供配电技术第四章教案

教案

第四章变配电所及其一次系统

2011年3月31 日第六周

概述

本章教学目的及基本要求：

掌握供电系统的组成、电气设备、供配电电压，变电所的配置，变压器台数和容量，主接线，变电所的布置和结构。

本章教学内容的重点和难点：

供配电系统的电压选择；

变电所位置的确定；

变配电所的一次设备和主接线图；

变电所的布置和结构。

本章教学内容的深化和拓宽：

变压器的实际容量和过负荷能力；

本章教学方法、方式：讲授启发讨论

本章主要参考资料：

刘介才编，《工厂供电》，机械工业出版社，2003年出版

江文，许慧中主编，《供配电技术》，中国电力出版社，2005年出版。

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2011年3月31 日第六周

课题：4.1 电压的选择课次： 1

4.2 变电所的配置

4.3 变压器的选择

4.4 变电所主要电气设备

教学方法：讲授、讨论、启发教具：普通

教学目的：

掌握供电系统的组成、电气设备、供配电电压，变电所的配置，变压器台数和容量的确定。

教学重点：变压器台数和容量的确定

教学难点：变压器台数和容量的确定

教学过程时间分配（包括组织教学：复习旧课、作业问题分析、讲授新课、新课小结、布置作业）

新课导入7分钟

讲授新课70分钟

巩固小结3分钟

课堂练习10分钟

课后记：

一、电压的选择

1、供电电压的确定：供电电压是指供配电系统从电力系统所取得的电源电压。我国目前所用的供电电压为110kV、35kV、10kV、6kV。究竟采用哪一级供电电压，主要取决于以下三个方面因素。

（1）电力部门所能提供的电源电压。

（2）用户负荷大小及距离电源线路远近。

（3）用户大型设备的额定电压决定了企业的供电电压。

2、配电电压的确：配电电压是指用户内部向用电设备配电的电压等级。由用户总降压变电所向高压用电设备配电的配电电压，称为高压配电电压；由用户车间变电所或建筑物变电所向低压用电设备配电的配电电压，称为低压配电电压。

（1）高压配电电压：高压配电电压通常采用10KV和6KV，一般情况下，优先采用10KV高配电电压。

（2）低压配电电压：我国规定低压配电电压等级为220V/380V，但在石油、化工及矿山可以采用660V的配电电压。变电所主变压器台数和容量的选择。

二、变电所的配置

1、变电所的类型

变电所是接受电能、变换电压、分配电能的环节，是供配电系统的重要组成部分。变电所按其在供配电系统中的地位和作用分为总降压变电所、独立变电所、车间变电所、杆上变电所、建筑物及高层建筑物变电所。

2. 总降压变电所 35～110/6～10kV

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企业负荷大小及分布情况定。

对大中型用户，由于负荷较大，往往采用35KV（或以上）供电，再降压至10kV或6 kV，向各车间变电所和高压用电设备配电，这种降压变电所称为总降压变电所。

3. 独立变电所 6～10/0.4/0.23kV

设置独立变电所主要是因为相邻几个车间负荷较大，将变电所建到某一车间不适宜；或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、易燃易爆气体等环境限制，必须建立独立变电所；或中小型用户负荷不太大，建立一个用户独立变电所，向负荷供电。

4. 车间变电所6～10/0.4/0.23kV

①附设变电所：车间附设变电所又分内附式和外附式。

②车间内变电所：车间内变电所位于车间内的单独房间内。

5. 建筑物及高层建筑物变电所

建筑物及高层建筑物变电所是民用建筑中经常采用的变电所形式。

①楼内建筑物变电所建：高层建筑物多采用楼内建筑物变电所，置于高

层建筑物的地下室或中间某层；地下室和高层；地下室、中间某层和

高层。变压器一律采用干式变压器。

②辅助建筑物变电所：与独立变电所相似，辅助建筑物变电所置于离开

高层建筑物的辅助建筑物内，变压器采用油浸式变压器。

6.变电所的位置确定

变电所的位置选择应根据选择原则，从安全、经济、方便等方面来综合考虑，经技术、经济比较后确定。

1．总降压变电所位置选择的原则

（1）靠近负荷中心；

（2）考虑电源的进线方向，偏向电源侧；

（3）进出线方便；

（4）设备运输方便；

（5）不应防碍企业的发展，要考虑扩建的可能性；

（6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；

（7）不应设在有剧烈震动和高温场所；

（8）不应设在地势低洼和可能积水的场所；

（9）不应设在有爆炸危险区域。

2．车间变电所位置选择的原则

在计算得出车间总计算负荷的基础上，按分散布置并接近负荷中心的原则确定车间变电所 的位置，便于低压电网的备用联络。同时车间变电所位置选择还要考虑：进出线方便；靠近 电源测；运输方便等。

变电所选址尽量靠近负荷中心是供电设计的一项基本原则，可以按负荷矩法确定负荷中心。

三、选择变电所主变压器台数时应考虑下列原则：

(1)应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所,宜采用两台变压器,以便当一台故障或检修时,另一台能对一、二级负荷继续供电。

(2)对季节负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所,也可考虑采用两台变压器。

在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。

2、主变压器容量的选择：

装设一台主变压器 30.S S T N ≥

装设两台主变压器 )1(30.30

.)7.0~6.0(∏+≥=S S S S T N T N

车间变电所单台变容量上限：1000KVA 或1250KVA

四、高压一次设备

1、高压熔断器（FU ）

熔断器(文字符号为FU)是一种当所在电路的电流超过规定值并经一定时间后,使其熔体熔化而分断电流、断开电路的一种保护电器。熔断器的功能主要是对电路及电路设备进行短路保护。

【1】、RN1和RN2型户内高压管式熔断器（限流式熔断器）

工作熔体(铜熔丝)上焊有小锡球。锡是低熔点金属,过负荷时锡球受热首先熔化,引起工作熔体熔断,接着指示熔体熔断。

RN1型：主要用于高压电路和设备的短路保护额定电流可达100A

RN2型：高压电压互感器一次侧短路保护额定电流一般为0.5A 【2】、RW4－10和RW10（F）－10型户外高压跌开式熔断器

既可作6—10KV线路和设备的短路保护，又可在一定条件下，用高压绝缘钩棒操作熔管的分合，起高压隔离开关的作用。

这种熔断器适用于周围空间没有导电尘埃和腐蚀性气体，没有易燃易爆危险及剧烈振动的室外场所。

工厂供电系统中,室内广泛采用RN1、RN2型高压管式熔断器,室外则广泛采用RW4、RW10(F)等型跌开式熔断器。

2、高压隔离开关（QS）【刀闸】

其功能主要是隔离高压电源、保证设备和线路的安全检修。断开后有明显可见的断开间隙，因没有专门的灭弧装置，不允许带负荷操作，可以通断不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路，与高压断路器配合使用。

3、高压负荷开关（QL）

具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但它不能断开短路电流，因此它必须与高压熔断器串联使用,以借助熔断器来切断短路故障。

高压负荷开关断开后，与高压隔离开关一样，也具有明显可见的断开间隙，因此它也具有隔离高压电源、保证设备和线路的安全检修的功能。

4、高压断路器（自动开关）（QF）

不仅能带负荷通断正常负荷电流,而且能接通和承受一定时间的短路电流,并能在短路、过负荷和失压时自动跳闸,切断故障。常用：高压少油断路器、真空断路器、SF6断路器。

5、高压开关柜

将一、二次设备组合在一起的高压成套配电装置。

具有五防功能：防止误分、误合断路器；防止带负荷误拉、误合隔离开关；防止带电误挂接地线；防止带接地线误合隔离开关；防止人员误入带电间隔。

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2011年4月7日第七周课题：4.5 变配电所主接线课次： 2

4.6 变电所的布置和结构

教学方法：讲授、讨论、启发教具：普通

教学目的：

掌握变配电所主接线的识图，了解变电所的布置及结构。

教学重点：变配电所主接线图

教学难点：桥式接线

教学过程时间分配（包括组织教学：复习旧课、作业问题分析、讲授新课、新课小结、布置作业）

新课导入7分钟

讲授新课70分钟

巩固小结3分钟

课堂练习10分钟

课后记：

教学设计过程：

二、变电所的主接线

对变电所主接线的要求：1 .安全充分保证人身和设备的安全。2 .可靠应满足用电单位对供电可靠性的要求。3 .灵活能适应各种不同的运行方式，操作检修方便。4 .经济主接线设计应简单，投资少，运行管理费用低。

1．线路—变压器组单元接线：当只有一路电源供电线路和一台变压器时，可采用线路—变压器组接线。

2．单母线接线

（1）单母线不分段接线

（2）单母线分段接线

3．桥式接线

桥式接线是指在两线路—变压器组接线的高压侧间跨接一个断路器，犹如一座桥。（1）内桥式接线：

断路器跨在进线断路器的内侧，靠近变压器，称为内桥式接线。

①结构：如右图

②特点：接线简单，经济，可靠性高，安全，灵活。

线路检修或故障时由另一路电源供电。

变压器检修或故障时经倒闸操作恢复供电。

③适用范围：适用于电源进线线路较长，负荷比较平稳，变压器不需要经常操作，没有穿越功率的终端总降压变电所。

（2）外桥式接线：

断路器跨在进线断路器的外侧，靠近电源侧，称为外桥式接线。

①结构：

②特点：接线简单，经济，可靠性高，安全，灵活。

变压器检修或故障时不影响供电。

线路检修或故障时经倒闸操作，变压器由另一路外桥供电。

③适用范围：电源进线线路较短、负荷变化大，变压器操作频繁，有穿越功率流

经的中间变电所。

二、变电所的布置和结构

1．布置方案：

变电所的布置型式有户内、户外和混合式三种。

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。

35kV户内变电所宜采用双层布置，6~10kV变配电所宜采用单层布置。

变电所的布置主要由变压器室、高压配电室、低压配电室、电容器室、控制室（值班室）、休息室、工具间等组成。

2．布置要求：

（1）室内布置应紧凑合理，便于值班人员操作、检修、试验、巡视和搬运，配电装置安放位置应保证所要求的最小允许通道宽度，考虑今后发展和扩建的可能。

(2) 合理布置变电所各室位置，高压电容器室与高压配电室、低压配电室与变压器室应相邻近, 高、低压配电室的位置应便于进出线，控制室与值班室的位置应便于运行人员工作和管理。

(3) 变压器室和高压电容器室，应避免西晒，控制室和值班室应尽量朝南方，尽可能利用自然采光和通风。

（4）配电室的设置应符合安全和防火要求，对电气设备载流部分应采用金属网板隔离。

（5）高、低压配电室、变压器室、电容器室的门应向外开，相邻的配电室的门应双向开启。

（6）变电所内不允许采用可燃材料装修，不允许热力管道、可燃气管等各种管道从变电所内经过。

3．高压配电室

高压配电室的结构主要取决于高压开关柜的数量、布置方式（单列或双列）、安装方式（靠墙或离墙）等因素。

（1）高压配电室的尺寸：各种通道的最小宽度、高度、电缆沟。

（2）高压配电室的门应向外开，相邻配电室之间有门时，应能双向开启，长度超过7米时应设两个门。

（3）高压配电室的耐火等级不应低于二级。

4．低压配电室

低压配电室的结构主要取决于低压开关柜的数量、尺寸，布置方式（单列或双列），安装方式（靠墙或离墙）等因素。

（1）低压配电室的尺寸：各种通道的最小宽度、高度、电缆沟。

（2）低压配电室的门应向外开，长度超过8米时应设两个门。

（3）低压配电室的耐火等级不应低于三级。

4．高压电容器室

电容器室的结构主要取决于电容器柜的数量、布置方式（双列或单列），安装方式（靠墙或离墙）等因素。

（1）高压电容器室的尺寸：各种通道的最小宽度、高度、电缆沟。

（2）高压电容器室的门应向外开，相邻配电室之间有门时，应能双向开启，长度超过7米时应设两个门。

（3）高压电容器室的耐火等级不应低于二级。

5．控制值班室

控制室通常与值班室合在一起，控制屏、中央信号屏、继电器屏、直流电源屏、所用电屏安装在控制室。