第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)第一節(jié)工廠變配電所的任務(wù)和類型一、變配電所任務(wù)二、變配電所的類型工廠變電所分總降壓變電所和車間變電所，不過一般中小型工廠不設(shè)總降壓變電所。車間變電所按其主變壓器的安裝位置來分，有下列類型：(1)車間附設(shè)變電所,變電所變壓器室的一面墻或幾面墻與車間建筑的墻共用，變壓器室的大門朝車間外開。如果按變壓器室位于車間的墻內(nèi)還是墻外，還可進(jìn)一步分為內(nèi)附式和外附式如圖。

生產(chǎn)面積比較緊湊和生產(chǎn)流程要經(jīng)常調(diào)整、設(shè)備也要相應(yīng)變動(dòng)的生產(chǎn)車間，宜采用附設(shè)變電所的型式。至于是采用內(nèi)附式還是外附式，要視具體情況而定。內(nèi)附式要占一定的生產(chǎn)面積，但離負(fù)荷中心比外附式稍近一些，而從建筑外觀來看，內(nèi)附式一般也比外附式好。外附式不占或少占車間生產(chǎn)面積，而且變壓器室處于車間的墻外，比內(nèi)附式更安全一些。因此，內(nèi)附式和外附式各有所長。這兩種型式的車間變電所，在機(jī)械類工廠中比較普遍。

第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)(2)車間內(nèi)變電所變壓器室位于車間內(nèi)的單獨(dú)房間內(nèi)，變壓器室的大門朝車間內(nèi)開如圖。

用在負(fù)荷較大的多跨廠房、負(fù)荷中心在廠房中央且環(huán)境許可時(shí)，可采用車間內(nèi)變電所。車間內(nèi)變電所，位于車間的負(fù)荷中心，可以縮短低壓配電距離，從而降低電能損耗和電壓損耗，減少有色金屬消耗量，因此這種變電所的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較好。第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)(5)（雙）桿上變電臺(tái)，變壓器安裝在室外的電桿上，亦稱桿上變電所(如圖4—1中的8)。桿上變電臺(tái)最為簡單經(jīng)濟(jì)，一般用于容量在315kV·A及以下的變壓器，而且多用于生活區(qū)供電。(6)地下變電所整個(gè)變電所設(shè)置在地下(如圖4—1中的9)。

地下變電所的通風(fēng)散熱條件較差，濕度較大，建筑費(fèi)用也較高，但相當(dāng)安全，且不礙觀瞻。這種型式的變電所在一些高層建筑、城市中心、地下工程、軍事工程和礦井中采用。(7)樓上（梁上）變電所整個(gè)變電所設(shè)置在樓上或梁上(如圖4—1中的10)。

樓上變電所，適于高層建筑。這種變電所要求結(jié)構(gòu)盡可能輕型、安全，其主變壓器通常采用無油的干式變壓器，不少采用成套變電所。梁上變電所架在建筑物的梁上，采用成套變電所。(8)成套變電所由電器制造廠按一定接線方案成套制造、現(xiàn)場裝配的變電所。又稱箱式變電所(9)移動(dòng)式變電所整個(gè)變電所裝設(shè)在可移動(dòng)的車上。

移動(dòng)式變電所主要用于坑道作業(yè)及臨時(shí)施工現(xiàn)場供電。第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)工廠變配電所的所址、布置、結(jié)構(gòu)及安裝圖一、變配電所所址的選擇(一)變配電所所址選擇的一般原則（10KV及以下變電所）1)盡量接近負(fù)荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。2)進(jìn)出線方便，特別是要便于架空進(jìn)出線。3）接近電源側(cè)，特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。4)設(shè)備運(yùn)輸方便，特別是要考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運(yùn)輸。5)不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)或高溫的場所，無法避開時(shí)，應(yīng)有防振和隔熱的措施。6)不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所，無法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染源的下風(fēng)側(cè)。7)不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室和其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。8)不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方。當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物毗連時(shí)，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB50058—1992《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。9)不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)（35KV～110KV變電所）一、靠近負(fù)荷中心；二、節(jié)約用地，不占或少占耕地及經(jīng)濟(jì)效益高的土地；三、與城鄉(xiāng)或工礦企業(yè)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，便于架空和電纜線路的引入和引出；四、交通運(yùn)輸方便；五、周圍環(huán)境宜無明顯污穢，如空氣污穢時(shí)，所址宜設(shè)在受污源影響最小處；六、具有適宜的地質(zhì)、地形和地貌條件（例如避開斷層、滑坡、塌陷區(qū)、溶洞地帶、山區(qū)風(fēng)口和有危巖或易發(fā)生滾石的場所），所址宜避免選在有重要文物或開采后對(duì)變電所有影響的礦藏地點(diǎn)，否則應(yīng)征得有關(guān)部門的同意；七、所址標(biāo)高宜在50年一遇高水位之上，否則，所區(qū)應(yīng)有可靠的防洪措施或與地區(qū)（工業(yè)企業(yè)）的防洪標(biāo)準(zhǔn)相一致，但仍應(yīng)高于內(nèi)澇水位；八、應(yīng)考慮職工生活上的方便及水源條件；九、應(yīng)考慮變電所與周圍環(huán)境、鄰近設(shè)施的相互影響。第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)(三)按負(fù)荷功率矩法確定負(fù)荷中心(四)按負(fù)荷電能矩法確定負(fù)荷中心第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)第三節(jié)高壓一次設(shè)備一、概述變配電所中承擔(dān)輸送和分配電能任務(wù)的電路（回路），稱為一次電路（回路），或稱主電路、主接線(主結(jié)線)。一次電路中所有的電氣設(shè)備，稱為一次設(shè)備或一次元件。(二次）二、高壓熔斷器熔斷器（文字符號(hào)為FU)，是一種在電路電流超過規(guī)定值并經(jīng)一定時(shí)間后，使其熔體(文字符號(hào)FE)熔化而斷開電路的一種保護(hù)電器。熔斷器的功能主要是對(duì)電路及電路設(shè)備進(jìn)行短路保護(hù)，有的熔斷器還具有過負(fù)荷保護(hù)的功能。工廠供電系統(tǒng)中，室內(nèi)廣泛采用RN型高壓管式熔斷器，室外則廣泛采用RW型高壓跌開式熔斷器，高壓熔斷器全型號(hào)的表示和含義如下：第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)(一)RNl和RN2型戶內(nèi)高壓管式熔斷器RNl型和RN2型的結(jié)構(gòu)基本相同，都是瓷質(zhì)熔管內(nèi)充石英砂填料的密閉管式熔斷器，其外形結(jié)構(gòu)如圖所示。RNl型主要用作高壓電路和設(shè)備的短路保護(hù)，并能起過負(fù)荷保護(hù)的作用，其熔體要通過主電路的大電流，因此其結(jié)構(gòu)尺寸較大，額定電流可達(dá)100A。而RN2型只用作高壓電壓互感器一次側(cè)的短路保護(hù)。RN2型的結(jié)構(gòu)尺寸較小，其熔體額定電流一般為0．5A。RNl、RN2型熔斷器熔管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。熔斷器的工作熔體(銅熔絲)上焊有小錫球。過負(fù)荷時(shí)錫球受熱首先熔化，包圍銅熔絲，相互滲透形成銅錫合金，使銅熔絲能在較低的溫度下熔斷，這就是所謂“冶金效應(yīng)”。它使熔斷器能在不太大的過負(fù)荷電流和較小的短路電流下動(dòng)作，從而提高了保護(hù)靈敏度。又由圖可知，該熔斷器采用多根熔絲并聯(lián)，熔斷時(shí)能產(chǎn)生多根并行的電弧，利用粗弧分細(xì)滅弧法可加速電弧的熄滅。而且該熔斷器熔管內(nèi)是充填有石英砂的，熔絲熔斷時(shí)產(chǎn)生的電弧完全在石英砂內(nèi)燃燒，因此其滅弧能力很強(qiáng)，能在短路后不到半個(gè)周期即短路電流未達(dá)沖擊值i。之前即能完全熄滅電弧，切斷短路電流，從而使熔斷器本身及其所保護(hù)的電氣設(shè)備不必考慮短路沖擊電流的影響，因此這種熔斷器屬于“限流”熔斷器。當(dāng)短路電流或過負(fù)荷電流通過熔斷器的熔體時(shí)，工作熔體熔斷后，指示熔體相繼熔斷，其紅色的熔斷指示器彈出，如圖中虛線所示，給出熔斷的指示信號(hào)。第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)三、高壓隔離開關(guān)高壓隔離開關(guān)(文字符號(hào)QS)的功能，主要是隔離高壓電源，以保證其他設(shè)備和線路的安全檢修。因此其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是斷開后有明顯可見的斷開間隙，而且斷開間隙的絕緣及相間絕緣都是足夠可靠的，能充分保障人身和設(shè)備的安全。但是隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置，因此它不允許帶負(fù)荷操作。然而可用來通斷一定的小電流，如勵(lì)磁電流(空載電流)不超過2A的空載變壓器，電容電流不超過5A的空載線路以及電壓互感器和避雷器電路等。高壓隔離開關(guān)按安裝地點(diǎn)，分戶內(nèi)式和戶外式兩大類。圖4—12是GN8型戶內(nèi)高壓隔離開關(guān)的外形結(jié)構(gòu)圖。

戶內(nèi)式高壓隔離開關(guān)通常采用CS型手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作，而戶外式高壓隔離開關(guān)則大多采用絕緣鉤棒(令克棒)手工操作。圖是CS6型手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)與GN8型隔離開關(guān)配合的一種安裝方式。第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)四、高壓負(fù)荷開關(guān)高壓負(fù)荷開關(guān)(文字符號(hào)為QL)，具有簡單的滅弧裝置，因而能通斷一定的負(fù)荷電流和過負(fù)荷電流。但是它不能斷開短路電流，所以它一般與高壓熔斷器串聯(lián)使用，借助熔斷器來進(jìn)行短路保護(hù)。負(fù)荷開關(guān)斷開后，與隔離開關(guān)一樣，也具有明顯可見的斷開間隙，因此它也具有隔離高壓電源、保證安全檢修的功能。高壓負(fù)荷開關(guān)的類型較多，書上介紹一種傳統(tǒng)應(yīng)用的戶內(nèi)壓氣式高壓負(fù)荷開關(guān)FN3。（FN5）第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)五、高壓斷路器高壓斷路器(文字符號(hào)為QF)的功能是，不僅能通斷正常負(fù)荷電流，而且能接通和承受一定時(shí)間的短路電流，并能在保護(hù)裝置作用下自動(dòng)跳閘，切除短路故障。高壓斷路器按其采用的滅弧介質(zhì)分，有油斷路器、六氟化硫(SF6)斷路器、真空斷路器以及壓縮空氣斷路器、磁吹斷路器、產(chǎn)氣斷路器等。高壓斷路器全型號(hào)的表示和含義如下：

1、油斷路器按其油量多少和油的功能，又分多油和少油兩大類。多油斷路器的油量多，其油一方面作為滅弧介質(zhì)，另一方面又作為相對(duì)地(外殼)、相與相之間的絕緣介質(zhì)。少油斷路器的油量很少(一般只幾千克)，其油只作為滅弧介質(zhì)，其外殼通常是帶電的。SNl0－10型戶內(nèi)少油斷路器。（DW、SW）操作機(jī)構(gòu)： CS、CT、CD第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)(三)高壓六氟化硫斷路器六氟化硫(SF6)斷路器，是利用SF6氣體作滅弧和絕緣介質(zhì)的一種斷路器。SF6是一種無色、無味、無毒且不易燃的惰性氣體。在150。C以下時(shí)，化學(xué)性能相當(dāng)穩(wěn)定。SF6不含碳元素(C)，這對(duì)于滅弧和絕緣介質(zhì)來說，是極為優(yōu)越的特性。SF又不含氧元素(O)，因此它不存在觸頭氧化的問題。因此SF6斷路器較之空氣斷路器，其觸頭的磨損較少，使用壽命增長。SF6除具有上述優(yōu)良的物理化學(xué)性能外，還具有優(yōu)良的絕緣性能，在300kPa下，其絕緣強(qiáng)度與一般絕緣油的絕緣強(qiáng)度大體相當(dāng)。特別優(yōu)越的是SF6在電流過零時(shí)，電弧暫時(shí)熄滅后，具有迅速恢復(fù)絕緣強(qiáng)度的能力，從而使電弧難以復(fù)燃而很快熄滅。sF6斷路器的結(jié)構(gòu)，按其滅弧方式分，有雙壓式和單壓式兩類。雙壓式具有兩個(gè)氣壓系統(tǒng)，壓力低的作為絕緣，壓力高的作為滅弧。單壓式只有一個(gè)氣壓系統(tǒng)，滅弧時(shí)，SF6的氣流靠壓氣活塞產(chǎn)生。單壓式的結(jié)構(gòu)簡單，現(xiàn)在生產(chǎn)的LNl、LN2型斷路器均為單壓式。圖4—27是LN2．10型戶內(nèi)式SF。斷路器的外形結(jié)構(gòu)圖，其滅弧室結(jié)構(gòu)和工作示意圖如圖4—28所示。第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)六、高壓開關(guān)柜(高壓成套設(shè)備）高壓開關(guān)柜是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝在一起而成的一種高壓成套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中作為控制和保護(hù)發(fā)電機(jī)、變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和保護(hù)之用，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)柜有固定式和手車式(移開式)兩大類型。手車式(又稱移開式)高壓開關(guān)柜的特點(diǎn)是，高壓斷路器等主要電氣設(shè)備是裝在可以拉出和推入開關(guān)柜的手車上的。高壓斷路器等設(shè)備出現(xiàn)故障需要檢修時(shí)，可隨時(shí)將其手車?yán)?，然后推入同類備用小車，即可恢?fù)供電。因此采用手車式開關(guān)柜，較之采用固定式開關(guān)柜，具有檢修安全方便、供電可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但其價(jià)格較貴。老系列的高壓開關(guān)柜全型號(hào)的表示和含義如下：新系列的高壓開關(guān)柜全型號(hào)的表示和含義如下：第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)七、電流互感器和電壓互感器電流互感器(縮寫CT，文字符號(hào)TA)，又稱儀用變流器。電壓互感器(縮寫PT，文字符號(hào)TV)，又稱儀用變壓器。它們合稱儀用互感器或簡稱互感器。從基本結(jié)構(gòu)和工作原理來說，互感器就是一種特殊變壓器。互感器的功能主要是：(1)與測量儀表相配合完成對(duì)一次電參數(shù)的測量；與繼電器相配合完成繼電保護(hù)、控制任務(wù)。(2)使儀表、繼電器等二次設(shè)備與一次電路絕緣。避免相互影響，提高一、二次電路的安全性和可靠性，保護(hù)人身、設(shè)備安全。（3）可使二次儀表、繼電器等設(shè)備的規(guī)格統(tǒng)一，有利于這些設(shè)備的批量生產(chǎn)。第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)(二)電流互感器的類型和型號(hào)電流互感器的類型很多。按一次繞組的匝數(shù)分，有單匝式(包括母線式、芯柱式、套管式)和多匝式(包括線圈式、線環(huán)式、串級(jí)式)。按一次電壓分，有高壓和低壓兩大類。按用途分，有測量用和保護(hù)用兩大類。按準(zhǔn)確度級(jí)分，測量用電流互感器有0.1、0.2、0.5、1、3、5等級(jí)，保護(hù)用電流互感器有5P、10P兩級(jí)。圖是戶內(nèi)高壓LQJ－10型電流互感器的外形圖。它有兩個(gè)鐵心和兩個(gè)二次繞組，分別為0.5級(jí)和3級(jí)，0.5級(jí)用于測量，3級(jí)用于繼電保護(hù)。圖是戶內(nèi)低壓LMZJ1－0.5型(500～800／5A)電流互感器的外形圖。它不含一次繞組，穿過其鐵心的母線就是其一次繞組(相當(dāng)于1匝)。它用于500V及以下配電裝置中。電流互感器全型號(hào)的表示和含義如下：第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)(一)電壓互感器的基本結(jié)構(gòu)原理和接線方案電壓互感器的基本結(jié)構(gòu)原理圖如圖所示。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：一次繞組匝數(shù)很多，二次繞組匝數(shù)較少，相當(dāng)于降壓變壓器。工作時(shí)，一次繞組并聯(lián)在一次電路中，而二次繞組則并聯(lián)儀表、繼電器的電壓線圈。由于電壓線圈的阻抗一般都很大，所以電壓互感器工作時(shí)其二次側(cè)接近于空載狀態(tài)。二次繞組的額定電壓一般為100V。電壓互感器在三相電路中有如圖所示的幾種常見的接線方案。(1)一個(gè)單相電壓互感器的接線(圖a)供儀表、繼電器接于一個(gè)線電壓。(2)兩個(gè)單相電壓互感器接成V／V形(圖b)供儀表、繼電器接于三相三線制電路的各個(gè)線電壓，廣泛用在6～10kV高壓配電裝置中。(3)三個(gè)單相電壓互感器接成Y。/Y。形(圖c)供電給要求線電壓的儀表、繼電器，并供電給接相電壓的絕緣監(jiān)視電壓表。(4)三個(gè)單相三繞組電壓互感器或一個(gè)三相五芯柱三繞組電壓互感器接成Y。／Y。/△(開口三角)形(圖d)其接成Yn的二次繞組，供電給需線電壓的儀表、繼電器及需線電壓的絕緣監(jiān)視用電壓表；接成厶(開口三角)形的輔助二次繞組，接電壓繼電器。一次電壓正常時(shí)，由于三個(gè)相電壓對(duì)稱，因此開口三角形兩端的電壓接近于零。當(dāng)某一相接地時(shí)，開口三角形兩端將出現(xiàn)近100V的零序電壓，使電壓繼電器動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)。第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)

電壓互感器按相數(shù)分，有單相和三相兩類。按絕緣及其冷卻方式分，有干式(含環(huán)氧樹脂澆注式)和油浸式兩類。圖是應(yīng)用廣泛的單相三繞組、環(huán)氧樹脂澆注絕緣的戶內(nèi)JDZJ-10型電壓互感器外形圖。三個(gè)JDZJ-10型電壓互感器可接成上圖d所示Y。／Y。／△聯(lián)結(jié)，供小接地電流系統(tǒng)中作電壓、電能測量及絕緣監(jiān)視之用。電壓互感器全型號(hào)的表示和含義如下：第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)三、電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別及其選擇電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別，是指變壓器一、二次(或一、二、三次)繞組因采取不同的聯(lián)結(jié)方式而形成變壓器一、二次(或一、二、三次)側(cè)對(duì)應(yīng)的線電壓之間不同相位關(guān)系。(一)配電變壓器的聯(lián)結(jié)組別6～10kV配電變壓器(二次側(cè)電壓為220／380V)有Yyn0(即Y／Y。-12)和Dynll(即△／Y。-11)兩種常見的聯(lián)結(jié)組。第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)四、變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇(一)變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇1)應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。如變電所可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得足夠容量的備用電源時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。

2)對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，也可考慮采用兩臺(tái)變壓器。3)負(fù)荷集中且容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級(jí)負(fù)荷，也可以采用兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器。(如:配電變1250KVA)4)除上述三種情況外，一般負(fù)荷變電所宜采用一臺(tái)變壓器。5)在確定變電所主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。(15%~25%)第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)（二）無母線式：1、多角形接線：2、橋式接線：3、單元式接線：第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)二、高壓配電所的主接線圖第四章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)三、車間和小型工廠變電所的主接線圖車間變電所和小型工廠變電所，都是將高壓6～10kV降為一般用電設(shè)備所需低壓220／380V的降壓變電所。其變壓器容量一般不超過1000kV·A，主接線方案通常比較簡單。（一)車間變電所的主接線圖(1)有工廠總降壓變電所或高壓配電所的車間變電所其高壓側(cè)多數(shù)不裝開關(guān)，或只裝簡單的隔離開關(guān)、熔斷器(室外為跌開式熔斷器)、避雷器等。圖(2)工廠無總變、配電所的車間變電所以及線路過長、有分負(fù)荷。其高壓側(cè)的開關(guān)電器、保護(hù)裝置和測量儀表等，都必須配備齊全，所以一般要設(shè)置高壓配電室。車間變電所的低壓