電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ) 華中科技大學(xué) 熊信銀 PPT課件3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)接地及接零六、高壓直流輸電第一節(jié)概述圖3-1220/110/10kV地區(qū)變電所主接線圖W—母線；T1，T2—變壓器；QF—斷路器；L—電抗器；WL—饋電線；CS—同步調(diào)相機(jī)；TV—電壓互感器；TA—電流互感器輸變電設(shè)備包括變換電壓的設(shè)備：如變壓器。接通和開(kāi)斷電路的開(kāi)關(guān)電器：如斷路器，隔離開(kāi)關(guān)，熔斷器等。防御過(guò)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(wú)功補(bǔ)償設(shè)備：如電力電容器，同步調(diào)相機(jī)，靜止補(bǔ)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(diǎn)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)。第二節(jié)輸變電設(shè)備輸電線路開(kāi)關(guān)電器高壓斷路器的基本參數(shù) 額定開(kāi)斷電流INbr、全開(kāi)斷時(shí)間tab、合閘時(shí)間ton

額定動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值）ies、熱穩(wěn)定電流It、自動(dòng)重合閘性能電流互感器運(yùn)行特點(diǎn)：二次繞組不能開(kāi)路二次接線：?jiǎn)蜗嘟泳€；星形接線；不完全星形接線電壓互感器運(yùn)行特點(diǎn)：二次繞組不能短路接線方式：ABCAK2K1L1L2ABCAAAABCAwhIaIcIb圖3-9電流互感器與測(cè)量?jī)x表接線圖(a)單相接線；(b)星行接線；(c)不完全星行接線圖3-10電壓互感器接線圖(a)一臺(tái)電壓互感器接相電壓；(b)一臺(tái)電壓互感器接線電壓；(c)不完全星行接線；(d)三臺(tái)單相三繞組或三相五柱式電壓互感器接線rdF1LTVZ2lC1C2至通信設(shè)備CU1UC2U3U2圖3-11電容式電壓互感器原理接線圖第三節(jié)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(duì)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(wú)備用：?jiǎn)位芈贩派涫?、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(kāi)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(gè)負(fù)荷點(diǎn)至少可以通過(guò)兩條線路從不同方向取得電能，又稱閉式網(wǎng)絡(luò)。二、電氣主接線的基本接線形式有匯流母線：?jiǎn)文妇€、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(kāi)關(guān)，一倍半斷路器接線，變壓器母線組接線等。無(wú)匯流母線：?jiǎn)卧泳€、橋形接線、角形接線等。幾個(gè)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(kāi)關(guān)（母線、線路）、接地刀閘：斷路器與隔離開(kāi)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(kāi)關(guān)，再投入斷路器。停電檢修操作順序：先斷開(kāi)斷路器，再斷開(kāi)斷路器兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)。待線路對(duì)方仃電后，再合上接地刀閘。QSQF1.單母線接線接線圖WQFQSQSWL4QFQSQSWL3QFQSQSWL2QFQS～GQF1QS1～GQF2QS3QS2WL1QS4有匯流母線接線特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、清晰、設(shè)備少。當(dāng)母線故障或檢修或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，整個(gè)系數(shù)全部停電。斷路器檢修期間也必須停止該回路的供電。適用范圍：?jiǎn)坞娫吹陌l(fā)電廠和變電所，且出線回路數(shù)少，用戶對(duì)供電可靠性要求不高的場(chǎng)合。2.單母線分段接線接線圖特點(diǎn)：減少母線故障或檢修時(shí)的停電范圍。斷路器檢修期間必須停止該回路的供電。母線分段的數(shù)目，通常以2～3分段為宜，分段太多增加了分段斷路器。適用范圍：6~10kV配電裝置出線6回及以上；35kV出線數(shù)為4~8回；110~220kV出線數(shù)為3~4回。QF1分段斷路器～GWL1WL2WL3WL4～G旁路母線的作用不停電檢修進(jìn)出線斷路器。操作方式（檢修QF4，且WL4不停電）如A、B段經(jīng)QF1和QS1、QS2并列運(yùn)行，則閉合QS5斷開(kāi)QF1斷開(kāi)QS1閉合QS3閉合QF1使W3帶電（不要首先閉合QS8）。此時(shí)若W3隱含故障，則由繼電保護(hù)裝置動(dòng)作斷開(kāi)QF1。若W3充電正常，操作可以繼續(xù)進(jìn)行：合上QS8斷開(kāi)QF4。這時(shí)WL4由母線BQS2QF1QS3W3QS8WL4供電。并由QF1替代斷路器QF4。QF4檢修前，應(yīng)把QS6、QS7斷開(kāi)。適用范圍中小型發(fā)電廠和35~110kV的變電所?！獹～GWL1WL4WL3WL2QS7QS6QF4WABQS8W3QS2QS4QS5QF1QS1QS3(分段斷路器QF1兼旁母斷路器)3.單母線分段加裝旁路母線接線接線圖4.雙母線接線接線圖

具有兩組母線W1，W2。每一回路經(jīng)一臺(tái)斷路器和兩組隔離開(kāi)關(guān)分別與兩組母線連接，母線之間通過(guò)母線聯(lián)絡(luò)斷路器QF（簡(jiǎn)稱母聯(lián)）連接。運(yùn)行方式母聯(lián)QF斷開(kāi)，一組母線工作，另一組母線備用，全部進(jìn)出線接于運(yùn)行母線上。母聯(lián)QF斷開(kāi)，進(jìn)出線分別接于兩組母線，兩組母線分裂運(yùn)行。母聯(lián)QF閉合，電源和饋線平均分配在兩組母線上。優(yōu)點(diǎn)檢修一組母線，可使回路供電不中斷；一組母線故障，部分進(jìn)出線會(huì)暫時(shí)停電。供電可靠，調(diào)度靈活，又便于擴(kuò)建。QFQS2QS1W1W2電源1電源2雙母線接線的倒母線操作閉合母聯(lián)兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)QS1，QS2，合QF向備用母線充電；若備用母線帶電后一切正常，下一步則先接通（一條或全部）回路接于備用母線側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)，然后斷開(kāi)（該條或全部）回路接于工作母線上的隔離開(kāi)關(guān)，這就是所謂的“先通后斷”的原則；待全部回路操作完成后，斷開(kāi)母聯(lián)斷路器及其兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)。適用范圍大中型發(fā)電廠和變電所。QFQS2QS1W1W2電源1電源25.雙母線分段接線接線圖特點(diǎn)工作母線分成2段，即母線II，III段，備用母線I不分段，QF1，QF2為母聯(lián)，QF3為分段斷路器。正常工作時(shí)，II，III段工作，I段備用，在分段回路中可接入分段電抗器L，當(dāng)任一分段故障時(shí)，L限制相鄰段供給的短路電流。適用范圍6~10kV配電裝置中；220kV電壓進(jìn)出線回路數(shù)甚多時(shí)，也采用雙母線四分段的接線。電源2ⅡIⅢ電源1QF1QF2QF3LQS4W36.雙母線帶旁路母線接線接線圖母聯(lián)兼作旁路斷路器一組母線帶旁路兩組母線帶旁路增設(shè)旁路跨條QFW3W2W1QF1QF2W1W2QF4電源1電源27.一臺(tái)半斷路器接線接線圖

在母線W1，W2之間，每串接有三臺(tái)斷路器，兩條回路，每二臺(tái)斷路器之間引出一回線，故稱為一臺(tái)半斷路器接線，又稱二分之三接線。特點(diǎn)具有較高的供電可靠性及運(yùn)行靈活性。母線故障，只跳開(kāi)與此母線相連的斷路器，任何回路不停電。隔離開(kāi)關(guān)不作操作電器，減少了誤操作的幾率。使用設(shè)備較多，投資較大，二次控制接線和繼電保護(hù)配置也比較復(fù)雜。W1W2QFQSQSQSQSQFQFQSQSQS1QS1適用范圍大型電廠和變電所的超高壓配電裝置。B.擴(kuò)大單元接線T～GLT～G～GT～GTT～G～GT～G～G無(wú)匯流母線接線1.單元接線及擴(kuò)大單元接線接線圖

A.單元接線內(nèi)橋與外橋接線的比較LT1QF1LT2QF2QF3QS2QS1內(nèi)橋LQF1T1QF3QS2QS1外橋LQF2T2穿越功率適用范圍:

用于小型發(fā)電廠和變電所，也可作為過(guò)渡性的接線。2.橋形接線接線圖3.角形接線接線圖三、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(shí)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(jī)電壓母線。圖3-24大型火電廠電氣主接線圖地方性電廠：主要是熱電廠和中小型電廠。大量電能以發(fā)電機(jī)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(jī)電壓母線。圖3-25熱電廠主接線圖

變電所主接線:第五節(jié)保護(hù)接地及接零一、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)接地和保護(hù)接零觸電方式與帶電部分直接接觸；接地故障時(shí)，人處于接觸電壓和跨步電壓的危險(xiǎn)區(qū)；與帶電部分間隔在安全距離之內(nèi)。一、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(xiǎn)電壓后，以保護(hù)工作人員在接觸時(shí)的安全。ZREImanU~IE圖3-27不接地系統(tǒng)保護(hù)接地作用的示意圖二、保護(hù)接地裝置電阻的允許值

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。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(kāi)一步，兩腳間（相距0.8米）所受到的電壓。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圖3-28接地電流的散流場(chǎng)和地中電位分布

保護(hù)接地裝置電阻的允許值大電流接地系統(tǒng)：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)接地網(wǎng)電壓不能超過(guò)2000V，故RE≤2000/I。當(dāng)I＞4000A時(shí)，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(shí)，接地電壓不得超過(guò)250V，即RE≤250/I。

接地裝置為高低壓設(shè)備共用時(shí)，接地電壓不超過(guò)120V，即RE≤120/I。

一般接地電阻應(yīng)不超過(guò)10Ω；

1000V以下電網(wǎng)中接地電阻最好不超過(guò)4Ω。三、發(fā)電廠和變電所接地裝置四、保護(hù)接地和保護(hù)接零

IT接地方式ABC0ZIE

REUE字母I為電源中性點(diǎn)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(shí)質(zhì)是通過(guò)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(jì)算可得：通常RE<<Z，當(dāng)RE＜10Ω時(shí)，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(diǎn)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(duì)有較大容量電器的低壓系統(tǒng)則不妥。因?yàn)椋喝粝嚯妷篣=220V，r0=RE=4

，接地電流IE=27.5A，電壓U0=UE=110V，接地電流不大。對(duì)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(shí)，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(dòng)作的。對(duì)地電壓將長(zhǎng)期存在，對(duì)人身不安全。ABC0r0REIE

TN接地方式——保護(hù)接零字母T表示電源中性點(diǎn)接地，N表示零線，PE表示保護(hù)線。TN接地方式分為三類：

1.TN－S方式：字母S表示N與PE分開(kāi)，設(shè)備金屬外殼與PE相連接，設(shè)備中性點(diǎn)與N連接，即采用五線制供電。優(yōu)點(diǎn)是PE中沒(méi)有電流，故設(shè)備金屬外殼對(duì)地電位為零。主要用于數(shù)據(jù)處理，精密檢測(cè)，高層建筑的供電系統(tǒng)。ABCNPER02.TN－C方式：字母C表示N與PE合并成為PEN，實(shí)際上是四線制供電方式。設(shè)備中性點(diǎn)和金屬外殼都與N連接。正常時(shí)三相不平衡電流和諧波電流流過(guò)PEN，故