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变电站基础知识资料

作者:lol菠菜 发布时间:2020-08-12 05:33 点击:

  变电站、继电保护基础知识 综述 ? ? ? 1. 电力系统概述: 2.变电站基础知识 3.运动的基本概念 ? 1. 电力系统概述: 1.1 电力系统定义:电力系统是电能生产、变换、 输送、分配、消费的各种设备按照一定的技术和 经济要求有机组成的一个统一系统的总称。简言 之,电力系统是由发电机、变压器、输电线路、 用电设备组成的网络,它包括通过电的或机械的 方式连接在网络中的所有设备。 1.2 动力系统的构成 ? 动力系统是由锅炉(反应堆)、汽轮机 (水轮机)、发电机等生产电能的设备, 变压器、输电线路等变换、输送、分配电 能的设备,电动机、电热电炉、家用电器、 照明等各种消耗电能的设备以及测量、保 护、控制乃至能量管理系统所组成的统一 整体。 动力系统 煤 石油 天然气 铀 水 核能 化学能 锅炉 热能 电力系统 汽轮机 机械能 电力网 发电机 电能 反应堆 水能 升压变压器 输电线路 降压变压器 用电设备 水轮机 1.3 电力系统的电压等级 ? 额定电压 通常取线路始末电压的算术平均值作为用电设备以及 电力网的额定电压。 +5% T G -5% 额定电压等级 控制屏的 颜色 深灰 黄褐 深绿 深蓝 绛红 浅绿 绿 粉红 鲜黄 朱红 紫 白 淡黄 35KV 110KV 220KV 330KV 500KV 电力设备额定 线.8KV 15.75KV 18KV 35KV 110KV 220KV 330KV 500KV 38.5KV 121KV 242KV 363KV 550KV 变压器一次线.5KV 变压器二次 线 和 11KV ? 由于用电设备的允许电压偏移为±5%,而延线%,这就要求线路始端电压为 额定值的105%,以保证末端电压不低于95%。发电 机往往接于线路始端,因此发电机的额定电压为 线MW及以下的发 电机;10.5KV用于25~100MW的发电机;13.8KV用 于125MW的汽轮发电机和72.5MW的水轮发电机; 15.75KV用于200MW的汽轮发电机和225MW的水轮发 电机;18KV用于300MW的汽轮发电机。 ? ? ? 变压器的一次额定电压:升压变压器一般与发电 机直接相连,故与发电机相同,见表中有“*”降 压变压器相当于用电设备,故与线路相同。 变压器的二次额定电压:考虑到变压器内部的电 压降落一般为5%,故比线%。只有漏 抗很小的、二次测线路较短和电压特别高的变压 器,采用5%。 习惯上把1KV以上的电气设备称为高压设备反之 为低压设备。 ? 电压等级的使用范围: ◇ 500、330、220KV多半用于大电力系统的主 干线KV既用于中小电力系统的主干线,也用于 大电力系统的二次网络; ◇ 35、10KV既用于大城市或大工业企业内部网 络,也广泛用于农村网络。 ◇ 大功率电动机用3、6、10KV,小功率电动机 用220、380V; ◇照明用220、380V。 1.4 电力系统中性点的运行方式 ? 中性点非直接接地系统 小电流接地系统,也称小接地短路电流系统。 供电可靠性高,但对绝缘水平要求高。电压等级较高的 系统,绝缘费用在设备总价格中占相当大比重,故多用于 60KV级以下的系统。 当 3~6KV网络接地电流﹤30A 10KV网络接地电流﹤20A 35~60KV网络接地电流﹤10A 采用中性点不接地运行方式 反之,采用中性点经消弧线圈接地方式。 ? 中性点直接接地系统: 大电流接地系统,也称大接地短路电流系统。 单相接地需跳闸,但对绝缘水平要求不高。110KV及以 上系统采用。 2. 变电站基础 2.1 定义: 电力网中的线路连接点,用于交换电压、交换功率和汇 集、分配电能的设施。 2.2 分类: 根据变电站在系统中的地位和作用可分为以下几类: ? 枢纽变电站:在系统处于枢纽地位,一般为500或330KV。 全所停电,引起系统解列或瘫痪。 ? 中间变电站:一般设在高压和超高压主要环线线路或系统 主要干线的接口处,起中间环节作用,电压为 220~330KV。全所停电,引起区域网解列。 ? ? ? ? 地区变电站:主要给所属地区供电,电压一般为 110~220KV。全所停电,引起所属地区停电。 企业变电站:工矿企业专用变电站,电压一般为110KV, 中大企业多为220KV。全所停电,引起该企业停电。 终端变电站:在输电线路的终端,直接向用户供电,电压 多为110KV。全所停电,引起用户停电。 开关站:无变压器,只起汇集、分配电能的作用,电压为 10KV。 它主要包括一次设备和二次设备。 2.3 一次设备: 2.3.1 定义和分类: 通常把生产、输送、变换电压、分配电能的设备称为 一次设备,分类如下: ? 生产和变换电能的设备:发电机、变压器、电动机。 ? 接通和断开电路的开关设备:断路器、隔离开关、熔断器、 接触器等。 ? 限制短路电流或防御过电压的设备:电抗器、避雷器。 ? 接地装置 ? 载流导体:母线、电缆、架空线路。 ? 补偿装置:调相机、静止补偿器、电容器、并联电抗器。 ? 仪用互感器:电流互感器、电压互感器 2.3.2 电力变压器: ? ? 定义: 借助于电磁感应作用,将一种交流电压和电流变成相同 频率的另一种或几种不同电压或电流,并用于电力系统输电、 配电和用电的电气设备。 分类: ◇ 相数:单相、三相、多相变压器。 ◇ 绕组数:双绕组、三绕组、多绕组、自藕变压器。 ◇ 用途:升压、降压变压器。 ◇ 调压方式:有载调压、无励磁调压、无分接变压器。 ◇ 绝缘介质:油侵、干式变压器。 图形及文字符号表示: 双绕组变压器 三绕组变压器 自藕变压器 文字符号:TM(新) B(旧) 2.3.3 断路器: ? ? 用途: 在正常或故障状态下,接通或断开高压电路的专用 电器。断路器的触头装有特殊的灭弧装置,能迅速的 断开短路电流,切断故障电路。 分类: 根据灭弧介质 (1)油断路器:结构简单,价格便宜。检修时间短, 易燃。少油断路器在10~220KV得到广泛应用。 (2)压缩空气断路器:通流及开断能力大,动作时 间短;但结构复杂,需配置空气压缩系统,噪声大。 多用于110KV及以上系统中。 (3)真空断路器:体积小,开断能力强,开断时 间短,可频繁操作,不需经常检修(可开断额定短 路电流30~50次),无污染。用于10~35KV系统中, 正逐步替代少油断路器。 (4)SF6 断路器:通流及开断能力大,可频繁操 作,不需经常检修(10~20年);但价格较贵。可 用于10~500KV系统中。 ? 操作机构 断路器的操作机构是使断路器分闸、合闸,并将 断路器保持在合闸状态的设备。 ◇电磁操作机构:制造简单,成本低;但合闸消耗功 率大,时间长,结构笨重。广泛用于110KV及以下的 断路器中。 ◇弹簧操作机构:交流化操作。用于10~35KV的断路 器中。 ◇液压式操作机构:体积小,操作平稳,无噪声,可 交流操作;但结构复杂。在110KV及以上少油和SF6 断路器得到广泛应用。 ◇气动操作机构:可用于各电压等级,多用于空气断 路器。 图形及文字符号表示: 新 旧 文字符号:QF(新) DL(旧) 2.3.4 隔离开关: ? ? 用途: 主要起隔离电压和切换电路的作用。无灭弧装 置。注意应“先开后断”。可手动操作,也可电动 操作(110KV及以上)。 图形及文字符号表示: 新 旧 文字符号:QS(新) G(旧) 2.3.5 电力电容器 ? ? 用途: 并联连接于交流电力系统中,用于补偿感性无功功 率,改善功率因数,改善电压质量,降低线路损耗, 提高系统或变压器的有功输出。 图形及文字符号表示: 文字符号:C 2.3.7 熔断器 ? ? 用途: 用于高压小容量电路中,作为过载和短路故障的保 护设备。 图形及文字符号表示: 文字符号:FU(新) RD(旧) 2.3.8 避雷器 ? ? 用途: 限制系统可能出现的雷电和操作过电压。 图形及文字符号表示: 文字符号:F 2.3.9 电流互感器 ? 作用: 将一次回路的大电流变为二次回路标准的小电流, 使测量仪表和保护装置标准化、小型化;使二次设备 与高电压部分隔离,保证人身和设备的安全。 R1 i1 i0 X0 X X1 R0 R2 X2 i2 R ? 电流互感器二次侧阻抗很小,相当于短路。严禁将电 流互感器二次侧开路。因为开路一是会产生数千伏的 高电压,危及设备及人身安全;二是由于铁芯内的磁 通剧增,电流互感器严重发热将其烧毁;三是铁芯饱 和产生剩磁使电流互感器误差增大。电流互感器二次 回路不允许安装熔断器。 图形及文字符号表示: ? 或 文字符号:TA(新) LH(旧) 2.3.10 电压互感器 ? 作用: 将一次回路的大电压变为二次回路标准的小电压, 使测量仪表和保护装置标准化、小型化;使二次设 备与高电压部分隔离,保证人身和设备的安全。 注意: 电压互感器二次侧阻抗很大,相当于开路。严禁将 电压互感器二次侧短路。因为断路一是会产生很大 的短路电流,故电压互感器二次回路必须安装熔断 器或空气开关。 ? 图形及文字符号表示: 文字符号:TV(新) YH(旧) 2.4 二次设备: ? ? 定义和分类: 对一次设备进行监察、测量、控制和保护的辅 助设备称为二次设备。 它主要包括测量、计量仪表,继电保护和自动装 置,远动装置,通信装置,操作电源系统。 二次回路 二次设备按一定的顺序连成的电路称为二次电 路或二次回路。它包括交流电压回路、交流电流回 路、控制和信号回路、继电保护及自动装置回路、 操作电源系统。 ? 电压互感器的二次回路: ◇电压互感器的接线方式应满足测量仪表、远动装置、 继电保护和自动装置的要求。 ◇应装设短路保护:熔断器(35kv及以下)或快速自 动开关 (110kv及以上,熔断器动作较慢,防止距离 误动) ◇安全接地(保护接地):应有一个可靠的接地点,B 相接地(35kv及以下),N相接地(110kv及以上)。 ◇应有防止二次回路向一次回路反馈电压的措施 ◇对于双母线,应有可靠的二次切换回路。 ? 电流互感器二次回路 ◇电流互感器的接线方式应满足测量仪表、远动装置、 继电保护和自动装置的要求。 ◇应有防止开路的措施 ◇安全接地(保护接地):应有一个可靠的接地点, 但不允许有多个接地点。 ◇保证电流互感器的准确度,二次负载不应大于允许 值。 ◇保证极性连接正确 ? 操作电源 为控制信号测量及继电保护装置提供可靠的工作 电源。 ◇蓄电池直流电源 ◇电源变换式直流电源:UPS+整流 ◇复式整流直流电源:有所用变和电流互感器+铁磁 谐振稳压器经整流供电 ◇硅整流电容储能直流电源:硅整流设备和电容器, 用于小容量、终端变电站 ◇交流操作电源:用于终端变电站 2.4.6.隔离开关的控制与闭锁回路(五防): ◇防止带负荷拉合刀闸 ◇防止误入带电间隔 ◇防止误分、合断路器 ◇防止带电挂接地线(检修时可挂接地线) ◇防止带地线. 中央信号系统 ? ? 事故信号 断路器事故跳闸,音响信号引起注意,灯光信号 便于判断发生故障的设备及故障的性质。事故音响 信号采用蜂鸣器(电笛,电喇叭) 预告信号 包括:过负荷、变压器轻瓦斯保护动作、变压 器油温过高、电压互感器二次回路断线、交直流回 路绝缘损坏、控制回路断线及操作机构异常等。预 告音响信号采用电铃。 2.4.10. 二次接线图: ? ? 定义及分类: 二次接线图是用二次设备特定的图形和文字符号表 示二次设备互相连接的电气接线图。他包括二次电路图 和安装接线图。 由我公司向用户提供的图纸包括:屏面布置图、机 柜接线图、分散装置安装接线图、装置原理接线图。其 它图纸应由用户设计部门完成。 二次电路图: 用于详细描述二次电路、设备的基本组成部分、作 用原理和连接关系,并作为编制安装接线图的依据。他 包括原理接线 信号 信号 K1 K3 TA1 K2 TA3 K3 ? ? ? 安装接线图: 用于二次回路的安装接线。包括屏面布置图、屏背 面接线图。 屏面布置图 屏背面接线图: 每一个安装单位的端子应按:交流电流回路、交流 电压回路、信号回路、直流回路、其它回路布置。 设备与设备、设备与端子的连接导线表示方法采用 相对编号法。两端子间的导线是中断的,在中断处标明 去向。即若甲乙两端子相连,则在甲处标乙,乙处标甲。 2.5. 电气主接线: ? 定义: 根据电能输送、分配的要求,表示一次设备相互之 间的连接关系,以及本变电站与电力系统的电气连接关 系的电路称为一次电路,也称电气主接线。 二次设备连成的电路称为二次电路,也称为二次接 线。 电气主接线一般绘制成单线图,即仅绘出三相交流 电路中一相的连接情况。 分类: (1)单母线接线 由于出线少,容量小,对供电可靠性要求不高的变电站。 (2)单母线分段接线 由于出线较少,电压较低,装设有两台变压器,重要负荷由两回线KV≥6 220KV≥4时架设旁路母线)双母线接线 用于引出线和电源较多,负荷大,要求可靠性和灵活 性高的变电站或发电厂。6~10kv短路容量大,有出线kv 出线超过八回或电源较多负 荷较大的装置;110~220kv出线回,或在系统中 处于重要位置出线)双母线kv电力网连接的大型发电厂 以及选用气体绝缘金属封闭电器330~500kv枢纽变电站。 3.运动基本概念 ? ? ? ? ? 远程测量(遥测):应用通信技术,传输被测变量的测 量值。 远程信号(遥信):应用通信技术,完成对设备状态信 息的监视,如告警状态或开关位置、阀门位置等。 远程命令(遥控):应用通信技术,完成改变运行设备 状态的命令。 远程调节(遥调):应用通信技术,完成对具有两个以 上状态的运行设备的控制。 运动:应用通信技术,完成遥测、遥信、遥控和遥调等 功能的总称。 ? ? ? ? ? ? ? 运动系统:对广阔地区的生产过程进行监视和控制的系 统,它包括对生产过程信息的采集、处理、传输和显示 等全部功能与设备。 通道(信道):在数据传输中,传输信号的单一通路或 其一段频带。 调度中心(控制中心):监视控制发电、输电或配电网 运行的所在地。 主站(控制站):对子站实现远程监控的站。 子站(被控战):受主站监视和控制的站。 规约:在运动系统中,为了正确地传输信息,制定的关 于信息传输顺序、信息格式和信息内容等的约定。 事故追忆:对事件发生前后的运行情况进行记录。 ? ? ? ? ? 运动终端(RTU):由主站监控的子站,按规约进行远动 数据的采集、处理、发送、接受以及输出执行等功能的 设备。 单向传输:只可在一个预定方向上传输数据。 半双工传输:可在两个方向上传输数据,但不能同时传 输,只可交替地传输。 双工传输:数据传输可同时双向进行。 异步传输:以字符为单位,通过在字符前后加上起止位 来达到收发双方保持同步的一种传输方式。 ? ? ? ? ? 同步传输:是以固定的时钟节拍来发送数据信号,通过 通知每一比特的出发和到达的时间来保持比特、帧或规 约数据块的同步的一种传输方式。 调制:将数据信号转换为适合模拟电路传输的信号(载 波 信号)的过程。 解调:从调制的载波信号中将原调制信号复原的过程。 移频监控:用数据信号控制载波信号频率变化的一种调 制方式。

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