《变电站电气主接线》PPT课件.ppt

变电站电气主接线 张贵民,变电站电气主接线,一、变电站电气主接线概述 二、主接线的设计原则 三、高压配电装置基本接线 四、变电站电气主接线 五、中性点接地方式 六、主接线中的设备配置,一 变电所电气主接线概述,是变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统及变电所本身运行的可靠性、灵活性、经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的的拟定有较大影响。因此，必须处理好各方面关系，全面分析有关影响，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。,1、主接线设计依据 变电站在电力系统中的地位 分期和最终建设规模 负荷大小和重要性 系统对主接线提供的资料,二 主接线的设计原则,2、主接线设计的基本要求 可靠性：指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。 灵活性：主要体现在正常运行或故障情况下都能迅速改变接线方式。 经济性：主要是投资省、占地面积小、能量损失小。,二 主接线的设计原则,1.变压器线路组接线 2.桥接线 3.单母线接线 4.单母线分段接线 5.双母线接线 6.双母线分段接线,三 高压配电装置基本接线,7.带旁路母线的母线制接线 8. 3/2断路器接线 9.双母线双断路器接线 10.变压器母线接线 11. 4/3断路器接线,三 高压配电装置基本接线,1. 变压器线路组接线,变压器线路组接线是一台变压器与一条线路构成一个接线单元。,三 高压配电装置基本接线,优点：设备少、高压配电装置简单、占地面积小、本回路故障对其他回路没有影响。 缺点：可靠性不高。线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时，线路停运。,2. 桥接线 桥接线又分为内桥接线、外桥接线 和扩大桥接线。,三 高压配电装置基本接线,1) 内桥接线 内桥接线是桥断路器接在线路断路器内侧。 优点：线路的投入和切除操作方便，线路故障时，仅故障线路断路器断开，其他线路和变压器不受影响。 缺点：桥断路器检修停运，两回路需解列运行。变压器的投入和切除操作需要动作两台断路器，操作较复杂。当变压器故障时，两台断路器动作，致使一回无故障线路停电，扩大了故障切除范围。,2) 外桥接线 外桥接线是桥断路器接在外侧，另外两台断路器接在变压器回路。 当线路发生故障时，需动作与之相连的两台断路器，从而影响一台未发生故障的变压器运行，因此，外桥接线只能用于线路短、检修和故障少的线路中；主要用在变压器投入和切除操作比较频繁、通过桥断路器有穿越功率的情况下。,3）扩大桥接线,其接线特点与内桥接线或外桥接线基本相同 。 因该种接线需用的断路器数量与单母线接线相同，所以在实际工程中采用得较少。,3. 单母线接线,特点是整个配电装置只有一组母线，所有电源和出线都接在同一组母线上。,三 高压配电装置基本接线,优点：它是母线制接线中最简单、清晰，采用设备少、造价低、操作方便、扩建容易。 缺点：可靠性不高。,4. 单母线分段接线,用断路器将母线分段，分段后的母线和母线隔离开关可分段轮流检修。,三 高压配电装置基本接线,优点：具有单母线接线的简单、清晰，采用设备少、操作方便、扩建容易等优点外，增加分段断路器后，提高了可靠性。 缺点：当分段断路器故障时，整个配电装置会全停；母线和母线隔离开关检修时，该段母线上连接的元件都要在检修期间停电。,5. 双母线接线,每一元件通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组母线上，两组母线间通过母线联络断路器连接。,三 高压配电装置基本接线,优点： 双母线接线与单母线接线相比，具有较高的可靠性和灵活性。,缺点： 双母线接线与单母线接线相比 1）增加了一条母线和母线隔离开关，增加了设备及相应的构支架，加大了配电装置的占地和工程投资。 2）当母线或母线隔离开关故障时，倒闸操作复杂，容易发生误操作。 3）隔离开关操作闭锁接线复杂。 4）电压回路接线复杂。,6. 双母线分段接线,在双母线中的一条或两条母线上加分段断路器，形成双母线单分段接线或双母线双分段接线。,三 高压配电装置基本接线,双母线单分段或双分段接线克服了双母线接线存在全停可能性的缺点，缩小了故障停电范围，提高了接线的可靠性。 特别是双母线双分段接线，比双母线单分段接线只多一台分段断路器和一组母线电压互感器和避雷针，占地面积相同，但可靠性提高明显。,7. 带旁路母线的接线,带旁路母线的接线可分为单母线带旁路、单母线分段带旁路、双母线带旁路、双母线分段（单分、双分）带旁路等接线方式。 加旁路母线及旁路断路器的目的是利用一套公用的母线、公用的断路器和公用的保护装置。在母线引出各元件的断路器、保护装置需停电检修时。通过旁路母线由旁路断路器及其保护代替，而引出元件可不停电。,三 高压配电装置基本接线,旁母的三种接线方式,1）有专用旁路断路器的旁母接线 2）母联兼作旁断路器的旁母接线 3）用分段断路器兼作旁路断路器的旁母接线,旁路母线的负面影响,1）旁路母线、旁路断路器及在各回路的旁路隔离开关，增加了配电装置的设备，增加了占地，也增加了工程投资。 2）旁路断路器代替各回路断路器的倒闸操作复杂，容易产生误操作，酿成事故。 3）保护及二次回路接线复杂。 4）用旁路代替各回路断路器的倒闸操作，需要人来完成，因此带旁路母线的接线不利于实现变电所的无人值班。,采用旁路母线的环境主要发生了以下几个方面变化,1）电力系统接线的可靠性有了较大提高。 2）由于设备制造水平的提高，高质量的断路器不断出现，断路器本身需要检修的几率不断减少，而每次检修的时间又非常短，旁路母线的使用几率也在逐年下降。,3）由于继电保护装置的微机化，维护工作大量减少，需要停电维护的几率很小。特别是双重化配置的保护，可以一套保护运行、另一套保护停用更换插件，不需要旁路保护代替。 4）220kV及以下新设计的变电站，一般都按无人值班方式设计。旁路母线给无人值班带来不便。,8. 3/2断路器接线,在两主母线之间串接三台断路器，组成一个完整串（Diameter)，每串中两台断路器之间引出一回线路或一组变压器（通称为一个元件）。每一个元件占有3/2台断路器，即3/2断路器接线。,三 高压配电装置基本接线,3/2断路器接线具有如下优点:,高可靠性，高运行灵活性。 运行操作、设备检修方便。 母线故障不会停电。 隔离刀闸不作操作电器，减少误操作机会。,3/2断路器接线具有如下缺点:,重合闸实现复杂，涉及两个断路器 使用断路器较多（3/2)，造价高 继电保护复杂（讲一下为什么复杂） CT回路复杂，保护和测量回路需接入两组CT,3/2断路器接线应用:,用于大中型电厂和变电站 220KV一般不宜采用 330KV及以上超高压输变电系统经常采用,9.双母线双断路器接线,在接线中有两条母线，每一元件经两台断路器分别接在两条母线上。,三 高压配电装置基本接线,主要特点如下：,1）具有较高的可靠性。 2）运行灵活。 3）分期扩建方便。 4）利于运行维护 。 5）设备投资高。,10. 变压器母线接线,变压器台数较多的超高压变电所（例如有4台变压器），可将两台变压器接在母线上，而另两台变压器接在串内。 这种接线不仅可靠性、灵活性都较高，而且布置上也较方便（变压器进串的接线、布置上较方便）。,三 高压配电装置基本接线,11. 4/3断路器接线,这是由3/2断路器接线演变来的接线方式，即在3/2断路器接线的串内再串入一台断路器，就可再引出一个元件，形成4台断路器接3个元件的接线方式。,三 高压配电装置基本接线,主要特点如下：,1）对超高压配电装置有更好的经济性。 2）在双重故障情况下，停电范围大于3/2 断路器接线。 3）4/3断路器接线通常不能采用断路器成列布置，中间元件引出也比较困难。,南网110KV典型电气主接线见附件一 南网220KV典型电气主接线见附件二 南网500KV典型电气主接线见附件三 加纳330KV电气主接线见附件四,四 变电站电气主接线,35110kV主接线设计 35220kV主接线设计 220500kV主接线设计,四 变电站电气主接线,1. 35110kV主接线设计,变电站高压侧宜不设断路器或断路器较少的接线。 线路3回及以下、主变为3台及以下终端变电站，宜采用线路变压器组或桥形接线，如高压侧线路有穿越功率，宜采用外桥、单母线或单母线分段。635kV负荷侧宜采用单母线分段。,1. 35110kV主接线设计,主接线回路宜采用无油断路器，市区和地下变电站可采用GIS。配电装置易于检修、操作的开关柜，不宜设置旁路设施。 母线上避雷器和电压互感器可合用一组隔离开关，变压器引出线上的避雷器不宜装设隔离开关。,2. 35220kV主接线设计,减少电压等级，简化接线。 线路3回及以下、主变为3台及以下终端变电站，宜采用线路变压器组或桥形接线，如高压侧线路有穿越功率，宜采用外桥、单母线、单母线分段或其他接线。6110kV负荷侧宜采用单母线分段或其他接线。宜考虑负荷均匀分配。 地下变电站的66220kV配电装置宜采用GIS。35kV及以下配电装置宜选用开关柜。,3. 220500kV主接线设计,当线路、变压器等元件总数为6回及以上，且变电站在系统中重要地位时，宜采用一个半断路器接线或双母线分段接线。 采用一个半断路器接线时，电源回路和负荷回路配对成串，同名回路在不同串内。当变压器多于两台时，多出的变压器不进串，直接经断路器接母线。见附件四。 330kV500kV双母线，67回一条母线装分段断路器，8回及以下两条母线装分段断路器。,3. 220500kV主接线设计,110kV220kV双母线，1014回一条母线装分段断路器，15回及以下两条母线装分段断路器。 110kV220kV母线上避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。330kV500kV避雷器和母线电压互感器不应装设隔离开关。 安装在出线的耦合电容器、电压互感器和接在变压器引出线或中性点上的避雷器，不应装设隔离开关。,3. 220500kV主接线设计,330kV500kV线路并联电抗器回路，不宜装设断路器或负荷开关（见附件四）。330kV500kV母线并联电抗器回路应装设断路器和隔离开关。 在满足继电保护和计量的前提下，每串宜装设三组CT. 与两种110kV及以上中性点直接接地系统连接的主变压器，一般优先选用自耦变。,1.电力网中性点接地 中性点不接地 中性点经消弧线圈接地 中性点经高电阻接地,五 中性点接地方式,2.主变压器中性点接地 110500KV采用中性点接地方式 -凡是自耦变压器须直接接地或经小电阻接地 -凡是中、低压有电源的升压站和降压变电所至少应有一台变压器直接接地。,五 中性点接地方式,663KV采用中性点不接地或经消弧线圈接地 -任何运行方式下，电网不得失去消弧线圈的补偿。 -如变压器无中性点或中性点无引出，应装设专用接地变压器。,五 中性点接地方式,1.隔离开关 2.接地刀闸 3.电压互感器 4.电流互感器 5.避雷器 6.阻波器和耦合电容器,六 主接线中的设备配置,1.隔离开关 一台半断路器接线中，进出线可装设隔离开关，也可不装。完整的3串及以上时不装（见附件四）。 多角形接线中的进出线应装设隔离开关，以便进出线检修时，保证闭环运行（见下图）。,六 主接线中的设备配置,1.隔离开关 桥形接线中的跨条宜用两组隔离开关串联，以便不停电检修。 断路器两侧应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。 中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地。,六 主接线中的设备配置,1.隔离开关 母线上的避雷器和电压互感器合用一组隔离开关。 330500避雷器和电压互感器均不应装设隔离开关。 接在发电机、变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开头。,六 主接线中的设备配置,自耦变的中性点则不必装设隔离开关,2.接地刀闸或接地器 35kV及以上母线上宜装设12组接地刀闸 63kV及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置接地刀闸（见附件二）。 双母线接地线两组隔离开关的断路器侧可共用一组接地刀闸（见附件二）。 63kV及以上变压器进线隔离开关的主变压器侧宜装设一组接地刀闸（见附件一）,六 主接线中的设备配置,3.电压互感器 6220kV电压等级的主母线三相上应装设电压互感器。 当需要监视和检测线路有无压时，出线的一相上应装设电压互感器。 500kV电压互感器按下述配置原则（330kV参考执行） 1）双母接线，宜在每回出线和每组母线三相上装设电压互感器（见附件二）,六 主接线中的设备配置,3.电压互感器 2）一个半断路器接线，每回出线三相上装设电压互感器；在主变进线和每组母线上，应根据继电保护、自动装置和测量仪表的要求，在一相或三相上装设电压互感器。 3）兼作为并联电容器组泄能和兼作为限制切断空载长线过电压的电磁式电压互感器，其与电容器组之间和与线路之间不应有断开点（见附件三、四）。,六 主接线中的设备配置,4.电流互感器 凡装有断路器的回路均应装设电流互感器。 另外，发电机和变压器中性点、发电机和变压器出口、桥形接线的跨条上应装设电流互感器（见图1-2）。 对直接接地系统，一般按三相配置；对非直接接地系统，一般按两相或三相配置。 一个半接线中，线路-线路串可装设4组电流互感器，在满足保护和测量需求的条件下也可装设3组。线路-变压器串，如果变压器的套管CT可以利用，可以装设3组。,六 主接线中的设备配置,5.避雷器 配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器时除外。 330KV及以上变压器和电抗器必须装设避雷器，并应尽可能地靠近设备本体，见附件四。 220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器，见附件二。 三绕组变压器低压侧一相上宜设置一台避雷器，见附件二。,六 主接线中的设备配置,5.避雷器 下列情况下变压器中性点应装设避雷器： 1）直接接地系统， 变压器中性点 为分级绝缘且 装有隔离开关时。,六 主接线中的设备配置,5.避雷器 下列情况下变压器中性点应装设避雷器： 2）直接接地系统，变压器中性点为全绝缘，但变电站为单进线单台变压器运行时。 3）不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。,六 主接线中的设备配置,6.阻波器和耦合电容器 根据系统通信对载波电话的规划要求配置。,六 主接线中的设备配置,练习题,1.主接线设计的基本要求？ 2.在什么条件下，3/2接线中的线路不必装设隔离开关？ 3.在3/2接线中，两台变压器可以接在一串上吗？如果有3台变压器需要接入怎么办？ 4.线路比变压器故障多，应采用内桥还是外桥接线？,练习题,5.采用自耦变的条件是什么？自耦变接地方式是什么？为什么？ 6.内外桥线中的跨条为何采用两把隔离开关？ 7.330kV电抗器通过什么设备与线路并联？为什么？ 8.330500避雷器和电压互感器均不应装设隔离开关，为什么？,练习题,9. 变压器到避雷器的电气距离没有超过允许值时， 可不装设避雷器吗？为什么？ 10. 在什么条件下，在一个半断路器接线一串中，只接入3组CT?,Thank you for listening！ 谢谢听课！,