1、,电力系统基础知识 介绍,内 容,一次系统 二次系统,一次系统,内 容,第一部分：一次系统概述 第二部分：一次设备 第三部分：电气主接线 第四部分：倒闸操作原则,第一部分 一次系统概述,电力系统 由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。,锅炉,发电机,升压 变压器,降压 变压器,电能用户,输电线,热能用户,汽轮机,抽汽,电力网,电力系统,动力系统,一次系统概述,一次系统概述,一次设备：直接生产、转换、分配电能的设备。,1 生产和转换电能的设备：同步发电机，变压器，电动机 2 开关电器：断路器，隔离开关，熔断器 3 限流电器：串联电抗器 4 载流导体：母线，架空线和电缆 5
2、 补偿设备：调相机，电力电容器，消弧线圈，并联电抗器 6 互感器 7 防御过电压设备：避雷线，避雷器，避雷针 8 绝缘子 9 接地装置,一次系统概述,水电站,一次系统概述,火电站,一次系统概述,核电站,一次系统概述,变电站,一次系统概述,为输电线上的功率损耗正比于电流的平方。传输同样的功率，提高传输电压就可以降低线路电流，从而降低了线路损耗。,为什么要采用高压输电呢？,为什么常见的输电采用交流电？,由于不便于将直流电低电压升至高电压进行远距离传输，直流输电曾让位于交流输电。,变电站在电力系统中位置示意图,第二部分 一次设备,常见一次设备,断路器（Circuit Breakers） 用途：接通或
3、切断负载 结构：SF6，真空，空气，油，磁场 原理： 高压隔离开关和低压快分开关中，采用冷却灭弧及速拉灭弧。 有填料封闭式熔断器，利用狭缝灭弧及冷却灭弧；无填料封闭式熔断器，利用速拉电弧，冷却及增大压力等方法灭弧。 低压断路器、接触器和带灭弧罩的刀开关，应用串联短弧及冷却灭弧等方法灭弧。 SF6断路器、压缩空气断路器、油断路器及负荷开关等广泛利用气体吹弧方法。 真空断路器应用真空的高绝缘强度和扩散性能灭弧。,常见一次设备,常见一次设备,隔离开关（Switchgear） 用途： 检修设备隔离高压电源：用隔离开关断口的可靠绝缘能力，将需要检修的设备与带电部分相互隔离。 倒换母线：在断口两端接近等电
4、位的条件下，带负荷进行分闸、合闸；变换双母线或其他不长的并联线路的接线方式。 合空载电路：利用隔离开关断口在分开时将电弧拉长和空气的自然熄弧能力，分、合一定长度的母线、空载电缆或架空线路的电容电流（不超过5A），一定容量的变压器的空载励磁电流（不超过2A），以及分、合电压互感器，避雷器和消弧线圈等回路。,常见一次设备,常见一次设备,电压互感器（Potential Transformer） 用途： 将一次侧的高电压按比例变为适合仪表或继电器使用的额定电压为100V的变换设备。用于隔离、保护、测量等。,常见一次设备,常见一次设备,电流互感器（Current Transformer） 用途： 电力系
5、统广泛采用的是电磁式电流互感器(以下简称电流互感器)，它的工作原理和变压器相似。 特点： (1)一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因此，一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负荷电流而与二次电流无关； (2)电流互感器二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。,常见一次设备,常见一次设备,避雷器（Surge Arrester） 用途： 一种能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置（见图）。避雷器通常接于带电导线和地之间，与被保护设备并联。当过电压值达到规定的动作电
6、压时,避雷器立即动作,流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘；当电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。,常见一次设备,常见一次设备,变压器（Transformer） 用途： 电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kV
7、A或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。,常见一次设备,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,常见一次设备,组合电器（Composite Apparatus） 两种或两种以上的电器，按接线要求组成一个整体而各电器仍保持原性能的装置。结构紧凑，外形及安装尺寸小，使用方便，且各电器的性能可更好地协调配合。按电压高低可分为低压组合电器及高压组合电器。,常见一次设备,常见一次设备,第三部分 一次主接线,什么是电气主接线,电气主接线,电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受
8、和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。,主接线图,用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线图。,对电气主接线的要求,可靠性、灵活性、经济性,供电可靠性是电力生产首要要求。事故停电的机会越小，影响的范围越小，停电的时间越短，可靠性就越高。 适应各种运行状态，并能灵活转换。不仅正常运行能安全可靠地供电，在系统故障或电气设备检修及故障时，也能并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。 主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。,电气主接线主要形
9、式,单母线 双母线 一个半断路器接线 桥形接线 角形接线 单元接线,单母线,特点： 接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。 灵活性和可靠性差。,单母线接线,单母线,特点： 一段母线故障，另一母线不间断供电。 重要用户可双电源供电。 一段母线或母线隔离开关故障或检修，整段母线停电。 两母线负载需均衡。,单母线分段接线,单母线,特点： 检修带旁路的断路器时，该回路可以不停电，提高了供电的可靠性。,单母线分段带旁路接线,双母线接线,特点： 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 投资较高 倒闸复杂，易误操作,双母线接线,双母线接线,双母线带旁路接线,特点： 断路器检修时，回路可
10、不停电，供电可靠性高。,一个半断路器接线,特点： 供电可靠性高 布置简单 投资高 二次接线复杂,桥形接线,内桥接线,特点： 投资少 线路切换方便 灵活性和可靠性较差,桥形接线,外桥接线,特点： 投资少 主变切换方便 适于两线路功率交换情况 灵活性和可靠性较差,桥形接线,扩大内桥接线,特点： 灵活性和可靠性较好 操作步骤多,角形接线,特点： 供电可靠性高 投资相对较少 二次接线复杂 不便于扩建,单元接线,发变组接线及发变线组接线,特点： 接线简单，开关设备少，操作简便 任一元件故障需全停,第四部分 倒闸操作原则,倒闸操作原则,基本原则：不能带负荷拉合隔离开关 必须用断路器接通或断开负荷电流及短路
11、电流，绝对禁止用隔离开关切断负荷电流。 送电操作，先合电源侧隔离开关，后合负荷侧隔离开关，再合断路器；停电顺序与此相反。 变压器停电时，先拉负荷侧开关，再拉电源侧开关，最后拉开两侧闸刀，送电顺序与此相反。 ,送电时为何要限定两侧刀闸顺序？,若断路器触头意外闭合，隔离刀闸闭合负荷引起的拉弧可能造成弧光短路。先合电源侧，后合负荷侧，可由线路断路器断开故障；跳闸和故障检修只影响本出线。先合负荷侧，后合电源侧，则线路断路器不能断开故障，跳闸和故障检修影响整个母线。,倒闸操作原则,允许用隔离开关进行的操作 拉合无故障的电压互感器和避雷器 拉合无故障的空载母线 拉合无接地故障的变压器中性点地刀 拉合无阻抗
12、等电位的并联回路（如双母线刀闸） 拉合电容电流不大于5A的10kV以下空载线路 ,二次系统介绍,内 容,第一部分：概述 第二部分：二次图纸 第三部分：互感器 第四部分：断路器和刀闸 第五部分：五防闭锁回路,第一部分 概述,概述,什么是二次系统？ 为什么要学习二次系统？ 二次系统有什么作用？ 二次设备的范围是多大？,什么是二次系统？,一次系统：对用户供电的电路，是发电、变电和输电的主体，包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电力电缆以及母线、输电线路等设备，这些设备相互连接构成一次系统。,什么是二次系统？,二次系统：对一次系统实施测量、控制、调节、保护的电路，是发电、变电和输电的测量和控
13、制设备，包括测量仪表、测控装置、保护装置、自动装置、远动装置防误设备，这些设备相互连接构成二次系统。,为什么要学习二次系统？,公司绝大部分产品属于二次系统，因不了解二次系统，我们付出了很多代价。产品开发需求不准现场安装调试困难现场问题处理困难,二次系统的作用,测量：采集、显示、记录电压、电流、功率电度等参数 信号：采集、显示、记录设备状态、告警和事故信息 控制：对断路器、电动刀闸等设备分合操作 调节：发电机功率调节、变压器调压、无功补偿等 保护：在系统或设备异常或故障时自动切除相关部分 自动装置：自动重合闸、自动准同期、备用电源自投等,二次设备的范围,互感器 断路器控制回路 测量表计 继电保护
14、、测控装置、自动装置 监控设备 通讯设备 电气防误闭锁设备,第二部分 二次图纸,二次回路图纸种类,图纸种类：原理图、展开图、安装图 图纸内容： 图形符号如： 表示继电器的线圈， 表示继电器的接点 文字符号：如TWJ表示跳闸位置继电器， HWJ表示合闸位置继电器。 回路编号：如1电源正极，2电源负极，7合闸回路，37跳闸回路,原理图,+,-,+,+,-,-,展开图,A421,C421,N421,+,-,+,至信号,+,-,c,2,2,DL,安装图,先一次后二次 先交流后直流 先电源后接线 先线圈后接点 先上后下，先左后右,看二次图的基本方法,先一次后二次,先看清一次设备情况，了解对二次的需求，再
15、看二次具体接线。,先交流后直流,先电源后接线,先找到电源，再顺电源向后查看回路。,先线圈后接点,先驱动线圈，继电器动作，接点导通，接通后续回路,先上后下，先左后右,设计制图的顺序是从上到下，从左到右；电源在上，负荷在下；正电在上（或在左），负电在下（或在右）；设备和回路编号顺序从上到下，从左到右；,二次回路的编号法,二次回路常采用回路编号法、相对编号法两种。 回路编号法：按“等电位”原则标注，在电气回路中相同电位的回路采用同一编号。这一编号方法便于读图时了解回路的作用，在原理图中运用多。 相对编号法：按接线对侧的设备名称编号，这种编号法便于查找该连线的趋向，常用于安装图中。,数字编号的分配,回
16、路编号用3位或3位以下数字组成，需要标明回路的相别或某些主要特征时，可在数字标号的前面（或后面）增注文字符号。如1、37、A630等。,编号原则（1）,1）对不同用途的直流回路，使用不同的数字范围，如控制与保护回路用1399（400599），励磁回路用600699。 2）保护与控制回路使用的数字按熔断器（或小开关）分组，每一百为一组，如101199，301399等，其中正极性回路编为单数，由小至大，负极性回路编为双数，由大至小。 3）信号回路的数字编号，按事故、位置、预告、指挥信号进行分组，按数字大小进行排列。,编号原则（2）,4）开关设备、控制回路的数字编号组，应按开关设备的数字序号选取。如
17、1KK所在的回路选101199，3KK所在的回路选301399。 5）对接点、开关、按钮等两侧，虽然闭合时为等电位，应不同编号，但只改变编号大小而不改变单、双数（极性）。经过回路中主要降压元件（如线圈、电阻等）后改变其单、双数（极性）。 6）某些回路形成了特定编号，不能随意挪作它用。如：正负电源的101、102，红绿灯回路的135、105等。,第三部分 互 感 器,电流互感器,电流互感器,作用,对一次系统的大电流进行隔离变换，使继电保护、自动装置和测量仪表等二次设备能够安全准确地获取一次回路电流。,特点,二次电流正比于一次电流，是电流源。 二次负载阻抗很小，近似短路，一般仅几欧姆。 二次回路阻
18、抗大时，二次工作电压U=IZ也变大，二次回路开路时，U将上升到危险的幅值，可能损坏二次回路的绝缘，烧毁电流互感器铁芯。所以电流互感器的二次回路不能开路。,电流互感器基本参数,变比：一次电流与二次电流之比，二次额定电流一般为5A或1A。在相同一次额定电流、相同额定输出容量的情况下，电流互感器二次电流采用5A时，其体积小，价格便宜，但电缆及接入同样阻抗的二次设备时，二次负载将是1A额定电流时的25倍。一般在220kV及以下电压等级变电所中，220kV回路数不多，而10110kV 回路数较多，电缆长度较短时，电流互感器二次额定电流采用5A，在 330kV及以上电压等级变电所，220kV 及以上回路数
19、较多，电流回路电缆较长时，电流互感器二次额定电流采用1A。,电流互感器基本参数,精度：电流互感器测量绕组精度较高，如0.2级、0.5级等，继电保护用绕组精度较低，如3级。继电保护用电流互感器的准确度级要求一般没有测量高，但要求在故障大电流时有较好的传变特性，因此在相对误差下有一个短路电流倍数的要求。一般用nPm表示，如10P10，其含义是在二次负载不超过额定值，10倍互感器额定电流下，其误差满足10的要求，式中n是准确度等级，m是保证准确度的允许最大短路电流倍数。在标准GBl2081997中，规定5P、10P两个准确度级，如5P20、10P10。,电流互感器二次回路接线,1)单相接线：用于小电
20、流接地系统零序电流的测量，也可用于三相对称电流中电流的测量或过负荷保护等。,电流互感器二次回路接线,2) 三相星形接线:又叫全星形接线，一般用于大接地电流系统的测量和保护回路，能反应任何一相电流变化。,电流互感器二次回路接线,3) 两相星形接线:用于小电流接地系统的测量和保护回路，可反应各类相间故障，但不能完全反应接地故障。,电流互感器二次回路接线,4) 角形接线:将三相电流互感器二次线圈按极性头尾相接，像三角形。这种接线主要用于保护二次回路的转角或滤除电流中的零序分量。,电流互感器二次回路接线,5)和电流接线：将两组星形接线并接，一般用于3/2断路器接线、角形接线、桥形接线的测量和保护回路，
21、用以反映两只开关的电流之和。,电流互感器二次回路接线,6)差电流接线：将两相电流互感器反极性并接，接入一只电流继电器中，反映两相电流之差，常用于传统的电动机保护回路，作为相间短路保护。,电流互感器极性,减极性表示法：“当同时从一、二次绕组的同极性端子通入相同方向电流时，它们在铁芯中产生磁通的方向相同。当定义一次的首端为L1，末端为L2，二次的首端为K1，末端为K2。当定义L1 与K1为同极性时，如L1有交流电流流入，则K1有同相位的交流电流流出。,电流二次回路接地,为了防止一、二次之间绝缘损坏时对二次设备与人身造成危害，电流互感器二次回路必须接地。 接地是一种有效的抗干扰措施。 一般宜在配电装
22、置处经端子接地。 当有几组电流互感器的二次回路连接构成一套保护时，宜在保护屏上设一个公用的接地点。 对与三角形接线电流互感器二次回路也应接地，接地点选在经负载后的中心点。 不允许出现一个以上的接地点，当回路中存在两点或多点接地时，如果地电网不同点间存在电位差，将有地电流从两点间通过，这将影响保护装置的正确动作。,电压互感器,作用：,电压互感器用于隔离高电压，供继电保护、自动装置和测量仪表获取一次电压。,特点：,二次电压正比与一次电压，是电压源。 电压互感器的二次负载阻抗一般较大，接近空载状态。 电压互感器二次回路短路时，二次回路阻抗接近为0，二次电流会非常大，如果没有保护措施，将会烧坏电压互感
23、器。所以电压互感器的二次回路不能短路。,电压互感器,电压互感器基本参数,变比：一次电压与二次电压之比大电流接地系统：如110kV系统，变比为110kV/100V/100V/100V 小电流接地系统：如10kV系统，变比为10kV/100V/100V/33.3V 新建站电压互感器一般有计量专用二次绕组 开口三角二次额定电压与系统中性点接地方式有关。大接地电流系统为l00V，小接地电流为100/3V。,电压互感器二次回路接线,1）单相接线：常用于大接地电流系统线路电压收取，用于判无压或同期 2）V/V接线:主要用于小接地电流系统或380V系统母线电压测量，它只要两只接于线电压的电压互感器就能完成三
24、个线电压的测量，但是无法测量系统的零序电压。,单相接线,V/V接线,电压互感器二次回路接线,3）三相星形接线+开口三角形接线：应用最多，常用于母线测量三相电压及零序电压。,电压二次回路PT刀闸重动,重动：二次绕组较多的PT，刀闸辅助接点不够用，需重动,电压二次回路并列,并列：双母线或单母线分段接线，一台电压互感器检修或因故停运时，可通过二次回路进行并列，确保停运母线相应的保护计量设备继续运行。,电压二次回路双母线切换,切换：双母线接线时，为保证间隔保护、测量、计量等设备采集的二次电压与一次对应，设电压切换回路。,电压二次回路的接地,为防止一次高压串至二次侧时对人身及二次设备造成威胁，电压互感器
25、二次回路的接地。 接地是一种有效的抗干扰措施 电压互感器二次绕组接地方式，主要有B相接地和中性点接地两种。 电压二次回路只能有一点接地。如果有两点接地或多点接地，当系统发生故障，地电网各点间有电压差时，将会有电流从两个接地点间流过，在电压互感器二次回路产生压降，该压降将使电压互感器二次电压的准确性受到影响，严重时将影响保护装置动作的准确性。,PT二次接地方式,N接地,B接地,电压互感器二次回路保护,电压互感器相当与一个电压源，当二次回路发生短路时将会出现很大的短路电流，如果没有合适的保护装置将故障切除，将会使电压互感器及其二次线烧坏。 电压互感器二次回路保护设备，一般采用快速熔断器或自动空气开
26、关。电压互感器出口设总保护每个分支回路设保护，并与总保护保证上下级配合,第四部分 断路器和刀闸,断路器控制回路的基本要求,断路器种类和控制回路的接线方式众多，但其基本原理与要求相似： 能手动跳合闸、保护测控装置跳合闸； 能指示分合闸状态，自动跳合闸应有明显信号； 能监视电源及操作回路完整性； 有防止断路器多次合闸的防跳功能； 在跳合闸动作完成后，自动切断跳合闸回路； 气动操作机构的断路器，应有气压闭锁；液压操作机构应有操作液压闭锁；弹簧操作机构应有弹簧是否完成储能的闭锁； 控制回路的的接线力求简单可靠，使用电缆最少。,跳合闸,UT800装置简化操作回路,UT800装置交流操作回路,UT800装置完整操作回路,电动刀闸操作回路简图,第五部分 五防闭锁回路,电编码锁的闭锁原理,正常操作时，先将电脑钥匙插入电编码锁中，如操作设备的编号和电脑钥匙显示的编号一致，则电脑钥匙内部接通操作回路，闭锁解除，允许操作。,手动合闸,手动分闸,遥控闭锁装置,遥控闭锁继电器,YKBSJ,DBMS,2,1,遥控闭锁接点,电编码锁,遥控闭锁控制器,防误主机,断路器五防闭锁回路,电动刀闸闭锁（1）,电动刀闸闭锁（2）,
