廠區(qū)的環(huán)境條件允許，可采用35～220kV架空線直接深入工廠負(fù)荷中心配電，這樣可以分散建立總降壓變電所，簡(jiǎn)化供電環(huán)節(jié)，節(jié)約有色金屬，

降低功率損耗和電壓損失。

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2．低壓配電電壓的選擇工廠供電系統(tǒng)的低壓配電電壓一般采用220/380V的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)，但在某些特殊的場(chǎng)合如礦井，因負(fù)荷中心遠(yuǎn)離變電所，為保證負(fù)荷端的電壓水平故采用660V電壓作為配電電壓，這樣不僅可以減少線路的電壓損耗，降低線路有色金屬消耗量，而且能夠增加配電半徑，提高供電能力，簡(jiǎn)化供配電系統(tǒng)。另外，在某些場(chǎng)合，由于安全的原因，可以采用特殊的安全低電壓配電。

19編輯版ppt11.1.5工廠供電系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)

1．電壓的質(zhì)量要求國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12325—90《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》規(guī)定了不同電壓等級(jí)的允許電壓偏差：

35kV及以上供電電壓，正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不超過額定電壓的10%；

10kV及以下三相供電電壓允許偏差為±7%；

220V單相供電電壓允許偏差為+7%、

-10%。

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2．頻率的要求我國(guó)規(guī)定的額定電壓頻率為50Hz，大容量系統(tǒng)允許的頻率偏差為±0.2Hz，中、小容量系統(tǒng)允許的頻率偏差為±0.5Hz。頻率的調(diào)整主要由發(fā)電廠進(jìn)行。工廠電力系統(tǒng)的頻率指標(biāo)由電力系統(tǒng)給予保證。

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3．供電的可靠性要求保證供電系統(tǒng)的安全可靠性是電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求。所謂供電的可靠性，是指確保用戶能夠隨時(shí)得到供電。這就要求供配電系統(tǒng)的每個(gè)環(huán)節(jié)都安全、可靠運(yùn)行，不發(fā)生故障，以保證連續(xù)不斷地向用戶提供電能。不同的用戶對(duì)供電可靠性的要求是不一樣的。根據(jù)對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度，將電力用戶負(fù)荷分為三類。

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1）一級(jí)負(fù)荷(firstorderload)一級(jí)負(fù)荷是指中斷供電將造成人身傷亡危險(xiǎn)，或造成重大設(shè)備損失且難以修復(fù)，或給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來重大損失，或在政治上造成重大影響的電力負(fù)荷。如火車站、大會(huì)堂、重要賓館、通信交通樞紐、重要醫(yī)院的手術(shù)室、煉鋼爐、國(guó)家級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)場(chǎng)所等。一級(jí)負(fù)荷要求由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，當(dāng)其中一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞。對(duì)一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩個(gè)電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。常用的應(yīng)急電源有：獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組、專門的供電線路、

蓄電池、干電池等。

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2）二級(jí)負(fù)荷(secondorderload)

二級(jí)負(fù)荷是指中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的電力負(fù)荷，如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。二級(jí)負(fù)荷要求由雙回路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺(tái)(這兩臺(tái)變壓器不一定在同一變電所)，當(dāng)其中有一條回路或一臺(tái)變壓器發(fā)生常見故障時(shí)，二級(jí)負(fù)荷應(yīng)不致中斷供電，或中斷供電后能迅速恢復(fù)供電。

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3）三級(jí)負(fù)荷(thirdorderload)三級(jí)負(fù)荷為一般電力負(fù)荷，所有不屬于上述一、二級(jí)負(fù)荷者均為三級(jí)負(fù)荷。由于三級(jí)負(fù)荷為不重要的一般負(fù)荷，

因而它對(duì)供電電源無特殊要求。

25編輯版ppt11.2工廠電力負(fù)荷的計(jì)算11.2.1計(jì)算負(fù)荷及設(shè)備容量

1.計(jì)算負(fù)荷的概念根據(jù)用電設(shè)備的安裝容量，采用一定的計(jì)算方法得出的負(fù)荷，稱為計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想負(fù)荷，其熱效應(yīng)和實(shí)際負(fù)荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等。

如以計(jì)算負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜其發(fā)熱溫度不會(huì)超過允許值。

26編輯版ppt導(dǎo)體通過電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間大約為(3～4)τ，τ為發(fā)熱時(shí)間常數(shù)。截面在16mm2及以上的導(dǎo)體，其τ≥10min。因此，載流導(dǎo)體大約經(jīng)30min后可達(dá)到穩(wěn)定溫升值，計(jì)算負(fù)荷也就是半小時(shí)最大負(fù)荷。分別用P30、Q30、S30和I30表示有功計(jì)算負(fù)荷、無功計(jì)算負(fù)荷、視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流。計(jì)算負(fù)荷是分析和設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是選擇供電系統(tǒng)導(dǎo)線、變壓器、開關(guān)電器等設(shè)備的依據(jù)。如計(jì)算負(fù)荷過大，則將使電器和導(dǎo)線電纜選得過大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)；如計(jì)算負(fù)荷過小，又將使電器和導(dǎo)線電纜處于過負(fù)荷下運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至燒毀。因此，

正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。

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2.設(shè)備容量的確定采用需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷時(shí)，首先要知道設(shè)備的容量Pe。設(shè)備容量與設(shè)備的工作制有關(guān)，設(shè)備容量不一定就是設(shè)備銘牌上所標(biāo)定的額定容量。因此，當(dāng)統(tǒng)計(jì)設(shè)備的安裝容量時(shí)，不能將銘牌上的額定功率直接相加，而應(yīng)按不同的工作性質(zhì)將用電設(shè)備分組，再將不同負(fù)荷持續(xù)率下的額定功率換算為統(tǒng)一持續(xù)率下的功率，這就是設(shè)備容量。

1）長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行工作制采用長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行工作制的設(shè)備工作時(shí)間長(zhǎng)，連續(xù)運(yùn)行，絕大多數(shù)用電設(shè)備都屬于這一類設(shè)備，

如風(fēng)機(jī)、泵類、機(jī)床、

照明等。

這類設(shè)備的設(shè)備容量就是設(shè)備銘牌上的額定容量。

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2）短時(shí)運(yùn)行工作制采用短時(shí)運(yùn)行工作制的設(shè)備工作時(shí)間短，停歇時(shí)間長(zhǎng)，如船閘電動(dòng)機(jī)、機(jī)床中的輔助電動(dòng)機(jī)等，其設(shè)備容量按銘牌額定容量計(jì)算。

3）斷續(xù)周期工作制繼續(xù)周期工作制也稱反復(fù)短時(shí)工作制，采用這種工作制的設(shè)備時(shí)而工作，時(shí)而停歇，反復(fù)運(yùn)行，如吊車用電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)等，其設(shè)備容量是將所有設(shè)備在不同負(fù)載持續(xù)率下的銘牌額定容量換算到一個(gè)統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下的功率之和。斷續(xù)周期工作制的用電設(shè)備常用的有電焊機(jī)和吊車電動(dòng)機(jī)，

換算要求如下：

29編輯版ppt(1)電焊機(jī)組要求統(tǒng)一換算到ε=100％，換算后的設(shè)備容量為

（11.2.1）

即

式中:PN、SN為吊車電動(dòng)機(jī)的銘牌容量；εN為與銘牌容量對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率(計(jì)算中用小數(shù))；ε100為其值為100%的負(fù)荷持續(xù)率（計(jì)算中用1）；cosφ為銘牌規(guī)定的功率因數(shù)。30編輯版ppt（2）

吊車電動(dòng)機(jī)組要求統(tǒng)一換算到ε=25％，

換算后的設(shè)備容量為

（11.2.2）

式中:PN為吊車電動(dòng)機(jī)的銘牌容量；εN為與銘牌容量對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率；

ε25為其值為25%的負(fù)荷持續(xù)率（計(jì)算中用0.25）。

31編輯版ppt11.2.2按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷

1.三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定用電設(shè)備組是由工藝性質(zhì)相同、需要系數(shù)相近的用電設(shè)備合并組成的。用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷，

其基本公式為

（11.2.3）

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Kd為需要系數(shù)，反映用電設(shè)備組中投入運(yùn)行的設(shè)備性質(zhì)、容量、線路損耗、設(shè)備效率及操作人員的技能等諸多因素，是一個(gè)綜合系數(shù)。不同用電設(shè)備組的Kd值列于表11.2.1中。用電設(shè)備組設(shè)備臺(tái)數(shù)較少時(shí)，Kd值適當(dāng)取大些，如只有1～2臺(tái)設(shè)備時(shí)，取Kd＝1。當(dāng)只有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，

P30=PN/η,PN為電動(dòng)機(jī)額定容量，η為電動(dòng)機(jī)的效率。Pe為用電設(shè)備組中各設(shè)備容量之和（不包括備用設(shè)備）。

33編輯版ppt在求出有功計(jì)算負(fù)荷P30后，可按下列各式分別求出無功計(jì)算負(fù)荷、視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流。無功計(jì)算負(fù)荷為

（11.2.4）

式中：tanφ為對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組cosφ的正切值。視在計(jì)算負(fù)荷為

（11.2.5）

式中：cosφ為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)。

34編輯版ppt計(jì)算電流為

（11.2.6）

式中:UN為用電設(shè)備組的額定電壓。負(fù)荷計(jì)算中常用的單位：有功功率為“千瓦”(kW)，無功功率為“千乏”(kvar)，視在功率為“千伏安”(kVA)，電流為“安”(A)，電壓為“千伏”(kV)。35編輯版ppt

2．多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定確定擁有多組用電設(shè)備的干線上或車間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的情況。因此，在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體情況對(duì)其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)K∑p、

K∑q，則計(jì)算負(fù)荷為36編輯版ppt（11.2.7）

37編輯版ppt以上兩式中的∑P30,i和∑Q30,i分別為各組設(shè)備的有功和無功計(jì)算負(fù)荷之和。對(duì)車間干線取K∑p=0.85～0.95，K∑q=0.90～0.97；對(duì)車間母線取K∑p=0.90～0.95，K∑q=0.93～0.97。注意：由于各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同，因此總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流一般不能用各組的視在計(jì)算負(fù)荷或計(jì)算電流之和來計(jì)算。此外，在計(jì)算多組設(shè)備總的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，為了簡(jiǎn)化和統(tǒng)一，各組的設(shè)備臺(tái)數(shù)不論多少，各組的計(jì)算負(fù)荷均按供電設(shè)計(jì)手冊(cè)所列的計(jì)算系數(shù)來計(jì)算，而不必考慮設(shè)備臺(tái)數(shù)少而適當(dāng)增大Kd和cosφ值的問題。38編輯版ppt

3.確定全廠計(jì)算負(fù)荷的方法

1）按逐級(jí)計(jì)算法確定全廠計(jì)算負(fù)荷從計(jì)算低壓用電設(shè)備的負(fù)荷開始，逐級(jí)向電源方向計(jì)算，只需要在每級(jí)配電點(diǎn)乘以同時(shí)系數(shù)K∑p、K∑q，然后再考慮變壓器的功率損失：

（11.2.8）

39編輯版ppt式中， 為變壓器高、低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷； 、為變壓器有功、無功損耗，按經(jīng)驗(yàn)估算值為

（11.2.9）

最后確定出工廠總計(jì)算負(fù)荷。

40編輯版ppt

2）按不同工廠的需要系數(shù)確定全廠計(jì)算負(fù)荷首先確定全廠總設(shè)備容量，再乘以工廠的需要系數(shù)Kd，就得到該廠的計(jì)算負(fù)荷。（11.2.10）

其中查有關(guān)工廠需要系數(shù)的資料。

41編輯版ppt3）

按年產(chǎn)量估算工廠計(jì)算負(fù)荷

年產(chǎn)量按估算工廠計(jì)算負(fù)荷為

（11.2.11）

式中，M為工廠年產(chǎn)量；W為單位產(chǎn)品耗電量；TM為工廠年最大有功負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，查有關(guān)資料。42編輯版ppt11.2.3工廠的功率因數(shù)、無功補(bǔ)償及補(bǔ)償后的工廠計(jì)算負(fù)荷

1．工廠常用的幾種功率因數(shù)

1）瞬時(shí)功率因數(shù)瞬時(shí)功率因數(shù)可由功率因數(shù)表直接測(cè)量，亦可由功率表、電流表和電壓表的讀數(shù)按下式求出

（11.2.12）

43編輯版ppt式中:P為功率表測(cè)出的三相功率讀數(shù)(kW)；I為電流表測(cè)出的線電流讀數(shù)(A)；U為電壓表測(cè)出的線電壓讀數(shù)(kV)。瞬時(shí)功率因數(shù)只用來了解和分析工廠或設(shè)備在生產(chǎn)過程中無功功率的變化情況，以便采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施。44編輯版ppt2）平均功率因數(shù)平均功率因數(shù)亦稱加權(quán)平均功率因數(shù)，

按下式計(jì)算

（11.2.13）

式中:Wp為某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能，由有功電度表讀出；Wq為某一時(shí)間內(nèi)消耗的無功電能，由無功電度表讀出。我國(guó)電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi)，

就規(guī)定電費(fèi)要按月平均功率因數(shù)的高低來調(diào)整。

45編輯版ppt

3）最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)指在年最大負(fù)荷(即計(jì)算負(fù)荷)時(shí)的功率因數(shù)，按下式計(jì)算

（11.2.14）

我國(guó)電力規(guī)程規(guī)定：高壓供電的用戶功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.90以上，其它電力用戶功率因數(shù)應(yīng)為0.85以上；同時(shí)還規(guī)定，凡功率因數(shù)未達(dá)到上述規(guī)定的，應(yīng)增添無功補(bǔ)償裝置。這里所指的功率因數(shù)為最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)。

46編輯版ppt

2.無功功率補(bǔ)償達(dá)不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)要求時(shí)，則需要考慮人工補(bǔ)償。人工補(bǔ)償最普遍采用的方法是并聯(lián)電容器來提高功率因數(shù)。要使功率因數(shù)由cosφ提高到cosφ′，必須裝設(shè)的無功補(bǔ)償裝置容量為

（11.2.15）

式中，α稱為無功補(bǔ)償率，表示要使1kW的有功功率由提高到所需要的無功補(bǔ)償容量kvar值。47編輯版ppt在確定了總的補(bǔ)償容量后，即可根據(jù)所選并聯(lián)電容器的單個(gè)容量qC來確定電容器的個(gè)數(shù)，即

（11.2.16）

并聯(lián)電容器有三相和單相之分。如采用三相電容器組進(jìn)行補(bǔ)償，其個(gè)數(shù)按上述計(jì)算值取整數(shù)選擇，如采用單相電容器進(jìn)行補(bǔ)償，其個(gè)數(shù)應(yīng)是3的整數(shù)倍，以便電容器三相均衡分配。

48編輯版ppt

3．無功補(bǔ)償后的工廠計(jì)算負(fù)荷

工廠(或車間)裝設(shè)了無功補(bǔ)償裝置以后，則在確定補(bǔ)償裝置裝設(shè)地點(diǎn)以前的總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)扣除無功補(bǔ)償?shù)娜萘?，即總的無功計(jì)算負(fù)荷

（11.2.17）

補(bǔ)償后總的視在計(jì)算負(fù)荷

（11.2.18）

49編輯版ppt11.3變電所位置及變壓器臺(tái)數(shù)和容量選擇

11.3.1變配電所的所址選擇確定變電所位置時(shí)，應(yīng)考慮以下因素：①盡量接近負(fù)荷中心；②進(jìn)出線方便；③接近電源側(cè)；④設(shè)備運(yùn)輸方便；⑤不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)或高溫的場(chǎng)所；⑥不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所；⑦不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方；⑧保證供電安全，便于今后發(fā)展。其中，變配電所接近負(fù)荷中心是最重要的。

50編輯版ppt

1)負(fù)荷指示圖法負(fù)荷指示圖是將負(fù)荷按一定的比例，以負(fù)荷圓的面積表明負(fù)荷大小的圖形。

負(fù)荷圓半徑為

（11.3.1）

式中:n為負(fù)荷圓的比例系數(shù)，單位為kW／mm2。根據(jù)全廠各車間的負(fù)荷圖，可以直觀地確定工廠的負(fù)荷中心的位置。結(jié)合位置選擇原則，擬定幾個(gè)方案，擇優(yōu)選擇變電所位置。51編輯版ppt

2)負(fù)荷矩法這是一種近似定量的計(jì)算方法，以負(fù)荷圓的圓心為負(fù)荷點(diǎn)，用求物體重心的方法確定負(fù)荷中心。圖11.3.1所示為3個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷矩示意圖。有功功率P1～P3分布于直角坐標(biāo)系中，一般負(fù)荷中心為

52編輯版ppt（11.3.2）

（11.3.3）

因此，總負(fù)荷中心為P(x,y)。

53編輯版ppt圖11.3.1

3個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷矩示意圖54編輯版ppt

3)按負(fù)荷電能矩確定負(fù)荷中心負(fù)荷矩法也稱靜態(tài)負(fù)荷中心計(jì)算法，它只考慮負(fù)荷的容量和位置，如再考慮各負(fù)荷點(diǎn)的工作時(shí)間，便成為用電能矩法確定負(fù)荷中心的方法：

（11.3.4）

（11.3.5）

55編輯版ppt式中:WNi=PciTMi為負(fù)荷點(diǎn)的電能消耗量；TMi為最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)；Pci為負(fù)荷的有功計(jì)算負(fù)荷；ti為各負(fù)荷在同一時(shí)間內(nèi)的實(shí)際工作時(shí)間；Ai為各負(fù)荷的有功電能消耗量。實(shí)際上影響變電所位置選擇的因素很多，如廠區(qū)建筑、車間布置、供電部門的要求等，都可能制約變電所位置的選擇。因此，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，選出較為理想的變電所位置。56編輯版ppt11.3.2變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇

1.變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇選擇主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)考慮下列原則：（1）應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，宜采用兩臺(tái)變壓器，當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。對(duì)只有二級(jí)而無一級(jí)負(fù)荷的變電所，也可以只采用一臺(tái)變壓器，但必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其它變電所相連的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。（2）對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，可考慮采用兩臺(tái)變壓器。

57編輯版ppt

2.變電所主變壓器容量的選擇

1)只裝一臺(tái)主變壓器的變電所主變壓器容量ST應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷S30的需要，

即

（11.3.6）

58編輯版ppt

2)裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所每臺(tái)變壓器的容量ST應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：（1）

任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿足總計(jì)算負(fù)荷S30的大約60％～70％的需要，即

（11.3.7）

59編輯版ppt（2）任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷S30(Ⅰ+Ⅱ)的需要，即（11.3.8）

3)車間變電所主變壓器單臺(tái)容量的選擇車間變電所主變壓器的單臺(tái)容量，一方面受到低壓斷路器斷流能力和短路穩(wěn)定度的限制，另一方面考慮到應(yīng)使變壓器更接近于車間負(fù)荷中心，因此容量一般不宜大于1250kVA。

60編輯版ppt11.4變配電所高低壓一次設(shè)備

變配電所中承擔(dān)輸送和分配電能任務(wù)的電路稱為一次電路(primarycircuit)或稱主電路(主接線)。一次電路中所有的電氣設(shè)備稱為一次設(shè)備(primaryequipment)或一次元件。一次設(shè)備按其功能分為以下幾類：（1）變換設(shè)備，其功能是按電力系統(tǒng)工作的要求來改變電壓或電流，例如電力變壓器、電流互感器、電壓互感器等。

(2)控制設(shè)備，其功能是按電力系統(tǒng)工作的要求來控制一次電路的通、斷，例如各種高低壓開關(guān)。

61編輯版ppt

(3)保護(hù)設(shè)備，其功能是用來對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行過電流和過電壓等的保護(hù)，例如熔斷器和避雷器等。

(4)成套設(shè)備，它是按一次電路接線方案的要求，將有關(guān)一次設(shè)備及二次設(shè)備組合為一體的電氣裝置，例如高壓開關(guān)柜、低壓配電屏、動(dòng)力和照明配電箱等。62編輯版ppt11.4.1高壓一次設(shè)備

1.高壓斷路器QF

1)高壓斷路器的功能高壓斷路器(highvoltagecircuitbreaker)是高壓電器中最重要的設(shè)備，是電力系統(tǒng)一次設(shè)備中起控制和保護(hù)作用的關(guān)鍵電器。高壓斷路器在電網(wǎng)中起兩方面的作用：一是控制作用，即根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的需要，將部分電氣設(shè)備或線路投入或退出運(yùn)行；二是保護(hù)作用，即在電氣設(shè)備或電力線路發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)自動(dòng)裝置發(fā)出跳閘信號(hào)，起動(dòng)斷路器，將故障部分設(shè)備或線路從電網(wǎng)中迅速切除，確保電網(wǎng)中無故障部分電路的正常運(yùn)行。

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2)高壓斷路器的分類高壓斷路器一般按滅弧介質(zhì)的不同分為：

(1)油斷路器，指采用變壓器油作為滅弧介質(zhì)的斷路器。它又分為多油斷路器和少油斷路器。多油斷路器的油除了作滅弧介質(zhì)和觸頭開斷后的絕緣外，還作為帶電部分對(duì)地的絕緣。少油斷路器的油只作為滅弧介質(zhì)和觸頭開斷后的絕緣，而帶電部分對(duì)地絕緣采用瓷件或其他介質(zhì)。和多油斷路器相比，少油斷路器具有用油量少，體積小，重量輕，運(yùn)輸安裝方便，

有利于防火等優(yōu)點(diǎn)。

在6~10kV戶內(nèi)配電裝置中常用的有SN10—10型少油斷路器。

64編輯版ppt

(2)真空斷路器，指采用真空的高絕緣強(qiáng)度來滅弧的斷路器。這種斷路器的動(dòng)靜觸頭密封在真空泡內(nèi)，利用真空作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)。它的特點(diǎn)是體積小，壽命長(zhǎng)，維修工作量小，主要用于頻繁操作的場(chǎng)所。常用的真空斷路器有ZN12—12、

ZN28A—12型戶內(nèi)高壓真空斷路器，其外形如圖11.4.1所示。

65編輯版ppt圖11.4.1ZN12—12型戶內(nèi)高壓真空斷路器

66編輯版ppt

(3)六氟化硫(SF6)斷路器，指利用具有優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能的SF6氣體作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)的斷路器。SF6氣體是無色、無臭、不燃燒、無毒的惰性氣體，它的絕緣能力約高于空氣2.5倍，而滅弧能力則高達(dá)百倍。SF6斷路器比少油斷路器串聯(lián)斷口要少，可使制造、安裝、調(diào)試和運(yùn)行比較方便和經(jīng)濟(jì)。它的特點(diǎn)是滅弧能力強(qiáng)，絕緣強(qiáng)度高，開斷電流大，燃弧時(shí)間短，檢修周期長(zhǎng)，斷開電容電流或電感電流時(shí)無重燃，過電壓低等。SF6斷路器主要用于需頻繁操作及有易燃、易爆危險(xiǎn)的場(chǎng)所，特別用于全封閉組合電器中。常用的SF6斷路器為L(zhǎng)N2型。真空斷路器、六氟化硫斷路器是現(xiàn)在和未來重點(diǎn)發(fā)展與使用的斷路器。

67編輯版ppt

2.隔離開關(guān)QS

1)隔離開關(guān)的功能隔離開關(guān)(highvoltagedisconnector)的作用主要有以下三方面：

(1)隔離電源，保證安全。利用隔離開關(guān)將高壓電氣裝置中需要檢修的部分與其他帶電部分可靠隔離，

隔離開關(guān)斷開后有明顯可見的斷開間隙，

能充分保證人身和設(shè)備的安全。

68編輯版ppt

(2)倒閘操作。隔離開關(guān)經(jīng)常用來進(jìn)行電力系統(tǒng)運(yùn)行方式改變時(shí)的倒閘操作。例如，當(dāng)主接線為雙母線時(shí)，利用隔離開關(guān)將設(shè)備或線路從一組母線切換到另一組母線。特別強(qiáng)調(diào)，隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置，在任何情況下，均不能接通或切斷負(fù)荷電流和短路電流，并應(yīng)設(shè)法避免可能發(fā)生的誤操作。當(dāng)隔離開關(guān)與斷路器配合操作時(shí)，其順序應(yīng)為：斷電時(shí)，先拉開斷路器，再拉開隔離開關(guān)；送電時(shí)，先合隔離開關(guān)，再合斷路器。總之，隔離開關(guān)與斷路器配合操作時(shí)，隔離開關(guān)必須在斷路器處于斷開（分閘）位置時(shí)才能進(jìn)行操作。

69編輯版ppt

2)隔離開關(guān)的分類按裝設(shè)地點(diǎn)的不同，隔離開關(guān)分為戶內(nèi)和戶外兩種。戶內(nèi)隔離開關(guān)（型號(hào)為GN）的額定電壓一般在35kV以下。工廠供配電系統(tǒng)常用的高壓戶內(nèi)隔離開關(guān)為GN19、

GN22和GN24型等，

其外形如圖11.4.2所示。

70編輯版ppt圖11.4.2GN22—12戶內(nèi)高壓隔離開關(guān)

71編輯版ppt戶外隔離開關(guān)（型號(hào)為GW）由于觸頭暴露在大氣中，工作條件比較惡劣，因而一般要求有較高的絕緣等級(jí)和機(jī)械強(qiáng)度。戶外隔離開關(guān)的額定電壓一般在35kV以上，常用的有GW4—35G（D）和GW4—110D型。

72編輯版ppt

3.高壓負(fù)荷開關(guān)QL1)高壓負(fù)荷開關(guān)的功能高壓負(fù)荷開關(guān)(highvoltageloadswitch)具有簡(jiǎn)單的滅弧裝置，因此能通斷一定的負(fù)荷電流和過負(fù)荷電流。但它不能斷開短路電流，負(fù)荷開關(guān)斷開后，與隔離開關(guān)一樣，具有明顯可見的斷開間隙，因此，

它也具有隔離電源、保證安全檢修的功能。

73編輯版ppt

2)高壓負(fù)荷開關(guān)的分類高壓負(fù)荷開關(guān)按安裝地點(diǎn)的不同分為戶內(nèi)式和戶外式；按滅弧方式的不同分為產(chǎn)氣式、壓氣式、油浸式、真空式和SF6式。高壓負(fù)荷開關(guān)目前主要用于10kV及以下配電系統(tǒng)中，常用的型號(hào)有戶內(nèi)壓氣式FN2—10(R)型、FN3—10(R)型（R表示帶有熔斷器）和戶外產(chǎn)氣式的FW5—10型等。戶內(nèi)高壓真空負(fù)荷開關(guān)ZFN21－10的外形如圖11.4.3所示。

74編輯版ppt圖11.4.3高壓真空負(fù)荷開關(guān)

75編輯版ppt

4.高壓熔斷器

1)熔斷器的功能熔斷器FU是最簡(jiǎn)單和最早使用的一種保護(hù)電器，它串聯(lián)在電路中使用，當(dāng)所在電路短路或過載時(shí)，熔斷器自動(dòng)斷開電路，

使其它電氣設(shè)備得到保護(hù)。

76編輯版ppt

2)熔斷器的分類熔斷器按安裝地點(diǎn)不同，分為戶內(nèi)式和戶外式；按電壓的高低，分為高壓熔斷器(highvoltagefuse)和低壓熔斷器；按滅弧方式及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同，分為瓷插式、封閉填料式和產(chǎn)氣縱吹式等。目前常見的戶內(nèi)高壓熔斷器有RN1、RN2、RN3、RN5和RN6等管式熔斷器，用于6～35kV的戶內(nèi)配電裝置中，

其外形見圖11.4.4。

它們均為填充石英砂的限流式熔斷器。

77編輯版ppt圖11.4.4高壓限流式熔斷器

78編輯版ppt

5.高壓開關(guān)柜高壓開關(guān)柜(highvoltageswitchgear)是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝在一起而形成的一種高壓成套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中用于控制和保護(hù)發(fā)電機(jī)、變壓器和高壓線路，也可用于大型高壓交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和保護(hù)，其中安裝有高壓開關(guān)設(shè)備、保護(hù)電器、監(jiān)測(cè)儀表和母線、絕緣子等。高壓開關(guān)柜內(nèi)配用的主開關(guān)為真空斷路器、SF6斷路器和少油斷路器。目前少油斷路器已逐漸被真空斷路器和SF6斷路器所取代。

79編輯版ppt11.4.2低壓一次設(shè)備

1.低壓熔斷器低壓熔斷器(lowvoltagefuse)的功能主要是實(shí)現(xiàn)低壓配電系統(tǒng)的短路保護(hù)，

有的熔斷器也能實(shí)現(xiàn)過負(fù)荷保護(hù)。

80編輯版ppt

2.低壓刀開關(guān)QK低壓刀開關(guān)(lowvoltageknifeswitch)的分類方式很多。低壓刀開關(guān)按其操作方式分，有單投和雙投兩種；按其極數(shù)分，有單極、雙極和三極三種；按其滅弧結(jié)構(gòu)分，有不帶滅弧罩和帶滅弧罩兩種。

不帶滅弧罩的刀開關(guān)一般只能在無負(fù)荷下操作，

作隔離開關(guān)使用。

81編輯版ppt

3.低壓負(fù)荷開關(guān)QL低壓負(fù)荷開關(guān)(lowvoltageloadswitch)是由帶滅弧裝置的刀開關(guān)與熔斷器串聯(lián)組合而成、外裝封閉式鐵殼或開啟式膠蓋的開關(guān)電器。低壓負(fù)荷開關(guān)具有帶滅弧罩刀開關(guān)和熔斷器的雙重功能，

既可帶負(fù)荷操作，

又能進(jìn)行短路保護(hù)。

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4.低壓斷路器QF低壓斷路器(lowvoltagecircuitbreaker)又稱低壓自動(dòng)開關(guān)。它既能帶負(fù)荷通斷電路，又能在短路、過負(fù)荷和低電壓(或失壓)時(shí)自動(dòng)跳閘，其功能與高壓斷路器類似。配電用低壓斷路器按保護(hù)性能分，有非選擇型和選擇型兩類。非選擇型斷路器一般為瞬時(shí)動(dòng)作，只作短路保護(hù)用；也有的為長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作，只作過負(fù)荷保護(hù)用。選擇型斷路器分為兩段保護(hù)、三段保護(hù)和智能化保護(hù)。兩段保護(hù)分為瞬時(shí)（或短延時(shí)）與長(zhǎng)延時(shí)特性兩段。三段保護(hù)分為瞬時(shí)、短延時(shí)與長(zhǎng)延時(shí)特性三段。其中瞬時(shí)和短延時(shí)特性適于短路保護(hù)，而長(zhǎng)延時(shí)特性適于過負(fù)荷保護(hù)。智能化保護(hù)斷路器的脫扣器的微機(jī)控制，其保護(hù)功能更多，選擇性更好。

83編輯版ppt配電用低壓斷路器按結(jié)構(gòu)形式分，有塑料外殼式和萬能式兩大類。塑料外殼式斷路器的外形如圖11.4.5所示。萬能式斷路器的外形如圖11.4.6所示。

圖11.4.5塑料外殼式斷路器

84編輯版ppt圖11.4.6DW45系列智能型萬能斷路器

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5.低壓配電屏低壓配電屏(lowvoltagepanel)是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝在一起而形成的一種低壓成套配電裝置，在低壓配電系統(tǒng)中作動(dòng)力和照明配電之用。低電配電屏的每個(gè)柜中分別裝有自動(dòng)空氣開關(guān)、刀開關(guān)、接觸器、

熔斷器、

儀用互感器、

母線以及信號(hào)和測(cè)量裝置等設(shè)備。

86編輯版ppt表11.4.1常用一次設(shè)備的圖形符號(hào)和文字符號(hào)

87編輯版ppt表11.4.1常用一次設(shè)備的圖形符號(hào)和文字符號(hào)

88編輯版ppt11.5工廠變配電所的主電路圖

11.5.1概述主電路圖(maincircuitdiagram)是指變電所中一次設(shè)備按照設(shè)計(jì)要求連接起來，表示供配電系統(tǒng)中電能輸送和分配路線的電路圖，亦稱為主接線圖或一次電路圖。主電路圖一般繪成單線圖，圖中設(shè)備用標(biāo)準(zhǔn)的圖形符號(hào)和文字符號(hào)表示。主電路圖的形式將影響配電裝置的布局、供電的可靠性、運(yùn)行的靈活性以及二次接線、繼電保護(hù)等問題。典型的電氣主電路圖可分為有母線和無母線兩種形式。有母線主電路圖主要包括單母線接線和雙母線接線方式；無母線主要有橋形接線等方式。

89編輯版ppt11.5.2電氣主電路圖的基本形式

1.單母線接線

如圖11.5.1所示，單母線接線的特點(diǎn)是整個(gè)配電裝置只有一組母線，所有電源進(jìn)線和出線都接在同一組母線上。每一回路均裝有斷路器QF和隔離開關(guān)QS。斷路器用于在正常或故障情況下接通與斷開電路，隔離開關(guān)當(dāng)停電檢查斷路器時(shí)作為隔離電器隔離電壓。90編輯版ppt單母線接線的特點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單，操作方便，投資少，便于擴(kuò)建；但可靠性和靈活性較差，當(dāng)母線和母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，各支路都必須停止工作，當(dāng)引出線的斷路器檢修時(shí)，該支路要停止供電。因此，單母線接線不能滿足不允許停電的重要用戶的供電要求，只適用于不重要負(fù)荷的中、小容量的變電所。

91編輯版ppt圖11.5.1單母線接線

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2.單母線分段接線如圖11.5.2所示，當(dāng)引出線數(shù)目較多時(shí)，為提高供電可靠性，可用斷路器將母線分段，即采用單母線分段接線方式。正常工作時(shí)，分段斷路器可以接通也可以斷開。如果正常工作時(shí)分段斷路器QF是接通的，則當(dāng)任意段母線故障時(shí)，母線繼電保護(hù)動(dòng)作跳開分段斷路器和接至該母線段上的電源斷路器，這樣非故障母線段仍能工作。當(dāng)一個(gè)分段母線的電源斷開時(shí)，連接在該母線上的出線可通過分段斷路器QF從另一段母線上得到供電。如果正常工作時(shí)分段斷路器QF是斷開的，則當(dāng)一段母線故障時(shí)，連在故障母線段上的電源斷路器在繼電保護(hù)的作用下跳開，非故障母線段仍能照常工作；但當(dāng)一分段母線的電源斷開時(shí)，連接在該母線上的出線會(huì)全部停電。

93編輯版ppt圖11.5.2單母線分段接線

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3.雙母線接線如圖11.5.3所示，雙母線接線有兩組母線(母線Ⅰ和母線Ⅱ)，兩組母線之間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器QF(以下簡(jiǎn)稱母聯(lián)斷路器)連接；每一條引出線和電源支路都經(jīng)一臺(tái)斷路器與兩組母線隔離開關(guān)分別接至兩組母線上。

95編輯版ppt圖11.5.3雙母線接線96編輯版ppt雙母線接線的特點(diǎn)為：

(1)可輪流檢修母線而不影響正常供電。

(2)檢修任一母線側(cè)隔離開關(guān)時(shí)，只影響該回路供電。

(3)工作母線發(fā)生故障后，所有回路短時(shí)停電并能迅速恢復(fù)供電。

(4)出線回路斷路器檢修時(shí)，該回路要停止工作。雙母線接線有較高的可靠性，廣泛用于出線帶電抗器的6～10kV配電裝置中，當(dāng)35～60kV配電裝置的出線數(shù)超過8回和110kV配電裝置的出線數(shù)為5回及以上時(shí)，也采用雙母線接線。

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4.橋形接線如圖11.5.4所示，橋形接線適用于僅有兩臺(tái)變壓器和兩條出線的裝置中。橋形接線僅用三臺(tái)斷路器，根據(jù)橋回路(QF3)的位置不同，可分為內(nèi)橋和外橋兩種接線方式。橋形接線正常運(yùn)行時(shí)，

三臺(tái)斷路器均閉合工作。

98編輯版ppt圖11.5.4橋形接線(a)內(nèi)橋接線；

(b)外橋接線

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1)內(nèi)橋接線內(nèi)橋接線如圖11.5.4（a）所示，橋回路置于線路斷路器內(nèi)側(cè)(靠變壓器側(cè))，此時(shí)線路經(jīng)斷路器和隔離開關(guān)接至橋接點(diǎn)，構(gòu)成獨(dú)立單元。而變壓器支路只經(jīng)隔離開關(guān)與橋接點(diǎn)相連，是非獨(dú)立單元。

100編輯版ppt內(nèi)橋接線的特點(diǎn)為：

(1)線路操作方便。如線路發(fā)生故障，僅故障線路的斷路器跳閘，其余三回路可繼續(xù)工作，并保持相互的聯(lián)系。

(2)正常運(yùn)行時(shí)變壓器操作復(fù)雜。如變壓器T1檢修或發(fā)生故障，則需斷開斷路器QF1、QF3，使未故障線路L1供電受到影響，需經(jīng)倒閘操作，拉開隔離開關(guān)QS1后，再閉合QF1、QF3才能恢復(fù)線路L1工作，這將造成該側(cè)線路的短時(shí)停電。101編輯版ppt

(3)橋回路故障或檢修時(shí)全廠分列為兩部分，使兩個(gè)單元之間失去聯(lián)系；同時(shí)，出線斷路器故障或檢修時(shí)，造成該回路停電。內(nèi)橋接線適用于兩回路進(jìn)線兩回路出線且線路較長(zhǎng)、故障可能性較大和變壓器不需要經(jīng)常切換運(yùn)行的變電所。

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2)外橋接線如圖11.5.4（b）所示，橋回路置于線路斷路器外側(cè)(遠(yuǎn)離變壓器側(cè))，此時(shí)變壓器經(jīng)斷路器和隔離開關(guān)接至橋接點(diǎn)，構(gòu)成獨(dú)立單元；而線路支路只經(jīng)隔離開關(guān)與橋接點(diǎn)相連，是非獨(dú)立單元。外橋接線的特點(diǎn)為：

(1)變壓器操作方便。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，僅故障變壓器回路的斷路器自動(dòng)跳閘，其余三回路可繼續(xù)工作，并保持相互的聯(lián)系。

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(2)線路投入與切除時(shí)，操作復(fù)雜。當(dāng)線路檢修或發(fā)生故障時(shí)，需斷開兩臺(tái)斷路器，并使該側(cè)變壓器停止運(yùn)行，需經(jīng)倒閘操作恢復(fù)變壓器工作，這會(huì)造成變壓器短時(shí)停電。

(3)當(dāng)橋回路發(fā)生故障或檢修時(shí)全廠分列為兩部分，使兩個(gè)單元之間失去聯(lián)系。當(dāng)出線側(cè)斷路器發(fā)生故障或檢修時(shí)，造成該側(cè)變壓器停電。外橋接線適用于兩回進(jìn)線兩回出線且線路較短、故障可能性小和變壓器需要經(jīng)常切換的變電所。

104編輯版ppt11.5.3車間（或小型工廠）變電所的主電路圖

1.只裝有一臺(tái)主變壓器的小型變電所主電路圖只有一臺(tái)主變壓器的小型變電所，其高壓側(cè)一般采用無母線接線。高壓側(cè)采用隔離開關(guān)－斷路器的變電所主電路如圖11.5.5所示。這種主電路由于采用了高壓斷路器，因而變電所的停、送電操作十分靈活方便。同時(shí)，高壓斷路器都配有繼電保護(hù)裝置，在變電所發(fā)生短路和過負(fù)荷時(shí)均能自動(dòng)跳閘。由于只有一路電源進(jìn)線，因而此種接線一般只用于三級(jí)負(fù)荷；

如果變電所低壓側(cè)有聯(lián)絡(luò)線與其它變電所相連，則可用于二級(jí)負(fù)荷。

105編輯版ppt圖11.5.5高壓側(cè)采用隔離開關(guān)－斷路器的變電所主電路

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2.裝有兩臺(tái)主變壓器的小型變電所主電路圖高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分段的變電所主電路如圖11.5.6所示。這種主電路的供電可靠性較高。當(dāng)任一主變壓器或任一電源線停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，該變電所通過閉合低壓母線分段開關(guān)，即可迅速恢復(fù)對(duì)整個(gè)變電所的供電。這種主電路可供一、二級(jí)負(fù)荷。

高壓側(cè)單母線、低壓側(cè)單母線分段的變電所主電路如圖11.5.7所示。這種主電路適用于裝有兩臺(tái)及以上主變壓器或具有多路高壓出線的變電所，其供電可靠性也較高。當(dāng)任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時(shí)，通過切換操作，可很快恢復(fù)整個(gè)變電所的供電，此電路可供二、三級(jí)負(fù)荷；有聯(lián)絡(luò)線時(shí)，可供一、

二級(jí)負(fù)荷。

107編輯版ppt圖11.5.6高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分段的變電所主電路

108編輯版ppt圖11.5.7高壓側(cè)單母線、低壓側(cè)單母線分段的變電所主電路

109編輯版ppt11.5.4總降壓變電所主電路圖對(duì)于電源進(jìn)線電壓為35kV及以上的大、中型工廠，通常先經(jīng)工廠總降壓變電所將電壓降為6～10kV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所降為一般用電設(shè)備所需的電壓(如220V/380V)。工廠總降壓變電所一般設(shè)變壓器1～2臺(tái)，電源進(jìn)線1～2回，電壓為35～110kV/6～10kV。

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1.一次側(cè)采用橋形接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路一次側(cè)采用橋形接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路如圖11.5.8所示。在這種主電路中，一次側(cè)的高壓斷路器QF10跨接在兩路電源進(jìn)線之間，內(nèi)橋形接線斷路器處在線路斷路器QF11和QF12的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器；外橋形接線斷路器處在線路斷路器QF11和QF12的外側(cè)，靠近電源方向。這種主電路的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，

適用于一、二級(jí)負(fù)荷的工廠。

111編輯版ppt圖11.5.8一次側(cè)采用內(nèi)橋形接線、二次側(cè)采用單母線分段的 總降壓變電所主電路

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2.一次、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主電路一、

二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主電路如圖11.5.9所示，

這種主電路兼有上述橋式接線運(yùn)行靈活的優(yōu)點(diǎn)，

但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，

可供一、

二級(jí)負(fù)荷，

適于一、

二次側(cè)進(jìn)出線較多的總降壓變電所。

113編輯版ppt圖11.5.9一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主電路

114編輯版ppt11.6低壓供配電線路的接線方式

11.6.1放射式接線圖11.6.1所示為低壓放射式接線。此接線方式由變壓器低壓母線上引出若干條回路，再分別配電給各配電箱或用電設(shè)備。放射式接線的特點(diǎn)是：供電線路獨(dú)立，引出線發(fā)生故障時(shí)互不影響，供電可靠性較高，但是一般情況下有色金屬消耗量較多，采用的開關(guān)設(shè)備也較多。放射式接線多用于設(shè)備容量大或?qū)╇娍煽啃砸筝^高的場(chǎng)合，例如大型消防泵、電熱器、

生活水泵和中央空調(diào)的冷凍機(jī)組等。

115編輯版ppt圖11.6.1低壓放射式接線116編輯版ppt11.6.2樹干式接線圖11.6.2所示為兩種常見的低壓樹干式接線。樹干式接線從變電所低壓母線上引出干線，沿干線再引出若干條支線，然后再引至各用電設(shè)備。樹干式接線的特點(diǎn)正好與放射式接線相反。一般情況下，樹干式接線采用的開關(guān)設(shè)備較少，有色金屬消耗量也較少，但干線發(fā)生故障時(shí)的影響范圍大，因此供電可靠性較低。樹干式接線在機(jī)械加工車間、工具車間和機(jī)修車間中應(yīng)用比較普遍，而且多采用成套的封閉型母線，使用靈活、方便，也比較安全，很適于供電給容量較小而分布較均勻的用電設(shè)備，如機(jī)床、小型加熱爐等。圖11.6.2(b)所示的“變壓器－干線組”接線還省去了變電所低壓側(cè)的整套低壓配電裝置，從而使變電所結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，

投資大為降低。

117編輯版ppt圖11.6.2低壓樹干式接線(a)低壓母線放射式接線；

(b)“變壓器－干線組”接線

118編輯版ppt圖11.6.3(a)和(b)所示為一種變形的樹干式接線，通常稱為鏈?zhǔn)浇泳€。鏈?zhǔn)浇泳€的特點(diǎn)與樹干式基本相同，適于用電設(shè)備彼此相距很近而容量均較小的次要用電設(shè)備。鏈?zhǔn)较噙B的設(shè)備一般不超過5臺(tái)；

鏈?zhǔn)较噙B的配電箱不宜超過3臺(tái)，且總?cè)萘坎灰顺^10kW。

119編輯版ppt圖11.6.3低壓鏈?zhǔn)浇泳€(a)連接配電箱；

(b)連接電動(dòng)機(jī)

120編輯版ppt11.6.3環(huán)形接線圖11.6.4所示為由一臺(tái)變壓器供電的低壓環(huán)形接線方式。環(huán)形接線實(shí)質(zhì)上是兩端供電的樹干式接線方式的改進(jìn)型。一個(gè)工廠內(nèi)的一些車間變電所低壓側(cè)也可以通過低壓聯(lián)絡(luò)線相互連接成為環(huán)形。環(huán)形接線供電可靠性較高，任一段上的線路發(fā)生故障或檢修時(shí)，都不致造成供電中斷；或只短時(shí)停電，一但切換電源的操作完成，即能恢復(fù)供電。環(huán)形接線可使電能損耗和電壓損耗減少，但是環(huán)形系統(tǒng)的保護(hù)裝置及其整定配合比較復(fù)雜，如配合不當(dāng)，容易發(fā)生誤動(dòng)作，

反而會(huì)擴(kuò)大故障停電范圍。

121編輯版ppt圖11.6.4低壓環(huán)形接線

122編輯版ppt11.7工廠供電系統(tǒng)的防雷與接地

11.7.1工廠的防雷保護(hù)

1.雷電的危害雷電的破壞作用主要是雷電流引起的。雷電流是一種幅值很大、陡度很高的沖擊波電流。由雷電產(chǎn)生的過電壓，其電壓幅值可高達(dá)上億伏，電流幅值可高達(dá)幾十萬安培，對(duì)工廠供電系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)備和建筑物都會(huì)造成很大危害。雷電所造成的危害主要通過直擊雷、感應(yīng)雷和雷電波侵入來實(shí)現(xiàn)。

(1)直擊雷又稱為直接雷擊，指雷電直接擊在地面建筑物、供配電網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備上，其過電壓引起強(qiáng)大的雷電流并通過這些物體燒毀或造成機(jī)械破壞。

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(2)感應(yīng)雷是指雷電對(duì)設(shè)備、線路或其它物體的靜電感應(yīng)所引起的過電壓現(xiàn)象。它會(huì)造成室內(nèi)電線、金屬管道、設(shè)備的空隙之間發(fā)生放電現(xiàn)象，引起火災(zāi)、爆炸并危及人身安全。

(3)雷電波侵入。當(dāng)雷云出現(xiàn)在架空線上方時(shí)，在線路上因靜電感應(yīng)而聚集有大量異性等量的束縛電荷。雷云向其它地方放電后，線路上的束縛電荷被釋放成為自由電荷向線路兩端行進(jìn)，形成很高的過電壓。這個(gè)高電壓沿著架空線路、金屬管道侵入室內(nèi)，有可能擊穿設(shè)備絕緣而損壞設(shè)備。

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2.防雷裝置防直擊雷采取的措施是引導(dǎo)雷云與避雷裝置之間放電，使雷電流迅速泄入大地，從而保護(hù)建(構(gòu))筑物免受雷擊。防直擊雷的避雷裝置有避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線等。防止由于雷電感應(yīng)在建筑物上聚集電荷的方法是在建筑物上設(shè)置收集并泄放電荷的裝置，如避雷帶、避雷網(wǎng)。防止建筑物內(nèi)金屬物上雷電感應(yīng)的方法是將金屬設(shè)備、管道等金屬物均通過接地裝置與大地作可靠的連接，以便將雷電感應(yīng)電荷立即引入大地，避免雷害。防止雷電波沿供電線路侵入建筑物內(nèi)行之有效的方法是利用避雷器將雷電波引入大地，

以免危及電氣設(shè)備。

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3.變配電所的防雷措施

1）裝設(shè)避雷針室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來防護(hù)直接雷擊。

2）高壓側(cè)裝設(shè)避雷器高壓側(cè)裝設(shè)避雷器主要用來保護(hù)主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞變電所的關(guān)鍵設(shè)備。為此，要求避雷器應(yīng)盡量靠近主變壓器，安裝避雷器的接地端應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)及金屬外殼等連接在一起接地，如圖11.7.1所示。

126編輯版ppt圖11.7.1高壓配電裝置中避雷器的裝設(shè)

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3）低壓側(cè)裝設(shè)避雷器這種防雷措施主要用在多雷區(qū)，用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當(dāng)變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地時(shí)，其中性點(diǎn)可裝設(shè)閥式避雷器或金屬氧化物避雷器作保護(hù)間隙。

128編輯版ppt11.7.2接地保護(hù)

1.接地的概念電氣設(shè)備的某部分與土壤之間作良好的電氣連接，稱之為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體稱為接地體，連接接地體和電氣設(shè)備接地部分的導(dǎo)線稱為接地線。接地線和接地體合稱為接地裝置。

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2.接地的種類工廠供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的接地按其功能分為工作接地、保護(hù)接地以及重復(fù)接地三大類。

1）工作接地工作接地是為了電力系統(tǒng)和用電設(shè)備正常工作而進(jìn)行的接地,如變壓器、發(fā)電機(jī)、中性點(diǎn)接地以及防雷接地等都屬該類接地。

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2）保護(hù)接地保護(hù)接地是為了人身安全、防止間接觸電而對(duì)設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分進(jìn)行的接地，如設(shè)備外殼的直接接地，電流、電壓互感器二次線圈的接地以及配電屏、控制柜框架的接地等。我國(guó)220/380V低壓配電系統(tǒng)采用的是中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式，引出中性線N、保護(hù)線PE和保護(hù)中性線PEN。中性線N的作用是用來接單相設(shè)備，傳導(dǎo)三相系統(tǒng)不平衡電流和單相電流并減少中性點(diǎn)偏移；保護(hù)線PE的作用是將設(shè)備外殼、外露可導(dǎo)電部分連接到電源的接地點(diǎn)去，當(dāng)設(shè)備發(fā)生單相接地故障時(shí)形成單相短路，使設(shè)備或系統(tǒng)的保護(hù)裝置動(dòng)作，切除故障設(shè)備，

保護(hù)人身安全；PEN線具有中性線N和保護(hù)線PE的雙重功能。

131編輯版ppt保護(hù)接地的形式有兩種：一種是設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的PE線直接接地；另一種是設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)公共的PE線或PEN線接地。根據(jù)供電系統(tǒng)的中性點(diǎn)及電氣設(shè)備的接地方式，

保護(hù)接地可分為三種不同類型：

IT類、TN類以及TT類。

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(1)IT系統(tǒng)。IT系統(tǒng)是在中性點(diǎn)不接地的三相三線系統(tǒng)中采用的保護(hù)接地方式，電氣設(shè)備的不帶電金屬部分直接經(jīng)接地體接地，

如圖11.7.2所示。

圖11.7.2低壓配電的IT系統(tǒng)

133編輯版ppt（2)TN系統(tǒng)。TN系統(tǒng)是中性點(diǎn)直接接地的三相四線制系統(tǒng)中采用的保護(hù)接地方式。根據(jù)電氣設(shè)備的不同接地方法，TN系統(tǒng)又分為以下三種形式。

TN－C系統(tǒng)：配電線路中性線N與保護(hù)線PE接在一起，電氣設(shè)備不帶電金屬部分與之相接，如圖11.7.3(a)所示。在這種系統(tǒng)中，當(dāng)某相線因絕緣損壞而與電氣設(shè)備外殼相碰時(shí)，形成較大的單相對(duì)地短路電流，引起熔斷器熔斷切除故障線路，從而起到保護(hù)作用。該接線保護(hù)方式適用于三相負(fù)荷比較平衡且單相負(fù)荷不大的場(chǎng)所，在工廠低壓設(shè)備接地保護(hù)中使用相當(dāng)普遍。

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TN－S系統(tǒng)：配電線路中性線N與保護(hù)線PE分開，電氣設(shè)備的金屬外殼接在保護(hù)線PE上，如圖11.7.3(b)所示。在正常情況下，PE線上沒有電流流過，不會(huì)對(duì)接在PE線上的其它設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。這種接線適用于環(huán)境條件較差、安全可靠要求較高以及設(shè)備對(duì)電磁干擾要求較嚴(yán)的場(chǎng)所。

TN－C－S系統(tǒng)：該系統(tǒng)是TN－C與TN－S系統(tǒng)的綜合。電氣設(shè)備大部分采用TN－C系統(tǒng)接線，在設(shè)備有特殊要求的場(chǎng)合，

局部采