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第6章变配电所及变配电所的运行和维护6.1变配电所的结构和设备布置图6.2变电所的高、低压配电系统6.3变电所的继电保护6.4变电所的信号系统和断路器的控制回路6.5变电所二次系统6.6变电所一、二次系统的运行管理和维护6.1变配电所的结构和设备布置图一、变配电所的设置(一)配电所的设置一般原则:民用建筑群中当建筑总面积为40万m2左右设置一个配电所,或一个建筑群体统一管理的变电所在6个及以上时可设置一个配电所。一、变配电所的设置(二)变电所的设置一般原则:接近负荷中心,降低电能消耗;尽量靠近电源侧,保证电源线路的进、出方便;避开周围不利环境对变电所的影响;便于运输和今后的发展。1、变电所的型式(1)室内型:独立式和附属式(2)室外型:露天式和杆上式2、变电所的位置(1)一般民用建筑几栋建筑共用一个变电所,多为室外型,封闭式变电所(2)高层建筑一般设置在靠近用电负荷处的地下室和首层。二、变配电所的结构基本组成:高压配电室、电力变压器室、低压配电室及值班室等三、变电所中各室之间的位置关系四、电气方面的要求(一)高压配电室(二)低压配电室(三)变压器室五、常见的布置形式6.2变电所高、低压配电系统一、高压配电系统组成的一般原则(一)供电电压一般情况用电容量在250KW或需要变压器容量在160KVA及以上场合采用高压供电。(二)电压等级的确定一般民用建筑,高压配电电压多用10KV。(三)高压配电系统组成时注意问题1、供电系统简单可靠,同一级电压值的配电级数不超过两级2、一级负荷中重要负荷,保证第三个电源自动供给。3、供配电系统应有较大的适应性。4、控制线路简单,保护准确可靠。5、预留一定空间发展。二、单电源供电的高压配电系统组成民用建筑的高压配电系统指,从城市电力网的10KV电源开始,经过线路传输到为建筑提供220、380V电源的变压器之间的部分。包括对电能的计量、分配及对运行情况的检测、对电气设备的保护功能。从计量方式上分:(一)高压侧无计量的单电源供电系统1、适用场合:容量较小且只有一台变压器的供电电源。2、特点:操作简单、保护装置简单;没有母线,高压开关设备一般不用成套装置。3、接线方案:图6-3(二)高压侧有计量的单电源供电系统1、特点:由高压成套设备组成,有完善的保护功能,自动操作。2、系统组成:(1)电源引入:具备对电源带负荷通断能力和保护功能。(2)避雷器和电压互感器:电压互感器作用是绝缘监测和测量母线电压。(3)电能计量:有功、无功电能,功率因数等(4)高压负荷配出:高压负荷有电力变压器、高压补偿装置和高压配电线路。3、接线方案:图6-5三、双电源供电的高压配电系统组成1、从母线形式上分:单母线不分段系统和单母线分段系统2、从分段形式分:隔离开关分段和断路器分段四、变电所低压变配电系统组成的一般原则1、电源引入部分:将变压器低压侧的电源引入到低压配电屏上,导体使用裸母线或封闭式母线,具有带负荷通断主电路和检测保护等功能2、供电部分:给用电单元供电3、母线连接部分4、电压电力电容补偿装置五、低压变配电系统常用接线方式1、一台变压器供电的接线方式:图6-92、二台变压器供电的接线方式:图6-10两台变压器并列运行3、一台变压器和一台发电机供电方式的接线:适用用电负荷等级较高场合。图6-116.3变电所的继电保护(一)电力系统的工作状态正常运行、异常运行、故障状态(二)继电保护的任务常用的过电流保护装置有熔断器保护、低压断路器保护和继电保护。其中继电保护广泛应用于高压供配电系统中,其保护功能很多,而且是实现供配电自动化的基础。一、继电保护的任务继电保护装置是指能反映供配电系统中电气设备发生的故障或不正常工作状态,并能动作于断路器跳闸或起动信号装置发出预报信号的一种自动装置。继电保护的主要任务如下:(1)自动、迅速、有选择性地将故障元件从供配电系统切除,使其他非故障部分迅速恢复正常供电;(2)能正确反映电气设备的不正常运行状态,发出预报信号,以便操作人员采取措施,恢复电气设备正常工作;(3)与供配电系统的自动装置(如自动重合闸装置、备用电源自动投入装置等)配合,提高供电系统的运行可靠性。建筑供配电系统继电保护的特点是简单、有效、可靠,且有较强的抗干扰能力。二、变电所继电保护装置类型和常见接线方式(一)继电保护的类型继电保护装置是由各种类型的继电器、电流互感器或电压互感器等保护元件组成,按照一定的保护原理及保护方式,联结成一个自动控制系统进行保护。在供电线路上发生短路故障时,其重要特征是电流增加和电压降低,根据这两个特征可以构成电流、电压保护。反映电流突然增大使继电器动作而构成的保护装置称为过电流保护,主要包括带时限过电流保护和电流速断保护。电压保护主要是低电压保护,当发生短路时,保护装置安装处母线残余电压低于低电压保护的整定值时发出保护动作。电压保护一般很少单独采用,多数情况下是与电流保护配合使用,例如低电压闭锁过电流保护。1、过电流保护(1)定时限过电流保护优点是动作时间准确,容易整定;动作时间一致。缺点是继电器数目多,接线复杂;靠近电源处短路,动作时间长。(2)反时限过电流保护优点是接线简单,动作时间与电流反比。缺点是整定、配合麻烦,动作时限误差大。2、电流速断保护实质上是一种瞬时动作的过电流保护。相当于定时限过流保护中抽去时间继电器。动作电流按一定地点的短路电流来整定。动作的选择性靠各段保护装置动作电流整定值不同来保证。存在“死区”。优点是动作迅速,接线简单。缺点是动作范围小,不能作为线路主保护。不能单独作用,必须与带时限的过电流保护配合适用。3、低电压保护(1)电压剧降时,对不重要的电动机设置低压保护,瞬间跳闸。(2)二次合闸时,对一般负荷设置低压保护4、其他保护变压器瓦斯保护等(二)继电保护装置的接线方式1.三相完全星形接线三相完全星形接线方式又称三相三继电器式接线,它是用三台电流互感器与三只继电器对应连接的,这样,不论发生任何类型的短路故障,流过继电器线圈中的电流U、V、W总是与电流互感器一次U、V、W电流成比例。三相完全星形接线方式对各种短路故障如三相短路、两相短路、单相接地短路都能起到保护作用,而且具有相同的灵敏度。在各种短路时电流相量当发生7.2.1额定电压三相短路时,各相电流互感器二次侧通过二次变换的短路电流分别通过三只电流继电器的线圈,使之动作;而当两相或单相接地短路时,与短路相对应的两只或一只电流继电器动作。为了表征流入继电器的电流IKA与电流互感器二次侧电流ITA之间的关系,在这里引入接线系数KW的概念。所谓接线系数,是指流入继电器的电流IKA与电流互感器二次电流ITA的比值,即KW=IKA/ITA。图6-12完全星形接线及各种短路时电流相量图(a)完全星形接线;(b)三相短路;(c)U、V两相短路;(d)U相接地短路2.两相不完全星形接线两相不完全星形接线方式又称两相两继电器式接线,它是在U、W两相装有电流互感器,分别与两只电流继电器相连接。与三相完全星形接线方式的差别是在V相上没有装电流互感器和继电器。两相不完全星形接线方式对各种相间短路都能起到保护作用,但V相接地短路故障时不反应。因此,该接线方式不能用于单相接地保护装置,适用于6~10kV中性点不接地的供电系统中作为相间短路保护装置的接线。该接线方式的接线系数在正常工作和相间短路时均为1。图6-13不完全星形接线3.两相电流差接线两相电流差接线方式又称两相一继电器式接线,它由两只电流互感器和一只电流继电器组成。正常工作时,流入继电器的电流IKA为|IKA|=|IU-IW|=√3IU=√3IW即流入继电器的电流是U相和W相电流的相量差,其数值是电流互感器二次电流的√3倍。图6-14两相电流差接线及各种短路时电流相量图(a)接线电路图;(b)三相短路;(c)U、V两相短路;(d)U相接地短路三、继电器分类、型号含义及符号表示继电器是一种在其输入的物理量(电气量或非电气量)达到规定值时,其电气输出电路被接通或分断的自动电器。继电器一般由感受元件、比较元件和执行元件三个主要部分组成。(1)感受元件将感受到的物理量(如电流、电压)的变化情况综合后送到比较元件。7.1.3断电器的构成和分类(2)比较元件将感受元件送来的物理量与预先给定的物理量(整定值)相比较,根据比较的结果向执行元件发出指令。(3)执行元件根据来自比较元件的指令自动完成继电器所担负的任务,例如向断路器发出跳闸脉冲或进行其他操作。(一)继电器的分类继电器的种类很多,目前一般分类方法如下:(1)按继电器动作和构成原理可分为电磁型、感应型、整流型、极化型、半导体型、热力型等继电器。(2)按照继电器反映物理量的性质可分为电流、电压、时间、信号、功率、方向、阻抗、频率等继电器。继电器又可分为反映电气量增加和反映电气量减少两大类。前者为过量继电器,如过电流继电器等;后者为欠量继电器,如欠电压继电器等。除此之外,还有一类反映非电气量参数而动作的继电器,如气体(瓦斯)继电器、温度继电器等。(二)型号含义我国继电器型号的编制是以汉语拼音字母表示的,由动作原理代号、主要功能代号、设计序号及主要规格代号所组成,其表示形式如下:设计序号及主要规格用阿拉伯数字表示,继电器的主要规格代号常用来表示触点的形式及数量。例如,DL-11/10表示电磁型电流继电器,其中第一个数字“1”表示设计序号(10系列),第二个“1”表示有一对动合触点,“10”表示最大动作电流为10A。(三)符号表示四、常用继电器35kV及以下电力网中的电力线路和电气设备继电保护装置(包括供电系统),除了日渐推广的微机保护外,仍大量采用电磁型和感应型继电器。下面重点介绍几种反映单一电气量的电磁型继电器的结构、原理及特性。(一)电磁式继电器常用有DL系列电流继电器、DJ系列电压继电器、DS系列时间继电器、DZ系列中间继电器和DX系列信号继电器1、电磁式电流继电器电磁式电流继电器在继电保护装置中作为起动元件,DL系列电磁式电流继电器的内部结构和内部接线图。(1)动作原理图6-16DL系列电磁式电流继电器的内部结构和内部接线图(a)内部结构图;(b)内部接线图能使过电流继电器刚好动作并使触点闭合的电流IKA值称为该继电器的动作电流,用IOP表示。在继电器动作后,逐渐减小IKA。当继电器刚好返回到原始位置时所对应的IKA值称为返回电流,用Ire表示。上述定义还可以说成,使继电器常开接点闭合的最小电流称为动作电流IOP;使继电器闭合的常开触点断开的最大电流称为返回电流Ire。继电器的返回电流Ire与其动作电流IOP的比值称为返回系数Kre(其值一般小于1),即Kre=Ire/IOP(2)动作电流调整方法平滑调节,改变调整把手位置。级进调节,改变电磁线圈匝数。调整继电器磁极间的空隙。2、电磁式电压继电器电磁式电压继电器的结构、工作原理与电磁式电流继电器基本相同。不同之处是:电压继电器的线圈是电压线圈,其匝数多而线径细;而电流继电器的线圈为电流线圈,其匝数少而线径粗。电磁式电压继电器有过电压和欠电压两大类,其中欠电压继电器在工厂供电系统应用较多。类似过电流继电器,欠电压继电器的动作电压UOP是使其动作的最大电压,而它的返回电压Ure是使其返回的最小电压,返回系数Kre=Ure/UOP。由于欠电压继电器的返回电压Ure大于动作电压UOP,所以其返回系数Kre1,一般为1~1.2。3电磁式时间继电器时间继电器在保护装置中起延时作用,以保证保护装置动作的选择性。DS系列电磁式时间继电器的内部结构,主要由电磁机构和钟表延时机构两部分组成,电磁机构主要起锁住和释放钟表延时机构作用,钟表延时机构起准确延时作用。时间继电器的线圈按短时工作设计。图76-17DS-100系列时间继电器的内部结构图4、电磁式中间继电器中间继电器的作用是为了扩充保护装置出口继电器的接点数量和容量,也可以使触点闭合或断开时带有不大的延时(0.4~0.8s),或者通过继电器的自保持以适应保护装置的需要。中间继电器的工作原理一般按电磁原理构成。图6-19DZ-10系列中间继电器结构图5、
本文标题:变配电所
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