电力系统的接线

1、1/78c第第2章章 电力系统的接线电力系统的接线2/78第第2章章 电力系统的接线电力系统的接线 电气主接线电气主接线 电气设备及其选择原则电气设备及其选择原则 电网接线及中性点接地方式电网接线及中性点接地方式 直流输电直流输电本章要点：本章要点：厂站内电气主接线厂站内电气主接线和厂站间接线和厂站间接线3/782.1 电气主接线电气主接线(一次接线一次接线) 电气主接线表明电气一次设备的连接关系，是发电厂、变电所电气部分运行、检修、操作和事故处理的一个工作平台。 只表示相对电气连接关系，不表示实际位置。 用单线图表示，局部用三相。用单线图表示，局部用三相。2.1.1 概述1 1）电气主接线）

2、电气主接线4/78 安全安全符合国家规范，保证人身和设备安全符合国家规范，保证人身和设备安全。 可靠保证供电的可靠性、电能质量。 灵活灵活接线简单、清晰，调度接线简单、清晰，调度(正常、事故、检正常、事故、检修修)灵活，检修方便。灵活，检修方便。 经济节约投资(减少设备、选择便宜设备、选择轻型设备)，少占土地，减少运行费用(电能损耗费、折旧费、维护费) 扩建扩建便于发展和扩建便于发展和扩建2 2）对电气主接线的要求）对电气主接线的要求5/78 有汇流母线的主接线有汇流母线的主接线 单母线接线、单母线分段接线；单母线接线、单母线分段接线； 双母线接线、双母线分段接线；双母线接线、双母线分段接线；

3、 3/23/2断路器接线断路器接线( (一个半断路器接线一个半断路器接线) )； 无汇流母线的主接线无汇流母线的主接线 单元接线及扩大单元接线单元接线及扩大单元接线 桥形接线桥形接线 角形接线角形接线3) 主接线方式 6/781） 单母线接线单母线接线 (1) 隔离开关操作隔离开关操作 先通后断电磁闭锁机械闭锁MMGXGDLDG出线运行退出2.2.2 有汇流母线的主接线有汇流母线的主接线母线隔离开关母线隔离开关出线隔离开关出线隔离开关7/78每条线路一般均装有断路器断路器QF，因为断路器具有灭弧装置灭弧装置，可以断开、闭合负荷电流和短路电流。隔离开关隔离开关没有灭弧装置没有灭弧装置，不能断开负

4、荷电流和短路电流。安装隔离开关隔离开关的目的，是在线路停运后用隔离开关隔开电源，这样当检修线路或断路器时，形成一个检修人员也能看见的、明显的“断开点”。这样，万一断路器的合分闸指示器失灵，对检修人员也是安全的。8/78(2) 单母线接线单母线接线 简单清晰、设备少 操作方便 利于扩建 可靠性、灵活性差MMGXGDLDGMGDL出线电源DG9/78(3) 单母线分段接线单母线分段接线 23段IFD出线电源IIFG可靠性：重要用户用户从不同段引出；灵活性：单母运行、各段并列运行、各段分列运行 6 10kV，25MW/段 35 60kV，8回出线 110220kV，4回出线10/78(4) 单母线带

5、旁路单母线带旁路 不停电不停电检修出线断路器PMMMGXGDLMGDL出线电源PGPDPMMMGXGDLMGDL出线电源PGPDPMMMGXGDLMGDL出线电源PGPDPMMMGXGDLMGDL出线电源PGPDPMMMGXGDLMGDL出线电源PGPDPMMMGXGDLMGDL出线电源PGPD 35kV，8回出线 110kV，6回出线 220kV，4回出线旁路母线充电35min11/782）双母线接线）双母线接线 (1) 双母线接线双母线接线 保证连续供电 运行调度灵活 双母并列、双母分列、一主主一备 检修方便 利于扩建IIILD12/78(1) 双母线接线双母线接线 倒闸操作倒闸操作III

6、LD13/78(2) 双母线带旁路接线双母线带旁路接线IIILDPMPD专用旁路14/78(3) 双母线分段接线双母线分段接线IIIFDLD1LD215/783) 一个半断路一个半断路器接线器接线(二分之二分之三接线三接线) LDM1 可靠性高 运行灵活 操作简单 设备多，投资大 继电保护复杂16/781) 桥形接线桥形接线 断路器少，布置简单 可靠性较差 运行时，桥臂闭合 用于35220kV4.5.3 无汇流母线的主接线汇流母线的主接线17/78(1) 内桥内桥LD 适于出线长，故障几率多而变压器不经常切换18/78(2) 外桥外桥LD 适于出线短，变压器由于经济运行经常切换，或系统有穿越功

7、率流经本厂。19/782) 角形角形接线接线(1) 三角形接线三角形接线 可靠性高 操作灵活 设备选择困难 继电保护复杂 不便于扩建20/782) 角形角形接线接线(2) 四角形接线四角形接线21/78(3) 双四角形接线双四角形接线22/783) 单元接线单元接线(1) 发电机变压器组单元发电机变压器组单元接线接线DLG2G1FBXL 接线简单，开关设备少 操作简便 发电机侧短路电流小23/78(2)发电机变压器组发电机变压器组扩大单元接线扩大单元接线 变压器和高压断路器少 节省占地面积分裂变压器24/78(3) 线路变压器组单元接线线路变压器组单元接线 接线简单，开关设备少 操作简便DLG

8、2G1BXL25/78(4) 线路变压器组扩大单元接线线路变压器组扩大单元接线 接线简单，开关设备少 操作简便DLG2G1BXLG326/782.2 电力设备及选择原则电力设备及选择原则 绝缘安全可靠既要承受工频最高工作电压的长期作用，也要承受内部过电压和外部过电压的短时作用。 一定的过负荷能力。 正常运行时发热不超过允许温度。正常运行时发热不超过允许温度。 足够的动稳定和热稳定性能。 工作可靠、结构简单、成本低廉。工作可靠、结构简单、成本低廉。2.1.1 电力设备选择的一般原则27/782.2 2.2 母线、电缆、绝缘子母线、电缆、绝缘子 汇流母线、连接母线：连接设备、汇集、分配、汇流母线、

9、连接母线：连接设备、汇集、分配、传送电能。传送电能。 一般采用铝母线，电流较大、位置狭窄的发动机一般采用铝母线，电流较大、位置狭窄的发动机出线端或腐蚀严重的场所用铜母线。出线端或腐蚀严重的场所用铜母线。 要求：散热好、截面系数大、集肤效应小。矩形要求：散热好、截面系数大、集肤效应小。矩形、圆管形、双槽形。软母线。、圆管形、双槽形。软母线。 发动机出口采用封闭母线。发动机出口采用封闭母线。1 1）母线）母线28/78矩形矩形圆管形圆管形双槽形双槽形29/7830/7831/7832/782.2 2.2 母线、电缆、绝缘子母线、电缆、绝缘子 交流：交流：A相相黄、黄、B相相绿、绿、C相相红。红。

10、直流：正极直流：正极红、负极红、负极蓝。蓝。 中性线：接地中性线中性线：接地中性线紫、不接地中性线紫、不接地中性线白。白。2 2）母线颜色标记）母线颜色标记33/782.2 2.2 母线、电缆、绝缘子母线、电缆、绝缘子 布置紧凑、占用空间小。布置紧凑、占用空间小。 散热差、载流量小、耗用金属多、价格高、检修散热差、载流量小、耗用金属多、价格高、检修不便。不便。 油浸纸绝缘、橡皮绝缘、塑料绝缘、充油绝缘。油浸纸绝缘、橡皮绝缘、塑料绝缘、充油绝缘。3 3）电缆及特点）电缆及特点34/7835/782.2 2.2 母线、电缆、绝缘子母线、电缆、绝缘子 要求：足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮要求：

11、足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮、防污。、防污。 电站绝缘子：支柱绝缘子、套管绝缘子。电站绝缘子：支柱绝缘子、套管绝缘子。 电器绝缘子：支柱绝缘子、套管绝缘子。电器绝缘子：支柱绝缘子、套管绝缘子。 线路绝缘子：针式绝缘子、悬式绝缘子。线路绝缘子：针式绝缘子、悬式绝缘子。4 4）绝缘子）绝缘子36/78悬式绝缘子悬式绝缘子针式绝缘子针式绝缘子支柱绝缘子支柱绝缘子37/7838/782.3 2.3 高压开关电器高压开关电器 一次电路一次电路 变电所中担负输送电能任务的电路变电所中担负输送电能任务的电路 二次电路二次电路 控制、指示、测量、保护一次设备控制、指示、测量、保护一次设备运行的电路运行

12、的电路1 1）概述）概述39/782.3.1 2.3.1 高压断路器高压断路器(1) (1) 对断路器的要求对断路器的要求 能正常通断负荷电流能正常通断负荷电流 能断开各种短路故障能断开各种短路故障 动作迅速动作迅速1 1）概述）概述工作现场常叫“开关”40/78(2)(2)结构结构 开断部分开断部分 ：导电和触头系统，灭弧室：导电和触头系统，灭弧室 操作、传动部分操作、传动部分 绝缘部分：绝缘部分： 导电部分对地、对操作部分的导电部分对地、对操作部分的绝缘绝缘41/78(3)(3)种类种类 油断路器油断路器多油、少油多油、少油 压缩空气断路器压缩空气断路器 SF6断路器断路器 真空断路器真空

13、断路器42/78(4)(4)型号型号 - - / /- -类型类型S S、D D、Z Z、L L安装场所：安装场所：N N、W W设计序号设计序号开断电流开断电流kAkA断流容量断流容量MVAMVA额定电流额定电流A A其他标志其他标志额定电压额定电压kVkVSW2-35/1000SW2-35/1000ZN5-10/1250ZN5-10/1250LW6-500/3150LW6-500/315043/78(1) (1) 分类分类 多油断路器多油断路器 ：所有元件都在金属油箱中。油：所有元件都在金属油箱中。油作为作为灭弧灭弧介质和介质和绝缘绝缘介质。介质。油量大油量大，如，如DW3-252的油为的

14、油为48t，总重，总重90t，钢材消耗大，钢材消耗大。套管可装设电流互感器。目前很少使用。套管可装设电流互感器。目前很少使用。导体部分做成导体部分做成U形。形。2 2）油断路器）油断路器44/78(1) (1) 分类分类 少油断路器少油断路器 ：触头、导电系统和灭弧系统装：触头、导电系统和灭弧系统装在绝缘油箱中，油只作在绝缘油箱中，油只作灭弧灭弧介质。介质。 SW7-252的油为的油为0.8t，总重，总重3t。35kV及以下的少油断及以下的少油断路器的灭弧室为路器的灭弧室为1个，个，66kV、110kV为为2个，个，做成做成Y形，形，220kV做成双做成双Y形，形， 330kV做成做成3个个Y

15、形。形。2 2）油断路器）油断路器45/78多油断路器多油断路器46/78少油断路器少油断路器47/78(1) (1) 真空真空 真空一般指气体稀薄的空间。低于正常大气压真空一般指气体稀薄的空间。低于正常大气压即为真空。即为真空。 一个大气压为一个大气压为0.1Mpa。 真空灭弧室的真空度在真空灭弧室的真空度在1.3310- -2 1.3310- -5 Pa，高真空，高真空 。3 3）真空断路器）真空断路器48/78(2) (2) 真空断路器的特点真空断路器的特点 绝缘性能好，触头开距小绝缘性能好，触头开距小(12kV真空断路器真空断路器10mm，40.5kV为为25mm)。 操作机构能量小，

16、电弧电压低、能量小、对触操作机构能量小，电弧电压低、能量小、对触头烧损小。头烧损小。 寿命长。开合负荷寿命长。开合负荷1000次以上，开合故障可达次以上，开合故障可达50次。次。 无污染、噪声小、免检修。无污染、噪声小、免检修。3 3）真空断路器）真空断路器49/78(1) SF(1) SF6 6的特点的特点 是最优良的灭弧和绝缘介质。无色、无味、无是最优良的灭弧和绝缘介质。无色、无味、无毒、不燃烧、化学性能稳定。毒、不燃烧、化学性能稳定。 分子直径比水蒸气大，分子量是空气的分子直径比水蒸气大，分子量是空气的5.1倍。倍。4 4）SFSF6 6断路器断路器50/78(1) SF(1) SF6

17、6的特点的特点 绝缘性能是空气的绝缘性能是空气的3倍。在倍。在0.4MPa的气压下，绝的气压下，绝缘性能与变压器油相当。触头开距小。缘性能与变压器油相当。触头开距小。 灭弧能力强，燃弧时间短，触头烧损小。灭弧能力强，燃弧时间短，触头烧损小。 单灭弧室可以做到单灭弧室可以做到550kV 全密封，检修周期长。全密封，检修周期长。 在电弧作用下，可分解为多种有毒和刺激性气在电弧作用下，可分解为多种有毒和刺激性气体。体。4 4）SFSF6 6断路器断路器51/78 较低电压等级较低电压等级(10kV、35kV)多采用真空断路器。多采用真空断路器。 超高压电压等级超高压电压等级(330kV及以上及以上)

18、都采用都采用SF6断路器断路器。 高压高压 (66kV、 110kV、 220kV)可采用可采用SF6断路器断路器，也可以采用少油断路器。，也可以采用少油断路器。5 5）断路器类型的选择）断路器类型的选择52/782.3.2 2.3.2 隔离开关隔离开关 没有灭弧装置，只能切断小电流。没有灭弧装置，只能切断小电流。 与断路器配合使用。与断路器配合使用。 操作原则操作原则先通后断。先通后断。1 1）概述）概述工作现场常称“刀闸”53/78隔离开关结构图隔离开关结构图GN810/600型高压隔离开关型高压隔离开关1-上接线端；上接线端； 2-静触头；静触头； 3-刀闸；刀闸；4 套管套管绝缘子；绝

19、缘子；5 下接线端；下接线端；6 框架；框架；7 转轴；转轴；8 拐臂；拐臂；9 升降绝缘子；升降绝缘子；10 支柱绝缘子支柱绝缘子54/782.3.2 2.3.2 隔离开关隔离开关 隔离电源隔离电源将待检修的线路或设备与带电的电将待检修的线路或设备与带电的电网可靠的隔离。网可靠的隔离。 倒换母线倒换母线双母线中用来倒闸操作双母线中用来倒闸操作 接通或切断电路接通或切断电路电压互感器、避雷器、电压互感器、避雷器、10kV及以下且容量为及以下且容量为315kVA及以下的空载变压器、电及以下的空载变压器、电压压35kV长度长度10km以内的空载线路、电压以内的空载线路、电压10kV长长度度5km以

20、内的空载架空线路（电容电流小于以内的空载架空线路（电容电流小于5A）2 2）作用）作用55/782.3.2 2.3.2 隔离开关隔离开关 简单可靠、操作时运动平稳无冲击。简单可靠、操作时运动平稳无冲击。 满足热稳定和动稳定要求。满足热稳定和动稳定要求。 分闸时有明显的断口，确保安全。分闸时有明显的断口，确保安全。 与断路器、接地刀闸有机械或电气连锁。与断路器、接地刀闸有机械或电气连锁。3 3）对隔离开关的要求）对隔离开关的要求操作规则：先通后断操作规则：先通后断56/782.3.2 2.3.2 隔离开关隔离开关 防止误跳、误合断路器。防止误跳、误合断路器。 防止带负荷拉、合隔离开关。防止带负荷

21、拉、合隔离开关。 防止带电挂接地线。防止带电挂接地线。 防止带接地线合隔离开关。防止带接地线合隔离开关。 防止人员误入带电间隔。防止人员误入带电间隔。4 4）对高压开关的五防）对高压开关的五防57/782.3 电力网接线及中性点接地方式电力网接线及中性点接地方式 2.3.1 几种典型接线方式几种典型接线方式1 1）无备用接线）无备用接线放射式放射式干线式干线式链式链式58/78 放射式、干线式、链式。 优点：简单、经济、运行方便。 缺点：可靠性差。缺点：可靠性差。 适用于二级负荷(采用自动重合闸)、有备用电源的一级负荷级负荷1 1）无备用接线）无备用接线59/782 2）有备用接线）有备用接线

22、放射式放射式干线式干线式链式链式60/78两端供电网络两端供电网络环式环式2 2）有备用接线）有备用接线61/78 放射式、干线式、链式、环式、两端供电网络。 优点：可靠性高 、电压质量高。 缺点：不经济缺点：不经济(线路、设备多线路、设备多)、运行调度复杂、故、运行调度复杂、故障时电压质量差。障时电压质量差。 操作安全、供电可靠、电能质量良好、经济3 3）接线方案选择）接线方案选择2 2）有备用接线）有备用接线62/783.3.2 3.3.2 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 中性点是星形连接的变压器或发电机的公中性点是星形连接的变压器或发电机的公共点。共点。 对绝缘水平、保护、

23、通信、电压等级、系对绝缘水平、保护、通信、电压等级、系统接线有影响。统接线有影响。 分类：直接接地、不接地。分类：直接接地、不接地。1 1）概述）概述63/78（1 1）线路模型）线路模型型等值电路型等值电路R、L、C都较小都较小某些情况下可以某些情况下可以忽略忽略2 2）中性点直接接地中性点直接接地BAC64/782 2）中性点直接接地中性点直接接地（2 2）单相接地）单相接地单相短路单相短路BAC65/78（3 3）优点）优点 单相接地时，对地电压不升高单相接地时，对地电压不升高 绝缘要求低。绝缘要求低。 较安全。较安全。（4 4）缺点）缺点 短路电流大，马上切除短路电流大，马上切除, ,

24、大接地电流系统大接地电流系统。用于用于220/380V 220/380V 和和 110kV110kV66/78 特点：供电可靠性高、对绝缘要求高。特点：供电可靠性高、对绝缘要求高。 110kV。 不接地、经消弧线圈接地、经电阻接地。不接地、经消弧线圈接地、经电阻接地。 小接地电流系统小接地电流系统3 3）中性点不）中性点不接地方式接地方式67/78（1 1）正常运行分析）正常运行分析CBACAUBUCUBCI. 0CCI. 0ACI. 0R、X较小，压降不大，忽略较小，压降不大，忽略A A）中性点不接地中性点不接地68/78（2 2）单相接地分析）单相接地分析CBACAUBUCUBCI.ACI

25、.BCUACUCCI.CCI.各相对地各相对地电压？电压？各相电各相电流？流？69/78（2 2）单相接地分析）单相接地分析CBACAUBUCUBCI.ACI.BCUACUCCI. 0CCI.C C相对地电压为相对地电压为0 0，A A、B B 相升高为相升高为 倍倍 3A A、B B 相增大到相增大到 倍，倍，C C电流增大到电流增大到3 3倍倍370/78（3 3）优点）优点单相接地时，线电压不变，三相设备正常工作单相接地时，线电压不变，三相设备正常工作。（4 4）缺点）缺点 非故障相对地升高，绝缘要求高。非故障相对地升高，绝缘要求高。 接地电流较大时，接地点会出现电弧，引起接地电流较大时

26、，接地点会出现电弧，引起谐振，产生过电压。谐振，产生过电压。单相接地要及时单相接地要及时处理处理(2(2小时小时) )71/78B B）中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地（1 1）前提）前提 3 36kV 6kV 30A 30A 10kV 10kV 20A 20A 35 3560kV60kV 10A 10A消弧线圈消弧线圈感抗很大的铁心线圈感抗很大的铁心线圈72/78（2 2）单相接地分析）单相接地分析C0BACAUBUCUBCUABUCAUCCI. 0LLI73/78（3 3）补偿程度）补偿程度AUBUCUBCUABUCAUCCI. 0LI 完全补偿完全补偿正常运行时谐振正常运行时谐振

27、 欠补偿欠补偿 某些线路退出，还可某些线路退出，还可能谐振能谐振 过补偿过补偿 过补偿度过补偿度5 5101074/78（4 4）优点）优点单相接地时，线电压不变，三相设备正常工作单相接地时，线电压不变，三相设备正常工作。（5 5）缺点）缺点 非故障相对地升高，绝缘要求高。非故障相对地升高，绝缘要求高。单相接地要及时处理单相接地要及时处理(2(2小时小时) )75/78C C）中性点经电阻接地中性点经电阻接地 适用范围适用范围10A 10A 高电阻接地高电阻接地 10 10 100A 100A 中、小电阻接地中、小电阻接地分类：高电阻、中电阻、小电阻接地。分类：高电阻、中电阻、小电阻接地。耗能

28、元件、电容电荷释放元件、谐振的阻压元件耗能元件、电容电荷释放元件、谐振的阻压元件，可有效防止谐振过电压和电弧过电压。，可有效防止谐振过电压和电弧过电压。76/782.4 直流输电直流输电 1954年，瑞典海底电缆。 目前达50余个输电工程输电工程。 中国直流输电发展很快，十几个输电工程。中国直流输电发展很快，十几个输电工程。1 1）概述）概述77/78直流输电原理图直流输电原理图保护器保护器保护器保护器控制器控制器控制器控制器逆变器逆变器电抗器电抗器换流变压器换流变压器交流系统交流系统2电电容容器器滤滤波波器器交流系统交流系统1换流变压器换流变压器整流器整流器电抗器电抗器直流线路直流线路电电容容器器滤滤波波器器2 2）原理图）原理图晶闸管，晶闸管，6 6、1212脉冲脉冲78/78 在导线截面、电流密度、绝缘水平相同时，输电容量相同，节省有色金属