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1、第5章 10KV变电所,本章主要介绍10 kV变电所的高低压一次系统设计、二次系统设计、变压器选择、高压开关柜、低压开关柜及自动化装置等内容。,5.1 10 kV变电所的电气主接线,主接线是指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备依一定次序相连接的接受和分配电能的电路。 主接线只表达上述电气设备之间的电气联结关系，与其具体安装地点无关。主接线的实施场所是变电站或配电站。 主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。,主接线可分为有母线接线和无母线接线两大类。有母
2、线接线又可分为单母线接线和双母线接线；无母线接线可分为单元式接线、桥式接线和多角形接线。中、低压供配电系统中主要采用单母线接线、单元式接线和桥式接统。 母线制有单母线制和双母线制。其中的母线又有母线分段及母线不分段两种接线方式。,对主结线的基本要求 1安全性：必须保证在任何可能的运行方式及检修状态下运行人员及设备的安全。 2可靠性：主结线的可靠性要求由用电负荷的等级确定。要保证主结线的可靠性可以采用多种措施。如系统中某一电气元件故障时，可以由保护装置自动把故障元件迅速切除，使之不影响系统其他部分的继续运行；也可以在系统中设置备用元件，当工作元件故障时，由自动装置立即投入备用元件来替代工作元件。
3、因此，在主结线中就要考虑是否方便电气元件的投切操作。,3灵活性：应能适应各种可能的运行方式的要求。主结线的电路关系是可以改变的，在系统运行中，这种主结线电路关系的改变叫运行方式的改变。运行方式的改变通常是通过对主结线中某些电气元件的投入和切除来实现的，因此，主结线应考虑是否方便电气元件的投切操作。从而适应各个时段能源供电能力与负荷变化的要求，适应元件检修的要求，保证各种不正常运行方式下系统仍能达到足够的供电质量。 4.经济性：应满足最少的投资与年运行费用的要求，使得总经济效益为最佳。如：简化结线、减少电压层次等。,主接线图是一种电路图，以单线表示法绘图，用单线表示三相，其中各电气元件以IEC标
4、准或国家标准统一规定的图形符号和文字符号表示.,单电源单母线电气主接线,双电源单母线分段的电气主接线,双母线的电气主接线,10 kV变电所常用的电气主接线方案 （1）装有一台主变压器的变电所主接线方案,(2) 装有两台主变压器的变电所主接线方案,10kV变配电所电气主接线方案示例,装置式主接线图 在供电工程设计中往往采用按一次电气设备相互连接和排列位置而绘制的主接线图。,一路电源进线的10kV侧电气主接线方案,两路电源进线的10kV侧电气主接线方案,低压侧电气主接线方案示例,具有一台主变压器的10kV变电所系统式主接线图,电气主接线中一次设备的选择,(1) 按正常工作条件选择一次电气设备的额定
5、值。 (2 ) 按短路电流的热效应和电动力效应来校验电气设备的热稳定度和动稳定度。 (3) 按装置地点的三相短路电流或短路容量来校验开关电器的断流能力。 (4) 按装置地点、工作环境、使用要求及供货条件来选择电气设备的适当型式。,10kV高压配电柜,10kV高压配电柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置，在配电系统中起控制和保护作用，其上安装有高压开关设备、保护电器、监测仪表、母线和绝缘子等。 目前，我国生产的成套高压开关柜型号很多，大致可分为两类，一类为固定式高压开关柜：另一类为手车式高压开关柜。,带有“F”的高压开关柜具有“五防”功能，即：防止带负荷分、合隔离
6、开关；防止操作人员误入带电间隔；防止带电挂接地线；防止带接地线合隔离开关；防止误分、误合高压断路器。,固定式高压开关柜,我国生产的GG型高压柜有：GG-1A(F)、GG-1A(F2)、GG-10B和GG-11等。,移开式高压开关柜,移开式高压开关柜的特点：高压断路器等主要电气设备是装在可以拉出和推入开关柜的手车上的。断路器等设备需检修时，可随时将其手车拉出，然后推入同类备用手车，即可恢复供电。因此采用移开式开关柜，较之采用固定式开关柜，具有检修安全、供电可靠性高等优点，但其价格较贵。,微机保护测控屏,微机测控保护屏可应用于35kV及以下电压等级的变（配）电所，为所内各高压设备提供智能化、网络化
7、的测量、保护和控制功能，同时可与上级主站进行实时通讯，实现变（配）电所的综合自动化,变电所的操作电源,变电所的操作电源是供高压断路器跳、合闸回路和继电保护装置、信号回路、监测系统及其他二次回路所需的电源。因此要求操作电源可靠性高，容量足够大，尽可能不受供电系统运行的影响。,直流操作电源,直流操作电源有由蓄电池组供电的电源和由整流装置供电的电源两种 蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种 整流装置主要有硅整流电容储能式和复式整流两种,硅整流能电容储直流系统接线图 C1、C2储能电容器 WC控制小母线 WF闪光信号小母线 WO合闸小母线,复式整流装置的接线示意图 TA电流互感器 TV电压互感器 U
8、1、U2硅整流器,交流操作电源,由所用变压器供电的和通过电流互感器及电压互感器供电，因此交流操作电源可分电流源和电压源两种,高压配电柜的二次回路,高压配电柜的二次回路是指用来控制、监测和保护一次电路运行的电路。 二次回路按电源性质分，有直流回路和交流回路。交流回路又分交流电流回路和交流电压回路。交流电流回路由电流互感器供电，交流电压回路由电压互感器供电。 二次回路按其用途分，有断路器控制回路、信号回路、测量和监视回路、继电保护和自动装置回路等。,高压配电柜的继电保护回路,由高压配电柜中的高压断路器，电流互感器及保护继电器组成的继电保护装置，可实现对配电系统的线路和变压器的各种保护,配电线路继电
9、保护的二次回路,线路反时限过电流保护二次回路展开图,电缆出线的继电保护二次回路展开图 KA15电流继电器(DL-11) KT时间继电器（DS-112C） KS13信号继电器（DX-11） KM中间继电器 TA1、TA2电流继电器 TAN零序电流互感器,配电变压器继电保护的二次回路,配电变压器继电保护二次回路展开图 KA12电流继电器(GL-15) KM12中间继电器（DZ50/22） KS14信号继电器（DX-11）YR、YR12跳闸线圈（操动机构内脱扣器） YO合闸线圈 KG12瓦斯继电器 KH温度继电器 RD红色信号灯 GN绿色信号灯 SA控制开关（LW2-Z-1a、4、6a、40、20/
10、F8） FU熔断器 XB连接片 WC操作（控制）小母线 WF闪光信号小母线,高压配电柜的控制和信号回路,控制高压断路器分闸、合闸及相应的信号回路 高压断路器的控制回路取决于断路器操动机构的型式和操作电源的类别。电磁操动机构只能采用直流操作电源，弹簧操动机构和手动操动机构一般采用交流操作电源。,信号回路是用来指示一次电路设备运行状态的二次回路。信号按用途分，有断路器位置信号、事故信号和预告信号等,断路器位置信号 显示断路器正常工作的位置状态。一般是红灯亮，表示断路器处在合闸位置；绿灯亮，表示断路器处在分闸位置。 事故信号 显示断路器在事故情况下的工作状态。一般是红灯闪光，表示断路器自动合闸；绿灯
11、闪光，表示断路器自动跳闸。此外还有事故音响信号和光子牌等。 预告信号 在一次设备出现不正常状态时或在故障初期发出报警信号。例如变压器过负荷或者轻瓦斯动作时，就发出区别于上述事故音响信号的另一种预告音响信号，同时光字牌亮，指示出故障的性质和地点，值班员可根据预告信号及时处理,采用手动操作的断路器控制和信号回路,手动操作的断路器控制和信号回路的原理图 WC控制小母线 WS信号小母线 RD红色信号灯 GN绿色信号灯 R限流电阻 YR跳闸线圈（脱扣器） KM继电保护出口触点 QF16断路器的辅助触点 QM手动操作机构辅助触点,采用电磁操动机构的断路器控制和信号回路,采用电磁操作机构的断路器控制和信号回
12、路原理图 WC控制小母线 WS信号小母线 WF闪光信号小母线 WL灯光信号小母线 WAS事故音响信号小母线 WO合闸小母线 SA控制开关 KO合闸接触器 YO电磁合闸接线圈YR跳闸线圈 KM继电保护出口触点 QF16断路器的辅助触点 RD红色信号灯 GN绿色信号灯 ON合闸方向 OFF分闸方向,采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路原理图,WC控制小母线 WS信号小母线 WAS事故音响信号小母线 SA控制开关 YO电磁合闸线圈 YR跳闸线圈 KM继电保护出口触点 M储能电机 SB按钮 SQ储能位置开关 QF16断路器的辅助触点 RD红色信号灯GN绿色信号灯,高压配电系统的二次小母线,高压配电系
13、统的二次小母线为其二次回路的电源，按功能分，可有下述各类二次小母线。 控制小母线 向配电系统控制回路供电的母线电源称为控制小母线，通常文字符号用WC表示。 合闸小母线 向高压断路的合闸回路供电的母线电源称为合闸小母线，通常文字符号用WO表示。 电压小母线 向测量仪表电压线圈，电压继电器等供电的母线电源，称为电压小母线，通常文字符号用WV表示。 闪光小母线 向闪光信号回路供电的母线电源称为闪光小母线通常文字符号用WF表示。 报警小母线 向事故音响报警回路供电的母线电源称为报警小母线，通常文字符号用WAS表示。 信号小母线 向信号回路供电的母线电源称为信号小母线通常文字符号用WS表示。 高压配电电
14、源的二次小母线应用场合见诸节中各二次回路展开图。,二次回路的工程图 二次回路图包括：二次回路原理图、二次回路展开图及二次回路安装接线图。 将描述二次回路安装接线的图纸称为二次回路工程图。,备用电源自动投入装置,备用电源自动投入基本原理说明简图 QF1工作电源进线WL1上的断路器 QF2备用电源进线WL2上的断路器 KT时间继电器 KO合闸接触器 YOQF2的合闸线圈,高压双电源互为备用的备用电源自动投入电路 WL1 WL2电源进线 QF1、QF2断路器 TV1 、TV2电压互感器（其二次电压相序a 、b 、c） SA1 、SA2控制开关 KV1KV4电压继电器 KT1、KT2时间继电器KM1、
15、KM2中间继电器 KS1KS4信号继电器YR1、YR2跳闸线圈 YO1、YO2合闸线圈 RD1、RD2红色指示灯 GN1、GN2绿色指示灯,自动重合闸装置,使断路器自动重新合闸，迅速恢复供电，从而大大提高供电可靠性 . 按重合的方法分，有机械式和电气式。按组合元件分，有机电型、晶体管型和微机型。按重合次数分，有一次性重合、二次性重合和三次性重合式等。,电气式一次自动重合闸的基本原理,电气式一次自动重合闸的基本原理说明简图 YR跳闸线圈 YO-合闸线圈 KO合闸接触器 KAR重合闸继电器 KM保护装置出口触点 SB1合闸按钮 SB2跳闸按钮,电气式一次自动重合闸装置示例,高压配电柜的继电保护与定
16、值整定,配电线路的继电保护 在10kv配出线的高压配电柜里，应设置相间短路保护，单相接地保护和过负荷保护 线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护 单相接地保护，有两种方式：绝缘监视装置，装设在变配电所的高压母线上，动作于信号。有选择性的单相接地保护(又称零序电流保护) 对可能经常过负荷的电缆线路，应装设过负荷保护，动作于信号,供配电系统对保护装置的基本要求,(1)选择性 (2)速动性 (3)可靠性 (4)灵敏度,定时限过电流保护装置组成和原理,反时限过电流保护装置的组成和原理,线路过电流保护整定说明图 a）电路图 b)定时限过电流保护整定说明 c）反时限过电流保护整定说明,电流互感器与电流继电器的接线方式,两相两继电器式接线,两相一继电器式接线,定时限过电流保护，其优点：动作时间比较精确，整定简便，而且不论短路电流大小，动作
