变配电系统图的识读
1.变配电系统图简介
（1）变配电系统图概念 变配电系统图就是用单线将流过主电流或一次电流的某些设备（如发电机、变压器、母线、开关设备及导线等）按照一定的顺序连成的电路图，也称为一次主接线路。
变配电系统图能清楚地反映电能输送、控制和分配的关系以及设备运行情况，它是作为供电规划与设计、进行有关电气数据计算、选择主要设备的依据。通过阅读变配电系统图，可以了解整个变配电工程的规模和电气工作量的大小，理解变配电工程系统各部分之间的关系，同时，变配电系统图也是日常操作维护及切换回路的主要依据。通常在变配电站和控制室内，将变配电系统图做成大模拟电路板挂在墙上，指导操作。
变配电系统图对变配电站电气设备选择、配电布置、运行的可靠性和经济性均有重要影响。对系统主接线的要求是具有良好的可靠性、灵活性、安全性、经济性。其中，安全可靠是首要的，决不允许在运行或检修时，由于设计的不合理而发生人身伤害和重要设备损坏事故，经济上要考虑投资和运行费用，使系统整体性价比最优。
（2）变配电系统图的组成
① 供电电源。在常见的用户变配电站中，供电电源一般由不同等级的电压线路供给，如 380V、l0kV和35kV等。对于某些重要的建筑物，其供电系统中常自备发电机组，如柴油发电机、小型汽轮发电机及小型水轮机发电机等。作为备用电源或临时电源，这些发电机多为三相同步发电机。在某些特殊场合，使用直流电源，通常通过直流发电机获得，也可以通过硅整流器将交流电转换为直流电，对于小型直流电源也可以使用蓄电池等。
② 母线。在变配电系统图中，母线是电路中的一个节点，但在实际的电气系统中却是一组庞大的汇流排、它是电能汇集和分散的场所，即功率的汇总和分配点，电压水平的控制点。
在工程上，母线一般由铝排或铜排组成，当电压为35kV以上时，亦可采用钢管或合金铝管做成。
母线系统一般分为三种形式，具体如下。
a.单母线制。如图3-6所示，单母线制又分为单母线不分段接线、单母线分段接线、单母线带旁路母线接线，以及其他单母线派生的接线等形式。
单母线不分段接线方式灵活性较低，当母线发生故障时，母线功能完全丧失，使供电系统遭到破坏，用户供电全部中断。将母线分段后，其可靠性大为改善，当母线发生故障或线路检修时，可以保证系统具有 50%的供电能力。
b.双母线制。如图3-7 所示，双母线制又可分为双母线不分段接线、双母线分段接线、双断路器双母线接线以及其他双母线派生接线等形式。
为了克服单母线系统的缺点，提高电力系统运行可靠性和灵活性，解决母线定期检修的困难和检修时与该母线相连接用户的停电等问题，提出了双母线制连接方式。不分段双母线连线方式是在分段单母线连线的基础上发展起来的，将两段直线布置的母线改为两段平行布置，并对每个回路的断路器都安装两组母线隔离开关，分别接到两组母线上。
通过倒闸操作，解决转换回路问题。再加上双母线具有两种正常运行方式，即一组工作。另一组备用∶两组同时工作，互为备用，使得双母线接线系统具有较高的灵活性和适应性。另外，通过采用相应的电气联锁技术措施后，基本可以避免倒闸操作事故的发生。但是。当电源或工作母线出现故障时，还需要经过倒闸操作才能恢复供电。双回路、双母线线路是双母线系统中最为完善、可靠的接线方式，然而，这种接线方式的显著特点是系统价格昂贵、维护较为复杂。
c.无母线制。如图3-8所示，无母线制又可分为线路变压器接线、桥形接线（分为内桥接线和外桥接线两种方式，一般应用于35kV以上供电线路中）以及扩大单元接线等几种形式。
在相对简单的电力系统中，多采用无母线接线方式，因为这种方式既具有简单、经济的特点，又能满足一定条件下的可靠性与灵活性要求。
③变压器。电力变压器是用来变换电压等级的电气设备。建筑供配电系统中的配电变压器一般为三相电力变压器。通常三相电力变压器有油浸式和干式两种，油浸式变压器型号多为S型或 SL. 型，而干式变压器的型号有 SC型。
目前，我国新型配电变压器按国际电工委员会IEC标准推荐的容量序列，其额定容量等级有（单位为 kV·***）;10、20、30、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400,500、630、800、1000、1250、1600、2000等。变压器额定容量是指在额定工作条件下，变压器二次侧输出功率（视在功率）的保证值，单位为kV·***。一般来说，配电变压器单台容量不应超过1250kV·***，而建筑物内部的干式变压器不应超过 2000kV·***。电力变压器的型号编写如下。
在系统图中，除了要表示出变压器的额定容量外，还需要表示出额定电压（包括一次额定电压、二次额定电压）以及接线方式等。例如，在图3-9中，变压器标注型号 SCB9为三相环氧树脂浇注干式电力变压器，9型系列，变压器额定容量为1250kV·***，高压侧电压10kV·***，低压侧0.4kV/0.23kV，连接组标号为Dyn11，变压器阻抗电压为6%，外加IP20等级防护罩，制冷方式为以风机强迫空气冷却。
④ 高压开关设备。高压开关设备主要包括高压隔离开关、高压负荷开关、高压断路器、高压开关柜和高压熔断器等。
a.高压隔离开关（QS。高压隔离开关的主要功能是隔离高压电源，以保证其他电气设备（包括输电线路）的安全检修。在高压隔离开关断开后应有明显的断开间隙，而且断开间隙的绝缘及相间绝缘都必须是绝对可靠的，能够充分保证人身和设备的安全。另外，高压隔离开关没有专门的灭弧装置;所以不允许有载操作。高压隔离开关按其安装的地点，分为室内型和室外型两大类，其型号表示如下。
b.高压负荷开关（QL）。高压负荷开关和高压隔离开关类似，开关断开后具有明显的断开间隙，因此，也具有隔离电源、保证安全检修的功能。由于高压负荷开关具有简单的灭弧装置，因此能够通断一定负荷电流和过负荷电流，但不能断开短路电流，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。高压负荷开关的型号表示如下。
c.高压断路器（QF）。高压断路器具有较为完善的灭弧装置，不仅能够通断额定的负荷电流，而且能够承受一定时间的短路电流，并能在继車保护装置的作用下空现自动题间，切除短路故障，以保护电力系统和电气设备。高压断路器断开后并没有明显的断开间隙，因此为了保证电气设备的安全检修，通常要在断路器的前端或前后两端连接高压隔离开关。高压断路器按照灭弧介质和灭弧原理可分为∶少油断路器、多油断路器、真空断路器、SF。断路器等。其型号编写如下。
d.高压开关柜。高压开关柜是按一定的线路方案将一次、二次设备组装在一个柜体内而形成的一种高压成套配电装置。在变配电站中，它用于控制和保护变压器及高压柜电线路。柜上装有高压开关设备、保护设备、检测仪表和母线、绝缘等。
高压开关柜的型号表示如下。
e.高压熔断器。高压熔断器广泛应用于容量较小和不太重要的负荷，可作为高压线路以及电力变压器（包括电压互感器）的过载及短路保护。与高压负荷开关配合使用时，既能通断正常负载电流。 又能起到对电力系统和电力变压器的过载和短路保护作用。常用的10kV高压熔断器，室内主要采用RN 型（户内型）管式熔断器，室外主要采用RW 型（户外型）跌落式熔断器。
⑤低压开关设备。低压开关设备主要包括低压空气断路器、低压刀开关和刀熔开关、低压负荷开关以及低压熔断器等。
a.低压空气断路器。低压空气断路器又称为低压断路器、自动空气开关，具有灭弧装置，可以安全带负荷通断电路，并具有过载、短路及失压保护功能（即实现自动跳闸）。
按照低压空气断路器的结构，可将其分为塑料外壳式和框架式两大类。塑料外壳式又称为装置式，其全部结构和导电部分都装设在一个塑料外壳内，仅在壳盖中央位置留出操作手柄∶供手动操作之用，其型号为 DZ。框架式断路器散开地装设在塑料或金属框架上，由于其保护方案和操作方式较多，装设地点也很灵活∶又称为万能式低压断路器，其型号为DW。
低压断路器的型号表述方式如下。
b.低压刀开关和刀熔开关。低压刀开关又称为刀闸开关，按照操作方式可以分为单投和双投;按照极数可以分为单极、二极和三极;按其灭弧结构可分为带灭弧罩式和不带灭弧罩式两种。其具体型号表述如下。
带灭弧装置的刀开关能够切除小负荷电流，其钢栅片灭弧罩可以有效地熄灭负荷电流产生的电弧;不带灭弧装置的刀开关只能起到电路隔离作用，进行无负荷操作。
低压刀熔开关是一种由低压刀开关与低压熔断器组合而成的熔断器式刀开关，具有刀开关和熔断器的基本功能。
c.低压负荷开关。低压负荷开关由带灭弧装置的刀开关和熔断器串联组合而成，并加以绝缘外壳或金属外壳。常见的有 HK系列开启式负荷开关，又称磷底胶盖刀开关.HH 系列负荷开关，又称铁壳开关。具体型号表述如下。
低压负荷开关可以在有负荷电流下操作，而且能够通过熔断器进行短路保护，具有操作方便、安全经济等优点。在供电要求可靠性不高、电力负荷不大的低压配电系统中，低压负荷开关得到了广泛应用。
d.低压熔断器。低压熔断器的基本功能与高压熔断器一样，对电力系统和电气设备起到过载和短路保护功能。低压熔断器主要有磁插式、螺旋式和密闭管式等几种型号。
⑥互感器。实质上，互感器就是一种特殊的变压器。在采用互感器后，可以扩大仪表和继电器的使用范围，并将测量仪器和继电器与主接线回路绝缘。这样既可以避免仪表、继电器直接与主接线回路的高电压相连接，又可以防止仪表、继电器等设备出现的故障影响主接线回路，从而提高了系统与设备的安全性和可靠性。互感器包括电压万成器和由流互成器两种。
a.电压互感器。电压互感器的一次绕组匝数很多，而二次绕组匝数很少，其功能相当于降压变压器。应用时，将其一次绕组并联接入电力系统的一次接线回路中，而将其二次绕组与仪表、继电器等设备的电压线圈并联。由于设备的电压线圈的阻抗很大，因此。电压互感器在工作时，其二次绕组接近于空载状态。一般电压互感器二次绕组的额定电压为 100V。
b.电流互感器。电流互感器的一次绕组匝数很少，且导线较粗，而二次绕组匝数很多，且导线较细。应用时，将其一次绕组与电力系统的主接线回路串联，而将其二次绕组与仪表、继电器等设备的电流线圈串联，形成闭合回路。由于电气设备电流线圈的阻抗很小，因此，电流互感器在工作时其二次回路相当于短路状态。一般电流互感器二次绕组的额定电流为5***。
⑦电力传输介质。在电力系统中，电能的输送必须依靠电力传输介质。目前，需用的电力传输介质有裸导线、带有绝缘层的导线和电力电缆等_
a.裸导线。裸导线的外面没有绝缘层，常用的裸导线有铜饺线（TJ）、铝绞线（LJ）和钢芯铝绞线（LGJ）等，这类导线常用在 6kV 以上的架空线路上。配电装置中还常用到矩形铜母线（TMY）和矩形铝母线（LMY）等。
b.绝缘导线。绝缘导线常用于低压供电线路和用电设备之间的连接。按照绝缘介质可以分为塑料绝缘和橡胶绝缘导线。线芯有单股和多股之分，以及铜芯和铝芯之分。常用符号含义如下。
V——塑料绝缘;
X——橡胶绝缘;
L——铝芯（铜芯不表示）;
R——软导线（多股）;
B——布线用。
e.电力电缆。电力电缆常用于10kV以下电气装置和电气设备之间的连接，可以直接埋地或电缆沟内，甚至水中敷设。根据绝缘介质可将电力电缆分为纸绝续（Z）橡胶绝续（X）和塑料绝缘（V）三种。
导线的截面积称为截面积，常用的导线截而积分为如下等级（单位∶mm22）∶0.5、0.75、1.0、1.5、2.5、4.0、6.0、10、16、25、35、50、70、95、120、185、240等。
在三相四线制电力系统中，三相导线截面积相同，零线截面积为相线截面积的 40%～60%。在电力工程图中，一般按照以下方式标注。
***-B-C×D+1×F
式中：
***——导线型号;
B——额定电压，V或kV;
C——相线根数;
D——相线截面积，m㎡;
F——零线截面积，mm2；
2.变配电系统图的识读
（1）变配电系统图的识读方法
①6～10kV变配电电气系统图。在用电量很大的工矿企业、小区以及大型建筑物中，都设有6～10kV 变配电所，根据负荷的大小和重要程度。采用不同的配电方式。常见的6～10kV配电系统图有单母线放射式配线、单母线分段放射式配线、双母线放射式配线、单回路树干式配线、双侧电源树干式和环式供电系统。我们常见到的是单母线分段放射式供电系统，它由两个电源供电，比较适合于一、二级用电负荷供电，如图3-10所示。
从图中可以看出，此变电系统图有二回路 10kV电源进线∶一回路工作电源由市网供给，电缆引入，由图下方引至高压配电柜中。因为电源引自地方变电所时，需要装有专用计量柜和进线保护柜，专用计量柜通过高压配电柜中的电流互感器和电压互感器进行电能损耗计量，供电业部门计费，进行经济核算;进线保护柜是在变配电系统母线出现短路和过载时，进线保护柜中的断路器自动跳闸。另一个电源为备用电源，架空引入本企业总变电所供给，电能计量一般以电源出线开关的电度记录为准，或者通过协议解决计费问题，所以.只设了进线保护柜，同样是对母线的短路和过载进行保护。在配出母线上，引出几路用途不同的配电回路。
a.三圈变压器柜。它的三个单相三绕组电压互感器的接线方式为 Y/Y-L，其主要作用是测量和保护。接于三个线电压可用于测量和低电压出口（用于高电压动机）保护。三个辅助二次绕组接成开口三角形，构成零序电压过滤器∶用于接地保护 （绝缘）。电压互感器由熔断器保护。
两台10kV/0.4kV电力变压器∶它供给 380V/220V低压负荷用电，接线方式 Y/Y0，由高压断路器进行高压侧短路保护和过载保护。
b.高压引出线。去往其他变电所或杆上变压器，也是由高压断路器进行短路和过载保护的。
c.电容器柜。它的作用是在高压侧进行无功集中补偿，将本系统功率因数提高到当地电业部门所规定数值，一般在0.95左右。在高压配电系统中带有高压电动机和容量较大的变压器时，多采用高压无功集中补偿方式，它的优点是减少供电系索和输由线路无功损耗，缺点是不能减少变压器中和低压配电网中的无功负荷。）6～10/0.4kV配电变压器电气系统图。目前，大多电力用户都采用6～10/0.4kV 配电变压器供电，它们大都是由一至三台变压器组成的小变配电所，基本电气系统图如图3-11所示。
当变压器容量小于630kV·*** 时，在周围环境较好的场所，可采用户外露天变电所形式。如果变压器容量小于 250kV·*** 以下时，还可采用杆上变电台形式。当变压器装在户外或杆上时，高压侧可采用户外跌落式带熔断器的开关控制，它可保护变压器的短路和过载电流，还可以通断一定容量的空载电流。
当变压器安装在室内，高压侧一般采用隔离开关、少油或真空断路器控制，隔离开关在检修变压器时起到隔离电源作用，而断路器的作用是在变压器运行时保护变压器的短路和过载故障。
若变压器容量不大于630kV·***时，高压侧也可采用隔离开关熔断控制。或变压器需要经常操作时，如每天至少一次，有时也采用隔离开关控制，它有明显断开点，因此，在断开电后，它又具有隔离开关的作用，与高压断路器配合使用，可保护变压器过电流和短路故障。
变压器低压侧总出线往往采用低压断路器保护。低压断路从结构上分为两种形式，一种是装置式，额定电流小于600***。一种是万能式，额定电流为200~4000***。对于大容量万能式低压断路器，有两种操作形式，即手动或电动操作。无论何种形式，它都能带负荷操作，并且有短路过电流与失压等自动跳闸保护功能，操作简单方便，较为广泛采用。但有时在变压器容量较小、操作保护要求不高的场所，低压引出开关也采用刀熔开关控制方式。
变压器出线侧一般还要装有一组电流互感器，主要供电功率等测量使用。
③380V/220V低压配电系统图。380V/220V 配电系统是指从6～10/0.4kV变压器的低压侧或是从发电机出线母线引出至用电负荷低压配电箱的供电系统。据负荷的大小、设备容量、供电可靠性、经济技术指标等，分别采用放射式和树杆式或二者都兼用的混合式以及链式等配电方式。
放射式低压配电系统如图3-12所示。干线1由变电所低压侧引出，接至用电设备或主配电箱2，再以支干线3引至分配电箱 4后接到用电设备上。
树干式低压配电系统不需在变电所内设配电盘，从变电所二次侧的引出线经空气开关或隔离开关直接引到车间内，因此，这种方式结构简化，减少了电气设备数量。如图 3-13 所示。
放射式与树杆式混合的配电系统常被采用，图 3-14为混合式，图 3-15为链式。表示由车间变电所变压器二次侧经空气开关 2 将干线1引入车间，3为分支干线断路器，4为支干线，然后4支路引至用电设备。
链式配电系统常常用于车间内相应距离近、容量又很小的用电设备，链式线路只设一组总的断路器，其可靠性小，大部分用户不希望采用这种方式。目前的习惯做法是限制在3～5台用电设备以下采用。如图 3-15所示。
低压配电系统一般由文字和图形符号两部分组成。文字通常表示设备用途、设备型号、经过计算的电量参数，如系统计算容量、计算电流、需要系数等。而图形符号较形象直观地将电气设备之间的关系表现出来。
常用到的文字含义如下。
a.设备安装容量。安装容量是指某一配电系统或某一干线上所有安装用电设备 （包括暂时不用的设备，但不包括备用设备）铭牌上所标定的额定容量之和，单位是kW或kV·***。安装容量又称设备容量，用P、或S、表示。
b.计算负荷。在配电系统中，运行的实际负荷并不等于所有电气设备的额定负荷之和，这是因为所有的电气设备不可能同时运行，每台设备也不可能满载运行，各种电气设备的功率因数也不相同。所以在进行变配电系统设计时，必须确定一个假想负荷来代替运行中的实际负荷，从而进行选择电气设备和导体。通常采用30min 内最大负荷所产生的温度来选择电气设备。
c.需要系数。需要系数是同时系数和负荷系数的乘积。同时，系数考虑了电气设备同时使用的程度，负荷系数考虑了设备带负荷的程度，需要系数是小于1的数值，用K。来表示，它的确定与行业性质、设备数量与设备效率有关。可查表求得，按需要系数确定计算容量的计算公式如下。
式中：
——有功功率计算负荷;
——无功功率计算负荷;
——视在功率计算负荷;
——负荷的平均功率因数;
———设备的平均效率。
（2）变配电系统图的识读实例 在这里我们以某一企业的供电电气系统图为例，详细介绍读图的顺序和方法，如图 3-16所示。
所有电气系统图一般都是以单线将电压开关设备、负荷、电线电缆、灯线等一次设备连接起来的，并附有一些有关参数与设备型号等文字说明，使整个配电系统清晰明了。
电气系统图是以母线为界限，上方表示电源及其进线，下方为负荷及其出线，对于下方出线的每一回路都详细地以表格形式将回路中的有关电气参数与设备型号一—列出。对于电源进线，因回路数较少，有关设备型号、系统中电气参数等一般在设备旁注明。
①电源。该系统的供电电源有二回路，均来自市区不同的变电所，电源由架空引入变压器室中的带熔断器的负荷开关，开关型号为FN-10R-50/30，通过负荷开关送到变压器 1T 和 2T的高压侧，变压器的型号为 S9-10kV/0.4kV-315kV·***。接线形式为 Y/Y0，因变压器低压侧引出一中线，所以，不但能得到 400V 的线电压，还能得到 230V的相电压。两个变压器采用分段分列运行方式。
根据前面介绍的公式，可求出变压器一次侧额定电流∶
由此可以校验熔断器的选择是否正确，其中，50*** 为熔断器的额定电流，30***为熔断丝的额定电流。由此可知，选择 30***是比较合理的。
低压侧的额定电流为∶
根据这个电流值可以判断低压侧的出线开关与母线的选择是否正确。
从图上工段母线系统电气参数得知，该系统的安装容量为409.5kW，计算容量为287 kW，负载功率因数cosφ =0.95，同时，利用系数为。
选择 315kV· ***变压器是正确的。为保护变压器免遭雷电感应过电压的袭击，在架空进线处安装一组FS-10型避雷器。
②低压电源进线及保护设备。变压器低压侧由进线母线分别送到1 号柜和 7号柜，然后，经过进线开关送至出线母线上。进线开关采用低压断路器 ME630 进行保护。低压抽屉柜在抽拉出时起到隔离变压器电源的作用。而低压短路器起到对低压配电系统过流短路和失压保护作用。
③母线。该配电系统为单母线分段放射式供电，Ⅰ段母线由变压器1T供电，Ⅱ段母线由变压器 2T供电，中间设置一个联络开关，这种接线方式比较可靠灵活。当其中一路电压和变压器故障时， 可以切断不重要的负荷，再合上联络开关，由正常电源变压器供电给Ⅰ、Ⅱ段母线上的全部重要负荷。但是，值得注意的是变压器不能长期超载运行。
④馈电线路。由配电屏向负荷供电的线路称为馈电线路，简称为馈线。在每个馈线的下端将线路编号、用途、线路安装容量、计算电流、控制开关型号的动作整定值、电流互感器的型号规格、导线型号与敷设方式等表示出来。
例如，馈电回路，设备安装容量为78kW，计算容量为52kW，功率因数取0.8，则该回路计算电流为：
这个电流值作为选择该回路的保护开关、电流互感器以及导线的根据。分别选择其规格型号如下∶自动开关选择 DZ20-100***型，电流互感器选择 SDH型，变比为100/5，供测量表计用，导线选择电缆型号为VV-3×35+1×20，穿电缆沟敷设。
总之，阅读电气系统图，应遵循从电源→变压器→进线→母线→馈线的顺序，逐渐深入，充分理解图例和文字的含义，这样就能轻松地读图。
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