变配电所电气主接线

变电所的电气主接线电气主接线是指变电所中的一次设备按照设计要求连接起来，表示接受和分配电能的电路，也称为主电路。电气主接线中的设备用标准的图形符号和文字符号表示的电路图称为电气主接线图。因为三相交流电气设备的每相结构一般是相同的，所以电气主接线图一般绘成单线图，只是在局部需要表明三相电路不对称连接时，才将局部绘制成三线图；若有中性线(或接地线)可用虚线表示，使主接线清晰易看。在变电所的控制室内，为了表明变电所主接线实际运行状况，通常设有电气主接线的模拟图。运行时，模拟图中的各种电气设备所显示的工作状态必须与实际运行状态相符。电气主接线的形式，将影响配电装置的布置、供电可靠性、运行灵活性和二次接线、继电保护等问题。电气主接线对变电所以及电力系统的安全、可靠和经济的运行起着重要作用。因此，对变配电所主接线有下列基本要求。(1)安全：应符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。(2)可靠：应满足电力负荷特别是其中一、二级负荷对供电可靠性的要求。(3)灵活：应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的发展。(4)经济：在满足上述要求的前提下，尽量使主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量。变电所的电气主接线主接线图有两种绘制形式。(1)系统式主接线图：这是按照电力输送的顺序依次安排其中的设备和线路相互连接关系而绘制的一种简图，如图3.33所示。它全面系统地反映出主接线中电力的传输过程，但是它并不反映其中各成套配电装置之间相互排列的位置。这种主接线图多用于变配电所的运行中。通常应用的变配电所主接线图均为这一形式。(2)装置式主接线图：这是按照主接线中高压或低压成套配电装置之间相互连接关系和排列位置而绘制的一种简图，通常按不同电压等级分别绘制，如图3.34所示。从这种主接线图上可以一目了然地看出某一电压级的成套配电装置的内部设备连接关系及装置之间相互排列位置。这种主接线图多在变配电所施工图中使用。图3.34高压配电所的装置式主接线图变电所的电气主接线图3.33工厂供电系统中高压配电所及其附设2号车间变电所的主接线图变电所的电气主接线一、电气主接线的作用变电所中电气主接线的作用如下。(1)电气主接线是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，因此电气运行人员必须熟悉变电所中电气主接线，了解电路中各种设备的用途、性能及维护检查项目和运行操作步骤等。(2)电气主接线表明了变压器、断路器和线路等电气设备的数量、规格、连接方式及可能的运行方式。电气主接线直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定。是变电所电器部分投资大小的决定性因素。(3)由于电能生产的特点是：发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线的好坏直接关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，也直接影响到工农业生产和人民生活。所以电气主接线拟订是一个综合性问题，必须在国家有关技术经济政策的前提下，力争使其技术先进，经济合理，安全可靠。变电所的电气主接线二、电气主接线的基本形式1.高压配电所的主接线图高压配电所担负着从电力系统受电并向各车间变电所及某些高压用电设备配电的任务。图3.33是工厂供电系统中高压配电所及其附设2号车间变电所的主接线图。这一高压配电所主接线方案具有一定的代表性。下面依其电源进线、母线和出线的顺序对此配电所作一分析介绍。1)电源进线该配电所有两路10kV电源进线，一路是架空城WL1,另一路是电缆线WL2。最常见的进线方案是一路电源来自发电厂或电力系统变电站，作为正常工作电源，而另一路电源则来自邻近单位的高压联络线，作为备用电源。《供电营业规则》规定：对10kV及以下电压供电的用户，应配置专用的电能计量柜(箱)；对35kV及以上电压供电的用户，应有专用的电流互感器二次线圈和专用的电压互感器二次连接线，并不得与保护、测量回路共用。根据以上规定，因此在两路电路进线的主开关(高压断路器)柜之前(在其后亦可)各装设一台GG—1A—J型高压计量柜(NO.101和NO.112)，其中的电流互感器和电压互感器只用来连接计费的电度表。变电所的电气主接线装设进线断路器的高压开关柜(NO.102和NO.111)，因为需与计量柜相连，因此采用GG—1A(F)—11型。由于进线采用高压断路器控制，所以切换操作十分灵活方便，而且可配以继电保护和自动装置，使供电可靠性大大提高。考虑到进线断路器在检修时有可能两端来电，因此为保证断路器检修时的人身安全，断路器两侧都必须装设高压隔离开关。2)母线母线(busbar，文字符号为W或WB)又称汇流排，是配电装置中用来汇集和分配电能的导体。高压配电所的母线，通常采用单母线制。如果是两路或以上电源进线时，则采用高压隔离开关或高压断路器(其两侧装隔离开关)分段的单母线制。母线采用隔离开关分段时，分段隔离开关可安装在墙上，也可采用专门的分段柜(亦称联络柜)，如GG—1A(F)—119型柜。图3.33所示为高压配电所通常采用一路电源工作、一路电源备用的运行方式，因此母线分段开关通常是闭合的，高压并联电容器对整个配电所进行无功补偿。如果工作电源发生故障或进行检修时，在切除该进线后，投入备用电源即可恢复对整个配电所的供电。如果装设备用电源自动投入装置(auto-put-intodeviceofreserve-source，APD)，则供电变电所的电气主接线可靠性可进一步提高，但这时进线断路器的操作机构必须是电磁式或弹簧式。为了测量、监视、保护和控制主电路设备的需要，每段母线上都接有电压互感器，进线上和出线上都接有电流互感器。图3.33中的高压电流互感器均有两个二次绕组，其中一个接测量仪表，另一个接继电保护装置。为了防止雷电过电压侵入配电所时击毁其中的电气设备，各段母线上都装设了避雷器。避雷器和电压互感器同装设在一个高压柜内，且共用一组高压隔离开关。3)高压配电出线该配电所共有6路高压配电出线。其中有两路分别由两段母线经隔离开关-断路器配电给2号车间变电所；有一路由左段母线(WB1)经隔离开关-断路器供1号车间变电所；有一路由右段母线(WB2)经隔离开关-断路器供3号车间变电所；有一路由左段母线(WB1)经隔离开关-断路器供无功补偿用的高压并联电容器组；还有一路由右段母线(WB2)经隔离开关-断路器供组高压电动机用电。由于这里的高压配电线路都是由高压母线来电，因此其出线断路器需在其母线侧加装隔离开关，以保证断路器和出线的安全检修。图3.34是图3.33所示10kV高压配电所的装置式主接线图。2.车间和小型工厂变电所的主接线图变电所的电气主接线车间变电所和小型工厂变电所，都是将高压6kV～10kV降为一般用电设备所需低压220V/380V的降压变电所。其变压器容量一般不超过1000kV•A，主接线方案通常比较简单。1)车间变电所的主接线图车间变电所的主接线分以下2种情况。(1)有工厂总降压变电所或高压配电所的车间变电所。其高压侧的开关电器、保护装置和测量仪表等，一般都安装在高压配电线路的首端，即总变配电所的高压配电室内，而车间变电所只设变压器室(室外为变压器台)和低压配电室，其高压侧多数不装开关，或只装简单的隔离开关、熔断器(室外为跌开式熔断器)、避雷器等，如图3.35所示。由图可以看出，凡是高压架空进线，变电所高压侧必须装设避雷器，以防雷电波沿架空线路侵入变电所击毁电力变压器及其他设备的绝缘。而采用高压电缆进线时，避雷器是装设在电缆的首端的(图上未示出)，而且避雷器的接地端要连同电缆的金属外皮一起接地。此时变压器高压侧一般可不再装设避雷器。如果变压器高压侧为架空线又经一段电缆引入时，如图3.33中的进线WL1，则变压器高压倒仍应装设避雷器。变电所的电气主接线(a)高压电缆进线，无开关(b)高压电缆进线，装隔离开关(c)高压电缆进线，装隔离开关-熔断器(d)高压电缆进线，装负荷开关-熔断器(e)高压架空进线，装跌开式熔断器和避雷器(f)高压架空进线，装隔离开关和避雷器(g)高压架空进线，装隔离开关-熔断器和避雷器(h)高压架空进线，装负荷开关-熔断器和避雷器图3.35车间变电所高压侧主接线方案(示例)(2)工厂无总变配电所的车间变电所。工厂内无总变配电所时，其车间变电所往往就是工厂的降压变电所，其高压侧的开关电器、保护装置和测量仪表等，都必须配备齐全，所以一般要设置高压配电室。在变压器容量较小、供电可靠性要求不高的情况下，也可不设高压配电室，其高压侧的开关电器就装设在变压器室(室外为变压器台)的墙上或电杆上，而在低压侧计量电能；或者其高压开关柜(不多于6台时)就装在低压配电室内，在高压侧计量电能。变电所的电气主接线2)小型工厂变电所的主接线图这里介绍一些常见的主接线方案。为使主接线图简明，下面的主接线图中未绘出电能计量柜的电路。(1)只装有一台主变压器的小型变电所主接线图。只装有一台主变压器的小型变电所，其高压倒一般采用无母线的接线。根据其高压侧采用的开关电器不同，有以下3种比较典型的主接线方案。①高压侧采用隔离开关-熔断器或户外跌开式熔断器的变电所主接线图，如图3.36所示。这种主接线受隔离开关和跌开式熔断器切断空载变压器容量的限制，一般只用于500kV•A及以下容量的变电所中。这种变电所相当简单经济，但供电可靠性不高，当主变压器或高压侧停电检修或发生故障时，整个变电所要停电。由于隔离开关和跌开式熔断器不能带负荷操作，因此变电所送电和停电的操作程序比较麻烦，如果稍有疏忽，还容易发生带负荷拉闸的严重事故，而且在熔断器熔断后，更换熔体需一定时间，从而影响供电可靠性。但是这种主接线对于三级负荷的小容量变电所是相当适宜的。②高压侧采用负荷开关-熔断器或负荷型跌开式熔断器的变电所主接线图，如图3.37所示。由于负荷开关和负荷型跌开式熔断器能带负荷操作，从而使变电所停、送电的操作变电所的电气主接线图3.36高压侧采用隔离开关-熔断器或跌开式熔断器的变电所主接线图图3.37高压侧采用负荷开关-熔断器或负荷型跌开式熔断器的变电所主接线图比上述主接线，如图3.36所示要简便灵活得多，也不存在带负荷拉闸的危险。但在发生短路故障时，只能是熔断器熔断，因此这种主接线仍然存在着在排除短路故障时恢复供电的时间较长的缺点，供电可靠性仍然不高。这种主接线一般也只用于三级负荷的变电所。③高压侧采用隔离开关-断路器的变电所主接线图，如图3.38所示。这种主接线由于采用了高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分灵活方便，而且在发生短路故障时，过电流保护装置动作，断路器会自动跳闸，如果短路故障已经消除，则可立即合闸恢复供电。变电所的电气主接线图3.38高压侧采用隔离开关-断路器的变电所主接线图图3.39高压双回路进线的一台主变压器变电所主接线图如果配备自动重合间装置(auto-reclosingdevice，ARD)，则供电可靠性更高。但是如果变电所只此一路电源进线时，一般也只用于三级负荷；但如果变电所低压侧有联络线与其他变电所相连时，或另有备用电源时，则可用于二级负荷。如果变电所有两路电源进线，则供电可靠性相应提高，可供二级负荷或少量一级负荷。变电所的电气主接线(2)装有两台主变压器的小型变电所主接线图。①高压无母线、低压单母线分段的变电所主接线图，如图3.40所示。这种主接线的供电可靠性较高，当任一主变压器或任一电源进线停电检修或发生故障时，该变电所通过闭合低压母线分段开关，即可迅速恢复对整个变电所的供电。如果两台主变压器高压侧断路器装设互为备用的备用电源自动投入装置，则任一主变压器高压侧断路器因电源断电(失压)而跳闸时，另一主变压器高压侧的断路器在备用电源自动投入装置作用下自动合闸，恢复整个变电所的供电。这时该变电所可供一、二级负荷。②高压采用单母线、低压单母线分段的变电所主接线图，如图3.41所示。这种主接线适用于装有两台及以上主变压器或具有多路高压出线的变电所，其供电可靠性也较高。任一主变压器检修或发生故障时，图3.40高压侧无母线、低压单母线分段的变电所主接线图变电所的电气主接线通过切