變電站的一次設(shè)備及主接線

一、電力系統(tǒng)簡述

電力網(wǎng)：電力系統(tǒng)中各種電壓的變電所及輸配電線路組成的統(tǒng)一體 。

電力系統(tǒng)：由發(fā)電廠中的電氣部分、各類變電所及輸電、配電線路及各種類型的用電設(shè)備組成的統(tǒng)一體，稱為電力系統(tǒng)。

具體組成如下：

發(fā)電廠：生產(chǎn)電能。

電力網(wǎng)：變換電壓、傳送電能。由變電所和電力線路組成。

配電系統(tǒng)：將系統(tǒng)的電能傳輸給電力用戶。

電力用戶：高壓用戶額定電壓在1kV以上，低壓用戶額定電壓在1kV以下。

用電設(shè)備：消耗電能。

動力系統(tǒng)：在電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，把發(fā)電廠的動力部分（例如火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機和水力發(fā)電廠的水庫、水輪機以及核動力發(fā)電廠的反應(yīng)堆等）包含在內(nèi)的系統(tǒng)。

通常，將發(fā)電廠電能送到負(fù)荷中心的線路叫輸電線路。負(fù)荷中心至各用戶的線路叫配電線路。負(fù)荷中心一般設(shè)變電站。

1.1電力網(wǎng)—按電壓等級分類：

低壓網(wǎng)：電壓等級在1kV以下；

中壓網(wǎng)：1～10kV；

高壓網(wǎng)：高于10kV、低于330kV；

超高壓網(wǎng)：低于750kV；

特高壓網(wǎng)：1000kV及以上。

電力網(wǎng)：按電壓等級的高低、供電范圍的大小的分類

地方電力網(wǎng)：電壓等級在35kV及以下，供電半徑在20~50km以內(nèi)

區(qū)域電力網(wǎng)：電壓等級在35kV以上（一般為110kV~220kV），供電半徑超過50km，聯(lián)系較多發(fā)電廠的網(wǎng)絡(luò)

超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)：電壓等級為330kV~500kV的網(wǎng)絡(luò)，其主要任務(wù)是把遠(yuǎn)處發(fā)電廠生產(chǎn)的電能輸送到負(fù)荷中心，同時還聯(lián)系若干區(qū)域電力網(wǎng)形成跨省、跨地區(qū)的大型電力系統(tǒng)

1.2變電所—按其在電力系統(tǒng)中的地位分類

樞紐變電所；中間變電所；地區(qū)變電所；終端電站所：

1.3對電力系統(tǒng)運行的基本要求如下：

（1）保證供電可靠性

（2）保證電能質(zhì)量

（3）提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性

（4）環(huán)境保護問題

1.4電壓質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

1.5頻率：

額定頻率：50Hz（國外：50 或 60Hz）

頻率偏差：±0.2Hz（≥3000MW系統(tǒng)）

±0.5Hz（＜3000MW系統(tǒng)）

國外：±(0.1~0.2)Hz 或 ±0.5Hz

1.6波形：

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：正弦波電壓和電流

諧波的危害與抑制：對于電網(wǎng)、電力設(shè)備、通訊都會產(chǎn)生負(fù)面影響；

1.7額定電壓

額定電壓是由國家規(guī)定的一種標(biāo)準(zhǔn)電壓，是電氣設(shè)備設(shè)計時所依據(jù)的電壓值。在這一電壓下工作時，電氣設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟性能指標(biāo)能夠達(dá)到最佳狀態(tài)，保證長期可靠運行。

1.8電力系統(tǒng)的額定電壓及電壓等級

我國規(guī)定的額定電壓按電壓高低及使用范圍可分為三類：

第一類指100V及其以下的額定電壓。主要用于安全動力、照明、蓄電池及特殊設(shè)備。

第二類指100～1000V之間的額定電壓，其應(yīng)用最廣、數(shù)量最多。

第三類指1000V及其以上電壓等級。電力系統(tǒng)的發(fā)、供、輸、配、用電都采用該電壓等 級。

二、變電站的一次設(shè)備及主接線

2.1輸變電設(shè)備包括

變換電壓的設(shè)備：如變壓器。

接通和開斷電路的開關(guān)電器：如斷路器，隔離開關(guān)，熔斷器等。

防御過電壓，限制故障電流的電器：如避雷器、避雷針、避雷線、電抗器。

無功補償設(shè)備：如電力電容器，同步調(diào)相機，靜止補償器。

載流導(dǎo)體：如母線，引線，電纜，架空線。

接地裝置；如變壓器中性點接地、設(shè)備外殼接地、防雷接地等。

2.2電氣主接線

發(fā)電廠和變電所中的一次設(shè)備，按照一定規(guī)律連接而成的電路，也稱電氣一次接線或一次系統(tǒng)。

2.3 輸電線路

1）開關(guān)電器

高壓斷路器的基本參數(shù)

額定開斷電流INbr、全開斷時間tab、合閘時間ton

額定動穩(wěn)定電流（峰值）ies、熱穩(wěn)定電流It、自動重合閘性能

2）電流互感器

運行特點：二次繞組不能開路

二次接線：單相接線；星形接線；不完全星形接線

3）電壓互感器

運行特點：二次繞組不能短路

接線方式：

2.4 電力系統(tǒng)接線和輸變電網(wǎng)絡(luò)接線

1）電力系統(tǒng)接線

地理接線圖：表明各發(fā)電廠、變電所的相對地理位置和它們之間的聯(lián)接關(guān)系

電氣接線圖：表明電力系統(tǒng)中各主要元部件之間和廠所之間的電氣聯(lián)接關(guān)系

2）輸變電網(wǎng)絡(luò)接線

無備用：單回路放射式、干線式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)等，每一負(fù)荷只能靠一條線路獲得電能，又稱開式網(wǎng)絡(luò)。

有備用：雙回路式、單環(huán)式、雙環(huán)式和兩端供電式等，每一個負(fù)荷點至少可以通過兩條線路從不同方向取得電能，又稱閉式網(wǎng)絡(luò)。

2.5 電氣主接線的基本接線形式

有匯流母線：單母線、單母線分段，雙母線，雙母線分段；增設(shè)旁路母線或旁路隔離開關(guān)，一倍半斷路器接線，變壓器母線組接線等。

無匯流母線：單元接線、橋形接線、角形接線等。

幾個基本概念：

匯流母線：起匯集和分配電能的作用，也稱匯流排。

進(jìn)、出線：進(jìn)線指電源，出線指線路。

斷路器、隔離開關(guān)（母線、線路）、接地刀閘：

三、變電站的一次接線

一次設(shè)備及一次系統(tǒng)

一次設(shè)備有：發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電抗器、電力電纜以及母線、輸電線路等。

由這些設(shè)備按一定規(guī)律相互連接構(gòu)成的電路稱為一次接線或一次系統(tǒng)，它是發(fā)電、輸變電和配電的主體。

3.1單母線接線

1）特點

簡單、清晰、設(shè)備少。

當(dāng)母線故障或檢修或母線隔離開關(guān)檢修時，整個系數(shù)全部停電。

斷路器檢修期間也必須停止該回路的供電。

2）適用范圍

單電源的發(fā)電廠和變電所，且出線回路數(shù)少，用戶對供電可靠性要求不高的場合。

3.2單母線分段連接

1）特點

減少母線故障或檢修時的停電范圍。

斷路器檢修期間必須停止該回路的供電。

母線分段的數(shù)目，通常以2～3分段為宜，分段太多增加了分段斷路器。

2）適用范圍

6~10kV配電裝置出線6回及以上；

35kV出線數(shù)為4~8回；

110220kV出線數(shù)為34回。

3.3單母線分段加裝旁路母線接線

1）旁路母線的作用

不停電檢修進(jìn)出線斷路器。

2）操作方式（檢修QF4，且WL4不停電）

如A、B段經(jīng)QF1和QS1、QS2并列運行，則閉合QS5斷開QF1→斷開QS1→閉合QS3→閉合QF1使W3帶電（不要首先閉合QS8）。此時若W3隱含故障，則由繼電保護裝置動作斷開QF1。

若W3充電正常，操作可以繼續(xù)進(jìn)行：→合上QS8→斷開QF4。這時WL4由母線B→QS2→QF1→QS3→W3→QS8→WL4供電。并由QF1替代斷路器QF4。

QF4檢修前，應(yīng)把QS6、QS7斷開。

QF4檢修前，應(yīng)把QS6、QS7斷開。

3）適用范圍

中小型發(fā)電廠和35~110kV的變電所。

3.4雙母線接線

1）接線圖

具有兩組母線W1，W2。每一回路經(jīng)一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)分別與兩組母線連接，母線之間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器QF（簡稱母聯(lián)）連接。

2）運行方式

母聯(lián)QF斷開，一組母線工作，另一組母線備用，全部進(jìn)出線接于運行母線上。

母聯(lián)QF斷開，進(jìn)出線分別接于兩組母線，兩組母線分裂運行。

母聯(lián)QF閉合，電源和饋線平均分配在兩組母線上。

3）優(yōu)點

檢修一組母線，可使回路供電不中斷；一組母線故障，部分進(jìn)出線會暫時停電。

供電可靠，調(diào)度靈活，又便于擴建。

3.5雙母線帶旁路母線接線

雙母線帶旁路接線就是在雙母線接線的基礎(chǔ)上，增設(shè)旁路母線。其特點是具有雙母線接線的優(yōu)點，當(dāng)線路（主變壓器）斷路器檢修時，仍有繼續(xù)供電，但旁路的倒換操作比較復(fù)雜，增加了誤操作的機會，也使保護及自動化系統(tǒng)復(fù)雜化，投資費用較大，一般為了節(jié)省斷路器及設(shè)備間隔，當(dāng)出線達(dá)到5個回路以上時，才增設(shè)專用的旁路斷路器，出線少于5個回路時，則采用母聯(lián)兼旁路或旁路兼母聯(lián)的接線方式。

3.6一個半斷路器接線

1）接線圖

在母線W1，W2之間，每串接有三臺斷路器，兩條回路，每二臺斷路器之間引出一回線，故稱為一臺半斷路器接線，又稱二分之三接線。

2）特點

具有較高的供電可靠性及運行靈活性。

母線故障，只跳開與此母線相連的斷路器，任何回路不停電。

隔離開關(guān)不作操作電器，減少了誤操作的幾率。

使用設(shè)備較多，投資較大，二次控制接線和繼電保護配置也比較復(fù)雜。

3）適用范圍

大型電廠和變電所的超高壓配電裝置。