《供配电技术》第4章 变配电所及其一次系统m

4.2 变配电所的配置
4.2.1 变配电所的作用
变配电所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 变电所的类型
按变配电所在系统中的地位和作用分为：
总降压变电所 10kV变配电所
总降压变电所通常采用35~110kV的电源 进线，降至10kV或6kV，再向车间变电 所和高压用电设备配电。
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。
3. 电力变压器台数的选择原则
总降压变电所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 变配电所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
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：
∑ ∑ x = (PCiTmaxixi ) = (Waixi )
∑ ∑ (PCiTmaxi)
Wai
∑ ∑ y = (PCiTmaxiyi ) = (Wai yi )
∑ ∑ (PCiTmaxi)
Wai
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。
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。
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
由用户总降压变电所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；由用户车间变电所或建筑物变 电所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。
(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
车间变电所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，变电所只设置一台变压器，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。
§4.1 电压的选择 §4.2 变配电所的配置 §4.3 变配电所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
10kV变配电所是向建筑物或中小型用户 负荷配电的独立变配电所，通常是户内 式变配电所。
建筑物变电所 高层建筑变配电所
建筑物变电所通常建在户外，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。
高层建筑变配电所一般建在楼内，是 户内变配电所。通常置于高层建筑的 地下室或中间某层。
（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 75 100 200
式变压器 允许过负荷时间（min） 120 45 20 10 1.5
干式
过负荷百分数（%）
10 20 30 50 60
室外变压器的实际容量为：
ST
=
KθSN.T
=
(1 -
θ0.av - 20 100
)SN.T
室外变压器的实际容量为：ST
=
KθSN.T
=
(0.92 -
θ0.av - 20 100
)SN.T
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。
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： P = Pi = P1 + P2 + P3 的负荷
中心位于坐标P（x，y）处，则：
∑ x = (Pi , xi ) ∑Pi
变压器 允许过负荷时间（min） 75 60 45 16 5
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。
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：
SN = (0.6 ~ 0.7) ×1350 = 810 ~ 945kVA
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变电所，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。
∑ y = (Pi, yi ) ∑Pi
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。
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。
3. 变电所位置的确定
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 确定总降压变电所、独立变电所、车间变电所或建筑物 变电所的位置。
需要指出的，负荷中心原则上并不是确定变电所位置的 唯一因素，况且负荷中心会随机变动，因此大多数变电 所的位置都选择靠近负荷中心且偏向电源侧。
(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车间变电所，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：
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。
发电厂变电站中的大型电力变压器
油浸工式厂变压电器所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、码头的室内变电所主变
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
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