电力系统一次相关知识.docx

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电力系统一次相关知识

提纲

1．6－220KV高压配电装置的基本接线及使用范围。

2．变压器及发电机中性点接地

3．一次设备基本概念――互感器

电力系统一次相关知识

名词

一次设备：

指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备。

1）生产和转换电能的设备：

发电机、电动机、变压器

2）接通或断开电路的开关电器：

断路器、隔离开关、熔断器等

3）限制故障电流和防御过电压的电器：

电抗器、避雷器

4）接地装置：

电力系统的工作接地或保护人身安全的保护接地

5）载流导体：

母线、电缆

二次设备：

指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。

1）仪用互感器：

电压互感器，电流互感器

2）测量表记：

电压表、电流表、功率因数表等

3）继电保护及自动装置

6－220KV高压配电装置的基本接线及使用范围

主接线设计的依据：

1）发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用。

2）发电厂、变电所的分期和最终建设规模

3）负荷大小和重要性

4）系统备用容量的大小

发电厂、变电站在电力系统中的地位：

大型主力电厂：

指靠近煤矿、沿海、沿江，并接入330－500KV超高压系统。

地区电厂：

指靠近城镇，并接入110－220KV系统，也有接入330KV系统。

企业自备电厂：

指企业自供电供热为主，并与地区110－220KV系统相连。

（定义为中小电厂）

系统枢纽变电所：

指汇集多个大电源，进行系统功率交换，电压为330－500KV。

地区重要变电所：

指电压为220－330KV。

一般变电所：

指终端或分支变电所，电压为110KV，也有个别220KV。

相关知识：

电压，衡量电能质量的主要指标电压、频率、波形。

三相供电允许不平衡值，正常是2％，短时不超过4％，用户不超过1.3％

一．有汇流母线接线

1．单母线接线

优点：

简单清晰、设备少便于操作。

缺点：

故障或检修均须整个配电室停电。

适用范围：

一般只适用于单变压器或发电机的以下情况

1）6－10KV出线回路数不超过5回。

2）35－63KV出线回路数不超过3回。

3）110KV出线回路数不超过2回。

2．单母线分段

优点：

当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障，保证正常段母线不间断供电。

对重要用户可从不同段引出两回路，双电源供电。

缺点：

当一段母线或母线隔离开关故障时，该段母线回路停电。

当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。

适用范围：

1）6－10KV出线回路数为6及以上。

2）35－63KV出线回路数为4－8回。

3）110KV出线回路数为3－4回。

3．双母线接线

优点：

供电可靠、调度灵活、扩建方便、便于试验。

缺点：

增加一组母线要为每回出线增加母线隔离开关。

在故障及检修时隔离开关倒闸操作易发生误操作。

适用范围：

1）6－10KV配电装置，当断路电流较大、出线需要带电抗器时。

2）35－63KV，当出线回路数超过8回，或连接的电源较多、负荷较大时。

3）110－220KV配电装置出线回路数为5回及以上时;或当110－220KV配电装置，在系统中居重要地位，出线回路在4回及以上时。

4．双母线分段接线

当220KV进出线回路数甚多时，双母线需要分段，原则是：

1）当进出线回路数为10－14回时，在一组母线上用断路器分段。

2）当进出线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段。

3）在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器。

4）为了限制220KV母线短路电流或系统解列运行的要求，可根据需要将母线分段。

5．增设旁路母线或旁路隔离开关的接线

为保证采用单母线分段或双母线的配电装置在进出线断路器检修时，不中断对用户的供电，可增设旁路母线或旁路隔离开关。

注：

具备以下条件时可不加装旁路母线

1）采用SF6型断路器或可迅速替换的手车式断路器。

2）系统允许线路停电检修（如双回路或负荷点可由系统的其他电源供电；线路利用小时不高、允许安排断路器检修而不影响供电的）

3）以上所提均为110－220KV情况，6－63KV一般情况不加装旁路。

旁路母线的三种接线方式：

1）有专用的旁路断路器。

2）母联断路器兼作旁路断路器。

3）分段断路器兼作旁路断路器。

我方常用的有汇流母线的接线形式为单母线分段、双母线两种形式。

二．无汇流母线接线

1．变压器－线路单元接线

优点：

接线简单、设备少，无高压配电装置。

缺点：

线路故障时，变压器停运，变压器故障时，线路停运。

适用范围:

单台变压器单回线路。

当发电厂内不配高压配电装置时。

2．内桥形接线

优点：

高压断路器数量少，4回路只需要3台断路器。

缺点：

1）变压器的切除和投入较为复杂，需要动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运。

2）桥连断路器检修时，两个回路需要解列运行。

3）出线断路器检修时，线路需要较长时期停运。

适用范围：

适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长、故障率较高的情况。

3．外桥型接线

优点：

高压断路器数量少，4回路只需要3台断路器。

缺点：

1）线路切除和投入较为复杂，须动作2台断路器，并有一台变压器暂时停运。

2）桥连断路器检修时，两个回路需要解列运行。

3）变压器侧断路器检修时，变压器需要较长时期停运。

适用范围：

适用于较小容量的发电厂变电所，并且变压器的切换较为频繁或线路较短，故障较少的情况。

此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥接线。

4．3－5角型接线

多角型接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环型接线。

为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线的运行可靠，宜采用3－5角形为宜，并且变压器于出线回路宜对角对称布置。

适用范围：

适用于最终进线为3－5回的110KV及以上配电装置，不宜用于有再扩建的可能。

三．中小型电厂的电气主接线

中型电厂一般指总容量在200MW以上1000MW以下的电厂，单机容量一般在50MW---125MW。

小型电厂一般指总容量在200MW以下，单机容量一般不超过30MW。

一．发电机的连接方式

1．容量为12－60MW发电机，当有发电机电压直配线时，应根据地区网络需要，采用6.3KV或10KV。

2．100MW发电机电压为10.5KV，一般与变压器单元连接，但也可以接至发电机电压母线。

125MW发电机组则与变压器单元连接。

二．主变压器的连接方式

1．为保证发电机电压出线供电可靠性，接在发电机电压母线上的主变压器一般不少于2台。

2．当发电厂有两种升高电压，且机组容量为125MW及以下时，一般采用两台三绕组变压器与两种升高电压母线连接，但每个绕组的通过功率应该达到该变压器容量的15％以上。

3．若两种升高电压母线均系中性点直接接地系统，且送电方向主要由变压器低压、中压向高压侧输送时，选用自耦变压器连接较为经济。

三．发电机电压配电装置的接线

1．每段母线上发电机容量为12MW时，一般采用单母线分段接线。

2．每段母线上发电机容量为24MW及以上时，一般采用双母线分段接线。

四．一般变电所接线

一般变电所多为终端变电所或分支变电所，降压供电给附近用户或一个企业。

全所停电后，只影响附近用户或一个企业供电。

电压等级多为110KV，也有220KV。

一般为2台变压器，变压器为3绕组或2绕组。

一般不装设调相机或静止补偿装置，部分企业变为提高功率因数加装并联电容器补偿装置。

变压器及发电机中心点接地

电力网中性点接地方式的选取与电压等级，单相接地短路电流，过电压水平，保护配置等均有关系。

一）中性点直接接地

问题：

直接接地方式单相短路电流很大，线路或设备必须立即切除，增加了断路器的负担，降低了供电的连续性。

由于过电压较低，绝缘水平可以下降，可以减少造价。

特别针对高压和超高压电网，经济效益显著。

（这就是为什么110KV以上等级中性点直接接地）

二）中性点非直接接地

1．中性点不接地

1）单相接地时允许带故障运行两个小时，供电连续性较好。

2）一般适用于6-63KV电网中

3）要求电容电流不能超过允许值，否则接地电弧不易自熄灭，可能会产生较高的弧光间歇接地过压。

2．中性点经消弧线圈接地

产生此种方式的原因即电容电流超过允许值，加装消弧线圈补偿电容电流，以消除弧光间歇接地过压。

3．中性点经高阻接地

原因也是电容电流超过允许值所引起，加装高阻可以改变接地电流的相位，加速泄放回路中的残余电荷，降低弧光间隙接地过压。

其优点可以同时提供足够的电流和零序电压，使接地保护可靠动作。

一般用于大型发电机中性点接地。

一．变压器中性点接地

首先明确是电力网中性点的接地方式决定变压器中性点的接地方式。

1．110KV及以上电压等级采用中性点直接接地方式

总的考虑：

选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成为中性点不接地的系统。

要求接地的情况：

1）凡是自耦变压器，中性点均直接接地，或经小阻抗接地。

2）凡是中、低压有源的升压站和降压变电站至少有一台变压器直接接地。

3）所有普通变压器的中性点都应该经隔离开关接地，便于灵活选择接地点。

2．6－63KV变压器中性点不接地或经消弧线圈接地

1）加装消弧线圈的标准：

6－10KV电网当单相接地故障电流大于30A时应加装消弧线圈。

10KV以上到63KV电网当单相接地故障电流大于10A时应加装消弧线圈。

2）消弧线圈的加装：

应避免一个变电站中加装多台消弧线圈，可以通过隔离开关将一个消弧线圈与两台变压器分别连接。

消弧线圈一般装在中性点，6-10KV变压器也可装在调相机的中性点。

特例：

在变压器无中性点或中性点没有引出时，加装专用接地变。

（见天津大无缝110KV变主接线图）

二．发电机的中性点接地方式

首先明确：

发电机的中性点是采用非直接接地方式。

原因：

发电机定子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流是发电机及其引

出回路所连接元件（主母线、厂用分支线、主变压器低压侧绕组等）的对地电容电流。

会烧坏定子铁心，损坏绝缘而进一步引发匝间或相间短路。

1．不接地系统

单相接地电流不超过允许值，且只适用于125MW及以下的中小电机。

2．消弧线圈接地

对具有直接配线的发电机采用过补偿

消弧线圈可以接在直接配线发电机的中性点上，也可以接在产用变的中性点上。

发电机采用单元接线时，直接连接在发电机中性点上。

消弧线圈接地适用于中小机组及要求能带单相接地故障运行的大机组。

补充说明消弧线圈过补偿的必要性：

过补偿既是补偿的电感电流大于电容电流，或者说补偿的感抗ωL小于线路容抗1/3ωC。

电网以过补偿方式运行。

应用过补偿的原因：

1）在欠补偿电网中，如果因故障等原因切除部分线路时，就可能形成全补偿的运行方式而造成串联谐振，而引起很高的中性点位移电压与过电压。

2）由于过补偿时流过接地点的是电感电流，熄灭弧后故障相电压恢复速度较慢，因而电弧不易重燃。

3）采用过补偿时，系统频率的降低只是使过补偿度暂时增大，不影响正常运行。

反之，如用欠补偿，系统频率降低将使之接近全补偿，从而引起中性点位移电压的增大。

3．高阻接地

中性点采用高阻接地的方式适用于200MW以上的大机组。

采用高阻接地的目的：

1）限制过电压不超过2.6倍的额定相电压。

2）限制接地故障电流不超过10－15A

3）为定子接地保护提供电源，便于检测。