變配電系統圖的識讀

1.變配電系統圖簡介

（1）變配電系統圖概念 變配電系統圖就是用單線将流過主電流或一次電流的某些設備（如發電機、變壓器、母線、開關設備及導線等）按照一定的順序連成的電路圖，也稱為一次主接線路。

變配電系統圖能清楚地反映電能輸送、控制和分配的關系以及設備運行情況，它是作為供電規劃與設計、進行有關電氣數據計算、選擇主要設備的依據。通過閱讀變配電系統圖，可以了解整個變配電工程的規模和電氣工作量的大小，理解變配電工程系統各部分之間的關系，同時，變配電系統圖也是日常操作維護及切換回路的主要依據。通常在變配電站和控制室内，将變配電系統圖做成大模拟電路闆挂在牆上，指導操作。

變配電系統圖對變配電站電氣設備選擇、配電布置、運行的可靠性和經濟性均有重要影響。對系統主接線的要求是具有良好的可靠性、靈活性、安全性、經濟性。其中，安全可靠是首要的，決不允許在運行或檢修時，由于設計的不合理而發生人身傷害和重要設備損壞事故，經濟上要考慮投資和運行費用，使系統整體性價比最優。

（2）變配電系統圖的組成

① 供電電源。在常見的用戶變配電站中，供電電源一般由不同等級的電壓線路供給，如 380V、l0kV和35kV等。對于某些重要的建築物，其供電系統中常自備發電機組，如柴油發電機、小型汽輪發電機及小型水輪機發電機等。作為備用電源或臨時電源，這些發電機多為三相同步發電機。在某些特殊場合，使用直流電源，通常通過直流發電機獲得，也可以通過矽整流器将交流電轉換為直流電，對于小型直流電源也可以使用蓄電池等。

② 母線。在變配電系統圖中，母線是電路中的一個節點，但在實際的電氣系統中卻是一組龐大的彙流排、它是電能彙集和分散的場所，即功率的彙總和分配點，電壓水平的控制點。

在工程上，母線一般由鋁排或銅排組成，當電壓為35kV以上時，亦可采用鋼管或合金鋁管做成。

母線系統一般分為三種形式，具體如下。

a.單母線制。如圖3-6所示，單母線制又分為單母線不分段接線、單母線分段接線、單母線帶旁路母線接線，以及其他單母線派生的接線等形式。

單母線不分段接線方式靈活性較低，當母線發生故障時，母線功能完全喪失，使供電系統遭到破壞，用戶供電全部中斷。将母線分段後，其可靠性大為改善，當母線發生故障或線路檢修時，可以保證系統具有 50%的供電能力。

b.雙母線制。如圖3-7 所示，雙母線制又可分為雙母線不分段接線、雙母線分段接線、雙斷路器雙母線接線以及其他雙母線派生接線等形式。

為了克服單母線系統的缺點，提高電力系統運行可靠性和靈活性，解決母線定期檢修的困難和檢修時與該母線相連接用戶的停電等問題，提出了雙母線制連接方式。不分段雙母線連線方式是在分段單母線連線的基礎上發展起來的，将兩段直線布置的母線改為兩段平行布置，并對每個回路的斷路器都安裝兩組母線隔離開關，分别接到兩組母線上。

通過倒閘操作，解決轉換回路問題。再加上雙母線具有兩種正常運行方式，即一組工作。另一組備用∶兩組同時工作，互為備用，使得雙母線接線系統具有較高的靈活性和适應性。另外，通過采用相應的電氣聯鎖技術措施後，基本可以避免倒閘操作事故的發生。但是。當電源或工作母線出現故障時，還需要經過倒閘操作才能恢複供電。雙回路、雙母線線路是雙母線系統中最為完善、可靠的接線方式，然而，這種接線方式的顯著特點是系統價格昂貴、維護較為複雜。

c.無母線制。如圖3-8所示，無母線制又可分為線路變壓器接線、橋形接線（分為内橋接線和外橋接線兩種方式，一般應用于35kV以上供電線路中）以及擴大單元接線等幾種形式。

在相對簡單的電力系統中，多采用無母線接線方式，因為這種方式既具有簡單、經濟的特點，又能滿足一定條件下的可靠性與靈活性要求。

③變壓器。電力變壓器是用來變換電壓等級的電氣設備。建築供配電系統中的配電變壓器一般為三相電力變壓器。通常三相電力變壓器有油浸式和幹式兩種，油浸式變壓器型号多為S型或 SL. 型，而幹式變壓器的型号有 SC型。

目前，我國新型配電變壓器按國際電工委員會IEC标準推薦的容量序列，其額定容量等級有（單位為 kV·A）;10、20、30、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400,500、630、800、1000、1250、1600、2000等。變壓器額定容量是指在額定工作條件下，變壓器二次側輸出功率（視在功率）的保證值，單位為kV·A。一般來說，配電變壓器單台容量不應超過1250kV·A，而建築物内部的幹式變壓器不應超過 2000kV·A。電力變壓器的型号編寫如下。

在系統圖中，除了要表示出變壓器的額定容量外，還需要表示出額定電壓（包括一次額定電壓、二次額定電壓）以及接線方式等。例如，在圖3-9中，變壓器标注型号 SCB9為三相環氧樹脂澆注幹式電力變壓器，9型系列，變壓器額定容量為1250kV·A，高壓側電壓10kV·A，低壓側0.4kV/0.23kV，連接組标号為Dyn11，變壓器阻抗電壓為6%，外加IP20等級防護罩，制冷方式為以風機強迫空氣冷卻。

④ 高壓開關設備。高壓開關設備主要包括高壓隔離開關、高壓負荷開關、高壓斷路器、高壓開關櫃和高壓熔斷器等。

a.高壓隔離開關（QS。高壓隔離開關的主要功能是隔離高壓電源，以保證其他電氣設備（包括輸電線路）的安全檢修。在高壓隔離開關斷開後應有明顯的斷開間隙，而且斷開間隙的絕緣及相間絕緣都必須是絕對可靠的，能夠充分保證人身和設備的安全。另外，高壓隔離開關沒有專門的滅弧裝置;所以不允許有載操作。高壓隔離開關按其安裝的地點，分為室内型和室外型兩大類，其型号表示如下。

b.高壓負荷開關（QL）。高壓負荷開關和高壓隔離開關類似，開關斷開後具有明顯的斷開間隙，因此，也具有隔離電源、保證安全檢修的功能。由于高壓負荷開關具有簡單的滅弧裝置，因此能夠通斷一定負荷電流和過負荷電流，但不能斷開短路電流，必須與高壓熔斷器串聯使用，以借助熔斷器來切斷短路故障。高壓負荷開關的型号表示如下。

c.高壓斷路器（QF）。高壓斷路器具有較為完善的滅弧裝置，不僅能夠通斷額定的負荷電流，而且能夠承受一定時間的短路電流，并能在繼車保護裝置的作用下空現自動題間，切除短路故障，以保護電力系統和電氣設備。高壓斷路器斷開後并沒有明顯的斷開間隙，因此為了保證電氣設備的安全檢修，通常要在斷路器的前端或前後兩端連接高壓隔離開關。高壓斷路器按照滅弧介質和滅弧原理可分為∶少油斷路器、多油斷路器、真空斷路器、SF。斷路器等。其型号編寫如下。

d.高壓開關櫃。高壓開關櫃是按一定的線路方案将一次、二次設備組裝在一個櫃體内而形成的一種高壓成套配電裝置。在變配電站中，它用于控制和保護變壓器及高壓櫃電線路。櫃上裝有高壓開關設備、保護設備、檢測儀表和母線、絕緣等。

高壓開關櫃的型号表示如下。

e.高壓熔斷器。高壓熔斷器廣泛應用于容量較小和不太重要的負荷，可作為高壓線路以及電力變壓器（包括電壓互感器）的過載及短路保護。與高壓負荷開關配合使用時，既能通斷正常負載電流。 又能起到對電力系統和電力變壓器的過載和短路保護作用。常用的10kV高壓熔斷器，室内主要采用RN 型（戶内型）管式熔斷器，室外主要采用RW 型（戶外型）跌落式熔斷器。

⑤低壓開關設備。低壓開關設備主要包括低壓空氣斷路器、低壓刀開關和刀熔開關、低壓負荷開關以及低壓熔斷器等。

a.低壓空氣斷路器。低壓空氣斷路器又稱為低壓斷路器、自動空氣開關，具有滅弧裝置，可以安全帶負荷通斷電路，并具有過載、短路及失壓保護功能（即實現自動跳閘）。

按照低壓空氣斷路器的結構，可将其分為塑料外殼式和框架式兩大類。塑料外殼式又稱為裝置式，其全部結構和導電部分都裝設在一個塑料外殼内，僅在殼蓋中央位置留出操作手柄∶供手動操作之用，其型号為 DZ。框架式斷路器散開地裝設在塑料或金屬框架上，由于其保護方案和操作方式較多，裝設地點也很靈活∶又稱為萬能式低壓斷路器，其型号為DW。

低壓斷路器的型号表述方式如下。

b.低壓刀開關和刀熔開關。低壓刀開關又稱為刀閘開關，按照操作方式可以分為單投和雙投;按照極數可以分為單極、二極和三極;按其滅弧結構可分為帶滅弧罩式和不帶滅弧罩式兩種。其具體型号表述如下。

帶滅弧裝置的刀開關能夠切除小負荷電流，其鋼栅片滅弧罩可以有效地熄滅負荷電流産生的電弧;不帶滅弧裝置的刀開關隻能起到電路隔離作用，進行無負荷操作。

低壓刀熔開關是一種由低壓刀開關與低壓熔斷器組合而成的熔斷器式刀開關，具有刀開關和熔斷器的基本功能。

c.低壓負荷開關。低壓負荷開關由帶滅弧裝置的刀開關和熔斷器串聯組合而成，并加以絕緣外殼或金屬外殼。常見的有 HK系列開啟式負荷開關，又稱磷底膠蓋刀開關.HH 系列負荷開關，又稱鐵殼開關。具體型号表述如下。

低壓負荷開關可以在有負荷電流下操作，而且能夠通過熔斷器進行短路保護，具有操作方便、安全經濟等優點。在供電要求可靠性不高、電力負荷不大的低壓配電系統中，低壓負荷開關得到了廣泛應用。

d.低壓熔斷器。低壓熔斷器的基本功能與高壓熔斷器一樣，對電力系統和電氣設備起到過載和短路保護功能。低壓熔斷器主要有磁插式、螺旋式和密閉管式等幾種型号。

⑥互感器。實質上，互感器就是一種特殊的變壓器。在采用互感器後，可以擴大儀表和繼電器的使用範圍，并将測量儀器和繼電器與主接線回路絕緣。這樣既可以避免儀表、繼電器直接與主接線回路的高電壓相連接，又可以防止儀表、繼電器等設備出現的故障影響主接線回路，從而提高了系統與設備的安全性和可靠性。互感器包括電壓萬成器和由流互成器兩種。

a.電壓互感器。電壓互感器的一次繞組匝數很多，而二次繞組匝數很少，其功能相當于降壓變壓器。應用時，将其一次繞組并聯接入電力系統的一次接線回路中，而将其二次繞組與儀表、繼電器等設備的電壓線圈并聯。由于設備的電壓線圈的阻抗很大，因此。電壓互感器在工作時，其二次繞組接近于空載狀态。一般電壓互感器二次繞組的額定電壓為 100V。

b.電流互感器。電流互感器的一次繞組匝數很少，且導線較粗，而二次繞組匝數很多，且導線較細。應用時，将其一次繞組與電力系統的主接線回路串聯，而将其二次繞組與儀表、繼電器等設備的電流線圈串聯，形成閉合回路。由于電氣設備電流線圈的阻抗很小，因此，電流互感器在工作時其二次回路相當于短路狀态。一般電流互感器二次繞組的額定電流為5A。

⑦電力傳輸介質。在電力系統中，電能的輸送必須依靠電力傳輸介質。目前，需用的電力傳輸介質有裸導線、帶有絕緣層的導線和電力電纜等_

a.裸導線。裸導線的外面沒有絕緣層，常用的裸導線有銅餃線（TJ）、鋁絞線（LJ）和鋼芯鋁絞線（LGJ）等，這類導線常用在 6kV 以上的架空線路上。配電裝置中還常用到矩形銅母線（TMY）和矩形鋁母線（LMY）等。

b.絕緣導線。絕緣導線常用于低壓供電線路和用電設備之間的連接。按照絕緣介質可以分為塑料絕緣和橡膠絕緣導線。線芯有單股和多股之分，以及銅芯和鋁芯之分。常用符号含義如下。

V——塑料絕緣;

X——橡膠絕緣;

L——鋁芯（銅芯不表示）;

R——軟導線（多股）;

B——布線用。

e.電力電纜。電力電纜常用于10kV以下電氣裝置和電氣設備之間的連接，可以直接埋地或電纜溝内，甚至水中敷設。根據絕緣介質可将電力電纜分為紙絕續（Z）橡膠絕續（X）和塑料絕緣（V）三種。

導線的截面積稱為截面積，常用的導線截而積分為如下等級（單位∶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。

在三相四線制電力系統中，三相導線截面積相同，零線截面積為相線截面積的 40%～60%。在電力工程圖中，一般按照以下方式标注。

A-B-C×D 1×F

式中：

A——導線型号;

B——額定電壓，V或kV;

C——相線根數;

D——相線截面積，m㎡;

F——零線截面積，mm²；

2.變配電系統圖的識讀

（1）變配電系統圖的識讀方法

①6～10kV變配電電氣系統圖。在用電量很大的工礦企業、小區以及大型建築物中，都設有6～10kV 變配電所，根據負荷的大小和重要程度。采用不同的配電方式。常見的6～10kV配電系統圖有單母線放射式配線、單母線分段放射式配線、雙母線放射式配線、單回路樹幹式配線、雙側電源樹幹式和環式供電系統。我們常見到的是單母線分段放射式供電系統，它由兩個電源供電，比較适合于一、二級用電負荷供電，如圖3-10所示。

從圖中可以看出，此變電系統圖有二回路 10kV電源進線∶一回路工作電源由市網供給，電纜引入，由圖下方引至高壓配電櫃中。因為電源引自地方變電所時，需要裝有專用計量櫃和進線保護櫃，專用計量櫃通過高壓配電櫃中的電流互感器和電壓互感器進行電能損耗計量，供電業部門計費，進行經濟核算;進線保護櫃是在變配電系統母線出現短路和過載時，進線保護櫃中的斷路器自動跳閘。另一個電源為備用電源，架空引入本企業總變電所供給，電能計量一般以電源出線開關的電度記錄為準，或者通過協議解決計費問題，所以.隻設了進線保護櫃，同樣是對母線的短路和過載進行保護。在配出母線上，引出幾路用途不同的配電回路。

a.三圈變壓器櫃。它的三個單相三繞組電壓互感器的接線方式為 Y/Y-L，其主要作用是測量和保護。接于三個線電壓可用于測量和低電壓出口（用于高電壓動機）保護。三個輔助二次繞組接成開口三角形，構成零序電壓過濾器∶用于接地保護 （絕緣）。電壓互感器由熔斷器保護。

兩台10kV/0.4kV電力變壓器∶它供給 380V/220V低壓負荷用電，接線方式 Y/Y0，由高壓斷路器進行高壓側短路保護和過載保護。

b.高壓引出線。去往其他變電所或杆上變壓器，也是由高壓斷路器進行短路和過載保護的。

c.電容器櫃。它的作用是在高壓側進行無功集中補償，将本系統功率因數提高到當地電業部門所規定數值，一般在0.95左右。在高壓配電系統中帶有高壓電動機和容量較大的變壓器時，多采用高壓無功集中補償方式，它的優點是減少供電系索和輸由線路無功損耗，缺點是不能減少變壓器中和低壓配電網中的無功負荷。）6～10/0.4kV配電變壓器電氣系統圖。目前，大多電力用戶都采用6～10/0.4kV 配電變壓器供電，它們大都是由一至三台變壓器組成的小變配電所，基本電氣系統圖如圖3-11所示。

當變壓器容量小于630kV·A 時，在周圍環境較好的場所，可采用戶外露天變電所形式。如果變壓器容量小于 250kV·A 以下時，還可采用杆上變電台形式。當變壓器裝在戶外或杆上時，高壓側可采用戶外跌落式帶熔斷器的開關控制，它可保護變壓器的短路和過載電流，還可以通斷一定容量的空載電流。

當變壓器安裝在室内，高壓側一般采用隔離開關、少油或真空斷路器控制，隔離開關在檢修變壓器時起到隔離電源作用，而斷路器的作用是在變壓器運行時保護變壓器的短路和過載故障。

若變壓器容量不大于630kV·A時，高壓側也可采用隔離開關熔斷控制。或變壓器需要經常操作時，如每天至少一次，有時也采用隔離開關控制，它有明顯斷開點，因此，在斷開電後，它又具有隔離開關的作用，與高壓斷路器配合使用，可保護變壓器過電流和短路故障。

變壓器低壓側總出線往往采用低壓斷路器保護。低壓斷路從結構上分為兩種形式，一種是裝置式，額定電流小于600A。一種是萬能式，額定電流為200~4000A。對于大容量萬能式低壓斷路器，有兩種操作形式，即手動或電動操作。無論何種形式，它都能帶負荷操作，并且有短路過電流與失壓等自動跳閘保護功能，操作簡單方便，較為廣泛采用。但有時在變壓器容量較小、操作保護要求不高的場所，低壓引出開關也采用刀熔開關控制方式。

變壓器出線側一般還要裝有一組電流互感器，主要供電功率等測量使用。

③380V/220V低壓配電系統圖。380V/220V 配電系統是指從6～10/0.4kV變壓器的低壓側或是從發電機出線母線引出至用電負荷低壓配電箱的供電系統。據負荷的大小、設備容量、供電可靠性、經濟技術指标等，分别采用放射式和樹杆式或二者都兼用的混合式以及鍊式等配電方式。

放射式低壓配電系統如圖3-12所示。幹線1由變電所低壓側引出，接至用電設備或主配電箱2，再以支幹線3引至分配電箱 4後接到用電設備上。

樹幹式低壓配電系統不需在變電所内設配電盤，從變電所二次側的引出線經空氣開關或隔離開關直接引到車間内，因此，這種方式結構簡化，減少了電氣設備數量。如圖 3-13 所示。

放射式與樹杆式混合的配電系統常被采用，圖 3-14為混合式，圖 3-15為鍊式。表示由車間變電所變壓器二次側經空氣開關 2 将幹線1引入車間，3為分支幹線斷路器，4為支幹線，然後4支路引至用電設備。

鍊式配電系統常常用于車間内相應距離近、容量又很小的用電設備，鍊式線路隻設一組總的斷路器，其可靠性小，大部分用戶不希望采用這種方式。目前的習慣做法是限制在3～5台用電設備以下采用。如圖 3-15所示。

低壓配電系統一般由文字和圖形符号兩部分組成。文字通常表示設備用途、設備型号、經過計算的電量參數，如系統計算容量、計算電流、需要系數等。而圖形符号較形象直觀地将電氣設備之間的關系表現出來。

常用到的文字含義如下。

a.設備安裝容量。安裝容量是指某一配電系統或某一幹線上所有安裝用電設備 （包括暫時不用的設備，但不包括備用設備）銘牌上所标定的額定容量之和，單位是kW或kV·A。安裝容量又稱設備容量，用P、或S、表示。

b.計算負荷。在配電系統中，運行的實際負荷并不等于所有電氣設備的額定負荷之和，這是因為所有的電氣設備不可能同時運行，每台設備也不可能滿載運行，各種電氣設備的功率因數也不相同。所以在進行變配電系統設計時，必須确定一個假想負荷來代替運行中的實際負荷，從而進行選擇電氣設備和導體。通常采用30min 内最大負荷所産生的溫度來選擇電氣設備。

c.需要系數。需要系數是同時系數和負荷系數的乘積。同時，系數考慮了電氣設備同時使用的程度，負荷系數考慮了設備帶負荷的程度，需要系數是小于1的數值，用K。來表示，它的确定與行業性質、設備數量與設備效率有關。可查表求得，按需要系數确定計算容量的計算公式如下。

式中：

——有功功率計算負荷;

——無功功率計算負荷;

——視在功率計算負荷;

——負荷的平均功率因數;

———設備的平均效率。

（2）變配電系統圖的識讀實例 在這裡我們以某一企業的供電電氣系統圖為例，詳細介紹讀圖的順序和方法，如圖 3-16所示。

所有電氣系統圖一般都是以單線将電壓開關設備、負荷、電線電纜、燈線等一次設備連接起來的，并附有一些有關參數與設備型号等文字說明，使整個配電系統清晰明了。

電氣系統圖是以母線為界限，上方表示電源及其進線，下方為負荷及其出線，對于下方出線的每一回路都詳細地以表格形式将回路中的有關電氣參數與設備型号一—列出。對于電源進線，因回路數較少，有關設備型号、系統中電氣參數等一般在設備旁注明。

①電源。該系統的供電電源有二回路，均來自市區不同的變電所，電源由架空引入變壓器室中的帶熔斷器的負荷開關，開關型号為FN-10R-50/30，通過負荷開關送到變壓器 1T 和 2T的高壓側，變壓器的型号為 S9-10kV/0.4kV-315kV·A。接線形式為 Y/Y0，因變壓器低壓側引出一中線，所以，不但能得到 400V 的線電壓，還能得到 230V的相電壓。兩個變壓器采用分段分列運行方式。

根據前面介紹的公式，可求出變壓器一次側額定電流∶

由此可以校驗熔斷器的選擇是否正确，其中，50A 為熔斷器的額定電流，30A為熔斷絲的額定電流。由此可知，選擇 30A是比較合理的。

低壓側的額定電流為∶

根據這個電流值可以判斷低壓側的出線開關與母線的選擇是否正确。

從圖上工段母線系統電氣參數得知，該系統的安裝容量為409.5kW，計算容量為287 kW，負載功率因數cosφ =0.95，同時，利用系數為。

選擇 315kV· A變壓器是正确的。為保護變壓器免遭雷電感應過電壓的襲擊，在架空進線處安裝一組FS-10型避雷器。

②低壓電源進線及保護設備。變壓器低壓側由進線母線分别送到1 号櫃和 7号櫃，然後，經過進線開關送至出線母線上。進線開關采用低壓斷路器 ME630 進行保護。低壓抽屜櫃在抽拉出時起到隔離變壓器電源的作用。而低壓短路器起到對低壓配電系統過流短路和失壓保護作用。

③母線。該配電系統為單母線分段放射式供電，Ⅰ段母線由變壓器1T供電，Ⅱ段母線由變壓器 2T供電，中間設置一個聯絡開關，這種接線方式比較可靠靈活。當其中一路電壓和變壓器故障時， 可以切斷不重要的負荷，再合上聯絡開關，由正常電源變壓器供電給Ⅰ、Ⅱ段母線上的全部重要負荷。但是，值得注意的是變壓器不能長期超載運行。

④饋電線路。由配電屏向負荷供電的線路稱為饋電線路，簡稱為饋線。在每個饋線的下端将線路編号、用途、線路安裝容量、計算電流、控制開關型号的動作整定值、電流互感器的型号規格、導線型号與敷設方式等表示出來。

例如，饋電回路，設備安裝容量為78kW，計算容量為52kW，功率因數取0.8，則該回路計算電流為：

這個電流值作為選擇該回路的保護開關、電流互感器以及導線的根據。分别選擇其規格型号如下∶自動開關選擇 DZ20-100A型，電流互感器選擇 SDH型，變比為100/5，供測量表計用，導線選擇電纜型号為VV-3×35 1×20，穿電纜溝敷設。

總之，閱讀電氣系統圖，應遵循從電源→變壓器→進線→母線→饋線的順序，逐漸深入，充分理解圖例和文字的含義，這樣就能輕松地讀圖。

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