电力系统架构

電力系統架構報告人：盧漢良高压系统简介一电气主接线的基本要求:1可靠性:(1)断路器检修时,不影响对系统的供电.(2)断路器及母线故障或检修时尽量减少停运出线回路数和时间.(3)尽量避免厂全部停电的可能性.2灵活性:(1)调度灵活(2)检修方便(3)扩建方便3经济性二、负荷等级这里“负荷”的概念是指用电设备，“负荷的大小”是指用电设备功率的大小。不同的负荷，重要程度是不同的。重要的负荷对供电可靠性的要求高，反之则低。因此根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响的程度进行分级，并针对不同负荷等级确定其对供电电源的要求。我们通常将负荷分为三级：1．一级负荷2．二级负荷3．三级负荷负荷分级标准1．符合下列条件之一的，为一级负荷。1）中断供电，将造成人身伤亡的负荷。如：医院急诊室、监护病房、手术室等处的负荷。2）中断供电，将在政治、经济上造成重大损失的负荷。如：由于停电，使重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等的负荷。3）中断供电，将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作的负荷，如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。如：在工业生产中正常电源中断时处理安全停产所必须的应急照明、通信系统、保证安全停产的自动装置等；民用建筑中大型金融中心的关键电子计算机系统和防盗报警系统、大型国际比赛场馆的记分系统及监控系统等。2．符合下列条件之一的，为二级负荷。l）中断供电，将在政治、经济上造成较大损失的负荷。如：由于停电，使主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等的负荷。2）中断供电，将影响重要用电单位的正常工作的负荷。如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱的负荷。3．不属于一、二级负荷者为三级负荷。在一个工业企业或民用建筑中，并不一定所有用电设备都属于同一等级的负荷，因此在进行系统设计时应根据其负荷级别分别考虑。三、主接线的基本形式1单母线结線母线，实质上是主结线电路中接受和分配电能的一个电气联结点，形式上它将一个电气联结点延展成了一条线，以便于多个进出线回路的联结。在中、低压供配电系统中通常使用短形截面的铜导体（铜排）来作母线。单母线结城是有母线主结线中的一种，是中、低压供配电系统中最常用的一种主结线形式。顾名思义，这种结线形式中只有一条母线，单母线结线又可分为单母线不分段结线、单母线分段结线、单母线带旁路结线等。（一）单母线不分段结线其主结线形式如图2-3所示。WB为母线，母线上侧为电源进线回路，下侧为负荷的配出线回路。值得注意的是：每个回路上都有一组开关，包括一台断路器及其上下两侧的隔离开关。这是因为每条回路都有故障的可能，当征一回路故障时，应能可靠地从系统中切出，并出现可见的断点。这组开关也可为“负荷开关十熔断器”。单母线不分段结线通常有两种情况：1．单进线回路如图2－3a所示，此时只有一种运行方式，结线简单、清晰，使用设备少；但可靠性差，一旦电源或母线出现故障，则造成所有出线回路中断供电。只能向三级负荷供电。2．双进线回路如图2－3b所示，此时有三种运行方式，即双电源并列运行、双电源一用一备运行、电源一进一出运行。有两个电源的运行方式，可提高供电可靠性。若母线故障，仍会使所有的负荷都停电。但由于母线的故障率很低，所以这种主结线形式可用于向一、二级负荷供电。（1）双电源并列运行:两个电源同时向母线供电，两个电源互相备用，这种备用方式又叫暗备用或热备用。当一个电源故障时，可将故障电源切除，对负荷的供电不受影响。注意：须强调的是，双电源并列运行必须满足两个电源的同期要求（即电源电压幅值、相位、频率相同），否则可能会使系统造成严重事故。一般来讲，若两个电源不是来自于上一级变电站的同一段母线，它们满足同期要求的可能性很小。因此这种运行方式很少使用。（2）双电源一用一备运行：只有一个电源（工作电源）向母线供电，另一电源（备用电源）作为备用，这种备用方式叫明备用或冷备用。当工作电源故障时，先将故障电源切除，再投入备用电源向负荷供电。负荷会受到短时停电的影响，如果采用备用电源自动投入装置，可减小这种影响。（3）电源一进一出运行：电源功率从一条进线输入后，一部分供本变、配电站使用，其余部分由另一条进线输出到其他电能用户。这种运行方式的变电站也叫中间型变电站。这种运行方式在城市环网供电系统中应用很普遍，这时一般使用“负荷开关+熔断器”开关组合。（二）单母线分段结线母线用隔离开关或“断路器+隔离开关”分成两段或多段，通常用于有两回或多回进线线路的情况，如图2-4所示。单母线分段结线通常有双电源并列运行、双电源分列运行和双电源一用一备运行三种运行方式。当一段母线故障时，可保证部分负荷不中断供电。当一回电源故障时，若另一回电源有足够的容量，可保证所有负荷不中断供电。双电源并列运行：双电源并列运行此时母线分断开关闭合。1.若母线分段开关为断路器，当一段母线如WB1故障，由电源进线回路断路器QF1和母线分段断路器QF3断开故障母线，其上所带负荷停电，非故障母线段继续运行；当一回电源如S1故障时，由电源进线回路断路器QF1断开故障电源，负荷不停电。2.若母线分段开关为隔离开关，当一段母线如WB1故障时，由于隔离开关QS不能直接断开故障电流，必须先将两个电源回路的进线断路器QF1、QF2都断开，使母线上没有电流流过，再断开母线隔离开关QS，然后闭合非故障母线段上的电源进线断路器QF2，这样会造成故障母线段WB1上的负荷停电，并且非故障母线段WB2上的负荷也短时停电；当一回电源如S1故障时，由该电源进线回路断路器QF1断开故障电源，负荷不停电。由于双电源并列条件苛刻，这种运行方式很少采用。双电源一用一备运行双电源一用一备运行此时母线分段开关闭合。1.若母线分段开关为断路器，当工作电源如SI所供电的母线段WBI故障时，由电源进线回路断路器QFI和母线分段断路器QF3断开故障母线，所有负荷停电，闭合备用电源进线断路器QFZ，WBZ上所带负荷恢复供电；当备用电源供电的母线段WBZ故障时，由母线分段断路器QF3断开故障母线，WBZ上所带负荷停电，不影响非故障母线段WBI运行；当工作电源SI故障时，由工作电源进线回路断路器QFI断开故障电源，然后闭合备用电源进线断路器QFZ，使得所有负荷经短时停电后又恢复供电。2.若母线分段开关为隔离开关QS，当工作电源如SI所供电的母线段WBI故障时，由电源进线回路断路器QFI断开故障母线，再断开母线分段隔离开关QS，所有负荷停电，然后闭合备用电源进线断路器QFZ，工作母线段WBZ所带负荷恢复供电；当备用电源SZ所供电的母线段WBZ故障时，必须先断开工作电源进线断路器QFI，再由母线分段隔离开关QS断开故障母线WBZ，所有负荷停电，然后闭合工作电源进线断路器QFI，恢复对非故障母线段WBI负荷的供电；当工作电源SI故障时，由电源进线回路断路器QFI断开故障电源，然后闭电合备用电源进线断路器QFZ，使得所有负荷经短时停电后又恢复供。3、无母线的主结线母线的主结线常见的有单元式结线和桥式结线。（一）单元式结线——线路一变压器组单元式结线用于只有一回进线和一回出线的场合；只有一种运行方式。如图2－6所示。这是向三级负荷供电的系统常用的主结线形式。其中图2－6a中变压器的投切和保护由设于进线线路首端的开关电器完成，但进线线路必须很短。（二）桥式结线桥式结线用于有n回进线和n回出线的情况，通常是二进二出或三进三出。桥式结线实际是单母线分段结线中进出线回路数相同，且取消进线或出线断路器时的特殊情况。将此时的母线联络断路器称为桥断路器。桥式结线分为外桥式结线和内桥式结线。1．外桥式结线桥断路器在进线断路器的外侧（即进线侧），则称为外桥式结线，如图2－7所示。2．内桥式结线桥断路器在进线断路器的内侧（即出线侧），则称为外桥式结线，如图2－8所示。四、供配电系统变电的典型主结线形式1、向三级负荷供电的主结线多层住宅区、普通多层公共建筑、一般工厂车间等，当其负荷等级为三级负荷时，若需使用变压器降压，一般变压器一次测采用单元式结城，二次侧采用单母线结线。这种结线简单、经济，也能适合负荷对可靠性的要求，如图所示。当负荷较大，一台变压器不能满足要求，需采用两台或更多台变压器时，一次侧采用单母线不分断结线，二次侧采用单母线分段不联络的结线，如图所示。2．向一、二级负荷供电的主结线高层民用建筑、多层重要的公共建筑、有重要设备的工厂车间等，有一、二级负荷的场所，一般应有两回电源进线。如图2-11所示，此时变压器一、二次侧均采用单母线分段结线，在一次侧保证电源的备用，二次侧保证变压器的备用，这样当电源容量足够时，一回电源故障不影响对所有负荷的用电，而一台变压器故障时，通常只能保证所有一、二级负荷的供电，三级负荷的供电将受影响。有时一次倒也采用单母线分段不联络的结线方式，如图1所示，这样一回电源故障时，也只能保证所有一、二级负荷的供电，三级负荷的供电将受影响。当只有一回市电电源时，一般采用自备柴油发电机作备用电源，如图2所示，这时，一次测采用单母线结线，二次侧采用单母线分段结线。五、配电系统的无功补偿1无工补偿的意义:(1)在电力系统中，随着变压器和交流电动机等电感性负载的广泛使用，电力系统的供配电设备中经常流动着大量的感性无功电流。这些无功电流占用大量的供配电设备容量，同时增加了线路输送电流，因而增加了馈电线路损耗，使电力设备得不到充分利用。采用无功功率补偿装置，使无功功率就地得到补偿，尽量减少或不占用供配电设备容量，提高设备的利用效率.(2)无功功率与电压的关系:保护用户处的电压接近额定值是电力系统运行调整的基本任务,系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡.2无功补偿的方法:(1)最常见的办法就是采用电容器组提供电容性电流对电感性电流给予补偿，以提高功率因数。目前，在配电系统中，已经普遍使用了低压电容集中自动补偿装置，根据需要,使低压无功功率就地得到补偿。而在高压系统中，目前使用比较多的补偿还是传统的固定式电容补偿装置，集中的自动补偿装置使用还很不普遍。(2)静止无功补偿器.(3)同步補償機3电容器室变、配电站的电容器组是为无功补偿而设，按补偿所在电压等级分为中压电容器组和低压电容器组。它应满足如下要求：（1）室内中压电容器柜宜装设于单独房间内。当容量较小时，可装设在中压配电室内，但与中压开关柜的距离不应小于1.5M（2）低压电容器柜可装设在低压配电室内，当电容器组容量较大测量与保护屏时，考虑通风和安全运行，一般装设在单独的房间内。（3）成套电容器柜单列布置时，柜正面与墙面之间的距离不应小于1.5M；双列布置时，柜面之间的距离不应小于2M（4）长度大于7m的中压电容器室（低压电容器室为sin）应设两个出口，并直布置在两端。电容器室的门应向外开。