供配电技术第四章教案.doc

教 案
第四章 变配电所及其一次系统
2011年3月 31 日 第 六 周
概 述
本章教学目的及基本要求：
掌握供电系统的组成、电气设备、供配电电压，变电所的配置，变压器台数和容量，主接线，变电所的布置和结构。
本章教学内容的重点和难点：
供配电系统的电压选择；
变电所位置的确定；
变配电所的一次设备和主接线图；
变电所的布置和结构。
本章教学内容的深化和拓宽：
变压器的实际容量和过负荷能力；

本章教学方法、方式：讲授 启发 讨论

本章主要参考资料：
刘介才编，《工厂供电》，机械工业出版社，2003年出版
江文，许慧中 主编，《供配电技术》，中国电力出版社，2005年出版。

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2011年3月 31 日 第六周
课题：4.1 电压的选择 课次： 1
4.2 变电所的配置
4.3 变压器的选择
4.4 变电所主要电气设备
教学方法：讲授、讨论、启发 教具：普通
教学目的：
掌握供电系统的组成、电气设备、供配电电压，变电所的配置，变压器台数和容量的确定。
教学重点：变压器台数和容量的确定
教学难点：变压器台数和容量的确定
教学过程时间分配（包括组织教学：复习旧课、作业问题分析、讲授新课、新课小结、布置作业）
新课导入 7分钟
讲授新课 70分钟
巩固小结 3分钟
课堂练习 10分钟
课后记：

一、 电压的选择
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。我国目前所用的供电电压为110kV、35kV、10kV、6kV。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） 用户负荷大小及距离电源线路远近。
（3） 用户大型设备的额定电压决定了企业的供电电压。
2、 配电电压的确： 配电电压是指用户内部向用电设备配电的电压等级。由用户总降压变电所向高压用电设备 配电的配电电压，称为高压配电电压；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配电电压，称为低压配电电压。
（1）高压配电电压：高压配电电压通常采用10KV和6KV，一般情况下，优先采用10KV高配电电压。
（2）低压配电电压：我国规定低压配电电压等级为220V/380V，但在石油、化工及矿山可以采用660V的配电电压。变电所主变压器台数和容量的选择。

二、变电所的配置
1、变电所的类型
     变电所是接受电能、变换电压、分配电能的环节，是供配电系统的重要组成部分。变电所按其在供配电系统中的地位和作用分为总降压变电所、独立变电所、车间变电所、杆上变电所、建筑物及高层建筑物变电所。
2. 总降压变电所   35～110/6～10kV
     用户是否要设置总降压变电所，是由地区供电电源的电压等级和企业负荷大小及分布情况定。             
    对大中型用户，由于负荷较大，往往采用35KV（或以上）供电，再降压至10kV或6 kV，向各车间变电所和高压用电设备配电，这种降压变电所称为总降压变电所。
3. 独立变电所　   6～10/0.4/0.23kV
设置独立变电所主要是因为相邻几个车间负荷较大，将变电所建到某一车间不适宜；或由于车间环境的限制，如制药车间、化工车间之间由于管道较多或有腐蚀性气体、易燃易爆气体等环境限制，必须建立独立变电所；或中小型用户负荷不太大，建立一个用户独立变电所，向负荷供电。
4. 车间变电所　6～10/0.4/0.23kV
①附设变电所：车间附设变电所又分内附式和外附式。
②车间内变电所：车间内变电所位于车间内的单独房间内。
5. 建筑物及高层建筑物变电所
建筑物及高层建筑物变电所是民用建筑中经常采用的变电所形式。
① 楼内建筑物变电所建：高层建筑物多采用楼内建筑物变电所，置于高层建筑物的地下室或中间某层；地下室和高层；地下室、中间某层和高层。变压器一律采用干式变压器。
② 辅助建筑物变电所：与独立变电所相似，辅助建筑物变电所置于离开高层建筑物的辅助建筑物内，变压器采用油浸式变压器。
6.变电所的位置确定
变电所的位置选择应根据选择原则 ，从安全、经济、方便等方面来综合考虑，经技术、经济比较后确定。
   1．总降压变电所位置选择的原则
  （1）靠近负荷中心；
  （2）考虑电源的进线方向，偏向电源侧；
  （3）进出线方便；
  （4）设备运输方便；
  （5）不应防碍企业的发展，要考虑扩建的可能性；
  （6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；
  （7）不应设在有剧烈震动和高温场所；
  （8）不应设在地势低洼和可能积水的场所；
  （9）不应设在有爆炸危险区域。
    2．车间变电所位置选择的原则
      在计算得出车间总计算负荷的基础上，按分散布置并接近负荷中心的原则确定车间变电所 的位置，便于低压电网的备用联络。同时车间变电所位置选择还要考虑：进出线方便；靠近 电源测；运输方便等。
      变电所选址尽量靠近负荷中心是供电设计的一项基本原则，可以按负荷矩法确定负荷中心。

三、选择变电所主变压器台数时应考虑下列原则：
(1)应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所,宜采用两台变压器,以便当一台故障或检修时,另一台能对一、二级负荷继续供电。
(2)对季节负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所,也可考虑采用两台变压器。
在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。
2、主变压器容量的选择：
装设一台主变压器
装设两台主变压器
车间变电所单台变容量上限：1000KVA或1250KVA

四、高压一次设备
1、高压熔断器（FU）
熔断器(文字符号为FU)是一种当所在电路的电流超过规定值并经一定时间后,使其熔体熔化而分断电流、断开电路的一种保护电器。熔断器的功能主要是对电路及电路设备进行短路保护。
【1】、RN1和RN2型户内高压管式熔断器（限流式熔断器）
工作熔体(铜熔丝)上焊有小锡球。锡是低熔点金属,过负荷时锡球受热首先熔化,引起工作熔体熔断,接着指示熔体熔断。
RN1型：主要用于高压电路和设备的短路保护 额定电流可达100A
RN2型：高压电压互感器一次侧短路保护 额定电流一般为0.5A
【2】、RW4－10和RW10（F）－10型户外高压跌开式熔断器
既可作6—10KV线路和设备的短路保护，又可在一定条件下，用高压绝缘钩棒操作熔管的分合，起高压隔离开关的作用。
这种熔断器适用于周围空间没有导电尘埃和腐蚀性气体，没有易燃易爆危险及剧烈振动的室外场所。
工厂供电系统中,室内广泛采用RN1、RN2型高压管式熔断器,室外则广泛采用RW4、RW10(F)等型跌开式熔断器。
2、高压隔离开关（QS）【刀闸】
其功能主要是隔离高压电源、保证设备和线路的安全检修。断开后有明显可见的断开间隙，因没有专门的灭弧装置，不允许带负荷操作，可以通断不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路，与高压断路器配合使用。
3、高压负荷开关（QL）
具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但它不能断开短路电流，因此它必须与高压熔断器串联使用,以借助熔断器来切断短路故障。
高压负荷开关断开后，与高压隔离开关一样，也具有明显可见的断开间隙，因此它也具有隔离高压电源、保证设备和线路的安全检修的功能。
4、高压断路器（自动开关）（QF）
不仅能带负荷通断正常负荷电流,而且能接通和承受一定时间的短路电流,并能在短路、过负荷和失压时自动跳闸,切断故障。常用：高压少油断路器、真空断路器、SF6断路器。
5、高压开关柜
将一、二次设备组合在一起的高压成套配电装置。
具有五防功能：防止误分、误合断路器；防止带负荷误拉、误合隔离开关；防止带电误挂接地线；防止带接地线误合隔离开关； 防止人员误入带电间隔。

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2011年4月7日第七周
课题：4.5 变配电所主接线 课次： 2
4.6 变电所的布置和结构
教学方法：讲授、讨论、启发 教具：普通
教学目的：
掌握变配电所主接线的识图，了解变电所的布置及结构。
教学重点：变配电所主接线图
教学难点：桥式接线
教学过程时间分配（包括组织教学：复习旧课、作业问题分析、讲授新课、新课小结、布置作业）
新课导入 7分钟
讲授新课 70分钟
巩固小结 3分钟
课堂练习 10分钟
课后记：

教学设计过程：
二、变电所的主接线
对变电所主接线的要求：1 .安全  充分保证人身和设备的安全。2  .可靠  应满足用电单位对供电可靠性的要求。3  .灵活  能适应各种不同的运行方式，操作检修方便。4  .经济  主接线设计应简单，投资少，运行管理费用低。
1．线路—变压器组单元接线：当只有一路电源供电线路和一台变压器时，可采用线路—变压器组接线。
2．单母线接线
（1）单母线不分段接线
（2）单母线分段接线
3．桥式接线
桥式接线是指在两线路—变压器组接线的高压侧间跨接一个断路器，犹如一座桥。
  （1） 内桥式接线：
断路器跨在进线断路器的内侧，靠近变压器，称为内桥式接线。
① 结构：如右图               
② 特点：接线简单，经济，可靠性高，安全，灵活 。
线路检修或故障时由另一路电源供电。
变压器检修或故障时经倒闸操作恢复供电。
      ③ 适用范围：适用于电源进线线路较长，负荷比较平稳，变压器不需要经常操作，没有穿越功率的终端总降压变电所。
（2）外桥式接线：
断路器跨在进线断路器的外侧，靠近电源侧，称为外桥式接线。
     ① 结构：
     ② 特点：接线简单，经济，可靠性高，安全，灵活 。
       变压器检修或故障时不影响供电。
       线路检修或故障时经倒闸操作，变压器由另一路外桥供电。
③ 适用范围：电源进线线路较短、负荷变化大，变压器操作频繁，有穿越功率流经的中间变电所。

二、变电所的布置和结构
1．布置方案：
变电所的布置型式有户内、户外和混合式三种。
变电所一般采用户内式。户内式又分为单层布置和双层布置，视投资和土地情况而定。
35kV户内变电所宜采用双层布置，6~10kV变配电所宜采用单层布置。
变电所的布置主要由变压器室、高压配电室、低压配电室、电容器室、控制室（值班室）、休息室、工具间等组成。
2．布置要求：
（1）室内布置应紧凑合理，便于值班人员操作、检修、试验、巡视和搬运，配电装置安放位置应保证所要求的最小允许通道宽度，考虑今后发展和扩建的可能。
(2) 合理布置变电所各室位置，高压电容器室与高压配电室、低压配电室与变压器室应相邻近, 高、低压配电室的位置应便于进出线，控制室与值班室的位置应便于运行人员工作和管理。
(3) 变压器室和高压电容器室，应避免西晒，控制室和值班室应尽量朝南方，尽可能利用自然采光和通风。
（4）配电室的设置应符合安全和防火要求，对电气设备载流部分应采用金属网板隔离。
（5）高、低压配电室、变压器室、电容器室的门应向外开，相邻的配电室的门应双向开启。
（6）变电所内不允许采用可燃材料装修，不允许热力管道、可燃气管等各种管道从变电所内经过。
3．高压配电室
高压配电室的结构主要取决于高压开关柜的数量、布置方式（单列或双列）、安装方式（靠墙或离墙）等因素。
（1）高压配电室的尺寸：各种通道的最小宽度、高度、电缆沟。
（2）高压配电室的门应向外开，相邻配电室之间有门时，应能双向开启，长度超过7米时应设两个门。
（3）高压配电室的耐火等级不应低于二级。
4．低压配电室

低压配电室的结构主要取决于低压开关柜的数量、尺寸，布置方式（单列或双列），安装方式（靠墙或离墙）等因素。
（1）低压配电室的尺寸：各种通道的最小宽度、高度、电缆沟。
 （2）低压配电室的门应向外开，长度超过8米时应设两个门。
 （3）低压配电室的耐火等级不应低于三级。          
4．高压电容器室
   电容器室的结构主要取决于电容器柜的数量、布置方式（双列或单列），安装方式（靠墙或离墙）等因素。
（1）高压电容器室的尺寸：各种通道的最小宽度、高度、电缆沟。
（2）高压电容器室的门应向外开，相邻配电室之间有门时，应能双向开启，长度超过7米时应设两个门。
（3）高压电容器室的耐火等级不应低于二级。         
5．控制值班室
   控制室通常与值班室合在一起，控制屏、中央信号屏、继电器屏、直流电源屏、所用电屏安装在控制室。