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(共18张PPT)
项目三 选择供配电一次设备
内容：变电站的作用及位置的确定原则，工厂变
电站常用的高、低压电气设备的功能和结
构特点及其选择原则，成套变电站的布置
要求和基本结构。
重点：工厂变电站常用的高、低压设备的功能和
结构特点及其选择原则。
项目概述
一、工厂变电站
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。
变电站位置的确定、主要电气设备的功能和选择，是供配电设计和运行人员必备的基础知识，也是变电站设计的重要环节。
二、变电站的常用设备
变电站的常用设备有员力变压器。目前我国交流输电的骨干网架通常为500kV的电压等级以及在500kV电网基础上发展起来的，1 000kV特高压等级，这样高的电压，无论从发电机的安全运行方面或是从制造成本方面考虑，都不允许由发电机直接生产，必须用升压变压器将电压升高后才能实现远距离输送。
从电能用户来讲，为了适应各种用电设备的电压要求，电能输送到用电区域后，必须通过各级变电站利用电力变压器将电压降低为种类电器所需要的电压值。因此，电力变压器在电力系统中占有极其重要的地位。
变电站的常用设备除了电力变压器，还有高、低压熔断器，高、低压负荷开关，高、低压断路器，互感器、避雷器、高压开关柜、低压配电屏等。
三、设备选择原则
供配电系统中的电气设备是在一定的电压、电流、频率和工作环境条件下工作的，电气设备选择，除了应满足在正常工作时能安全可靠运行，适应所处的位置、环境温度、海拔，以及防尘、防腐、防爆等要求外，还应满足在短路故障时不致损坏的条件，开关电器还必须具有足够的断流能力。
电气设备的选择是供配电系统设计的关键环节。电气设备选择得是否恰当，对整个系统的安全可靠运行至关重要。
任务一 工厂变电站的作用和类型
【任务陈述】
工厂变电站是工厂供配电系统的重要组成部分，直接影响工厂供配电系统的安全与经济运行，也是联系电网和工厂用电设备位的中间环节，起着变换和分配电能的作用。工厂变电站的主要作用是：从电力系统接受电能，经过变压器降压，然后按要求把电能分配到各车间供给各类用电设备。除此之外，变电站还具有电网输入电压监视、调节等功能。
通过本任务，学生应了解变电站的作用，理解各种类型变电站任务的不同，掌握工厂变电站位置的选择原则。
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。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。
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。
二、工厂变电站的类型
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
总降压变电站通常采用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。
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
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
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
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。
三、 工厂变电站位置的选择
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。
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
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
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）。
②负荷功率矩法确定负荷中心
设有负荷P1、P2、P3，如图示。
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
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：
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。
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。
2. 负荷中心的确定
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：
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。
3. 变电站位置的确定
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。
［任务实施］工程案例分析
某新建生活小区距离最近的220V变电站与小区之间的安全距离是多少？为方便小区住户的用电，小区内拟安装一些箱式变电站，那么，小区内各箱式变电站与各楼房之间的安全距离应多少比较合适？
分析：
220kV变电站与小区之间的安全距离一般选择100m，设置这么大的安全距离主要是因为当人们接触到电场强度达到50～200kV/m时，会出现头痛、头晕、疲乏、睡眠不佳，食欲不振，血液、心血管系统及中枢神经系统异常等情况。所以，电压达到100kV以上的超高压输电线路，按规定一般不许从居民区通过，架设高度还应距地面6.5m以上，才能避免居民免受其害。工程实际中还要视220kV变电站设备类型而定，对于敞开式设备，其占地面积大，为防止有易飘物落入设备上引起事故，一般距住宅楼体较远，对于气体绝缘变电站（GIS）户内设备，由于采用综合楼多层排布，住宅楼体会离变电站较近。工程实际中，对10～35kV变电站而言，通常要求正面距居民住宅12m以上，侧面8m以上；35kV以上变电站的建设，要求正面距居民住宅15m以上，侧面12m以上；如果居民小区选择安装箱式变电站，那么安全距离应距居民住宅5m以上。
任务总结
1.企业供电电压的选择主要取决于：电力部门所能提供的电源电压，企业负荷大小及距离电源线路的远近以及企业大型设备的额定电压3个方面。高压配电电压常为10kV或6kV， 低压配电电压我国规定为380V/220V。
2.厂矿企业变电站是工厂供配电系统的核心，按变电站在供配电系统中的地位和作用，可分为总降压变电站、10kV变电站、车间变电站等，变电站位置的选择首先应考虑接近负荷中心和电力系统，还要考虑进线、出线方便等因素。

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