变电所的电气主接线.ppt
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1、第四节 变电所的电气主接线,一、电气主接线及其要求,电气主接线表示电能从电源分配给用电设备的主要电路,主接线图应表示出所有的电气设备及其连接关系。由于三相交流电力装置中三相连接方法相同,为清晰起见,主接线图通常只表示电气装置的一相连接,因而主接线图也称为单线图。安全、可靠、灵活、经济是对变电所主接线的基本要求。,安全包括设备安全和人身安全。因此,电气设计必须遵照国家标准和电气设计规范,正确设计电气回路,合理选择电气设备,严格配置正常监视系统和故障保护系统,全面考虑各种保障人身安全的技术措施。,可靠就是变电所的主接线应能满足各级负荷对供电可靠性的要求。提高供电可靠性的途径很多,例如,设置备用电源
2、并采用备用电源自动投入装置、多路并联供电等。电气设备是供电系统中最薄弱的元件,为了使供电系统工作可靠,接线方式应力求简单清晰,减少电气设备的数目。,灵活就是在保障安全可靠的前提下,主接线能够适应不同的运行方式。例如负荷较轻时,能方便地切除不必要的变压器,而在负荷增大时,又能方便地投入,以利于经济运行。检修时操作简单,不致中断供电等。,经济是在满足以上要求的前提下,尽量降低建设投资和年运行费用。但是,在投资增加不多或经济许可的情况下,应尽量提高供电可靠性,减少停电损失。,二、母线制,母线是从配电变压器或电源进线到各条馈出线路之间的电气主干线,它起着从电源接收电能和给各馈出线分配电能的作用。母线制
3、是指电源进线与各馈出线之间的连接方式。常用母线制主要有三种:单母线制、单母线分段制和双母线制。,1单母线制,图2-12 单母线制,单母线制的可靠性和灵活性都较低,母线或直接连接于母线上的任一开关发生故障或检修时,全部负荷都将中断供电 适用于一回进线的情况,2单母线分段制,单母线分段制在可靠性和灵活性方面较单母线制有所提高,可满足二类负荷和部分一类负荷的供电要求。当双回路同时供电时,母线分段开关正常是打开的,一条回路故障或一段母线故障将不影响另一段母线的正常供电。此外,检修亦可采用分段检修方式,不致使全部负荷供电中断。单母线分段的缺点是,某分段上的母线或母线隔离开关发生故障或检修时,该段母线上的
4、负荷将中断供电,而且电源只能通过一回进线供电,供电功率较低。,图2-13 单母线分段制a)用隔离开关分段 b)用断路器分段,3双母线制,图2-14 双母线制,双母线制的优点有:轮流检修母线或母线隔离开关,不致引起供电中断;在工作母线发生故障时,通过备用母线能迅速恢复供电。,双母线制的缺点:开关数目增多,联锁机构复杂,切换操作繁琐,造价高。对用户供电系统不推荐采用双母线制。,三、总降压变电所的主接线,用户供电系统中,总降压变电所的常用电气主接线可概括为两类:线路变压器组方式和桥形接线方式。,1.线路变压器组接线,图2-15 线路变压器组接线方式,线路变压器组接线方式的共同特点:一回电源进线经过一
5、台主降压变压器供电到厂内配电母线上。,图2-16 双回线路变压器组接线方式,当用户有两回电源进线时,可采用双回线路一变压器组接线配以单母线分段制,用于对一、二级负荷供电,如图2-16所示。如继电保护和自动装置无要求,母线分段开关可仅设隔离开关。,2桥形接线,图2-17 桥形接线方式a)内桥接线 b)外桥接线,桥形接线可用于给一、二级负荷供电。内桥接线适用于线路较长或不需经常切换变压器的情况外桥接线适用于供电线路较短或需要经常切换变压器的情况。桥形接线线路复杂,高压设备多,操作不便,投资大,在用户供电系统中应用很少。,外桥接线,跨接桥在变压器断路器QF1和QF2的外线路侧,进线回路只有隔离开关。
6、对变压器的切换操作方便,对电源进线操作不便。适用变电所:A.供电线路短、切换线路少;B.要经常切换变压器的;C.有稳定的穿越功率的;D.处于环网中;E.向一、二级负荷供电的。,外桥接线操作,倒闸:为进行送电、断电而按顺序对开关进行闭合和断开。原来线路WL1通过变压器T1对负载供电(此时WL2、T2退出运行),假设现在需要:切换变压器:切除负载-断QF1,QS5,QS3-合QS4,QS6,再合 QF2-合QS7,QS8,再合 QF3,-向负载供电切换线路:切除负载-断QF1,QS5,QS3-等待上级变电所断WL1-断QS1、合QS2-等待上级送电-合QS7,QS8,QF3-合QS3,QS5,QF
7、1-向负载供电,桥式接线-内桥,跨接桥在变压器断路器QF1和QF2的靠变压器侧,变压器电源端只有隔离开关。提高对电源线路运行的可靠性和倒闸操作的灵活方便性。适用变电所:A.供电线路长(线路故障几率大);B.不需要经常切换变压器的且负荷稳定;C.没有稳定的穿越功率的;D.处于电网终端;E.向一、二级负荷供电的。,内桥结线操作,原来线路WL1通过变压器T1对负载供电,(此时假设WL2、T2退出运行)假设现在需要:切换变压器:切除负载-断QF1,QS1,QS3-断开QS5-闭合QS6-合QS1,QS3,再合QF1-合QS7,QS8,再合QF3-向负载供电切换线路:切除负载-断QF1,QS3,QS1-
8、合QS2,QS4,再合QF2-合QS8,QS7,再合QF3-向负载供电,桥式结线-全桥,全桥结线克服了外桥和内桥结线的不足,操作方便、运行灵活,但其相应占地面积大,投资增加。全桥结线适应性强,对线路、变压器的操作均方便,运行灵活,且易于扩展成单母线分段式的中间变电所(高压穿越负荷时)。缺点是设备多、投资大,变电所占地面积大。对于电压在35kV、容量在7500kVA以上,或电压为110kV、容量在31500kVA以上的变压器,当隔离开关切断空载电流能力不足时采用。,四、10(6)kV配电所的主接线,配电所是用户电能的中转站。10(6)kV配电所(或总降压变电所的配电部分)接收来自电源或总降压变压
9、器的电能并分配给各馈出线的用户,每个配电所的馈出线路一般不少于45回。此外,在配电母线上常设有电压互感器、避雷器、静电电容器、所用变压器等。配电所的配电母线可以是单母线或单母线分段制。,(1)10(6)kV电源进线,图2-18 配电所10(6)kV电源进线的接线方式,(2)10(6)kV馈出线,图2-19 配电所10(6)kV馈出线的接线方式,五、10(6)kV变电所的主接线,10(6)kV变电所供电线路往往较短,并考虑环境美化因素,常采用电缆配电。,图2-20 由电缆供电的10(6)kV变电所典型主接线,当10(6)kV变电所由架空线供电时,图2-21 由架空线供电的10(6)kV变电所典型
10、主接线,图2-22 变电所低压馈出线的典型接线方式,六、变电所主接线的绘制,变电所主接线图应说明:电源电压、电源进线回路数和线路结构;变电所的接线方式和运行方式;高压开关柜和低压配电屏的类型和电路方案;高低压电气设备的型号及规格;各条馈出线的回路编号、名称及容量等。,图2-23 某35kV变电所高压配电系统图,图2-24 某10kV变电所低压配电系统图,第五节 变电所的二次接线,二次接线图电气测量仪表及测量回路断路器的操作控制与信号回路信号装置操作电源继电保护和自动装置(第4章),一、二次接线的基本概念,一次设备是指直接生产、输送和分配电能的设备,主电路中的变压器、高压断路器、隔离开关、电抗器
11、、并联补偿电力电容器、电力电缆、送电线路以及母线等设备都属于一次设备。,对一次设备的工作状态进行监视、测量、控制和保护的辅助电气设备称为二次设备。变电所的二次设备包括测量仪表、控制与信号回路、继电保护装置以及远动装置等。它们相互间所连接的电路称为二次回路或二次接线。按照电源性质分为直流回路、交流回路。按照功用可分为操作电源回路、测量表计回路、断路器控制回路和信号回路、中央信号回路、继电保护和自动装置回路等;,一、二次接线的基本概念,图2-25 变电所二次系统与一次系统的关系,二次接线图,反映二次接线间关系的图称为二次接线图 二次回路图二次接线图按用途可分为原理接线图展开接线图安装接线图,原理接
12、线图用来表示继电保护、监视测量和自动装置等二次设备或系统的工作原理,它以元件的整体形式表示各二次设备间的电气连接关系。通常在二次回路的接线原理图上还将相应的一次设备画出,构成整个回路,便于了解各设备间的相互工作关系和工作原理。,610kV高压线路电气测量仪表原理接线图,原理接线图,展开图按二次接线使用的电源分别画出各自的交流电流回路、交流电压回路、操作电源回路中各元件的线圈和触点。属于同一个设备或元件的电流线圈、电压线圈、控制触点分别画在不同的回路里。为了避免混淆,对同一设备的不同线圈和触点应用相同的文字标号,但各支路需要标上不同的数字回路标号,如图所示。二次接线展开图中所有开关电器和继电器触
13、头都是按开关断开时的位置和继电器线圈中无电流时的状态绘制的。,610kV高压线路电气测量仪表原理接线图和展开接线图 TA1、TA2电流互感器;TV电压互感器;PA电流表;PJ1三相有功电度表;PJ2三相无功电度表;WV电压小母线,展开接线图,安装接线图是制作和向厂家加工订货的依据。它反映的是二次回路中各电气元件的安装位置、内部接线及元件间的线路关系。安装接线图包括屏面元件布置图、屏背面接线图和端子板接线图等几个部分。屏面元件布置图是按照一定的比例尺寸将屏面上各个元件和仪表的排列位置及其相互间距离尺寸表示在图样上。外形尺寸应尽量参照国家标准屏柜尺寸,以便和其他控制屏并列时美观整齐。,安装接线图,
14、(1)展开图中回路编号 回路的编号由3个或3个以内的数字构成。对交流回路要加注A、B、C、N符号区分相别,对不同用途的回路都规定了编号的数字范围,各回路的编号要在相应数字范围内。二次回路的编号应根据等电位原则进行。即在电气回路中,连接在一起的导线属于同一电位,应采用同一编号。如果回路经继电器线圈或开关触点等隔离开,应视为两端不再是等电位,要进行不同的编号。展开图中小母线用粗线条表示,并按规定标注文字符号或数字编号。,二次接线图中的标志方法,(2)接线端子的标志方法,端子排标志图例,端子排是由专门的接线端子板组合而成的,是连接配电柜之间或配电柜与外部设备的。接线端子分为普通端子、连接端子、试验端
15、子和终端端子等形式。在接线图中,端子排中各种类型端子板的符号如图所示。端子板的文字代号为X,端子的前缀符号为“:”。按规定,接线图上端子的代号应与设备上端子标记一致。,二次接线图中的标志方法,(4)连接导线的表示方法,安装接线图既要表示各设备的安装位置,又要表示各设备间的连接,一般在安装图上表示导线的连接关系时,只在各设备的端子处标明导线的去向。标志的方法是在两个设备连接的端子出线处互相标以对方的端子号,这种标注方法称为“相对标号法”。如P1、P2两台设备,现P1设备的3号端子要与P2设备的1号端子相连,标志方法所图所示。,二次接线图中的标志方法,连接导线的表示方法,一、电气测量仪表及测量回路
16、,1)测量精度应满足测量要求,并不受环境温度、湿度和外磁场等外界条件的影响。2)仪表本身消耗的功率应越小越好。3)仪表应有足够的绝缘强度、耐压和短时过载能力,以保证安全运行。4)应有良好的读数装置。,图2-26 610kV高压线路电气测量仪表接线原理图,图2-27 610kV母线的电压测量及绝缘监视接线原理图TV电压互感器 S联锁开关 Q电压切换开关 KV电压继电器 KS信号继电器,二、断路器的操作控制与信号回路,断路器的控制与信号回路一般分为控制保护回路、合闸回路、事故信号回路和预告信号回路等。控制回路:断路器的合闸和跳闸回路是按短时通电来设计的,因此接入断路器的辅助触点。可以进行手动或自动
17、的合闸和跳闸。控制回路应有反映断路器位置状态的信号。具有“防跳”装置。监视电源是否完好。在变电所内对断路器的控制,按控制地点可分为集中控制与就地控制。集中控制就是集中在控制室内进行控制;就地控制就是在断路器安装地点进行控制。,图2-28 灯光监视的断路器的控制与信号回路,合闸小母线 WCL 控制小母线 WC 信号小母线 WS 闪光小母线 WF 事故音响小母线 WFS 预告音响小母线 WPS 电压小母线 WV 事故照明小母线 WELM,声信号HA 光信号HS 指示灯HL 红色灯HR 绿色灯HG 黄色灯HY 蓝色灯HB 白色灯HW,图2-29 LW2-Z型控制开关触点表,(1)手动合闸合闸前,断路
18、器处于“跳闸后”的位置,断路器的辅助触点QF2闭合。由控制开关触点表知SA10-11闭合,绿灯GN回路接通发亮。但由于限流电阻R1限流,不足以使合闸接触器KO动作,绿灯亮表示断路器处于跳闸位置,而且控制电源和合闸回路完好。当控制开关扳到“预备合闸”位置时,触点SA9-10闭合,绿灯GN改接在WF母线上,发出绿闪光,说明情况正常,可以合闸。当开关再旋至“合闸”位置时,触点SA5-8接通,合闸接触器KO动作使合闸线圈YO通电,断路器合闸。合闸完成后,辅助触点QF2断开,切断合闸电源,同时QF1闭合。当操作人员将手柄放开后,在弹簧的作用下,开关回到“合闸后”位置,触点SA13-16闭合,红灯RD电路
19、接通。红灯亮表示断路器在合闸状态。,(2)自动合闸控制开关在“跳闸后”位置,若自动装置的中间继电器接点KM闭合,将使合闸接触器KO动作合闸。自动合闸后,信号回路控制开关中SA14-15、红灯RD、辅助触点QF1与闪光母线接通,RD发出红色闪光,表示断路器是自动合闸的,只有当运行人员将手柄扳到“合闸后”位置,RD才发出平光。,(3)手动跳闸首先将开关扳到“预备跳闸”位置,SA13-14接通,RD发出闪光。再将手柄扳到“跳闸”位置。SA6-7接通,使断路器跳闸。松手后,开关又自动弹回到“跳闸后”位置。跳闸完成后,辅助触点QF1断开,红灯熄灭,QF2闭合,通过触点SA10-11使绿灯发出闪光。,(4
20、)自动跳闸如果由于故障,继电保护装置动作,使触点K闭合,引起断路器合闸。由于“合闸后”位置SA9-10已接通,于是绿灯发出闪光。在事故情况下,除用闪光信号显示外,控制电路还备有音响信号。开关触点SA1-3和SA19-17与触点QF串联,接在事故音响母线WPS上,当断路器因事故跳闸而出现“不对应”(即手柄处于合闸位置,而断路器处于跳闸位置)关系时,音响信号回路的触点全部接通而发出声响。,(5)闪光电源装置当断路器发生事故跳闸后,断路器处于跳闸状态,而控制开关仍留在“合闸后”位置,这种情况称为“不对应”关系。在此情况下,触点SA9-10与断路器辅助触点QF2仍接通,电容器C开始充电,电压升高,当电
21、压升高到闪光继电器K1的动作值时,继电器动作,从而断开通电回路,上述循环不断重复,继电器K1的触点也不断地开闭,闪光母线(+)WF上便出现断续正电压,使绿灯闪光。“预备合闸”、“预备跳闸”和自动投入时,也同样能启动闪光继电器,使相应的指示灯发出闪光。SB为试验按钮,按下时白信号灯WH亮,表示本装置电源正常。,(6)防跳装置“跳跃”是指运行人员在故障时手动合闸断路器,断路器又被继电保护动作跳闸,又由于控制开关位于“合闸”位置,则会引起断路器重新合闸。解决方法:设置防止跳跃的电气连锁装置。KL为防跳闭锁继电器,它具有电流和电压两个线圈,电流线圈接在跳闸线圈YR之前,电压线圈则经过其本身的常开触点K
22、L1与合闸接触器线圈KO并联。当继电器保护装置动作,即触点K闭合使断路器跳闸线圈YR接通时,同时也接通了KL的电流线圈并使之启动,于是,防跳继电器的常闭触点KL2断开,将KO回路断开,避免了断路器再次合闸,同时常开触点KL1闭合,通过SA5-8或自动装置触点KM使KL的电压线圈接通并自锁,从而防止了断路器的“跳跃”。触点KL3与继电器触点K并联,用来保护后者。,三、信号装置,在变电所运行的各种电气设备,随时都可能发生不正常的工作状态。在变电所装设的中央信号装置(因为信号都在中央控制室中反映出来,所以通常称为中央信号),主要用来示警和显示电气设备的工作状态,以便运行人员及时了解、采取措施。中央信
23、号装置按形式分为灯光信号和音响信号。由全所共用的音响信号,称为中央音响信号装置。中央信号装置按用途分为事故信号、预告信号和位置信号。事故信号表示供电系统在运行中发生了某种故障而使继电保护动作。如高压断路器因线路发生短路而自动跳闸后给出的信号即为事故信号。预告信号表示供电系统运行中发生了某种异常情况,但并不要求系统中断运行,只要求给出指示信号,通知值班人员及时处理即可。位置信号用以指示电气设备的工作状态,如断路器的合闸指示灯、跳闸指示灯均为位置信号。,信号回路演示,四、操作电源,操作电源应满足如下基本要求:1)正常情况下,提供信号、保护、自动装置、断路器跳合闸以及其他二次设备的操作控制电源。2)
24、在事故状态下,当电网电压下降甚至消失时,应能提供继电保护跳闸和应急照明电源,避免事故扩大。,操作电源是指变电所的控制、信号、保护和自动装置及其他二次回路的工作电源。操作电源有直流和交流两种。重要用户或变压器总容量超过5MVA的变电所,宜选用直流电源;小型配电所中断路器采用弹簧储能合闸和去分流跳闸的全交流操作方式时,宜选用交流操作电源。,图2-30 单母线直流系统接线图,1.直流操作电源,单母线接线有储能蓄电池整流设备的交流电源来自所用变。,图2-31 所用变压器的接线方式,小型一体柜,目前在较重要的中、大型变配电所选用的直流操作电源大多为带免维护铅酸蓄电池高频开关电源成套装置。,充电模块,监控
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