1.2 發電廠及變電所類型

電能的生產、輸送、分配和使用的全過程，實際上是在同一瞬間實現的，彼此相互影響，因此我們除了了解供配電系統的概況外，還需要了解發電廠和電力系統的一些基本知識。

1.2.1 發電廠類型及新能源發電簡介

發電廠（Power Plant）又稱發電站，是將自然界蘊藏的各種一次能源轉換為電能（二次能源）的工廠。

發電廠按照其所利用的能源不同，主要分為以下幾種類型：

（1）火力發電廠（見圖1-2）

火力發電就是利用煤、重油和天然氣為燃料，使鍋爐產生蒸汽，以高壓高溫蒸汽驅動汽輪機，由汽輪機帶動發電機來發電。

（2）水力發電廠（見圖1-3）

水力發電就是利用自然水資源作為動力，通過水庫或筑壩截流的方式提高水位，利用水流的位能驅動水輪機，由水輪機帶動發電機來發電。

（3）核電廠（見圖1-4）

原子能發電就是利用核燃料在反應堆中的裂變反應所產生的熱能來產生高壓高溫蒸汽，驅動汽輪機再帶動發電機來發電，原子能發電又稱核發電。

（4）風力發電廠（見圖1-5）

風力發電就是利用自然風力作為動力，驅動可逆風輪機，再由風輪機帶動發電機來發電。

（5）潮汐發電（見圖1-6）

潮汐發電就是利用潮汐的水位差作為動力，驅動可逆水輪機，再由可逆水輪機帶動發電機來發電。

（6）沼氣發電（見圖1-7）

沼氣發電就是以工業、農業或城鎮生活中的大量有機廢棄物（例如酒糟液、禽畜糞、城市垃圾和污水等），經厭氧發酵處理產生的沼氣，驅動沼氣發電機組來發電。

（7）地熱發電（見圖1-8）

地熱發電就是把地下的熱能轉變為機械能，然后再將機械能轉變為電能。

（8）太陽能熱電（見圖1-9）

太陽能熱電就是利用匯聚的太陽光，把水燒至沸騰變為水蒸氣，然后用來發電。

1.2.2 變配電所類型

1.變配電所的任務

變電所擔負著從電力系統受電，經過變壓然后配電的任務。配電所擔負著從電力系統受電，然后直接配電的任務。

2.變配電所的類型

企業變電所分為總降壓變電所和車間變電所，一般中小型企業不設總降壓變電所。

（1）總降壓變電所

總降壓變電所是企業電能供應的樞紐。它由降壓變壓器高壓配電裝置（35~110kV）和低壓配電裝置（6~10kV）等主要配電設備組成。總降壓變電所的作用是將35~110kV的電源電壓降為6~10kV的電壓，再由6~10kV配電裝置分別將電能送到企業內部各個配電所或高壓用電設備。為保證供電的可靠性，總降壓變電所一般應設置兩臺變壓器。圖1-10所示是具有總降壓變電所的企業供配電系統示意圖。

對于當地供電電壓為35kV，企業環境條件和設備條件也允許采用35kV架空線路和較經濟的電氣設備時，則可采用35kV作為高壓配電電壓，35kV線路直接引入靠近負荷中心的車間變電所，經電力變壓器直接降為用電設備所需要的電壓，如圖1-11所示。這種方式被稱為高壓深入負荷中心的供配電系統。需要指出的是，這種供配電方式企業內部必須滿足具有滿足35kV架空線路的“安全走廊”，以確保供電安全。

（2）配電所

對于大中型企業，由于廠區范圍大，負荷分散，常設置一個或一個以上配電所。配電所的作用是在靠近負荷中心處集中接受總降壓變電所6~10kV電源供來的電能，并把電能重新分配，送至附近各個車間變電所或高壓用電設備。所以高壓配電所是企業內部電能的中轉站，企業配電所的設置還起到了減少廠區高壓線路，降低初期建設投資的作用。在運行管理上還起到了分區控制的作用。圖1-12所示是具有高壓配電所的企業供配電系統示意圖。

（3）車間變電所

車間變電所的設置應根據車間負荷的大小和車間負荷分布情況來決定，一個車間可設置一個或多個變電所，幾個相鄰車間負荷都不大時也可以共用一個車間變電所。車間變電所的作用是將6~10kV的電源電壓變換為220V/380V的電壓，由220V/380V低壓配電裝置分別送至各個低壓用電設備，如圖1-10～圖1-12所示。

車間變電所按其主變壓器的安裝位置來分，有下列類型。

1）車間附設變電所：變電所變壓器室的一面墻或幾面墻與車間建筑的墻共用，變壓器室的大門朝車間外開。如果按變壓器室位于車間的墻內還是墻外，還可進一步分為內附式（見圖1-13中的1、2）和外附式（見圖1-13中的3、4）。

2）車間內變電所：變壓器室位于車間內的單獨房間內，變壓器室的大門朝車間內開，處于負荷中心，損耗小（見圖1-13的5）。

3）露天（或半露天）變電所：變壓器安裝在車間外面抬高的地面上（見圖1-13中的6）。

4）獨立變電所：變電所設在與車間建筑有一定距離的單獨建筑物內（見圖1-13中的7）。

5）桿上變電臺：變壓器安裝在室外的電桿上，常用于居民區以及用電負荷較小的單位，如油田井場，亦稱桿上變電所（見圖1-13中的8）。

6）地下變電所：整個變電所設置在地下（見圖1-13中的9）。

7）樓上變電所：整個變電所設置在樓上（見圖1-13中的10）。

8）成套變電所：由電器制造廠按一定接線方案成套制造、現場裝配的變電所。

9）移動式變電所：整個變電所裝設在可移動的車上。

其中車間附設變電所、車間內變電所、獨立變電所、地下變電所和樓上變電所均屬于室內型（戶內式）變電所。露天（或半露天）變電所及桿上變電臺，則屬于室外型（戶外式）變電所。成套變電所和移動式變電所，則室內型和室外型均有。

在負荷較大的多跨廠房、負荷中心在廠房中央且環境許可時，可采用車間內變電所，車間內變電所位于車間的負荷中心，可以縮短低壓配電距離，從而降低電能損耗和電壓損耗，減少有色金屬消耗量，因此這種變電所的技術經濟指標比較好。但是變電所建在車間內部，要占一定的生產面積，因此對一些生產面積比較緊湊和生產流程要經常調整、設備也要相應變動的生產車間不太適合；而且其變壓器室門朝車間內開，對生產的安全有一定的威脅。這種車間內變電所在大型冶金企業中應用較多。

生產面積比較緊湊和生產流程要經常調整、設備也要相應變動的生產車間，宜采用附設變電所的形式。至于是采用內附式還是外附式，要視具體情況而定。內附式要占一定的生產面積，但離負荷中心比外附式稍近一些，而從建筑外觀來看，內附式一般也比外附式好。外附式不占或少占車間生產面積，而且變壓器室處于車間的墻外，比內附式更安全一些。因此，內附式和外附式各有所長。這兩種形式的變電所在機械類工廠中比較普遍。

露天或半露天變電所，簡單經濟，通風散熱好，因此只要周圍環境條件正常，無腐蝕性、爆炸性氣體和粉塵的場所均可以采用。這種形式的變電所在工廠的生活區及小廠中較為常見。但是這種形式的變電所的安全可靠性較差，在靠近易燃易爆的廠房附近及大氣中含有腐蝕性爆炸性物質的場所不能采用。

獨立變電所的建筑費用較高，因此除非各車間的負荷相當小而分散，或需遠離易燃易爆和有腐蝕性物質的場所可以采用外，一般車間變電所不宜采用。電力系統中的大型變配電站和工廠的總變配電所，則一般采用獨立式。

桿上變電臺最為簡單經濟，一般用于容量在315kV·A及以下的變壓器，而且多用于生活區供電。

地下變電所的通風散熱條件較差，濕度較大，建筑費用也較高，但相當安全且美觀。這種形式的變電所在一些高層建筑、地下工程和礦井中采用。

樓上變電所適于高層建筑。這種變電所要求結構盡可能輕型、安全，其主變壓器通常采用干式變壓器，也有的采用成套變電所。

移動式變電所主要用于坑道作業及臨時施工現場供電。

工廠的高壓配電所，盡可能與鄰近的車間變電所合建，以節約建筑費用。

（4）小型企業供配電系統

對于某些小型企業（容量不大于1000kV·A），一般只設一個將10kV電壓降為低壓的降壓變電所，如圖1-14所示。