《風(fēng)電場電氣系統(tǒng) 》 課件 朱永強 第5-8章 風(fēng)電場電氣二次系統(tǒng)-風(fēng)電場中的電力電子技術(shù)

風(fēng)電場電氣系統(tǒng)第5章風(fēng)電場電氣二次系統(tǒng)第5章風(fēng)電場電氣二次系統(tǒng)

關(guān)注的問題電氣二次系統(tǒng)的概念和功能是什么？主要設(shè)備的種類有哪些？主要的電氣二次回路，電氣二次系統(tǒng)的圖形表示方法風(fēng)電場和升壓變電站電氣二次系統(tǒng)的構(gòu)成變電站綜合自動化技術(shù)教學(xué)目標了解電氣二次部分的含義和功能，其主要設(shè)備及其原理和功能，掌握電氣二次系統(tǒng)的圖形表示方法，了解風(fēng)電場和升壓變電站電氣二次系統(tǒng)的構(gòu)成，對我國目前普遍采用的變電站綜合自動化技術(shù)有一定認知。第5章風(fēng)電場電氣二次系統(tǒng)

對一次設(shè)備的工作進行監(jiān)測、控制、調(diào)節(jié)、保護以及為運行、維護人員提供運行工況或生產(chǎn)指揮信號所需的低壓電氣設(shè)備，稱為二次設(shè)備，如熔斷器、控制開關(guān)、繼電器、控制電纜等。

由二次設(shè)備相互連接，構(gòu)成對一次設(shè)備進行監(jiān)測、控制、調(diào)節(jié)和保護的電氣回路稱為二次回路或二次接線系統(tǒng)。§5.1繼電器§5.1.1繼電器的結(jié)構(gòu)和原理在電路中，繼電器控制邏輯的實現(xiàn)依賴于其自身結(jié)構(gòu)，即線圈和觸點的基本設(shè)計。傳統(tǒng)的電磁型繼電器由線圈、觸點以及它們的接線端子和可動鐵片、復(fù)位彈簧組成。觸點端子觸點端子線圈端子

線圈端子觸點線圈部分可動鐵片當(dāng)繼電器線圈帶電后，繼電器觸點在可動鐵片的帶動下位置發(fā)生變化，這是線圈中流過電流所產(chǎn)生的電磁力吸引可動鐵片的結(jié)果。i§5.1.1繼電器的結(jié)構(gòu)和原理繼電器的線圈和觸點可以分別接入不同的電路中，從而實現(xiàn)由線圈至觸點的順序控制。

線圈可以反映不同的電氣量，進而用于實現(xiàn)觸點位置的變換。通常所要反映的電氣量有若干種，例如某一特定電壓/電流（可以是交流也可以是直流）的有或無、大或小，等等，以此來實現(xiàn)對應(yīng)的各種邏輯。

繼電器的觸點也可以有不同的邏輯。依靠不同類型的線圈和不同類型的觸點，繼電器可以實現(xiàn)二次回路中比較復(fù)雜的邏輯?！?.1.1繼電器的結(jié)構(gòu)和原理BSHD電路1電路2+－5V－+220V按鈕BS的觸點處于打開位置，電路1開路，繼電器線圈不帶電，連接于電路2中的繼電器觸點處于打開位置。當(dāng)按鈕按下時，電路1接通，繼電器線圈中有電流流過，產(chǎn)生磁場，形成線圈對可動鐵片的吸附，連接于電路2中的繼電器觸點閉合，接于電路2中的燈泡會亮起來?！?.1.2

繼電器表示符號在專業(yè)研究和工程實踐中，往往采用類似于電氣主接線（一次系統(tǒng)）的處理方式，以簡化的符號來表示繼電器和二次電路。395786421繼電器內(nèi)部示意+220V-220V+220V-220V-220V+220V+220V-220VHDLDHAKCSB電路1電路2電路4電路3圖中的繼電器有8個接線端子，其線圈通過7-8端子與外部電路連接、1-2端子間為常開觸點、4-6端子間接有延時閉合的常閉觸點、5-9端子間為常閉觸點、5-3端子間為常開觸點，而端子5是端子3和9的公共端子?！?.1.2

繼電器表示符號除電磁型繼電器外還有晶體管繼電器、靜態(tài)繼電器及微機繼電器等，分別采用二極管、集成電路和微處理器等元件來實現(xiàn)相同的邏輯。對于復(fù)雜的電氣二次系統(tǒng)，需要采用各種不同種類的繼電器來構(gòu)建二次電路，實現(xiàn)其控制、監(jiān)視和保護等功能?！?.1.3常用的繼電器類型在電氣二次系統(tǒng)中常見的繼電器有：電流繼電器、電壓繼電器、時間繼電器、中間繼電器、功率方向繼電器、差動繼電器、沖擊繼電器、信號繼電器，等等。這些繼電器的主要區(qū)別在于其控制電路的不同。§5.1.3.1電流繼電器電流繼電器反映一次回路中的電流越限，常用于二次系統(tǒng)的保護回路，例如用于電機、變壓器和輸電線路等設(shè)備的過負荷及短路保護。它的繼電器線圈接入CT的二次側(cè)交流電流回路，觸點則引出至直流控制回路，用以啟動時間繼電器的動作或直接觸發(fā)斷路器分閘?！?.1.3.1電流繼電器21436587啟動時間繼電器或直接接于控制回路觸發(fā)斷路器QF跳閘ICIC＇QFXX線繼電器端子接線圖繼電器接線端子2和8之間的兩個線圈串聯(lián)，2和8端子和繼電器外部的CT交流電路相連，用于判別某線路中C相電流是否超過繼電器的整定值。當(dāng)電流越限時，繼電器接線端子1和3之間的常開觸點閉合，觸發(fā)保護回路中的時間繼電器動作，或直接用于控制回路中的斷路器跳閘。§5.1.3.2電壓繼電器電壓繼電器用于繼電保護裝置中的過電壓保護或欠電壓閉鎖其線圈接入PT二次側(cè)的交流電壓小母線上，觸點用于啟動控制回路跳閘或與其它保護繼電器組成相關(guān)保護邏輯。21436587繼電器端子接線圖A

BCNPT二次交流電壓小母線至其它保護裝置至其它保護裝置閉鎖其它回路電壓繼電器引入PT二次交流電壓小母線的A、C相之間的線電壓，用于閉鎖其它保護元件。系統(tǒng)正常運行時，接線端子2和8串聯(lián)的線圈帶有100V左右的電壓，其常閉觸點此時打開，實現(xiàn)對其它電路的閉鎖；當(dāng)AC之間的線電壓降低到整定值時，觸點閉合，將外部電路開放?！?.1.3.3功率繼電器：功率繼電器判別某支路上流過的功率的方向，動作限值是一個角度區(qū)間。當(dāng)電流和電壓的相角差處于某一設(shè)定的區(qū)間內(nèi)時，繼電器動作。ABCN至其它保護裝置至其它保護裝置214365繼電器端子接線圖I*U*IaIa＇QFPTCT常用的采用90°接線的功率繼電器如圖所示，其接線端子5和6之間的電壓線圈接BC相電壓，而接線端子2和4之間的電流線圈接入A相電流。當(dāng)電壓和電流的相角差落于整定區(qū)間內(nèi)時，繼電器接線端子1和3之間的常開觸點§5.1.3.4差動繼電器：圖中繼電器的節(jié)點端子2、5、3及1采用星型接法，分別與變壓器高、中、低三側(cè)的C相CT相接，在繼電器內(nèi)部經(jīng)過變流器匯流形成差流；差流再變換到二次繞組上，接于二次繞組的電流繼電器感應(yīng)差流的大小，決定是否動作；當(dāng)差流越限（時，繼電器接線端子10和12之間的常開觸點閉合?！?.1.3.5

時間繼電器常由其它繼電器或控制元件啟動，用以判別某一狀態(tài)的持續(xù)時間，使被控設(shè)備或電路按照預(yù)定的時間動作。436521送去斷路器操作機構(gòu)87KM+KM-繼電器端子接線圖KA圖為由電流繼電器和時間繼電器組成的帶時限過電流邏輯電路當(dāng)電流繼電器KA觸點閉合后，時間繼電器的線圈帶電，但接線端子4和6之間的延時閉合常開觸點并不閉合，只有當(dāng)KA觸點持續(xù)閉合，時間繼電器線圈持續(xù)帶電超過時間繼電器整定的時間后，4和6之間的延時閉合常開觸點才閉合，給斷路器操作機構(gòu)發(fā)出跳閘命令?！?.1.3.6中間繼電器中間繼電器常用于二次系統(tǒng)中增加某一控制電路觸點數(shù)量和容量43652187BM+BM-繼電器端子接線圖KAKM1+KM2+KM3+斷路器1操作機構(gòu)斷路器2操作機構(gòu)斷路器3操作機構(gòu)KM1-KM2-KM3-當(dāng)電流繼電器KA觸點閉合后，中間繼電器的線圈帶電，其三個常開觸點閉合，閉合的觸點用于觸發(fā)多個斷路器操作機構(gòu)的跳閘。通過本例可以看出，使用中間繼電器可以方便地實現(xiàn)將某一控制命令下發(fā)到多個控制回路中。§5.1.4繼電保護的接線圖§5.1.4.1

原理接線圖在二次系統(tǒng)的應(yīng)用中常采用原理接線圖來描述某一設(shè)備的繼電保護動作原理。CAKA1KA2KA1KA2XBKSKSQFQFYT至信號++-KA1、KA2交流電流繼電器KS信號繼電器QF斷路器YT斷路器跳閘線圈XB連接片（壓板）上圖為10kV及35kV線路中常用的采用兩相CT作為相間保護的電流速斷保護原理圖。原理接線圖只描述繼電保護回路搭建的基本原理§5.1.4.2展開接線圖展開圖對于二次回路的描述是按照回路表示的，由于不同的回路實現(xiàn)不同的功能，因此它其實是以功能來描述二次回路的。KA2KA1TAaTAcA411C411N411KA1KA2KSXBQFYTKS至信號+-交流回路速斷保護直流回路電源跳閘回路信號整個回路的布置采用從上往下、從左往右的方式來描述邏輯功能的實現(xiàn)。為了便于理解，圖形描述的右側(cè)一般需要加入對回路的文字描述。相間電流速斷保護的展開接線圖§5.2

二次部分的其它元件

§5.2.1接觸器接觸器的原理和繼電器類似，電力系統(tǒng)中常用的電磁型的接觸器，也是依靠線圈帶電來吸附觸點的分合。在電氣二次部分，接觸器常用于斷路器的合閘，其線圈接于斷路器的操作回路，觸點接入合閘回路，用以分合較大的合閘電流?！?.2.1接觸器斷路器輔助觸點不同于繼電器觸點，它是位置觸點，聯(lián)動于斷路器位置的變化，當(dāng)斷路器處于分位時，常開觸點為分、常閉觸點為合，斷路器分閘時則剛好相反。為了顯示斷路器的當(dāng)前狀態(tài)，在電動合閘回路和電動分閘回路中并聯(lián)有紅綠燈指示回路。在電力系統(tǒng)中常用紅燈表示斷路器處于合閘位置，綠燈表示斷路器處于分閘位置；但電路連接中，卻是綠燈串聯(lián)高電阻接入合閘回路，而紅燈串聯(lián)高電阻接入分閘回路。§5.2.1接觸器SB1SB2LDRHDYTKMQFQFRFU1FU2FU3FU4KMKMYC+-控制小母線熔斷器電動合閘回路綠燈指示回路電動跳閘回路紅燈指示回路合閘回路+-QF1234SB1和斷路器QF常閉輔助觸點（1、2之間）、合閘接觸器KM的線圈形成合閘回路；SB2和斷路器QF常開輔助觸點（3、4之間）、跳閘線圈YT形成跳閘回路?！?.2.1接觸器當(dāng)斷路器QF為分閘狀態(tài)時，其常開輔助觸點為分位（3、4之間），常閉輔助觸點為合位（1、2之間）。綠燈由于帶有電壓發(fā)出平光，指示斷路器當(dāng)前處于分閘位置。當(dāng)合閘按鈕SB1按下時，接觸器流過較大電流，其觸點閉合，合閘線圈YC帶電，將斷路器QF閉合。常開觸點閉合（3、4之間），而常閉觸點（1、2之間）打開。觸器KM的線圈都不再帶電，其觸點打開，合閘線圈也不再帶電。紅燈則發(fā)出平光，指示斷路器處于合閘位置。§5.2.2控制開關(guān)除了一些簡單控制回路以外，常用控制開關(guān)來實現(xiàn)電路的復(fù)雜邏輯控制。手柄接線端子所示為LW15型控制開關(guān)，其正面有用于人工控制的手柄，手柄有三個位置，中間位置可以順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)45°。其后部為接線端子，用來連接電路，最終實現(xiàn)對于電路的控制。

手柄位置觸點45°0°

45°1

2×3

4××5

6××78×910ק5.2.2控制開關(guān)LDRHDYTKMQFQFRFU1FU2FU4KM+-控制小母線熔斷器電動合閘回路綠燈指示回路電動跳閘回路紅燈指示回路合閘回路WC+WC-123412345678WL+故障跳閘閃光指示KMQFM708+-700910SAFU3YCSA事故音響回路KA保護跳閘56

應(yīng)用了控制開關(guān)的斷路器控制回路簡化示意圖§5.2.2控制開關(guān)上圖中控制開關(guān)的引入不僅實現(xiàn)了斷路器的合閘和分閘，還引入閃光指示回路及事故音響回路作為故障后的燈光和音響信號指示。圖中還引入了外部保護電路中保護繼電器的觸點KA，它接入斷路器控制回路中，當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生故障時，其對應(yīng)保護繼電器動作觸發(fā)故障電氣設(shè)備相關(guān)斷路器跳閘，將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除出去?！?.2.2控制開關(guān)斷路器合閘過程：手柄一般處于0°位置，5、6間的觸點閉合，此時斷路器QF常開輔助觸點在合位，因此WL+、SA5、SA6、LD、R、QF1、QF2、KM、WC-形成回路。LD會發(fā)出閃光。手柄順時針旋轉(zhuǎn)45°，SA1和SA2將接通，其它觸點斷開。KM觸點閉合，導(dǎo)通合閘回路，使得斷路器合閘。合閘后，手柄將自動返回到0°位置。此時斷路器QF常開輔助觸點閉合、常閉輔助觸點打開。紅燈指示回路中WC+、HD、R、QF3、QF4、YT、WC-形成回路，紅燈平光?！?.2.2控制開關(guān)

故障跳閘過程：

KA的閉合將直接導(dǎo)致：WC+、KA、QF3、QF4、YT和WC-之間形成回路，最終WC+和WC-上的電壓完全作用于跳閘線圈YT上，斷路器跳閘。斷路器跳閘后其輔助觸點的位置發(fā)生變化，將導(dǎo)致結(jié)果：1）事故音響回路中的M708+、SA9、SA10（此時手柄位置未發(fā)生變化）、QF5、QF6、-700導(dǎo)通，M708+接入中央信號回路（上圖中未顯示）,發(fā)出事故音響。2）WL+、SA5、SA6、LD、R、QF1、QF2、KM、WC-形成回路，綠燈閃光指示當(dāng)前斷路器位置異常?！?.2.3

小母線在二次系統(tǒng)中，除了直流電源小母線用于給不同的設(shè)備分配電能，交流電壓小母線和輔助小母線主要用于集中和分配信號。

直流電源小母線用于實現(xiàn)直流屏柜向不同的保護裝置、測控裝置等設(shè)備供電。

交流電壓小母線用于PT二次側(cè)電壓信號向不同保護測量裝置的分配。在發(fā)電廠及變電站中，根據(jù)控制、信號、繼電保護、自動裝置等的需要，可設(shè)置輔助小母線，這些小母線分別布置在控制室的屏上和配電裝置內(nèi)?！?.2.4接線端子、電纜和絕緣導(dǎo)線繼電器、接觸器、控制開關(guān)、指示燈、各類保護和自動裝置等基本元件，需要連接成可以實現(xiàn)二次系統(tǒng)測量、控制、監(jiān)視和保護功能的電路。這些設(shè)備的連接需要依靠導(dǎo)體和接線端子來實現(xiàn)。常用的導(dǎo)體為絕緣導(dǎo)線和電纜，絕緣導(dǎo)線主要用于屏內(nèi)或裝置內(nèi)配線，而電纜用于連接距離較遠的設(shè)備。

屏柜或裝置內(nèi)部的連線一般以絕緣導(dǎo)線來實現(xiàn)。

屏柜之間、室內(nèi)外之間的二次設(shè)備的連接則需要采用控制電纜來實現(xiàn)。

接線端子是二次系統(tǒng)中用于連接屏柜內(nèi)部和外部的連接元件§5.2.5

成套保護裝置和測控裝置

成套式的保護裝置，即將保護元件、控制元件等集中于單一裝置中，裝設(shè)于保護、測控屏柜中提供給用戶使用。用戶只需要使用電纜將保護、測控屏柜和其他屏柜及斷路器等設(shè)備連接起來就完成了二次回路的構(gòu)建?！?.2.5

成套保護裝置和測控裝置所示為國外常見的元件組屏方式，微機繼電器、電磁型繼電器、控制把手等元件都布置于屏柜表面，一些連接需要運行人員自行完成。圖為我國普遍采用的成套保護和測控裝置，實現(xiàn)保護、測控功能的具體元件集成在單一的裝置之中，不需要運行人員關(guān)注如何連接?！?.3

二次回路

電氣二次部分的測量、監(jiān)視、控制和保護功能的實現(xiàn)，需要由各類繼電器、控制開關(guān)、指示燈等元件搭建相應(yīng)的電路，這些功能不同的電路統(tǒng)稱為二次回路。

根據(jù)所實現(xiàn)的功能，二次回路可以分為：保護回路，控制回路，測量和監(jiān)視回路，信號回路，為其提供電源的直流電源系統(tǒng)?！?.3.1

保護回路繼電保護回路用于實現(xiàn)對一次設(shè)備和電力系統(tǒng)的保護功能，它引入CT和PT采集的電流和電壓并進行分析，最終通過跳閘或合閘繼電器的觸點將相關(guān)的跳閘/合閘邏輯傳遞給對應(yīng)的斷路器控制回路?！?.3.2控制回路控制回路的控制對象主要是斷路器、隔離開關(guān)。控制回路不僅要求可以人工對被控對象進行操作，還要可以引入繼電器等設(shè)備的觸點實現(xiàn)自動控制。對于斷路器和隔離開關(guān)的控制可以采用遠方控制或就地控制方式。在控制回路中需要有直流電源，這是因為控制回路中設(shè)備的運行需要電能，同時控制回路功能的實現(xiàn)還依賴于可以傳遞邏輯的電信號?！?.3.3測量回路

測量回路是由各種測量儀表及其相關(guān)回路組成的，其作用是指示和記錄一次設(shè)備的運行參數(shù)，以便運行人員掌握一次設(shè)備運行情況。它是分析電能質(zhì)量、計算經(jīng)濟指標、了解系統(tǒng)潮流和主設(shè)備運行工況的主要依據(jù)。測量回路分為電流回路與電壓回路。§5.3.4信號回路

信號系統(tǒng)由信號發(fā)送機構(gòu)、接收顯示元件及其傳遞網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其作用是準確、及時地顯示出相應(yīng)的一次設(shè)備的工作狀態(tài)，為運行人員提供操作、調(diào)節(jié)和處理故障的可靠依據(jù)。信號回路按其電源可分為強電信號回路和弱電信號回路。按其用途可分為位置信號、事故信號、預(yù)告信號、指揮信號和聯(lián)系信號。

事故信號和預(yù)告信號都需要在主控室或集中控制室中反映出來，他們是電氣設(shè)備各信號的中央部分，通常稱為中央信號將事故信號、預(yù)告信號回路及其他一些公共信號回路集中在一起成為一套裝置，稱為中央信號裝置§5.3.5操作電源系統(tǒng)

在變電站中，繼電保護和自動裝置、控制回路、信號回路及其他二次回路的工作電源，稱為操作電源。操作電源系統(tǒng)，由電源設(shè)備和供電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。變電站的操作電源有直流操作電源和交流操作電源兩種?！?.3.5操作電源系統(tǒng)

直流操作電源又可分為獨立式直流電源和非獨立式直流電源。獨立式直流電源有蓄電池直流電源和電源變換式直流電源；非獨立式直流電源有硅整流電容儲能直流電源和復(fù)式整流直流電源。

交流操作電源系統(tǒng)就是直接使用交流電源，正常運行時一般由PT或站用變壓器作為斷路器的控制和信號電源，故障時由CT提供斷路器的跳閘電源。

還有一種交流不間斷電源系統(tǒng)(UPS)，可向需要交流電源的負荷提供不間斷的交流電源。它的基本原理是將來自蓄電池的直流變換成正弦交流電。§5.4

相對編號法與安裝接線圖

實際工程應(yīng)用中要采用安裝接線圖來實現(xiàn)電路的連接，安裝接線圖的完成要依賴于相對編號法則來實現(xiàn)。+BM-BM1D281D52…

……

…圖為一個保護測控屏柜的屏柜布置圖，描述的是保護測控屏柜上裝置的實際布設(shè)，并賦予每個元件以唯一的編號。每個元件的接線端子也進行編號，從而實現(xiàn)了連接部分的編號唯一?！?.4

相對編號法與安裝接線圖主控制室至隔離開關(guān)至隔離開關(guān)CT斷路器電纜溝1324二次系統(tǒng)連接示意圖1、繼電保護屏柜2、室外端子箱3、斷路器機構(gòu)箱4、CT二次接線盒§5.4

相對編號法與安裝接線圖

屏柜和外部設(shè)備的連接則往往采用回路號標注的方式。至室外XX線端子箱至室外XX線端子箱4×2.5mm28×1.5mm28×1.5mm24×2.5mm28×1.5mm24×1.5mm24×1.5mm24×2.5mm24×2.5mm24×2.5mm2至主控室XX線保護屏至主控室XX線保護屏至A相CT至B相CT至C相CT至母線側(cè)刀閘至線路側(cè)刀閘至斷路器機構(gòu)箱圖分別為繼電保護接線端子與端子箱的接線?？梢钥闯?，繼電保護、端子箱、斷路器機構(gòu)箱和CT接線盒等設(shè)備之間由電纜連接，用于傳輸信號的電纜芯被以唯一的回路號所標注，使得我們可以很清楚這一電纜及其芯線所在二次回路及其功能。§5.5

風(fēng)電廠的二次部分

§5.5.1風(fēng)電機組的保護、控制、測量、信號風(fēng)力發(fā)電廠的監(jiān)控系統(tǒng)分為現(xiàn)地單機控制、保護、測量和信號以及中控室對各臺風(fēng)力發(fā)電機組進行集中監(jiān)控，也可在遠方（業(yè)主營地或調(diào)度機構(gòu)）對風(fēng)力發(fā)電機組進行監(jiān)視。風(fēng)力發(fā)電機組的控制器系統(tǒng)包括二部分：第一部分為計算機單元，主要功能是控制風(fēng)力發(fā)電機組；第二部分為電源單元，主要功能是使風(fēng)力發(fā)電機組與電網(wǎng)同期。§5.5.2箱式變電站中變壓器的保護、控制、測量、信號

變壓器配置高壓熔斷器保護、避雷器保護和負荷開關(guān)，采用高壓熔斷器做為短路保護，避雷器用于防御過電壓，負荷開關(guān)用于正常分合電路，不裝設(shè)專用的繼電保護裝置。

§5.5.3風(fēng)電廠控制室的控制、測量、信號風(fēng)電廠控制室布置在110kV變電所內(nèi)，與110kV變電所中控室在同一房間內(nèi)。在中控室內(nèi)采用微機對風(fēng)電廠廠區(qū)中的風(fēng)力發(fā)電機組進行集中監(jiān)控和管理?！?.5.4遙測和遙信系統(tǒng)遠程監(jiān)控人員可通過人機對話完成遠方監(jiān)視任務(wù)。操作方法與在升壓變電站控制室的值班人員的操作方法基本相同。遙測、遙信、遙控、遙調(diào)被成為變電站綜合自動化中的四遙。

“測”其實指測量，及電流電壓等模擬量數(shù)據(jù)的本地搜集及遠方傳輸與監(jiān)視；

“信”指信號，指發(fā)生在發(fā)電廠和變電站中的某一設(shè)備或系統(tǒng)狀態(tài)的變化；

“控”指控制，其控制對象為斷路器、隔離開關(guān)等控制設(shè)備；

“調(diào)”指調(diào)整，調(diào)整不同于控制，控制最終實現(xiàn)了狀態(tài)的變化，而調(diào)整是在某一狀態(tài)范圍的調(diào)整。

§5.6

升壓變電站的二次部分

按照“無人值班”（少人值守）原則進行設(shè)計，采用全計算機監(jiān)控方式，通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行機組的啟、停及并網(wǎng)操作、主變高壓側(cè)斷路器和線路斷路器的操作、站用電切換、輔助設(shè)備控制等?！?.6.1升壓站的控制、測量、信號（1）110kV及以上變電所的控制、測量和信號的原則：a)110kV變電所的主要電氣設(shè)備可現(xiàn)地控制也可采用集中監(jiān)控系統(tǒng)。b)110kV隔離開關(guān)、與相應(yīng)的斷路器和接地刀閘之間，裝設(shè)閉鎖裝置。c)110kV變電所監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為站級層和間隔層，網(wǎng)絡(luò)按雙網(wǎng)考慮，通信介質(zhì)采用光纖。站級層采用總線型?！?.6.1升壓站的控制、測量、信號（2）監(jiān)控系統(tǒng)的功能：運行監(jiān)視功能事故順序記錄和事故追憶功能運行管理功能遠動功能運行管理功能§5.6.1升壓站的控制、測量、信號（3）電測量：

全站配置一套計費裝置，關(guān)口計費點設(shè)置為：產(chǎn)權(quán)分界點，即在變電站110kV出線及對側(cè)變電站接入間隔中實施。

同時在本站配置一臺電量采集器，完成對電能表的數(shù)據(jù)采集。電度測量選擇智能式電子電度表（4）信號及其傳遞：信號分為電氣設(shè)備運行狀態(tài)信號，電氣設(shè)備和線路事故和故障信號。按《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)可行性研究報告》將系統(tǒng)要求的遙測量和遙信信號通過相互獨立的通道傳輸?shù)降卣{(diào)。

§5.6.2升壓站的繼電保護（1）110kV主變壓器保護：

主變壓器保護：配置一套二次諧波制動原理的微機型縱差保護，保護動作跳變壓器各側(cè)斷路器。

差動保護是變壓器的基本電氣量主保護，用于保護變壓器本身故障，其原理為基爾霍夫電流定律，將變壓器看作一個節(jié)點，則流入變壓器的電流應(yīng)該和流出的相同。k1?KDIr.TA1???II.III.TA2I1.I2.k2?KDIr.TA1???II.III.TA2I1.I2.雙繞組變壓器差動保護單相原理接線圖

§5.6.2升壓站的繼電保護除了比率制動差動保護，一般還裝設(shè)差動速斷保護用于快速動作于較為嚴重的故障。非電量保護：重瓦斯、輕瓦斯、油溫、繞組溫度、壓力釋放，保護動作于發(fā)信號。非電量保護也用于保護變壓器本體除了裝設(shè)主保護，變壓器還裝設(shè)有后備保護，后備保護用于防御變壓器本身和外部系統(tǒng)的故障，常見的后備保護是用于防止相見短路的電流保護和用于防止接地短路的零序電流和零序電壓保護。

§5.6.2升壓站的繼電保護容量較大的變壓器則一般采用帶時限的過電流保護作為后備保護

在220kV以上系統(tǒng)，為了保護變壓器本身，復(fù)合電壓閉鎖過流還需要加裝方向元件

為了防御外部或變壓器本體的接地故障，還裝設(shè)有零序電流和零序電壓保護

此外，變壓器還裝設(shè)有主變過負荷保護，帶時限動作于發(fā)信、啟動風(fēng)扇、閉鎖有載調(diào)壓，或跳低壓側(cè)分段斷路器。

§5.6.2升壓站的繼電保護（2）110kV或220kV線路保護：

對于風(fēng)電場中的220kV或110kV線路保護，也需要裝設(shè)相應(yīng)的線路保護對于國內(nèi)成套式線路保護來講，110kV線路保護常裝設(shè)有三段式距離保護和四段式零序保護，成套保護本身一般還裝設(shè)有自動重合閘，用于區(qū)分線路的瞬時性故障和永久性故障

對于220kV及以上的電氣設(shè)備要求繼電保護雙重化配置，即裝配兩套獨立工作的繼電保護裝置，同時一般加裝可以保護線路全長的全線速動保護，即高頻、電流差動保護。

§5.6.2升壓站的繼電保護（3）站用變保護

設(shè)置電流速斷、限時電流速斷和過電流保護，保護動作于跳開所用變斷路器。零序過電流保護，動作于跳開主變低壓側(cè)斷路器。

（4）10~35kV進線保護

限時電流速斷、過電流、零序過電流保護，保護動作于斷開本進線斷路器。

§5.6.2升壓站的繼電保護（5）10~35kV電容器保護裝設(shè)限時電流速斷、定時限過電流、過欠電壓、不平衡電壓、零序過電流保護，保護動作于斷開電容器回路斷路器。（6）其它配置

一般要配置一個錄波裝置柜，記錄設(shè)備事故時的線路和主變電流電壓等參數(shù)值的變化波形。線路及主變部分綜自設(shè)備布置在主控室或單獨的繼電器室?！?.6.3升壓站的操作電源系統(tǒng)

操作電源系統(tǒng)包括直流和交流系統(tǒng)

變電所直流系統(tǒng)電壓采用DC220V交流電源供電的集中監(jiān)控設(shè)備可由交流不停電電源供電?！?.6.4升壓站的圖像監(jiān)控圖象監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)視的場所包括：主變壓器、電容器室、GIS室、高低壓開關(guān)室、進廠大門、主要風(fēng)機位等重要部位

監(jiān)控系統(tǒng)可采用具有多媒體技術(shù)支持數(shù)字式裝置。主要由三部分組成：第一部分在主要監(jiān)視的場所的各個重要部位，安裝監(jiān)控前端設(shè)備－一體化球機；第二部分為傳輸網(wǎng)絡(luò)，主要完成將前端設(shè)備的音視頻信號和監(jiān)控信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，并預(yù)留遠程傳輸接口，傳輸介質(zhì)采用同軸電纜或光纖；第三部分為監(jiān)控中心，主要包括多媒體數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)主機、長時間錄像機、打印機等?！?.7變電站綜合自動化技術(shù)

變電站綜合自動化技術(shù)把電力系統(tǒng)自動化技術(shù)與先進的計算機技術(shù)、通訊技術(shù)和現(xiàn)代電力電子技術(shù)等相結(jié)合，從而實現(xiàn)對變電站的二次設(shè)備的功能進行重新組合和優(yōu)化設(shè)計，完成對變電站全部設(shè)備的監(jiān)視、測量和控制。國內(nèi)變電站自動化經(jīng)歷了以下三個發(fā)展階段：1．20世紀70年代以前的傳統(tǒng)變電站階段2．內(nèi)含微機遠動系統(tǒng)RTU的變電站階段3．變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展階段§5.7.1

變電站綜合自動化的功能①微機繼電保護功能；②遠動終端RTU功能；③當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能；④自動裝置功能；⑤其他功能；§5.7.1.1

微機繼電保護微機繼電保護與非微機的常規(guī)繼電保護相比具有以下特點：(1)微機繼電保護裝置有在線自檢功能(2)微機繼電保護裝置的保護性能超過了常規(guī)繼電保護(3)微機繼電保護裝置提供了一些附加功能(4)微機繼電保護裝置還提供了重要的附加功能(5)其它特點§5.7.1.1

微機繼電保護綜合自動化變電站的微機繼電保護與非綜合自動化變電站的微機繼電保護相比又更進了一步，例如：(1)通信功能大大增強。(2)能配合變電站監(jiān)控系統(tǒng)共同完成測控功能，功能強弱視不同的情況而定。(3)更友好的人機對話功能。§5.7.1.2遠動終端RTU功能在發(fā)電廠或變電站內(nèi)按規(guī)約完成遠動數(shù)據(jù)采集、處理、發(fā)送、接收以及輸出執(zhí)行等功能的設(shè)備，稱為遠動終端終端RTU。遠動終端終端RTU的主要任務(wù)是，將表征電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的各發(fā)電廠和變電站的有關(guān)實時信息采集到調(diào)度控制中心；把調(diào)度控制中心的命令發(fā)往發(fā)電廠和變電所，對設(shè)備進行控制和調(diào)節(jié)。

§5.7.1.3

當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)主要功能如下：（1）數(shù)據(jù)采集功能（2）事件順序記錄與事故追憶功能（3）操作控制功能（4）運行監(jiān)視（5）越限報警功能（6）人機聯(lián)系功能（7）數(shù)據(jù)處理與記錄功能§5.7.1.4自動裝置功能：變電站常見自動裝置包括：故障錄波及測距裝置、電壓無功控制綜合裝置、低頻減載裝置、備自投裝置、小電流接地裝置?！?.7.2

變電站綜合自動化系統(tǒng)的特點

1．系統(tǒng)綜合化變電站綜合自動化系統(tǒng)中的綜合化有兩點含義：

(1)硬件綜合化。繼電保護可以和遠動終端RTU進行硬件綜合，即繼電保護承擔(dān)全部或部分的RTU功能。遠動終端RTU也可以和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)進行硬件綜合。(2)信息管理綜合化。就是把繼電保護、RTU和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)等產(chǎn)生的信息綜合起來?！?.7.2

變電站綜合自動化系統(tǒng)的特點

2．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分布分層分散化。

分布式結(jié)構(gòu)是指把一個很復(fù)雜的系統(tǒng)分解為若干個子系統(tǒng)；各個子系統(tǒng)并行、協(xié)同工作；各個子系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，共享信息；共同完成整個系統(tǒng)各項功能。

分層結(jié)構(gòu)是指將系統(tǒng)縱向分為多個層次，以利于發(fā)揮不同層次的特點。系統(tǒng)分散化是指系統(tǒng)的組成部分就地安裝。

3．信息通信網(wǎng)絡(luò)化。4．人機聯(lián)系人性化。§5.7.3

變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從國內(nèi)外變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展歷史來看，其結(jié)構(gòu)形式有集中式、分布式系統(tǒng)集中組屏、面向?qū)ο蟮姆謱臃植挤稚⑹胶腿稚⑹降人姆N類型。§5.7.3.1

集中式結(jié)構(gòu)集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)是由以下兩大部分組成：(1)一臺或多臺計算機完成變電站所有繼電保護和自動裝置的功能。(2)一臺或多臺工控機完成RTU功能、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能、人機聯(lián)系功能?！?.7.3.1

集中式結(jié)構(gòu)集中式結(jié)構(gòu)的自動化系統(tǒng)示意圖§5.7.3.2

分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)為了解決集中式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的引起問題，這種系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)。其最主要的特點是把集中式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的工控機用多個小計算機系統(tǒng)代替，以減輕工控機的工作、提高系統(tǒng)的可靠性。§5.7.3.3面向?qū)ο蟮姆謱臃植挤稚⑹浇Y(jié)構(gòu)這種分層分布分散式結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)按縱向分為三層：間隔層，網(wǎng)絡(luò)層，變電站層。每個間隔層由多種不同的單元設(shè)備組成。變電站層是指直接面向當(dāng)?shù)乇O(jiān)控人員和調(diào)度用戶的高層設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)層包括間隔層上的通信接口、通信導(dǎo)線和變電站層通信接口等通信設(shè)備?！?.7.3.3面向?qū)ο蟮姆謱臃植挤稚⑹浇Y(jié)構(gòu)所謂的“面向?qū)ο蟆笔侵赴验g隔層按所屬一次設(shè)備的不同劃分為不同的間隔

這種系統(tǒng)的特點很多，最主要的特點是：(1)面對對象進行適當(dāng)綜合。(2)系統(tǒng)分散化?！?.7.3.3面向?qū)ο蟮姆謱臃植挤稚⑹浇Y(jié)構(gòu)10kV配電室、開關(guān)柜和安裝在開關(guān)柜上的線路保護裝置§5.7.3.4

全分散式的結(jié)構(gòu)它在面向?qū)ο蟮姆謱臃植挤稚⑹浇Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上更進了一步：(1)取消了保護管理機，電能管理機，可靠性更高。(2)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控主機直接接在網(wǎng)絡(luò)上，與總控機不直接通訊。即當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能與遠動功能基本分開，可靠性更高。(3)間隔層分散安裝在開關(guān)柜上。

(4)主控室內(nèi)的變電站層（監(jiān)控主機等），直接通過網(wǎng)絡(luò)與間隔層聯(lián)系?！?.7.3.4

全分散式的結(jié)構(gòu)完全分散式結(jié)構(gòu)示意圖§5.7.3.4

全分散式的結(jié)構(gòu)

上圖是某公司的變電站綜合自動化系統(tǒng)典型配置圖。它取消了集中式的管理機，很接近完全分散式的結(jié)構(gòu)形式。風(fēng)電場電氣系統(tǒng)第6章配電裝置關(guān)注的問題配電裝置的圖示，配電裝置的設(shè)計要求是什么？配電裝置的種類有哪些？應(yīng)該如何選型和布置？風(fēng)電場發(fā)電機組的排列布置，升壓站電工建筑物的布置。第6章配電裝置教學(xué)目標了解風(fēng)電場配電裝置的概念和表示方法，熟悉各種常見的配電裝置，理解和掌握配電裝置的設(shè)計要求及選型和布置方法，了解風(fēng)電場發(fā)電機組的排列布置和升壓變電站電工建筑物的布置。

配電裝置可以理解為接受和分配電能的裝置，它是電氣主接線的具體實現(xiàn)，用于完成進出線回路之間的連接。配電裝置不僅僅包括母線、斷路器、隔離開關(guān)、互感器等電氣設(shè)備，還可能包括繼電保護裝置、測量表計以及架構(gòu)、電纜溝、房屋通道等輔助設(shè)備。它是集電力、結(jié)構(gòu)、土建等技術(shù)于一體的整體裝置，最終用于實現(xiàn)發(fā)電機、變壓器、線路等回路的連接。第6章配電裝置

不同于電氣主接線圖對于電路的抽象描述，為了描述配電裝置自身的結(jié)構(gòu)形狀，配電裝置的圖示常采用平面布置圖+斷面圖的描述方式§6.1

配電裝置的圖示如以下兩圖所示，以兩個二維圖形描述配電裝置的三維空間外形和結(jié)構(gòu)。§6.1

配電裝置的圖示§6.2.1滿足安全凈距的要求

不同的電氣設(shè)備之間、電氣設(shè)備的不同相之間都要求保持足夠的距離以滿足絕緣的要求，即滿足最小安全凈距的要求

最小安全凈距指在這一距離下，無論是在正常最高工作電壓或出現(xiàn)內(nèi)、外部過電壓時，都不至使空氣間隙被擊穿。最小安全凈距A類分為A1和A2值，A1和A2值是根據(jù)過電壓與絕緣配合計算，并根據(jù)間隙放電試驗曲線來確定的，而B、C、D、E等類安全凈距是在A值的基礎(chǔ)上再考慮運行維護、設(shè)備移動、檢修工具活動范圍、施工誤差等具體情況而確定的。

§6.2配電裝置的設(shè)計要求

§6.2.1滿足安全凈距的要求1)A值：A1——帶電部分至接地部分之間的最小電氣凈距；A2——不同相的帶電導(dǎo)體之間的最小電氣凈距。

2)B值：B1——帶電部分至柵狀遮欄間的距離和可移動設(shè)備在移動中至帶電裸導(dǎo)體間的距離，即

式中750——考慮運行人員手臂誤入柵欄時手臂的長度B2——帶電部分至網(wǎng)狀遮欄間的電氣凈距，即

式中30——考慮在水平方向的施工誤差；70——指運行人員手指誤入網(wǎng)狀遮欄時，手指長度不大于此值

§6.2.1滿足安全凈距的要求3)C值：C值為無遮欄裸導(dǎo)體至地面的垂直凈距。保證人舉手后，手與帶電裸導(dǎo)體間的距離不小于A1值，即

式中2300——運行人員舉手后的總高度；200——屋外配電裝置在垂直方向上施工誤差4)D值：D值為不同時停電檢修的平行無遮欄裸導(dǎo)體之間水平凈距，即

式中1800——考慮檢修人員和工具的允許活動范圍；200——考慮屋外條件較差而取得裕度

§6.2.1滿足安全凈距的要求

5)E值：E值為屋內(nèi)配電裝置通向屋外的出線套管中心線至屋外通道的距離。

35kV及以下取E=4000mm；60kV及以上，E=A1+3500(mm)，并取整數(shù)值，其中3500為人站在載重汽車車廂中舉手的高度，mm。§6.2.1滿足安全凈距的要求圖為屋內(nèi)配電裝置安全凈距校驗圖(1)配電裝置中，電氣設(shè)備的柵狀遮欄高度不應(yīng)低于1200mm，柵狀遮欄至地面的凈距以及柵條間的凈距應(yīng)不大于200mm。(2)配電裝置中，電氣設(shè)備的網(wǎng)狀遮欄高度不應(yīng)低于1700mm，網(wǎng)狀遮欄網(wǎng)孔不應(yīng)大于40mm×40mm。(3)位于地面（或樓面）上面的裸導(dǎo)體導(dǎo)電部分，如其尺寸受空間限制不能保證C值時，應(yīng)采用網(wǎng)狀遮欄隔離。網(wǎng)狀遮欄下通行部分的高度不應(yīng)小于1900mm?！?.2.1滿足安全凈距的要求圖為室外配電裝置安全凈距校驗圖§6.2.1滿足安全凈距的要求工程上采用相間距離和相對地的距離，通常大于下面兩表所列的數(shù)值。符號實

用

范

圍圖號額

定

電

壓

（kV）3～1015～203563110J110220J330J500JA11.帶電部分至接地部分之間2.網(wǎng)狀遮攔向上延伸線距地處與遮欄上方帶電部分之間10-110-22003004006509001000180025003800A21.不同相的帶電部分之間2.斷路器和隔離開關(guān)的端口兩側(cè)引線帶電部分之間10-110-320030040065010001100200028004300B11.設(shè)備運輸時，其外廓至無遮欄帶電部分之間2.交叉的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間3.柵狀遮欄至絕緣體和帶電部分之間①4.帶電作業(yè)時帶電部分至接地部分之間10-110-210-3950105011501400②1650②1750②2550②3250②4550B21.網(wǎng)狀遮欄至帶電部分之間10-230040050070010001100190026003900C1.無遮欄裸導(dǎo)體至地面之間2.無遮欄裸導(dǎo)體至建筑物、構(gòu)筑物頂部之間10-210-3270028002900310034003500430050007500D1.平行的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間2.帶電部分與建筑物、構(gòu)建物的邊沿部分之間10-110-2220023002400260029003000380045005800屋外配電裝置的安全凈距（mm）§6.2.1滿足安全凈距的要求符號適

用

范

圍圖號額

定

電

壓

（kV）361015203563①110J110①220J④A11.帶電部分至接地部分之間2.網(wǎng)狀和板狀遮攔向上延伸線距地處與遮欄上方帶電部分之間10-4751001251501803005508509501800A21.不同相的帶電部分之間2.斷路器和隔離開關(guān)的端口兩側(cè)引線帶電部分之間10-47510012515018030055090010002000B11.柵狀遮欄帶電部分之間2.交叉的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間10-410-582585087590093010501300160017001550B2網(wǎng)狀遮欄至帶電部分之間

②10-417520022525028040065095010501900C無遮欄裸導(dǎo)體至地（樓）面之間10-42375240024252450248026002850315032504100D平行的不同時停電檢修的無遮欄裸導(dǎo)體之間10-41875190019251950198021002350260027503600E通往屋外的出線套管至屋外通道的路面

③10-54000400040004000400040004500500050005000屋內(nèi)配電裝置的安全凈距（mm）§6.2.2施工、運行和檢修的要求配電裝置的設(shè)計要考慮現(xiàn)場施工的便利，結(jié)構(gòu)在滿足安全運行的前提下應(yīng)該盡量予以簡化，并考慮構(gòu)件的標準化和工廠化，減少架構(gòu)類型以節(jié)省三材、縮短工期，同時配電裝置的施工工藝布置設(shè)計應(yīng)考慮土建施工誤差，確保電氣安全距離的要求，分期建設(shè)和擴建過渡的便利也是配電裝置的設(shè)計必須考慮在運行中應(yīng)考慮各級電壓配電裝置之間，以及它們和各種建筑物之間的距離和相對位置，應(yīng)按最終規(guī)模統(tǒng)籌規(guī)劃，充分考慮運行的安全和便利。在檢修工作中應(yīng)充分考慮檢修中人員及具體檢修作業(yè)對于安全的影響，以保證人員和檢修機械在保證足夠安全凈距的情況下的作業(yè)方便?！?.2.3噪聲的允許標準及限制措施

配電裝置中的噪聲源主要是變壓器、電抗器及電暈放電

對500kV電氣設(shè)備距外殼2m外的噪聲水平，宜不超過下述數(shù)值：電抗器：80dB；斷路器：連續(xù)性噪聲水平85dB；非連續(xù)性噪聲水平，屋內(nèi)為90dB，屋外為110dB；變壓器等其他設(shè)備：85dB。

限制噪聲的措施有：

1）優(yōu)先選用低噪聲或符合標準的電氣設(shè)備；2）注意主（網(wǎng)）控室、通信樓、辦公室等與主變壓器的距離和相對位置，盡量避免平行相對布置?！?.2.4靜電感應(yīng)的場強水平和限制措施在高壓輸電線路或配電裝置的母線下和電氣設(shè)備附近有對地絕緣的導(dǎo)電物體時，由于電容耦合感應(yīng)而產(chǎn)生電壓。當(dāng)上述被感應(yīng)物體接地時，就產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種感應(yīng)通稱為靜電感應(yīng)。

常以空間場強來衡量某處的靜電感應(yīng)水平

所謂空間場強，是指離地面1.5m處的空間電場強度。

§6.2.4靜電感應(yīng)的場強水平和限制措施

關(guān)于靜電感應(yīng)的限制措施，設(shè)計時應(yīng)注意：①盡量不要在電氣設(shè)備上部設(shè)置帶電導(dǎo)體；②對平行跨導(dǎo)線的相序排列要避免同相布置，盡量減少同相導(dǎo)線交叉及同相轉(zhuǎn)角布置，以免場強直接疊加；③當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟合理時，可適當(dāng)提高電器及引線安裝高度；④控制箱和操作設(shè)備盡量布置在場強較低區(qū)，必要時可增設(shè)屏蔽線或設(shè)備屏蔽環(huán)等?！?.2.5電暈無線電干擾和控制在超高壓配電裝置內(nèi)的設(shè)備、母線和設(shè)備間連接導(dǎo)線，由于電暈產(chǎn)生的電暈電流具有高次諧波分量，形成向空間輻射的高頻電磁波，從而對無線電通信、廣播和電視產(chǎn)生干擾。為增加載流量及限制無線電干擾，超高壓配電裝置的導(dǎo)線采用擴徑空芯導(dǎo)線、多分裂導(dǎo)線、大直徑鋁管或組合鋁管等。配電裝置根據(jù)其安裝地點分為：屋內(nèi)式和屋外式根據(jù)其裝配方式分為成套式和裝配式?！?.3配電裝置的分類§6.3.1裝配式和成套式

裝配式指配電裝置在現(xiàn)場將電器組裝而成而制造廠根據(jù)要求將配電裝置內(nèi)的開關(guān)電器、互感器等組成電路成套運至現(xiàn)場安裝使用的成為成套配電裝置。

成套式配電裝置常用于室內(nèi)，常見的類型有：低壓配電屏、高壓開關(guān)柜、氣體全封閉組合電器GIS等，其中GIS也根據(jù)實際情況可能采用屋外布置。

高壓開關(guān)柜一般分為固定式和手車式氣體全封閉組合電器GIS將斷路器、隔離開關(guān)、快速或慢速接地開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線和出現(xiàn)套管等元件，按照電氣主接線的要求依次連接，組成一個整體，并且全部封閉于接地的金屬外殼內(nèi)§6.3.1裝配式和成套式1234567891、4隔離開關(guān)

2斷路器3互感器5繼電器6表計7隔離開關(guān)操作機構(gòu)

8斷路器操作機構(gòu)9斷路器控制把手10kV成套高壓開關(guān)柜如圖§6.3.1裝配式和成套式可以看出相對于獨立裝配的電氣組合，其所占空間要小很多安裝于室外的GIS安裝于室外的GIS§6.3.2屋內(nèi)配電裝置§6.3.2.1屋內(nèi)配電裝置的分類及特點

發(fā)電廠和變電站的屋內(nèi)配電裝置，按其布置型式，一般可以分為三層、二層和單層式。三層式是將所有電器依其輕重分別布置在各層中，二層式是將斷路器和電抗器布置在第一層，將母線、母線隔離開關(guān)等較輕設(shè)備布置在第二層

在屋內(nèi)配電裝置中，通常將同一回路的電氣設(shè)備和導(dǎo)體布置在一個間隔內(nèi)。各間隔依次排列起來形成所謂的列，按行程的列數(shù)可分為單列布置和雙列布置?！?.3.2.2

屋內(nèi)配電裝置的布置原則（1）總體布置

1)盡量將電源布置在每段母線的中部2)同一回路的電器和導(dǎo)體應(yīng)布置在一個間隔內(nèi)3)較重的設(shè)備（如電抗器）布置在下層4)充分利用間隔的位置。5)設(shè)備對應(yīng)布置，便于操作。6)有利于擴建?！?.3.2.2

屋內(nèi)配電裝置的布置原則

（2）屋內(nèi)配電裝置的設(shè)備布置

1)母線及隔離開關(guān)

母線通常裝在配電裝置的上部，一般呈水平、垂直和直角三角形布置。母線隔離開關(guān)，通常設(shè)在母線的下方。

2)斷路器及其操動機構(gòu)

斷路器通常設(shè)在單獨的小室內(nèi)。油斷路器小室的形式，按照油量多少及防爆結(jié)構(gòu)的要求，可分為敞開式、封閉式以及防爆小室。斷路器的操動機構(gòu)設(shè)在操作通道內(nèi)。§6.3.2.2

屋內(nèi)配電裝置的布置原則

3)互感器和避雷器：

電流互感器無論是干式或油浸式，都可和斷路器放在同一小室內(nèi)。穿墻式電流互感器應(yīng)盡可能作為穿墻套管使用。電壓互感器都經(jīng)隔離開關(guān)和熔斷器接到母線上，需占用專用的間隔當(dāng)母線上接有架空線路時，母線上應(yīng)裝避雷器

4)電抗器：

電抗器比較重，大多布置在封閉小室的第一層。電抗器按其容量不同有三種不同的布置方式：三相垂直布置、品字形布置和三相水平布置§6.3.2.2

屋內(nèi)配電裝置的布置原則5)電纜隧道及電纜溝：

電纜隧道及電纜溝是用來放置電纜的。為使電力電纜發(fā)生事故時不致影響控制電纜，一般將電力電纜與控制電纜分開排列在過道兩側(cè)。

6)配電裝置室的通道和出口：配電裝置的布置應(yīng)便于設(shè)備操作、檢修和搬運，故需設(shè)置必要的通道（走廊）。為了保證工作人員的安全及工作的便利，不同長度的屋內(nèi)配電裝置室，應(yīng)有一定數(shù)目的出口?！?.3.2.2

屋內(nèi)配電裝置的布置原則

7)配電裝置室的采光和通風(fēng)：

配電裝置室可以開窗采光和通風(fēng)，但應(yīng)采取防止雨雪、風(fēng)沙、污穢和小動物進入室內(nèi)的措施。配電裝置室應(yīng)按事故排煙要求，裝設(shè)足夠的事故通風(fēng)裝置?！?.3.2.2

屋內(nèi)配電裝置實例10kV配電裝置進出線斷面圖1—主變壓器進線柜；2—10kV出線柜；3—高壓穿墻套管；4—封閉母線橋§6.3.2.2

屋內(nèi)配電裝置實例110kV配電裝置斷面圖§6.3.3

屋外配電裝置§6.3.3.1屋外配電裝置的分類及特點屋外配電裝置將所有電氣設(shè)備和母線都裝設(shè)在露天的基礎(chǔ)、支架或構(gòu)架上。屋外配電裝置的結(jié)構(gòu)形式，除與電氣主接線、電壓等級和電氣設(shè)備類型有密切關(guān)系外，還與地形地勢有關(guān)。根據(jù)電氣設(shè)備和母線布置的高度，屋外配電裝置可分為中型配電裝置、高型配電裝置和半高型配電裝置?！?.3.3.1屋外配電裝置的分類及特點1)中型配電裝置中型配電裝置是將所有電氣設(shè)備都安裝在同一水平面內(nèi)，并裝在一定高度的基礎(chǔ)上，母線所在的水平面稍高于電氣設(shè)備所在的水平面，母線和電氣設(shè)備均不能上、下重疊布置。中型配電裝置按照隔離開關(guān)的布置方式，可分為普通中型配電裝置和分相中型配電裝置。2)高型配電裝置高型配電裝置是將一組母線及隔離開關(guān)與另一組母線及隔離開關(guān)上下重疊布置的配電裝置高型配電裝置按其結(jié)構(gòu)的不同，可分為單框架雙列式、雙框架單列式和三框架雙列式三種類型?！?.3.3.1屋外配電裝置的分類及特點3)半高型配電裝置半高型配電裝置是將母線置于高一層的水平面上，與斷路器、電流互感器、隔離開關(guān)上下重疊布置由于高型和半高型配電裝置可大量節(jié)省占地面積，因而在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用?！?.3.3.2

屋外配電裝置的選型

1)中型配電裝置。一般用在非高產(chǎn)農(nóng)田地區(qū)及不占良田和土石方工程量不大的地方，宜在地震烈度較高的地區(qū)采用。2)高型配電裝置。一般在下列情況宜采用高型：①配電裝置設(shè)在高產(chǎn)農(nóng)田或地少人多的地區(qū)；②由于地形條件的限制，場地狹窄或需要大量開挖、回填土石方的地方；③原有配電裝置需要改建或擴建，而場地受到限制。在地震烈度較高的地區(qū)不宜采用高型。高型配電裝置適用于220kV電壓等級。

3)半高型配電裝置。適用于110kV電壓等級。§6.3.3.3

屋外配電裝置的布置原則(1)母線及構(gòu)架

屋外配電裝置的母線有軟母線和硬母線兩種。軟母線可選用較大的檔距，但一般不超過三個間隔寬度，硬母線常用的有矩形和管形。矩形母線用于35kV及以下配電裝置，管形則用于110kV及以上的配電裝置。

屋外配電裝置的構(gòu)架，可用型鋼或鋼筋混凝土制成。(2)電力變壓器

電力變壓器外殼不帶電，故采用落地布置，安裝在變壓器基礎(chǔ)上。

變壓器基礎(chǔ)一般制成雙梁形并鋪以鐵軌，軌距等于變壓器的滾輪中心距。§6.3.3.3

屋外配電裝置的布置原則(3)高壓斷路器

按照斷路器在配電裝置中所占據(jù)的位置，可分為單列、雙列和三列布置。斷路器有低式和高式兩種布置。低式布置的斷路器安裝在0.5～1m的混凝土基礎(chǔ)上，在中型配電裝置中，斷路器和互感器多采用高式布置(4)避雷器

110kV及以上的閥型避雷器多落地安裝在0.4m的基礎(chǔ)上。磁吹避雷器及35kV閥型避雷器一般采用高式布置。(5)隔離開關(guān)和互感器

隔離開關(guān)和互感器均采用高式布置，其要求與斷路器相同?！?.3.3.3

屋外配電裝置的布置原則(6)電纜溝

屋外配電裝置中電纜溝的布置，應(yīng)使電纜所走的路徑最短。(7)道路

為了運輸設(shè)備和消防的需要，應(yīng)在主要設(shè)備近旁鋪設(shè)行車道路?！?.3.3.4屋外配電裝置布置實例(1)普通中型配電裝置1、2、9-母線I、II和旁路母線；3、4、7、8-隔離開關(guān)；

5-少油斷路器；6-電流互感器；10-阻波器；11-耦合電容器；12-避雷器；13-中央門型架；

14-出線門型架；15-支持絕緣子；16-懸式絕緣子串；17-母線構(gòu)架；18-架空地線所示為220kV雙母線進出線帶旁路、合并母線架、斷路器單列布置的配電裝置§6.3.3.4屋外配電裝置布置實例

普通中型布置的特點是：布置比較清晰，不易誤操作，運行可靠，施工和維修都比較方便，構(gòu)架高度較低，抗震性能較好，所用鋼材較少，造價較低，經(jīng)過多年的實踐已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗，但占地面積較大。§6.3.3.4屋外配電裝置布置實例(2)分相中型配電裝置所謂分相布置系指隔離開關(guān)是分相直接布置在母線的正下方。1、2-主母線I、II；3-斷路器；4-伸縮式隔離開關(guān)；5-電流互感器；6-避雷器；

7-并聯(lián)電抗器；8-阻波器；9-耦合電容器及電壓互感器所示為500kV一臺半斷路器接線、斷路器三列布置的進出線斷面圖。分相中型配電裝置具有接線簡單，清晰，占地面積小的特點?！?.3.3.4屋外配電裝置布置實例(3)高型配電裝置1、2-主母線；3、4、7、8-隔離開關(guān)；5-斷路器；6-電流互感器；

9-旁路母線；10-阻波器；11-耦合電容器；12-避雷器所示為220kV雙母線進出線帶旁路、三框架、斷路器雙列布置的進出線斷面圖。該布置方式特別緊湊，縱向尺寸顯著減少，占地面積一般只有普通中型的50％；母線、絕緣子串和控制電纜的用量也比中型少?！?.3.3.4屋外配電裝置布置實例(4)半高型配電裝置所示為110kV單母線、進出線帶旁路、半高型布置的進出線斷面圖。半高型配電裝置將旁路母線與出線斷路器、電流互感器重疊布置。1-母線；2-旁路母線；3、4、7-隔離開關(guān)；5-斷路器；

6-電流互感器；8-阻波器；9-耦合電容器其優(yōu)點是：①占地面積約比中型布置減少30％；②由于將不經(jīng)常帶電運行的旁路母線及旁路隔離開關(guān)設(shè)在上層，減少高層檢修的工作量；③旁路母線與母線采用不等高布置，實現(xiàn)進出線均帶旁路母線，很方便。其缺點是，隔離開關(guān)下方未設(shè)置檢修平臺，檢修不夠方便。風(fēng)機的布設(shè)應(yīng)該綜合考慮風(fēng)場的實際情況，盡量因地制宜地優(yōu)化布置?，F(xiàn)在的一般性要求是：風(fēng)電場布置風(fēng)電機組時，在盛行風(fēng)向上要求機組間相隔5~9倍風(fēng)輪直徑，在垂直于盛行風(fēng)向上要求機組間相隔3~5倍的風(fēng)輪直徑?！?.4風(fēng)電機組的位置排列風(fēng)電機組具體布置時應(yīng)根據(jù)風(fēng)向玫瑰圖和風(fēng)能玫瑰圖確定風(fēng)電場主導(dǎo)風(fēng)向，對平坦、開闊的場址可以采用單排、多排布置風(fēng)電機組，多排布置時應(yīng)呈梅花型排列，以減少風(fēng)電機組之間的尾流影響。對于復(fù)雜地形下的風(fēng)電場，可利用WasP軟件等工具對場址風(fēng)能資源分析，尋找風(fēng)能資源豐富、具有開發(fā)價值的布機點，并結(jié)合以上一般要求進行風(fēng)機布置?！?.4風(fēng)電機組的位置排列§6.4風(fēng)電機組的位置排列1-列距，3~5倍風(fēng)輪直徑；2-連接電網(wǎng)；3-主風(fēng)向；4-行距，5~9倍風(fēng)輪直徑；5-變壓器風(fēng)電機組的梅花型布置沿海岸風(fēng)機線單列布置的風(fēng)電場§6.5.1電工建筑物的總的平面布置電工建筑物的總的平面布置應(yīng)該滿足電氣生產(chǎn)工藝流程，首先確定好占地面積大的高野配電裝置的方位，同時選擇好主控制樓或網(wǎng)控樓的位置

還應(yīng)考慮建筑物的防火間距，與廠、所內(nèi)道路路邊的間距，35~500kV出線走廊的間距，相關(guān)間距應(yīng)符合具體規(guī)定。

電工建筑物的豎向布置，需要考慮對于總體平面布置進行局部修正，統(tǒng)籌好二者之間的關(guān)系

電工建筑物的道路設(shè)計要在基本布置原則下，合理三級道路的設(shè)計路面§6.5升壓站的電工建筑物的布置§6.5.2升壓站電工建筑物的總布置§6.5.2.1高壓出線及高壓配電裝置的布置方式高壓配電裝置的位置和朝向，主要決定于對應(yīng)的高壓出線的方位，避免各級電壓架空出現(xiàn)的交叉。根據(jù)各級電壓配電裝置的相對位置（以長軸為準），一般有以下四種組合方式：

1）雙列式布置，2）L型布置3）Π型布置4）一列式布置§6.5.2.2其它設(shè)施的布置

主變壓器的布置一般在各級電壓配電裝置和調(diào)相機或靜止補償裝置較為中間的位置

靜止補償裝置一般臨近主變低壓側(cè)布置

高壓并聯(lián)電抗器及串聯(lián)補償裝置，一般布設(shè)在出線側(cè)，位于高壓配電裝置場地內(nèi)，高壓并聯(lián)電抗器也可以喝主變并列布置

主控制樓應(yīng)該綜合人員運行檢修、相對場地的視野、至場地的距離、受噪聲影響、朝向及通風(fēng)條件設(shè)計

通訊樓、值班休息室、檢修材料間等最好和控制樓聯(lián)合成一座建筑?！?.5.2.3

風(fēng)電場升壓站電工建筑物總布局高壓配電裝置的布置決定了總布局的基本格局。高壓配電裝置的位置和朝向，主要決定于對應(yīng)的高壓出線的方位，避免各級電壓架空出現(xiàn)的交叉。以此為基礎(chǔ)，再結(jié)合主變壓器、調(diào)相機、靜止補償設(shè)備的布置，并注意總平面的整體性。風(fēng)電場中的升壓站由于電壓等級較少，多為10~35kV/110kV，因此多采用雙列式布置，此外根據(jù)實際情況也可采用Π型布置或一列式布置?！?.5.2.3

風(fēng)電場升壓站電工建筑物總布局采用雙列布置的某變電站的總平面布置圖128§7風(fēng)電場的防雷和接地

7.1雷電的產(chǎn)生機理、危害及防護7.2接地的原理、意義及措施7.3大型風(fēng)力機的防雷保護7.4集電線路的防雷與接地7.5升壓變電站的防雷與接地129§7.1雷電的產(chǎn)生機理、危害及防護§7.1.1雷電的產(chǎn)生機理雷電是雷云間或雷云與地面物體間的放電現(xiàn)象。電位差可達數(shù)兆伏甚至數(shù)十兆伏，放電電流幾十千安甚至幾百千安。經(jīng)驗表明，對地放電的雷云絕大部分帶負電荷，所以雷電流的極性也為負的。雷電的類型直擊雷：雷云直接對建筑物或地面上的其他物體放電。感應(yīng)雷：包括靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷。球形雷：是一種球形的發(fā)紅光或極亮白光的火球。130直擊雷：雷云放電時，雷電流可達幾百千安。通過被雷擊物體時，產(chǎn)生大量的熱量，使物體燃燒。感應(yīng)雷：雷電感應(yīng)是雷電的第二次作用，即雷電流產(chǎn)生的電磁效應(yīng)和靜電效應(yīng)作用。在雷云向其他地方放電后，云與大地之間的電場突然消失，但建筑物的頂部或架空線路上的電荷不能很快泄入大地，殘留的大量電荷相互排斥而產(chǎn)生強大的能量使建筑物震裂。同時，殘留電荷形成的高電位，往往造成屋內(nèi)電線、金屬管道和大型金屬設(shè)備放電，擊穿電氣絕緣層或引起火災(zāi)、爆炸。§7.1.2雷電的危害131避雷針：由接閃器、支持構(gòu)架、引下線和接地體四部分構(gòu)成。原理：使雷云先導(dǎo)放電通道所產(chǎn)生的電場發(fā)生畸變，致使雷云中的電荷被吸引到避雷針，并安全泄放入地。避雷線：由懸掛在被保護物上空的鍍鋅鋼絞線（接閃器）、接地引下線和接地體組成。主要用于輸電線路、發(fā)電廠和變電站的防雷保護。原理：與避雷針基本相同，但對電場畸變的影響比避雷針小。避雷器：用來限制沿線路侵入的雷電過電壓（或因操作引起的內(nèi)過電壓）的一種保護設(shè)備。原理：實質(zhì)上是一種放電器，把它與被保護設(shè)備并聯(lián)，并在被保護設(shè)備的電源側(cè)?！?.1.3雷電的一般防護132避雷帶和避雷網(wǎng)：在建筑物最可能遭到雷擊的地方采用鍍鋅扁鋼或鍍鋅圓鋼，并通過接地引下線與埋入地中的接地體相連構(gòu)成避雷帶，再由避雷帶構(gòu)成的避雷網(wǎng)。原理：避雷帶、避雷網(wǎng)與避雷針及避雷線一樣可用于直擊雷防護。接地裝置：對地保持一個低的電位差，埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體。作用：使雷電流順利入地，減小雷電流通過時的電位升高?！?.1.3雷電的一般防護133§7.2接地的原理、意義及措施§7.2.1接地基本概念接地：在電力系統(tǒng)中，接地通常指的是接大地，即將電力系統(tǒng)或設(shè)備的某一金屬部分經(jīng)金屬接地線連接到接地電極上。電力系統(tǒng)中的接地：通常是指中性點或相線上某點的金屬部分。電氣設(shè)備的接地：通常情況下是指不帶電的金屬導(dǎo)體（一般為金屬外殼或底座）。非電氣設(shè)備的導(dǎo)體接地：如風(fēng)管、輸油管及建筑物的金屬構(gòu)件經(jīng)金屬接地線與接地電極相連接。134接地電阻：即接地裝置對地電壓與入地電流之比。它包括接地線、接地體的電阻以及接地體與土壤間的過渡電阻和大地的散流電阻。前兩者較小，可忽略不計，主要是大地的散流電阻。故接地電阻與土壤的電阻率ρ成正比，與接地體的半徑成反比。設(shè)接地裝置（接地體）為一半徑為的半球體，并認為接地體周圍土質(zhì)均勻?！?.2.1接地基本概念圖7-5接地裝置對地電位分布曲線Uk—接觸電位差；Ukb—跨步電位差135接觸電壓：即當(dāng)電氣設(shè)備絕緣損壞外殼帶電時，有可能施加于人體的電壓。為保證人身安全（≤50V）。跨步電壓：未觸及該設(shè)備，但由于人在跨步過程中，兩只腳所處的位置不同所產(chǎn)生的電壓。同樣不允許超過安全電壓（≤50V）?！?.2.1接地基本概念稱為接觸電壓；稱為跨步電壓；為帶電的設(shè)備外殼電壓；為前腳電位；為后腳電位。136工頻接地電阻：對電力系統(tǒng)中的工作接地和保護接地，接地電阻是指工頻交流（或直流）電流流過接地裝置時所呈現(xiàn)的電阻。沖擊電阻：峰值電壓與峰值電流之比。接地體上最大電壓出現(xiàn)的時刻，不一定是最大電流出現(xiàn)的時刻。工程上通常是測量工頻（或直流）接地電阻，并用沖擊系數(shù)來表示沖擊接地電阻與工頻接地電阻的關(guān)系，即：§7.2.1接地基本概念137沖擊系數(shù)：一般用實驗方法求得，在缺乏準確數(shù)據(jù)時，對集中的人工接地體或自然接地體的沖擊系數(shù)，也可按下式計算：

式中：I為沖擊電流幅值，kA；ρ為土壤電阻率，kΩ?m；l為垂直接地體或水平接地體長度，或環(huán)形閉合接地體的直徑，或方形閉合接地體的邊長，m；β及m為與接地體形狀有關(guān)的系數(shù)，對垂直接地體β=0.9，m=0.8，對水平及閉合接地體β=2.2，m=0.9。

§7.2.1