第四章变电所主结线.docx
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第四章变电所主结线
第四章变电所主接线
第一节主接线
—、基本概念
1母线
母线又称汇流排，在原理上它是电路中的一个电气节点，由导体构成，它起着汇集变压器的电能和给各用户的馈电线分配电能的作用。
2•主接线
定义：
变电所的主接线（或称一次接线、一次电路）是指由各种开关电器、电力变压器、断路器、隔离开关、避雷器、互感器、母线、电力电缆、移相电容器等电气设备依一定次序相连接的具有接受和分配电能的电路。
电气主接线图通常画成单线图的形式表示。
二、对主接线的基本要求
1可靠性
根据用电负荷的等级，保证在各种运行方式下提高供电的连续性；满足用户对供电的可靠性的要求，保证供电供电的电能质量。
2.灵活性
主接线力求简单、明显、没有多余的电气设备；投入或切除某些设备或线路的操作方便、灵活；尽量避免误操作；便于检修和维护，提高运行的可靠性。
3.安全性
保证在进行一切操作、切换时工作人员和设备的安全，以及能在安全条件下进行维护、检修工作。
4.经济性
考虑用户的近期与长远发展规划，应使主接线的一次投资与运行费用达到经济合理，力求将费用降到最低。
第二节单母线接线
一、单母线不分段接线
1.接线
如图4-1所示，每条引入线和引出线的电路中都装有断路器和隔离开关，电源的引入与引出是通过一根母线连接的。
图4-1单母线不分段接线
断路器（QF1、QF3）主要用来切断负荷电流或故障电流，是主接线中最主要的开关设备。
隔离开关（QS）有两种：
靠近母线侧的称为母线隔离开关（QS2、QS3），作为隔离母线电源，检修断路器用；靠近线路侧的称为线路隔离开关（QS1、QS4），防止在检修断路器、母线时从用户侧反向送电，或防止雷电过电压沿线路侵入，保证维修人员安全使用。
2•特点
（1）电路简单，使用设备少，费用低；
（2）可靠性和灵活性差；
（3）当母线、电源断路器（QF1）、电源的母线隔离开关（QS2）故障或检修时，必须断开所有出线回路的电源，而造成全部用户停电；
（4）单母线不分段接线适用于用户对供电连续性要求不高的用户。
3.改进措施
有时为了提高供电系统的可靠性，用户可以将单母线不分段接线进行必要的改进，如图4-2
所示。
电樣
4-2单母线不分段的改进
改进的单母线不分段接线增图加了一个电源进线的母线隔离开关（QS2、QS3），将一段母
线分为两段（DM1、DM2）。
当某段母线故障或检修时，先将电源切断，QF1、QS1分断，将故障
或需要检修的母线DM1（或DM2）的电源侧母线隔离开关QS2（或QS3）打开，再闭合电源，QS1、QF1闭合，继续对非故障母线段DM2（或DM1）供电，缩小因母线故障或检修造成的停电范围，提高了单母线不分段接线的可靠性。
、单母线分段接线
1.接线
如图4-3所示。
（a）用隔离开关分段（b）用断路器分段
图4-3单母线分段接线
单母线分段接线是根据电源的数量和负荷计算、电网的结构情况来决定的。
一般每段有一个或两个电源，使各段引出线用电负荷尽可能与电源的提供的电力负荷平衡，减少各段之间的功率交换。
2.运行方式
单母线分段接线可以分段运行，也可以并列运行
（1）分段运行
采用分段运行时，各段相当于单母线不分段状态，各段母线之间的电气互不影响，互相分列，母线电压按非同期（同期指的是两个电源的频率、电压幅值、电压波形、初相角完全相同）考虑。
任一路电源故障或检修时，如其余电源功率能负担全部引出线的负荷时，则可经过“倒闸操作”恢复对全部引出线的供电，否则该电源所带的负荷将全部或部分停止运行。
当任意一段母线故障或检修时，该段母线的全部负荷将停电。
（2）并列运行
采用并列运行时，相当于单母线不分段接线形式。
当某路电源停电或检修时，无需整个母线停电，只须断开停电或故障电源的断路器及其隔离开关，调整另外电源的负荷量。
但当某段母线故障或检修时，将会引起正常母线段的短时停电。
实际运行中一般米取分段运行的方式。
3.分段方式
单母线分段接线根据分段的开关设备不同，有以下几种方式：
（1）用隔离开关分段
如图4-3（a）所示。
对于用隔离开关QSL分段的单母线接线，由于隔离开关不能带电流操作，当需要切换电源（某一电源故障停电或开关检修）时，会造成部分负荷短时停电。
如母线段I的电
源I停电，需要电源II带全部负荷时，首先将QF1、QS2断开，再将母联隔离开关QSL闭合。
由电源II供电。
当母线故障或母线检修，则该母线上的负荷将停电。
当需要检修母联隔离开关QSL时，
需要将两段母线上的所有负荷全部停电。
用隔离开关分段的单母线接线，适用于由双回路供电的、允许短时停电的具有二级负荷的用户。
（2）用负荷开关分段
其功能与特点基本与用隔离开关分段的单母线相同。
（3）用断路器分段
如图4-3（b）所示。
分段断路器QFL除具有分段隔离开关的作用外，该断路器还装有继电保护
装置，除能切除负荷电流或故障电流外，还可自动分、合闸。
当某段母线故障时，分段断路器QFL
与电源进线断路器（QF1或QF2）的继电保护动作将同时切断断路器，保证非故障母线正常运行。
当母线检修时，也不会引起正常母线段的停电，可直接操作分段断路器，拉开隔离开关进行检修，其余各段母线继续运行。
用断路器分段的单母线接线，可靠性提高。
如果有后备措施，一般可以对一级负荷供电。
三、带旁路母线的单母线接线
单母线分段接线，不管是用隔离开关分段或用断路器分段，在母线检修或故障时，都避免不了使接在该母线的用户停电。
另外，单母线接线在检修引出线断路器时，该引出线的用户必须停电（双回路供电用户除外）。
为了克服这一缺点，可采用单母线加旁路母线。
1.接线
图4-4带旁路母线的单母线接线
2.特点
当对出线断路器QF3检修时，将QF3断开，打开隔离开关QS5,QS6;先闭合隔离开关QS7、QS4、QS3,再闭合旁路母线断路器QF2，出线L1不需停电就可完成断路器的切换，保证供电的连续性。
3•适用条件
当引出线断路器检修时，用旁路母线断路器代替引出线断路器，给用户继续供电。
该接线造价较高，仅用在引出线数量很多的变电所中。
四、三电源进线的单母线分段接线
《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）中规定：
“对于特等建筑应考虑一电源系统检修或故障时，另一电源系统又发生故障的严重情况，此时应从电力系统取得第三电源或自备电源。
”。
1接线
在特等建筑中使用三路电源进线，可将此主接线设计成三段单母线分段接线，如图4-5所示。
（a）用断路器分段（b）用隔离开关分段
图4-5三段单母线分段接线
2.特点
在图4-5（a）中，系统正常运行时，三个独立电源一般同时供电，互为备用，故两个母联断路器QFL1、QFL2或QSL1、QSL2是同时断开的，形成三段的单母线分段。
当两个工作电源同时停电（电源的进线断路器跳开），两个母联断路器QFL1、QFL2上的自动装置（备用电源自投）启动,将母联断路器闭合，由第三个电源独立供电，形成单母线不分段式接线，保证三段母线上的负荷不停电。
在图4-5（b）中，如果母联使用的是隔离开关QSL1、QSL2，由于隔离开关上无法安装自动装置，因此必须进行必要的倒闸操作，才能完成第三电源的投入，同时造成三段母线上的负荷短时停电。
3.适用
此种接线的操作、保护、自动装置比较简单，但负荷的调配能力较差，一般适用于供电回路按短路电流选择的导线截面，能承担2/3的总负荷的变电所。
图4-6是另一种三电源供电（三回四受电断路器）的单母线分段接线。
图4-6三回四受电断路器的单母线分段接线
此种接线中三个电源一般是只有两路电源供电，第三路电源为备用，当两路工作电源同时停电
（QF1、QF2断开）时，第三路电源经过断路器QF3、QF4的自动装置（备用电源自投）启动，将两个断路器闭合，由第三电源保证供电。
第三节双母线接线
1.接线
双母线接线如图4-7所示
2.运行方式
如图4-7所示，其中母线DM1为工作母线，母线DM2为备用母线。
任一电源进线回路或负荷引出线都经一个断路器和二个母线隔离开关接于双母线上，两个母线通过母线断路器QFL及其隔离
开关相连接。
其工作方式可分为两种：
（1）两组母线分列运行
其中一组母线运行，一组母线备用，即两组母线互为运行或备用状态。
与DM1连接的母线
隔离开关闭合，与DM2连接的母线隔离开关断开，母线联络断路器QFL在正常运行时处于断开状态，其两侧与之串接的隔离开关为闭合状态。
当工作母线DM1故障或检修时，经“倒闸操作”即可
由备用母线继续供电。
（2）两组母线并列运行
两组母线同时并列运行，但互为备用。
将电源进线与引出线路同两组母线连接，并将所有母线隔离开关闭合，母线联络断路器QFL在正常运行时也闭合。
当某组母线故障或检修时，仍可经“倒闭操作”，将全部电源和引出线路均接于另一组母线上，继续为用户供电。
3.适用
由于双母线两组互为备用，大大提高了供电可靠性、主接线工作的灵活性。
双母线接线一般用在对供电可靠性要求很高一级负荷，如大型工业企业总降压变电所的35〜
110kV母线系统中，或有重要高压负荷或有自备发电厂的6~10kV母线系统。
第四节线路一变压器组接线
1.接线
线路一变压器组接线如图4-8所示
（a）（b）（c）
图4-8线路—变压器组接线
（a）—次侧米用断路器和隔离开关
（b）—次侧采用隔离开关
（c）双电源双变压器
2．特点
（1）图4-8（a），在一回电源进线和一台变压器的接线方式中，断路器QF1用来切断负荷或故障电流，线路隔离开关QS1用来隔离电源，以便安全检修变压器和断路器等电气设备。
在架空线的线路隔离开关QS1上，一般带有接地刀闸QSD,在检修时线路可通过QSD与地短接。
（2）图4-8（b），当电源由区域变电所专线供电，且线路距离在2〜3km,变压器容量不大,系统短路容量较小时，变压器高压侧可不装设断路器，只装设隔离开关QS1，由电源侧出线断路器QF3承担对变压器及其线路的保护。
若切除变压器，先切除负荷侧的断路器QF2,再切除一次侧的隔离开关QS1;投入变压器时,则反向操作，即先合上一次侧的隔离开关QS1，再使二次侧断路器QF2闭合。
利用线路隔离开关QS1进行空载变压器的切除和投入时，当电压为35kV的变压器，容量限制在lOOOkVA以内；电压为110kV的变压器，容量限制在3200kVA以内。
（3）图4-8（c）,采用两台电力变压器，并分别由两个独立电源供电，二次侧母线设有自投装置，可极大提高供电的可靠性。
二次侧可以并联运行，也可分列运行。
3．适用此接线的特点是直接将电能送至负荷，无高压用电设备，若线路发生故障或检修时，停变压器；变压器故障或检修时，所有负荷全部停电。
该接线适用于二、三级负荷中，只有1〜2台变压器的单
回线路供电。
第五节桥式接线
对于具有双电源进线、两台变压器终端式的总降压变电所，可采用桥式接线。
它实质是联接两个35〜11OkV“线路一变压器组”的高压侧，其特点是有一条横联跨桥的“桥”。
桥式接线比分段单母线结构简单，减少了断路器的数量，四回电路只采用三台断路器。
根据跨接桥横连位置不同，分为内桥接线和外桥接线。
1．内桥接线
图4-9（a）为内桥接线，跨接桥靠近变压器侧，桥开关（QF3）装在线路开关（QF1、QF2）之内，变压器回路仅装隔离开关，不装断路器。
采用内桥接线可以提高改变输电线路运行方式的灵活性。
图4-9桥式接线
（a）内桥式（b）外桥式
内桥接线适用于：
（1）对一、二级负荷供电；
（2）供电线路较长；
（3）变电所没有送往其他电力用户的穿越功率；
（4）负荷曲线较平稳，主变压器不经常退出工作；
（5）终端型工业企业总降压变电所。
2•外桥接线
图4-9（b）为外桥接线，跨接桥靠近线路侧，桥开关（QF3）装在变压器开关（QF1、QF2）之外，进线回路仅装隔离开关，不装断路器。
外桥接线适用于：
（1）对一、二级负荷供电；
（2）供电线路较短；
（3）允许变电所有较稳定的、送往其他电力用户的穿越功率；
（4）负荷曲线变化大，主变压器需要经常操作；
（5）中间型工业企业总降压变电所，宜于构成环网。
第六节主接线的应用
一、工业企业总降压变电所常用主接线
1基本要求
（1）按国家规范规定要求合理选择电气设备，并且具备完善的监视、保护装置，保证人身和用电设备的安全；
（2）能满足用电负荷对供电可靠性的要求和电能质量的要求。
如对发生故障的线路或电气设备应能自动切除，其余电力装置应能继续正常工作；
（3）接线简单，运行灵活，利用最少的切换来适应不同的运行方式。
如根据用电负荷的大小，能方便地使变压器投入或切除，以利于供电系统的经济运行；
（4）在满足上述基本要求的基础上，投资应最省，并结合用户的发展规划，留有扩建发展的容量储备。
2•常用的主接线
（1）线路一变压器组接线；
（2）桥式接线；
（3）单母线分段及不分段接线
二、建筑物常采用的接线方式
1•一般民用建筑变电所接线
（1）负荷特点
一般民用建筑多指九层及以下多层住宅、机关、学校等三级负荷。
（2）主接线
多幢一般民用建筑一般共用一个变电所，变电所内多设置一台变压器，由电网引入单回电源,其主接线如图4-10所示。
（a）630kVA及以下露天变电所接线；
（b）320kVA及以下室内变电所接线；
（c）320kVA以上室内变电所接线
如图4-10（a）对于变压器容量在630kVA及以下的露天变电所，其电源进线一般经过跌落式
熔断器接入变压器;
如图4-10（b）对于室内变电所变压器容量在320kVA及以下，且变压器不经常进行投切操作时，高压侧可采用隔离开关和户内式高压熔断器；
如图4-10（c）如变压器经常进行投切操作，或变压器容量在320kVA以上时，高压侧应采用
负荷开关和高压熔断器。
（3）配电系统接线
由于一般民用建筑的总用电负荷较小，变压器容量不大，高压侧可不设置高压开关柜，只在低压侧设置低压配电屏，采用放射式或树干式配电方式对各建筑物供电；
2•高层民用建筑变电所接线
（1）负荷特点
九层以上高层民用住宅、十层及以上高层科研楼和十层以上高层办公楼均属于高层民用建筑
高层民用住宅用电负荷特点是：
照明、空调器等各种家用电器为三级负荷；十九层以下的消防用电设备为二级负荷，乘客电梯也为二级负荷；十九层及以上高层住宅的消防泵、排烟风机、消防电梯、事故照明及疏散诱导标志灯等消防用电设备为一级负荷。
高层科研楼的实验设备等动力负荷容量一般较大，可占全部负荷的80%以上，但利用率较低,多属于二级负荷。
高层办公大楼则主要是照明、空调器和插座等，为二级负荷，但它们的消防用电设备均为一级负荷。
（2）主接线
根据用电负荷等级供电的基本要求可知：
对于一级负荷应双路独立电源供电，这两个电源取自市电网，也可一个电源取自市电网，另一个为自备电源（如柴油发电机组），且二者之间能切换。
当一个电源发生故障或检修时，另一个电源继续供电；二级负荷也应两个电源供电，这两个电源宜取自市电网端10kV变电站的两段母线，或引自任意两台配电变压器的0.4kV低压母线。
目前高层住宅楼群内多设置住宅小区变电所，高层科研楼和高层办公楼设置本单位变电所。
根据高层民用建筑的负荷特点和用电要求，变电所内应设置两台电力变压器，采用一路主供、一路备用的供电方式，集中供电。
高层民用建筑变电所主接线如图4-11所示。
图4-11（a）为两路高压电源同时供电的单母线分段式接线，无母线联络开关，接线较简单，但供电可靠性较低，适用于变压器容量较小，允许低压侧计量的建筑；
图4-11（b）为两路高压电源互为备用的单母线不分段式接线方式。
当一路电源故障或停电时，
作为备用的另一路电源自动投入，运行灵活性较高，一般只对二级负荷供电；
图4-11（c）为两路高压电源同时供电的单母线分段，同时设置母线联络开关。
当任何一路电源故障或停电时，其进线断路器跳闸，母线联络开关自动投入，对故障电源侧的负荷供电。
这种接线方式较为复杂，投资费用增大，但供电可靠性和运行灵活性大大提高，是目前高层民用建筑中广泛采用的方案之一。
（3）配电系统接线
从变电所内两台变压器的低压母线上引出低压双路电源，其中一路照明，另一路为动力。
高层住宅配电系统采用树干式供电方式，电力电缆经过各高层住宅的专用电缆兀接箱，由管线将双路电源引入低压配电室。
在总配电室内有可自动切换的照明、动力两个电源的电源互投装置，解决事故照明的双电源问题；消防泵、电梯和排烟机等负荷也可获得一用一备自动投切的两个电源，即正常时由动力电源供电，照明电源作为备用。
高层科研楼或办公楼均由本单位变电所引来双路低压电源，电力电缆引至楼内总配电室，在总配电室内可完成备用电源的自动切换。
（4）举例
高层民用建筑变电所的典型高低压配电系统主接线如图4-12所示。
图4-12高层民用建筑变电所典型配电系统接线
在变压器的高、低压侧均设置母联开关QFL1、QFL2，并增设了柴油发电机组和相应的母联
转换开关QFL3,该配电系统的接线可适用于高层民用建筑的各级负荷。
3•高层宾馆饭店变电所主接线
（1）负荷特点
现代高层宾馆饭店等旅游性建筑与一般高层民用建筑不同，其内部设施齐全，除客房部、中西餐厅、宴会厅、厨房外，还有酒吧间、咖啡间、舞厅、商店、食品冷库、桑拿间、电话机房、空调及制冷机房、洗衣机房、锅炉房、水房、电梯、消防控制室、电子计算机房、健身房和变配电所等设施，即集居住、商业、办公、娱乐等功能于一身，形成高标准的多元化功能。
这类建筑内部配套电气设备多，以满足现代化办公、管理、娱乐和生活的需要。
同时还具有人员密度大、火灾隐患多，对消防保安要求高的特点。
因此，建筑内多为一、二级负荷。
（2）主接线
高层宾馆饭店变电所应有两个及以上独立电源同时供电，还须考虑设置应急备用发电机组，以供给事故照明、消防设备、电子计算机、电梯等的事故用电，一般要求在发生事故后的15s内自
动恢复供电，从而确保供电的可靠性。
高层宾馆饭店变电所主接线通常可采用如图4-11（b）、（c）所示的变电所高压主接线方案。
图中两路电源为引自城市电网的独立电源，图4-11（c）比图4-11（b）方案增加了一套母联柜，但提高了供电系统的可靠性和灵活性。
为了进一步提高供电系统的可靠性和灵活性，还可以采用三路高压电源供电方案，如图4-13
所示。
图4-13三路高压电源进线的变电所主接线
图4-13（a）中的三路高压电源，其中电源I与电源III，电源II与电源III互为备用，当工作电源I或II故障时，可通过备用电源开关QF1或QF2使电源III向故障电源一侧的负荷供电。
图4-13（b）中的三路高压电源，其中电源I与电源III、电源II与电源III分别通过线联络开关QFL1、QFL2互为备用，此方案较图4-13（a）方案增加了一个电源开关柜，但供电可靠性和灵
活性更高。
（3）配电系统接线
高层宾馆饭店变电所配电系统接线，一、二级负荷通常采用放射式，小容量的二级负荷和三级负荷通常采用树干式及混合式接线。
（4）举例
图4-14为某现代高层宾馆饭店变电所高低压配电系统典型示例。
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图4-14现代高层宾馆饭店变电所高低压配电系统典型接线
图4-14中为两路独立电源引入同时供电，每路独立电源均采用两根电力电缆配线，一用一备。
高低压侧均为单母线分段，母线间设有母线联络开关，并且在低压侧设置两台柴油发电机组，一用一备，在发电机组母线与低压母线间设有联锁倒闸开关
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