发电厂及变电站二次回路
1. 发电厂的基本设备 发电厂的基本设备
在发电厂和变电所中, 根据电能生产, 转换和分配等各环的需 要, 我们配置了各种电气设备. 根据它们在运行中所起的作用不同, 通常将它们分为电气一次设备和电气二次设备.
1.2.电气一次设备及其作用 电气一次设备及其作用 电气
直接参与生产, 变换, 传输, 分配和消耗电能的设备称为电气一 次设备, 主要有: (1) 进行电能生产和变换的设备, 如发电机, 电动机, 变压器等. (2) 接通, 断开电路的开关电器, 如断路器, 隔离开关, 自动空 气开关, 接触器, 熔断器等. (3) 限制过电流或过电压的设备, 如限流电抗器, 避雷针等. (4) 将电路中的电压和电流降低, 供测量仪表和继电保护装置使 用的变换设备, 如电压互感器, 电流互感器.
(5) 载流导体及其绝缘设备, 如母线, 电力电缆, 绝缘子, 穿墙 套管等. (6) 为电气设备正常运行及人员, 设备安全面采取的相应措施, 如 接地装置等
.
1.2.电气二次设备及其作用 电气二次设备及其作用
为了保证电气一次设备的正常运行, 对其运行状态进行测量, 监 视, 控制, 调节, 保护等的设备称为电气二次设备, 主要有:
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(1) 各种测量表计, 如电流表, 电压表, 有功功率表, 无功功率 表, 功率因数表等. (2) 各种继电保护及自动装置. (3) 直流电源设备, 如蓄电池, 浮充电装置等.
2.电气设备的作用 电气设备的作用
2.1.变压器 变压器
电力变压器是变电所的主要设备之一. 变压器的作用是多方面 的不仅能升高电压把电能送到用电地区, 还能把电压降低为各级使 用电压, 以满足用电的需要. 在电力系统传送电能的过程中, 必然 会产生电压和功率两部分损耗, 在输送同一功率时电压损耗与电压 成反比, 功率损耗与电压的平方成反比. 利用变压器提高电压, 减 少了送电损失.
2.2.高压断路器 高压断路器
高压断路器是发电厂, 变电所及电力系统中最重要的控制和保 护设备, 它的作用是:(1)控制作用. 根据电力系统运行的需要, 将 部分或全部电气设备, 以及部分或全部线路投人或退出运行.(2)保 护作用. 当电力系统某一部分发生故障时, 它和保护装置, 自动装 置相配合, 将该故障部分从系统中迅速切除, 减少停电范围, 防止 事故扩大, 保护系统中各类电气设备不受损坏, 保证系统无故障部 分安全运行.
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2.3.隔离开关 隔离开关
隔离开关的作用: (1)隔离开关又称隔离刀闸, 简称刀闸. 是 高压开关电器的一种. 没有专门的灭弧装置, 应与开关配合使用. (2)离开关能使停电工作的设备与带电部分可靠隔离, 即具有明显 的断开点, 确保工作人员的安全. (3)接通或断开小电流的特定电 路.
2.4.电流互感器 电流互感器
电流互感器的特点和作用:(1)一次线圈串联在电路中, 并且匝数 很 少 , 因 此, 一次 线 圈 中 的电 流完 全 取 决 于被 测电 路 的 负 荷电 流. 而与二次电流无关;(2)电流互感器二次线圈所接仪表和继电器 的电流线圈阻抗都很小, 所以正常情况下, 电流互感器在近于短路 状态下运行. 电流互感器一, 二次额定电流之比, 称为电流互感器 的额定互感比:kn=I1n/I2n.因为一次线圈额定电流 I1n 己标准化, 二次线圈额定电流 I2n 统一为 5(1 或 0.5)安, 所以电流互感器额定互 感比亦已标准化.kn 还可以近似地表示为互感器一, 二次线圈的匝 数比, 即 kn ≈kN=N1/N2 式中 N1,N2 为一, 二线圈的匝数. 其主要作用是:(1),将很大的一次电流转变为标准的 5 安培; (2) , 为测量装置和继电保护的线圈提供电流; (3) , 对一次设备和 二次设备进行隔离.
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2.5.电压互感器 电压互感器
作用是:把高电压按比例关系变换成 100V 或更低等级的标准 二次电压, 供保护, 计量, 仪表装置使用. 同时, 使用电压互感器 可以将高电压与电气工作人员隔离. 电压互感器虽然也是按照电磁 感应原理工作的设备, 但它的电磁结构关系与电流互感器相比正好 相反. 电压互感器二次回路是高阻抗回路, 二次电流的大小由回路 的阻抗决定. 当二次负载阻抗减小时, 二次电流增大, 使得一次电 流自动增大一个分量来满足一, 二次侧之间的电磁平衡关系. 可以 说, 电压互感器是一个被限定结构和使用形式的特殊变压器.
2.6.限流电抗器 限流电抗器
限流电抗器应用在在 6～10kV 系统中常用的干式水泥电抗器 (NKL)的主要作用是限制短路电流. 按照安装地点分为:母线电 抗器(其作用是限制短路电流, 维持母线电压) 和线路电抗器其作 用是限制线路短路电流.
2.7.自动空气开关 自动空气开关
自动空气开关又称自动空气断路器, 是低压配电网络和电力拖 动系统中非常重要的一种电器, 它集控制和多种保护功能于一身. 除了能完成接触和分断电路外, 尚能对电路或电气设备发生的短 路. 严重过载及欠电压等进行保护, 同时也可以用于不频繁地启动 电动机.
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2.8.接触器 接触器
接触器是一种用来频繁地接通或切断负载的主电路和大容量的 控制电器, 便于实现远距离控制的自动切换电器.
3.电气设备选择的一般原则 电气设备选择的一般原则
供配电系统中的电气设备的选择, 既要满足在正常工作时能安 全可靠运行, 同时还要满足在发生短路故障时不至产生损坏, 开关 电器还必须具有足够的断流能力, 并适应所处的位置(户内或户外), 环境温度, 海拔高度, 以及防尘, 防火, 防腐, 防爆等环境条件电 气设备选择的一般原则主要有以下几条: (1)按工作环境及正常工作条件选择电气设备 1)根据设备所在位置(户内或户外), 使用环境和工作条件, 选择电气 设备型号. 2)按工作电压选择电气设备的额定电压. 3)按最大负荷电流选择电气设备的额定电流. 电气设备的额定电流 IN 应不小于实际通过它的最大负荷电流 Imax(或计算电流 Ij), 即 IN≥Imax 或 IN≥Ij (2)按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定为保证电气设备在短 路故障时不至损坏, 按最大可能的短路电流校验电气设备的动稳定 和热稳定. 动稳定:电气设备在冲击短路屯流所产生的电动力作用下。
交流接触器接线图
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电气设备不至损坏. 热稳定:电气设备载流导体在最大隐态短路屯流作用下, 其发热温 度不超过载流导体短时的允许发热温度. (3)开关电器断流能力校验 断路器和熔断器等电气设备担负着可靠切 断短路电流的任务, 所以开关电器还必须校验断流能力, 开关设备 的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量. 4 110KV 变电所设计
4.1 文字说明部分 4.1.1 所址的选择
首先考虑变电所所址的标高, 历史上有无被洪水浸淹历史; 进 出线走廊应便于架空线路的引入和引出, 尽量少占地并考虑发展余 地; 其次列出变电所所在地的气象条件:年均最高, 最低气温, 最 大风速, 覆冰厚度, 地震强度, 年平均雷暴日, 污秽等级, 把这些 作为设计的技术条件.
4.1.2 主变压器的选择
变压器台数和容量的选择直接影响主接线的形式和配电装置的 结构. 它的确定除依据传递容量基本原始资料外, 还应依据电力系 统 5-10 年的发展规划, 输送功率大小, 馈线回路数, 电压等级以及 接入系统的紧密程度等因素, 进行综合分析和合理选择
.
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选择主变压器型式时, 应考虑以下问题:相数, 绕组数与结构, 绕组接线组别(在电厂和变电站中一般都选用 YN,d11 常规接线) , 调压方式, 冷却方式. 由于本变电所具有三种电压等级 110KV,35KV,10KV,各侧的 功率均达到变压器额定容量的 15%以上, 低压侧需装设无功补偿, 所以主变压器采用三绕组变压器. 为保证供电质量, 降低线路的损 耗此变压器采用的是有载调压方式, 在运行中可改变分接头开关的 位置, 而且调节范围大. 由于本地区的自然地理环境的特点, 故冷 却方式采用自然风冷却. 为保证供电的可靠性, 该变电所装设两台主变压器. 当系统处于 最大运行方式时两台变压器同时投入使用, 最小运行方式或检修时 只投
入一台变压器且能满足供电要求. 所以选择的变压器为 2×SFSZL7-31500/110 型变压器.
4.1.3
变电站电气主接线
变电站主接线的设计要求, 根据变电站在电力系统中的地位, 负荷性质, 出线回路数等条件和具体情况确定. 通常变电站主接线的高压侧, 应尽可能采用短路器数目教少的 接线, 以节省投资, 随出线数目的不同, 可采用桥形, 单母线, 双 母线及角形接线等. 如果变电站电压为超高压等级, 又是重要的枢 纽变电站, 宜采用双母线带旁母接线或采用一台半断路器接线. 变 电站的低压侧常采用单母分段接线或双母线接线, 以便于扩建.
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6~10KV 馈线应选轻型断路器 馈线应选轻型断路器, 如 SN10 型少油断路器或 ZN13 型真 空断路器; 若不能满足开断电流及动稳定和热稳定要求时 若不能满足开断电流及动稳定和热稳定要求时, 应采用 若不能满足开断电流及动稳定和热稳定要求时 限流措施. 在变电站中最简单的限制短路电流的方法, 是使变压器 在变电站中最简单的限制短路电流的方法, 低压侧分列运行; 若分列运行仍不能满足要求 则可装设分列电抗 若分列运行仍不能满足要求, 则可装设分列电抗 器, 一般尽可能不装限流效果较小的母线电抗器 一般尽可能不装限流效果较小的母线电抗器. 故综合从以下几个方面考虑: 故综合从以下几个方面 1 断路器检修时, 是否 是否影响连续供电; 2 线路能否满足Ⅰ, Ⅱ Ⅱ类负荷对供电的要求; 3 大型机组突然停电对电力系统稳定运行的影响与产生的后果等因 素. 主接线方案的拟定: : 对本变电所原始材料进行分析, 结合对电气主接线的可靠性 对本变电所原始材料进行分析 结合对电气主接线的可靠性, 灵活性及经济性等基本要求, 综合考虑. 在满足技术, 灵活性及经济性等基本要求 ,经济政策的 前提下, 力争使其技术先进 力争使其技术先进, 供电可靠, 经济合理的主接线方案 经济合理的主接线方案. 此主接线还应具有足够的灵活性, 能适应各种运行方式的变化 此主接线还应具有足够的灵活性 种运行方式的变化, 且 在检修, 事故等特殊状态下操作方便 事故等特殊状态下操作方便, 调度灵活, 检修安全 检修安全, 扩建 发展方便. 故拟定的方案如下 故拟定的方案如下: 方案Ⅰ:110KV 侧采用内桥接线 侧采用内桥接线,35KV 采用单母分段,10KV 单母接 10KV 线.
技术指标
产品保护原理
保护器的基本元件是本公司自行研制的特种Zn0压敏电阻，它并联于CT 二次被保护绕组两端，正常运行时压敏电阻两端的电压小于20V 。此时压敏电阻处于近似断路的高阻状态，通过它的电流称为泄漏电流，小于1mA ，对该回路保护动作值和表计准确度的影响可以忽略不计。
当二次回路开路或一次绕组出现异常过流时，在二次绕组中产生的电压远远高于正常运行电压（数值取决于CT 本身参数和运行情况），此时并接的压敏电阻瞬间进入导通状态。由于Zn0压敏电阻的固有特性，过电压被有效地限制在选定值以 下，进入稳定的短路状态，从而彻底避免了过电压危害。保护器能在过压产生的20ms 内可靠地将二次绕组短接并发光显示，能提供开路（或过压）信号与闭锁差动保护的接点。故障排除后，将其复位即可再次使用，动作寿命可达上万次之多，运行稳定可靠。
发电厂及变电站二次回路
1. 发电厂的基本设备 发电厂的基本设备
在发电厂和变电所中, 根据电能生产, 转换和分配等各环的需 要, 我们配置了各种电气设备. 根据它们在运行中所起的作用不同, 通常将它们分为电气一次设备和电气二次设备.
1.2.电气一次设备及其作用 电气一次设备及其作用 电气
直接参与生产, 变换, 传输, 分配和消耗电能的设备称为电气一 次设备, 主要有: (1) 进行电能生产和变换的设备, 如发电机, 电动机, 变压器等. (2) 接通, 断开电路的开关电器, 如断路器, 隔离开关, 自动空 气开关, 接触器, 熔断器等. (3) 限制过电流或过电压的设备, 如限流电抗器, 避雷针等. (4) 将电路中的电压和电流降低, 供测量仪表和继电保护装置使 用的变换设备, 如电压互感器, 电流互感器.
(5) 载流导体及其绝缘设备, 如母线, 电力电缆, 绝缘子, 穿墙 套管等. (6) 为电气设备正常运行及人员, 设备安全面采取的相应措施, 如 接地装置等
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1.2.电气二次设备及其作用 电气二次设备及其作用
为了保证电气一次设备的正常运行, 对其运行状态进行测量, 监 视, 控制, 调节, 保护等的设备称为电气二次设备, 主要有:
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(1) 各种测量表计, 如电流表, 电压表, 有功功率表, 无功功率 表, 功率因数表等. (2) 各种继电保护及自动装置. (3) 直流电源设备, 如蓄电池, 浮充电装置等.
2.电气设备的作用 电气设备的作用
2.1.变压器 变压器
电力变压器是变电所的主要设备之一. 变压器的作用是多方面 的不仅能升高电压把电能送到用电地区, 还能把电压降低为各级使 用电压, 以满足用电的需要. 在电力系统传送电能的过程中, 必然 会产生电压和功率两部分损耗, 在输送同一功率时电压损耗与电压 成反比, 功率损耗与电压的平方成反比. 利用变压器提高电压, 减 少了送电损失.
2.2.高压断路器 高压断路器
高压断路器是发电厂, 变电所及电力系统中最重要的控制和保 护设备, 它的作用是:(1)控制作用. 根据电力系统运行的需要, 将 部分或全部电气设备, 以及部分或全部线路投人或退出运行.(2)保 护作用. 当电力系统某一部分发生故障时, 它和保护装置, 自动装 置相配合, 将该故障部分从系统中迅速切除, 减少停电范围, 防止 事故扩大, 保护系统中各类电气设备不受损坏, 保证系统无故障部 分安全运行.
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2.3.隔离开关 隔离开关
隔离开关的作用: (1)隔离开关又称隔离刀闸, 简称刀闸. 是 高压开关电器的一种. 没有专门的灭弧装置, 应与开关配合使用. (2)离开关能使停电工作的设备与带电部分可靠隔离, 即具有明显 的断开点, 确保工作人员的安全. (3)接通或断开小电流的特定电 路.
2.4.电流互感器 电流互感器
电流互感器的特点和作用:(1)一次线圈串联在电路中, 并且匝数 很 少 , 因 此, 一次 线 圈 中 的电 流完 全 取 决 于被 测电 路 的 负 荷电 流. 而与二次电流无关;(2)电流互感器二次线圈所接仪表和继电器 的电流线圈阻抗都很小, 所以正常情况下, 电流互感器在近于短路 状态下运行. 电流互感器一, 二次额定电流之比, 称为电流互感器 的额定互感比:kn=I1n/I2n.因为一次线圈额定电流 I1n 己标准化, 二次线圈额定电流 I2n 统一为 5(1 或 0.5)安, 所以电流互感器额定互 感比亦已标准化.kn 还可以近似地表示为互感器一, 二次线圈的匝 数比, 即 kn ≈kN=N1/N2 式中 N1,N2 为一, 二线圈的匝数. 其主要作用是:(1),将很大的一次电流转变为标准的 5 安培; (2) , 为测量装置和继电保护的线圈提供电流; (3) , 对一次设备和 二次设备进行隔离.
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2.5.电压互感器 电压互感器
作用是:把高电压按比例关系变换成 100V 或更低等级的标准 二次电压, 供保护, 计量, 仪表装置使用. 同时, 使用电压互感器 可以将高电压与电气工作人员隔离. 电压互感器虽然也是按照电磁 感应原理工作的设备, 但它的电磁结构关系与电流互感器相比正好 相反. 电压互感器二次回路是高阻抗回路, 二次电流的大小由回路 的阻抗决定. 当二次负载阻抗减小时, 二次电流增大, 使得一次电 流自动增大一个分量来满足一, 二次侧之间的电磁平衡关系. 可以 说, 电压互感器是一个被限定结构和使用形式的特殊变压器.
2.6.限流电抗器 限流电抗器
限流电抗器应用在在 6～10kV 系统中常用的干式水泥电抗器 (NKL)的主要作用是限制短路电流. 按照安装地点分为:母线电 抗器(其作用是限制短路电流, 维持母线电压) 和线路电抗器其作 用是限制线路短路电流.
2.7.自动空气开关 自动空气开关
自动空气开关又称自动空气断路器, 是低压配电网络和电力拖 动系统中非常重要的一种电器, 它集控制和多种保护功能于一身. 除了能完成接触和分断电路外, 尚能对电路或电气设备发生的短 路. 严重过载及欠电压等进行保护, 同时也可以用于不频繁地启动 电动机.
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2.8.接触器 接触器
接触器是一种用来频繁地接通或切断负载的主电路和大容量的 控制电器, 便于实现远距离控制的自动切换电器.
3.电气设备选择的一般原则 电气设备选择的一般原则
供配电系统中的电气设备的选择, 既要满足在正常工作时能安 全可靠运行, 同时还要满足在发生短路故障时不至产生损坏, 开关 电器还必须具有足够的断流能力, 并适应所处的位置(户内或户外), 环境温度, 海拔高度, 以及防尘, 防火, 防腐, 防爆等环境条件电 气设备选择的一般原则主要有以下几条: (1)按工作环境及正常工作条件选择电气设备 1)根据设备所在位置(户内或户外), 使用环境和工作条件, 选择电气 设备型号. 2)按工作电压选择电气设备的额定电压. 3)按最大负荷电流选择电气设备的额定电流. 电气设备的额定电流 IN 应不小于实际通过它的最大负荷电流 Imax(或计算电流 Ij), 即 IN≥Imax 或 IN≥Ij (2)按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定为保证电气设备在短 路故障时不至损坏, 按最大可能的短路电流校验电气设备的动稳定 和热稳定. 动稳定:电气设备在冲击短路屯流所产生的电动力作用下。
交流接触器接线图
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电气设备不至损坏. 热稳定:电气设备载流导体在最大隐态短路屯流作用下, 其发热温 度不超过载流导体短时的允许发热温度. (3)开关电器断流能力校验 断路器和熔断器等电气设备担负着可靠切 断短路电流的任务, 所以开关电器还必须校验断流能力, 开关设备 的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量. 4 110KV 变电所设计
4.1 文字说明部分 4.1.1 所址的选择
首先考虑变电所所址的标高, 历史上有无被洪水浸淹历史; 进 出线走廊应便于架空线路的引入和引出, 尽量少占地并考虑发展余 地; 其次列出变电所所在地的气象条件:年均最高, 最低气温, 最 大风速, 覆冰厚度, 地震强度, 年平均雷暴日, 污秽等级, 把这些 作为设计的技术条件.
4.1.2 主变压器的选择
变压器台数和容量的选择直接影响主接线的形式和配电装置的 结构. 它的确定除依据传递容量基本原始资料外, 还应依据电力系 统 5-10 年的发展规划, 输送功率大小, 馈线回路数, 电压等级以及 接入系统的紧密程度等因素, 进行综合分析和合理选择
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选择主变压器型式时, 应考虑以下问题:相数, 绕组数与结构, 绕组接线组别(在电厂和变电站中一般都选用 YN,d11 常规接线) , 调压方式, 冷却方式. 由于本变电所具有三种电压等级 110KV,35KV,10KV,各侧的 功率均达到变压器额定容量的 15%以上, 低压侧需装设无功补偿, 所以主变压器采用三绕组变压器. 为保证供电质量, 降低线路的损 耗此变压器采用的是有载调压方式, 在运行中可改变分接头开关的 位置, 而且调节范围大. 由于本地区的自然地理环境的特点, 故冷 却方式采用自然风冷却. 为保证供电的可靠性, 该变电所装设两台主变压器. 当系统处于 最大运行方式时两台变压器同时投入使用, 最小运行方式或检修时 只投
入一台变压器且能满足供电要求. 所以选择的变压器为 2×SFSZL7-31500/110 型变压器.
4.1.3
变电站电气主接线
变电站主接线的设计要求, 根据变电站在电力系统中的地位, 负荷性质, 出线回路数等条件和具体情况确定. 通常变电站主接线的高压侧, 应尽可能采用短路器数目教少的 接线, 以节省投资, 随出线数目的不同, 可采用桥形, 单母线, 双 母线及角形接线等. 如果变电站电压为超高压等级, 又是重要的枢 纽变电站, 宜采用双母线带旁母接线或采用一台半断路器接线. 变 电站的低压侧常采用单母分段接线或双母线接线, 以便于扩建.
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6~10KV 馈线应选轻型断路器 馈线应选轻型断路器, 如 SN10 型少油断路器或 ZN13 型真 空断路器; 若不能满足开断电流及动稳定和热稳定要求时 若不能满足开断电流及动稳定和热稳定要求时, 应采用 若不能满足开断电流及动稳定和热稳定要求时 限流措施. 在变电站中最简单的限制短路电流的方法, 是使变压器 在变电站中最简单的限制短路电流的方法, 低压侧分列运行; 若分列运行仍不能满足要求 则可装设分列电抗 若分列运行仍不能满足要求, 则可装设分列电抗 器, 一般尽可能不装限流效果较小的母线电抗器 一般尽可能不装限流效果较小的母线电抗器. 故综合从以下几个方面考虑: 故综合从以下几个方面 1 断路器检修时, 是否 是否影响连续供电; 2 线路能否满足Ⅰ, Ⅱ Ⅱ类负荷对供电的要求; 3 大型机组突然停电对电力系统稳定运行的影响与产生的后果等因 素. 主接线方案的拟定: : 对本变电所原始材料进行分析, 结合对电气主接线的可靠性 对本变电所原始材料进行分析 结合对电气主接线的可靠性, 灵活性及经济性等基本要求, 综合考虑. 在满足技术, 灵活性及经济性等基本要求 ,经济政策的 前提下, 力争使其技术先进 力争使其技术先进, 供电可靠, 经济合理的主接线方案 经济合理的主接线方案. 此主接线还应具有足够的灵活性, 能适应各种运行方式的变化 此主接线还应具有足够的灵活性 种运行方式的变化, 且 在检修, 事故等特殊状态下操作方便 事故等特殊状态下操作方便, 调度灵活, 检修安全 检修安全, 扩建 发展方便. 故拟定的方案如下 故拟定的方案如下: 方案Ⅰ:110KV 侧采用内桥接线 侧采用内桥接线,35KV 采用单母分段,10KV 单母接 10KV 线.
技术指标
产品保护原理
保护器的基本元件是本公司自行研制的特种Zn0压敏电阻，它并联于CT 二次被保护绕组两端，正常运行时压敏电阻两端的电压小于20V 。此时压敏电阻处于近似断路的高阻状态，通过它的电流称为泄漏电流，小于1mA ，对该回路保护动作值和表计准确度的影响可以忽略不计。
当二次回路开路或一次绕组出现异常过流时，在二次绕组中产生的电压远远高于正常运行电压（数值取决于CT 本身参数和运行情况），此时并接的压敏电阻瞬间进入导通状态。由于Zn0压敏电阻的固有特性，过电压被有效地限制在选定值以 下，进入稳定的短路状态，从而彻底避免了过电压危害。保护器能在过压产生的20ms 内可靠地将二次绕组短接并发光显示，能提供开路（或过压）信号与闭锁差动保护的接点。故障排除后，将其复位即可再次使用，动作寿命可达上万次之多，运行稳定可靠。