变电站的一次设备及主接线

一、电力系统简述

电力网：电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的统一体 。

电力系统：由发电厂中的电气部分、各类变电所及输电、配电线路及各种类型的用电设备组成的统一体，称为电力系统。

具体组成如下：

发电厂：生产电能。

电力网：变换电压、传送电能。由变电所和电力线路组成。

配电系统：将系统的电能传输给电力用户。

电力用户：高压用户额定电压在1kV以上，低压用户额定电压在1kV以下。

用电设备：消耗电能。

动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统。

通常，将发电厂电能送到负荷中心的线路叫输电线路。负荷中心至各用户的线路叫配电线路。负荷中心一般设变电站。

1.1电力网—按电压等级分类：

低压网：电压等级在1kV以下；

中压网：1～10kV；

高压网：高于10kV、低于330kV；

超高压网：低于750kV；

特高压网：1000kV及以上。

电力网：按电压等级的高低、供电范围的大小的分类

地方电力网：电压等级在35kV及以下，供电半径在20~50km以内

区域电力网：电压等级在35kV以上（一般为110kV~220kV），供电半径超过50km，联系较多发电厂的网络

超高压远距离输电网：电压等级为330kV~500kV的网络，其主要任务是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形成跨省、跨地区的大型电力系统

1.2变电所—按其在电力系统中的地位分类

枢纽变电所；中间变电所；地区变电所；终端电站所：

1.3对电力系统运行的基本要求如下：

（1）保证供电可靠性

（2）保证电能质量

（3）提高电力系统运行的经济性

（4）环境保护问题

1.4电压质量标准

1.5频率：

额定频率：50Hz（国外：50 或 60Hz）

频率偏差：±0.2Hz（≥3000MW系统）

±0.5Hz（＜3000MW系统）

国外：±(0.1~0.2)Hz 或 ±0.5Hz

1.6波形：

质量标准：正弦波电压和电流

谐波的危害与抑制：对于电网、电力设备、通讯都会产生负面影响；

1.7额定电压

额定电压是由国家规定的一种标准电压，是电气设备设计时所依据的电压值。在这一电压下工作时，电气设备的技术经济性能指标能够达到最佳状态，保证长期可靠运行。

1.8电力系统的额定电压及电压等级

我国规定的额定电压按电压高低及使用范围可分为三类：

第一类指100V及其以下的额定电压。主要用于安全动力、照明、蓄电池及特殊设备。

第二类指100～1000V之间的额定电压，其应用最广、数量最多。

第三类指1000V及其以上电压等级。电力系统的发、供、输、配、用电都采用该电压等 级。

二、变电站的一次设备及主接线

2.1输变电设备包括

变换电压的设备：如变压器。

接通和开断电路的开关电器：如断路器，隔离开关，熔断器等。

防御过电压，限制故障电流的电器：如避雷器、避雷针、避雷线、电抗器。

无功补偿设备：如电力电容器，同步调相机，静止补偿器。

载流导体：如母线，引线，电缆，架空线。

接地装置；如变压器中性点接地、设备外壳接地、防雷接地等。

2.2电气主接线

发电厂和变电所中的一次设备，按照一定规律连接而成的电路，也称电气一次接线或一次系统。

2.3 输电线路

1）开关电器

高压断路器的基本参数

额定开断电流INbr、全开断时间tab、合闸时间ton

额定动稳定电流（峰值）ies、热稳定电流It、自动重合闸性能

2）电流互感器

运行特点：二次绕组不能开路

二次接线：单相接线；星形接线；不完全星形接线

3）电压互感器

运行特点：二次绕组不能短路

接线方式：

2.4 电力系统接线和输变电网络接线

1）电力系统接线

地理接线图：表明各发电厂、变电所的相对地理位置和它们之间的联接关系

电气接线图：表明电力系统中各主要元部件之间和厂所之间的电气联接关系

2）输变电网络接线

无备用：单回路放射式、干线式和链式网络等，每一负荷只能靠一条线路获得电能，又称开式网络。

有备用：双回路式、单环式、双环式和两端供电式等，每一个负荷点至少可以通过两条线路从不同方向取得电能，又称闭式网络。

2.5 电气主接线的基本接线形式

有汇流母线：单母线、单母线分段，双母线，双母线分段；增设旁路母线或旁路隔离开关，一倍半断路器接线，变压器母线组接线等。

无汇流母线：单元接线、桥形接线、角形接线等。

几个基本概念：

汇流母线：起汇集和分配电能的作用，也称汇流排。

进、出线：进线指电源，出线指线路。

断路器、隔离开关（母线、线路）、接地刀闸：

三、变电站的一次接线

一次设备及一次系统

一次设备有：发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电力电缆以及母线、输电线路等。

由这些设备按一定规律相互连接构成的电路称为一次接线或一次系统，它是发电、输变电和配电的主体。

3.1单母线接线

1）特点

简单、清晰、设备少。

当母线故障或检修或母线隔离开关检修时，整个系数全部停电。

断路器检修期间也必须停止该回路的供电。

2）适用范围

单电源的发电厂和变电所，且出线回路数少，用户对供电可靠性要求不高的场合。

3.2单母线分段连接

1）特点

减少母线故障或检修时的停电范围。

断路器检修期间必须停止该回路的供电。

母线分段的数目，通常以2～3分段为宜，分段太多增加了分段断路器。

2）适用范围

6~10kV配电装置出线6回及以上；

35kV出线数为4~8回；

110220kV出线数为34回。

3.3单母线分段加装旁路母线接线

1）旁路母线的作用

不停电检修进出线断路器。

2）操作方式（检修QF4，且WL4不停电）

如A、B段经QF1和QS1、QS2并列运行，则闭合QS5断开QF1→断开QS1→闭合QS3→闭合QF1使W3带电（不要首先闭合QS8）。此时若W3隐含故障，则由继电保护装置动作断开QF1。

若W3充电正常，操作可以继续进行：→合上QS8→断开QF4。这时WL4由母线B→QS2→QF1→QS3→W3→QS8→WL4供电。并由QF1替代断路器QF4。

QF4检修前，应把QS6、QS7断开。

QF4检修前，应把QS6、QS7断开。

3）适用范围

中小型发电厂和35~110kV的变电所。

3.4双母线接线

1）接线图

具有两组母线W1，W2。每一回路经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线连接，母线之间通过母线联络断路器QF（简称母联）连接。

2）运行方式

母联QF断开，一组母线工作，另一组母线备用，全部进出线接于运行母线上。

母联QF断开，进出线分别接于两组母线，两组母线分裂运行。

母联QF闭合，电源和馈线平均分配在两组母线上。

3）优点

检修一组母线，可使回路供电不中断；一组母线故障，部分进出线会暂时停电。

供电可靠，调度灵活，又便于扩建。

3.5双母线带旁路母线接线

双母线带旁路接线就是在双母线接线的基础上，增设旁路母线。其特点是具有双母线接线的优点，当线路（主变压器）断路器检修时，仍有继续供电，但旁路的倒换操作比较复杂，增加了误操作的机会，也使保护及自动化系统复杂化，投资费用较大，一般为了节省断路器及设备间隔，当出线达到5个回路以上时，才增设专用的旁路断路器，出线少于5个回路时，则采用母联兼旁路或旁路兼母联的接线方式。

3.6一个半断路器接线

1）接线图

在母线W1，W2之间，每串接有三台断路器，两条回路，每二台断路器之间引出一回线，故称为一台半断路器接线，又称二分之三接线。

2）特点

具有较高的供电可靠性及运行灵活性。

母线故障，只跳开与此母线相连的断路器，任何回路不停电。

隔离开关不作操作电器，减少了误操作的几率。

使用设备较多，投资较大，二次控制接线和继电保护配置也比较复杂。

3）适用范围

大型电厂和变电所的超高压配电装置。