第4章 变配电所及柴油发电机

动力配电箱
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3、变电所的布置与结构
（1）变电所选址——一般原则
• 接近负荷中心
• 接近电源侧
• 进出线方便
• 设备运输方便
• 选址的安全性
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• 选址的安全性 –不应设在有剧烈振动的场所 – 不宜设在多尘或有腐蚀性气体、或可能积水的场所。
– 不应设在有爆炸和火灾危险环境的正上方或正下方。
– 高层建筑地下室等变电所宜选择通风、散热、防潮、 防水好的场所，并靠近电气竖井及负荷中心。 – 民用建筑内附配变电所，宜设置在一层或地下层，但 当供电负荷较大，供电半径较长时，也可分设在某些
楼层、屋顶层、避难层、机房层等处。
– 适当考虑将来扩建的可能。
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（2） 变电所的布置
①组成： 主要由高压配电室、变压器室、低压配电室、电 容器室、值班室等组成。 ②布置要求 –保证运行安全、便于运行维护 –便于进出线 –节约土地和建设费 –留有发展余地
③布置方案 –应设计合理，因地制宜，并经技术经济比较确定 –常用布置方案
Wh
×
Wh
×
双电源照明供电线路
双电源照明供电方案：“一用一备”和“互为备用”两类.
供电部门要求：两电源不能并联运行,须有可靠电气及机械 互锁功能。两电源切换方式有”手动”和”自动”两种。
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（2）变配电所的主接线 1）建筑物供电电源的确定
主要研究的问题：
需要几路供电电源
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–终端变电所
• 位于配电线路的末端、接近负荷处, 经降压后 直接向用户供电。 • 电压等级一般为35～110kV,
–用户本身的变电站
• 其中10kV/0.4kV最多。
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• 按整体结构和所处位置分：
室内变配电所：全部电气设备装设在屋内。 杆上式变电台
变 电 所 类 型
室外变配电所： 变压器及高压电 气设备装设在露 天场地。
电力线路的接线方式
§4-2 变配电所的主接线
变配电站主电气接线
• （1）电力线路的接线方式
–定义：由电源端（变配电站）向负荷端输送电能时采用 的网络形式。
–分类：电力线路的电压分为：高压线路、低压线路。 –高压、低压线路常用基本接线方式 • 放射式 • 树干式 • 环状式
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① 放射式接线方式：直接向用户供电
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高压室 变压器室
低压室
环 网 柜 变 压 器
低 压 柜
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（2）室内变配电所
–由三个部分组成：①高压配电室； ②低压配电室； ③变压器室
1 2 2 1
3 3
3
2
采用干式变压器时,可不 设专用的变压器室
1
3
9
①高压配电室
手车式
可靠性高，维修 方便， 体积大，价格高
环网式
结构简单、体积小可靠墙 安装， 短路故障后需更换熔断器
⑦照明供电系统
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①低压放射式结线
特点：供电可靠性 较高，所用开关设备及 配电线路也较多。 适用：多用于用电 设备容量大；或负荷性 质重要；或车间内负荷 排列不整齐；或车间为 有爆炸危险的厂房，必 须由与车间隔离的房间 引出线路等情况。
6-10kV
380/220V
电梯 控制箱
配电箱
配电箱
风机 控制箱
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④混合式配电
高层建筑的干线配电方式一般均为树干式、放射式 配电的混合。
电梯 控制箱 风机 控制柜
配电箱
配电箱 配电箱 配电箱 配电箱 污水泵 控制箱
消防泵 风机 生活泵 应急 控制箱 控制箱 控制箱 照明箱
配电箱 配电箱
配电房中的配电柜
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⑤变压器-干线式配电
优点： 有树干式的优点、且可靠性高。
图a 一路电源、单母线不分段接线
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图b
两路电源一用一备、单母线不分段
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③单母线接线——单母线分段的主接线 • 特点：
–可提高供电的可靠性和 灵活性， –接线简单、经济、方便。
• 段数：
–由电源数量和容量确定。 –分段数越多，故障时停 电范围越小，但使用的 断路器数量越多，其配 电装置和运行也就越复 杂，所需费用就越高。
第4章 变配电所及柴油 发电机
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§4-1 变配电所
1、概述
（1）配电所
无变压器，只有配电设备 作用：接受及分配电能。
（2）变电所
内设：变压器、高压进电设备、配电设备，
作用：接受电能、变换电压等级、分配电能。
（3）变配电所
是各级电压的变电所和配电所的总称。 注：35kV及以下的配变电所设计——《民用建筑电气设计 规范》JGJ16-2008
用于总负荷较大，负荷等级可为1、2、3级的一类、二
类建筑。是现阶段一、二类建筑常采用的供电方案。 ④ 两路10（6）kV电源供电、自备发电机组备用
用于含有大量一级负荷的特别重要的一类建筑。
⑤ 两路35kV电源供电、自备发电机组备用 应用于总负荷特别大的一类建筑。
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2）变配电所电气主结线
• 定义：
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亚洲最大的电气化铁路牵引变电所 设有40兆伏安牵引变压器和8兆伏电力变压器各两台
户外箱式变电站
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2、变电所类型 • 按规模大小分
–枢纽变电所 • 位于电力系统枢纽点,汇集多个电源,连接电力系 统高压和中压的几个部分, • 电压等级一般为330～500kV。 • 一旦停电,将造成大范围停电, 甚至整个系统瘫 痪——重要。 –地区变电所 • 主要向一个地区的用户供电,是一个地区或一个中 小城市的主要变电所。 • 电压等级一般为110～220kV • 一旦停电,将造成该地区或城市供电的紊乱,甚至 中断供电。
各 类 变 压 器 性 能 比 较
注：变压器的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级,分A、E、B、 F、H级。（相应最高允许温度：105、120、130、155、180℃）
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主 变 压 器 形 式 的 选 择
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变压器画法
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变压器的型号及参数
1)额定电压：线电压值，配电变压器较多采用10／0.4(kV)。 2)额定电流：
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1—变压器室 2—高压配电室 3—低压配电室 4—电容器室 5—控制或值班室 6—辅助房间 7—厕所
图
独立变配电所
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1—变压器室；2—高压配电室；3—低压配电室；4—电容器室； 5—控制室或值班室；6—辅助房间；7—厕所
图
附设式变配电所
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1—变压器室；2—高压配电室；3—低压配电室；4—电容器室
变压器室布置示意图 变压器室的通风方式
（a）门下进风，后墙出风； （b）地下进风，门上出风；
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（3）室外变配电所
①杆上变电所 单杆式变电台
一般只适用于50kVA以下的变压器。
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双杆式变电台
一般适用于50至180kVA以下的变压器。
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②台墩式变电台
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③露天变电所(适用于变压器容量为180至1000kVA)
联络断路器
图e双母线接线图
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§4-3 变压器 变压器：
• 变压器组成：铁芯、线圈（初级线圈、次级 线圈）。 • 变压器工作原理：是变换交流电压、电流、
阻抗的器件。当初级线圈中通有交流电流时，
铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级 线圈中感应出电压（或电流）。
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• 变压器分类：
– 按相数分： • 单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组 • 三相变压器：用于三相系统的升、降电压。 – 按冷却方式分： • 干式变压器：依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却，多用于高 层建筑、高速收费站点用电及局部照明、电子线路等小容量变压器 • 油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水 冷、强迫油循环等 – 按用途分： • 电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。 • 仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护 装置 • 试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验 • 特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压 器、移相变压器等 – 按绕组形式分： • 双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级 • 三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级 • 自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或 51 降后变压器用。
–由电力变压器、各种开关电器、电力线缆、电容 器等电气设备依照一定次序相连接的、接受和分 配电能的电路。
• 技术要求
–工作可靠、运行安全、使用灵活、经济
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① 无母线的主接线——线路－变压器组单元接线
• 特点
– 只有一个回路供电的电源线路和一 台主变压器 – 接线简单，设备少，经济性好。 – 可靠性差。
• 适于
– 只有一台主变压器的小型变电所。 – 三级负荷
图1 线路－变压器组单元接线
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②单母线接线——单母不分段的主接线
母线用于：变电所中各级电压配电装置
的连接、电气设备和相应配电装置的连接
结构：每条引入线和引出 线的电路中都装有断路器 和隔离开关，电源的引入 与引出是通过同一根母线 连接的。 特点：接线简单、设备少、 操作方便；可靠性差、灵 活性差。 适用：二级（有备用电 源）、三级负荷用户。
固定式
结构简单、造价低 体积大，维修不便
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②低压配电室
固定式
结构简单、造价低 可靠性较低，维修不便 母线排在上部
抽屉式
可靠性较高，安全性好，维修方便 结构复杂、造价高 母线排在后面
低压配电屏内的电气设备
刀开关、熔断器、自动开关（低压断路器）、交流接触器、 电流互感器、电压互感器等
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③变压器室
配电箱
6-10kV
风机 水泵 控制箱 控制箱
配电箱
配电箱 配电箱
配电房中的配电柜
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③链式配电
特点：与树干式配电相似。 适于：距配电房较远而彼此相距又较近的小容量的用电 设备，链接的台数不宜大于5台，总容量不宜大于10kw。
配电箱
配电箱 配电箱
风机电控箱
风机电控箱
风机电控箱
配电房中的配电柜
不宜大于5台
——依据建筑物的负荷等级确定
是高压还是低压引入
——据建筑物总负荷大小确定
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① 0.22/0.38kV 低压电源供电
用于总负荷较小、负荷等级为二、三级的建筑。
② 一路10（6）kV高压、一路0.22/0.38kV低压电源供电 用于总负荷较大，负荷等级可为1、2、3级的而无法获 取第二路高压的一类、二类建筑。 ③ 两路10（6）kV高压电源供电
优点：
线路清晰简单 操作维护方便 供电可靠
不受其它用户干扰
适用：三级负荷、部分次要的二级负荷。
缺点：
开关设备多 投资大
适用：一级负荷。
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② 树干式接线方式：向负荷配出干线，在干线的
沿线引出分支线向用户供电。
适用：三级负荷
由总降压变电所引出的各路高压干线沿街道敷设， 各中小企业变电所都从干线上直接引入分支线供电。
台墩式变电台 露天变电所
成套变配电所：又称组合式或箱式变电站，就是 将电力变压器和高、低压配电装置等设备组合在 一个或几个箱体内。
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（1）成套（箱式）变配电所
特点： 尺寸小、重量轻、外型 美观、占地面积小、安装维 护方便和投资少
适用于： 城市房屋建筑密集区， 特别适用于高层建筑、公 共场所、住宅楼群和公园 等场所，也可作为建筑工 地的临时性供电设备。
水泵 控制箱
应急 照明箱
配电箱
配电房中的配电柜
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②低压树干式结线
特点：多个配电箱（柜）共用一条干线与配电房总配电柜 连接。引出配电干线较少，采用的开关设备较少，但供电可靠 性差。 适用：设备分布比较均匀、容量不大、又无特殊要求的场 合。尤其适用于高层建筑的照明配电。
380/220V
电梯 风机 控制箱 控制柜
优点： 高压配电装置数量、投资减少。 缺点： 供电可靠性差、总容量不宜过大。
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串联型树干式
适于：一、二级负荷
双回路树干式
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③ 环状式接线方式
单环式
适于：二、 三级负荷
优点：运行灵活，供电可靠性较高。
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2）低压接线方式（包括建筑）
①放射式
②树干式
③环状式 ④链式 ⑤混合式 ⑥变压器-干线式
断路器
图c
双电源、单母线分段接线 46
④单母线接线——单母 线接线带旁路的主接线 旁路母线作用：工作母
线上任一台断路器需要检 修而退出运行时，旁路母 线来代替，以保持系统的 供电方式不变。
适用：对供电的连续性要
求很高的变电所。
图d
带有旁路母线的单母线接线
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⑤双母线主接线
特点： 保证所有出 线的供电可靠性。 适用： 用于有大量 一、二级负荷的大 型变配电所。
指初级和次级线电流，即绕组允许长期通过的最大工作电流。
3)额定容量SN： 在额定工作状态下，变压器的视在功率。 是额定空载电压、额定电流与相应的相系数的乘积。
不适用：频繁启动、且容量大的冲击负荷； 对电压要求高的设备。
分支回路数≤10
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⑥照明供电系统接线方式
电度表
Wh
负荷开关
熔断器
(a)
60A及以下
自动空气开关
Wh
×
(b)
仅适于：按照 明电价计费的 三级负荷。
60A以上
Wh
电流互感器 ×
(c)
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⑥照明供电系统接线方式 单电源照明及动力供电线路
适用于60A以下线路,否则要加电流互感器电度表.