光伏變電站基礎(chǔ)知識

1、變電站基礎(chǔ)知識電力系統(tǒng)電壓等級與變電站種類電力系統(tǒng)電壓等級有220/380V （0.4 kV）,3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、 66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。輸配電系統(tǒng)以110 kV以上為主。發(fā)電廠發(fā) 電機(jī)有6 kV與10 kV兩種，現(xiàn)在以10 kV為主，用戶均為220/380V（ 0.4 kV）低壓系統(tǒng)。根據(jù)城市電力網(wǎng)規(guī)定設(shè)計(jì)規(guī)則規(guī)定：輸電網(wǎng)為500 kV、330 kV、220 kV、110kV， 高壓配電網(wǎng)為110kV、66kV，中壓配電網(wǎng)為20kV、10kV、6 kV，低壓配電網(wǎng)為0.4 kV （220V/380V）發(fā)電廠發(fā)

2、出6 kV或10 kV電，除發(fā)電廠自己用（廠用電）之外，也可以用10 kV電 壓送給發(fā)電廠附近用戶，10 kV供電范圍為10Km、35 kV為2050Km、66 kV為 30100Km、110 kV為 50150Km、220 kV為 100300Km、330 kV為 200600Km、 500 kV 為 150850Km。變配電站種類電力系統(tǒng)各種電壓等級均通過電力變壓器來轉(zhuǎn)換，電壓升高為升壓變壓器（變電站為 升壓站），電壓降低為降壓變壓器（變電站為降壓站）,一種電壓變?yōu)榱硪环N電壓的選用兩個(gè) 線圈（繞組）的雙圈變壓器，一種電壓變?yōu)閮煞N電壓的選用三個(gè)線圈（繞組）的三圈變壓器。變電站除升壓與降壓之分

3、外，還以規(guī)模大小分為樞紐站，區(qū)域站與終端站。樞紐站電 壓等級一般為三個(gè)（三圈變壓器），550kV /220kV /110kV。區(qū)域站一般也有三個(gè)電壓等級 （三圈變壓器），220 kV /110kV /35kV或110kV /35kV /10kV。終端站一般直接接到用 戶，大多數(shù)為兩個(gè)電壓等級（兩圈變壓器）110kV /10 kV或35 kV /10 kV用戶本身的變 電站一般只有兩個(gè)電壓等級（雙圈變壓器）110 kV /10kV、35kV /0.4kV、10kV /0.4kV ,其中以10kV /0.4kV為最多。變電站一次回路接線方案1）一次接線種類變電站一次回路接線是指輸電線路進(jìn)入變電站之

4、后，所有電力設(shè)備（變壓器及進(jìn)出線 開關(guān)等）的相互連接方式。其接線方案有：線路變壓器組，橋形接線，單母線，單母線分段， 雙母線，雙母線分段，環(huán)網(wǎng)供電等。2）線路變壓器組變電站只有一路進(jìn)線與一臺變壓器，而且再無發(fā)展的情況下采用線路變壓器組接線。3）橋形接線有兩路進(jìn)線、兩臺變壓器，而且再?zèng)]有發(fā)展的情況下，采用橋形接線。針對變壓器， 聯(lián)絡(luò)斷路器在兩個(gè)進(jìn)線斷路器之內(nèi)為內(nèi)橋接線聯(lián)絡(luò)斷路器在兩個(gè)進(jìn)線斷路器之外為外橋接 線。4）單母線變電站進(jìn)出線較多時(shí)，采用單母線，有兩路進(jìn)線時(shí)，一般一路供電、一路備用（不同 時(shí)供電），二者可設(shè)備用電源互自投，多路出線均由一段母線引出。5）單母線分段有兩路以上進(jìn)線，多路出線時(shí)，

5、選用單母線分段，兩路進(jìn)線分別接到兩段母線上，兩 段母線用母聯(lián)開關(guān)連接起來。出線分別接到兩段母線上。單母線分段運(yùn)行方式比較多。一般為一路主供，一路備用（不合閘）母聯(lián)合上，當(dāng)主 供斷電時(shí)，備用合上，主供、備用與母聯(lián)互鎖。備用電源容量較小時(shí)，備用電源合上后，要 斷開一些出線。這是比較常用的一種運(yùn)行方式。對于特別重要的負(fù)荷，兩路進(jìn)線均為主供，母聯(lián)開關(guān)斷開，當(dāng)一路進(jìn)線斷電時(shí)，母聯(lián) 合上，來電后斷開母聯(lián)再合上進(jìn)線開關(guān)。單母線分段也有利于變電站內(nèi)部檢修，檢修時(shí)可以停掉一段母線，如果是單母線不分 段，檢修時(shí)就要全站停電，利用旁路母線可以不停電，旁路母線只用于電力系統(tǒng)變電站。6）雙母線雙母線主要用于發(fā)電廠及大型

6、變電站，每路線路都由一個(gè)斷路器經(jīng)過兩個(gè)隔離開關(guān)分 別接到兩條母線上，這樣在母線檢修時(shí)，就可以利用隔離開關(guān)將線路倒在一條件母線上。雙 母線也有分段與不分段兩種，雙母線分段再加旁路斷路器，接線方式復(fù)雜，但檢修就非常方 便了，停電范圍可減少。變配電站二次回路1）二次回路種類變配電站二次回路包括：測量、保護(hù)、控制與信號回路部分。測量回路包括：計(jì)量測 量與保護(hù)測量。控制回路包括：就地手動(dòng)合分閘、防跳聯(lián)鎖、試驗(yàn)、互投聯(lián)鎖、保護(hù)跳閘以 及合分閘執(zhí)行部分。信號回路包括開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)信號、事故跳閘信號與事故預(yù)告信號。2）測量回路測量回路分為電流回路與電壓回路。電流回路各種設(shè)備串聯(lián)于電流互感器二次側(cè) （5A）,電流

7、互感器是將原邊負(fù)荷電流統(tǒng)一變?yōu)?A測量電流。計(jì)量與保護(hù)分別用各自的互 感器（計(jì)量用互感器精度要求高），計(jì)量測量串接于電流表以及電度表，功率表與功率因數(shù) 表電流端子。保護(hù)測量串接于保護(hù)繼電器的電流端子。微機(jī)保護(hù)一般將計(jì)量及保護(hù)集中于一 體，分別有計(jì)量電流端子與保護(hù)電流端子。電壓測量回路，220/380V低壓系統(tǒng)直接接220V或380V , 3KV以上高壓系統(tǒng)全部經(jīng)過電壓互感器將各種等級的高電壓變?yōu)榻y(tǒng)一的100V電壓，電壓表以及電度表、功率表與 功率因數(shù)表的電壓線圈經(jīng)其端子并接在100V電壓母線上。微機(jī)保護(hù)單元計(jì)量電壓與保護(hù)電 壓統(tǒng)一為一種電壓端子。3）控制回路（1）合分閘回路合分閘通過合分閘轉(zhuǎn)換

8、開關(guān)進(jìn)行操作常規(guī)保護(hù)為提示操作人員及事故跳閘報(bào)警需要， 轉(zhuǎn)換開關(guān)選用預(yù)合-合閘-合后及預(yù)分-分閘-分后的多檔轉(zhuǎn)換開關(guān)。以使利用不對應(yīng)接線進(jìn)行 合分閘提示與事故跳閘報(bào)警，國家已有標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計(jì)。采用微機(jī)保護(hù)以后，要進(jìn)行遠(yuǎn)分合閘操 作后，還要到就地進(jìn)行轉(zhuǎn)換開關(guān)對位操作，這就失去了遠(yuǎn)分操作的意義，所以應(yīng)取消不對應(yīng) 接線，選用中間自復(fù)位的只有合閘與分閘的三檔轉(zhuǎn)換開關(guān)。（2）防跳回路當(dāng)合閘回路出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行分閘，或短路事故未排除，又進(jìn)行合閘（誤操作），這時(shí)就 會出現(xiàn)斷路器反復(fù)合分閘，不僅容易引起或擴(kuò)大事故，還會引起設(shè)備損壞或人身事故，所以 高壓開關(guān)控制回路應(yīng)設(shè)計(jì)防跳。防跳一般選用電流啟動(dòng)，電壓保持的雙線圈繼

9、電器。電流線 圈串接于分閘回路作為啟動(dòng)線圈。電壓線圈接于合閘回路，作為保持線圈當(dāng)分閘時(shí)，電流 線圈經(jīng)分閘回路起動(dòng)。如果合閘回路有故障，或處于手動(dòng)合閘位置，電壓線圈起啟動(dòng)并通過 其常開接點(diǎn)自保持，其常閉接點(diǎn)馬上斷開合閘回路，保證斷路器在分閘過程中不能馬上再合 閘。防跳繼電器的電流回路還可以通過其常開接點(diǎn)將電流線圈自保持，這樣可以減輕保護(hù)繼 電器的出口接點(diǎn)斷開負(fù)荷，也減少了保護(hù)繼電器的保持時(shí)間要求。有些微機(jī)保護(hù)裝置自己已具有防跳功能，這樣就可以不再設(shè)計(jì)防跳回路。斷路器操作機(jī)構(gòu)選用彈簧儲能時(shí)，如果選用儲能后可以進(jìn)行一次合閘與分閘的彈簧儲能操作機(jī)構(gòu)(也有 用于重合閘的儲能后可以進(jìn)行二次合閘與分閘的彈簧

10、儲能操作機(jī)構(gòu))，因?yàn)閮δ芤话愣家?10秒左右，當(dāng)儲能開關(guān)經(jīng)常處于斷開位置時(shí)，儲一次能，合完之后，將儲能開關(guān)再處于斷 開位置，可以跳一次閘；跳閘之后，要手動(dòng)儲能之后才能進(jìn)行合閘，此時(shí)，也可以不再設(shè)計(jì) 防跳回路。試驗(yàn)與互投聯(lián)鎖與控制對于手車開關(guān)柜，手車推出后要進(jìn)行斷路器合分閘試驗(yàn)，應(yīng)設(shè)計(jì)合分閘試驗(yàn)按鈕。進(jìn) 線與母聯(lián)斷路，一般應(yīng)根據(jù)要求進(jìn)行互投聯(lián)鎖或控制。保護(hù)跳閘保護(hù)跳閘出口經(jīng)過連接片接于跳閘回路，連接片用于保護(hù)調(diào)試，或運(yùn)行過程中解除某 些保護(hù)功能。合分閘回路合分閘回路為經(jīng)合分閘母線為操作機(jī)構(gòu)提供電源，以及其控制回路，一般都應(yīng)單獨(dú)畫 出。信號回路開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)信號由合閘與分閘指示兩個(gè)裝于開關(guān)柜上的信

11、號燈組成：經(jīng)過操作轉(zhuǎn)換 開關(guān)不對應(yīng)接線后接到正電源上。采用微機(jī)保護(hù)后，轉(zhuǎn)換開關(guān)取消了不對應(yīng)接線，所以信號 燈正極可以直接接到正電源上。事故信號有事故跳閘與事故預(yù)告兩種信號，事故跳閘報(bào)警也要通過轉(zhuǎn)化開關(guān)不對應(yīng)后， 接到事故跳閘信號母線上，再引到中央信號系統(tǒng)。事故預(yù)告信號通過信號繼電器接點(diǎn)引到中 央信號系統(tǒng)。采用微機(jī)保護(hù)后，將斷路器操作機(jī)構(gòu)輔助接點(diǎn)與信號繼電器的接點(diǎn)分別接到微 機(jī)保護(hù)單元的開關(guān)量輸入端子，需要有中央信號系統(tǒng)時(shí)，如果微機(jī)保護(hù)單元可以提供事故跳 閘與事故預(yù)告輸出接點(diǎn)，可將其引到中央信號系統(tǒng)。否則，應(yīng)利用信號繼電器的另一對接點(diǎn) 引到中央信號系統(tǒng)。（3）中央信號系統(tǒng)為安裝于值班室內(nèi)的集中報(bào)

12、警系統(tǒng)，由事故跳閘與事故預(yù)告兩套聲光報(bào) 警組成，光報(bào)警用光字牌，不用信號燈，光字牌分集中與分散兩種。采用變電站綜合自動(dòng)化 系統(tǒng)后，可以不再設(shè)計(jì)中央信號系統(tǒng)，或?qū)⑵浜喕?，只設(shè)計(jì)集中報(bào)警作為計(jì)算機(jī)報(bào)警的后備 報(bào)警。變配電站繼電保護(hù)1）變配電站繼電保護(hù)的作用變配電站繼電保護(hù)能夠在變配電站運(yùn)行過程中發(fā)生故障（三相短路、兩相短路、單相 接地等）和出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時(shí)（過負(fù)荷、過電壓、低電壓、低周波、瓦斯、超溫、控制與測 量回路斷線等），迅速有選擇性發(fā)出跳閘命令將故障切除或發(fā)出報(bào)警，從而減少故障造成的 停電范圍和電氣設(shè)備的損壞程度，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。2）變配電站繼電保護(hù)的基本工作原理變配電站繼電保護(hù)是根據(jù)

13、變配電站運(yùn)行過程中發(fā)生故障時(shí)出現(xiàn)的電流增加、電壓升高 或降低、頻率降低、出現(xiàn)瓦斯、溫度升高等現(xiàn)象超過繼電保護(hù)的整定值（給定值）或超限值 后，在整定時(shí)間內(nèi)，有選擇的發(fā)出跳閘命令或報(bào)警信號。根據(jù)電流值來進(jìn)行選擇性跳閘的為反時(shí)限，電流值越大，跳閘越快。根據(jù)時(shí)間來進(jìn)行 選擇性跳閘的稱為定時(shí)限保護(hù)，定時(shí)限在故障電流超過整定值后，經(jīng)過時(shí)間定值給定的時(shí)間 后才出現(xiàn)跳閘命令。瓦斯與溫度等為非電量保護(hù)?？煽肯禂?shù)為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算繼電器保護(hù)動(dòng)作值時(shí)，要將計(jì)算結(jié)果再乘以可靠系數(shù)， 以保證繼電保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)確與可靠，其范圍為1.31.5。發(fā)生故障時(shí)的最小值與保護(hù)的動(dòng)作值之比為繼電保護(hù)的靈敏系數(shù)，一般為1.22，應(yīng) 根

14、據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要進(jìn)行選擇。3）變配電站繼電保護(hù)按保護(hù)性質(zhì)分類（1）電流速斷保護(hù)：故障電流超過保護(hù)整定值無時(shí)限（整定時(shí)間為零），立即發(fā)出跳閘 命令。（2）電流延時(shí)速斷保護(hù)：故障電流超過速斷保護(hù)整定值時(shí)，帶一定延時(shí)后發(fā)出跳閘命 令。（3）過電流保護(hù)：故障電流超過過流保護(hù)整定值，故障出現(xiàn)時(shí)間超過保護(hù)整定時(shí)間后 發(fā)出跳閘命令。（4）過電壓保護(hù)：故障電壓超過保護(hù)整定值時(shí)，發(fā)出跳閘命令或過電壓信號。（5）低電壓保護(hù)：故障電壓低于保護(hù)整定值時(shí)，發(fā)出跳閘命令或低電壓信號。（6）低周波減載：當(dāng)電網(wǎng)頻率低于整定值時(shí)，有選擇性跳開規(guī)定好的不重要負(fù)荷。（7）單相接地保護(hù)：當(dāng)一相發(fā)生接地后對于接地系統(tǒng)，發(fā)出跳閘命令，對于中

15、性點(diǎn)不接地 系統(tǒng)，發(fā)出接地報(bào)警信號。（8）差動(dòng)保護(hù)：當(dāng)流過變壓器、中性點(diǎn)線路或電動(dòng)機(jī)繞組，線路兩端電流之差變化超過整 定值時(shí)，發(fā)出跳閘命令稱為縱差動(dòng)保護(hù)，兩條并列運(yùn)行的線路或兩個(gè)繞組之間電流差變化超 過整定值時(shí)，發(fā)出跳閘命令稱橫差動(dòng)保護(hù)。（9）距離保護(hù)：根據(jù)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離（阻抗）發(fā)出跳閘命令稱為距離保護(hù)。（10）方向保護(hù)：根據(jù)故障電流的方向，有選擇性的發(fā)出跳閘命令稱為方向保護(hù)。（11）高頻保護(hù)：利用弱電高頻信號傳遞故障信號來進(jìn)行選擇性跳閘的保護(hù)稱為高頻保護(hù)。（12 ）過負(fù)荷：運(yùn)行電流超過過負(fù)荷整定值（一般按最大負(fù)荷或設(shè)備額定功率來整定）時(shí)， 發(fā)出過負(fù)荷信號。（13）瓦斯保護(hù)：對于油浸

16、變壓器，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生匝間短路出現(xiàn)電氣火花，變壓器油 被擊穿出現(xiàn)瓦斯氣體沖擊安裝在油枕通道管中的瓦斯繼電器，故障嚴(yán)重，瓦斯氣體多，沖擊 力大，重瓦斯動(dòng)作于跳閘，故障不嚴(yán)重，瓦斯氣體少，沖擊力小，輕瓦斯動(dòng)作于信號。（14）溫度保護(hù)：變壓器、電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)過負(fù)荷或內(nèi)部短路故障，出現(xiàn)設(shè)備本體溫度升 高，超過整定值發(fā)出跳閘命令或超溫報(bào)警信號。（15）主保護(hù)：滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，出現(xiàn)故障后能以最快速度有選擇性的 切除被保護(hù)設(shè)備或線路的保護(hù)。（16）后備保護(hù)：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用來切除除故障的保護(hù)。主保護(hù)拒動(dòng)，本電力 系統(tǒng)或線路的另一套保護(hù)發(fā)出跳閘命令的為近后備保護(hù)。當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)

17、由相鄰（上 一級）電力設(shè)備或線路的保護(hù)來切除故障的后備保護(hù)為遠(yuǎn)后備保護(hù)。（17）輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能，或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)檢修退出時(shí)而 增加的簡單保護(hù)。（18）互感器二次線路斷線報(bào)警：電流互感器或電壓互感器二次側(cè)斷線會引起保護(hù)誤動(dòng)作， 所以在其發(fā)生斷線后應(yīng)發(fā)出斷線信號。（19）跳閘回路斷線：斷路器跳閘回路斷線后，繼電保護(hù)發(fā)出跳閘命令斷路器也不能跳開， 所以跳閘回路斷線時(shí)應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號。（20）自動(dòng)重合閘：對于一些瞬時(shí)性故障（雷擊、架空線閃路等）故障迅速切除后，不會 發(fā)生永久性故障，此時(shí)再進(jìn)行合閘，可以繼續(xù)保證供電。繼電保護(hù)發(fā)出跳閘命令斷路器跳開 后馬上再發(fā)出合閘命令，稱為重合

18、閘。重合閘一次后不允許再重合的稱為一次重合閘，允許再重合一次的稱為二次重合閘（一般 很少使用！,有了重合閘功能之后，在發(fā)生故障后，繼電保護(hù)先不考慮保護(hù)整定時(shí)間，馬上 進(jìn)行跳閘，跳閘后，再進(jìn)行重合閘，重合后故障不能切除，然后再根據(jù)繼電保護(hù)整定時(shí)間進(jìn) 行跳閘，此種重合閘為前加速重合閘。發(fā)生事故后繼電保護(hù)先根據(jù)保護(hù)整定時(shí)間進(jìn)行保護(hù)跳閘，然后進(jìn)行重合閘，重合閘不成功無 延時(shí)迅速發(fā)出跳閘命令，此種重合閘稱為后加速重合閘。（21）備用電源互投：兩路或多路電源進(jìn)線供電時(shí)，當(dāng)一路斷電，其供電負(fù)荷可由其它電 源供電，也就是要進(jìn)行電源切換，人工進(jìn)行切換的稱為手動(dòng)互投。自動(dòng)進(jìn)行切換的稱為自動(dòng) 互投?；ネ队欣媚嘎?lián)斷路器進(jìn)行互投的（用于多路電源進(jìn)行同時(shí)運(yùn)行）和進(jìn)線電源互投（一 路電源為主供，其它路電源為熱備用）等多種形式。對于不允供電電源并列運(yùn)行的還應(yīng)加互 投閉鎖。（22）同期并列與解列：對于多電源供電的變電站或發(fā)電廠要聯(lián)網(wǎng)或上網(wǎng)時(shí)必須滿足同期 并列條件后才能并網(wǎng)或上網(wǎng)，并網(wǎng)或上網(wǎng)有手動(dòng)與自動(dòng)兩種。5.變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)1）系統(tǒng)組成高壓采用微機(jī)保護(hù)，低壓采用監(jiān)控單元，再用通信電纜將其與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)之后就可以組成一 個(gè)現(xiàn)代化變配電站管理系統(tǒng)一一變配電站綜合