第4章 供配电系统一次回路2012.ppt

1、供配电系统,第四章 供配电系统一次回路,4.1 供配电网络的接线方式 4.2 发电厂变电所的主接线方式 4.3 主接线示例 4.4 变电所的结构和布置,一、供配电系统的接线 无备用 有备用 二、 配电网常用电气接线方式 高压配电网的接线方式 中压配电网的接线方式 低压配电网的接线方式,4.1 供配电系统的接线方式,无备用接线,（a）单回路放射式；（b）单回路干线 （c）单回路链式；（d）单回路树枝式,有备用接线,（a）双回路放射式；（b）双回路干线式； （c）双回路链式；（d）环式；（e）两端供电,高压配电网接线,1. 辐射形接线,图4-3 单电源辐射式接线,高压配电网接线,2.单电源“T”接

2、接线,高压配电网接线,3. 双电源双辐射、“T”或链式接线,双电源双辐射、“T”接线；,高压配电网接线,3. 双电源双辐射、“T”或链式接线,链式接线,高压配电网接线,4. 多电源、多联络环形接线,图4-6 多电源、多联络环形接线,中压配电网接线,1.单电源辐射式,中压配电网接线,2.双T接线,中压配电网接线,3.双电源手拉手接线,中压配电网接线,4. N供一备接线,中压配电网接线,5.四电源双联络接线,低压配电网接线,低压配电网通常采用辐射形接线，直接给沿线用户供电。 在采用低压电缆供电的居民住宅区，为了提高供电可靠性，也可以普通环式或者手拉手环式接线。,低压配电网接线,现代低压配电网的发展

3、趋势是“小容量、密布点、短半径”： 采用尽量短的低压线路（供电半径一般不超过400m）直接供应一个或一小片用户； 配电变压器安装点尽量靠近负荷点，以保证供电质量，降低电能损耗； 配电变压器的布点宜多而单台容量宜小； 中压配电网应保证供电可靠性，减少配电变压器故障对其他用户的影响，提高整体供电可靠性。,4.2 发电厂变电所的电气主接线,4.2.1 对主接线的基本要求 1. 主接线的定义 变电所的电气主接线是由电力变压器、各种开关电器、电流互感器、电压互感器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备以一定次序相连接的接受和分配电能的电路。,2. 主接线的要求 （1）安全性 必须保证在任何

4、可能的运行方式及检修状态下运行人员及设备的安全。 （2）可靠性 能满足各级用电负荷供电可靠性要求。 （3）灵活性 主接线应在安全、可靠的前提下，力求接线简单运行灵活，应能适应各种可能的运行方式的要求。 （4）经济性 在满足以上要求的条件下，力求达到最少的一次投资与最低的年运行费用最低。 （5）可扩展性电气主接线在设计时应留有发展余地,4.2.2 有汇流母线的主接线 母线（bus）实质上是主接线电路中接受和分配电能的一个电气联结点，形式上它将一个电气联结点延展成一条线，以便于多个进出线回路的联结。 有汇流母线的主接线是我国目前广泛采用的接线形式，按母线设置组数的不同，又可分为单母线接线和双母线接

5、线两大类。,（一）单母线接线 常用的单母线接线方式有单母线制和单母线分段制。,典型单母线 结构最为简单的一类。在这种接线中所有电源和引出线回路都连接于同一母线上。 单母线制的可靠性和灵活性都较低，母线或连接于母线上的任一隔离开关发生故障或检修时，都将影响全部负荷的用电。,典型单母线接线,单母线分段接线 为了提高单母线接线的供电可靠性和灵活性，可采用断路器分段的单母线接线，如图所示，图中的QF3称为分段断路器。,单母线带旁路接线 旁路母线的作用是可以实现不停电检修出线断路器。,图4-14 单母线带旁路接线,单母分段带旁路接线 旁路母线的作用是可以实现不停电检修出线断路器。,图4-1 单母分段带旁

6、路接线,（二） 双母线接线 双母线接线 对于特别重要的负荷，当采用单母线分段接线，可靠性不能满足要求时，可考虑采用双母线接线，如图所示。W1为工作母线，W2为备用母线，其间通过断路器QF连接起来，QF称为母联断路器。,双母线分段接线 主要有双母线三分段和双母线四分段接线两种形式。,双母线三分段,双母线带旁路接线 主要有双母线三分段和双母线四分段接线两种形式。,（a）装设专用旁路断路器；（b）母联断路器兼旁路断路器；（c）旁路断路器兼母联断路器,4.2.3 无汇流母线的主接线 前面分析的各种有母线的主接线形式中所采用的断路器数目一般都大于连接回路的数目，造成整个配电装置占地面积大，建设成本高。对

7、于一些对经济性要求较高的场合，在满足主接线可靠性要求的前提下，可考虑采用无汇流母线的主接线。 常见的有单元式接线和桥式接线。,1. 单元式接线线路-变压器组接线 单元式接线用于只有一回进线和一回出线的场合，只有一种运行方式，如图所示。这种这主接线形式只适用于向三级负荷供电。,2. 桥式接线 当只有两台变压器和两条线路时，可以采用桥式接线。桥式接线是单母线分段接线中进出线回路数相同，且取消进线或出线断路器时的特殊情况，将此时的母线分段断路器称为桥断路器。,桥式接线按照桥断路器的位置可分为： 内桥式接线 外桥式接线,桥断路器在进线断路器的内侧（即变压器侧），则称为内桥式接线，如图a所示。 桥断路器

8、在进线断路器的外侧（即进线侧），则称为外桥式接线 ，如图b所示。,内桥式接线的特点是：线路的投切比较方便，变压器的投切比较复杂，所以内桥式接线适用于进线线路较长，负荷比较平稳，变压器不需要经常投切的场合。 外桥式接线的特点和内桥相反：它适用于进线线路较短、负荷变化较大，变压器需要经常切换的场合。,桥式接线有工作可靠、灵活、使用的电器少、装置简单清晰和建设费用低等优点，并且它特别容易发展为单母线分段和双母线接线。因此广泛使用在220kV及以下的变电所中，具有两路电源的工厂企业变电所也普遍采用，还可以作为建设初期的过渡接线。,图4-23 桥式接线的扩展 （a）扩大内桥；（b）双内桥；（c）双外桥,

9、对于负荷密度较大，用电量很大的地区，可以选用大容量的变压器，或者增加一台变压器，采用扩大内桥或者双内桥等桥式接线的扩展形式，,总降压变电所常见的主接线 负荷大多为一类和二类负荷的化工厂、煤气厂、炼油厂等大型工业企业采用3510kV的线路两回路供电时，一般高压侧多采用内桥式接线，低压侧采用单母线分段接线。如图所示。,倒闸操作 电气设备在运行中要将电气设备由一种运行状态转变到另一种运行状态，就需要进行一系列的倒闸操作。 倒闸操作主要是指为适应电力系统运行方式改变的需要，而必须进行的拉、合断路器、隔离开关、高压熔断器等(以下简称一次设备)的操作。为适应一次设备运行状态的改变，继电保护及自动装置(以下

10、简称二次设备)运行状态亦应作相应的改变，如继电保护装置的投入或退出、保护定值的调整等。,基本原则：严防带负荷拉隔离开关。 操作顺序：停电拉闸操作必须按照断路器、负荷侧隔离开关、电源侧隔离开关顺序依次操作，送电合闸顺序与此相反。 倒闸操作模拟演示,一、220kV变电所的电气主接线 多为220kV中间变电站和终端变电站。 220kV中间变电站的220kV进出线在38回、220kV电源进线在3回及以下，它为数个220kV中间（终端）变电站提供电源或联络，在电网中起到承上启下的作用。220kV中间变电站电气主接线通常采用双母线或或双母带旁路接线。 220kV终端变电所通常位于供电区域的边界或城市的中心

11、，通过13回220kV线路与中间变电所（枢纽变电所）联系。220kV终端变电站电气接线应简化，当能满足运行要求时，宜采用断路器较少的或不用断路器的接线，如线路变压器组或桥形接线等。,4.3 主接线示例,220kV变电所中的110kV配电装置，当出线回路数在6回以下时宜采用单母线或分段单母线接线，6回及以上时，宜采用双母线接线。 220kV变电站35kV侧的接线可以根据出线的数量和可靠性的要求选用单母线、单母分段、单母分段带旁路、双母线或双母带旁路接线。,二、35110kV变电所的电气主接线,图4-24 110kV双绕组变压器地区变电所主接线示例,二、35110kV变电所的电气主接线,图4-25

12、 110kV三绕组变压器地区变电所主接线示例,三、工业企业供电系统,1小型企业供电系统 小型企业或大中型企业的一个车间，由于负荷较小，通常采用低压供电，只设置一个简单的降压变电所，即设置一个低压配电室，如图4-26所示。,图4-26 小型企业的供电系统,三、工业企业供电系统,2中型企业供电系统 中型企业的供电系统通常是610kV高压进线，一般在企业内部设有置配电所，负责将接受的电能重新分配至各个车间或其它610kV用电设备。对三级负荷供电的配电所可采用单母线接线。对大容量二、三级负荷供电的配电所可采用两回电源进线、单母线分段接线，如图4-27所示，进线来自两个独立电源，还可用于向一、二级负荷供

13、电。,图4-27 中型企业的供电系统,三、工业企业供电系统,3大型企业供电系统 大型企业用户一般采用35110kV为其供电（报装容量超过30MVA时，宜采用110kV供电）。为了接受电力系统所输送的电能，大型企业一般都设有总降压变电所，将高压（35110kV）降为610kV，向车间变电所、高压电动机或其它高压设备供电，车间变电所进一步将610kV降为380/220V供低压设备使用。因此，大型企业内部供电系统包括：总降压变电所、车间变电所、高压用电设备、低压用电设备、架空线、电缆等。另外，对于一些重要的企业还包括自备电厂或自启动柴油发电机。,三、工业企业供电系统,（1）总降压变电所 属于一级和二

14、级负荷的大型工业企业，一般应设置两台主变压器，由两个独立电源或单电源双回路供电。企业负荷曲线较平稳，变压器不需经常投切的情况下，高压侧宜内桥式接线，低压侧采用单母线分段接线。若企业的负荷变化较大，也可以采用外桥式接线，以便根据负荷的变化情况投切主变。 属于二级和三级负荷的工业企业可以采用一回路电源进线和一台变压器的线路变压器组接线，如图4-28所示。若线路不长，变压器高压侧可不装设断路器，由电源侧出线断路器承担分断短路电流的任务。这种接线的优点是简单，设备少，投资省。但当线路或变压器发生故障或检修时需停电，故供电可靠性较差。,图4-28 一路电源进线的总降变电所主接线,三、工业企业供电系统,（

15、2）车间变电所 高压侧通常采用无母线的线路变压器组接线，如4-29图所示，特点是结构简单，运行方便，投资费用低。 为了加强变压器低压侧的保护，变压器低压侧出口总开关应尽量采用自动开关低压断路器。变压器高压侧开关可以根据变压器容量和变电所结构不同选用不同类型的开关电器。,图4-29 一回进线的车间变电所主接线,变压器容量在630kVA及以下的露天变电所，高压侧用户外高压跌开式熔断器；变压器容量在320kVA及以下的户内变电所，高压侧采用隔离开关户内式高压熔断器；变压器容量在5601000kVA的车间变电所，变压器高压侧采用负荷开关熔断器组；变压器容量在1000kVA以上时，变压器高压侧应当装设断

16、路器。,图4-30 两回进线的车间变电所主接线,对于大容量一、二级负荷供电的车间变电所，应采用双回路进线两台主变的接线方式，如图4-30所示。,图4-31 高压侧单母线低压侧单母分段的车间变电所主接线,对于供电可靠性要求较高，负荷变化较大，设有两台以上变压器的车间，和有高压动力负荷设备的车间，可采用高压侧单母线、低压侧单母线分段的接线方式，如图4-31所示。,四、发电厂电气主接线,1火电厂电气主接线 供配电系统中的火电厂大多建设在城市附近或工业负荷中心，所生产的电能除直接供地方负荷使用外，剩余电能以升高电压送往电力系统。这种靠近城市和工业中心的发电厂，多位热电厂，它不仅生产电能还兼供热能，为工

17、业和民用提供蒸汽和热水形成热力网，以提高发电厂的热效率。由于受供热距离的限制，一般热电厂的单机容量多位中小型机组。,当发电机机端负荷比重较大，出线回路数又多时，发电机电压接线一般采用有母线的接线形式。通常当发电机容量在6MW以下时，多采用单母线；在12MW及以上时，可采用双母线或单母分段；当容量大于25MW以上时，可采用双母线分段接线，并在母线分段处及电缆馈线上安装电抗器限制短路电流，如图4-32所示。在满足地方负荷供电的前提下，对100MW及以上的发电机组，多采用单元接线或扩大单元接线直接升高电压。,发电厂升高电压级的接线方式，应根据输送容量大小、电压等级、出线回路数以及重要性等具体分析，区

18、别对待，可以采用双母线、单母线分段等接线，当出线回路数较多时，还应增设旁路母线；若出线数不多，且最终接线方案已确定，也可采用桥形接线，如图4-32所示。,图4-32 热电厂主接线示例图,2水电厂电气主接线 水电厂一般距负荷中心较远，所以绝大多数电能都是通过高压输电送入电力系统，机端负荷很小或者全无。水电厂因为地形条件的限制，要求接线尽量简单，减少变压器和断路器的数量；且水电厂具有调频、调峰的任务，机组启停频繁，要求接线运行灵活。 因此，水电厂发电机电压级的主接线常采用单元接线、扩大单元接线。水电厂升高电压等级的主接线设计原则与火电厂相同，可采用单母线分段、双母线、双母带旁路接线，当进出线回路不

19、多时，也可采用桥形接线。,4.4 变电所的结构与布置,4.4.1 选址 4.4.2 主要建筑物的布置与结构 4.4.3 总体布置,选址的原则： （1）接近负荷中心 （2）使地区电源布局合理 （3）进出线方便 （4）满足供电半径的要求 （5）运输设备方便 （6）地形、地貌、土地面积及地质条件应适宜 （7）周围环境应适宜。避免设在有剧烈震动和高温的场所，避免设在多尘或有腐蚀性气体的场所，避免设在潮湿或易积水场所 （8）应考虑与临近设施的影响。避免设在有爆炸危险的区域或有火灾危险区域的正上面或正下面，注意对公共通信设施的干扰问题。,主要建筑物的布置与结构 配电装置就是根据主接线的要求连接起来，用来接

20、受和分配电能的若干电气设备的组合。其目的是满足主接线的电气要求。 构成配电装置的电气设备除了主接线图中所表达的一次回路电气设备之外，还包括为使主接线得以正常工作所需的二次回路电气设备，如控制电器、保护电器和测量电器等。,1.高压进出线及高压配电装置布置 变电所各级电压高压配电装置的位置和朝向，主要取决于其所对应的高压输电线出线走廊方位，使高压出线的连接方便，避免出线交叉。 屋外配电装置力求紧凑，排列组合整齐，便于扩建、运输和检修；屋内配电装置则一般与控制楼毗连布置。 各级电压配电装置相对位置的平面组合，有以下四种形式： （1）一列式布置。 （2）双列式布置。 （3）L型布置（转角式）。（4）型

21、布置。,2.主变压器布置 主变压器一般布置在各级电压配电装置和静止补偿装置较为中间的位置，尽量缩短各侧引线的长度，方便引线的连接，避免引线交叉。由于主变压器体积大而笨重，不便搬运，一般在其近旁留有检修场地。 （1）室外变压器: 落地安装于室外，要求装设不低于1.7m高的固定围栏（或墙）。 （2）变压器室:每台油量为100kg及以上的变压器，应安装在单独的变压器室内，并有贮油或挡油设施。变压器室的建筑应属于一级耐火等级，门窗材料都是不可燃的。 (3）满足相关安全净距的要求.,3静止补偿装置布置 静止补偿装置宜邻近主变压器低压侧和控制楼，但电容器组易发生火爆事故，电容器室与其它生产建筑分开布置时，

22、其防火间距不小于10m，连接布置时，其间隔的墙应为防火墙。 在企业供配电系统中常采用成套的高、低压静电电容器柜。为了保证运行人员的人身安全，高压电容器宜装设在单独房间内，当容量较小时可装设在高压配电室内，但与高压配电装置的距离应不小于1.5m。低压电容器一般装在低压配电室内或车间内，当低压电容器容量较大时宜装设在单独房间内。,4控制楼布置 控制楼应布置在邻近各级电压配电装置并宜与所前区布置相结合。 综合考虑以下因素： （1）便于控制室值班人员巡视操作，并兼顾对外来人员联系工作的方便。 （2）控制室应有良好的观察条件，能够两面或至少使主要观察面朝向屋外配电装置，必要时增设阳台以扩大视野。当110

23、kV和220kV配电装置为高型布置时，宜有天桥相连。 （3）至配电装置、无功补偿装置和主变压器的控制电缆要短。 （4）宜有较好的采光和通风条件，尽量避免西晒。,控制楼布置与高压配电装置的关系 当高压配电装置为双列式布置时，控制楼宜布置在两列配电装置中间适当靠近大门或所前区； 当为L型布置时，宜布置在缺角处； 当为型布置时，宜布置在缺口处； 当为一列式布置时，宜平行布置于配电装置并在中间位置。,变电所的总体布置 变电所的总体布置主要是指变压器室、高压配电室、低压配电室、电容器室、控制室(值班室)、休息室、工具间等布置方案，对露天变电所来讲，变压器是放置在室外的，不设变压器室。这里主要介绍室内变电

24、所的总体布置方案。,变电所总体布置方案应满足下列要求: (1)35110kV户内变电所宜采用双层布置，6kV10kV变电所宜采用单层布置。 (2) 各室的布置应紧凑合理，便于进出线、连接，便于设备的操作、搬运、检修、试验和巡视，还要考虑发展的可能性。 (3)高低压配电室位置便于进出线，变压器室位置便于运输、安装和维护。低压配电室应靠近变压器室，电容器室宜与变压器室及相应电压等级的配电室相连。变压器室和电容器室应尽量避免西晒，并尽可能利用自然采光和自然通风。,(4)当有两台变压器时，每台油量为100kg及以上的三相变压器，应设在单独的变压器室内。干式变压器和不带可燃油的高低压配电装置，可设在同一

25、房间内。 (5)从安全角度考虑，配电室、变压器室、电容器室的门应向外开，相邻配电室之间有门时，该门应双向开启或向低压室方向开启。但变电所的门窗不宜直接通向相邻的酸、碱、蒸汽、粉尘和噪声严重的场所。 (6)控制室、值班室应尽量靠近高低压配电室，且有门直通，控制室、值班室的大门应朝外开。控制室、值班室和辅助房间的位置应便于运行人员工作和管理。有些工厂变电所的控制室、值班室是合在一起的，为了值班人员的方便，应设置厕所和上、下水设施。 (7)配电室、控制室、值班室等的地面，宜高出室外地面150mm300mm。当附设于车间内时，则可与车间的地面相平。,变电所常用的几种平面布置方案，如图所示。,图4-33 几种变电所布置方案示例 1高压配电室；2变压器室；3低压配电室； 4值班室；5高压