供配电系统概述.ppt

供配电系统技术培训 供配电系统概述 第一章电力系统基本概念 电是现代工业与社会的血液 广泛应用在一切生产领域和日常生活的方方面面 电能的优点 输送 分配 转换 控制 使用方便 电力系统 由发电 送电 变电 配电和用电组成的整体称为电力系统 电网 电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所 称为电力网或电网 动力系统 电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户 就称为动力系统 第一章电力系统基本概念 1 1电力系统的定义 第一章电力系统基本概念 电力系统组成示意图 第一章电力系统基本概念 电力系统的输配电方式示意图 第一章电力系统基本概念 1 2电力系统的特点 1 发 供 用电在同一瞬间完成 具有同时性 有功功率 无功功率在任何瞬间都要达到平衡 2 与国民经济 人民生活关系密切 3 过渡过程的短暂性 可能造成一些事故或中断供电 第一章电力系统基本概念 1 3对电力系统的基本要求 1 保证连续可靠的供电 断电会造成不良政治 经济影响 2 保证良好的电能质量 频率 电压 正弦波形 3 保证电力系统运行的经济性 第一章电力系统基本概念 1 4负荷等级 根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治 经济上造成的损失或影响的程度进行分级 并针对不同负荷等级确定其对供电电源的要求 我们通常将负荷分为三级 1 一级负荷2 二级负荷3 三级负荷 第一章电力系统基本概念 供电要求 一级负荷 应由两个电源供电 当一个电源发生故障时 另一个电源不应同时受到损坏 一级负荷中特别重要的负荷 除由两个电源供电外 尚应增设应急电源 并严禁将其它负荷接入应急供电系统 二级负荷 宜由两回线路供电 三级负荷 无特殊要求 第一章电力系统基本概念 1 5额定频率 按国家标准规定 我国所有交流电力系统的额定频率为50Hz 频率偏差 0 2Hz 第一章电力系统基本概念 1 6额定电压等级 国家对于电力网及电气设备规定的标准电压等级 1 能使电气设备的生产实现标准化 系列化 2 电气设备长期工作在该电压时具有最佳技术和经济性能 电压偏差 一般为 5 电压波动 2 5 电网谐波 第一章电力系统基本概念 我国交流电力网和电气设备的额定电压 线间电压 单位kv 第二章变电所的电气主接线 变电所主接线 是电气部分的主体 由其把变压器 断路器等各种电气设备通过母线 导线有机地联结起来 并配置避雷器 互感器等保护 测量电器 构成变电所汇集和分配电能的一个系统 第二章变电所的电气主接线 2 1电气主接线的基本要求 1 保证必要的供电可靠性和电能质量2 具有一定的灵活性和方便性3 具有经济性4 具有发展和扩建的可能性 第二章变电所的电气主接线 2 2电气主接线的基本方式 单母线接线单母线分段接线双母线接线桥式接线 第二章变电所的电气主接线 2 2 1单母线接线 单母线接线的特点是整个配电装置只有一组母线 所有电源进线和出线都接在同一组母线上 每一回路均装有断路器QF和隔离开关QS 双电源不能同时投入 技术措施 闭锁 双电源单母线 第二章变电所的电气主接线 第二章变电所的电气主接线 2 2 2单母线分段接线 当引出线数目较多时 为提高供电可靠性 可用断路器将母线分段 即采用单母线分段接线方式 正常工作时 分段断路器可以接通也可以断开 第二章变电所的电气主接线 2 2 3双母线接线 双母线接线有两组母线 母线 和母线 两组母线之间通过母线联络断路器QF 以下简称母联断路器 连接 每一条引出线和电源支路都经一台断路器与两组母线隔离开关分别接至两组母线上 第二章变电所的电气主接线 a 内桥接线 b 外桥接线 2 2 4桥式接线桥式接线适用于仅有两台变压器和两条出线的装置 桥式接线仅用三台断路器 可分为内桥和外桥两种接线方式 第三章电力系统的中性点运行方式 3 1中性点运行方式有 中性点不接地系统中性点经消弧线圈接地系统中性点直接接地系统 电力系统中性点是指发电机 变压器星形接线中性点 第三章电力系统的中性点运行方式 3 1 1中性点不接地系统 中性点不接地系统 中性点不接地系统适用于10kV架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络 该接地方式在运行中若发生单相接地故障 流过故障点电流仅为电网对地电容中通过的电流 称为小接地电流系统 第三章电力系统的中性点运行方式 优点 缺点 结构简单 运行方便 不需任何附加设备 投资经济 中性点不接地系统由于故障时接地电流很小 瞬时故障一般可自动熄弧 非故障相对地电压升高为线电压 但不破坏系统的对称性 故可带故障连续供电2h 供电的可靠性相对提高 当系统发生接地时 接地点电弧的反复熄灭与重燃 相当于电容反复充电 由于对地电容中的能量不能释放 可造成电压升高 从而对设备绝缘造成威胁 发展成相间短路故障 造成事故扩大 第三章电力系统的中性点运行方式 3 1 2中性点经消弧线圈接地系统 中性点经消弧线圈接地系统 中性点不接地系统具有单相接地故障时可继续供电的优点 但当接地电流较大时容易产生接地而造成危害 为了克服这一缺点 可设法减小接地处的接地电流 采用的方法是在出现单相接地故障时使接地处流过一个感性电流 因而减小接地电流 采用中性点经消弧线圈接地的运行方式 3 10kV电网 30A35 60kV电网 10A 可靠性高 投资不太大 能够抑制电磁式电压互感器饱和引起的谐振 优点 缺点 消弧线圈接近于全补偿运行时 会放大中性点的位移电压 出现 虚幻接地 现象 零序保护无法检出接地的故障线路 单相接地故障选线准确率低 第三章电力系统的中性点运行方式 第三章电力系统的中性点运行方式 3 1 3中性点直接接地系统 中性点直接接地系统就是把电源中性点直接与 地 相接 我国110kV及以上电压等级的电力系统均属于这种大接地电流系统 中性点直接接地系统 该系统运行中若发生一相短路 立即造成系统中流过很大的单相接地电流 依靠系统中继电保护装置跳闸可迅速切除故障 再用重合闸恢复正常供电 第三章电力系统的中性点运行方式 优点 缺点 电网绝缘水平和投资降低 操作过电压均比中性点绝缘电网低 系统不易过电压 供电可靠性相对低 短路大接地电流使地电位上升较高 增加电力设备损伤 对通讯系统造成的干扰影响也较大 第三章电力系统的中性点运行方式 3 2低压配电系统的接地型式 3 2 1 TN系统接线TN C系统 整个系统的中性线N与保护线PE是合一的 TN S系统 整个系统的中性线N与保护线PE是分开的 TN C S系统 系统中有一部分线路的中性线N与保护线PE是合一的 第三章电力系统的中性点运行方式 a TN C系统 b TN S系统 c TN C S系统 第三章电力系统的中性点运行方式 3 2 2TT系统 TT系统是中性点直接接地的三相四线制系统中的保护接地方式 配电系统的中性线N引出 但电气设备的不带电金属部分经各自的接地装置直接接地 与系统接地线不发生关系 当发生单相接地 机壳带电故障时 通过接地装置形成单相短路电流 使故障设备电路中的过电流保护装置动作 迅速切除故障设备 减少人体触电的危险 第三章电力系统的中性点运行方式 低压配电的TT系统 第三章电力系统的中性点运行方式 3 2 3IT系统 IT系统是在中性点不接地或经阻抗接地的三相三线制系统中采用的保护接地方式 电气设备的不带电金属部分直接经接地体接地 低压配电的IT系统 第四章供配电系统的主要电气设备 供配电系统中担负输送和分配电能任务的电路 称为一次电路 也称主电路 供配电系统中用来控制 指示 监测和保护一次电路及其中电气设备运行的电路称为二次电路 通常称为二次回路 相应地 供配电系统中的电气设备可分为两大类 一次电路中的所有电气设备 称为一次设备 二次回路中的所有电气设备 称为二次设备 第四章供配电系统的主要电气设备 供配电系统的主要电气设备是指一次设备 一次设备按其功能可分以下几类 1 变换设备 指按系统工作要求来改变电压或电流的设备 例如电力变压器 电压互感器 电流互感器及变流设备等 2 控制设备 指按系统工作要求来控制电路通断的设备 例如各种高低压开关 3 保护设备 指用来对系统进行过电流和过电压保护的设备 例如高低压熔断器和避雷器 4 无功补偿设备 指用来补偿系统中的无功功率 提高功率因数的设备 例如并联电容器 5 成套配电装置 指按照一定的线路方案的要求 将有关一次设备和二次设备组合成一体的电气装置 例如高低压开关柜 动力和照明配电箱等 第四章供配电系统的主要电气设备 供配电系统中主要一次设备的图形符号和文字符号如表4 1所示 第四章供配电系统的主要电气设备 第四章供配电系统的主要电气设备 4 1电力变压器电力变压器 TM 是变电所的核心设备 通过它将一种电压的交流电能转换成另一种电压的交流电能 以满足输电 供电 配电或用电的需要 4 1 1常用电力变压器的种类 1 按相数分类 有三相电力变压器和单相电力变压器 大多数场合使用三相电力变压器 在一些低压单相负载较多的场合 也使用单相变压器 2 按绕组导电材料分类 有铜绕组变压器和铝绕组变压器 目前一般均采用铜绕组变压器 3 按绝缘介质分类 有油浸式变压器和干式变压器 普通油浸式变压器 全密封式干式变压器有不易燃烧 不易爆炸的特点 特别适合在防火 防爆要求高的场合使用 绝缘形式有环氧浇注式 六氟化硫 SF6 充气式等 第四章供配电系统的主要电气设备 油浸式变压器 干式变压器 第四章供配电系统的主要电气设备 4 1 2常用变压器的容量系列我国目前的变压器产品容量系列为R10系列 即变压器容量等级是按为倍数确定的 如 100kVA 125kVA 160kVA 200kVA 250kVA 315kVA 500kVA 630kVA 800kVA 1000kVA 1250kVA 1600kVA等 第四章供配电系统的主要电气设备 小型 1600 中型1600 6300 大型8000 63000 特大型 63000 第四章供配电系统的主要电气设备 4 1 3电力变压器的型号电力变压器全型号的表示和含义如下 例如 SZ9 4000 35为三相铜绕组油浸式有载调压电力变压器 设计序号为9 高压绕组电压为35kV 额定容量为4000kV A 第四章供配电系统的主要电气设备 4 1 4变压器的运行方式 1 正常运行方式 额定参数及以下运行 可长期运行 2 正常过负荷运行方式 负荷超过允许值时的运行 在绝缘和寿命不受影响的前提下 允许运行一定时间 3 事故过负荷运行方式 当电力系统发生事故时 为保证供电可靠性 变压器允许短时过负荷的能力 第四章供配电系统的主要电气设备 高压断路器 QF 是带有强力灭弧装置的高压开关设备 是供配电系统中重要的开关设备 它能够开断和闭合正常线路与故障线路 主要用于供配电系统发生故障时与保护装置配合自动切断系统的短路电流 4 2高压断路器 第四章供配电系统的主要电气设备 高压断路器通常按照灭弧介质分类 主要有 多油断路器少油断路器 已基本淘汰 真空断路器SF6 六氟化硫 断路器 4 2 1高压断路器的分类 第四章供配电系统的主要电气设备 4 2 2高压断路器的型号含义 第四章供配电系统的主要电气设备 4 2 3断路器的操动机构 根据断路器合闸时所用能量形式的不同 操动机构可分为以下几种 手动机构 CS型 指用人力进行合闸的操动机构 电磁机构 CD型 指用电磁铁合闸的操动机构 弹簧机构 CT型 指事先用人力或电动机使弹簧储能实现合闸的弹簧合闸操动机构 电动机机构 CJ型 指用电动机合闸与分闸的操动机构 液压机构 CY型 指用高压油推动活塞实现合闸与分闸的操动机构 气动机构 CQ型 指用压缩空气推动活塞实现合闸与分闸的操动机构 第四章供配电系统的主要电气设备 SN10 10型断路器 SW6 110型断路器 ZN28 12型 VD4型 第四章供配电系统的主要电气设备 瓷柱式 落地罐式 第四章供配电系统的主要电气设备 SF6断路器 第四章供配电系统的主要电气设备 1 高压隔离开关 QS 2 高压负荷开关 QL 3 高压熔断器 FU 4 3其它高压开关设备 第四章供配电系统的主要电气设备 和断路器配合使用时 要严格遵守操作顺序 即停电时 应先拉开断路器 后拉开隔离开关 送电时 应先合隔离开关 再闭合断路器 4 3 1高压隔离开关 1 隔离电源 确保检修安全 2 倒闸操作 改变运行方式 3 分 合小电流 主要作如下操作 1 分 合避雷器 电压互感器和空载母线 2 分 合励磁电流不超过2A的空载变压器 3 关合电容电流不超过5A的空载线路 4 3 1 1高压隔离开关的作用 第四章供配电系统的主要电气设备 4 3 1 2高压隔离开关的分类和型号高压隔离开关按装设地点的不同 可分为户内式和户外式两种 按绝缘支柱数目 可分为单柱式 双柱式和三柱式 按有无接地刀闸 可分为无接地刀闸 一侧有接地刀闸和两侧有接地刀闸 按操动机构可分为手动式 电动式 气动式和液压式 高压隔离开关全型号的表示和含义如下 GN2 35隔离开关 户内单相双柱式隔离开关 第四章供配电系统的主要电气设备 第四章供配电系统的主要电气设备 4 3 2高压负荷开关 4 3 2 1高压负荷开关的功能高压负荷开关具有简单的灭弧装置 因而能通断一定的负荷电流和过负荷电流 但不能断开短路电流 它必须与高压熔断器串联使用 以借助熔断器来切断短路故障 负荷开关断开后 与隔离开关一样具有明显可见的断开间隙 因此 负荷开关也具有隔离电源 保证安全检修的功能 第四章供配电系统的主要电气设备 4 3 2 2高压负荷开关的分类和型号高压负荷开关按安装地点的不同可分为户内式和户外式 按灭弧方式的不同可分为产气式 压气式 油浸式 真空式和SF6式 高压负荷开关全型号的表示和含义如下 第四章供配电系统的主要电气设备 高压真空负荷开关 第四章供配电系统的主要电气设备 4 3 3高压熔断器高压熔断器是供配电网络中人为设置的最薄弱的元件 当其所在电路发生短路或长期过载时 它便因过热而熔断 并通过灭弧介质将熔断时产生的电弧熄灭 最终开断电路 以保护电力电路及其它的电气设备 跌落式熔断器 户内高压限流熔断器 第四章供配电系统的主要电气设备 高压熔断器全型号的表示和含义如下 电流互感器 TA 电压互感器 TV 从基本结构和原理来说 互感器是一种特殊的变压器 互感器的作用 1 将一次回路中的大电流 高电压变为小电流 低电压供二次设备使用 2 使测量仪表标准化 小型化 3 使二次设备与一次侧电气隔离 保证设备和人身安全 4 4互感器 第四章供配电系统的主要电气设备 电流互感器将主回路的大电流变换成小电流 供计量和继电保护用 电流互感器二次侧额定电流通常为5A或1A 电流互感器的使用注意事项 电流互感器二次侧严禁开路 电流互感器二次侧必须一点接地 注意电流互感器二次绕组的极性 第四章供配电系统的主要电气设备 4 4 1电流互感器 第四章供配电系统的主要电气设备 电流互感器全型号的表示和含义如下 第四章供配电系统的主要电气设备 电流互感器的接线方式 第四章供配电系统的主要电气设备 1 单相式接线只能测量单相负荷电流或三相对称电路中一相的电流以监视三相运行 例如电动机回路 2 两相电流差接线 又叫两相交叉接线 这种接线适用于中性点不接地的三相三线制电路中供作电流继电保护之用 第四章供配电系统的主要电气设备 3 三相星型接线 又叫完全星形接线 它是由三只完全相同的电流互感器构成 由于每相都有电流流过 当三相负载不平衡时 公共线中就有电流流过 因此 公共线是不能断开的 否则就会产生计量误差 该种接线方式适用于高压大接地电流系统 发电机和变压器二次回路 低压三相四线制电路 第四章供配电系统的主要电气设备 4 两相V形接线 也叫两相不完全星型接线 在中性点不接地的三相三线制电路中 广泛用于测量三相电流 电能及作为过电流继电保护之用 这种接线方式是根据三相交流电路中三相电流之和为零的原理构成的 公共线上的电流为ia ic ib 反应的是B相的相电流 第四章供配电系统的主要电气设备 电压互感器可以扩大测量范围 相当于是一种降压变压器 它是由两个或者三个互相绝缘的线圈绕在同一个铁芯上构成的 二次侧额定电压为100V 电压互感器的使用注意事项 电压互感器在使用时 二次侧不能短路 为了安全起见 电压互感器二次侧必须有一端接地 4 4 2电压互感器 第四章供配电系统的主要电气设备 第四章供配电系统的主要电气设备 电压互感器全型号的表示和含义如下 电压互感器的接线方式 第四章供配电系统的主要电气设备 1 单相接线测量任意两相之间的线电压 如果互感器一次绕组的一端接在线路上 另一端接地 互感器可测量某一相对地电压 2 不完全星形接线 V V接线 两个电压互感器分别接于线电压UAB和UBC上 一次绕组不能接地 二次绕组为安全 一端接地 这种接线方式广泛用于小接地短路电流系统或经消弧线圈接地系统中 只用两个单相电压互感器可以得到对称的三个线电压 不能测量相电压 一次绕组接入系统线电压 二次绕组电压为100V 当继电保护装置和测量表计只需用线电压时 可采用这种接线方式 二次侧必须有一点接地 第四章供配电系统的主要电气设备 3 Y0 Y0接线 由三个单相互感器一 二次侧均接成Y0形 可供给要求线电压的仪表和继电器以及要求相电压的绝缘监视电压表 由于小电流接地系统在一次电路发生单相接地时 另两个完好相的相电压要升高到线电压 所以绝缘 监视电压表要按线电压选择否则在发生单相接地时 电压表可能被烧毁 第四章供配电系统的主要电气设备 4 Y yn接线 三相三柱式电压互感器的接线 可用来测量线电压 不许用来测量相对地的电压 即不能用来监视电网对地绝缘 因此它的原绕组没有引出的中性点 注意 一次绕组中性点不引出 因为零序磁通无通路 a b c 第四章供配电系统的主要电气设备 5 Y0 Y0 接线 用三台单相三绕组电压互感器构成Y0 Y0 接线 用于3 220kV系统 110kV及以上无高压熔断器 供接入交流电网绝缘监视仪表和继电保护用 三相五柱式电压互感器只用于3 15kV系统 其接线与三台单相三绕组电压互感器构成Y0 Y0 接线基本相同 该接线方式其二次绕组用来测量相间电压和相对地电压 辅助二次绕组接成开口三角形检测零序电压 第四章供配电系统的主要电气设备 三相五柱式电压互感器的附加二次绕组每相的额定电压按100V 3设计 接成开口三角形 亦要求一点接地 正常时 开口三角形绕组两端电压为零 如果系统发生一相完全接地 开口三角形绕组两端会出现100V电压 供给绝缘监测继电器 使之发出一个故障信号 但不跳开断路器 第四章供配电系统的主要电气设备 第四章供配电系统的主要电气设备 低压断路器 刀开关 低压负荷开关 4 5低压开关设备 交流接触器 第四章供配电系统的主要电气设备 4 6电力线路 4 6 1架空线路是用杆塔将导线悬挂在空中 导线利用绝缘瓷瓶支持在杆塔的横担上 架空线路主要由导线 杆塔 绝缘瓷瓶和线路金具等基本元件组成 第四章供配电系统的主要电气设备 4 6 2电缆线路与架空线路相比 具有运行可靠 不易受外界影响 不占地面的优点 但同时也具有投资大 敷设维修困难 难于发现和排除故障的缺点 第四章供配电系统的主要电气设备 电缆直接埋地敷设1 电力电缆 2 砂 3 保护盖板 4 填土 第四章供配电系统的主要电气设备 电缆在电缆沟内敷设a 户内电缆沟b 户外电缆沟c 厂区电缆沟1 盖板 2 电力电缆 3 电缆支架 4 预埋铁件 第四章供配电系统的主要电气设备 4 7成套配电装置成套配电装置是按照电气主接线的要求 把一 二次电气设备组装在全封闭或半封闭的金属柜中 构成供配电系统中进行接收 分配和控制电能的总体装置 高压开关柜低压开关柜组合电器 第四章供配电系统的主要电气设备 4 7 1高压开关柜高压开关柜是金属封闭开关设备的俗称 是按一定的电路方案将有关电气设备组装在一个封闭的金属外壳内的成套配电装置 高压开关柜结构紧凑 占地面积小 安装工作量小 使用和维修方便 且有多种接线方案以供选择 故用户使用极为便利 第四章供配电系统的主要电气设备 第四章供配电系统的主要电气设备 高压开关柜全型号的表示及含义如下 第四章供配电系统的主要电气设备 A 母线室 B 手车 断路器 室 C 电缆室 D 继电器仪表室 KYN系列 第四章供配电系统的主要电气设备 JYN 10型高压开关柜 断路器手车柜未推入 1 仪表屏2 手车室3 上触头 兼有隔离开关功能 4 下触头 兼有隔离开关功能 5 SN10 10型断路器手车 高压开关柜的 五防 功能 高压开关柜必须装设机械或电气闭锁装置来实现 五防 功能 从而防止电气误操作和保障人身安全 具体功能为 防止误分 误合断路器 防止带负荷推拉