供配电系统一次接线分析ppt课件.ppt

供配电系统一次接线 第一节概述第二节电力变压器选择第三节高低压电器概述第四节变配电所的电气主接线第五节高低压配电系统第六节变配电所与箱式变电站第七节供配电方案的技术经济比较本章小结 1 一 一次接线概念 所谓一次接线是指由电力变压器 各种开关电器及配电线路 按一定顺序连接而成的用于电能输送和分配的电路 亦称主电路 一次接线包括变配电所电气主接线和高低压配电系统接线两方面 第一节概述 一次接线的图形表示称为一次接线图 它是一种概略图 用国家标准电气简图用图形符号并按电流通过顺序排列 概略地表达供配电系统 电气装置的基本组成和连接关系等全面特性的简图 一般绘制成单线图 2 二 对一次接线的基本要求 应符合国家标准有关技术规范的要求 正确选择电气设备及其监视 保护系统 基本要求 安全可靠优质灵活经济 应符合一 二级负荷对供电可靠性的要求 应保证供电电压偏差 电压波动和闪变 高次谐波 三相电压不平衡等技术参数不低于国家规定指标 用最少的切换来适应各种不同的运行方式 如变压器经济运行方式 电源线路备用方式等 在满足上述技术要求的前提下 尽量做到接线简化 占地少 总拥有费用最小 3 一 电力变压器的型式选择 电力变压器型式选择是指确定变压器的相数 调压方式 绕组型式 绝缘及冷却方式 联结组别等 并应优先选用技术先进 高效节能 免维护的新产品 第二节电力变压器选择 调压方式 无励磁调压变压器 有载调压变压器 绝缘及冷却方式 油浸式变压器 干式变压器和充气式变压器有自冷 风冷 强迫油循环自冷 强迫油循环水冷 强迫油循环风冷等 联结组别 Yd11 Ynd11 Dyn11 Yyno Yzn11等 绕组型式 双绕组 三绕组和自耦变压器 4 Ynd11联接绕组接线图与相量图 35 110 10 5kV总降压变压器一般为油浸式三相双绕组有载调压变压器 Yd11 Ynd11 联接组 5 Dyn11联接的优点 有利于单相接地故障的切除 有利于抑制零序谐波 单相负载能力强 Yyno联接绕组接线图及相量图 Dyn11联接绕组接线图及相量图 10 0 4kV配电变压器一般为干式或油浸式三相双绕组无励磁调压变压器 Dyn11联接组 6 二 容量的选择 容量还应满足大型电动机及其它冲击负荷的起动要求 一般单台配电变容量不宜大于1600kVA 一 台数的选择 考虑因素 供电可靠性要求 负荷变化与经济运行 集中负荷容量大小 对两台变压器 一般为等容量 互为备用 满足条件 SrT 0 6 0 7Sc且SrT Sc 保证在计算负荷下变压器能长期可靠运行 二 电力变压器的台数与容量选择 对单台变压器满足条件 SrT SC 应留有15 30 余量 7 例5 1某工业企业拟建造一座10 0 38kV变电所 所址设在厂房建筑内 已知总计算负荷为1800kVA 其中一 二级负荷900kVA cos 0 8 试初选其主变压器的型式 台数和容量 选用SCB10型10 0 4kV电力变压器 无励磁调压 分接头 5 联接组别Dyn11 带风机冷却并配置温控仪自动控制 带IP20防护外壳 每台变压器容量Sr T 0 7 1565kVA 1096kVA 且Sr T 783kVA 因此初选每台变压器容量为1000kVA 解1 选择变压器型式 因有较多的一 二级负荷 故初选两台主变压器 无功补偿后的总计算负荷Sc 1800kVA 0 8 0 92 1565kVA 其中Sc 900kVA 0 8 0 92 783kVA 2 选择变压器台数 3 选择每台变压器的容量 8 三 电力变压器的过负荷运行 一 变压器过负荷分析 正常过负荷 在正常周期性负载 一个周期通常是24h 中 在某段时间内施加了超过额定负载的电流 此时绝缘寿命的过度损失可由其他时间内施加低于额定负载的电流所补偿 事故过负荷 供配电系统中发生事故或并列运行的两台变压器因故障切除一台时 由于系统中的负荷重新分配 将有可能出现部分变压器的负荷严重超过额定值 短期急救负载 或过负荷持续较长时间 长期急救周期性负载 的情况 变压器在过负荷运行状态下 负载损耗增加 不利于节能 9 二 变压器过负荷限值 表3 1油浸式变压器的负载电流和温度限值 注 1 表中温度与电流限值不同时适用 电流可比表中限值低一些 以满足温度限制的要求 相反地 温度可比表中限值低一些 以满足电流限制的要求 2 表中未规定短期急救负载的顶层油温和热点温度 是因为在配电变压器上控制急救负载的持续时间 通常是不现实的 应当注意到 当热点温度超过140 时 可能产生气泡 从而使变压器的绝缘强度下降 GB T1094 7 2008 电力变压器第7部分 油浸式电力变压器负载导则 10 对正常周期性负载 干式电力变压器负载电流不超过1 5倍的额定值 热点温度限制到各自绝缘系统等级所规定的值 见表3 2 表3 2干式变压器的温度限值 GB T17211 1998 干式电力变压器负载导则 11 一 电器的有关知识 一 电器的功能及要求 第三节高低压电器概述 电器 器件或多个器件的组合 它能作为实现特定的功能的独立单元使用 按供配电系统工作要求来改变电压或电流 按供配电系统工作要求来接通或分断主电路 用来对供配电系统进行过电流和过电压等的保护 调节供配电系统的电压和功率因数等参数 控制电路和控制系统的通断 功能 12 安全可靠的绝缘 必要的载流能力 较高的通断能力 良好的机械性能 必要的电气寿命 完善的保护性能 表征参数有额定电压 最高工作电压 工频试验电压和冲击试验电压等 表征参数有额定电流 额定短时耐受电流和额定峰值耐受电流等 表征参数有额定开断电流和额定关合电流等 表征参数有机械寿命等 表征参数有电气寿命等 满足选择性 速动性 灵敏性 可靠性等要求 要求 高可靠 高性能 小型化模块化和组合化电子化和智能化 发展趋势 13 二 开关电器中的电弧 开关电器是用于接通或分断一个或多个电路电流的电器 机械式开关电器在利用其触头的位移来开断电路的瞬间 其动静触头间会出现弧光放电 电弧 电弧是一种自持气体导电 电离气体中的电传导 其大多数载流子为一次电子发射所产生的电子 触头金属表面因一次电子发射 热离子发射 场致发射或光电发射 导致电子逸出 间隙中气体原子或分子会因电离 碰撞电离 光电离和热电离 而产生电子和离子 另外 电子或离子轰击发射表面又会引起二次电子发射 当间隙中离子浓度足够大时 间隙被电击穿而发生电弧 电弧对供配电系统的安全运行有很大的影响 开关电器在结构设计上要保证其操作时电弧能迅速地熄灭 14 真空灭弧室可以迅速恢复间隙绝缘能力以及耐受系统瞬态恢复电压的能力 最终将电弧熄灭 交流电弧每一个周期要暂时熄灭两次 15 二 高压电器 高压电器 一般指用于标称电压在1kV以上的电路中起关合 开断 保护 控制 变换和调节作用的电器 一 高压断路器 断路器 一种能关合 承载和开断正常回路电流 并能关合 在规定的时间内承载和开断规定的过载电流 包括短路电流 的开关设备 按其采用的灭弧介质分 有油断路器 六氟化硫 SF6 断路器 真空断路器以及压缩空气断路器 磁吹断路器等类型 1 真空断路器 真空断路器是利用 真空 气压为10 2 10 6Pa 灭弧的一种断路器 其触头在真空灭弧室内关合 开断 16 2 六氟化硫断路器 六氟化硫断路器 用SF6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器 其触头在SF6气体灭弧室内关合 开断 SF6气体有优异的绝缘及灭弧性能 其绝缘强度约为空气的3倍 其绝缘强度恢复的速度约比空气快100倍 3 高压断路器的操动机构 交流或直流操作电源 合闸所需能量小 直流操作电源 合闸所需能量大 直流操作电源 合闸所需能量小 操动机构 操作开关设备使之合 分的装置 操动机构一般由合闸机构 分闸机构和保持合闸机构等三部分组成 操动机构的辅助开关还可以指示开关设备工作状态及实现联锁作用 17 二 高压熔断器 熔断器 一种当电流超过规定值一定时间后 以它本身产生的热量使熔体熔化而开断电路的电器 熔体熔断过程 1 从熔体中出现短路 或过载 电流起到熔体熔断 熔化时间t1长到几小时 短到几个毫秒甚至更短 2 从熔体熔断到产生电弧 t2很短 一般在毫秒以下 t1 t2称为熔断器的弧前时间 3 从电弧产生到电弧熄灭 燃弧时间t3一般为几十毫秒 短的可到几毫秒 限流式熔断器 在规定电流范围内动作时 以它本身所具备的功能将电流限制到低于预期电流峰值的一种熔断器 高压熔断器按安装场所分 户内限流式熔断器和户外喷射式熔断器 18 三 高压隔离开关 隔离开关 一种在分位置时触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志 在合位置时能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内异常条件 例如短路 下的电流的开关设备 户内高压隔离开关一般采用手力操动机构 户外高压隔离开关可采用电动操作 高压隔离开关主要用来隔离高压电源以保证其他设备的安全检修 它没有专门的灭弧装置 因此不允许带负荷操作 但它可以用来通断一定的小电流 如励磁电流不超过2A的空载变压器 电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器的电路等 19 四 高压负荷开关 负荷开关 一种能够在正常的回路条件或规定的过载条件下关合 承载和开断电流以及在异常的回路条件 如短路 下在规定的时间内承载电流的开关设备 高压负荷开关的结构按不同灭弧介质可分为压缩空气 有机材料产气 SF6气体和真空负荷开关四种 高压负荷开关一般采用手力弹簧操动机构 当有遥控操作要求时 也可配置电动弹簧操动结构 五 高压负荷开关 熔断器组合电器 高压负荷开关 熔断器组合电器 一种包括一组三极负荷开关及三个带撞击器的熔断器 任何一个撞击器动作 应使负荷开关三极全部自动分闸的组合电器 20 高压电器的功能及符号表 21 六 高压金属封闭开关设备 高压开关设备 高压开关与控制 测量 保护 调节装置以及辅件 外壳和支持件等部件及其电气和机械的联结组成的总称 金属封闭开关设备则是除进出线外 其余完全被接地金属外壳封闭的开关设备 主要组成部件分别装在接地的用金属隔板隔开的隔室中 其某些元件也分装于单独的隔室内 但具有一个或多个符合一定防护等级的非金属隔板 具有金属外壳 但间隔的数目少于铠装式和间隔式 隔板防护等级低或无隔板 金属封闭开关设备的隔室具有可控的 或封闭的 或密封的压力系统来保持气体压力 22 七 气体绝缘金属封闭开关设备 气体绝缘金属封闭开关设备 GIS 是一种至少有一部分常用高于大气压的气体 SF6气体 作为绝缘介质的金属封闭开关设备 占地面积小 占用空间少 不受外界环境条件的影响 不产生噪声和无线电干扰 运行安全可靠 维护工作量少 GIS既封闭又组合 因而 防止误拉 合断路器 防止带负荷拉 合隔离开关 防止带接地开关 或接地线 送电 防止带电合接地开关 或接地线 防止人员误入带电间隔 高压开关柜应具备五防功能 23 一 电流互感器 电流互感器 一种在正常使用条件下其二次电流与一次电流实际成正比 且在连接方法正确时其相位差接近于零的互感器 互感器 一种为测量仪器 仪表 继电器和其他类似电器供电的特殊变压器 互感器的功能 将二次电路及设备与高压一次电路隔离 保障了二次设备与人身安全 将任意高的电压变换成标准的低电压 如电压互感器 或将任意大的电流变换成标准的小电流 如电流互感器 以使二次侧的测量仪器 仪表 继电器等标准化 三 互感器 24 结构原理 一次绕组串联在主电路中或直接利用一次母线 二次绕组所接仪表或继电器均串联 准确度级 测量用有0 1 0 2 S 0 5 S 1 3 5等级 保护用有5P和10P两级 I2r 5A或1A 25 高压电流互感器一般制成两个铁心和两个或多个二次绕组 其中准确度级高的二次绕组接测量仪表 其铁心易饱和 准确度级低的二次绕组接继电器 其铁心不应饱和 低压电流互感器一般只制造一个铁心和一个二次绕组 一次绕组则利用一次母线或电缆 使用注意事项 1 电流互感器在工作时其二次侧不得开路 2 电流互感器的二次侧有一端必须接地 3 电流互感器在连接时 要注意其端子的极性 否则励磁磁动势剧增几十倍 将产生严重后果 铁心过热 并且产生剩磁 可在二次侧感应出危险的高电压 26 二 电压互感器 电压互感器 一种在正常使用条件下其二次电压与一次电压实际成正比 且在连接方法正确时其相位差接近于零的互感器 U2r 100伏 结构原理 一次绕组并联在主电路中 二次绕组中仪表或继电器均并联连接 电磁式电压互感器的基本结构和接线 U2 U1 27 电容式电压互感器 一种由电容分压器和电磁单元组成的电压互感器 多用于110kV及以上电力系统中 电磁式电压互感器广泛采用环氧树脂浇注绝缘的干式结构 按相数分 有单相式和三相式 按绕组数量分 有双绕组 如JDZ12 10型 和三绕组 如JDZJ12 10型 准确度级 测量用有0 2 0 5 1 3等级 保护用有3P 6P等级 使用注意事项 28 互感器的功能及符号表 29 四 低压电器 低压电器 用于标称电压不超过1000V的交流工频电路或标称电压不超过1500V直流电路中起通断 保护 控制 转换和调节作用的电器 一 低压断路器 断路器 一种能接通 承载以及分断正常电路条件下的电流 也能在所规定的非正常电路 例如短路 下接通 承载一定时间和分断电流的一种机械开关电器 安装方式 固定式 插入式和抽屉式 用途 配电用 电动机保护用 照明用和剩余电流保护用断路器 1 空气式断路器 空气式断路器 ACB 是指触头在大气压力的空气中断开和闭合的断路器 作为进线开关 母联开关和大电流出线开关 30 2 塑壳式断路器 塑料外壳式断路器 MCCB 具有一个用模压绝缘材料制成的外壳作为断路器整体部件的断路器 作为配电线路或电动机回路的通断与保护开关 3 微型断路器 微型断路器 MCB 用来作为住宅及其类似建筑物内的并供非熟练人员使用的断路器 微型断路器大量用于配电线路末端 对有关电路和用电设备进行配电 控制和保护等 二 低压熔断器 低压熔断器 一种当电流超过规定值足够长的时间后 通过熔断一个或几个特殊设计的相应的部件 即熔体 断开其所接入的电路并分断电源的电器 结构型式 刀形触头熔断器 螺栓连接式熔断器 螺旋式熔断器 圆筒帽式熔断器等 31 三 低压开关 隔离器 隔离开关和熔断器组合电器 机械的 开关 一种在正常电路条件下 包括规定的过载工作条件 能够接通 承载和分断电流 并在规定的非正常电路条件下 例如短路 能在规定时间内承载电流的机械开关电器 开关可以接通但不能分断短路电流 隔离器 一种在断开状态下能符合规定的隔离功能要求的机械开关电器 隔离功能要求是指满足距离 泄漏电流要求 以及具有断开位置指示可靠性和加锁等附加要求 隔离开关 一种在断开状态下能符合隔离器的隔离要求的开关 具有开关和隔离电器的功能 熔断器组合电器 一种由制造厂或按其说明书将机械开关电器与一个或数个熔断器组装在同一个单元内的组合电器 包括 开关熔断器组 熔断器式开关 隔离器熔断器组 熔断器式隔离器 隔离开关熔断器组 熔断器式隔离开关 32 33 四 自动转换开关电器 自动转换开关电器 ATSE 一种用一个 或几个 转换开关电器和其他必需的电器组成 用于监测电源电路 并将一个或几个负载电路从一个电源自动转换至另一个电源的电器 功能 PC级 能够接通 承载 但不用于分断短路电流 CB级 配备过电流脱扣器 它的主触头能够接通并用于分断短路电流 五 接触器 机械的 接触器 仅有一个休止位置 能接通 承载和分断正常电路条件 包括过载运行条件 下的电流的一种非手动操作的机械开关电器 半导体接触器 依靠改变电路的导通状态和截止状态而完成电气操作的接触器 34 六 低压成套开关设备和控制设备 低压成套开关设备和控制设备 由一个或多个低压开关设备和与之相关的控制 测量 信号 保护 调节等设备 由制造商负责完成所有内部的电气和机械的连接 用结构部件完整地组装在一起的一种组合体 固定式结构简单 价格便宜抽屉式操作安全 易于检修及维护 更换故障开关容易插拔式仅主要元件 断路器 采用抽出式或插入式安装组合式小开关用抽屉式 大开关用插拔式 35 一 电气主接线的基本形式 第四节变配电所的电气主接线 变配电所的电气主接线 以电源进线和引出线为基本环节 以母线为中间环节构成的电能输配电路 一 有母线接线 母线 大电流低阻抗导体 可以在其上分开的各点接入若干个电路 母线在配电装置中起着汇集电流和分配电流的作用 又称汇流排 1 单母线接线 所有电源进线和引出线都连接于同一组母线上 36 图a一路电源进线的单母线 图a两路电源一用一备的单母线 联锁 单母线接线适于出线回路少的小型变配电所 一般供三级负荷 两路电源进线的单母线可供二级负荷 37 2 分段单母线接线 两路电源一用一备时 分段断路器接通运行 两路电源同时工作互为备用时 分段断路器则断开运行 分段单母线可供一二级负荷 38 特点 每个回路经断路器和两组隔离开关分别接到两组母线上 3 双母线接线 应用 仅用于有大量一 二级负荷的大型变配电所 39 二 无母线的主接线 特点 在电源与出线或变压器之间没有母线连接 特点 接线简单 设备少 经济性好 适于只有一台主变压器的小型变电所 1 线路 变压器组单元接线 干式变SrT 1250kVA 油浸变SrT 630kVA 单回路线路 变压器组单元接线 40 正常运行时 两路电源及主变压器同时工作 变压器二次侧母联断路器QF3断开运行 双回线路 变压器组单元接线可供一 二级负荷 双回路线路 变压器组单元接线 任一路电源及主变压器停电 变压器二次侧母联断路器QF3接通运行 41 2 桥式接线 能实现电源线路和变压器的充分利用 图a内桥式接线 图b外桥式接线 内桥接线适于电源线路较长 变压器不需经常切换操作的情况 42 二 变配电所电气主接线示例 一 变配电所电气主接线的设计与绘制 1 电气主接线的设计一般应遵循如右步骤 2 电气主接线图 主电路图 的绘制 主接线图的绘制应与柜 屏的实际布局相对应 主接线图应详细标注 43 二 10kV变电所电气主接线示例 以一路外供电源 装有两台及以上变压器的变电所为例 a 变压器一次侧电气主接线 变压器一次侧采用单母线接线 44 b 变压器二次侧电气主接线 二次侧采用单母线分段接线 低压配电屏采用抽出式柜 其插接头可起到隔离作用 45 三 10kV配电所电气主接线示例 设配电所由两路外供电源供电 其中电源1容量可供全部负荷 电源2容量可供部分重要的负荷 采用单母线分段接线 46 四 35 110kV总降压变电所电气主接线示例 以35kV双电源进线 装有两台总降压变压器的总降压变电所为例 变压器一次侧采用内桥式接线 35kV配电装置采用户内铠装移开式金属封闭开关柜 47 变压器二次侧采用分段单母线接线 10kV采用户内中置式金属封闭开关柜 柜内均配置真空断路器 变电所设置两台10 5 0 4kV所用变压器 48 一 高压配电系统 第五节高低压配电系统 高压配电系统 指从总降压变电所至车间变电所和高压用电设备受电端的高压电力线路及其设备 起着输送与分配高压电能的作用 又称高压配电网 一 高压配电系统的接线形式 1 放射式 特点 每路馈线仅给一个负荷点单独供电 a 单回路放射式 49 b 双回路放射式 放射式线路故障影响范围小 因而可靠性较高 而且易于控制和实现自动化 适于对重要负荷的供电 单回路放射式接线一般供二 三级负荷或专用设备 供二级负荷时宜有备用电源 双回路放射式接线供电