煤矿供电系统之变电站(简)

同煤供电系统变电站第一章同煤供电系统概述第一章同煤供电系统概述标准电力系统图示第一章同煤供电系统概述一、供电规模同煤电业公司管辖煤矿供电系统目前共有运行变电站42座（35KV站36座、110KV站6座）、35~110KV架空线路570公里、杆塔2202基、装机总容量1766MVA。系统分别从上级国网公司6座220KV变电站、4座110KV变电站接入电源，组成7片局域供电网。供电范围覆盖同煤本部、云冈沟、口泉沟各生产矿厂，塔山、同忻、东周窑、金庄、色连矿区以及地煤集团等部分煤矿。二、供电模式全部供电采用降压模式，即电网接入35~110KV电源，经负荷分配、1~2级降压至6~10KV配出，用户根据负荷需求从就近变电站接出电源。第一章同煤供电系统概述三、供电特点1、电网主要服务煤矿，变电站多是根据用户需求（装机容量、供电距离、负荷类型等）建在煤矿主井口或风井旁；2、供电的可靠性。所有变电站均设计至少双电源供电，主变压器按一运一备配置；3、供电的安全性。电网电源虽全部取自国网公司上级站，但相对网内自成系统，根据需要独立运行、灵活调度；4、虽属于企业供电，但执行标准、运作模式完全参照国家标准执行。第一章同煤供电系统概述四、电网结构根据区域和电源点分布，目前同煤电网可分为7片局域网络，布置原则主要是以110KV变电站为中心，将电压降至35KV后通过架空线路程辐射状向周边35KV变电站供电，35KV变电站再将电压降至10KV（6KV）通过配电系统配出至用户。同煤供电系统分110KV、35KV、10KV（6KV）三个电压等级，其中110KV系统采用中性点接地或不接地方式，35KV系统采用不接地或间接接地方式、10（6）KV系统采用中性点不接地方式（角型接线）。第二章变电站的作用一、电能的产生火电厂、热电厂、水电厂、核电站、风电站、太阳能电站第二章变电站的作用二、电能的传输设定需要传输的功率为S，线路电压为U，则线路中的电流I=S/U。损耗的电能以导线发热的形式体现，发热损耗Q=I2R。由此可以得出结论：在传输功率和线路长度一定的情况下（S、R为定值），随着电压U的升高，I不断降低，则输电线路的损耗也会降低。所以，为了降低电能在线路上的损耗，电厂在电能产生以后，会通过升压站将电压增高，然后再通过输电线路将电能传输出去。对于远距离输电，高电压等级的优势非常明显。各电压等级供电半径（参考值）6kv：4~15km10kv：6~20km35KV：20~50KM110KV：50~150KM第二章变电站的作用第二章变电站的作用三、电网的构成我们经常提到电网这个概念，什么是电网呢？网，其实是一组纵横交错并且有交叉点（节点）的线，这些线被节点分成了线段，几条线段及它们的节点组成了“网眼”。输电线路就是“线”，变电站就是“节点”，一个“网眼”上的变电站和线路则形成了我们常说的“环网”。第二章变电站的作用四、变电站的作用变电站是电力系统的一部分，其功能是接受和分配电能、控制电力的流向，变换、调整电压，满足电力系统与用户的需要。在电力系统中变电站是输电和配电的集结点。一般用变电站内设备最高电压等级作为变电站的电压标识。配置升压变压器的变电站称为“升压站”。没有明确说明的变电站一般均指的是降压变电站。第二章变电站的作用第二章变电站的作用五、变电站分类1、按照变电站在电力系统中的地位划分(1)系统枢纽变电站(2)地区中间变电站(3)地区终端变电站2、按照变电站安装位置划分(1)室外变电站(2)室内变电站(3)地下变电站(4)箱式变电站(5)移动变电站3、按照值班方式划分(1)有人值班变电站(2)无人值班变电站第二章变电站的作用第三章变电站的构成第三章变电站的构成从电气技术的角度来讲，变电站由一次设备和二次设备组成。这个说法非常笼统，也非常抽象。从工程和实践的角度来讲，变电站有以下几个部分组成：主控制楼：主控室、休息室室外土建：设备构架、设备基础、站区道路、电缆沟一次设备：断路器、隔离开关、变压器、母线等二次设备：微机保护、微机测控、操作箱、自动装置电源系统：交流系统、直流系统、逆变电源通信系统：光端机、交换机、通讯管理机环境系统：火灾自动报警、图像监视第三章变电站的构成变电站的两个主要指标：电压等级、变压器总容量间隔：为了实现某种功能而配置的电气设备的组合称为间隔，间隔的名称是以它所要实现的功能命名的。在下图中，画出了几个间隔的示意。在变电站中，最重要的几个间隔有：进线间隔、变压器间隔、出线间隔、电压互感器间隔、电容器间隔。第三章变电站的构成一、电源系统变电站作为一个庞大而复杂的电气设备的结合体，它自身也是一个重要的负荷，这就是所说的站用电。主要分为交流和直流两个独立的系统。1、站用交流系统1.1交流负荷人员用电：生活用电、照明、空调、维修电源等。设备用电：电动机构的驱动电机、变压器冷却系统、配电室温控系统、加热装置等。1.2交流电源变电站的交流电源来自两台所用变压器，其低压侧为380V，在供电时可以实现自动互投。第三章变电站的构成第三章变电站的构成站用交流系统（低压盘）接线图第三章变电站的构成2、站用直流系统尽管几率非常小，站用交流系统还是存在全部失压的情况。对于某些不能停电的设备，例如微机二次设备、通信系统、断路器的操作回路等，都采用直流系统供电。2.1直流负荷使用直流系统供电的设备主要包括：各种二次设备、断路器的控制回路、事故照明系统、直流电机、逆变电源模块、通信系统DC/DC模块。2.2直流电源目前，变电站采用的直流电源以高频开关模块（直流盘）为主。即将输入的交流变换为直流输出（AC/DC），高频开关模块配置数量原则N+1冗余。所谓N+1冗余就是指：如果计算需要N台，实际配置就为N+1台，即备用1台。第三章变电站的构成交流电源经高频开关模块变换成直流后输出至直流母线，经馈线开关向直流负荷供电、经熔断器对蓄电池进行充电（蓄电池通常处于浮充状态），它与直流母线一直处于连接状态。交流电源若异常消失，高频开关模块输出的直流随即消失，蓄电池从浮充状态改为放电状态对直流母线提供电源。第三章变电站的构成2.3蓄电池现在使用的蓄电池基本都是阀控免维护铅酸蓄电池。主要技术指标：电压。绝大多数变电站使用的都是220V的直流电源。常规阀控铅酸蓄电池的单只浮充电压为2.23-2.27V，通常直流母线电压为1.05倍标称电压1.05*220=231V，根据电路原理，我们需要231÷2.23=103.58≈103只蓄电池串联才能得到这个电压。容量。正常情况下，站用直流负荷都是由高频开关模块供电，在交流系统失压后，所有的直流负荷都由蓄电池组供电。蓄电池容量的大小决定了蓄电池的放电能力，容量单位是Ah（安时）。一般要求直流系统能够在交流消失后持续供电2小时，所以一组200Ah的蓄电池应该能以100A的形式供电2小时。第三章变电站的构成3、逆变电源变电站配备有综自后台机、五防后台机等电脑和打印机，这些设备只能使用交流供电，那么，在交流系统失压的情况它们如何工作呢？逆变电源就是用于对这些设备供电的。所谓逆变，就是指“直流—交流”的变换。逆变模块进线端为两路：一路交流、一路直流，两路为并联关系。交流可以直接输出，直流经模块转换为交流后与直接输出的交流汇为一处。后台机等设备在平时由交流输入直接供电，交流消失后由直流系统的蓄电池组经逆变模块供电。第三章变电站的构成二、一次设备一次设备是变电站的主体，是电网最重要的组成部分。变电站的一次设备主要包括变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、电容器等。第三章变电站的构成1、电力变压器变压器是变电站中最重要设备，其利用电磁感应原理完成电压、电流的变换，在不同的电压等级系统，实现功率的不间断传输。（功率不变，电压比等于匝数比等于电流反比）1.1变压器分类按绕组形式：双绕组、三绕组和自耦变压器；按作用：升压变压器和降压变压器；按分接头切换方式：有载调压和无载调压变压器；按绝缘介质：充油式、干式、充气式；按工作性质：特种变压器，例如牵引变压器、接地变压器、电弧炉变压器等；第三章变电站的构成1.2变压器的组件铁芯与绕组、外壳、变压器油、分接开关、套管、散热器、油枕、净油器、呼气器、瓦斯继电器、压力释放阀、温度计等。1.3变压器的散热变压器的绕组和铁芯部分实际上也是一个电阻，在导电和电磁变换的同时自己也会消耗一部分电能，这就是变压器的自身损耗（铜损和铁损），这个损耗以发热的形式表现出来。散热方式：自冷（自然冷却）、风冷（利用外部风扇加速冷却）、强油风冷（在风冷的基础上利用油泵加速变压器油的流动）温度规定：油浸变压器顶部油温一般不超85℃（油温比绕组温度高10℃），温升不超55℃（变压器顶部油温与室温温差）。干式变压器线圈，一般极限温度105℃，温升应小于60℃；第三章变电站的构成组成部件外壳铁芯线圈变压器油枕充油套管瓦斯继电器防爆管散热器呼吸器外壳接地分接开关第三章变电站的构成1.4变压器相关要求并列条件：A、接线组别相同；B、变比差值不超过±0.5%；C、短路电压值不超过±10%；D、容量比不超过3：1。变压器油试验：A、外观；B、水分；C、酸值；D、闪点；E、介质损耗因数；F、绝缘强度；G、油中溶解气体分析。绝缘强度：国标是间距2.5mm；66~220KV≥35KV；35以下≥30KV变压器试验：A、出厂试验（包括例行试验、形式试验和特殊试验）；B、变压器安装调试，在投运前的交接试验；C、变压器运行中的检测试验（年度预防性试验、非正常状态试验）；D、变压器大修后的试验。【预防性试验】分为绝缘试验和特性试验。第三章变电站的构成第三章变电站的构成第三章变电站的构成第三章变电站的构成2、断路器断路器在电力系统正常运行情况下用来接通和断开电路，故障时在继电保护装置控制下自动把故障设备和线路断开，还有自动重合闸功能。2.1分类：根据灭弧介质可分为SF6、真空、充油式、空气式等根据操作机构可分为永磁式、弹簧储能式、电磁式2.2结构：一般分为两部分，三相独立开关室（灭弧室）、操作机构2.3工作原理：利用电动/手动操作机构，驱动（转动）拉杆，带动三相导电杆（动触头）直线运动，在充满绝缘介质的封闭开关室内与静触头闭合/断开，完成导电回路的接通/切断，实现断路器的合闸/分闸操作。第三章变电站的构成2.4电弧的产生：用开关电器断开电路时，如果电路电压不低于10~20伏，电流不小80~100mA，电器的触头间便会产生电弧。2.5电弧的危害：电弧是一束高温电离气体（能导电的电子、离子流），温度高达数千摄氏度，其危害主要表现在对人身与设备上的危害，电弧可对人体产生严重甚至是致命的灼伤，开关电器中的电弧会造成电路短路，瞬间巨大的能量可烧毁设备。2.6灭弧方法：1、利用气体或油流拉长电弧，使其冷却（横吹、纵吹）；2、采用多断口（降低每段电压）；3、利用真空（旋弧式）；4、利用金属灭弧栅分割电弧，使其电压过零时自动熄灭（磁吹）。第三章变电站的构成2.4断路器操作机构A、弹簧储能机构通过电动机对合闸弹簧储能，合闸释放后对分闸弹簧储能，然后电机再对合闸弹簧储能，这样断路器合闸正常状态下，分合闸弹簧都在储能位置上，满足分合分操作。优点：只有两个状态，储能和不储能，不会有各种闭锁条件。缺点：机械部件多，分散性大，弹簧始终保持一种状态，易出故障。B、永磁操作机构其原理同电磁操作机构大体类似，主动轴为永磁材料制成，永磁体周围有电磁线圈。正常情况下电磁线圈不带电，当开关要分闸或合闸时，通过改变线圈的极性利用磁力相吸或排斥的原理，驱动分闸或合闸。虽然这个电流也不小，但开关是通过一个大容量电容来“储能”，动作时通过电容放电来提供大电流。这种机构优点是体积小，传动机械部件少，所以可靠性较弹操机构要好。第三章变电站的构成C、断路器的主要技术参数额定电压与最高电压（标称电压）：最高电压高于系统额定电压的115%，即：6KV断路器最高工作电压为7.6KV10KV断路器最高工作电压为12KV35KV断路器最高工作电压为40.5KV110kV断路器最高工作电压为