变电站一次系统图文教程
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一次系统介绍
内
第二部分：一次设备
容
第一部分：一次系统概述
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
一次系统概述
电力系统 Power System
——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。它的功能是将自然 界的一次能源通过发电动力装臵（主要包括锅 炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等） 转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将 电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换 成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经 济和人民生活服务。
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。
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Hale Waihona Puke 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。
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kVA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。
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。
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 电器装臵（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。
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 。
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 原性能的装臵。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。
一次系统概述
• 直接生产，转换，分配电能的设备，称为一次设 备
接地装臵属于一次设备吗？
1 2 3 4 5 6 7 8 9 生产和转换电能的设备；同步发电机，变压器，电动机 开关电器；断路器，隔离开关，熔断器 限流电器 载流导体；母线，架空线和电缆 补偿设备；调相机，电力电容器，消弧线圈，并联电抗器 仪用互感器 防御过电压设备；避雷线，避雷器，避雷针 绝缘子 接地装臵
第二部分
一次设备
常见一次设备
断路器（Circuit Breakers）
用途：接通或切断负载 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。
一个半断路器接线
特点：
• 供电可靠性高
• 布臵简单
• 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
• 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
单母线接线
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 装臵。 • 灵活性和可靠性差。
单母线
单母线分段接线 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。
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）
单母线
单母线分段带旁路接线
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。
双母线接线
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
双母线带旁路接线
特点：
• 断路器检修时， 回路可不停电， 供电可靠性高。
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 ……
谢谢！
请提出宝贵意见
珠海优特电力科技股份有限公司
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。
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
变电站在电力系统中位臵示意图
为什么要采用高压输电呢？
——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。
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臵的全部基本组成和连接 关系的单线接线图，称为主接线图。
内
第二部分：一次设备
容
第一部分：一次系统概述
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
一次系统概述
电力系统 Power System
——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。它的功能是将自然 界的一次能源通过发电动力装臵（主要包括锅 炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等） 转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将 电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换 成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经 济和人民生活服务。
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。
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Hale Waihona Puke 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。
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kVA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。
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。
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 电器装臵（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。
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 。
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 原性能的装臵。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。
一次系统概述
• 直接生产，转换，分配电能的设备，称为一次设 备
接地装臵属于一次设备吗？
1 2 3 4 5 6 7 8 9 生产和转换电能的设备；同步发电机，变压器，电动机 开关电器；断路器，隔离开关，熔断器 限流电器 载流导体；母线，架空线和电缆 补偿设备；调相机，电力电容器，消弧线圈，并联电抗器 仪用互感器 防御过电压设备；避雷线，避雷器，避雷针 绝缘子 接地装臵
第二部分
一次设备
常见一次设备
断路器（Circuit Breakers）
用途：接通或切断负载 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。
一个半断路器接线
特点：
• 供电可靠性高
• 布臵简单
• 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
• 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
单母线接线
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 装臵。 • 灵活性和可靠性差。
单母线
单母线分段接线 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。
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）
单母线
单母线分段带旁路接线
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。
双母线接线
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
双母线带旁路接线
特点：
• 断路器检修时， 回路可不停电， 供电可靠性高。
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 ……
谢谢！
请提出宝贵意见
珠海优特电力科技股份有限公司
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。
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
变电站在电力系统中位臵示意图
为什么要采用高压输电呢？
——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。
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臵的全部基本组成和连接 关系的单线接线图，称为主接线图。