变电站主接线讲义

变电站主接线讲义第一页，共二十一页，2022年，8月28日1、概念1.1变电站电气主接线，是指由变压器、开关、刀闸、互感器、母线、避雷器等电气设备按一定的顺序连接，用来汇集和分配电能的电路，也称为一次设备主接线图。1.2把这种全部由一次设备组成的电路绘制在图纸上，就是我们的电气主接线图。在电气主接线图中，所有的电气设备均用国家和电力行业规定的文字和符号表示，并且按它们的“正常状态”画出。所谓“正常状态”，就是电气设备处在所有电路无电压及无任何外力作用下的状态，开关和刀闸均在断开位置。第二页，共二十一页，2022年，8月28日1.3需要注意的是，电气设备的正常状态和正常运行方式是两个不同的概念，正常状态有两层含义：一是作为电气主接线图来讲所包含的上面讲到的一层含义，也就是电气设备处在所有电路无电压及无任何外力作用下的状态，开关和刀闸均在断开位置。另外一层含义，是指设备的各项功能正常，在额定的电压、电流作用下能长期运行的一种状态。而正常运行方式是指在本站设备或系统正常运行情况下，管辖调度所规定的经常采用的一种运行方式。只要本站设备正常，就必须按照有关调度规定的方式运行，除有管辖权的调度以外的其他人员是无权改变设备的运行方式的。与正常运行方式相对应的是非正常运行方式，这是指因设备故障、停电检修、本站或系统事故处理而暂时改变设备的正常运行方式。第三页，共二十一页，2022年，8月28日2、对电气主接线的要求2.1保证供电的可靠性和电能质量。2.2具有运行方式上的灵活性和倒闸操作上方便性。2.3具有经济性。2.4具有发展和扩建的可能性。第四页，共二十一页，2022年，8月28日500kV变电站在电网中的地位非常重要，尤其是全国“西电东送，南北互供”大电网的逐步建成，它的安全可靠运行直接影响到大电网的安全稳定运行。因此对500kV变电站一次设备主接线的要求较高。目前，我国500kV变电站电气主接线，采用3/2接线也有个别500kV变电站采用的是双母线单分段带旁路加菱形接线（华东地区）。随着我国电气设备制造水平的逐年提高，加上节约用地和工程经济性等方面的考虑，目前500kV变电站的电气主接线基本采用3/2接线方式。第五页，共二十一页，2022年，8月28日3、常用的几种电气主接线3.1220kV部分双母线单分段：正常运行方式：母联开关和分段开关全部合上，即三条母线并联运行，线路开关通过两组母线侧刀闸中的一组分别接在三条母线上运行。一个变电站一次设备的运行方式，都是以调度规定的方式运行，原则是，属于电源元件的设备必须分别接在不同编号的母线上，平行线路应分别接在不同编号的母线上。第六页，共二十一页，2022年，8月28日非正常运行方式：任意一条或两条母线停电检修，则该母线上所连接的电气设备均需要倒至另外的母线上运行，以保证供电的连续性。如母联开关、分段开关检修，母联刀闸、分段开关的刀闸或母线PT刀闸检修，母线设备更换改造等。任意元件由运行转为热备用、冷备用或检修状态，则该单元包括开关、刀闸、PT、CT、阻波器、结合滤波器等都必须从系统中退出运行。第七页，共二十一页，2022年，8月28日任意元件由运行转为热备用、冷备用或检修状态，有可能使母线负荷不平衡，而必须暂时调整母线上所接元件的运行方式，那么这种方式也是一种非正常运行方式。由于扩建、改造而增加了元件，在送电调试过程中，必须由母联开关或分段开关串带新建元件的开关送电，暂时使得母线改变运行方式，这种方式也是一种非正常运行方式。如新建线路投产、设备换型改造等。母联开关串带故障的线路开关或主变中压侧开关运行第八页，共二十一页，2022年，8月28日双母线单分段接线方式的评价优点：运行方式灵活，母线轮流停电检修，或者线路单元母线侧的刀闸检修，都不会中断对用户的供电；相对于母线不分段而言，当其中一条母线故障，仅仅跳开该母线上的开关，可以将停电范围压缩在最小范围内；相对于双母线单分段带旁路的接线方式而言，其二次回路接线简单，倒闸操作较简单，并且占地面积减少，节约了工程投资。缺点：线路单元的开关、出线刀闸、CT、阻波器、结合滤波器等发生故障时，必须中断对外供电，第九页，共二十一页，2022年，8月28日3.2500kV部分一个半开关接线（或3/2接线）的正常运行方式典型的非正常运行方式举例500kV单母线运行方式500kV开环运行连接在500kV两台开关中间的元件停电。第十页，共二十一页，2022年，8月28日一个半开关接线（或3/2接线）运行方式的评价优点：有高度的供电可靠性，任意元件均由两台开关供电，其中任意一台开关故障或停电检修，均不会影响接在这两台开关之间的元件正常运行。母线故障或停电检修，也不会导致出线停电。运行调度灵活，由于有多环路供电，大大减少对外停电的几率。缺点：二次接线复杂，如过电压、电抗器保护动作或开关失灵时，收信直跳（加就地判据）、远跳以及失灵保护等，对保护的“四性”要求很高，因而投资大，如果采用组合电器（如GIS），虽然减少了占地面积，但设备投资较分散式而言还要大。第十一页，共二十一页，2022年，8月28日思考：3/2结线与双母线结线比较，各有什么优缺点？从经济性的角度分析，3/2结线比双母线结线差。两回出线间隔前者用3台开关，而后者只用2台。另外前者二次回路的配置较复杂，自然经济性就差；从可靠性的角度分析，3/2结线比双母线结线好。任一条母线故障前者不影响线路、主变的送电，而后者整条母线的出线至少要短时停电；从安全性的角度分析，3/2结线比双母线结线好。母线或开关停电，前者操作较简单，而后者要使线路或主变继续供电，通常要进行倒母线、代路的复杂操作；第十二页，共二十一页，2022年，8月28日3.3、110kV部分：单母带旁单母单分段双母带旁思考：为什么现在220kV、110kV电网中逐步淘汰旁路？第十三页，共二十一页，2022年，8月28日4、N－1原则N－1principle（摘自百度百科）判定电力系统安全性的一种准则。又称单一故障安全准则。按照这一准则,电力系统的N个元件中的任一独立元件（发电机、输电线路、变压器等）发生故障而被切除后，应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电；不破坏系统的稳定性，不出现电压崩溃等事故。当这一准则不能满足时，则要考虑采用增加发电机或输电线路等措施。

N－1原则与可靠性分析相比较,它的计算简便,不需搜集元件停运率等大量原始数据，是一种极为简便的安全检查准则，在欧美一些电力公司得到了广泛应用。但对“独立元件”的定义不尽相同，如有的公司规定为一输电元件（线路或变压器）和一发电机组，或者两台发电机组。中国某些电力部门在电网规划中也采用了N－1原则，一般规定一个独立元件为一台发电机组，或一条输电线路，或一台变压器。判断线路是否过负荷，通常使用线路发热条件的载流量极限值。第十四页，共二十一页，2022年，8月28日5、倒闸操作5.1倒闸操作我们知道，变电站电气设备分为四种状态，即运行状态、热备用状态、冷备用状态、检修状态。这四种状态是可以相互倒换的，这种使电气设备从一种状态转换到另外一种状态的过程，就叫做倒闸操作,其目的是改变系统运行方式或设备使用状态。倒闸操作必须根据调度管辖范围，实行分级管理。5.2解、合环操作将环状运行的电网解开，变为非环状的电网就是解环操作。解环操作应先检查解环点的有功、无功潮流，确保解环后系统各部分电压在规定的范围内，不超过系统稳定和设备容量的限额。合环操作就是合上网络内某台开关，将网络改为环路运行，因此，合环操作必须相位相同，操作前应考虑合环点两侧的相角差和电压差，确保合环后系统稳定和设备不超名牌运行。第十五页，共二十一页，2022年，8月28日5.3变压器操作变压器投运时，一般先从电源侧对其充电，后和上负荷侧开关，也就是在高压侧停（送）电，中压侧解（合）环，在此之前应将低压侧的负荷停电或转移，变压器停电操作顺序与此相反。向空载变压器充电时，充电开关必须有完备的保护，并且有足够的灵敏度，同时还要考虑励磁涌流对保护的影响，非电量保护在变压器送电前应将其出口跳闸压板退出，只投信号。500KV主变的中性点在送点前必须牢固接地，冷却器应在充电前半小时启动运行。5.4开关的操作开关合闸前，应检查有关保护已按规定加用，合闸后应检查开关三相均已合上，三相电流基本平衡。用旁路开关代其他开关运行前，应先将旁路开关保护按所代开关的保护定值整定并加用，确认旁路开关三相均已合上后，才能断开被代路开关。如果开关的遮断容量不能满足安装点短路容量，该开关的单相重合闸必须停用。第十六页，共二十一页，2022年，8月28日5.5刀闸的操作刀闸的操作必须在开关三相断开后进行，允许用刀闸进行以下操作：拉、合无故障的PT和避雷器（无缺陷和无雷雨时）。用刀闸拉、合变压器中性点（只对小电流接地系统而言，并且在该系统无接地故障发生时才能如此操作）。拉、合经开关或刀闸闭合的旁路电流（在拉、合经开关闭合的旁路电流时，先将开关的操作电源退出）。拉、合一个半开关接线方式的母线环流（同样，开关跳闸电源要退出）。第十七页，共二十一页，2022年，8月28日思考：运行中隔离开关刀口过热，触头熔化粘连时应如何处理？（1）立即向当值调度员申请将负荷倒出后，停电处理，如不能倒负荷则应设法减负荷，并加强监视。（2）如果是双母线侧隔离开关发生熔化粘连，应该用倒母线的方法将负荷倒出，然后停电处理。第十八页，共二十一页，2022年，8月28日5.6线路操作

5.6.1220kV及以上线路停、送电操作时，都应考虑电压和潮流的变化，特别注意使非停电线路不过负荷运行，使线路输送的功率不超过稳定极限，停送电线路的末端电压不超过允许值。对长线充电时，应防止发电机自励及线路末端电压的上升，使非停电线路的保护不误动。5.6.2对线路充电时，充电线路的开关必须至少有一套完备的继电保护，充电端必须有变压器中性点接地，以提高保护灵敏度。5.6.3检修后相位可能发生变化的线路必须校对相位，防止短路故障的发生。第十九页，共二十一页，2022年，8月28日5.7500kV并联电抗器操作5.7.1并联电抗器送电前，其保护（含非电量出口跳闸保护）、远方跳闸装置必须正常加用。5.7.2必须先投电抗器，再送500kV线路，也就是线路不能脱离电抗器单独运行。5.7.3电抗器停电时，必须先将其所在的500kV线路停电后才能退出电抗器。第二十页，共二十一页，2022年，8月28日思考：讲述双母线结线进行倒母线操作应注意的事项？倒母线操作前，应将母联开