工廠供電(ppt課件)

1、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)荷的計算 11.3 變電所位置及變壓器臺數(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,,11.1 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)線端止的整個電路系

2、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機、照明設(shè)備等。,,圖11.1.1 電力系統(tǒng)示意圖,,不同類型的工廠，其

3、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35 kV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35 kV及以上的電源電壓降為6～10 kV的配電電壓，然后通過高壓配電線路將電能送到各個車間變電所，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。,,一般中型工廠的電源進(jìn)線電壓是6～10 kV。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

4、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6～10 kV的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓(如220／380 V)，然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備使用。 　　對于小型工廠，由于所需容量一般不大于1000 kVA，因而通常只設(shè)一個降壓變電所，將6～10 kV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160 kVA時，一般采用低壓電源進(jìn)線，因此工廠只需設(shè)一個低壓配電間。 　　對工

5、廠供電系統(tǒng)的基本要求是：安全、靈活、可靠、經(jīng)濟。,,11.1.2 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)及動力系統(tǒng)示意圖。,,圖11.1.2 電力系統(tǒng)及動力系統(tǒng)示意圖,,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

6、發(fā)電廠以及太陽能發(fā)電廠等。,,2． 電力網(wǎng)　　電力網(wǎng)由變電所和各種不同電壓等級的線路組成，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220 kV以上； 地方網(wǎng)供電范圍小，最高電壓一般不超過110 kV。,,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，各國建立的電力系統(tǒng)，其容

7、量及范圍越來越大。建立大型電力系統(tǒng)可以經(jīng)濟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，實現(xiàn)電能的靈活調(diào)節(jié)和調(diào)度， 大大提高供電可靠性。,,11.1.3 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，國標(biāo)GB 156—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。 　　1） 電網(wǎng)(電力線路)的額定電壓(rated voltage)　　電網(wǎng)的額定

8、電壓是確定其它一切電力設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)，它是國家根據(jù)國民經(jīng)濟發(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。,,表11.1.1 我國交流電力網(wǎng)和電氣設(shè)備的額定電壓,,2） 電力設(shè)備的額定電壓 　　用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同級電網(wǎng)的額定電壓相同。 　　發(fā)電機的額定電壓規(guī)定高于同級電網(wǎng)額定電壓的5％， 以補償線路上的電壓損失。 　　變壓器的額定電壓分為

9、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)電機相連時，如圖11.1.3中的變壓器T1，其額定電壓與發(fā)電機額定電壓相同，即高于同級電網(wǎng)額定電壓的5％；當(dāng)變壓器連接在線路上時，如圖11.1.3中的變壓器T2，成為電網(wǎng)上的一個負(fù)荷，其一次繞組額定電壓與電網(wǎng)額定電壓相同。,,（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)供電線路較長時，如圖11.1.3中的變壓器T1，其額

10、定電壓應(yīng)高于同級電網(wǎng)額定電壓的10％，5%用來補償變壓器二次繞組的內(nèi)阻抗壓降，5%用來補償線路上的電壓損失；當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路不太長時，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，用于補償變壓器內(nèi)部的電壓損耗。,,圖11.1.3 電力變壓器的額定說明,,2. 電壓分類及高低電壓的劃分　　按國標(biāo)規(guī)定， 額定電壓分為三類： 　　第一類額定電壓為100 V及以下，如12 V、24 V、36 V

11、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100 V以上、1000 V以下，如127 V、 220 V、380 V、600 V等，主要用作低壓動力電源和照明電源。,,第三類額定電壓為1 kV以上， 有6 kV、10 kV、35 kV、 110 kV、220 kV、330 kV、 500 kV、750 kV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1 kV以

12、下的電壓稱為低壓，1 kV以上的電壓稱為高壓，220 kV以上的電壓稱為超高壓，1000 kV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均指線電壓。,,11.1.4 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6～10 kV，從技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)來看，最好采用10 kV配

13、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10 kV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，10 kV更優(yōu)于6 kV。 對于一些廠區(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35～220 kV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，簡化供電環(huán)節(jié)，節(jié)約有色金屬，

14、 降低功率損耗和電壓損失。,,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220/380 V的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級，但在某些特殊的場合如礦井，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660 V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，簡化供配電系統(tǒng)。 另外，在某些場合，由于安全的原因，可以采用特殊的安全低電壓配電。,,11.1.5 工廠供電系

15、統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)　　1． 電壓的質(zhì)量要求　　國家標(biāo)準(zhǔn)GB 12325—90《電能質(zhì)量 供電電壓允許偏差》規(guī)定了不同電壓等級的允許電壓偏差： 　　35 kV及以上供電電壓， 正、 負(fù)偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10%；　　10 kV及以下三相供電電壓允許偏差為±7%；　　220 V單相供電電壓允許偏差為+7%、 -10%。,,2． 頻率的要求　　我國規(guī)定的額定電壓頻率為50 Hz，大容量系統(tǒng)允許的頻率偏差

16、為±0.2 Hz，中、小容量系統(tǒng)允許的頻率偏差為±0.5 Hz。 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。 ,,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)運行的基本要求。 所謂供電的可靠性，是指確保用戶能夠隨時得到供電。這就要求供配電系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)都安全、可靠運行，不發(fā)生故障，以保證連續(xù)不斷地向用戶提供電能。 　　不同的用戶對供電可靠性的要求是不一樣的。根據(jù)對

17、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。,,1） 一級負(fù)荷(first order load)　　一級負(fù)荷是指中斷供電將造成人身傷亡危險，或造成重大設(shè)備損失且難以修復(fù)，或給國民經(jīng)濟帶來重大損失，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、國家級重點文物保護(hù)場所等。 　　一級負(fù)荷要求由兩個獨立電源供電，當(dāng)其中一個電源發(fā)生故障時， 另一個電

18、源應(yīng)不致同時受到損壞。對一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩個電源外， 還必須增設(shè)應(yīng)急電源。 常用的應(yīng)急電源有：獨立于正常電源的發(fā)電機組、專門的供電線路、 蓄電池、干電池等。,,2） 二級負(fù)荷(second order load) 二級負(fù)荷是指中斷供電將在政治、經(jīng)濟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)品報廢、 連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復(fù)、重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。 　　二級負(fù)荷要求由雙回路供電，供電變壓器也

19、應(yīng)有兩臺(這兩臺變壓器不一定在同一變電所)，當(dāng)其中有一條回路或一臺變壓器發(fā)生常見故障時，二級負(fù)荷應(yīng)不致中斷供電，或中斷供電后能迅速恢復(fù)供電。,,3） 三級負(fù)荷(third order load)　　三級負(fù)荷為一般電力負(fù)荷， 所有不屬于上述一、二級負(fù)荷者均為三級負(fù)荷。 由于三級負(fù)荷為不重要的一般負(fù)荷， 因而它對供電電源無特殊要求。,,,11.2 工廠電力負(fù)荷的計算,11.2.1 計算負(fù)荷及設(shè)備容量　　1. 計算負(fù)荷的概念 　　

20、根據(jù)用電設(shè)備的安裝容量，采用一定的計算方法得出的負(fù)荷，稱為計算負(fù)荷。計算負(fù)荷是一個假想負(fù)荷，其熱效應(yīng)和實際負(fù)荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等。 如以計算負(fù)荷連續(xù)運行，根據(jù)計算負(fù)荷選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜其發(fā)熱溫度不會超過允許值。,,導(dǎo)體通過電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時間大約為(3～4)τ，τ為發(fā)熱時間常數(shù)。 截面在16 mm2及以上的導(dǎo)體，其τ≥10 min。 因此，載流導(dǎo)體大約經(jīng)30 min后可達(dá)到穩(wěn)定溫升值，計算負(fù)荷也就是半小時最大負(fù)荷。分別用P30、

21、Q30、S30和I30表示有功計算負(fù)荷、無功計算負(fù)荷、視在計算負(fù)荷和計算電流。 　　計算負(fù)荷是分析和設(shè)計供電系統(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； 如計算負(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， 正確確定計算負(fù)荷意義重大。,,2. 設(shè)備容量的確定　　采用需要系數(shù)法

22、確定計算負(fù)荷時，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)計設(shè)備的安裝容量時， 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） 長期連續(xù)運行工作制　　采用長期連續(xù)運行工作制的設(shè)備工作時間長，連續(xù)運行， 絕大多數(shù)用電設(shè)備都屬于這一類設(shè)備， 如風(fēng)機、泵類、機床、

23、 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。,,2） 短時運行工作制　　采用短時運行工作制的設(shè)備工作時間短，停歇時間長， 如船閘電動機、機床中的輔助電動機等，其設(shè)備容量按銘牌額定容量計算。 　　3） 斷續(xù)周期工作制　　繼續(xù)周期工作制也稱反復(fù)短時工作制，采用這種工作制的設(shè)備時而工作，時而停歇，反復(fù)運行， 如吊車用電動機、 電焊機等，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統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下的

24、功率之和。 斷續(xù)周期工作制的用電設(shè)備常用的有電焊機和吊車電動機， 換算要求如下：,,(1) 電焊機組要求統(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為吊車電動機的銘牌容量；εN為與銘牌容量對應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率(計算中用小數(shù))；ε100為其值為100%的負(fù)荷持續(xù)率（計算中用1）； cosφ為銘牌規(guī)定的功率因數(shù)。,,（2） 吊車電動機組要求統(tǒng)一換算到ε=25％， 換算后的設(shè)備容量為,（11.2.2）,式

25、中: PN為吊車電動機的銘牌容量；εN為與銘牌容量對應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率； ε25為其值為25%的負(fù)荷持續(xù)率（計算中用0.25）。,,11.2.2 按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷　　1. 三相用電設(shè)備組計算負(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)中取用的半小時最大負(fù)荷， 其基本公式為,（11.2.3）,,Kd為需要系數(shù)，反映用電設(shè)備組中投入運行的設(shè)備性質(zhì)、

26、 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)備臺數(shù)較少時，Kd值適當(dāng)取大些，如只有1～2臺設(shè)備時，取Kd＝1。當(dāng)只有一臺電動機時， P30=PN/η, PN為電動機額定容量，η為電動機的效率。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）。,,在求出有功計算負(fù)荷P30后，可按下列各式分別求出無功計算負(fù)荷、 視在計算負(fù)荷和計算電流。 　　無功計算

27、負(fù)荷為,（11.2.4）,式中：tanφ為對應(yīng)于用電設(shè)備組cosφ的正切值。　　視在計算負(fù)荷為,（11.2.5）,式中：cosφ為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)。,,計算電流為,（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)。,,2． 多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的確定　

28、　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算負(fù)荷時，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時出現(xiàn)的情況。因此，在確定多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷時，應(yīng)結(jié)合具體情況對其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計入一個同時系數(shù)K∑p、 K∑q，則計算負(fù)荷為,,,（11.2.7）,,以上兩式中的∑P30,i和∑Q30, i分別為各組設(shè)備的有功和無功計算負(fù)荷之和。對車間干線取K∑p=0.85～0.95，K∑q=0.90～0.97；對車間母線取K∑p=0.90～

29、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，因此總的視在計算負(fù)荷和計算電流一般不能用各組的視在計算負(fù)荷或計算電流之和來計算。此外，在計算多組設(shè)備總的計算負(fù)荷時，為了簡化和統(tǒng)一，各組的設(shè)備臺數(shù)不論多少，各組的計算負(fù)荷均按供電設(shè)計手冊所列的計算系數(shù)來計算，而不必考慮設(shè)備臺數(shù)少而適當(dāng)增大Kd和cosφ值的問題。,,3. 確定全廠計算負(fù)荷的方法　　1） 按逐級計算法確定全廠計算負(fù)荷　　從計算

30、低壓用電設(shè)備的負(fù)荷開始，逐級向電源方向計算， 只需要在每級配電點乘以同時系數(shù)K∑p、K∑q，然后再考慮變壓器的功率損失：,（11.2.8）,,式中，　　為變壓器高、低壓側(cè)計算負(fù)荷；　、　　為變壓器有功、無功損耗，按經(jīng)驗估算值為,（11.2.9）,最后確定出工廠總計算負(fù)荷。,,2） 按不同工廠的需要系數(shù)確定全廠計算負(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，就得到該廠的計算負(fù)荷。,（11.2.10）,其中查

31、有關(guān)工廠需要系數(shù)的資料。,,3） 按年產(chǎn)量估算工廠計算負(fù)荷,年產(chǎn)量按估算工廠計算負(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)荷利用小時數(shù)，查有關(guān)資料。,,11.2.3 工廠的功率因數(shù)、無功補償及補償后的工廠計算負(fù)荷 1． 工廠常用的幾種功率因數(shù)　　1） 瞬時功率因數(shù)　　瞬時功率因數(shù)可由功率因數(shù)表直接測量，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）,

32、,式中: P為功率表測出的三相功率讀數(shù)(kW)；I為電流表測出的線電流讀數(shù)(A)；U為電壓表測出的線電壓讀數(shù)(kV)。 　　瞬時功率因數(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償措施。,,2） 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)， 按下式計算,（11.2.13）,式中: Wp為某一時間內(nèi)消耗的有功電能，由有功電度表讀出； Wq為某一時間內(nèi)消耗的無功電能，由無功電度表讀出。

33、　　我國電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費， 就規(guī)定電費要按月平均功率因數(shù)的高低來調(diào)整。,,3） 最大負(fù)荷時的功率因數(shù)　　最大負(fù)荷時的功率因數(shù)指在年最大負(fù)荷(即計算負(fù)荷)時的功率因數(shù)，按下式計算,（11.2.14）,我國電力規(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)增添無功補償裝置。 這里所指的功率因數(shù)為最大負(fù)荷時的功率因數(shù)。,,2. 無功功

34、率補償 　　達(dá)不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)要求時，則需要考慮人工補償。人工補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)的無功補償裝置容量為,（11.2.15）,式中，α稱為無功補償率，表示要使1kW的有功功率由提高到所需要的無功補償容量kvar值。,,在確定了總的補償容量后，即可根據(jù)所選并聯(lián)電容器的單個容量qC來確定電容器的個數(shù)，即,（11.2.16）,并聯(lián)電容器有三

35、相和單相之分。如采用三相電容器組進(jìn)行補償，其個數(shù)按上述計算值取整數(shù)選擇，如采用單相電容器進(jìn)行補償，其個數(shù)應(yīng)是3的整數(shù)倍，以便電容器三相均衡分配。,,3．無功補償后的工廠計算負(fù)荷　　　 工廠(或車間)裝設(shè)了無功補償裝置以后，則在確定補償裝置裝設(shè)地點以前的總計算負(fù)荷時，應(yīng)扣除無功補償?shù)娜萘浚纯偟臒o功計算負(fù)荷,（11.2.17）,補償后總的視在計算負(fù)荷,（11.2.18）,,,11.3 變電所位置及變壓器臺數(shù)和容量選擇,11.3.1

36、 變配電所的所址選擇　　確定變電所位置時，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)備運輸方便； ⑤ 不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動或高溫的場所； ⑥ 不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所； ⑦ 不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險環(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。,,1) 負(fù)荷指示圖法　　負(fù)荷指示圖是將負(fù)荷按一定的

37、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，擬定幾個方案，擇優(yōu)選擇變電所位置。,,2) 負(fù)荷矩法　　這是一種近似定量的計算方法，以負(fù)荷圓的圓心為負(fù)荷點，用求物體重心的方法確定負(fù)荷中心。 　　圖11.3.1所示為3個負(fù)荷點的負(fù)荷矩示意圖。有功功率P1～P3分布于直

38、角坐標(biāo)系中，一般負(fù)荷中心為,,（11.3.2）,（11.3.3）,因此，總負(fù)荷中心為P(x, y)。,,圖11.3.1　3個負(fù)荷點的負(fù)荷矩示意圖,,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)荷中心計算法，它只考慮負(fù)荷的容量和位置，如再考慮各負(fù)荷點的工作時間，便成為用電能矩法確定負(fù)荷中心的方法：,,式中:WNi=PciTMi為負(fù)荷點的電能消耗量；TMi為最大負(fù)荷利用小時數(shù)；Pci為負(fù)荷的有功計算負(fù)荷；ti為各負(fù)荷在同一時

39、間內(nèi)的實際工作時間；Ai為各負(fù)荷的有功電能消耗量。 　實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)合實際情況，進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟比較，選出較為理想的變電所位置。,,11.3.2 變電所主變壓器臺數(shù)和容量的選擇　　1. 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇 選擇主變壓器臺數(shù)時應(yīng)考慮下列原則：  （1） 應(yīng)滿足用電負(fù)荷對供電可靠性的要求。對供有大量一

40、、二級負(fù)荷的變電所，宜采用兩臺變壓器，當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電。 對只有二級而無一級負(fù)荷的變電所，也可以只采用一臺變壓器， 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。 ?。?）對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動較大而宜于采用經(jīng)濟運行方式的變電所，可考慮采用兩臺變壓器。,,2. 變電所主變壓器容量的選擇 1) 只裝一臺主變壓器的變電所　　　主變壓器容量ST應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總

41、計算負(fù)荷S30的需要， 即,（11.3.6）,,2) 裝有兩臺主變壓器的變電所　　每臺變壓器的容量ST應(yīng)同時滿足以下兩個條件： 　（1） 任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足總計算負(fù)荷S30的大約60％～70％的需要，即,（11.3.7）,,（2） 任一臺變壓器單獨運行時， 應(yīng)滿足全部一、 二級負(fù)荷S30(Ⅰ+Ⅱ)的需要，即,（11.3.8）,3) 車間變電所主變壓器單臺容量的選擇　　車間變電所主變壓器的單臺容量，一方面受到低壓斷

42、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1250kVA。,,,11.4 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(primary circuit)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(primary equipment)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

43、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)。,,(3) 保護(hù)設(shè)備，其功能是用來對電力系統(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、 動力和照明配電箱等。 ,,11.4.1

44、 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(highvoltage circuitbreaker)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)運行的需要，將部分電氣設(shè)備或線路投入或退出運行；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，繼電保護(hù)自動裝置發(fā)出跳閘信號，起動斷路器，將故障部分設(shè)備或

45、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行。 ,,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

46、小，重量輕，運輸安裝方便， 有利于防火等優(yōu)點。 在6~10 kV戶內(nèi)配電裝置中常用的有SN10—10型少油斷路器。,,(2) 真空斷路器，指采用真空的高絕緣強度來滅弧的斷路器。這種斷路器的動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)。它的特點是體積小，壽命長，維修工作量小，主要用于頻繁操作的場所。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。,,圖11.4.1 ZN12—

47、12型戶內(nèi)高壓真空斷路器,,(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)試和運行比較方便和經(jīng)濟。它的特點是滅弧能力強，絕緣強度高，開斷電流大， 燃弧時間短， 檢修周期長，斷開電容電流或電感電流時無重燃，過電壓低等。

48、SF6斷路器主要用于需頻繁操作及有易燃、 易爆危險的場所，特別用于全封閉組合電器中。常用的SF6斷路器為LN2型。 　　真空斷路器、六氟化硫斷路器是現(xiàn)在和未來重點發(fā)展與使用的斷路器。,,2. 隔離開關(guān)QS　　1) 隔離開關(guān)的功能 隔離開關(guān)(highvoltage disconnector)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

49、， 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。,,(2) 倒閘操作。隔離開關(guān)經(jīng)常用來進(jìn)行電力系統(tǒng)運行方式改變時的倒閘操作。例如，當(dāng)主接線為雙母線時，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，其順序應(yīng)為：斷電時， 先拉開斷路器，再拉開隔

50、離開關(guān)；送電時，先合隔離開關(guān)， 再合斷路器?？傊綦x開關(guān)與斷路器配合操作時，隔離開關(guān)必須在斷路器處于斷開（分閘）位置時才能進(jìn)行操作。,,2) 隔離開關(guān)的分類　　按裝設(shè)地點的不同， 隔離開關(guān)分為戶內(nèi)和戶外兩種。 　　戶內(nèi)隔離開關(guān)（型號為GN）的額定電壓一般在35 kV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。,,圖11.4.2 GN22—12戶內(nèi)高壓隔離開關(guān),,

51、戶外隔離開關(guān)（型號為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和機械強度。戶外隔離開關(guān)的額定電壓一般在35 kV以上，常用的有GW4—35G（D）和GW4—110D型。,,3. 高壓負(fù)荷開關(guān)QL 1) 高壓負(fù)荷開關(guān)的功能　　高壓負(fù)荷開關(guān)(highvoltage loadswitch)具有簡單的滅弧裝置， 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

52、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。,,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10 kV及以下配電系統(tǒng)中， 常用的型號有戶內(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

53、的外形如圖11.4.3所示。,,圖11.4.3 高壓真空負(fù)荷開關(guān),,4. 高壓熔斷器　　1) 熔斷器的功能 熔斷器FU是最簡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，熔斷器自動斷開電路， 使其它電氣設(shè)備得到保護(hù)。,,2) 熔斷器的分類　　熔斷器按安裝地點不同，分為戶內(nèi)式和戶外式； 按電壓的高低，分為高壓熔斷器(highvoltage fuse)和低壓熔斷器； 按滅弧方式及結(jié)構(gòu)特點的不

54、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6～35 kV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。,,圖11.4.4 高壓限流式熔斷器,,5. 高壓開關(guān)柜　　高壓開關(guān)柜(highvoltage switchgear)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，

55、在發(fā)電廠和變配電所中用于控制和保護(hù)發(fā)電機、變壓器和高壓線路，也可用于大型高壓交流電動機的起動和保護(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SF6斷路器所取代。,,11.4.2 低壓一次設(shè)備　　1. 低壓熔斷器　　低壓熔斷器(lowvoltage fuse)的功能主要是實現(xiàn)低壓配電系統(tǒng)的短路保護(hù)，

56、有的熔斷器也能實現(xiàn)過負(fù)荷保護(hù)。,,2. 低壓刀開關(guān)QK　　低壓刀開關(guān)(lowvoltage knife switch)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。,,3. 低壓負(fù)荷開關(guān)QL　　低壓負(fù)荷開關(guān)(lowvoltage loadswitch)是由帶滅弧裝置的

57、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)。,,4. 低壓斷路器QF　　低壓斷路器(lowvoltage circuitbreaker)又稱低壓自動開關(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)時自動跳閘， 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

58、擇型斷路器一般為瞬時動作，只作短路保護(hù)用；也有的為長延時動作，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（或短延時）與長延時特性兩段。三段保護(hù)分為瞬時、短延時與長延時特性三段。其中瞬時和短延時特性適于短路保護(hù)，而長延時特性適于過負(fù)荷保護(hù)。智能化保護(hù)斷路器的脫扣器的微機控制，其保護(hù)功能更多，選擇性更好。,,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

59、.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,,圖11.4.6 DW45系列智能型萬能斷路器,,5. 低壓配電屏　　低壓配電屏(lowvoltage panel)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)中作動力和照明配電之用。低電配電屏的每個柜中分別裝有自動空氣開關(guān)、 刀開關(guān)、接觸器、 熔斷器、 儀用互感器、 母線以及信號和測量裝置等設(shè)備

60、。,,表11.4.1 常用一次設(shè)備的圖形符號和文字符號,,表11.4.1 常用一次設(shè)備的圖形符號和文字符號,,,11.5 工廠變配電所的主電路圖,11.5.1 概述　　主電路圖(main circuit diagram)是指變電所中一次設(shè)備按照設(shè)計要求連接起來，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)的圖形符號和文字符號表示。 　　主電路圖的形式將影響配電裝置

61、的布局、供電的可靠性、 運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。,,11.5.2 電氣主電路圖的基本形式　　1. 單母線接線,如圖11.5.1所示，單母線接線的特點是整個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

62、故障情況下接通與斷開電路，隔離開關(guān)當(dāng)停電檢查斷路器時作為隔離電器隔離電壓。 ,,單母線接線的特點是接線簡單，操作方便，投資少，便于擴建；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，各支路都必須停止工作，當(dāng)引出線的斷路器檢修時，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。,,圖11.5.1 單母線接線,,2. 單母線分段接線　　如圖11.5.2所示，當(dāng)

63、引出線數(shù)目較多時，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，分段斷路器可以接通也可以斷開。 如果正常工作時分段斷路器QF是接通的，則當(dāng)任意段母線故障時，母線繼電保護(hù)動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)一個分段母線的電源斷開時， 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。 如果正常工作時分段斷路器QF是斷開的，則當(dāng)一段母線故障時，連在故

64、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， 連接在該母線上的出線會全部停電。,,圖11.5.2 單母線分段接線,,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)一臺斷路器與兩組母線隔離開關(guān)分別接至兩組母線上。,,圖11.5.3 雙母線接線,,雙母線接線的

65、特點為：  (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， 只影響該回路供電。 (3) 工作母線發(fā)生故障后， 所有回路短時停電并能迅速恢復(fù)供電。  (4) 出線回路斷路器檢修時，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6～10 kV配電裝置中，當(dāng)35～60 kV配電裝置的出線數(shù)超過8回和110 kV配電裝置的出線數(shù)為5回及以上時，

66、也采用雙母線接線。,,4. 橋形接線　　如圖11.5.4所示，橋形接線適用于僅有兩臺變壓器和兩條出線的裝置中。橋形接線僅用三臺斷路器，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。橋形接線正常運行時， 三臺斷路器均閉合工作。,,圖11.5.4 橋形接線 (a) 內(nèi)橋接線； (b) 外橋接線,,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))，此時線路經(jīng)斷路器和隔離

67、開關(guān)接至橋接點， 構(gòu)成獨立單元。而變壓器支路只經(jīng)隔離開關(guān)與橋接點相連，是非獨立單元。,,內(nèi)橋接線的特點為： 　 (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) 正常運行時變壓器操作復(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，

68、 這將造成該側(cè)線路的短時停電。,,(3) 橋回路故障或檢修時全廠分列為兩部分，使兩個單元之間失去聯(lián)系；同時，出線斷路器故障或檢修時，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、故障可能性較大和變壓器不需要經(jīng)常切換運行的變電所。,,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))，此時變壓器經(jīng)斷路器和隔離開關(guān)接至橋接點，構(gòu)成獨立單元；而線路支路只經(jīng)隔離開關(guān)與橋接點相