供配电系统一次接线

第三章供配电系统的一次接线第一节概述第二节电力变压器选择第三节高低压电器概述第四节变配电所的电气主接线第五节高低压配电系统第六节变配电所与箱式变电站第七节供配电方案的技术经济比较本章小结一、一次接线概念所谓一次接线是指由电力变压器、各种开关电器及配电线路，按一定顺序连接而成的用于电能输送和分配的电路，亦称主电路。一次接线包括变配电所电气主接线和高低压配电系统接线两方面。第一节概述一次接线的图形表示称为一次接线图，它是一种概略图，用国家标准电气简图用图形符号并按电流通过顺序排列，概略地表达供配电系统、电气装置的基本组成和连接关系等全面特性的简图。一般绘制成单线图（用一根线表示多根一组线）。二、对一次接线的基本要求应符合国家标准有关技术规范的要求，正确选择电气设备及其监视、保护系统。基本要求安全可靠优质灵活经济应符合一、二级负荷对供电可靠性的要求。应保证供电电压偏差、电压波动和闪变、高次谐波、三相电压不平衡等技术参数不低于国家规定指标。用最少的切换来适应各种不同的运行方式，如变压器经济运行方式、电源线路备用方式等。在满足上述技术要求的前提下，尽量做到接线简化、占地少、总拥有费用最小。一、电力变压器的型式选择电力变压器型式选择是指确定变压器的相数、调压方式、绕组型式、绝缘及冷却方式、联结组别等，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品。第二节电力变压器选择调压方式：无励磁调压变压器用于20kV及以下配电变电所有载调压变压器多用于35kV及以上、电压偏差不能满足要求的变电站。绕组型式：双绕组用于只有两种电压等级的变电站三绕组用于有三种电压等级、各侧绕组功率达到变压器额定容量15%以上的变电站自耦变压器用于联络两种不同电压网络系统或用于连接两个中性点直接接地系统相数：单相变压器用于单台单相负荷较大时或构成三相变压器组三相变压器广泛用于三相供配电系统绝缘及冷却方式：液（油）浸式变压器、干式变压器和充气式变压器高层主体建筑内变电所应选用不燃（如干式、SF6气体绝缘）变压器或难燃型液浸式变压器；防火和防爆要求高的多层建筑物内变电所和车间内变电所，宜选用不燃或难燃型液浸式变压器。液浸式变压器的铁心和绕组都浸入绝缘液体中，其冷却方式有自冷式、风冷式、水冷式和强迫油循环冷却式等。干式变压器冷却方式有自冷式和风冷式两种，采用风冷可提高干式变压器的过载能力。联结组别：Ynd11(Yd11)、Dyn11、Yyno、Yzn11等Ynd11联接绕组接线图与相量图35～110/10.5kV总降压变压器一般为油浸式三相双绕组有载调压变压器，Ynd11(Yd11)联接组。Dyn11联接的优点：①有利于单相接地故障的切除；②有利于抑制零序谐波；③单相负载能力强。bancBACUcUbUaUabUCUBUAUABYyno联接绕组接线图及相量图acbnUCUABUA=UBUabUaUbUcDyn11联接绕组接线图及相量图10（20）/0.4kV配电变压器一般选用干式或油浸式三相双绕组无励磁调压变压器，Dyn11联接组。（二）容量的选择容量还应满足大型电动机及其它冲击负荷的起动要求。一般单台配电变容量不宜大于1250kVA。（一）台数的选择考虑因素：①供电可靠性要求②负荷变化与经济运行③集中负荷容量大小②对两台变压器（一般为等容量，互为备用）满足条件：SrT≈0.7Sc且SrT≥Sc（Ⅰ+Ⅱ）保证在计算负荷下变压器能长期可靠运行。二、电力变压器的台数与容量选择①对单台变压器满足条件：SrTSC（应留有15～30％余量）例3-1某工业企业拟建造一座10/0.38kV变电所，所址设在厂房建筑内。已知总计算负荷为1800kVA，其中一、二级负荷900kVA，cosφ＝0.8。试初选其主变压器的型式、台数和容量。选用SCB10型10/0.4kV电力变压器。无励磁调压，分接头±5%，联接组别Dyn11，带风机冷却并配置温控仪自动控制，带IP2X防护外壳。每台变压器容量Sr.T≈0.7×1565kVA≈1096kVA，且Sr.T≥783kVA，因此初选每台变压器容量为1000kVA。解1.选择变压器型式因有较多的一、二级负荷，故初选两台主变压器。无功补偿后的总计算负荷Sc＝1800kVA×0.8／0.92＝1565kVA，其中Sc（Ⅰ＋Ⅱ）＝900kVA×0.8／0.92＝783kVA。2.选择变压器台数3.选择每台变压器的容量变压器最大负荷率βC=SC/Sr.T＝1565kVA×0.5/1000kVA=0.78。三、电力变压器的过负荷运行（一）变压器过负荷分析正常过负荷——在正常周期性负载（一个周期通常是24h）中，在某段时间内施加了超过额定负载的电流，此时绝缘寿命的过度损失可由其他时间内施加低于额定负载的电流所补偿。事故过负荷——供配电系统中发生事故或并列运行的两台变压器因故障切除一台时，由于系统中的负荷重新分配，将有可能出现部分变压器的负荷严重超过额定值（短期急救负载）或过负荷持续较长时间（长期急救周期性负载）的情况。变压器在过负荷运行状态下，负载损耗增加，不利于节能。（二）变压器过负荷限值表3-1油浸式变压器的负载电流和温度限值负载类型配电变压器中型电力变压器大型电力变压器正常周期性负载负载电流标么值1.51.51.3热点温度与绝缘材料接触的金属部件温度140℃140℃120℃顶层油温105℃105℃105℃长期急救周期性负载负载电流标么值1.81.51.3热点温度与绝缘材料接触的金属部件温度150℃140℃130℃顶层油温115℃115℃115℃短期急救负载负载电流标么值2.01.81.5热点温度与绝缘材料接触的金属部件温度注2160℃160℃顶层油温115℃115℃注：1.表中温度与电流限值不同时适用。电流可比表中限值低一些，以满足温度限制的要求；相反地，温度可比表中限值低一些，以满足电流限制的要求。2.表中未规定短期急救负载的顶层油温和热点温度，是因为在配电变压器上控制急救负载的持续时间，通常是不现实的。应当注意到：当热点温度超过140℃时，可能产生气泡，从而使变压器的绝缘强度下降。GB/T1094.7－2008《电力变压器第7部分：油浸式电力变压器负载导则》对正常周期性负载，干式电力变压器负载电流不超过1.5倍的额定值。热点温度限制到各自绝缘系统等级所规定的值，见表3-2。绝缘系统的温度等级/℃绕组热点温度/℃额定值最高允许值120（E）130（B）155（F）180（H）110120145170145155180205表3-2干式变压器的温度限值GB／T1094.12－2013《电力变压器第12部分：干式电力变压器负载导则》规定：一、电器的有关知识（一）电器的功能及要求第三节高低压电器概述电器——器件或多个器件的组合，它能作为实现特定的功能的独立单元使用。通断：保护：变换：控制：调节：按供配电系统工作要求来改变电压或电流；按供配电系统工作要求来接通或分断主电路；用来对供配电系统进行过电流和过电压等的保护；调节供配电系统的电压和功率因数等参数。控制电路和控制系统的通断；功能安全可靠的绝缘必要的载流能力较高的通断能力良好的机械性能必要的电气寿命完善的保护性能表征参数有额定电压、最高工作电压、工频试验电压和冲击试验电压等。表征参数有额定电流、额定短时耐受电流和额定峰值耐受电流等。表征参数有额定开断电流和额定关合电流等。表征参数有机械寿命等。表征参数有电气寿命等。满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性等要求。要求高可靠、高性能、小型化模块化和组合化电子化和智能化发展趋势（二）开关电器中的电弧开关电器是用于接通或分断一个或多个电路电流的电器。机械式开关电器在利用其触头的位移来开断电路的瞬间，其动静触头间会出现弧光放电——电弧。电弧是一种自持气体导电（电离气体中的电传导），其大多数载流子为一次电子发射所产生的电子。触头金属表面因一次电子发射（热离子发射、场致发射或光电发射）导致电子逸出，间隙中气体原子或分子会因电离（碰撞电离、光电离和热电离）而产生电子和离子。另外，电子或离子轰击发射表面又会引起二次电子发射。当间隙中离子浓度足够大时，间隙被电击穿而发生电弧。电弧对供配电系统的安全运行有很大的影响。开关电器在结构设计上要保证其操作时电弧能迅速地熄灭。真空灭弧室可以迅速恢复间隙绝缘能力以及耐受系统瞬态恢复电压的能力，最终将电弧熄灭。交流电弧每一个周期要暂时熄灭两次。二、高压电器高压电器——一般指用于标称电压在1kV以上的电路中起关合、开断、保护、控制、变换和调节作用的电器。（一）高压断路器断路器——一种能关合、承载和开断正常回路电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断规定的过载电流（包括短路电流）的开关设备。按其采用的灭弧介质分，有油断路器、六氟化硫（SF6）断路器、真空断路器以及压缩空气断路器、磁吹断路器等类型。1.真空断路器真空断路器是利用“真空”（气压为10-2~10-6Pa）灭弧的一种断路器，其触头在真空灭弧室内关合、开断。2.六氟化硫断路器六氟化硫断路器——用SF6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器，其触头在SF6气体灭弧室内关合、开断。SF6气体有优异的绝缘及灭弧性能，其绝缘强度约为空气的3倍，其绝缘强度恢复的速度约比空气快100倍。3.高压断路器的操动机构弹簧操动机构电磁操动机构永磁操动机构操动机构(按合闸能量分)交流或直流操作电源，合闸所需能量小直流操作电源，合闸所需能量大直流操作电源，合闸所需能量小操动机构——操作开关设备使之合、分的装置。操动机构一般由合闸机构、分闸机构和保持合闸机构等三部分组成。操动机构的辅助开关还可以指示开关设备工作状态及实现联锁作用。（二）高压熔断器熔断器——一种当电流超过规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化而开断电路的电器。熔体熔断过程：（1）从熔体中出现短路(或过载)电流起到熔体熔断；（2）从熔体熔断到产生电弧；（3）从电弧产生到电弧熄灭。限流式熔断器——在规定电流范围内动作时，以它本身所具备的功能将电流限制到低于预期电流峰值的一种熔断器。高压熔断器按安装场所分：户内限流式熔断器和户外喷射式熔断器。（三）高压隔离开关隔离开关——一种在分位置时触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志，在合位置时能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内异常条件（例如短路）下的电流的开关设备。户内高压隔离开关一般采用手力操动机构。户外高压隔离开关可采用电动操作。高压隔离开关主要用来隔离高压电源以保证其他设备的安全检修。它没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。但它可以用来通断一定的小电流，如励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器的电路等。220kV隔离开关合闸（四）高压负荷开关负荷开关——一种能够在正常的回路条件或规定的过载条件下关合、承载和开断电流以及在异常的回路条件（如短路）下在规定的时间内承载电流的开关设备。高压负荷开关的结构按不同灭弧介质可分为压缩空气、有机材料产气、SF6气体和真空负荷开关四种。高压负荷开关一般采用手力弹簧操动机构，当有遥控操作要求时，也可配置电动弹簧操动结构。（五）高压负荷开关－熔断器组合电器高压负荷开关－熔断器组合电器——一种包括一组三极负荷开关及三个带撞击器的熔断器，任何一个撞击器动作，应使负荷开关三极全部自动分闸的组合电器。名称功能文字符号图形符号断路器关合、开断（保护）QA熔断器开断（保护）FA隔离开关隔离（仅关合开断小电流）QB负荷开关关合、开断QB负荷开关－熔断器组合电器关合、开断（保护）QB接地开关接地QC常用高压电器的功能及符号表（六）高压金属封闭开关设备高压开关设备——高压开关与控制、测量、保护、调节装置以及辅件、外壳和支持件等部件及其电气和机械的联结组成的总称。金属封闭开关设备则是除进出线外，其余完全被接地金属外壳封闭的开关设备。结构类型铠装式：间隔式：箱式：充气柜固体绝缘柜主要组成部件分别装在接地的用金属隔板隔开的隔室中。其某些元件也分装于单独的隔室内，但具有一个或多个符合一定防护等级的非金属隔板。具有金属外壳，但间隔的数目