工业企业供电第部分KV变电所

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1、单击此处编辑母版标题样式 1 单击此处编辑母版副标题样式 第第5 5章章 10KV10KV变电所变电所 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

2、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 接线和桥式接线 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

3、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 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 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

4、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

5、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

6、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

7、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 U1 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

8、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 KA1 5 电流继电器 DL 11 KT 时间继电器 DS 112C K

9、S1 3 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 KA1 2 电流继电器 GL 15 KM1 2 中间继电器 DZ50 22 KS1 4信号继电器 DX 11 YR YR1 2 跳闸线圈 操动机构内脱扣器 YO 合闸线圈 KG1 2 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 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

10、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 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

11、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 QF1 6 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 器控制和信号回路原理图 WC 控制小母线 WS 信 号小母线 WF 闪光信号 小母线

12、 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 QF1 6 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 QF1 6 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

13、高压配电系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

14、配电电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 YO QF2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 KV1 KV4 电压继电器 KT1 KT

15、2 时间继 电器KM1 KM2 中间继电器 KS1 KS4 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

16、式一次自动重合闸装置示例 高压配电柜的继电保护与定值整定 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 动作时间 不变 不会出现因短路电流小动作时间长而延长 故障时间的问题 但缺点是 所需继电器多 接 线复杂 且需直流操作电源 投资较大 此外 越靠近电源的保护装置 其动作时间越长 这是 带