变电站基础知识汇总.docx
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变电站基础知识汇总
变电站基础知识汇总
1.电力系统电压品级与变电站种类
电力系统电压品级有220/380V(0.4kV),3kV、6kV、10kV、20kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV。
随着电机制造工艺的提高,10kV电动机已批量生产,因此3kV、6kV已较少利用,20kV、66kV也很少利用。
供电系统以10kV、35kV为主。
输配电系统以110kV以上为主。
发电厂发电机有6kV与10kV两种,此刻以10kV为主,用户均为220/380V(0.4kV)低压系统。
依照《城市电力网规定设计规那么》规定:
输电网为500kV、330kV、220kV、110kV,高压配电网为110kV、66kV,中压配电网为20kV、10kV、6kV,低压配电网为0.4kV(220V/380V)。
发电厂发出6kV或10kV电,除发电厂自己用(厂用电)之外,也能够用10kV电压送给发电厂周围用户,10kV供电范围为10Km、35kV为20~50Km、66kV为30~100Km、110kV为50~150Km、220kV为100~300Km、330kV为200~600Km、500kV为150~850Km。
2.变配电站种类
电力系统各类电压品级均通过电力变压器来转换,电压升高为升压变压器(变电站为升压站),电压降低为降压变压器(变电站为降压站)。
一种电压变成另一种电压的选用两个线圈(绕组)的双圈变压器,一种电压变成两种电压的选用三个线圈(绕组)的三圈变压器。
变电站除升压与降压之额外,还以规模大小分为枢纽站,区域站与终端站。
枢纽站电压品级一样为三个(三圈变压器),550kV/220kV/110kV。
区域站一样也有三个电压品级(三圈变压器),220kV/110kV/35kV或110kV/35kV/10kV。
终端站一样直接接到用户,大多数为两个电压品级(两圈变压器)110kV/10kV或35kV/10kV。
用户本身的变电站一样只有两个电压品级(双圈变压器)110kV/10kV、35kV/0.4kV、10kV/0.4kV,其中以10kV/0.4kV为最多。
3.变电站一次回路接线方案
1)一次接线种类
变电站一次回路接线是指输电线路进入变电站以后,所有电力设备(变压器及进出线开关等)的彼此连接方式。
其接线方案有:
线路变压器组,桥形接线,单母线,单母线分段,双母线,双母线分段,环网供电等。
2)线路变压器组
变电站只有一路进线与一台变压器,而且再无进展的情形下采纳线路变压器组接线。
3)桥形接线
有两路进线、两台变压器,而且再没有进展的情形下,采纳桥形接线。
针对变压器,联络断路器在两个进线断路器之内为内桥接线,联络断路器在两个进线断路器之外为外桥接线。
4)单母线
变电站进出线较多时,采纳单母线,有两路进线时,一样一路供电、一路备用(不同时供电),二者可设备用电源互自投,多路出线均由一段母线引出。
5)单母线分段
有两路以上进线,多路出线时,选用单母线分段,两路进线别离接到两段母线上,两段母线用母联开关连接起来。
出线别离接到两段母线上。
单母线分段运行方式比较多。
一样为一路主供,一路备用(不合闸),母联合上,当主供断电时,备用合上,主供、备用与母联互锁。
备用电源容量较小时,备用电源合上后,要断开一些出线。
这是比较经常使用的一种运行方式。
关于专门重要的负荷,两路进线均为主供,母联开关断开,当一路进线断电时,母联合上,来电后断开母联再合上进线开关。
单母线分段也有利于变电站内部检修,检修时能够停掉一段母线,若是是单母线不分段,检修时就要全站停电,利用旁路母线能够不断电,旁路母线只用于电力系统变电站。
6)双母线
双母线要紧用于发电厂及大型变电站,每线路路都由一个断路器通过两个隔离开关别离接到两条母线上,如此在母线检修时,就能够够利用隔离开关将线路倒在一条件母线上。
双母线也有分段与不分段两种,双母线分段再加旁路断路器,接线方式复杂,但检修就超级方便了,停电范围可减少。
4.变配电站二次回路
1)二次回路种类
变配电站二次回路包括:
测量、爱惜、操纵与信号回路部份。
测量回路包括:
计量测量与爱惜测量。
操纵回路包括:
当场手动合分闸、防跳联锁、实验、互投联锁、爱惜跳闸和合分闸执行部份。
信号回路包括开关运行状态信号、事故跳闸信号与事故预报信号。
2)测量回路
测量回路分为电流回路与电压回路。
电流回路各类设备串联于电流互感器二次侧(5A),电流互感器是将原边负荷电流统一变成5A测量电流。
计量与爱惜别离用各自的互感器(计量用互感器精度要求高),计量测量串接于电流表和电度表,功率表与功率因数表电流端子。
爱惜测量串接于爱惜继电器的电流端子。
微机爱惜一样将计量及爱惜集中于一体,别离有计量电流端子与爱惜电流端子。
电压测量回路,220/380V低压系统直接接220V或380V,3KV以上高压系统全数通过电压互感器将各类品级的高电压变成统一的100V电压,电压表和电度表、功率表与功率因数表的电压线圈经其端子并接在100V电压母线上。
微机爱惜单元计量电压与爱惜电压统一为一种电压端子。
3)操纵回路
(1)合分闸回路
合分闸通过合分闸转换开关进行操作,常规爱惜为提示操作人员及事故跳闸报警需要,转换开关选用预合-合闸-合后及预分-分闸-分后的多档转换开关。
以使利用不对应接线进行合分闸提示与事故跳闸报警,国家已有标准图设计。
采纳微机爱惜以后,要进行远分合闸操作后,还要到当场进行转换开关对位操作,这就失去了远分操作的意义,因此应取消不对应接线,选用中间自复位的只有合闸与分闸的三档转换开关。
(2)防跳回路
当合闸回路显现故障时进行分闸,或短路事故未排除,又进行合闸(误操作),这时就会显现断路器反复合分闸,不仅容易引发或扩大事故,还会引发设备损坏或人身事故,因此高压开关操纵回路应设计防跳。
防跳一样选用电流启动,电压维持的双线圈继电器。
电流线圈串接于分闸回路作为启动线圈。
电压线圈接于合闸回路,作为维持线圈,当分闸时,电流线圈经分闸回路起动。
若是合闸回路有故障,或处于手动合闸位置,电压线圈起启动并通过其常开接点自维持,其常闭接点马上断开合闸回路,保证断路器在分闸进程中不能马上再合闸。
防跳继电器的电流回路还能够通过其常开接点将电流线圈自维持,如此能够减轻爱惜继电器的出口接点断开负荷,也减少了爱惜继电器的维持时刻要求。
有些微机爱惜装置自己已具有防跳功能,如此就能够够再也不设计防跳回路。
断路器操作机构选用弹簧储能时,若是选用储能后能够进行一次合闸与分闸的弹簧储能操作机构(也有效于重合闸的储能后能够进行二次合闸与分闸的弹簧储能操作机构),因为储能一样都要求10秒左右,当储能开关常常处于断开位置时,储一次能,合完以后,将储能开关再处于断开位置,能够跳一次闸;跳闸以后,要手动储能以后才能进行合闸,现在,也能够再也不设计防跳回路。
(3)实验与互投联锁与操纵
关于手车开关柜,手车推出后要进行断路器合分闸实验,应设计合分闸实验按钮。
进线与母联断路,一样应依照要求进行互投联锁或操纵。
(4)爱惜跳闸
爱惜跳闸出口通过连接片接于跳闸回路,连接片用于爱惜调试,或运行进程中解除某些爱惜功能。
(5)合分闸回路
合分闸回路为经合分闸母线为操作机构提供电源,和其操纵回路,一样都应单独画出。
4)信号回路
(1)开关运行状态信号由合闸与分闸指示两个装于开关柜上的信号灯组成:
通过操作转换开关不对应接线后接到正电源上。
采纳微机爱惜后,转换开关取消了不对应接线,因此信号灯正极能够直接接到正电源上。
(2)事故信号有事故跳闸与事故预报两种信号,事故跳闸报警也要通过转化开关不对应后,接到事故跳闸信号母线上,再引到中央信号系统。
事故预报信号通过信号继电器接点引到中央信号系统。
采纳微机爱惜后,将断路器操作机构辅助接点与信号继电器的接点别离接到微机爱惜单元的开关量输入端子,需要有中央信号系统时,若是微机爱惜单元能够提供事故跳闸与事故预报输出接点,可将其引到中央信号系统。
不然,应利用信号继电器的另一对接点引到中央信号系统。
(3)中央信号系统为安装于值班室内的集中报警系统,由事故跳闸与事故预报两套声光报警组成,光报警用光字牌,不用信号灯,光字牌分集中与分散两种。
采纳变电站综合自动化系统后,能够再也不设计中央信号系统,或将其简化,只设计集中报警作为运算机报警的后备报警。
5.变配电站继电爱惜
1)变配电站继电爱惜的作用
变配电站继电爱惜能够在变配电站运行进程中发生故障(三相短路、两相短路、单相接地等)和显现不正常现象时(过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯、超温、操纵与测量回路断线等),迅速有选择性发出跳闸命令将故障切除或发出报警,从而减少故障造成的停电范围和电气设备的损坏程度,保证电力系统稳固运行。
2)变配电站继电爱惜的大体工作原理
变配电站继电爱惜是依照变配电站运行进程中发生故障时显现的电流增加、电压升高或降低、频率降低、显现瓦斯、温度升高等现象超过继电爱惜的整定值(给定值)或超限值后,在整按时刻内,有选择的发出跳闸命令或报警信号。
依照电流值来进行选择性跳闸的为反时限,电流值越大,跳闸越快。
依照时刻来进行选择性跳闸的称为按时限爱惜,按时限在故障电流超过整定值后,通过时刻定值给定的时刻后才显现跳闸命令。
瓦斯与温度等为非电量爱惜。
靠得住系数为一个体会数据,计算继电器爱惜动作值时,要将计算结果再乘以靠得住系数,以保证继电爱惜动作的准确与靠得住,其范围为1.3~1.5。
发生故障时的最小值与爱惜的动作值之比为继电爱惜的灵敏系数,一样为1.2~2,应依照设计标准要进行选择。
3)变配电站继电爱惜按爱惜性质分类
(1)电流速断爱惜:
故障电流超过爱惜整定值无时限(整按时刻为零),当即发出跳闸命令。
(2)电流延时速断爱惜:
故障电流超过速断爱惜整定值时,带必然延时后发出跳闸命令。
(3)过电流爱惜:
故障电流超过过流爱惜整定值,故障显现时刻超过爱惜整按时刻后发出跳闸命令。
(4)过电压爱惜:
故障电压超过爱惜整定值时,发出跳闸命令或过电压信号。
(5)低电压爱惜:
故障电压低于爱惜整定值时,发出跳闸命令或低电压信号。
(6)低周波减载:
当电网频率低于整定值时,有选择性跳开规定好的不重要负荷。
(7)单相接地爱惜:
当一相发生接地后关于接地系统,发出跳闸命令,关于中性点不接地系统,发出接地报警信号。
(8)差动爱惜:
当流过变压器、中性点线路或电动机绕组,线路两头电流之差转变超过整定值时,发出跳闸命令称为纵差动爱惜,两条并列运行的线路或两个绕组之间电流差转变超过整定值时,发出跳闸命令称横差动爱惜。
(9)距离爱惜:
依照故障点到爱惜安装处的距离(阻抗)发出跳闸命令称为距离爱惜。
(10)方向爱惜:
依照故障电流的方向,有选择性的发出跳闸命令称为方向爱惜。
(11)高频爱惜:
利用弱电高频信号传递故障信号来进行选择性跳闸的爱惜称为高频爱惜。
(12)过负荷:
运行电流超过过负荷整定值(一样按最大负荷或设备额定功率来整定)时,发出过负荷信号。
(13)瓦斯爱惜:
关于油浸变压器,当变压器内部发生匝间短路显现电气火花,变压器油被击穿显现瓦斯气体冲击安装在油枕通道管中的瓦斯继电器,故障严峻,瓦斯气体多,冲击力大,重瓦斯动作于跳闸,故障不严峻,瓦斯气体少,冲击力小,轻瓦斯动作于信号。
(14)温度爱惜:
变压器、电动机或发电机过负荷或内部短路故障,显现设备本体温度升高,超过整定值发出跳闸命令或超温报警信号。
(15)主爱惜:
知足电力系统稳固和设备平安要求,显现故障后能以最快速度有选择性的切除被爱惜设备或线路的爱惜。
(16)后备爱惜:
主爱惜或断路器拒动时,用来切除除故障的爱惜。
主爱惜拒动,本电力系统或线路的另一套爱惜发出跳闸命令的为近后备爱惜。
当主爱惜或断路器拒动由相邻(上一级)电力设备或线路的爱惜来切除故障的后备爱惜为远后备爱惜。
(17)辅助爱惜:
为补充主爱惜和后备爱惜的性能,或当主爱惜和后备爱惜检修退出时而增加的简单爱惜。
(18)互感器二次线路断线报警:
电流互感器或电压互感器二次侧断线会引发爱惜误动作,因此在其发生断线后应发出断线信号。
(19)跳闸回路断线:
断路器跳闸回路断线后,继电爱惜发出跳闸命令断路器也不能跳开,因此跳闸回路断线时应发出报警信号。
(20)自动重合闸:
关于一些瞬时性故障(雷击、架空线闪路等)故障迅速切除后,可不能发生永久性故障,现在再进行合闸,能够继续保证供电。
继电爱惜发出跳闸命令断路器跳开后马上再发出合闸命令,称为重合闸。
重合闸一次后不许诺再重合的称为一次重合闸,许诺再重合一次的称为二次重合闸(一样很少利用)。
有了重合闸功能以后,在发生故障后,继电爱惜先不考虑爱惜整按时刻,马上进行跳闸,跳闸后,再进行重合闸,重合后故障不能切除,然后再依照继电爱惜整按时刻进行跳闸,此种重合闸为前加速重合闸。
发生事故后继电爱惜先依照爱惜整按时刻进行爱惜跳闸,然后进行重合闸,重合闸不成功无延时迅速发出跳闸命令,此种重合闸称为后加速重合闸。
(21)备用电源互投:
两路或多路电源进线供电时,当一路断电,其供电负荷可由其它电源供电,也确实是要进行电源切换,人工进行切换的称为手动互投。
自动进行切换的称为自动互投。
互投有利用母联断路器进行互投的(用于多路电源进行同时运行)和进线电源互投(一路电源为主供,其它路电源为热备用)等多种形式。
关于不允供电电源并列运行的还应加互投闭锁。
(22)同期并列与解列:
关于多电源供电的变电站或发电厂要联网或上网时必需知足同期并列条件后才能并网或上网,并网或上网有手动与自动两种。
4)变电站继电爱惜按被爱惜对象分类
(1)发电机爱惜
发电机爱惜有定子绕组相间短路,定子绕组接地,定子绕组匝间短路,发电机外部短路,对称过负荷,定子绕组过电压,励磁回路一点及两点接地,失磁故障等。
出口方式为停机,解列,缩小故障阻碍范围和发出信号。
(2)电力变压器爱惜
电力变压器爱惜有绕组及其引出线相间短路,中性点直接接地侧单相短路,绕组匝间短路,外部短路引发的过电流,中性点直接接地电力网中外部接地短路引发的过电流及中性点过电压、过负荷,油面降低,变压器温度升高,油箱压力升高或冷却系统故障。
(3)线路爱惜
线路爱惜依照电压品级不同,电网中性点接地址式不同,输电线路和电缆或架空线长度不同,别离有:
相间短路、单相接地短路、单相接地、过负荷等。
(4)母线爱惜
发电厂和重要变电所的母线应装设专用母线爱惜。
(5)电力电容器爱惜
电力电容器有电容器内部故障及其引出线短路,电容器组和断路器之间连接线短路,电容器组中某一故障电容切除后引发的过电压、电容器组过电压,所连接的母线失压。
(6)高压电动机爱惜
高压电动机有定子绕组相间短路、定子绕组单相接地、定子绕组过负荷、定子绕组低电压、同步电动机失步、同步电动机失磁、同步电动机显现非同步冲击电流。
6.微机爱惜装置
1)微机爱惜的优势
(1)靠得住性高:
一种微机爱惜单元能够完成多种爱惜与监测功能。
代替了多种爱惜继电器和测量仪表,简化了开关柜与操纵屏的接线,从而减少了相关设备的故障环节,提高了靠得住性。
微机爱惜单元采纳高集成度的芯片,软件有自动检测与自动纠错功能,也有提高了爱惜的靠得住性。
(2)精度高,速度快,功能多。
测量部份数字化大大提高其精度。
CPU速度提高能够使各类事件以ms来计时,软件功能的提高能够通过各类复杂的算法完成多种爱惜功能。
(3)灵活性大,通过软件能够很方便的改变爱惜与操纵特性,利用逻辑判定实现各类互锁,一种类型硬件利用不同软件,可组成不同类型的爱惜。
(4)保护调试方便,硬件种类少,线路统一,外部接线简单,大大减少了保护工作量,爱惜调试与整定利用输入按键或上方运算机下传来进行,调试简单方便。
(5)经济性好,性能价钱比高,由于微机爱惜的多功能性,使变配电站测量、操纵与爱惜部份的综合造价降低。
高靠得住性与高速度,能够减少停电时刻,节省人力,提高了经济效益。
2)微机爱惜装置的特点
微机爱惜装置除具有上述微机爱惜的优势之外,与同类产品比较具有以下特点:
(1)品种齐全:
微机爱惜装置,品种专门齐全,能够知足各类类型变配电站的各类设备的各类爱惜要求,这就给变配电站设计及运算机联网提供了专门大方便。
(2)硬件采纳最新的芯片提高了技术上的先进性,CPU采纳MC16,测量为14位A/D转换,模拟量输入回路多达24路,采到的数据用DSP信号处置芯片进行处置,利用高速傅氏变换,取得基波到8次的谐波,特殊的软件自动校正,确保了测量的高精度。
利用双口RAM与CPU变换数据,就组成一个多CPU系统,通信采纳CAN总线。
具有通信速度高(可达100MHZ,一样运行在80或60MHZ)抗干扰能力强等特点。
通过键盘与液晶显示单元能够方便的进行现场观看与各类爱惜方式与爱惜参数的设定。
(3)硬件设计在供电电源,模拟量输入,开关量输入与输出,通信接口等采纳了特殊的隔离与抗干扰方法,抗干扰能力强,除集中组屏外,能够直接安装于开关柜上。
(4)软件功能丰硕,除完成各类测量与爱惜功能外,通过与上位处置运算机配合,能够完成故障录波(1秒高速故障记录与9秒故障动态记录),谐波分析与小电流接地选线等功能。
(5)可选用RS485和CAN通信方式,支持多种远动传输规约,方便与各类运算机治理系统联网。
(6)采纳宽温带背景240×128大屏幕LCD液晶显示器,操作方便、显示美观。
(7)集成度高、体积小、重量轻,便于集中组屏安装和分散安装于开关柜上。
3)微机爱惜装置的利用范围
(1)中小型发电厂及其升压变电站。
(2)110kV/35kV/10kV区域变电站。
(3)城市10kV电网10kV开闭所
(4)用户110kV/10kV或35kV/10kV总降压站。
(5)用户10kV变配电站
4)微机爱惜装置的种类
(1)微机爱惜装置共有四大类。
(2)线路爱惜装置
微机线路爱惜装置微机电容爱惜装置微机方向线路爱惜装置
微机零序距离线路爱惜装置微机横差电流方向线路爱惜装置
(3)主设备爱惜装置
微机双绕组变压器差动爱惜装置微机三绕组变压器差动爱惜装置
微机变压器后备爱惜装置微机发电机差动爱惜装置微机发电机后备爱惜装置
微机发电机后备爱惜装置微机电动机差动爱惜装置微机电动机爱惜装置
微机厂(站)用变爱惜装置
(4)测控装置
微机遥测遥控装置微机遥信遥控装置微机遥调装置微机自动准同期装置
微机备自投装置微机PT切换装置微机脉冲电度测量装置
微机多功能变送测量装置微机解列装置
(5)治理装置单元
通信单元治理单元双机治理单元
5)微机爱惜装置功能
微机爱惜装置的通用技术要求和指标(工作环境、电源、技术参数、装置结构)和要紧功能(爱惜性能指标、要紧爱惜功能、爱惜原理、定值与参数设定,和外部接线端子与二次图)详见相关产品说明书。
7.220/380V低压配电系统微机监控系统
1)220/380V低压配电系统特点
(1)应用范围广,此刻工业与民用用电除矿井、医疗、危险品库等外,均为220/380V,因此应用范围超级普遍。
(2)低压配电系统一样均为TN—S,或TN—C—S系统。
TN—C系统为三个相线(A、B、C)与一个中性线(N),N线在变压器中性点接地或在建筑物进户处重复接地。
输电线为四根线,电缆为四芯,没有爱惜地线(PE),少一根线。
设备外壳,金属导电部份爱惜接地接在中性线(N)上,称为接零系统,接零系统平安性较差,对电子设备干扰大,设计标准已规定再也不采纳。
TN—S系统为三个相线,一个中性线(N)与一个爱惜地线(PE)。
N线与PE线在变压器中性点集中接地或在建筑物进户线处重复接地。
输电线为五根,电缆为五芯。
中性线(N)与爱惜地线(PE)在接地址处连接在一路后,再不能有任何连接,因其中性线(N)也必需用绝缘线。
中性线(N)引出后若是不用绝缘对地绝缘,或引出后又与爱惜地线有连接,尽管用了五根线,也为TN—C系统,这一点应专门引发注意。
TN—S或TN—C—S系统平安性好,对电子设备干扰小,能够共用接地线(CPE),,采纳等电位连接后平安性更好,干扰更小。
因此设计标准规定除特殊场所外,均采纳TN—S或TN—C—S系统。
(3)220/380V低压配电系统的爱惜此刻仍采纳低压断路器或熔断器。
因此220/380V只有监控没有爱惜。
监控包括电流、电压、电度、频率、功率、功率因数、温度等测量(遥测),开关运行状态,事故跳闸,报警与事故预报(过负荷、超温等)报警(遥信)与电动开关远方合分闸操作(遥控)等三个内容(简称三遥),而没有爱惜。
(4)220/380V低压配电系统一次回路一样均为单母线或单母线分段,两台以上变压器均为单母线分段,有几台变压器就分几段,这是因为用户变电站变压器一样不采纳并列运行,这是为了减小短路电流,降低短路容量,不然,低压断路器的断开容量就要加大。
(5)220/380V低压配电系统进线、母联、大负荷出线与低压联络线因容量较大,一样一路(1个断路器)占用一个低压柜。
依照供电负荷电流大小不同,一个低压开关柜内有两路出线(安装两个断路器),四路出线(安装四个断路器),和五、六、八与十路出线,不象高压配电系统一个断路器占用一个开关柜。
因此低压监控单元就要有效于一路、两路或多路之分,设计时要依照每一个低压开关的出线回路数与低压监控单元的规格来进行设计。
(6)低压断路器除手动操作外,还能够选用电动操作。
大容量低压断路器一样均有手动与电动操作,设计时应选用带遥控的低压监控单元,小容量低压断路器,设计时,大多数都选用只有手动操作的断路器,如此低压监控单元的遥控出口就能够够不接线,或选用不带遥控的低压监控单元。
2)220/380V低压配电系统微机监控系统的设计
(1)220/380V低压配电系统微机监控系统第一依照一次系统及用户要求进行遥测、遥信及遥控设计。
(2)测量回路设计
A
测量部份的二次接线与高压一样,电流回路串联于电压互感器二次回路,电压回路并联于电压测量回路。
由于220/380V低压配电系统没有电压互感器,电压测量能够直接接到220/380V母线上,和电度表电压回路一样一样能够不加熔断器爱惜,但柜内接线应尽可能短,有条件时最好加熔断器爱惜,以便于检修。
B电度测量可选用自带电源有脉冲输出的脉冲电度表,关于有计算功率与电度功能的低压监控单元,只作为内部计费时,能够再也不选用脉冲电度表。
C选用有显示功能的低压监控单元,能够再也不设计电流、电压表,选用不带显示功能的低压监控单元时还应设计电流或电压表,不该两种都设计。
(3)信号回路设计
设计时,低压断路器要增加一对常开接点接到低压监控单元开关状态输入端子上。
有事故跳闸报警输出接点的,再将其接到低压监控单元事故预报端子上。
(4)遥控回路设计
低压监控系统的遥控设计比较简单,电动操作的低压断路器都有一对合分闸按钮,只要将低压监控单元合分闸输出端子别离并在合分闸按钮上即可,必要时,可设计一个当场与遥控操作转换开关,避免