理论教育 电气主接线的基本形式详解

电气主接线的基本形式详解

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:连接各进出线的母线则相应地称为汇流母线。图7.3单母线接线单母线接线高压侧接线为线路-变压器单元接线的主变器,其低压侧的接线,一般都是不分段的单母线接线。线路侧装的隔离开关,则称为线路隔离开关。图7.4单母线分段图7.5双母线接线双母线接线的优点如下:①轮流检修母线而不致引起供电中断。这是由单回路、单台变压器供电的用户中,主变压器高压侧普遍采用的接线。

电气主接线的基本形式详解

(1)母线

用户变电所10kV或0.4kV侧一般有几路、十几路,甚至更多的引出线,它们都要从上一级主变压器获得电能,要使这些众多的接线不紊乱,就必须采用母线。

母线是使各负荷的引出线与电源进线相连接的那一部分导体。它一般与进出线的方向垂直布置,起着汇集和分配电能的作用。电压为110kV的主变压器高压侧的电器一般装在户外,它的母线由钢芯铝绞线构成。35kV及以下电压的装于户内的母线,一般由矩形截面的铝或铜导线(又称铝排或铜排)构成。母线的截面不小于各进出线的截面,故阻抗极小。从主变压器套管引到母线的导体和各引出线的开关电器引到母线的导体,一般称为载流母线。连接各进出线的母线则相应地称为汇流母线。

图7.3 单母线接线

(2)单母线接线

高压侧接线为线路-变压器单元接线的主变器,其低压侧的接线,一般都是不分段的单母线接线。不分段的单母线接线如图7.3所示。一般车间的变电所用这种接线。它的电压可以是380/220V,也可以是6~10kV。

不分段单母线接线的特点是每一路接到母线的电源线或负荷线都有短路保护电器:断路器或熔断器。同时,对每一路出线来说,母线就是电源,故每路出线的短路保护电器都经过隔离开关接到母线,以便在检修时能隔离电源。凡是与母线相接的隔离开关称为母线隔离开关。线路侧装的隔离开关,则称为线路隔离开关。当线路的对侧有电源时,必须装设线路隔离开关。

当断路器或线路需要停电检修时,操作顺序如下:开断断路器,断开线路隔离开关,最后断开母线隔离开关。因为断路器有灭弧装置并可以远方操作,隔离开关无灭弧一般是就地手动操作,若操作失误走错间隔,断开有负载电流流过的隔离开关,会产生电弧引起三相短路。因此,按先断开线路断路器后断开隔离开关的顺序操作,断路器还能开断短路电流。当检修完毕需要恢复送电时,首先合母线隔离开关,然后合线路隔离开关,最后闭合断路器。

单母线接线的主要优点是:接线简单清晰;操作方便;电气设备少;配电装置的建造费用低;隔离开关仅在检修时作隔离电源用,不作其他操作。其不足之处在于供电的可靠性和灵活性差:当母线或母线隔离开关故障、检修时,整个装置停止工作;当引出线回路的断路器检修时,该回路要停止供电。

现在普遍采用成套配电装置,因它的工作可靠性较高,故只要有备用电源,单母线接线也可向重要用户供电。

(3)单母线分段接线

为了提高单母线接线的供电可靠性和灵活性,可采用断路器分段的单母线接线,如图7.4所示。其中,QF1称为分段断路器。母线分段后,对重要用户,可由分别接于两段母线上的两条出线同时供电,当任一组母线出现故障或检修时,重要用户仍可通过正常段母线继续供电;而两段母线同时故障检修的概率很小,大大提高了对重要用户的供电可靠性。

单母线分段接线有以下两种运行方式:

1)分列运行

即正常时分段断路器QF1是断开的,在QF1上装有备用电源自动投入装置,当任一电源失电,电源断路器断开后,QF1自动接通,保证全部线路的继续供电。

2)并列运行

即正常运行时,QF1是接通的,当任一母线故障,QF1断开,保证非故障段母线可以正常工作。

单母线分段接线与不分段的单母线相比,运行的可靠性和灵活性有较大的提高,但它仍存在母线故障或检修时,50%左右的用户停电的缺点。

一般来说,单母线分段接线应用在电压等级为6~10kV、出线在6回及以上时,每段所接容量不宜超过25MW;电压等级为35~60kV时,出线数不超过8回;电压等级110~220kV时,出线数不宜超过4回。

(4)双母线接线

对特别重要的负荷,当采用单母线分段接线,可靠性不能满足要求时,可考虑采用双母线接线,如图7.5所示。W1为工作母线,W2为备用母线,其间通过断路器QFC连接起来,QFC称为母联断路器。

图7.4 单母线分段

图7.5 双母线接线

双母线接线的优点如下:

①轮流检修母线而不致引起供电中断。

②检修任一母线隔离开关仅使本回路断开。

③在工作母线发生故障时,通过备用母线能迅速恢复供电。

双母线接线与单母线分段比较的缺点如下:

①设备(特别隔离开关)增多,配电装置布置复杂,投资和占地面积增大。

②当进行倒母线操作时,隔离开关作为带电操作电器,易出现误操作,为此在隔离开关和断路器之间需加装闭锁装置。

③当母线故障时,须短时切换较多电源和负荷。

④当检修出线断路器时,该回路仍会停电。在工厂供电系统中很少使用。

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图7.6 线路-变压器单元接线

(5)线路-变压器单元接线

线路-变压器单元接线,如图7.6所示。这是由单回路、单台变压器供电的用户中,主变压器高压侧普遍采用的接线。

根据变压器高压侧情况的不同,可以选择如图7.6所示的4种开关电器。

①当电源侧继电保护装置能保护变压器且灵敏度满足要求,变压器容量在400kVA以下时,变压器高压侧可只装设隔离开关或跌落式熔断器。跌落式熔断器可以接通和断开变压器的空载电流,在检修变压器时起隔离开关的作用,又可在变压器发生故障时作为保护元件自动断开变压器。

②当变压器高压侧短路容量不超过高压熔断器断流容量,而又允许采用高压熔断器保护变压器,变压器容量在630kVA及以下露天安装时,变压器高压侧可装设跌落式熔断器;以上两种接线停电时,要先切除变压器低压侧的负荷,然后才可拉开隔离开关。

③变压器容量在560~1000kVA时,可装设负荷开关-熔断器;正常运行时,操作变压器由负荷开关完成,熔断器作为变压器短路保护。

④当熔断器不能满足继电器保护配合条件或变压器容量为1000kVA以上时,在变压器高压侧应装设隔离开关和断路器。高压断路器作为正常运行时接通或断开变压器,并用作故障时切除变压器之用。隔离开关作为断路器、变压器检修时隔离电源之用,故要装设在断路器之前。

为了防止电气设备遭受大气过电压的袭击而损坏,当上述几种接线中的电源为架空线路引进时,在入口处需装设避雷器,并尽可能地采用不少于30m的电缆引入段。

线路-变压器单元接线简单、清晰,不易误操作,需用设备少,投资少。它的缺点是供电可靠性不高,当线路、变压器或串联的电器中任一个发生故障或检修时,都要全部停电。适用于小容量三级负荷、小型企业或非生产性用户。

(6)桥式接线

桥式接线是由两条线路、两台主变压器和3台断路器构成的接线。它又分为内桥接线和外桥接线(见图7.7),可供一、二级负荷用户变电所高电压侧使用。

图7.7 桥形接线

1)内桥接线

内桥接线的两回线路L1和L1来自两个独立电源,经过线路断路器QF1和QF2分别接至变压器T1和T2的高压侧,断路器QF3将两回路连接,称为桥断路器。因桥断路器QF3在线路断路器QF1和QF2的变压器侧,故这种主接线称为内桥接线。

内桥接线的特点是线路开断很方便,但变压器切除时要短时影响相应线路的工作。如线路L1要退出运行,只需断路器QF1断开,其他3条回路仍继续工作。但若变压器T1要切除,则必须先断开断路器QF1,QF3和变压器T1低压侧的断路器(图7.7中未画出),再断开隔离开关QS1,然后接通QF1和QF3,使线路L1继续运行,故内桥接线适用于线路长、线路故障多和变压器不需要经常切除的用户。

2)外桥接线

外桥接线的桥断路器QF3跨接在断路器QF1和QF2的线路侧。

外桥接线的特点是变压器切除很方便,但线路切除要短时影响相应变压器的工作。故外桥接线适用于变压器需经常切除的情况。

(7)主接线实例

1)总降压变电所

如图7.8所示为某企业总降压变电所主接线图。将35kV的电源电压降至10kV的电压,然后分别送至各个车间变电所,供电范围在几千米之内。通常工厂的供电电压是由地区供电电源电压所决定的。

该变电所采用双回路电源进线和两台主变压器组成的内桥接线。变电所之所以采用内桥接线,这是因为外桥接线对电网运行可靠性和灵活性相对较差。对这样以高压供电的用户,部颁《全国供用电规则》规定:应在变压器高压侧计量电能,故专门接入电压互感器电流互感器供计量电能用。

中压侧10kV母线采用单母线分段接线。重要负荷从不同母线段供电,以提高供电可靠性。例如,所用电就是从10kV一段和二段母线上分别引出,所用电也可以从35kV和10kV侧分别引出。此外,10kV一段和二段母线上还各自接有一组无功补偿电容器,用于提高企业用电的功率因数,满足供电企业对用户功率因数的要求。

变电所高压配电装置一般选用成套配电装置,成套配电装置具有结构紧凑、可靠性高、占地面积小、建造工期短等优点。但是,它的造价较高、钢材消耗量较大。为了节省投资,该变电所选用固定式高压盘柜。

2)车间变电所

如图7.9所示为某企业车间变电所主接线图。该变电所只有一回进线、一台变压器将10 kV的电源电压降至380/220V的使用电压,并送至车间各个低压用电设备。高压侧采用线路-变压器单元接线,低压侧采用单母线接线。为了满足消防要求,变压器选用干式变压器SCB10-630kVA。高压配电装置选装有负荷开关-熔断器的高压环网真空开关柜HXGN-10Z。低压侧选用GGD2型低压配电屏,均装设自动空气开关。

图7.9 变电所典型接线(一)

对一、二级负荷或用电量较大的车间变电所(或全厂性的变电所),应采用两回路进线两台变压器的接线。此时,低压侧采用单母线分段接线,如图7.10所示。对一级负荷,变配电所的进线必须有备用电源,对二级负荷,应设法取得低压备用电源。

双电源的车间变电所,其工作电源可引自本车间变电所低压母线,也可引自邻近车间变电所低压母线。备用电源则引自邻近车间380/220V配电网。

如要求带负荷切换或自动切换时,在工作电源和备用电源的进线上,均需装设自动空气开关。

图7.10 变电所典型接线(二)

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