電力系統(tǒng)的接線方式ppt課件

1、第四章 電力系統(tǒng)的接線方式,1,電力網的接線方式 發(fā)電廠、變電所的主接線 中性點接地方式,2,電力網,輸電網,配電網,作用,要求,作用,要求,3,輸電網 作用：將各種大型發(fā)電廠的電能安全、可靠、經濟地輸送到負荷中心。 要求：供電可靠性要高；符合電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的要求；便于系統(tǒng)實現(xiàn)經濟調度；具有靈活的運行方式且適應系統(tǒng)的發(fā)展需要；還需考慮電網投資及管理運行費用，并比較不同接線方案下的線損等。,4,配電網 作用：將本地區(qū)小型發(fā)電廠或輸電網送來的電能通過合適的電壓等級配送到每個用戶。 要求：接線簡單明了，結構合理，便于運行及維護檢修，減少占用城市空間；供電可靠性和安全性要求高，盡可能做到中心變電所

2、有來自不同地點的兩個電源，至少滿足“N-1”準則；符合配電自動化發(fā)展的要求。,5,一、電力網的接線,1.無備用接線方式（單回路）,用戶只能從單方向的一條線路獲得電源，簡稱開式網,6,優(yōu)缺點,1.無備用接線方式（單回路）,簡單方便，投資少 可靠性低，任何一段故障或檢修都會影響對用戶的供電 適用范圍 普通負荷,7,2.有備用接線方式,(a),用戶可從兩個或以上方向獲得電源，簡稱閉式網,雙回路網絡的優(yōu)缺點,簡單方便、可靠性高 經濟性差,8,可靠、經濟 操作復雜、故障時電壓質量差,環(huán)網供電的優(yōu)缺點,9,電磁環(huán)網,一般情況中,往往在高一級電壓線路投入運行初期,由于高一級電壓網絡尚未形成或網絡尚不堅強,需

3、要保證輸電能力或為保重要負荷而又不得不電磁環(huán)網運行。,10,放射式 樹干式 環(huán)網式,中壓配電網的主要接線方式,11,中壓配電網的主要接線方式,12,10(6)kV,10(6)kV,13,環(huán)網供電網絡,14,二、發(fā)電廠、變電所的主接線,對接線方式有些什么基本要求? 接線的基本形式有哪些? 有何特點? 典型的接線方式?,定義發(fā)電廠或變電所的所有高壓電氣設備通過連接線組成的，用來接受和分配電能的強電流、高電壓電路，又稱電氣一次接線圖或電氣主系統(tǒng),15,16,1.對電氣主接線的基本要求,可靠性供電可靠性是電力生產的首要任務，主接線的擬定應首先滿足這一基本要求。,靈活性主接線應能適用于各種工作情況和運行

4、方式，能根據(jù)運行情況方便地退出和投入電氣設備。,經濟性在滿足可靠性和靈活性的前提下，滿足經濟合理的基本要求。做到投資省、占地少、電能損耗小。,17,2.主接線的基本形式,有匯流母線,單母線接線,雙母線接線,帶有旁路母線的接線,無匯流母線,單元接線,橋形接線,多角形接線,18,母線：保證電源并列工作，又能使任一出線都可以從母線獲得電能。 斷路器：具有滅弧功能，可用來開斷或閉合負荷電流、開斷短路電流。 隔離開關：沒有滅弧功能，開合電流能力極低，設備檢修時起著明顯的隔離作用。 接地開關：在檢修設備時合上，讓設備（線路）可靠接地。,19,1)單母線接線：只有一組母線,進出線都并接在這組母線上,母線隔離

5、開關,接地刀閘,線路隔離開關,20,倒閘操作 發(fā)電廠和變電所的電氣設備可分為運行、檢修和備用三種狀態(tài)，將設備由一種狀態(tài)改變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的一系列有序操作稱為倒閘操作。 倒閘操作必須嚴格遵守有關規(guī)程規(guī)定，應準確無誤地填寫操作票，認真執(zhí)行操作監(jiān)護制度。,21,單母線倒閘送電操作,關合順序： QSWQSlQF,22,倒閘操作原則： 隔離開關相對斷路器而言，“先通后斷”。 母線(電源側)隔離開關相對線路(負荷側)隔離開關而言，“先通后斷”。,23,單母線倒閘停電操作,斷開順序： QFQSlQSW,24,單母線接線的優(yōu)缺點 優(yōu)點：結構簡單、清晰，使用設備少、投資小、運行操作方便，便于擴建 缺點：可靠性、靈

6、活性差 1）當母線或母線隔離開關故障或檢修時，造成全廠（所）停電； 2）當出線斷路器檢修時，必須停止該回路的工作。 3）電源只能并列運行，不能分列運行，線路側短路時，有較大的短路電流。 適用于只有一臺發(fā)電機和一臺主變的中小型發(fā)電廠或變電所的6220kV的配電裝置,25,一類用戶,單母分段,分段數(shù)越多，故障時停電的范圍就越小。,26,圖2-2 單母線分段接線,優(yōu)點： 1）對重要用戶可以從不同段引出兩回饋線，由兩個電源供電； 2）當一段母線發(fā)生故障（或檢修），僅停該段母線，非故障段母線仍可繼續(xù)工作。,缺點： 1）當母線或母線隔離開關故障或檢修時，接在該段母線上的回路必須全部停電 ； 2）當任一出線

7、斷路器檢修時，必須停止該回路的工作。,27,適用：中、小容量發(fā)電廠的610kV接線和6220kV變電所配電裝置中。 1）用于610kV接線時，每段容量不宜超過25MW，出線回路過多，影響供電可靠性 ； 2）用于35kV接線時，出線回路數(shù)為48回為宜； 3）用于110220kV接線時，出線回路數(shù)為24回為宜。,28,帶旁路母線的單母線接線,旁路母線,工作母線,單母線帶旁路適用范圍：出線回路數(shù)較多的110kV及以上系統(tǒng),正常運行時，QF2和QS3斷開，旁母不用。,29,檢修出線 l1 的斷路器QF1,當與旁母相連的任一出線斷路器檢修時，不中斷該回路供電。,30,適用： 出線數(shù)較多的110kV及以上

8、的高壓配電裝置中，斷路器檢修時間長、停電影響也較大。 一般35 kV以下配電裝置多為屋內型，為節(jié)省建筑面積，降低造價都不設旁路母線。,31,單母分段兼旁路,正常時旁路母線W3不帶電，分段斷路器QF1及隔離開關QS1、QS2在閉合狀態(tài)；QS3、QS4、QS5均斷開，以單母線分段方式運行。,1）旁路母線接至段母線運行時，要閉合隔離開關QS1、QS4及QF （此時QS2、QS3斷開）； 2）旁路母線接至段母線運行時，要閉合隔離開關QS2、QS3及QF（此時QS1、QS4斷開）。 3）、兩段母線合并為單母線運行 ，則要閉合隔離開關QS1、QS2及QF。,32,適用：進出線不多，容量不大的中、小型發(fā)電廠

9、、和35110 kV的變電所較實用，具有足夠的可靠性和靈活性。,33,圖2-5 雙母線接線 QF母線聯(lián)絡斷路器,QF：母聯(lián)斷路器 QS1、QS2：母聯(lián)隔離開關 W1：工作母線（正常時帶電） W2：備用母線（正常時不帶電）,1）每回出線都經一臺斷路器和兩組隔離開關分別與兩組母線連接； 2）母線之間通過母線聯(lián)絡斷路器QF連接， 3）每一個電源回路也是通過一臺斷路器和兩組隔離開關與兩組母線連接 4）正常運行時，兩組母線隔離開關總是一臺工作一臺備用。,2.雙母線接線,34,標準運行方式（固定連接）,QF閉合，雙母線同時運行（常用） 電源與負荷平均分配在兩組母線上，兩組母線功率均勻分配。,35,一組主母

10、線運行，另一組主母線備用,QF斷開，一組母線工作，一組母線備用。 正常運行時，所有電源和引出線均接于工作母線上。備用母線不帶電。相當于單母線接線。,36,非固定聯(lián)接的兩組主母線同時運行,37,母聯(lián)斷開的兩組主母線同時運行,QFC斷開，兩組母線同時運行. QFC處于熱備用狀態(tài)。 此時相當于分裂為兩部分， 各向系統(tǒng)輸送功率。 常用于系統(tǒng)最大運行方式時，限制短路電流。,38,可靠性高 1）可以輪流檢修母線，而不中斷供電； 2）檢修任一回路的母線隔離開關時，只需斷開該回路和與此相連的母線，其它回路均可通過另一組母線繼續(xù)運行。； 3）若一組母線發(fā)生故障，只會引起接至故障母線上的部分電源和引出線停電，經倒

11、閘操作可迅速地將停電部分轉移到另一組母線上，便可以恢復工作。,優(yōu)點： 可靠性和靈活性大大提高。,39,調度靈活 A、各個電源和出線可任意分配到某一組母線上，可靈活的適應系統(tǒng)中各種運行方式的調度。（三種運行方式） B、便于試驗。 個別回路需單獨試驗時，可將該回路單獨接至一組母線上。 擴建方便 向雙母線左右任何方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負荷的自由分配，也不會造成原有回路停電。,40,一組主母線運行，另一組主母線備用時，當工作母線檢修時的倒閘操作順序,母聯(lián)斷路器QF繼電保護整定時間為零 合母聯(lián)斷路器QF向母充電 依次合與母相連的母線隔離開關 依次斷開與母相連的母線隔離開關 斷開母聯(lián)及兩側的隔

12、離開關,41,雙母線接線的缺點：,、倒閘操作復雜。 在倒母線的過程中把隔離開關當作操作電器使用，容易發(fā)生誤操作。 、一組母線故障時，接于該母線的所有支路要短時停電。 為了縮小停電范圍，可采用雙母線分段的方式。 、檢修出線斷路器時，該回路需停電， 這對于重要用戶來說是不允許的。 克服此缺點可采用雙母線帶旁路母線 的接線。 、接線復雜，占地面積大， 經濟性較差。,42,雙母線分段接線,串聯(lián)電抗器,每段工作母線用各自的母聯(lián)斷路器與備用母線相連，電源和出線均勻分布在兩段工作母線上。,分段斷路器QF3將工作母線分為兩段;,43,雙母線分段的特點,優(yōu)點： 由于分段的增加，可進一步縮小母線停運的范圍，供電可

13、靠性更高。 缺點： A、增加了母聯(lián)斷路器和 分段斷路器，投資增大 B、檢修出線斷路器時， 該支路仍需停電。,44,雙母線分段的適用范圍,適用： 中小電廠的發(fā)電機電壓配電裝置及變電站610kV配電裝置中，進出線回路數(shù)較多，輸送容量較大時，為限制短路電流，常采用3分段或4分段； 220kV進出線為1014回的裝置，采用3分段； 在330500kV大容量的裝置中，出線為6回及以上時，也有采用雙母線分4段的接線。,45,雙母線帶旁路接線,旁路母線:W3 旁路斷路器:QF1,46,母聯(lián)斷路器兼做旁路斷路器,旁路斷路器兼做母聯(lián)斷路器,47,旁路母線設置的原則（了解）,總原則：不允許停電檢修斷路器時，設置旁

14、路母線。 A、220kV出線在4回及以上； B、110kV出線在6回及以上; C、3560kV配電裝置中： 采用單母線分段接線且斷路器無條件停電檢修時，可設置不帶專用旁路斷路器的旁路母線接線； 采用雙母線接線時，不宜設置旁路母線，有條件時，可設置旁路隔離開關。 采用35kV單母線手車式成套開關柜時，由于斷路器可迅速置換，可不設旁路設施。,D、610kV配電裝置一般不設置旁路母線 但610kV單母線接線及單母線分段接線的配電裝置，當 采用固定式成套開關柜時，由于容易增設旁路母線，可考慮裝設。,發(fā)展趨勢：取消旁路母線！,48,49,3.一個半斷路器接線,每2組母線之間串聯(lián)裝設3臺斷路器，于2臺斷路

15、器間引接1回路。 由于回路數(shù)與斷路器臺數(shù)之比為2：3，故稱為一臺半斷路器接線或二分之三斷路器接線。,正常運行時，全部斷路器和隔離開關均投入運行。,50,優(yōu)點： （1）檢修任一斷路器時，都不會造成任何回路停電。 （2）任一母線故障，僅跳開與此母線相連的斷路器，不引起 任何回路停電。 甚至于兩組母線同時故障 的極端情況下，功率仍可送出！ （3）線路故障，只是該回路被切除， 不會造成其他回路停電。,51,優(yōu)點： （4）操作方便、安全。 隔離開關不做操作電器，減少了誤操作。 （5）正常運行時兩組母線與 全部斷路器都投入使用， 每串斷路器互相連接形成 多環(huán)狀供電，運行調度較靈活。 缺點： 使用設備較多，

16、配電裝置復雜， 投資較多。,52,一臺半斷路器接線的兩條原則,（1）為防止聯(lián)絡斷路器故障同時切除該串兩回路供電，應將同名元件（電源、線路）布置在不同串上。同一個“斷路器串”上配置一條電源回路和一條引出線回路。,53,（2）配電裝置初期僅兩串時，同名回路宜分別接入不同側的母線，進出線應裝設隔離開關。當接線達三串及以上時，同名回路可接于同一側母線。,配置方式如圖：,54,55,1)單元接線,56,2)橋形接線,(1)L1故障 僅QF1跳閘，T1及其他回路繼續(xù)運行 (2) T1檢修 斷開QF、QF1，再拉開QS1，出線l1停電 關合QF和QF1，恢復L1供電,橋斷路器位于線路斷路器內側。,線路較長（

17、故障多），而主變年負荷利用小時數(shù)高（不經常切換）且無功率穿越的場合。,57,(1) L1故障 QF和QF1同時自動跳閘，T1被切除 斷開QS2，合QF1和QF，恢復T1運行 (2) T1檢修 僅停QF1和QS1,橋斷路器位于線路斷路器外側。,主變年負荷利用小時數(shù)低（經常切換），而線路較短（故障少）或有穿越功率的場合。,58,跨條的作用, 內外橋接線的適用范圍,59,橋形接線優(yōu)缺點： 結構簡單清晰、使用電器少、造價低； 內橋接線中主變壓器故障時，需停相應線路； 外僑接線中線路故障時，需停相應主變壓器； 隔離開關作為操作電器使用；,適用范圍：具有兩進兩出回路的較小容量發(fā)電廠和變電所。,60,3)角

18、形接線,“角數(shù)”斷路器數(shù)出線回路數(shù)+電源回路數(shù)；,61,角形接線的優(yōu)點：,設備少、投資省。 斷路器數(shù)=回路數(shù)，除橋形接線外，與其它常用主接線相比，角形接線所用設備是最少的。 運行的可靠性與靈活性較好。 每一回路由兩臺斷路器供電，檢修任一斷路器時， 所有回路都不會中斷供電。 操作方便、安全。 隔離開關不作操作電器。 占地面積小。 角形接線具有雙母線帶旁路的可靠性，但卻省去了母線和旁路設施及許多隔離開關，占地面積僅為普通中型雙母線帶旁路接線的40，對地形狹窄地區(qū)和地下洞內布置較合適。,62,角形接線的缺點：,開環(huán)運行時可靠性降低； 檢修環(huán)內任一斷路器或隔離開關時，都要開環(huán)運行，此時，如其它元件再發(fā)

19、生故障，角形接線就被分割成兩半運行，從而影響到供電的可靠性。 因此，角形接線不適用于回路較多的情況，一般最多用到六角形，而以三角形、四角形用得最多。,63,角形接線的缺點：,設備選擇困難，繼電保護復雜； 閉環(huán)和開環(huán)兩種情況下各支路的潮流變化差別較大，這使設備選型帶來困難，并使繼電保護的整定復雜。 較難于擴建和發(fā)展。,適用范圍：回路較少且發(fā)展已定型的110kV及以上的配電裝置中。,64,三、典型主接線分析,1、火力發(fā)電廠電氣主接線 發(fā)電廠分類（回顧）,（1）區(qū)域性電廠：多為凝汽式電廠 （2）地方性電廠：多為熱電廠,火電廠電氣主接線特點： 無論是凝汽式火電廠或熱電廠，它們的電氣主接線應包括發(fā)電機電

20、壓側接線形式及l(fā)2級升高電壓級接線形式的完整接線，且與系統(tǒng)相連接。,65,發(fā)電機電壓側接線的特點：,當發(fā)電機機端負荷比重較大，出線回路數(shù)又多時、發(fā)電機電壓接線一般均采用有母線的接線形式。 實踐中： 發(fā)電機容量6MW：多采用單母線接線； 發(fā)電機容量12MW：可采用單母線分段或雙母線；,66,發(fā)電機電壓側接線的特點：,發(fā)電機容量 25MW： 可采用雙母線分段接線，并在母線分段處及電纜饋線上安裝母線電抗器和出線電抗器限制短路電流。 發(fā)電機容量 100MW時： 在滿足地方負荷供電的前提下，多采用單元接線或擴大單元接線直接升高電壓。 這樣，不僅可以節(jié)省設備，簡化接線便于運行且能減小短路電流。,67,升高

21、電壓級接線的特點：,為了使發(fā)電廠升高電壓級的配電裝置布置簡單、進行檢修方便，一般升高電壓等級不宜過多，通常以兩級電壓為宜，最多不應超過三級。 發(fā)電廠升高電壓級的接線形式，應根據(jù)輸送容量大小、電壓等級、出線回路數(shù)多少以及重要性等予以具體分析，區(qū)別對待。,68,升高電壓級接線的特點：,可以采用雙母線、單母線分段等接線，當出線回路數(shù)較多時，還應增設旁路母線； 當出線數(shù)不多，最終接線方案已明確者，也可采用橋形接線、角形接線， 對電壓等級較高、傳遞容量較大、地位重要者亦可選用一臺半斷路器接線形式。,69,大型火電廠主接線,70,熱電廠主接線,71,2、水力發(fā)電廠電氣主接線,水力發(fā)電廠具有以下特點： 1)

22、水電廠以水能為資源，建在江、河、湖、泊附近，一般距負荷中心較遠，絕大多數(shù)電能都是通過高壓輸電線送入電力系統(tǒng)，發(fā)電機電壓負荷很小或甚至全無。 2)水電廠的裝機臺數(shù)和容量是根據(jù)水能利用條件一次確定的，一般不考慮發(fā)展和擴建。 3)水電廠多建在山區(qū)狹谷中，地形比較復雜。 為了縮小占地面積，減少土石方的開挖量和回填量，應盡量簡化接線，減少變壓器和斷路器等設備的數(shù)量，使配電裝置布置緊湊。,72,水力發(fā)電廠具有以下特點：,4)水輪發(fā)電機啟動迅速、靈活方便。 因此，水電廠的負荷曲線變化較大、機組開停頻繁、設備年利用小時數(shù)相對火電廠為小，其接線應具有較好的靈活性。 5)根據(jù)水電廠的生產過程和設備特點，比較容易實

23、現(xiàn)自動化和遠動化。 因此，電氣主接線應盡可能地避免把隔離開關作為操作電器以及具有繁瑣倒換操作的接線形式。,73,水力發(fā)電廠電氣主接線的特點：,水力發(fā)電廠發(fā)電機電壓側的接線： 多采用單元接線或擴大單元接線； 當有少量地區(qū)負荷時，可采用單母線或單母線分段接線。 水力發(fā)電廠的升高電壓側的接線： 當出線數(shù)不多時應優(yōu)先考慮采用多角形接線等類型的無母線接線。 當出線數(shù)較多時可根據(jù)其重要程度采用單母線分段、雙母線或一臺半斷路器接線等。,74,中等容量水電廠電氣主接線,75,水電廠主接線,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,三、中性點接地方式,1.中性點的定義,86,接地和接地方式 出

24、于不同的目的，將電氣裝置中某一部位經接地線和接地體與大地作良好的電氣連接，成為接地。 根據(jù)接地的目的不同，分為工作接地和保護接地。 工作接地是指為運行需要而將電力系統(tǒng)或設備的某一點接地。如：變壓器中性點直接接地或經消弧線圈接地、避雷器接地等都屬于工作接地。 保護接地是指為防止人身觸電事故而將電氣設備的某一點接地。如將電氣設備的金屬外殼接地、互感器二次線圈接地等。,87,非直接接地系統(tǒng),直接接地系統(tǒng),大電流接地系統(tǒng),小電流接地系統(tǒng),中性點直線接地,經小阻抗接地,中性點不接地,經消弧線圈接地,2.中性點接地方式的分類,88,3.中性點不接地,特點 k點發(fā)生單相接地故障時，流經故障點的電流實際上是線

25、路接地電容電流，數(shù)值較小。允許帶故障運行2小時，對線路和設備絕緣要求增加。 中性點對地電壓上升為相電壓； 非接地相電壓上升為線電壓； 當電網發(fā)生單相接地故障時，還存在產生間歇性弧光接地過電壓的概率，會發(fā)展成相間短路故障，造成事故的擴大。,89,中性點不接地發(fā)生單相接地故障的電流分析,90,91,1)線路單相接地時，接地電流的計算,92,限制短路電流,超過上述值，則需要在中性點安裝消弧線圈， 對電容電流進行補償,93,3)不接地系統(tǒng)中單相接地故障的電壓變化,中性點對地電壓上升為相電壓，方向相反。 非接地相的對地電壓將上升為線電壓。 線電壓不變。,94,作用,當故障相接地，非故障相電流應包括原先通過的電容電流加上流過消弧線圈上電流，兩者相位反向，使接地點電流（稱經消弧線圈補償后的殘流）減少到足夠少，使接地電弧很快熄滅且不易重燃。,4.中性點經消弧線圈接地,95,中性點經消弧線圈接地發(fā)生單相接地故障電流分析,96,1)線路單相接地時，接地電流