供配电技术-变配电所及其一次系统

2. 负荷中心的确定
③负荷电能矩法确定负荷中心
事实上，各负荷的工作时间不同，因而负荷中心不可能是固定不变 的，负荷中心不只是与各负荷的功率有关， 而且与各负荷的工作时 间有关，因而提出了负荷电能矩来确定负荷中心的方法。 类似负荷功率矩的公式，按负荷电能矩法确定负荷中心的公式为：
式中：PCi是各负荷的有功计算负荷； Wai是各负荷的年有功电能消 耗量， Tmaxi是各负荷的年最大负荷利用小时。
（3）变压器的事故过负荷能力
在事故情况下，允许短时间较大幅度的过负荷运行，而不论故障前 负荷大小，但运行时间不得超过下表所规定的时间。
油浸自冷 过负荷百分数（%）
30 60
式变压器 允许过负荷时间（min） 120 45
干式
过负荷百分数（%）
10 20
变压器 允许过负荷时间（min） 75 60
75 100 200 20 10 1.5 30 50 60 45 16 5
室外变压器的实际容量为：
室内变压器的实际容量为：
式中：SN.T是变压器的额定容量， θ0.av是变压器安装地点的年平均气温。
（2）变压器的正常过负荷能力
变压器的正常过负荷能力，是以不牺牲变压器正常寿命为原则制定 的，同时还规定过负荷期间负荷和各部分温度不得超过规定的最高 限值。我国的限值为：绕组最热点温度不得超过140℃；自然油循 环变压器负荷不得超过额定负荷的1.3倍，强迫油循环变压器负荷不 得超过额定负荷的1.2倍。
车间变电站分有车间附设变电站和车间内变电 站两种类型，是向企业配电的10/0.4kV变电站。 车间变电站在大型冶金企业中比较多见。
杆上变电站安装在室外电线杆上，适用于 315kVA及以下的变压器，常用于居民区、用 电负荷小的单位。
箱式变电站是由高压室、变压器室和低压室构 成的10kV变电所站。箱变安装、维护方便， 一般用于居民小区。
GW5系列户外高压隔离开关的两个支柱绝缘子分别安装在底座的 转动轴承上，呈“V”形布置。轴线交角为50°，两轴承座下为伞 齿轮啮合，左右触头安装在支柱绝缘子上部由轴承座的转动带动 支柱绝缘子同步转动，实现两触头的断开和闭合，3个单极由连动 拉杆实现三极联动。GW5系列户外高压隔离开关按附装接地开关 不同可分为不接地、单接地、双接地3种类型。
单台变压器的容量为：
且任意一台变压器应满足SN.T ≥730kVA。因此，可初 步选择两台容量均为1000kVA的低损耗节能型变压器， 具体型号可选择S10-1000/10。
5. 变压器的正常过负荷能力
（1）变压器的实际容量
电力变压器的额定容量，是指它在规定的20年内且室外安装时，连 续输出的最大视在功率。 一般规定，若变压器安装地点的年平均气温不等于20℃，则年平均 气温每升高1℃，变压器的容量应相应减小1％。因此，变压器的实 际容量应在额定容量的基础上再计入一个温度校正系数Kθ。
2. 负荷中心的确定
②负荷功率矩法确定负荷中心
设有负荷P1、P2、P3，如图示。
它们在任选的直角坐标系中的坐标分别为P1 （x1，y1）、 P2（x2，y2）、 P3（x3，y3）。
假设总负荷：
的负荷
中心位于坐标P（x，y）处，则：
按负荷功率矩法确定负荷中心：只考虑了各负荷的功率和位置，不 考虑负荷的工作时间，因而负荷中心被认为是固定不变的。
4.2 变电站的配置
4.2.1 变电站的作用
变电站是工厂供配电系统的核心。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。
4.2.2 变电站的类型
按变电站系统中的地位和作用分为：
总降压变电站 10kV变电站
总Fra Baidu bibliotek压变电站通常采用35~110kV的电源 进线，降至10kV或6kV，再向车间变电 站和高压用电设备配电。
按绕组可分为双绕组变压器和三绕组变压器
按冷却方式可分为油浸式变压器和干式变压器等
（3）变压器的组成
高压绝缘套管
储油柜 气体继电器 散热管
变压器油箱体
低压绝缘套管
分接开关
除此之外，还有安全 气道、温度计、吊装 环和入孔支架等。
变压器主要由铁芯、绕组、油箱、储油柜等组成
工厂变电站常用的10kV全封闭式配电变压器
变电站的位置选择应根据选择原则，经技术、经济比较后确 定
2. 负荷中心的确定
①负荷指示图确定负荷中心
负荷指示图是将电力负荷按一定 比例用负荷圆的形式标示在工厂 或车间的平面图上。如图示。
负荷圆的圆心确定：各车间负荷 圆的圆心应与车间的负荷中心大 致相符（车间中心或偏向负荷集 中的一侧）。
可以用负荷指示图、负荷功率矩法或负荷电能矩法近似确定
第4章 变电站主要电气设备及选择
§4.1 电压的选择 §4.2 变电站的配置 §4.3 变电站常用电气设备及配置
内容：供电电压、配电电压的确定、电气设备、
变配电所的配置，变压器台数和容量， 高、低压电气设备。
重点：供配电系统的电压选择、变电所位置的确
定、高、低压电气设备及其选择。
4.1 电压的选择
4.1.1 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。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.企业负荷大小及距离电源线路的远近； 3.企业大型设备的额定电压决定了企业的供电电压。
4.1.2 配电电压的确定
由用户总降压变电站向高压用电设备配电的电压，称为高压配 电电压，通常采用10kV和6kV；由用户车间变电站或建筑物变 电站向低压用电设备配电的电压，称为低压配电电压，通常采 用220V/380V。但石油、化工及矿山可采用660V的配电电压。
RT0型有填料管式熔断器在电路中起限流作用，广泛应用于 要求断流能力较高的场合。RT0型有填料管式熔断器灭弧、 断流能力都很强，熔断器熔断后，红色熔断指示器立即弹 出，以便于检查。
RM10型密闭管式低压熔断器，由纤维管、变截面锌熔片和 触头底座等几部分组成。短路时，变截面锌熔片熔断；过 负荷时，由于电流加热时间长，熔片窄部散热较好，往往 不在窄部熔断，而在宽窄之间的斜部熔断。
(2)容量的确定 ①1台变压器： SN ≥SC ②2台变压器： SN = (0.6～0.7) SC 即： SN ≥ SC(Ⅰ+Ⅱ) ③单台变压器的容量不宜超过1000kVA。
某10kV/0.4kV车间变电站，总计算负荷为1350kVA，其中 一、二级负荷为680kVA。试选择变压器的台数和容量。
由于车间存在一、二级负荷，所以应选择两台变压器。任 一台变压器单独运行时，要满足60%~70%的负荷，即：
10kV变电站是向建筑物或中小型用户负 荷配电的独立变电站，通常是户内式变 电站。
建筑物变电站 高层建筑变电站
建筑物变电站通常建在户外，变压器 一律采用干式变压器，高压开关采用 真空断路器，保证良好的通风条件。
高层建筑变电站一般建在楼内，是户 内变电站。通常置于高层建筑的地下 室或中间某层。
车间变电站 杆上变电站 箱式变电站
(2)容量确定原则
①1台变压器： SN = (1.15～1.4) SC ②2台变压器： SN = (0.6～0.7) SC 即： SN ≥ SC(Ⅰ+Ⅱ)
4. 变压器台数和容量的确定
车间变电站变压器台数和容量的确定 (1)变压器台数的确定
对于二，三级负荷，变电站只设置一台变压器，其容量可根据计算 负荷决定。对一，二级负荷较大的车间，采用两回路独立进线，设 置两台变压器。
3. 电力变压器台数的选择原则
总降压变电站主变压器台数和容量的选择原则 (1)变压器台数选择原则
①满足负荷对供电可靠性的要求，Ⅰ、Ⅱ级负荷比较大时，选择2台 主变压器。
②季节性负荷或昼夜负荷比较大时，宜采用经济运行方式，技术经 济合理时，可设2台主变。
③三级负荷一般选择一台主变压器，如果负荷较大时，也可选择两 台主变压器。有少量Ⅰ、Ⅱ级负荷可从邻近取得低压备用电源时， 可设1台主变压器。
4.3.3 高、低压隔离开关 1. 高压隔离开关
高压隔离开关是发电厂和 变电站电气系统中重要的 开关电器，高压隔离开关 需与高压断路器配套使用。
高压隔离开关断开后具有明显的可见断开间隙，没有灭弧装置，不 能带负荷拉、合闸。主要用于隔断高压电源，以确保在高压线路或 高压设备检修时检修人员及设备的安全。
3. 变电站位置的确定
根据负荷指示图、负荷功率矩法或负荷电能矩法确定的 负荷中心位置，综合考虑变电所位置选择的原则，从而 确定总降压变电站、独立变电站、车间变电站或建筑物 变电站的位置。
需要指出的，负荷中心原则上并不是确定变电站位置的 唯一因素，况且负荷中心会随机变动，因此大多数变电 站的位置都选择靠近负荷中心且偏向电源侧。
GN19系列户内式高压隔离开关通常配以拐动机构进行操作，在有 电压而无负载的情况下分、合电路。常用操动机构的规格型号为 CS系列和CJ2系列。其中CS6、CS8、CS11、CS15、CS16型为手 动杠杆操动机构，CJ2为电动机操动机构。
GW5系列户外高压隔离开关，由 图 示 3个 单 极 组 成 ， 每 极 主 要 由 底架、支柱绝缘子、左右触头、 接地闸刀等部分组成。
单台变压器的容量为：
且任意一台变压器应满足SN ≥680kVA。因此，可选择 两台容量均为1000kVA的低损耗节能型变压器，具体 型号可选择S11-1000/10。
某10kV/0.4kV变电站，总计算负荷为1400kVA，其中一、 二级负荷为730kVA。试初步选择主变压器的台数和容量。
根据变电站有一、二级负荷的情况，应选择两台主变。任 一台变压器单独运行时，要满足60%~70%的负荷，即：
GW46型 剪 刀 式 高 压 隔 离 开 关。其适用于垂直断口管母 线或软母线的场合，而且该 产品具有通流能力强、绝缘 水平高、防腐能力好、机械 寿命长、钳夹范围大、外形 美观等特点。
必须强调，不管合闸还是分闸的操作，高压 隔离开关都应在不带负荷或负荷在隔离开关 允许的操作范围之内时才能进行。送电操作 隔离开关时，须先检查与之串联的断路器， 应确实处于断开位置，才能闭合高压隔离开 关；而断开高压隔离开关时，则必须先断开 高压断路器，即断开全部负荷，线路空载后 才能再断开高压隔离开关。
发电厂变电站中的大型电力变压器
油浸工式厂变压电器站分一有般油都浸采自用冷油式浸、自油冷浸式风电冷力式变和压油器浸作水为冷主式变等
干式变压器多用于高层建筑、机场、码头的室内变电站主变
充气式变压器主要用于各种高压电力、电气检测和试验设备
（2）变压器的分类
按变压器的相数可分为单相变压器和三相变压器
4.3.2 高、低压熔断器 1. 高压熔断器
XRNT型熔断器外形
RW系列熔断器外形
高压熔断器是用来防止高压电气设备发生短路和长期过载 的保护设备，结构简单，应用广泛。高压熔断器一般由纤 维熔管、金属熔体、灭弧填充物、指示器、静触座等构成。
2. 低压熔断器
低压熔断器主要用于实现低压配电系统的短路 保护。
4.3 变电站常用电气设备及配置
4.3.1 电力变压器
我国研制出来的容量最大的750KV三相一体的升压变压器
1. 变压器概述
（1）定义： 电力变压器是一种静止 的电气设备，它利用电 磁感应原理把某一数值 的交流电压转换成频率 相同的另一种或几种数 值不同的交流电压。
电力变压器在电力系统中占有极其重要的地位
变电站常用的110kV油浸式风冷电力变压器
2. 变压器型号的选择
显然，该S9-1000/10变压器是三相铜绕组油浸自冷式、无载调压、设计 序号为9、容量为1000kVA、高压绕组额定电压为10kV的电力变压器。
合理选择变压器，有利于电能的合理输送、分 配和使用。根据使用要求和环境选择变压器型 号，应选用低损耗节能型变压器，如S9系列、 S10系列或S11系列； 对于高层建筑、地下建筑 等对消防要求较高场所应采用干式电力变压器， 如SC10，SG11系列；电网电压波动较大、电能 质量要求较高时，采用有载调压电力变压器， 如SZ10系列。
4.2.3 变电站位置的选择
1. 变电站的位置选择原则
①靠近负荷中心； ②进出线方便，考虑电源的进线方向，偏向电源侧； ③不应防碍企业的发展，要考虑扩建的可能性； ④设备运输方便； ⑤不宜设在污秽或有腐蚀性气体的场所； ⑥屋外配电装置与其他建筑物，构筑物之间防火间距符合规定； ⑦变电所建筑物、变压器及屋外配电装置应与附近冷却塔或喷 泉水池之间的距离符合规定。