第三章 輸變電系統(tǒng)

第三章輸變電系統(tǒng)一、概述二、輸變電設(shè)備三、電氣一次接線*四、配電裝置五、保護(hù)接地*六、高壓直流輸電

輸變電設(shè)備包括變換電壓的設(shè)備：如變壓器。接通和開斷電路的開關(guān)電器：如斷路器，隔離開關(guān)，熔斷器等。防御過電壓，限制故障電流的電器：如避雷器、避雷針、避雷線、電抗器。無功補償設(shè)備：如電力電容器，同步調(diào)相機，靜止補償器。載流導(dǎo)體：如母線，引線，電纜，架空線。接地裝置；如變壓器中性點接地、設(shè)備外殼接地、防雷接地等。電氣主接線發(fā)電廠和變電所中的一次設(shè)備，按照一定規(guī)律連接而成的電路，也稱電氣一次接線或一次系統(tǒng)。第三章輸變電系統(tǒng)

§3-2輸電設(shè)備功能：它既能帶負(fù)荷通斷電路，又能在失壓、短路和過負(fù)荷時自動跳閘，其功能類似于高壓斷路器。一、低壓電氣設(shè)備（一）低壓斷路器結(jié)構(gòu)觸頭系統(tǒng)（主觸頭及輔助觸點）滅弧裝置脫扣器自由脫扣機構(gòu)及操作機構(gòu)（手柄操作、電磁鐵操作、電動機操作）熱—電磁式

電子式智能式用途：配電用、電動機保護(hù)用、照明用、漏電保護(hù)用。QF圖形符號配電用斷路器類型：塑殼式斷路器和框架式（萬能式）斷路器

低壓斷路器的保護(hù)特性曲線Ir1、Ir2、Ir3、Ir4分別為過電流脫扣器長延時、短延時、瞬時及接地動作電流的整定值。萬能式斷路器實物圖片萬能式斷路器萬能式斷路器（又稱框架式斷路器）一般有一個有絕緣襯墊的鋼制框架，所有部件均安裝在這個框架底座內(nèi)。智能控制器手動儲能手柄分閘按鈕合閘按鈕抽屜框架二次接線端子分合閘指示儲能指示萬能式斷路器主要安裝在低壓配電柜中作為進(jìn)線開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)和大電流出線開關(guān)，用于控制和保護(hù)低壓配電網(wǎng)絡(luò)。

tI0Ir熔斷器時間電流特性原理：當(dāng)所在電路電流超過規(guī)定值并經(jīng)一定時間后，熔體熔化→汽化生弧→滅弧(電路分?jǐn)?。（二）低壓熔斷器類型刀形觸頭熔斷器，如NT、RT16、RT17系列螺栓連接式熔斷器，如RT12、RT15系列螺旋式熔斷器，如RL6、RL7系列圓筒帽式熔斷器，如RT14、RT30系列等FU圖形符號功能：主要對低壓線路及電氣設(shè)備進(jìn)行短路保護(hù)，有的也具有過負(fù)荷保護(hù)功能。結(jié)構(gòu)：金屬熔體、熔體支持件、熔管及滅弧材料。保護(hù)特性：具有反時限特點。

低壓熔斷器實物圖片

刀型觸頭熔斷體

瓷熔管內(nèi)有金屬熔體與石英沙熔斷器底座

接線端子安裝卡座圓筒帽式熔斷體

螺旋式熔斷器

功能：主要用來隔離低壓電源。QS低壓隔離開關(guān)實物圖片

（三）低壓隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)：觸頭裝置、絕緣子、底座及傳動機構(gòu)等。低壓隔離開關(guān)一般采用手力操動機構(gòu)。

低壓熔斷器組合電器實物圖片

QFS（四）低壓熔斷器組合電器熔斷器組合電器包括：開關(guān)熔斷器組（俗稱負(fù)荷開關(guān)）隔離器熔斷器組熔斷器式開關(guān)（俗稱刀熔開關(guān)）熔斷器式隔離器

功能：用于供電系統(tǒng)的主電源與備用電源的自動轉(zhuǎn)換或兩臺負(fù)載設(shè)備的自動轉(zhuǎn)換。斷路器轉(zhuǎn)換型ATS圖片

電動操作機構(gòu)

低壓斷路器

控制單元

負(fù)荷開關(guān)轉(zhuǎn)換型ATS圖片

全密封轉(zhuǎn)換型負(fù)荷開關(guān)

電動控制單元

手動操作手柄

類型負(fù)荷開關(guān)轉(zhuǎn)換型ATS斷路器轉(zhuǎn)換型ATS（五）自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器ATS

3.2.2高壓開關(guān)設(shè)備1.高壓斷路器2.高壓隔離開關(guān)4.高壓負(fù)荷開關(guān)5.高壓熔斷器

高壓斷路器（circuit-breaker）是帶有強力滅弧裝置的高壓開關(guān)設(shè)備，是供配電系統(tǒng)中重要的開關(guān)設(shè)備，它能夠開斷和閉合正常線路與故障線路，主要用于供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時與保護(hù)裝置配合自動切斷系統(tǒng)的短路電流。 高壓斷路器通常按照滅弧介質(zhì)分類，主要有:少油斷路器（已基本淘汰）真空斷路器SF6斷路器

▉高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)

真空斷路器是由真空滅弧室、絕緣支撐、傳動機構(gòu)、操動機構(gòu)、機座（框架）等組成，如圖3-6所示。導(dǎo)電回路由導(dǎo)電夾、軟連接、出線板通過滅弧室兩端組成。真空斷路器的固定方式不受安裝角度限制，即可以水平安裝，又可以垂直安裝，還可以任意角度安裝。

▉SF6斷路器的外觀圖

SN10-10型斷路器

ZN28-12型ZN28A-12型VD4型

瓷柱式落地罐式

2、高壓隔離開關(guān)二、高壓電氣設(shè)備

高壓隔離開關(guān)的主要功能是隔離電源，當(dāng)它處于分閘狀態(tài)時，有著明顯的斷口，使處于其后的高壓母線、斷路器等電力設(shè)備與電源或帶電高壓母線隔離，以保障檢修工作的安全。由于不設(shè)滅弧裝置，隔離開關(guān)一般不允許帶負(fù)荷操作，即不允許接通和分?jǐn)嘭?fù)荷電流（和斷路器配合使用時，要嚴(yán)格遵守操作順序，即停電時，應(yīng)先使斷路器跳閘，后拉開隔離開關(guān)；送電時，應(yīng)先合隔離開關(guān)，再閉合斷路器）。 但可用來分合一定的小電流，如勵磁電流不超過2A的空載變壓器、電容電流不超過5A的空載線路以及電壓互感器和避雷器等。

真空式SF6式油浸式壓氣式

高壓隔離開關(guān)外觀圖

高壓隔離開關(guān)外觀圖

高壓隔離開關(guān)外觀圖▉高壓隔離開關(guān)的作用

隔離開關(guān)又稱隔離刀閘，是一種高壓開關(guān)電器。因為它沒有專門的滅弧裝置，故不能用來切斷負(fù)荷電流和短路電流。使用時應(yīng)與斷路器配合，只有在斷路器斷開時才能進(jìn)行操作。隔離開關(guān)在分閘時，動靜觸頭間形成明顯可見的斷口，絕緣可靠。

高壓隔離開關(guān)具有以下作用

（1）隔離電源。（2）倒閘操作。（3）接通和斷開小電流電路。

▉高壓隔離開關(guān)的技術(shù)參數(shù)

隔離開關(guān)的技術(shù)參數(shù)包括下列內(nèi)容:

（1）額定電壓指隔離開關(guān)長期運行時所能承受的工作電壓。（2）最高工作電壓指隔離開關(guān)能承受的超過額定電壓的最高電壓。（3）額定電流指隔離開關(guān)可以長期通過的工作電流。（4）熱穩(wěn)定電流指隔離開關(guān)在規(guī)定的時間內(nèi)允許通過的最大電流。（5）極限通過電流峰值指隔離開關(guān)所能承受的最大瞬時沖擊短路電流。

▉GN6和GN8型高壓隔離開關(guān)功能：主要對高壓線路及電氣設(shè)備進(jìn)行短路保護(hù)，有的也具有過負(fù)荷保護(hù)功能。高壓熔斷器FU圖形符號原理：當(dāng)所在電路電流超過規(guī)定值并經(jīng)一定時間后，熔體熔化→汽化生弧→滅弧(電路分?jǐn)?保護(hù)特性：也稱時間——電流特性結(jié)構(gòu)：金屬熔體、熔體支持件、熔管及滅弧材料限流特性：在短路電流尚未達(dá)到?jīng)_擊值之前就切斷電路熔斷器時間電流特性具有反時限特點

高壓限流熔斷器實物圖片

接線端子絕緣子安裝卡座金屬管帽瓷熔管內(nèi)有金屬熔體與石英沙熔斷器底座石英沙熔斷撞針金屬熔體纏繞在內(nèi)瓷管上瓷熔管剖面圖類型：戶內(nèi)、戶外高壓限流熔斷器2、高壓熔斷器

▉高壓熔斷器的外觀圖三、電流互感器與電壓互感器結(jié)構(gòu)原理：一次繞組串聯(lián)在主電路中或直接利用一次母線；二次繞組所接儀表、繼電器均串聯(lián)。用來使儀表、繼電器等二次設(shè)備與主電路絕緣用來擴大儀表、繼電器等二次設(shè)備的應(yīng)用范圍功能I2N=5A或1A（一）電流互感器(CT)TATA圖形符號電流互感器的基本結(jié)構(gòu)和接線1-鐵心2-一次繞組3-二次繞組

在工作時其二次側(cè)不得開路二次側(cè)有一端必須接地連接時要注意其端子的極性使用注意事項單匝式（包括母線式、心柱式、套管式）多匝式（包括線圈式、線環(huán)式、串級式）

類型

準(zhǔn)確度級：測量用有0.1、0.2、0.5、1、3、5等級，保護(hù)用有5P和10P兩級。高壓電流互感器一般制成兩個鐵心和兩個二次繞組，其中準(zhǔn)確度級高的二次繞組接測量儀表，其鐵心易飽和；準(zhǔn)確度級低的二次繞組接繼電器，其鐵心不應(yīng)飽和。

一次接線端子二次接線端子鐵心一次繞組二次繞組LQJ-10高壓電流互感器實物圖片高壓CT圖形符號低壓電流互感器實物圖片二次接線端子二次繞組及鐵心一次母線穿孔一次母線穿孔

續(xù)上頁常用接線方案

一相式接線反應(yīng)一次電路對應(yīng)相的電流。通常用在負(fù)載平衡的三相電路中測量電流，或在繼電保護(hù)中作為過負(fù)荷保護(hù)接線。兩相V形接線廣泛用于中性點不接地的三相三線制電路中，供用于三相電流、電能的測量及過電流繼電保護(hù)。

三相星形接線反應(yīng)各相電流，因此廣泛用于中性點直接接地的三相三線制特別是三相四線制電路中，用于測量或過電流繼電保護(hù)等。

（二）電壓互感器(PT)在工作時其二次側(cè)不得短路二次側(cè)有一端必須接地連接時要注意其端子的極性使用注意事項U2N=100伏

結(jié)構(gòu)原理：一次繞組并聯(lián)在主電路中,二次繞組中儀表，繼電器均并聯(lián)連接。TVTV

有的電壓互感器具有3個繞組（有2個二次繞組），其圖形符號為TVTV圖形符號1-鐵心2-一次繞組3-二次繞組

電壓互感器的基本結(jié)構(gòu)和接線圖按相數(shù)分：有單相式和三相式；按繞組數(shù)量分：有雙繞組（如JDZ-10型）和三繞組（如JDZJ-10型）

類型（環(huán)氧樹脂澆注絕緣）

準(zhǔn)確度級：有0.2、0.5、1、3等級。

一次接線端子二次接線端子鐵心一二次繞組JDZ(J)-10電壓互感器實物圖片JDZ10-10(RZL)電壓互感器實物圖片

運行特點：二次繞組不能短路——“電壓源”接線方式：(a)一臺電壓互感器接相電壓(b)一臺電壓互感器接線電壓(c)不完全星行接線(d)三臺單相三繞組或三相五柱式電壓互感器接線(e)電容式電壓互感器接線rdF1LTVZ2lC1C2至通信設(shè)備CU1UC2U3U2(e)第三章輸變電系統(tǒng)

§3-3電氣一次接線一、電力系統(tǒng)接線和輸變電網(wǎng)絡(luò)接線二、電氣主接線的基本接線形式*三、發(fā)電廠及變電所的電氣主接線舉例一、電力系統(tǒng)接線和輸變電網(wǎng)絡(luò)接線電力系統(tǒng)接線地理接線圖：表明各發(fā)電廠、變電所的相對地理位置和它們之間的聯(lián)接關(guān)系電氣接線圖：表明電力系統(tǒng)中各主要元部件之間和廠所之間的電氣聯(lián)接關(guān)系輸變電網(wǎng)絡(luò)接線無備用：單回路放射式、干線式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)等，每一負(fù)荷只能靠一條線路獲得電能，又稱開式網(wǎng)絡(luò)。有備用：雙回路式、單環(huán)式、雙環(huán)式和兩端供電式等，每一個負(fù)荷點至少可以通過兩條線路從不同方向取得電能，又稱閉式網(wǎng)絡(luò)。第三章輸變電系統(tǒng)

§3-3電氣一次接線二、電氣主接線的基本接線形式有匯流母線：單母線、單母線分段，雙母線，雙母線分段；增設(shè)旁路母線或旁路隔離開關(guān)，一倍半斷路器接線，變壓器母線組接線等。無匯流母線：單元接線、橋形接線、角形接線等。幾個基本概念：匯流母線：起匯集和分配電能的作用，也稱匯流排。進(jìn)、出線：進(jìn)線指電源，出線指線路。斷路器、隔離開關(guān)（母線、線路）、接地刀閘：第三章輸變電系統(tǒng)

§3-3電氣一次接線斷路器與隔離開關(guān)的操作順序：送電操作順序：先合上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)，再投入斷路器。停電檢修操作順序：先斷開斷路器，再斷開斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)。待線路對方仃電后，再合上接地刀閘。QSQF§3-3電氣一次接線（A.有匯流母線接線）（一）有母線的主接線母線又稱匯流排，起著匯集電能和分配電能的作用。

優(yōu)點是簡單、清晰、設(shè)備少，但可靠性與靈活性不高。一般供三級負(fù)荷，兩路電源進(jìn)線的單母線可供二級負(fù)荷。圖a一路電源圖b兩路電源一用一備1、單母線接線電氣一次（1）接線形式：

整個配電裝置只有一組母線，所有電源和引出線均接在母線上，每條引出線都設(shè)置斷路器QF和隔離開關(guān)QS。不分段的單母線接線

電氣一次運行分析：斷路器QF的作用：便于投入和切除任意一條進(jìn)出線。隔離開關(guān)QS作用：檢修斷路器QF時保證它與帶電部分可靠隔離若沒有母線QSB，檢修斷路器QF時，母線要停電QF和QS的操作順序：“先通后斷”原則停電操作：先斷斷路器QF，再斷線路側(cè)隔離開關(guān)QSL，最后斷母線側(cè)隔離開關(guān)QSB送電操作：先合母線側(cè)隔離開關(guān)QSB，再合線路側(cè)隔離開關(guān)QSL

，最后合斷路器QF不分段的單母線接線

特點：優(yōu)點：簡單、經(jīng)濟(jì)。①接線簡單（設(shè)備少）、清晰、明了；②布置、安裝簡單，配電裝置建造費用低；③斷路器與隔離開關(guān)間易實現(xiàn)可靠的防誤閉鎖,操作安全、方便，母線故障的幾率低；④易擴建和采用成套式配電裝置。⑤有利用電源互為備用及負(fù)荷間的合理分配；正常投切與故障投切互不干擾，靈活方便。缺點：不夠靈活可靠。①主母線、母隔故障或檢修，全廠停電；②任一回路斷路器檢修，該回路停電。不分段的單母線接線

母線分段后，可提高供電的可靠性和靈活性。單母線分段接線圖2、單母線分段接線兩路電源一用一備時，分段斷路器接通運行。任一段母線故障，分段斷路器可在繼電保護(hù)裝置作用下自動斷開。兩路電源同時工作互為備用（又稱暗備用）時，分段斷路器則斷開運行。任一電源故障，分段斷路器可自動投入。

電氣一次（1）接線形式：

把單母線分成二段或三段，在各段之間接上分段斷路器或分段隔離開關(guān)的接線。分段斷路器分段隔離開關(guān)分段的單母線接線

電氣一次母線并聯(lián)運行：QF閉合運行正常運行時：相當(dāng)于不分段的單母線接線。若電源1停止供電，則電源2通過QFd閉合向Ⅰ段母線供電，不影響對負(fù)荷的供電，可靠性高。若Ⅰ段母線故障時，繼電保護(hù)裝置使QFd自動跳開，Ⅰ段母線被切除；Ⅱ段母線繼續(xù)供電。母線分裂運行：QF斷開運行正常運行時，相當(dāng)于兩個不分段的單母線接線。若電源1停止供電，Ⅰ段母線失壓時，可由自動重合閘裝置自動合上QFd，Ⅰ段母線恢復(fù)供電。若Ⅰ段母線故障時，不影響Ⅱ段，Ⅱ段母線繼續(xù)供電。運行方式分段的單母線接線

分段開關(guān)采用隔離開關(guān)的分析：

母線并聯(lián)運行：Ⅰ段母線故障→全所停電→找出故障斷開分段QSd→恢復(fù)Ⅱ段母線供電

母線分裂運行：Ⅰ段母線失電→查出原因→切除Ⅰ段母線上所有進(jìn)出線→合上分段隔離開關(guān)QSd→Ⅰ段母線恢復(fù)供電

運行方式分段的單母線接線

雙母線接線與單母線接線相比從結(jié)構(gòu)上而言，多設(shè)置了一組母線，同時每個回路經(jīng)斷路器和兩組隔離開關(guān)分別接到兩組母線WB1、WB2上，兩組母線之間可通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器QF3連接起來。雙母線接線圖3、雙母線接線正常工作時一組母線工作（如WB1），一組母線備用（如WB2），各回路中連接在工作母線上的隔離開關(guān)接通，而連接在備用母線上的隔離開關(guān)均斷開。雙母線接線能保證所有出線的供電可靠性，用于有大量一、二級負(fù)荷的大型變配電所。

電氣一次（1）接線形式：單母線分段的目的：減少母線故障的停電范圍旁路母線的作用：使任意一臺出線QF故障或檢修時，該回路不停電。旁路母線旁路斷路器分段斷路器4、單母線分段帶旁路母線接線

電氣一次50分兩種：采用專用旁路斷路器QFa利用QFd兼作QFa（2）運行方式（3）特點（4）適用6～10kv出線較多而且對重要負(fù)荷供電的裝置；35kv及以上有重要聯(lián)絡(luò)線路或較多重要用戶。對單母線的評價:工作母線或母線隔離開關(guān)在故障或檢修時要停電。單母線分段帶旁路母線接線

電氣一次511、接線方式：

有兩組母線，每一回路經(jīng)一臺斷路器接至一組母線，兩個回路間有一臺斷路器聯(lián)絡(luò)，組成一個“串”電路，每回進(jìn)出線都與兩臺斷路器相連，而同一“串”支路的兩條進(jìn)出線共用三臺斷路器。解決了隔離開關(guān)繁瑣的倒閘操作5一臺半斷路器接線

電氣一次522、運行方式：正常運行時，兩組母線同時工作，所有斷路器均閉合。3、接線特點：（1）運行靈活可靠：正常運行時成環(huán)形供電，任意一組母線發(fā)生短路故障，均不影響各回路供電。（2）操作方便：隔離開關(guān)只起隔離電壓作用，避免用隔離開關(guān)進(jìn)行倒閘操作。任意一臺斷路器或母線檢修，只需拉開對應(yīng)的斷路器及隔離開關(guān)，各回路仍可繼續(xù)運行。（3）二次接線和繼電保護(hù)比較復(fù)雜，投資較大。一臺半斷路器接線

續(xù)上頁無母線主接線的特點，是在電源與出線或變壓器之間沒有母線連接。

圖1為幾種典型形式。其特點是接線簡單，設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)性好，適于只有一臺主變壓器的小型變電所。

圖1

線路－變壓器組單元接線（二）無母線的主接線1、線路－變壓器組單元接線圖c中變壓器的高壓側(cè)僅設(shè)置負(fù)荷開關(guān)，而未設(shè)保護(hù)裝置。這種接線僅適于距上級變配電所較近的車間變電所采用。圖d是戶外桿上變電臺的典型接線形式，戶外跌落式熔斷器FU作為變壓器的短路保護(hù)，也可用來切除空載運行的小容量變壓器。

電氣一次541、發(fā)電機-變壓器單元接線

（二）無母線的主接線2、擴大單元接線（1）接線形式：

采用兩臺或三臺發(fā)電機與一臺變壓器相聯(lián)組成的單元；每臺發(fā)電機回路都裝有QF和QS。元件的作用

1QF、2QF的作用：控制發(fā)電機組投入或退出運行。當(dāng)任一臺發(fā)電機需要停機運行或退出時，可操作相應(yīng)的QF，而不影響另一臺發(fā)電機和變壓器的運行。

1QS、2QS的作用：保證停電檢修的安全。電氣一次56（2）特點優(yōu)點：

a、減少主變和主變側(cè)QF的數(shù)量，以及節(jié)省高壓配電裝置占地面積，經(jīng)濟(jì)性較好；

b、任一臺機組停機都不影響廠用電的供電（可靠性好）。缺點：

a、當(dāng)主變故障或檢修時，兩臺機組均需停電；

b、檢修一臺發(fā)電機時，變壓器輕載運行，損耗大，經(jīng)濟(jì)性差（4）適用機組容量不大的中小型水電站。擴大單元接線

當(dāng)有兩路電源進(jìn)線和兩臺主變壓器時，可采用雙回線路－變壓器組單元接線，再配以變壓器二次側(cè)的單母線分段接線，則可靠性大大提高，如圖2所示。圖2雙回線路－變壓器組單元接線正常運行時，兩路電源及主變壓器同時工作，變壓器二次側(cè)母聯(lián)斷路器QF3斷開運行。一旦任一主變壓器或任一電源進(jìn)線故障或檢修時，主變壓器兩側(cè)斷路器就在繼電保護(hù)裝置的作用下自動斷開，母聯(lián)斷路器QF3自動投入，即可恢復(fù)整個變電所的供電。雙回線路－變壓器組單元接線可供一、二級負(fù)荷。

（二）無母線的主接線3、橋形接線

適用于僅有兩臺變壓器和兩條出線的裝置中。

內(nèi)橋接線

1、接線方式：

連接橋斷路器接在靠近變壓器側(cè)的接線方式。

2、運行方式：b、變壓器1T

故障或檢修：先斷開1QF

和3QF，再斷開QS1

，1T

退出運行。如果線路L1

仍需恢復(fù)供電，再合1QF

和3QF。a、線路L1故障或檢修：只需先斷開1QF，再斷開1QSL和1QSB，其余三回路可以繼續(xù)工作，不影響供電。2QFL22QSL2QSB2T2QFQS22TL22QF

外橋接線1、接線方式：

連接橋斷路器接在靠近線路側(cè)的接線方式。（二）無母線的主接線3、橋形接線

2、運行方式：b、變壓器1T

故障或檢修：只需先斷開1QF，再斷開1QS

，其余三回路可以繼續(xù)工作，不影響供電。a、線路L1故障或檢修：先斷開1QF

和3QF，再斷開QS1

，L1

退出運行。如果變壓器1T

仍需恢復(fù)供電，再合1QF

和3QF。2QFL2QS2L22T2QF2QS2T2QF

表1主要設(shè)備的圖形符號和文字符號表瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣一次63第三章輸變電系統(tǒng)

§3-3電氣一次接線三、發(fā)電廠及變電所的電氣主接線舉例

發(fā)電廠主接線區(qū)域性電廠指坑口電廠和遠(yuǎn)離城市的大型水火電廠。這類電廠一般規(guī)模較大，設(shè)備年利用小時數(shù)高，生產(chǎn)的電能主要以升高電壓送入電力系統(tǒng)，通常不設(shè)發(fā)電機電壓母線。地方性電廠：主要是熱電廠和中小型電廠。大量電能以發(fā)電機電壓饋送給地方用戶，剩余功率以升高電壓送入系統(tǒng)，設(shè)發(fā)電機電壓母線。第三章輸變電系統(tǒng)

§3-3電氣一次接線第三章輸變電系統(tǒng)

§3-3電氣一次接線

變電所主接線第三章輸變電系統(tǒng)

§3-4配電裝置一、概述*二、配電裝置的安全凈距*三、屋內(nèi)配電裝置四、屋外配電裝置五、成套配電裝置第三章輸變電系統(tǒng)

§3-4配電裝置一、配電裝置的概念及分類配電裝置：根據(jù)電氣主接線的要求，由開關(guān)電器、保護(hù)和測量電器、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成，用于接受和分配電能的裝置，它是發(fā)電廠和變電站的重要組成部分。配電裝置的分類：裝設(shè)地點：屋內(nèi)（三層、二層、單層）和屋外（三層中型、半高型、高型）配電裝置組裝方式：裝配式——在現(xiàn)場將電器組裝而成的稱為裝配式配電裝置；成套式——在制造廠預(yù)先將開關(guān)電器、互感器等組成各種電路，成套供應(yīng)的稱為成套配電裝置，其中以SF6全封閉組合電器內(nèi)的設(shè)備最齊全。第三章輸變電系統(tǒng)

§3-4配電裝置二、配電裝置的安全凈距*

在配電裝置中，帶電部分與接地部分之間和不同相帶電部分之間的空間最小安全凈距，即A1和A2值。A值：應(yīng)保證無論在正常最高工作電壓或出現(xiàn)內(nèi)外過電壓時都不致使相應(yīng)空氣間隙擊穿；B值：帶電部分至無孔遮欄；C值：無遮欄裸導(dǎo)體至地（樓）板；D值：不同時停電檢修的無遮欄導(dǎo)體間水平凈距；E值：屋內(nèi)架空出線套管至屋外地面。

安全凈距:指從保證電氣設(shè)備和工作人員的安全出發(fā)，考慮氣象條件及其他因素的影響所規(guī)定的各電氣設(shè)備之間、電氣設(shè)備各帶電部分之間、帶電部分與接地部分之間應(yīng)該保持的最小空氣間隙。安全凈距最基本的是空氣中不同帶電部分之間或帶電部分對地部分之間的空間最小安全凈距，稱為A值A(chǔ)值無論在正常最高工作電壓，或內(nèi)、外部過電壓下，都不致使空氣間隙擊穿。

屋內(nèi)配電裝置安全凈距72屋外配電裝置安全凈距

屋內(nèi)配電裝置的布置應(yīng)注意：1、同一回路的電器和導(dǎo)體應(yīng)布置在一個間隔內(nèi)；2、盡量將電源進(jìn)線布置在每段的中部；3、較重設(shè)備布置在下層；4、充分利用間隔空間；5、布置對稱，便于操作；6、易于擴建；7、要有必要的操作通道、維護(hù)通道防爆通道；8、配電裝置的門要向外開，且應(yīng)裝彈簧鎖，相鄰配電裝置之間如有門，應(yīng)能兩方向開啟；9、配電裝置可以開窗采光和通風(fēng)，但要有防止雨雪和小動物進(jìn)入室內(nèi)的措施。屋內(nèi)配電裝置安全凈距74屋內(nèi)裝配式配電裝置75屋內(nèi)成套配電裝置

分類：根據(jù)電氣設(shè)備和母線的布置高度和重疊情況分為，中型、半高型和高型。中型：是將所有電器都安裝在同一水平面內(nèi)，并安裝在一定高度（2～2.5米）的基礎(chǔ)上，使帶電部分對地保持必要的高度，以保證地面上工作人員的安全活動；高型：配電裝置的母線和電器分別裝在幾個不同高度的水平面上，一組母線和另一組母線重疊布置。半高型：母線隔離開關(guān)抬高僅將母線與斷路器、電流互感器等重疊布置。屋外配電裝置77屋外中型配電裝置示例78高型屋外配電裝置示例79半高型屋外配電裝置示例

屋內(nèi)三層式配電方式

GGD型固定式開關(guān)柜實物圖片

進(jìn)線柜出線柜固定柜柜體出線柜MCCGCS型抽出式開關(guān)柜實物圖片進(jìn)線柜出線柜PC抽屜柜柜體

屋內(nèi)單層式配電方式

第三章輸變電系統(tǒng)

§3-5保護(hù)接地一、保護(hù)接地的作用*二、保護(hù)接地裝置電阻的允許值三、發(fā)電廠和變電所接地裝置四、保護(hù)接地*

（一）接地與接地裝置

接地是指電氣設(shè)備為達(dá)到安全和功能需要為目的，將其某一部分與大地之間作良好的電氣連接。1-接地體2-接地干線3-接地支線4-電氣設(shè)備5-連接扁鋼

接地裝置示意圖埋入地中并與土壤作良好接觸的金屬導(dǎo)體稱為接地體或稱接地極。

人工接地體接地體自然接地體典型的接地裝置如圖所示。

一、接地概念

（二）接地電流與對地電壓

電氣設(shè)備在發(fā)生接地故障時，電流將通過接地體以半球形向大地中散開，如圖所示。

1-接地體2-流散電場3-接地電流的地中電位分布接地電流、對地電壓及接地電流電位分布圖

在距離接地體越遠(yuǎn)的地方，半球的球面積越大，其散流電阻越小，相對于接地點處的電位就越低。

電氣設(shè)備的接地部分，如：接地的外露可導(dǎo)電部分和接地體等，與零電位的“大地”之間的電位差，稱為接地部分的對地電壓。

（三）接地類型

1.功能性接地

為保證電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備達(dá)到正常工作要求而進(jìn)行的接地，例如電源中性點的直接接地或經(jīng)消弧線圈等的接地，又稱工作接地。

2.保護(hù)性接地為了保證電網(wǎng)故障時人身和設(shè)備的安全而進(jìn)行的接地。包括：

3.功能性與保護(hù)性合一的接地(如屏蔽接地)安全保護(hù)接地過電壓保護(hù)接地防靜電接地為防止由帶電導(dǎo)體的絕緣損壞所造成人體受到間接電擊，而將電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分進(jìn)行的接地。

為防止過電壓對電氣設(shè)備和人身安全的危害而進(jìn)行的接地，如防雷接地。為了消除靜電對電氣設(shè)備和人身安全的危害而進(jìn)行的接地。

（四）、保護(hù)接地的作用保護(hù)接地：將電氣設(shè)備金屬外殼、金屬構(gòu)件或互感器的二次側(cè)等接地，防備由于絕緣損壞而使外殼帶危險電壓后，以保護(hù)工作人員在接觸時的安全。

觸電方式與帶電部分直接接觸；接地故障時，人處于接觸電壓和跨步電壓的危險區(qū)；與帶電部分間隔在安全距離之內(nèi)。ZREImanU~IE

接觸電壓和跨步電壓：接地電壓：電氣設(shè)備的接地體與零電位之間的電位差UE。EEtouAU1.8mE=f(L)UE0.8uU1U20.815~20米15~20米等位面地中電流EstepE=f(L)接地體LL接觸電壓：當(dāng)人觸及帶電的外殼，加于人手和腳之間的電壓?？绮诫妷海寒?dāng)人在分布電位區(qū)域內(nèi)跨開一步，兩腳間（相距0.8米）所受到的電壓。（五）保護(hù)接地裝置電阻的允許值大電流接地系統(tǒng)：單相接地時接地網(wǎng)電壓不能超過2000V，故RE≤2000/I。當(dāng)I＞4000A時，可取RE≤0.5Ω。小接地電流系統(tǒng)：接地裝置僅用于高壓設(shè)備時，接地電壓不得超過250V，即RE≤250/I。接地裝置為高低壓設(shè)備共用時，接地電壓不超過120V，即RE≤120/I。一般接地電阻應(yīng)不超過10Ω；

1000V以下電網(wǎng)中接地電阻最好不超過4Ω。（六）、保護(hù)接地的分類分為IT、TT和TN三種方式。TN方式為保護(hù)接零是保護(hù)接地的一種，即將設(shè)備金屬外殼接零線。

IT接地方式ABC0ZIE

REUE字母I為電源中性點不接地或經(jīng)高阻抗接地，T為設(shè)備的金屬外殼接地。其實質(zhì)是通過降低接地電阻RE，限制故障設(shè)備外殼的接地電壓UE的值，近似計算可得：通常RE＜＜Z，當(dāng)RE＜10Ω時，接地電壓可限值在安全范圍內(nèi)。TT接地方式字母TT分別表示電源中性點和設(shè)備的金屬外殼接地。TT接地方式普遍用于高壓系統(tǒng)中。但對有較大容量電器的低壓系統(tǒng)則不妥。因為：若相電壓U=220V，r0=RE=4

，接地電流IE=27.5A，電壓U0=UE=110V，接地電流不大。對較大容量的電器設(shè)備，接地電流可能小于負(fù)荷電流，當(dāng)發(fā)生金屬外殼接地時，由于保護(hù)整定值較大，熔斷器或保護(hù)裝置是不能正確選擇動作的。對地電壓將長期存在，對人身不安全。ABC0r0REIE第三章輸變電系統(tǒng)

§3-5高壓直流輸電

一、高壓直流輸電意義輸送相同功率時，線路造價低：對于架空線路，交流輸電通常采用3根導(dǎo)線，而直流單極只需1根，雙極只需2根。對于電纜線路，其投資費和運行費都更為經(jīng)濟(jì)，這也是越來越多的大城市采用地下直流電纜的原因。輸送相同功率時，直流輸電所用線材僅為交流輸電的2／3～l／2直流輸電采用兩線制，以大地或海水作回線，與采用三線制三相交流輸電相比，在輸電線載面積相同和電流密度相同的條件下，即使不考慮趨膚效應(yīng)，也可以輸送相同的電功率，而輸電線和絕緣材料可節(jié)約1／3．如果考慮到趨膚效應(yīng)和各種損耗（絕緣材料的介質(zhì)損耗、磁感應(yīng)的渦流損耗、架空線的電暈損耗等），輸送同樣功率交流電所用導(dǎo)線截面積大于或等于直流輸電所用導(dǎo)線的截面積的1.33倍．因此，直流輸電所用的線材幾乎只有交流輸電的一半．同時，直流輸電桿塔結(jié)構(gòu)也比同容量的三相交流輸電簡單，線路走廊占地面積也少。

2、線路有功損耗?。褐绷骶€路沒有感抗和容抗，也就沒有無功損耗。而且由于直流架空線路具有“空間電荷”效應(yīng)，即集膚效應(yīng)，其電暈損耗和無線電干擾均比交流架空線路要小。3、適宜于海下輸電：如果用交流，除了心線的電阻損耗外，還有絕緣中的介質(zhì)損耗以及鉛包和鎧裝中的磁感應(yīng)損耗等。而用直流，則基本上只有心線的電阻損耗。在電纜輸電線路中，直流輸電沒有電容電流產(chǎn)生，而交流輸電線路存在電容電流，引起損耗.在一些特殊場合，必須用電纜輸電.例如高壓輸電線經(jīng)過大城市時，采用地下電纜；輸電線經(jīng)過海峽時，要用海底電纜．由于電纜芯線與大地之間構(gòu)成同軸電容器，在交流高壓輸線路中，空載電容電流極為可觀.一條200kV的電纜，每千米的電容約為0.2μF，每千米需供給充電功率約3×103kw，在每千米輸電線路上，每年就要耗電2.6×107kw·h.而在直流輸電中，由于電壓波動很小，基本上沒有電容電流加在電纜上。

4、沒有系統(tǒng)的穩(wěn)定問題：交流系統(tǒng)有一定的電抗，輸送的功率有一定的極限，如果超過這極限，送端的發(fā)電機和受端的發(fā)電機可能失去同步而造成系統(tǒng)的解列。直流輸電時，其兩側(cè)交流系統(tǒng)不需同步運行，而交流輸電必須同步運行。交流遠(yuǎn)距離輸電時，電流的相位在交流輸電系統(tǒng)的兩端會產(chǎn)生顯著的相位差；并網(wǎng)的各系統(tǒng)交流電的頻率雖然規(guī)定統(tǒng)一為50HZ，但實際上常產(chǎn)生波動。這兩種因素引起交流系統(tǒng)不能同步運行，需要用復(fù)雜龐大的補償系統(tǒng)和綜合性很強的技術(shù)加以調(diào)整，否則就可能在設(shè)備中形成強大的循環(huán)電流損壞設(shè)備，或造成不同步運行的停電事故。在技術(shù)不發(fā)達(dá)的國家里，交流輸電距離一般不超過300km而直流輸電線路互連時，它兩端的交流電網(wǎng)可以用各自的頻率和相位運行，不需進(jìn)行同步調(diào)整。二、HVDC的主要元件和基本原理1、主要元件交流母線交流系統(tǒng)I無功補償設(shè)備交流濾波器直流線路Vd

I

換流站I平波電抗器直流濾波器橋I交流母線換流變壓器斷路器橋II圖HVDC原理圖換流站II交流系統(tǒng)II無功補償設(shè)備交流濾波器換流變壓器Vd

II

換流器（converter）將交流電轉(zhuǎn)換成直流電,或者將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設(shè)備。

HVDC的主要元件其中，整流器（Rectifier）------將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的換流器。

逆變器（Inverter）------將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的換流器。圖1.2三相全波橋式換流電路原理圖MNV1V3V5V4V6V2ABC單橋Graetz橋正極共陰極負(fù)極共陽極橋臂/閥臂/閥橋交流端上半橋/共陰極半橋下半橋/共陽極半橋晶閘管AM

橋臂組成方式：晶閘管串聯(lián)AM

晶閘管（串）并聯(lián)

橋臂特點：均壓

均流電壓：5.5~9kV電流：1.2~3.5kATthyristorTvalve1~2T作用:

使HVDC系統(tǒng)建立自己的對地參考點

換流變壓器(ConverterTransformer)

向換流器提供適當(dāng)?shù)燃壍牟唤拥厝嚯妷涸丛O(shè)備特點:

接線方式：Y0/Y,Y0/△，Y0/Y/△

減小注入系統(tǒng)的諧波

短路電抗大：15~20%

噪聲大作用:

減小注入直流系統(tǒng)的諧波

平波電抗器（SmoothingReactor）

減小換相失敗的幾率參數(shù):0.27~1.5H(架空線)

12~200mH(電纜線)

限制直流短路電流峰值

防止輕載時直流電流間斷種類:交流濾波器，直流濾波器

濾波器（Filter）減小注入交、直流系統(tǒng)諧波的設(shè)備有源、無源濾波器無源濾波器:單調(diào)諧濾波器雙調(diào)諧濾波器高通濾波器

三、HVDC輸電系統(tǒng)的分類

1、兩端HVDC輸電系統(tǒng)：

由兩個換流站組成的直流輸電系統(tǒng)。類型：兩端直流輸電系統(tǒng)，多端直流輸電系統(tǒng)

類型：單極類雙極類同極類背靠背

單極類：一線一地制、兩線制

一線一地制

兩線制－－＋＋I(xiàn)d－－＋＋I(xiàn)d

雙極類：兩線一地制、兩線制、三線制

兩線一地制

兩線制

三線制Id－＋－＋－＋－＋I(xiàn)d

同極類：兩線一地制、三線制

三線制Id－＋－＋－＋－＋I(xiàn)d

背靠背(Back-to-Back)：單極類、雙極類、同極類：沒有直流線路的HVDC系統(tǒng)。

適用性

兩個不同額定頻率交流系統(tǒng)的互聯(lián)舉例：

1972年，加拿大，HVDC首次全部采用晶閘管元件新不倫威克省魁北克省水電站2×80kV,2×160MW背靠背

1965年,日本，sakuma工程：

2×125kV,300MW,1200A,50/60HzTBtB圖

背靠背(B-t-B)：1991.7,潘家口抽水蓄能電站--我國第一個抽水蓄能電站：

10kV,60MW,50/38~62HzG：150MWG/M：90MWSFC：60MWG/MG/MG/MGSFC電力系統(tǒng)10kV10kV-----StaticFrequencyConverter