《第3章-一次系统讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章-一次系统讲义（87页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章发电厂和变电所的一次系统 primary system,电力工程,2,2019/10/18,5.1电气主接线 Bus arrangement 5.2高压电器 HV electrical apparatus 5.3高压配电装置 HV Distribution equipment 5.4保护接地 Protective grounding,3,2019/10/18,电气设备概述,一次系统（一次回路） ：,担负电能的输送和分配任务的系统。一次系统中的所有电气设备，称为一次设备。,二次系统（二次回路） ：,对一次系统进行监视、控制、测量和保护作用的系统。,二次系统中的所有电气设备，称为二次设备。,
2、变换设备：如电力变压器、电流互感器、电压互感器等。 开关设备：如断路器、隔离开关、负荷开关等。 保护设备：如熔断器、避雷器、电抗器等。 无功补偿设备：如电力电容器、静止补偿器等。 成套配电装置：如高压开关柜、低压配电屏等。,4,2019/10/18,3.1 电气主接线 Bus arrangement,5,2019/10/18,2019年10月18日,表 常用的电气设备图形符号和文字符号,6,2019/10/18,2019年10月18日,7,2019/10/18,一、概述,发电厂和变电所的电气主接线图是由各种电气设备的图形符号和联接线组成的表示电能生产流程的电路图。 电气主接线，又叫一次接线，是
3、由各种开关电器、变压器、互感器、线路、电抗器、母线等按一定顺序连接而成的接受和分配电能的总电路。 主接线的基本环节是电源（发电机、变压器）和引出线, 母线。 母线（汇流排）的作用：中间环节，汇总和分配电能。母线可方便地把多路电源进线和出线通过电气开关连接在一起，提高供电的可靠性和灵活性。 电气主接线的作用： （1）可以了解各种电气设备的规范、数量、联接方式和作用，以及和各电力回路的相互关系和运行条件等。 （2）主接线的选择正确与否，对电气设备选择、配电装置布置、运行可靠性和经济性等都有重大的影响。,8,2019/10/18,对电气主接线的基本要求 （1）保证供电的安全性。保证在进行任何切换操作
4、时人身和设备的安全。 （2）保证供电的可靠性。电气主接线应根据负荷的等级，满足负荷在各种运行方式下对负荷供电连续性的要求。 （3）具有一定的灵活性和方便性。电气主接线应能适应各种运行方式，并能灵活地进行运行方式的转换，以保证正常运行时能安全可靠供电，在系统故障或设备检修时，保证非故障和非检修回路继续供电。 （4）具有经济性。在满足以上要求的前提下，主接线应力求简单，尽可能减少一次性投资和年运行费用。 （5）具有发展和扩建的可能性。 此外，对主接线的选择，还应考虑受电容量和受电地点短路容量的大小、用电负荷的重要程度、对电能计量（如高压侧还是低压侧计量、动力及照明分别计费等）及运行操作技术的需要等
5、因素。,9,2019/10/18,2019年10月18日,主接线方式,有汇流母线,无汇流母线 （无母线 ）,单母线,双母线,简单单母线 单母分段 单母带旁母 单母分段带旁母,双母线 双母单分段 双母带旁母 双母双断路器 3/2接线（一倍半）,桥形接线（内桥、外桥） 多边形接线 单元接线 扩大单元接线,10,2019/10/18,图 单母线接线,（一） 单母线接线 1.简单单母线接线,只有一组母线的接线称为单母线接线。,二、电气主接线的基本形式,断路器用于切断和关合正常的负荷电流，并能切断短路电流。 隔离开关的作用隔离电压，使停电设备和带电设备隔离，保证运行人员和设备工作的安全。 断路器与隔离开
6、关的操作程序： 先合隔离开关，后合断路器； 先断开断路器，后断开隔离开关。,11,2019/10/18,优点：接线简单、使用设备少、操作方便、投资少、便于扩建。,缺点：当母线及母线隔离开关故障或检修时，将造成整个配电装置停电；当检修一回路的断路器时，该回路要停电。因此，单母线接线的供电可靠性和灵活性均较差，只适用于容量小和用户对供电可靠性要求不高的场所。 这种接线适用于单电源进线的一般中、小型容量的用户，电压为610kV级。,12,2019/10/18,2.单母线分段接线,把单母线分成两段，并在两段之间装设能够分段运行的开关电器，称为单母线分段接线，如图所示。,用隔离开关分段的单母线接线 用断
7、路器分段的单母线接线,图 单母线分段接线,单母线分段便于分段检修母线，减小母线故障影响范围，提高了供电的可靠性和灵活性。但该接线仍不能克服出线断路器检修时的停电问题。 母线可分段运行，也可不分段运行。这种接线适用于双电源进线的比较重要的负荷，适用于中小型发电厂和出线不多的35220kV级变电所。,13,2019/10/18,3. 单母线带旁路母线接线（补充）,为解决单母线分段接线出线断路器检修时的停电问题，可采用单母线加旁路母线接线，如所示，图中母线W2为旁路母线，QF2为旁路断路器，QS3、QS4、QS7、QS10、QS13为旁路隔离开关。 这种接线适用于配电线路较多、负载性质较重要的主变电
8、所或高压配电所(110kV以上)。,图 单母线带旁路母线接线,14,2019/10/18,(二) 双母线接线,每一回路都通过一台断路器和两组隔离开关与两组母线相连，其中一组隔离开关闭合，另一组隔离开关打开，两组母线之间通过母线联络断路器（简称母联）连接起来，如图所示。,双母线接线有两种运行方式：,只有一组母线工作：正常运行时母联打开（两侧的隔离开关闭合），全部回路接在工作母线上，相当于单母线运行。 两组母线同时工作，互为备用：正常运行时母联闭合，相当于单母线分段接线。,图 双母线接线,15,2019/10/18,双母线接线的优点：,检修任一回路的母线隔离开关时仅使该回路停电； 工作母线发生故障
9、时，经倒闸操作后可迅速恢复供电； 检修任一回路断路器时，可用母联断路器来代替，不致于使该回路的供电长期中断。,轮换检修母线而不致中断供电；,双母线接线的缺点：,在倒闸操作中隔离开关作为操作电器使用，易误操作； 工作母线发生故障时会引起整个配电装置短时停电； 隔离开关数目多，配电装置复杂，占地面积较大，投资较高。,适用于负载较重要的用户，运行可靠，运行灵活、方式多变：单母分段、单母线，扩建方便。多用于电源和引出线较多的大中型发电厂和电压为220kV及以上的区域变电所。,16,2019/10/18,双母线分段接线,双母线带旁路接线,17,2019/10/18,双母线双断路器接线（很少采用） 一个半
10、断路器接线（超高压电网，我国330，500kv变电站）,图 一个半断路器接线,18,2019/10/18,1. 桥形接线（一次侧）,当变电所具有两台变压器和两条线路时，在线路变压器单元接线的基础上，在其中间跨接一连接“桥”，便构成桥形接线，如图所示。,内桥接线,外桥接线,(三) 无母线接线,桥形接线的优点：四个回路只有三个断路器，投资小，接线简单，供电的可靠性和灵活性较高，适用于向一、二类负荷供电。,19,2019/10/18,内桥接线：桥断路器在线路断路器之内。,外桥接线：桥断路器在线路断路器之外。,内桥适用于35kV及35kV以上的电源进线线路较长而变压器又不需要经常切换的场所。,外桥适用
11、于35kV及35kV以上的电源进线线路较短而变压器需要经常切换的场所。,图 桥形接线 a）内桥 b）外桥,20,2019/10/18,2.角形接线,角形接线的优点：回路数等于断路器数目，供电的可靠性和灵活性较高。,21,2019/10/18,扩大单元接线,（1）发电机-变压器单元接线 没有或者很少当地负荷的大型发电厂,2. 单元接线（一次侧）,22,2019/10/18,2019年10月18日,（2）线路变压器组单元结线（无母线） 当只有一路电源进线和一台变压器时，可采用线路变压器组单元结线。,这种结线的优点是结线简单，高压侧无母线，低压侧单母线不分段。所用电气设备少，配电装置简单，节约了建设
12、投资。缺点为该线路中任一设备发生故障或检修时，变电所全部停电，供电可靠性不高。它适用于小容量三级负荷、小型工厂或非生产性用户。,23,2019/10/18,以上全面介绍了主接线的基本形式，从原则上说这些接线方式对各种发电厂和变电所都是适用的，但是根据具体问题具体分析的原则，不同类型的发电厂和变电所由于他们的地位和作用以及容量大小等因素的不同，所采用的接线方式也都各自具有一定的特点。 电气主接线示例：149页。,24,2019/10/18,地方性火力发电厂的电气主接线,25,2019/10/18,水力发电厂电气主接线,26,2019/10/18,27,2019/10/18,图 某工厂35kV总降
13、压变电所的主接线图,28,2019/10/18,Summary Page 105 Chapter 5,29,2019/10/18,3.2 高压电器 HV electrical apparatus,30,2019/10/18,2019年10月18日,1 电弧,电弧是开关电器和线路中一种必然的物理现象，是电流的延续，电弧是一种高温、强光的电游离现象。当开关电器切断（包括正常操作和误操作）有电流的线路时，或线路、触头、绕组发生短路时，就可能产生电弧。原因是开关触头在分断电流时，触头间电场强度很大，使触头本身的电子及触头周围介质中的电子被游离而形成电弧电流。开关开断电压高于10 20V，电流大于801
14、00mA的电路时，开关的动、静触头间就会产生电弧。 危害：电路不能正常开断；破坏开关触头，引起电器烧毁，形成相间短路；如电弧不熄灭，使空气急剧膨胀，爆炸；高温可能造成人员灼伤甚至直接或间接的死亡。,一、开关电器的灭弧原理,31,2019/10/18,2电弧的熄灭,1）电弧熄灭的条件 在电弧产生的过程中，游离和去游离是共同存在的两个过程。当游离率等于去游离率时，电弧在间隙中稳定燃烧。要使电弧熄灭，必须使触头间电弧中的去游离率大于游离率，即其中离子消失的速率大于离子产生的速率。 2）去游离方式 复合 ：指带异性电荷的质点相互接触，交换多余电荷而形成中性质点的现象。 扩散：指电弧中的带电质点向周围介
15、质扩散开去。扩散的速率决定于电弧表面上带电质点数目，故与电弧直径成反比。,32,2019/10/18,伏安特性： 如图所示。,UA 燃弧电压 UB 熄弧电压 每半个周期自然过零,图 交流电弧的伏安特性,3交流电弧的基本特性与熄灭,交流电弧的熄灭 由于交流电流每一个周期两次过零值，电弧将暂时熄灭，弧柱温度急剧下降，高温游离中止，去游离大大增强，阴极附近空间的绝缘强度迅速增高。可以充分利用这一特点来加速交流电弧的熄灭。在低压系统中，由于电压较低，开关的交流电弧比较容易熄灭。而高压系统中具有完善灭弧结构的高压断路器，一般也只需要几个周期就能将电弧熄灭；真空断路器的灭弧只需半个周期，这也是近几年来真空
16、断路器得到普遍使用的主要原因之一。,33,2019/10/18,4开关电器中常用的灭弧方法,速拉灭弧法；即迅速拉长触头间的电弧，使电场强度骤减，电弧与周围温度较低的介质增加接触，离子复合和扩散迅速增强，达到加速灭弧的目的，是开关电器中最基本的灭弧方法。高低压断路器中都装有强力的断路弹簧，目的就是加速触头的分断速度，以利灭弧。 冷却灭弧法；利用介质如油等来降低电弧的温度从而增强去游离来加速电弧的熄灭。 吹弧灭弧法；按吹弧的方向(相对电弧方向)分有纵吹和横吹；按施加外力的性质来分，有气吹、油吹、磁力吹和电动力吹等。,34,2019/10/18,长弧切短灭弧法；（采用多断口灭弧） 利用金属片（如钢栅片）将长弧切成若干短弧。,粗弧分细灭弧法； 狭缝灭弧法； 采用特殊金属材料作为灭弧触头：,采用新型介质熄弧 1）真空灭弧法 真空具有较高的绝缘强度，若将开关触头装在真空容器内，在此间产生的电弧（真空电弧）较小，且在电流第一次过零时就能将电弧熄灭。真空断路器就是利用这种原理来熄灭电弧的。
