1、第5章 工廠供配電系統電氣主接線5.1 變配電所電氣主接線基本知識5.2 變電所的常用主接線5.3 總降壓變電所主接線5.4 電力網的基本接線方式5.5 車間變電所主接線5.6 供配電線路母線、導線和電纜的選擇內容：工廠供配電系統的電氣主接線及其基本知 識，變電所的常用主接線，總降壓變電所 的電氣主接線，供配電線路母線、導線和 電纜的選擇。重點：總降壓變電所電氣主接線的理解，供配電 線路母線、導線和電纜的選擇。變配電所都是由一次回路和二次回路共同構成。(1)一次回路5.1.1 電氣主接線概述5.1 變配電所電氣主接線基本知識也稱主電路。承擔供配電系統中的輸送和分配電能的任務。回路中的一次設備主

2、要有電力變壓器、斷路器、互感器等。用來對一次回路的設備進行控制、指示、監測和保護。二次回路的設備包括儀表、繼電器、操作電源等。(2)二次回路變配電所的電氣主接線又稱為一次電路圖。主接線中，將各種開關電器、變壓器、母線、導線、電力電纜、并聯電容器等設備有序地連接起來，只表示相對電氣連接關系而不表示實際位置，且以單線來表示三相系統。變配電的一次電路圖有兩種表示形式：系統主接線系統主接線僅表示電能輸送和分配的次序和相互的連接，不反映相互位置，主要用于主接線的原理圖中。配置式主接線按高壓開關柜或低壓開關柜的相互連接和部署位置繪制，常用于變配電所的施工圖中。配置式主接線變配電所對電氣主接線的評價指標是變

3、配電所對電氣主接線的基本要求 安全性：充分保證人身和設備的安全。 可靠性：應滿足用電單位對供電可靠性的要求。 靈活性：能適應各種不同的運行方式，且操作檢修方便。 經濟性：主接線設計應簡單，投資少，運行管理費用低。 保證必要的供電可靠性和電能的質量； 具有一定的運行靈活性； 操作應盡可能簡單、方便； 應具有擴建的可能性；技術上先進，經濟上合理。 1. 主接線對電氣設備的配置5.1.2 電氣主接線有關基本概念（1）隔離開關的配置各種接線方式的斷路器，原則上其兩側均應配置隔離開關，作為斷路器檢修時隔離電源的設備；各種接線的送電線路側也應配置隔離開關，作為線路停電時隔離電源之用途。此外，多角形接線的進

4、出線、接在母線上的避雷器和電壓互感器等也要配置隔離開關。 （2）接地開關和接地器的配置為保障電氣設備、母線、線路停電檢修時人身和設備的安全，在主接線設計中要配置足夠數量的接地開關或接地器。為保持主接線設計的完整性，按常規要在主接線圖上標明避雷器的配置。610kV配電裝置的母線和架空線進線處一般都要裝設避雷器。各級電壓配電裝置的阻波器、耦合電容均要根據系統通信的要求合理配置。 電力電容器（3）避雷器、阻波器、耦合電容的配置阻波器避雷器（4）電流、電壓互感器的配置電壓、電流互感器的配置應使變配電所內各主保護的保護區與后備保護的保護之間互相覆蓋或銜接，以消除保護死區。小接地短路電流系統一般按兩相式配

5、置電流互感器，220kV變電所的10kV出線、所用變壓器和無功補償設備通常要在主變壓器回路配置兩組電流互感器。電壓互感器的配置方案，與電氣主接線有關，目前國內500kV和220kV變電所，采用雙母線接線時通常要在每段母線上裝設公用的三相電壓互感器，為線路保護、變壓器保護、母差保護、測量表計、同期提供母線二次電壓。 2. 電氣主接線始讀 圖示配電所共有兩路10kV電源進線，架空線WL1，電纜線WL2。最常見的進線方案是一路電源來自發電廠或電力系統變電站，作為正常工作電源，另一路取自鄰近單位的高壓聯絡線，作為備用電源，也可兩路電源同時供電。 母線是配電裝置中用來匯集和分配電能的導體。因為該配電所只

6、采用一路電源工作，一路電源備用，因此母線分段開關通常是閉合的，高壓并聯電容器對整個配電所進行無功補償。一旦工作電源發生故障或母線檢修時，可切除該路進線后，投入備用電源即可恢復對整個配電所的供電。 每段母線的進線和出線上都接有電流互感器，且電流互感器均有兩個二次繞組，其中一個接測量儀表，另一個接繼電保護裝置。 每段母線上都安裝有電壓互感器，各段母線上都裝設了避雷器。避雷器和電壓互感器同裝設在一個高壓柜內，且共用一組高壓隔離開關。 此高壓配電所共有6路高壓配電出線，分別由左段母線WB1經隔離開關-斷路器供車間變電所和供無功補償用的高壓并聯電容器組；由右段母線WB2經隔離開關-斷路器供高壓電動機用電

7、和供車間變電所。由于高壓配電線路都是由高壓母線分配，因此其出線斷路器需在母線側加裝隔離開關，以保證斷路器和出線的安全檢修。 電氣主接線圖一般繪成單線圖，只是在局部需要表明三相電路不對稱連接時，才將局部繪制成三線圖。電氣主接線中有中性線時，可用虛線表示，使主接線清晰易看。在大、中型企業變配電所的控制室內，為了表明其主接線實際運行狀況，通常設有電氣主接線的模擬圖，如下圖所示。 630kVA及以下戶外變電所接線5.2.1 線路-變壓器組接線5. 2 變配電所的常用主接線對于戶外變電所、箱式變電站或桿上變壓器，高壓側可以用戶外高壓跌落式熔斷器，跌落式熔斷器可以接通和斷開630kVA及以下的變壓器空載電

8、流，如圖所示。1.變壓器容量在630kVA及以下的戶外變電所在檢修變壓器時，拉開跌落式熔斷器可以起到隔離開關的作用；在變壓器發生故障時，又可作為保護元件自動斷開變壓器。這種主接線的低壓側必須裝設帶負荷操作的低壓斷路器。5. 2 變配電所的常用主接線對于戶內結構的變電所、高壓側可選用隔離開關和戶內式高壓熔斷器，其中隔離開關用于檢修變壓器時切斷變壓器與高壓電源的聯系，但隔離開關僅能切斷320kVA及以下變壓器的空載電流，因此停電時要先切除變壓器低壓側的負荷，然后才可拉開隔離開關。如圖所示。2.變壓器容量在320kVA及以下的戶內外附設式車間變電所為了加強變壓器低壓側的保護，變壓器低壓側出口處總開關

9、盡量采用低壓斷路器。這種電氣主接線仍然存在著在排除短路故障時恢復供電的時間較長，供電可靠性不高等缺點，一般也只適用于三級負荷的變電所。320kVA及以下車間變電所接線5. 2 變配電所的常用主接線3.變壓器容量在5601000kVA時的變電所這種主接線方式，其中的負荷開關和熔斷器均能帶負荷操作，從而使得變電所的停、送電操作方便、靈活。變電所中的變壓器，高壓側選用負荷開關和高壓熔斷器相配合，負荷開關可在正常運行時操作變壓器，熔斷器可在短路時保護變壓器。如圖所示。5. 2 變配電所的常用主接線4.變壓器容量在1000kVA以下的變電所這種主接線方案，一般也只適用于三級負荷；但如果變電所低壓側有聯絡

10、線與其他變電所相連時，或另有備用電源時，則可用于二級負荷。這類變電所中的變壓器高壓側選用隔離開關和高壓斷路器的接線方案，其中隔離開關作為變壓器、斷路器檢修時的隔離電源用，需要裝設在斷路器之前；高壓斷路器則作為正常運行時接通或斷開變壓器并在變壓器故障時切斷電源用，方案如圖所示。5. 2.2 單母線接線單母線接線分單母線不分段和單母線分段兩種。1.單母線不分段這種接線方式中，各電源和出線都接在同一公共母線上，在發電廠電源是發電機或變壓器，在變電所是變壓器或高壓進線回路。優點接線簡單、清晰，采用設備少、造價低、操作方便、擴建容易。 缺點可靠性不高，發生任一連接元件故障或斷路器拒動及母線故障時，都將造

11、成整個供電系統停電。 母線又稱匯流排，用于匯集和分配電能。2. 單母線接線2. 單母線分段接線這種接線方式中，用斷路器將母線分段，分段后母線和母線隔離開關可分段輪流檢修。特點接線簡單清晰，使用設備少，經濟性比較好，發生誤操作的可能性小。可靠性和靈活性差。當電源線路、母線或母線隔離開關發生故障或進行檢修時，全部用戶供電中斷。適用于三級負荷，有備用電源的二級負荷。當一段母線發生故障時，繼電保護將斷開分段斷路器，將故障限制在故障母線范圍內，非故障母線仍能繼續運行。 5.2.3 橋式接線1. 內橋式接線斷路器跨在進線斷路器的內側，靠近變壓器，稱為內橋式接線。特點內橋式接線簡單、經濟、安全、可靠、靈活

12、。線路檢修或故障時，另一路電源仍能供電。變壓器檢修或故障時經倒閘操作可恢復供電。適用于電源進線線路較長，負荷平坦的級、級負荷。橋式接線指兩線路變壓器組接線的高壓側間跨接一個斷路器，猶如一座橋。 2.外橋式接線斷路器跨在進線斷路器的外側，靠近電源側，稱為外橋式接線。特點外橋式接線簡單、經濟、安全、可靠、靈活 。變壓器檢修或故障時不影響供電。線路檢修或故障時經倒閘操作，變壓器由另一路外橋供電。適用于線路短，負荷變化大的級、級負荷。5.3 總降壓變電所主接線5.3.1 單電源進線的總降壓變電所主接線1. 一次側線路變壓器組、二次側單母線分段總降壓變電所為單電源進線且一臺變壓器時，一次側線路無母線，具

13、有單臺變壓器；二次側為單母線分段主接線。這種電氣主接線供電可靠性較高，當任一主變壓器或任一電源進線停電檢修或發生故障時，該變電所通過閉合低壓母線分段開關，即可迅速恢復對整個變電所的供電。對于一、二級負荷或用電量較大的變電所，應采用兩獨立回路作電源進線，如圖所示。2.高壓側采用單母線，二次側單母線分段這種主接線方式，任一主變壓器檢修或發生故障時，通過切換操作，即可迅速恢復對整個變電所的供電。但在高壓母線或電源進線進行檢修或發生故障時，整個變電所仍會停電。這種主接線方式只能供電給三級負荷。如果有與其他變電所相連的高壓或低壓聯絡線，方可供電給一、二級負荷。5.3.2 雙回電源進線的總降壓變電所主接線

14、1. 高壓側均為單母線分段這種主接線的兩段高壓母線正常時可以接通運行，也可以分段運行。任一臺主變壓器或任一路電源進線停電檢修或發生故障時，通過切換操作，均可迅速恢復整個變電所的供電，因此供電可靠性相當高，通常用來供電給一、二級負荷。工廠中的雙電源變電所，其工作電源常常一路引至本廠或車間的低壓母線，備用電源則引至鄰近車間220/380V配電網。2. 橋式主接線若系統供電線路長，負荷比較平穩，主變不需要頻繁操作，可采用內橋式接線，反之采用外橋式接線。橋式主接線供電的可靠性高，操作靈活。適用于向大中型企業的一、二級負荷供電。5.4 電力網的基本接線方式電力網是供配電系統的重要組成部分，擔負著輸送和分

15、配電能的重要任務，對電力網的基本要求是：供電安全可靠、操作方便、運行靈活、經濟和有利發展。1. 放射式接線電力網按電壓高低之分，有1kV以上的電壓電網，和1kV以下的低壓電網，常用的接線類型有三種類型：放射式、樹干式和環式。放射式接線的每個負荷均由一回線路單獨供電，各支線電路之間互不影響。某支線發生故障時不會影響其他支線正常運行，可靠性高，控制靈活，易于實現集中控制；缺點是支線多，所用開關設備多，投資大。特點：放射式接線常用于一級負荷配電、大容量設備配電、潮濕或腐蝕、有爆炸危險環境的配電。 2. 樹干式接線指由變配電所高壓母線上或低壓配電屏引出的配電干線上，沿線支接了幾個車間變電所或負荷點的接

16、線方式。多個負荷由一條干線供電，采用的開關設備較少。但干線發生故障時，影響范圍較大，所以供電可靠性較低，且在實現自動化方面適應性較差。特點：樹干式接線方式比較適用于供電容量較小，而分布較均勻的用電設備組，如機械加工車間、小型加熱爐等。 3. 環式接線環式接線是樹干式接線的改進，兩路樹干式接線連接起來就構成了環式接線。特點：環式接線供電可靠性高，任一線路發生故障或檢修時，都不致造成供電中斷或暫時中斷供電，只要完成切換電源的操作，就能恢復供電。環式接線可使電能損耗或電壓損失減少，既能節約電能又容易保證電壓質量。但它的保護裝置及其整定配合相當復雜，如果配合不當，容易發生誤動作而擴大故障停電范圍。5.

17、5 車間變電所主接線1.單臺變壓器的車間變電所主接線電纜進線一次側線路-變壓器組接線、二次側單母線不分段接線架空進線一次側線路-變壓器組接線、二次側單母線不分段接線2.雙回路進線的車間變電所主接線車間變電所為雙回路進線且有兩臺變壓器時，采用一次側雙線路-變壓器組接線、二次側單母線分段接線。5.6 供配電線路母線、導體和電纜的選擇5.6.1 母線、導體和電纜形式的選擇 1.硬母線硬母線按所使用的材料不同分為硬銅母線和硬鋁母線、鋁合金母線等；按截面形狀不同硬母線又分為矩形、圓形和槽形、管形等結構。母線的排列方式應考慮散熱條件好，且短路電流通過時具有一定的熱、動穩定性。常用的排列方式有水平布置和垂直

18、布置兩種。硬母線用來匯集和分配電流，又稱為匯流排，簡稱母線。電力系統統一規定：交流母線A、B、C三相按黃、綠、紅標示，接地的中性線用紫色標示，不接地的中性線用藍色標示，以方便識別各相的母線。母線的選擇母線都用支柱絕緣子固定，母線的種類有管形和矩形，如圖示。1.型號的選擇目前變電所的母線除大電流采用銅母線外，一般盡量采用鋁母線。變電所高壓柜上的高壓母線，通常選用硬鋁矩形母線。3.硬母線動穩定校驗 (1) 短路時母線承受很大的電動力，因此，母線最大允許應力al 應大于或等于母線短路沖擊電流產生的最大計算應力c。即： 其中：硬鋁母線的最大允許應力al =70MPa；硬銅母線al =140MPa。2.

19、母線截面選擇 (1) 母線允許的載流量Ial 應大于或等于匯集到母線上的計算電流IC。 (2) 母線的經濟截面積Sec應等于計算電流IC與經濟電流密度jec的比值。上式中：M為母線通過ish(3)時受到的彎曲力矩；W為母線截面系數；Fc(3)為三相短路時，中間相受到的最大電動力；l產擋距；K為系數，當擋距為12時K=8，擋距2時，K=10；b為母線截面寬度；h為母線截面垂直高度。 當母線實際截面大于最小允許截面時，滿足熱穩定要求。4.母線熱穩定校驗母線截面應不小于熱穩定最小允許截面，即：式中：i(3)是三相短路穩態電流；tima為假想時間；C為導體的熱穩定系數，鋁母線C=87，銅母線C=171

20、。(2)鋼芯鋁絞線：通常用于機械強度要求較高的場合和35kV及以上的架空線路上。(3)銅絞線：價格較高，但導電性能好、機械強度高，是否選用根據用戶實際需要來定。(1)鋁絞線：多用于610kV線路，因受力不大，桿距不超過100125m。(4)防腐鋼芯鋁絞線：一般用在沿海地區、咸水湖及化工工業地區等周圍有腐蝕性物質的高壓和超高壓架空線路上。架空導線又稱為軟母線，是構成工廠供配電網絡的主要元件。6kV及以上戶外架空線路一般采用裸導線，380V電壓等級一般采用絕緣導線。裸導線常用的型號及適用范圍如下：2.架空導線3.電力電纜電力電纜廣泛應用于工廠配電網絡，主要由導體、絕緣層和保護層三部分組成。其中導體

21、一般由多股銅線鋁線絞合而成，以便于彎曲。線芯成扇形，以減小電纜的外徑。絕緣層用于將導體線芯之間及線芯與大地之間良好地絕緣。保護層用來保護絕緣層，使其密封并具有一定的強度，以承受電纜在運輸和敷設時所受的機械力，也可防止潮氣侵入。 塑料絕緣電力電纜中聚氯乙烯護套電纜可用于10kV線路，交聯聚脂乙烯護套可用于110kV線路。油浸紙滴干絕緣鉛包電纜可敷設在電纜溝等；阻燃電纜主要用于高層建筑、公共建筑、人員密集場所。4.常用絕緣導體型號及選擇建筑物或車間內采用的配電線路及從電桿上引進戶內的線路一般采用絕緣導體。塑料絕緣導體的絕緣性能良好，價格低，主要用于室內。常用的塑料絕緣導體型號有：BLV、BLVV、

22、BVR。型號中B表示布線，V表示聚氯乙烯，R表示軟導體，L表示鋁芯，銅芯不表示。5.6.2 母線、導體和電纜截面的選擇為保證供配電線路安全、可靠、優質、經濟地運行，供配電線路的母線導線和電纜的選擇必須滿足以下幾條原則：母線、導體和電纜的選擇是供配電設計中的重點，須認真對待(4)裸導線和絕緣導線 截面不應小于其最小允許截面。對于電纜，由于有內外護套，機械強度一般滿足要求，不需校驗，但需校驗短路熱穩定度。 除此之外，絕緣導線和電纜截面的選擇還要滿足工作電壓的要求。(3)35kV及以上高壓線路及電壓35kV以下但距離長、電流大的線路，其導線和電纜截面宜按經濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小，企

23、業內的10kV及以下線路可不按此原則選擇。(2)通過正常最大負荷電流時產生的電壓損耗，不應超過正常運行時允許的電壓損耗。對于廠內較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。(1)通過正常最大負荷電流時產生的溫度不應超過其正常運行時的最高允許溫度。2. 按發熱條件選擇母線、導線和電纜的截面 由于絕緣導線和電纜溫度過高時，可使絕緣加速老化甚至燒毀導線，因此母線、導線和電纜的截面應按發熱條件來選擇，即：使通過相線的計算電流IC不得超過其允許載流量Ial。導體和電纜的環境溫度及敷設方式與參考環境溫度及敷設方式不一致時，通過相線的計算電流IC應不超過其實際允許載流量Ial。即：IC Ial2.若實際環境溫度與

24、規定的環境溫度不一致時，允許載流量須乘上溫度修正系數K以求出實際的允許載流量。即：按允許載流量選擇截面時須注意以下幾點：式中： al是導體的正常發熱最高允許溫度； 0是導體或電纜允許載流量的參考環境溫度； al是導體或電纜敷設為最熱月的日最高溫度平均值。IC Ial（1）線路中電流的計算有一條220/380V的三相四線制線路，采用BV型銅芯塑料穿鋼管埋地敷設，當地最熱月平均最高氣溫為15 。該線路供電給一臺40kW的電動機，其功率因數為0.8，效率為0.85，試按允許載流量選擇導體截面。例解按SPEN0.5S的要求，選SPEN=16mm2，所以選擇BV型銅芯塑料導體BLV-500-3*25+1

25、*16。（2）相導體截面的選擇查表A-122得，4根單芯線穿鋼管敷設的每相芯線截面為25mm2的BV型導體，在環境溫度為25時的允許載流量為85A，其正常最高允許溫度為70。溫度校正系數為：導體的實際允許載流量為：所選相線截面25mm2滿足允許載流量的要求。（3）中性導體S0的選擇3. 按經濟電流密度選擇導線和電纜的截面導體和電纜截面的大小，直接影響線路投資和年計算費用。根據經濟電流密度選擇導線和電纜的截面，應從兩個方面來考慮: 1. 選擇大截面電能損耗降低，投資及維修管理費用高； 2. 選擇小截面電能損耗增加，投資及維修管理費用降低；綜合上述兩方面因素，制定出比較合理的經濟效益最好的截面，稱

26、為經濟截面。對應于經濟截面的電流密度稱為經濟電流密度。我國規定的導線和電纜經濟電流密度見表5-2。 線路類別導線材料年最大負荷利用小時數（h）3000以下300050005000以上架空線路(A/mm2)銅3.002.251.75鋁1.651.150.90電纜線路(A/mm2)銅2.502.252.00鋁1.921.731.54（1）選擇經濟截面有一條長度為5km的10kVLJ型鋁絞線架空線路，已知計算負荷為1380kW，cos=0.7，Tmax=4800h，試選擇其經濟截面，并檢驗其發熱條件和機械強度 。 解查手冊后，初選標準截面為95mm2的LJ-95型鋁絞線。 相線計算電流 由表5-2查

27、得： 可得導線經濟截面為： 例（2）校驗發熱條件查表5-1可知，LJ-95型鋁絞線在室外溫度為25時允許載流量為325A。此值大于相線計算電流 114A，滿足發熱條件。（3）校驗機械強度查表5-1可得10kV架空鋁絞線的最小截面積是35mm2，此值小于計算的截面積，因此滿足機械強度。4. 按允許線路電壓損耗選擇導線截面由于線路阻抗的存在，所以線路通過電流時會產生電壓損耗。按規定，高壓配電線路的電壓損耗一般不超過線路額定電壓的5%；從變壓器低壓側母線到用電設備受電端的低壓配電線路的電壓損耗，一般不超過用電設備額定電壓的5%；對視覺要求較高的照明線路，則為2%3%。例 某變電所架設一條10kV的架

28、空線路，向用戶1和2供電，如圖所示。已知導體采用LJ型鋁絞線,全線導體截面相同，三相導體布置成三角形，線間距為1m。干線01的長度為3km，干線12的長度為1.5km。用戶1的負荷為有功功率800kW，無功功率560kvar，用戶2的負荷為有功功率500kW，無功功率200kvar。允許電壓損失為5%，環境溫度為25，按允許電壓損失選擇導體截面，并校驗其發熱情況和機械強度。 解:（1）按允許電壓損失選擇導線截面 因為是10kV 架空線路，所以初設X0=0.38/km選LJ-50，查表A-15-1得幾何均距為1000mm，截面為50mm2的LJ型鋁絞線，X0=0.355/km， R0=0.64/

29、km，實際電壓損失為：所選導體滿足允許電壓損失的要求。（2）校驗發熱情況查附表A-11-1可知，LJ-50在室外溫度為25時的允許載流量為Ial=215A； 線路中最大負荷(在01段)為 ： 查附表5-1可知，高壓架空裸鋁絞線的最小允許截面為35mm2，所以選擇的截面50mm2 可滿足機械強度要求。顯然，發熱情況也滿足要求。（3）校驗機械強度常用最小允許截面校驗其熱穩定度，計算公式為： 上式中 是三相短路穩態電流，單位：A ；tima是假想時間， 單位：S C是導體的熱穩定系數，單位：As0.5/mm2，鋁母線C=87 As0.5/mm2；銅母線C=171 As0.5/mm2。 5.6.3 熱

30、穩定與動穩定的校驗1. 熱穩定校驗5.6.3 熱穩定與動穩定的校驗2. 動穩定校驗上式中 是母線材料的最大允許應力，單位：Pa 硬鋁母線的硬銅母線的變電所的布置形式分有戶內、戶外和混合型三種1.布置方案一、 變電所的布置補充內容： 變電所的布置和結構戶內式變電所將變壓器、配電裝置安裝于室內，工作條件好，運行管理方便。戶內式可分為單層布置和雙層布置，視投資和土地情況而定。變電所的布置主要由變壓器室、高壓配電室、低壓配電室、電容器室、控制室（值班室）、休息室、工具間等組成。戶外式變電所將變壓器、配電裝置全部安裝于室外，工作條件較為惡劣，運行管理較戶內型變電所復雜。混合型變電所將變壓器、配電裝置部分安裝于室外，部分安裝在室內，運行管理較相