第2章電力系統(tǒng)接線(xiàn)及一次設(shè)備《電力系統(tǒng)分析》2.1

電力系統(tǒng)的接線(xiàn)方式2無(wú)備用接線(xiàn)有備用接線(xiàn)2.1電力系統(tǒng)的接線(xiàn)方式電力系統(tǒng)接線(xiàn)包括兩部分：一是發(fā)電廠(chǎng)與變電所之間的連接關(guān)系，二是其內(nèi)部的電氣主接線(xiàn)。

前者又分為地理接線(xiàn)（位置與線(xiàn)路距離）和電氣接線(xiàn)（電氣連接關(guān)系）。地理接線(xiàn)描述的是發(fā)電廠(chǎng)、變電所所處的地理位置和輸電線(xiàn)路距離長(zhǎng)短，如圖2-1所示；電氣接線(xiàn)表示發(fā)電廠(chǎng)、變電所之間電氣的連接關(guān)系，如圖1-1所示。

本書(shū)所述“電力系統(tǒng)接線(xiàn)”專(zhuān)指發(fā)電廠(chǎng)與變電所之間的電氣接線(xiàn)。

電力系統(tǒng)的接線(xiàn)方式通常按可靠性分為無(wú)備用接線(xiàn)和有備用接線(xiàn)兩種。圖2-1電力系統(tǒng)地理接線(xiàn)32.1.1無(wú)備用接線(xiàn)用戶(hù)只能從一個(gè)方向獲得電能的接線(xiàn)方式包括單回路放射式、干線(xiàn)式和鏈?zhǔn)剑▓D2-2）。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、運(yùn)行維護(hù)方便；缺點(diǎn)是供電可靠性差，一旦線(xiàn)路故障或檢修會(huì)造成部分用戶(hù)停電。該方式適用于三類(lèi)用戶(hù)，若加裝自動(dòng)重合閘，可提高可靠性，也可用于二類(lèi)用戶(hù)，但不適用于一類(lèi)用戶(hù)。通常，把采用無(wú)備用接線(xiàn)方式的電網(wǎng)，稱(chēng)為開(kāi)式網(wǎng)。(a)單回路放射式

（b）單回路干線(xiàn)式

（c）單回路鏈?zhǔn)綀D2-2無(wú)備用接線(xiàn)42.1.2有備用接線(xiàn)用戶(hù)可從兩個(gè)及以上方向取電的接線(xiàn)方式包括雙回路放射式、干線(xiàn)式、鏈?zhǔn)?、環(huán)網(wǎng)和兩端供電等（圖2-3）。這類(lèi)方式具有備用線(xiàn)路，供電可靠性高，適用于一、二類(lèi)用戶(hù)。其缺點(diǎn)是調(diào)度和保護(hù)復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)性較差。但為保障供電連續(xù)性，尤其是兩端供電方式應(yīng)用廣泛。采用環(huán)網(wǎng)或兩端供電的電網(wǎng)稱(chēng)為閉式網(wǎng)。選擇接線(xiàn)方式時(shí)，應(yīng)綜合考慮供電可靠性、電壓質(zhì)量、運(yùn)行靈活性和經(jīng)濟(jì)性，并通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。（a）雙回路放射式

（b）雙回路干線(xiàn)式

（c）雙回路鏈?zhǔn)?/p>

（d）環(huán)網(wǎng)

（e）兩端供電式圖2-3有備用接線(xiàn)52.2電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式6電力系統(tǒng)接地方式電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式2.2.1電力系統(tǒng)接地方式

為保障電網(wǎng)設(shè)備正常運(yùn)行和人員安全，需要將電網(wǎng)或設(shè)備特定部位通過(guò)導(dǎo)體與大地良好連接，稱(chēng)為接地。主要包括以下幾類(lèi)：工作接地：為保障設(shè)備在正常或故障狀態(tài)下可靠運(yùn)行，將中性點(diǎn)直接或通過(guò)設(shè)備接地，又稱(chēng)中性點(diǎn)接地。保護(hù)接地：將設(shè)備金屬外殼等正常不帶電但絕緣損壞時(shí)可能帶電的部分接地，防止觸電事故，保障人身安全。保護(hù)接零：在中性點(diǎn)直接接地的低壓系統(tǒng)中，將設(shè)備外殼與接地的中性線(xiàn)（零線(xiàn)）連接，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用。防靜電接地：對(duì)易積聚靜電的設(shè)備（如油罐、氣罐）進(jìn)行接地，避免靜電危害。防雷接地：為防止雷電或大氣過(guò)電壓損害設(shè)備，將避雷裝置與大地連接，起到保護(hù)作用。72.2.2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式中性點(diǎn)定義：中性點(diǎn)是發(fā)電機(jī)或變壓器星形連接時(shí)的公共點(diǎn)，是接地方式研究的基礎(chǔ)。常見(jiàn)中性點(diǎn)接地方式包括：①不接地（絕緣）；②經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地；③直接接地；④經(jīng)電阻或電抗接地。國(guó)際分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)非有效接地系統(tǒng)：中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗接地（如消弧線(xiàn)圈）有效接地系統(tǒng)：中性點(diǎn)直接或經(jīng)小電阻接地技術(shù)經(jīng)濟(jì)影響面廣接地方式關(guān)系到供電可靠性、短路電流、過(guò)電壓、人身與設(shè)備安全、繼電保護(hù)、通信干擾及系統(tǒng)穩(wěn)定等多個(gè)方面。我國(guó)接地方式現(xiàn)狀目前主要采用不接地、經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地、直接接地方式，城市電網(wǎng)中小電阻接地方式應(yīng)用日益增多。82.2.2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式

一．中性點(diǎn)不接地（1）正常運(yùn)行中性點(diǎn)不接地的三相電網(wǎng)在正常運(yùn)行時(shí)，其電路圖和向量圖如圖2-4所示。由于導(dǎo)體間存在絕緣介質(zhì)，三相系統(tǒng)中相與相、相與地之間均存在電容。為簡(jiǎn)化分析，假設(shè)A、B、C三相電壓與線(xiàn)路參數(shù)對(duì)稱(chēng)，忽略相間電容，將每相對(duì)地的分布電容集中表示為電容C。(a)電路圖

（b）向量圖圖2-4中性點(diǎn)不接地的三相電網(wǎng)92.2.2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中的電壓分析與中性點(diǎn)位移①正常對(duì)稱(chēng)條件下、當(dāng)三相對(duì)地電壓ùA

、ùB、ùC對(duì)稱(chēng)，且各相對(duì)地電容相等時(shí)，三相電容電流平衡，總電容電流為零，流入大地的電流也為零，因此中性點(diǎn)電壓為零（ù0=0）。②運(yùn)行影響判斷在上述對(duì)稱(chēng)條件下，中性點(diǎn)是否接地對(duì)正常電能傳輸沒(méi)有影響，運(yùn)行狀態(tài)與中性點(diǎn)接地與否無(wú)關(guān)。③電容不對(duì)稱(chēng)時(shí)的中性點(diǎn)位移若各相對(duì)地電容不等，即使電壓對(duì)稱(chēng)，中性點(diǎn)電位也不再為零，稱(chēng)為中性點(diǎn)位移，即中性點(diǎn)對(duì)地電壓出現(xiàn)偏移。④位移原因中性點(diǎn)位移多由架空線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)排列不對(duì)稱(chēng)或未完全換位引起，破壞了系統(tǒng)電容對(duì)稱(chēng)性。102.2.2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式

（2）發(fā)生單相接地故障當(dāng)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)由于絕緣損壞而發(fā)生單相接地時(shí)，中性點(diǎn)對(duì)地電位將發(fā)生明顯的變化。圖2-5（a）表示當(dāng)C相在d點(diǎn)發(fā)生金屬性接地時(shí)的情況。接地后故障點(diǎn)處C相對(duì)地電壓變?yōu)榱悖è?=0）。于是中性點(diǎn)電位為C相相電壓的相反數(shù)，即。于是A、B相的對(duì)地電壓相應(yīng)變?yōu)椋海?-1）(a)電路圖圖2-5中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的單相接地112.2.2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式

（2）發(fā)生單相接地故障(b)相量圖圖2-5中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的單相接地

122.2.2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式

132.2.2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式

從電流角度分析，由于A、B兩相對(duì)地電壓升高為線(xiàn)電壓，其對(duì)地電容電流也隨之增大為原來(lái)的√3倍；而C相接地，其對(duì)地電容被短接，對(duì)地電容電流為零。因此，通過(guò)C相接地點(diǎn)流入大地的電流為A、B兩相電容電流之和。按照慣例，電流方向從電源指向負(fù)荷為正方向，因此有如下關(guān)系式：（2-2）將式（2-1）代入上式，可得：（2-3）

式（2-3）說(shuō)明，在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電流為正常相對(duì)地電容電流的3倍。其大小取決于系統(tǒng)的電壓、頻率及對(duì)地電容C，而C又與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、布置方式和線(xiàn)路長(zhǎng)度有關(guān)。上述分析基于金屬接地（接地電阻為零）。若為不完全接地（存在過(guò)渡電阻），故障相對(duì)地電壓介于0和相電壓之間，非故障相對(duì)地電壓介于相電壓與線(xiàn)電壓之間，此時(shí)接地電流將小于金屬接地情況。142.2.2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電流為故障前對(duì)地電容電流的3倍。若線(xiàn)路較長(zhǎng)，電容電流過(guò)大，接地點(diǎn)電弧可能無(wú)法自熄，易引發(fā)弧光過(guò)電壓，甚至演變?yōu)槎嘞喽搪罚斐蓢?yán)重事故。為防止此類(lèi)情況，常在中性點(diǎn)接入消弧線(xiàn)圈。消弧線(xiàn)圈是一種鐵芯線(xiàn)圈，具有小電阻和大感抗，安裝在變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)與大地之間。（1）發(fā)生單相接地故障當(dāng)電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地時(shí)，若發(fā)生單相接地（如圖2-6中的C相），中性點(diǎn)電壓將由原來(lái)的??1?變?yōu)??2

，非故障相對(duì)地電壓升高為線(xiàn)電壓，情況與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)相同。此時(shí)，在故障相與消弧線(xiàn)圈構(gòu)成的回路中，若忽略線(xiàn)圈電阻，流經(jīng)消弧線(xiàn)圈的是感性電流??3。（2-4）式中，XL，L分別為消弧線(xiàn)圈的電抗和電感。152.2.2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電流為故障前對(duì)地電容電流的3倍。若線(xiàn)路較長(zhǎng)，（a）電路圖

（b）相量圖圖2-6中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地電網(wǎng)的單相接地根據(jù)圖2-6所示電流方向和式（2-4），故障相中流過(guò)的感性電流相位滯后ùCφ90°；而由式（2-3）可知，故障相中的容性電流相位超前ùCφ90°。兩者方向相反，互相補(bǔ)償，從而有效減小接地電流，有利于電弧自熄，提高供電可靠性。因此，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的電網(wǎng)稱(chēng)為補(bǔ)償電網(wǎng)或諧振電網(wǎng)，該接地方式也稱(chēng)為諧振接地。162.2.2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式

根據(jù)感性電流對(duì)容性電流補(bǔ)償大小的不同，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的電網(wǎng)有三種補(bǔ)償方式：全補(bǔ)償方式、欠補(bǔ)償方式和過(guò)補(bǔ)償方式。①全補(bǔ)償方式

選擇消弧線(xiàn)圈電感使感抗等于容抗（即），接地電流為零。但此時(shí)電網(wǎng)發(fā)生諧振，可能產(chǎn)生高電壓或過(guò)電流，危及安全運(yùn)行，因此不宜采用。②欠補(bǔ)償方式

當(dāng)?，接地電流呈容性。若切除部分線(xiàn)路，電容減小，可能轉(zhuǎn)為全補(bǔ)償，導(dǎo)致諧振；此外還易引發(fā)鐵磁諧振等問(wèn)題，故實(shí)際中很少采用。③過(guò)補(bǔ)償方式

當(dāng)，接地電流呈感性。此方式即使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)改變也不會(huì)形成諧振，且保留裕度，便于未來(lái)擴(kuò)展，因而在實(shí)際中被廣泛采用。172.2.2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式三、中性點(diǎn)直接接地的電力網(wǎng)圖2-7顯示了中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)單相接地故障時(shí)的電路圖。此時(shí)線(xiàn)路將產(chǎn)生較大的接地短路電流，使繼電保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，斷開(kāi)故障部分，有效防止間歇電弧過(guò)電壓。因此，中性點(diǎn)直接接地可克服不接地方式的一些缺點(diǎn)。圖2-7中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，中性點(diǎn)電位保持為零，非故障相對(duì)地電壓基本不變，區(qū)別于不接地或經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地方式。因此，設(shè)備絕緣按相電壓設(shè)計(jì)即可，無(wú)需按線(xiàn)電壓考慮。對(duì)于110kV及以上電網(wǎng)，這種方式具備顯著的經(jīng)濟(jì)性，因高壓電器的絕緣是設(shè)計(jì)制造的關(guān)鍵。絕緣要求降低可降低設(shè)備成本并提升性能，因此我國(guó)高壓電網(wǎng)多采用中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式。182.2.2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式提高供電可靠性

中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的短路電流并中斷供電。為盡快恢復(fù)供電，線(xiàn)路上通常配置自動(dòng)重合閘裝置。低壓系統(tǒng)以人身安全為主

在1kV以下低壓系統(tǒng)中，絕緣已非關(guān)鍵問(wèn)題，中性點(diǎn)接地與否主要從人身安全角度考慮。380/220V系統(tǒng)通常采用直接接地

采用中性點(diǎn)直接接地方式，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，自動(dòng)開(kāi)關(guān)跳開(kāi)或熔斷絲熔斷，可迅速切除故障。同時(shí)，非故障相對(duì)地電壓基本不升高，不會(huì)超過(guò)250V，減少觸電風(fēng)險(xiǎn)。不接地方式風(fēng)險(xiǎn)更高

若中性點(diǎn)不接地，故障時(shí)非故障相對(duì)地電壓將接近線(xiàn)電壓，人身觸電危險(xiǎn)更大。即便在250V電壓下仍存在觸電風(fēng)險(xiǎn)，因此仍需配套安全防護(hù)措施。中性點(diǎn)直接接地的作用及在低壓系統(tǒng)中的考慮192.2.2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式中、低壓電纜供電電網(wǎng)通常采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式。由于電纜線(xiàn)路的單相接地故障多為永久性，不宜帶故障運(yùn)行，需立即切斷電源以防事故擴(kuò)大。同時(shí)，消弧線(xiàn)圈接地方式存在絕緣要求高，且可能引發(fā)較強(qiáng)的弧光或鐵磁諧振過(guò)電壓等問(wèn)題。圖2-8所示為該方式的接線(xiàn)原理。其運(yùn)行特點(diǎn)類(lèi)似于中性點(diǎn)直接接地方式，單相接地故障時(shí)，經(jīng)小電阻流過(guò)較大的接地電流，繼電保護(hù)迅速動(dòng)作，切除故障。此時(shí)非故障相電壓基本不升高，內(nèi)部過(guò)電壓不會(huì)出現(xiàn)，因此電網(wǎng)對(duì)絕緣水平的要求較低于采用消弧線(xiàn)圈方式。四、中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地但是，由于接地電阻值較小，故發(fā)生故障時(shí)的單相接地（短路）電流值較大。從而對(duì)接地電阻元件的材料及其動(dòng)、熱穩(wěn)定性能也要提出了較高的要求。目前我國(guó)有不少?gòu)S家都已經(jīng)生產(chǎn)了這種小電阻接地的成套裝置，其運(yùn)行情況良好。圖2-8中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地202.3發(fā)電廠(chǎng)和變電所的電氣主接線(xiàn)21概述電氣主接線(xiàn)的基本形式發(fā)電廠(chǎng)及變電所電氣主接線(xiàn)舉例2.3.1概述發(fā)電廠(chǎng)和變電所的電氣主接線(xiàn)圖是由電氣設(shè)備符號(hào)和連線(xiàn)組成的電路圖，用于表示電能輸送過(guò)程。它反映設(shè)備的規(guī)模、數(shù)量、連接方式和作用，以及回路間關(guān)系與運(yùn)行條件，是電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要體現(xiàn)。主接線(xiàn)選擇是否合理，直接影響設(shè)備選型、布置、運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。主接線(xiàn)應(yīng)滿(mǎn)足以下基本要求：

（1）供電可靠性高：盡量減少中斷供電的次數(shù)和范圍，避免整廠(chǎng)（所）停電；

（2）具備運(yùn)行靈活性：能適應(yīng)多種運(yùn)行方式，便于設(shè)備檢修；

（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、操作方便：減少操作步驟，提高維護(hù)效率；

（4）經(jīng)濟(jì)合理：在滿(mǎn)足要求的前提下，盡量降低投資和運(yùn)行成本；

（5）便于擴(kuò)建：具備后續(xù)發(fā)展的可行性。222.3.1概述在繪制主接線(xiàn)圖時(shí)，對(duì)各主要電氣設(shè)備應(yīng)當(dāng)采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一圖形符號(hào)，如表3-1所示序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)文字符號(hào)及圖形符號(hào)序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)文字符號(hào)及圖形符號(hào)1發(fā)電機(jī)G2交流電動(dòng)機(jī)M3雙繞組變壓器T4自耦變壓器T5三繞組變壓器T6有載調(diào)壓變壓器7斷路器QF8隔離開(kāi)關(guān)QS9帶接地刀的隔離開(kāi)關(guān)QS10負(fù)荷開(kāi)關(guān)11母線(xiàn)12三相導(dǎo)線(xiàn)13電纜14電壓互感器TV15電流互感器TA16熔斷器17電抗器18避雷器注：電氣主接線(xiàn)圖一般都用單線(xiàn)圖（用一根線(xiàn)表示三相）繪制，只有在個(gè)別地方必須同時(shí)繪出三相時(shí)，才能用三線(xiàn)圖來(lái)表示。232.3.2電氣主接線(xiàn)的基本形式電氣主接線(xiàn)分為兩大類(lèi)：有母線(xiàn)接線(xiàn)無(wú)母線(xiàn)接線(xiàn)適用于進(jìn)出線(xiàn)回路較多的場(chǎng)景，通過(guò)母線(xiàn)實(shí)現(xiàn)電能的匯集與分配，便于連接、安裝和擴(kuò)建。適用于進(jìn)出線(xiàn)回路較少的場(chǎng)合，斷路器數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。常見(jiàn)形式包括：?jiǎn)文妇€(xiàn)接線(xiàn)單母線(xiàn)分段接線(xiàn)雙母線(xiàn)接線(xiàn)雙母線(xiàn)分段接線(xiàn)帶旁路母線(xiàn)接線(xiàn)雙母線(xiàn)雙斷路器接線(xiàn)一臺(tái)半斷路器接線(xiàn)常見(jiàn)形式有：橋型接線(xiàn)角形接線(xiàn)單元接線(xiàn)242.3.2電氣主接線(xiàn)的基本形式1.單母線(xiàn)接線(xiàn)組成結(jié)構(gòu)：主接線(xiàn)的基本環(huán)節(jié)包括電源（如發(fā)電機(jī)或變壓器）和引出線(xiàn)，母線(xiàn)是中間環(huán)節(jié)。母線(xiàn)作用：母線(xiàn)（匯流排）用于電能的匯集與分配，簡(jiǎn)化接線(xiàn)、便于運(yùn)行和擴(kuò)建。適用場(chǎng)景：因引出線(xiàn)路多于電源，母線(xiàn)的引入有利于集中調(diào)度與連接，但一旦母線(xiàn)發(fā)生故障將導(dǎo)致整體供電中斷。圖2-9單母線(xiàn)接線(xiàn)只有一組母線(xiàn)的接線(xiàn)稱(chēng)為單母線(xiàn)接線(xiàn)，圖2-9所示是典型的單母線(xiàn)接線(xiàn)。各進(jìn)出線(xiàn)路（如L1~L4）通過(guò)斷路器QF接入同一母線(xiàn)W。每個(gè)斷路器兩側(cè)設(shè)有隔離開(kāi)關(guān)QS，用于隔離檢修設(shè)備：QS1（母線(xiàn)側(cè)）QS2（線(xiàn)路側(cè)）接地刀閘QS3：用于檢修時(shí)將線(xiàn)路接地，確保人員安全。操作原則：必須遵循“先通后斷”或在等電位狀態(tài)下操作隔離開(kāi)關(guān)。252.3.2電氣主接線(xiàn)的基本形式設(shè)備功能簡(jiǎn)述設(shè)備名稱(chēng)功能說(shuō)明斷路器QF帶滅弧裝置，可分?jǐn)嘭?fù)荷和故障電流隔離開(kāi)關(guān)QS無(wú)滅弧裝置，僅用于檢修隔離，禁止帶負(fù)荷操作接地刀閘QS3檢修前閉合，防止突然來(lái)電，確保安全單母線(xiàn)接線(xiàn)優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰，設(shè)備少，操作方便，投資低，且便于擴(kuò)建。

其缺點(diǎn)是母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)需全站停電，出線(xiàn)斷路器檢修期間該回路也需停運(yùn)，因此不適合對(duì)供電可靠性要求高的重要用戶(hù)。262.3.2電氣主接線(xiàn)的基本形式2.單母線(xiàn)分段單母線(xiàn)接線(xiàn)的缺點(diǎn)可以通過(guò)分段辦法來(lái)加以克服，如圖2-10所示。單母線(xiàn)分段結(jié)構(gòu)原理：在單母線(xiàn)中間增設(shè)一個(gè)斷路器QF，將母線(xiàn)分為兩段（段Ⅰ和段Ⅱ），實(shí)現(xiàn)分段運(yùn)行。主要優(yōu)點(diǎn)：保留了單母線(xiàn)接線(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、操作方便等優(yōu)點(diǎn)；一段母線(xiàn)故障時(shí)，另一段仍可繼續(xù)供電，提高了供電可靠性；可實(shí)現(xiàn)母線(xiàn)分段清掃與檢修，減少對(duì)用戶(hù)的停電影響；被廣泛應(yīng)用于中小型發(fā)電廠(chǎng)和35~110kV級(jí)變電所。主要缺點(diǎn)：當(dāng)某段母線(xiàn)或其隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段所有引線(xiàn)需長(zhǎng)期停電；不適用于大容量電廠(chǎng)或樞紐變電站等對(duì)供電可靠性要求高的場(chǎng)景。因此，引出了更高可靠性的接線(xiàn)方式——雙母線(xiàn)接線(xiàn)。圖2-10單母線(xiàn)分段接線(xiàn)272.3.2電氣主接線(xiàn)的基本形式3.雙母線(xiàn)接線(xiàn)結(jié)構(gòu)概述雙母線(xiàn)接線(xiàn)是在單母線(xiàn)分段接線(xiàn)基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種形式，具有兩組母線(xiàn)（圖2-11）：①工作母線(xiàn)W1；②備用母線(xiàn)W2

兩組母線(xiàn)通過(guò)母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)斷路器QF連接，每個(gè)回路通過(guò)一只斷路器和兩只隔離開(kāi)關(guān)接入兩組母線(xiàn)。主要優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用優(yōu)勢(shì)雙母線(xiàn)接線(xiàn)具備以下運(yùn)行靈活性和可靠性：支持母線(xiàn)輪流檢修：可在不中斷供電的情況下依次檢修兩組母線(xiàn)。局部隔離維護(hù)：檢修任一回路的母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，僅需斷開(kāi)該回路，不影響其他供電。故障快速切換：工作母線(xiàn)故障時(shí)，可將所有回路切換至備用母線(xiàn)，快速恢復(fù)供電。斷路器檢修不中斷供電：修理某回路斷路器時(shí)，該回路仍可接至備用母線(xiàn)繼續(xù)供電。支持獨(dú)立回路試驗(yàn)：某些回路可單獨(dú)切換至備用母線(xiàn)，進(jìn)行隔離測(cè)試操作。關(guān)鍵操作：母線(xiàn)切換檢修工作母線(xiàn)或出線(xiàn)斷路器時(shí)，需嚴(yán)格按照母線(xiàn)切換步驟執(zhí)行，以確保運(yùn)行安全和系統(tǒng)連續(xù)性。圖2-11雙母線(xiàn)接線(xiàn)282.3.2電氣主接線(xiàn)的基本形式雙母線(xiàn)接線(xiàn)的操作示例（1）檢修工作母線(xiàn)的操作步驟為了檢修工作母線(xiàn)，需將所有電源和線(xiàn)路切換至備用母線(xiàn)：檢查備用母線(xiàn)狀態(tài)合上母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)斷路器QF，使備用母線(xiàn)帶電（圖2-11）。若存在故障，繼電保護(hù)裝置會(huì)跳開(kāi)QF；若無(wú)故障，QF保持接通。切換連接在兩組母線(xiàn)電位相同的情況下，先合上備用母線(xiàn)側(cè)所有隔離開(kāi)關(guān)；然后斷開(kāi)工作母線(xiàn)側(cè)所有隔離開(kāi)關(guān)，完成切換。隔離檢修段斷開(kāi)母聯(lián)斷路器QF及其兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)，將工作母線(xiàn)完全隔離，便于安全檢修。292.3.2電氣主接線(xiàn)的基本形式（2）檢修出線(xiàn)斷路器（如線(xiàn)路L2）操作步驟若需檢修某出線(xiàn)斷路器，又希望該線(xiàn)路不停電，可按如下操作（圖2-12）：合上母聯(lián)斷路器QF1，檢查備用母線(xiàn)是否良好；確認(rèn)無(wú)故障后，斷開(kāi)QF1；斷開(kāi)出線(xiàn)斷路器QF2

及其兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)QS3、QS1；拆除QF2

引線(xiàn)接頭，并以臨時(shí)跨條替代斷路器；接通與備用母線(xiàn)連接的隔離開(kāi)關(guān)QS2；合上線(xiàn)路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)QS3；合上母聯(lián)斷路器QF1，使線(xiàn)路L2

恢復(fù)供電。圖2-12檢測(cè)線(xiàn)路斷路器時(shí)的操作302.3.2電氣主接線(xiàn)的基本形式一、優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：可在不中斷供電的情況下對(duì)母線(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行檢修，適用于對(duì)供電可靠性要求較高的場(chǎng)合。二、存在的缺點(diǎn)①接線(xiàn)復(fù)雜操作步驟多，需頻繁切換隔離開(kāi)關(guān)，稍有不慎易引發(fā)誤操作事故。②存在短時(shí)停電風(fēng)險(xiǎn)工作母線(xiàn)故障或斷路器檢修期間，盡管可通過(guò)母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)斷路器臨時(shí)代替，但接線(xiàn)或拆線(xiàn)過(guò)程中仍需短暫停電，對(duì)重要用戶(hù)不利。③占地與投資增加隔離開(kāi)關(guān)數(shù)量多，導(dǎo)致設(shè)備布置復(fù)雜、占地面積大、投資成本上升。三、改進(jìn)措施①雙母線(xiàn)同時(shí)帶電運(yùn)行將電源和線(xiàn)路合理分配在兩組母線(xiàn)上，母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)斷路器合上后并聯(lián)運(yùn)行，形式類(lèi)似單母線(xiàn)分段；提高供電可靠性，必要時(shí)可空出一組母線(xiàn)進(jìn)行檢修；廣泛應(yīng)用于我國(guó)35～220kV的配電裝置中。雙母線(xiàn)接線(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)與改進(jìn)措施312.3.2電氣主接線(xiàn)的基本形式

圖2-13所示為雙母線(xiàn)分段接線(xiàn)。這種接線(xiàn)可以看作是把單母線(xiàn)分段和雙母線(xiàn)接線(xiàn)方式的結(jié)合，采用分段斷路器QF將工作母線(xiàn)W1分段，而每段則分別用母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)斷路器QF1和QF2與備用母線(xiàn)W2相聯(lián)。這樣，當(dāng)任何一段母線(xiàn)故障或檢修時(shí)仍保持雙母線(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行。4.雙母線(xiàn)分段圖2-13雙母線(xiàn)分段接線(xiàn)②采用其他優(yōu)化接線(xiàn)方式如雙母線(xiàn)分段接線(xiàn)、雙母線(xiàn)帶旁路母線(xiàn)接線(xiàn)等，以進(jìn)一步提高運(yùn)行靈活性與供電安全性。322.3.2電氣主接線(xiàn)的基本形式為避免線(xiàn)路斷路器檢修時(shí)出現(xiàn)短時(shí)停電，可采用雙母線(xiàn)帶旁路母線(xiàn)的接線(xiàn)方式（圖2-14）。結(jié)構(gòu)說(shuō)明設(shè)置第三組母線(xiàn)W3為旁路母線(xiàn)；配置專(zhuān)用旁路斷路器QF2，在正常運(yùn)行中保持?jǐn)嚅_(kāi)；在需要檢修主斷路器時(shí)，QF2

可臨時(shí)替代線(xiàn)路斷路器，實(shí)現(xiàn)不停電檢修。5.雙母線(xiàn)帶旁路母線(xiàn)圖2-14雙母線(xiàn)帶旁路母線(xiàn)接線(xiàn)盡管雙母線(xiàn)接線(xiàn)方式經(jīng)改進(jìn)后性能有所提升，但仍存在缺點(diǎn)：當(dāng)一組母線(xiàn)故障或檢修時(shí)，普通回路仍會(huì)中斷供電，這在大容量發(fā)電廠(chǎng)和樞紐變電所是不可接受的；母線(xiàn)切換過(guò)程中需操作大量隔離開(kāi)關(guān)，易發(fā)生誤操作，帶來(lái)嚴(yán)重后果。因此，對(duì)于重要程度較高的發(fā)電廠(chǎng)和變電所，應(yīng)考慮采用雙母線(xiàn)雙斷路器接線(xiàn)或一臺(tái)半斷路器接線(xiàn)方式，以提高供電可靠性與操作安全性。332.3.2電氣主接線(xiàn)的基本形式雙母線(xiàn)雙斷路器接線(xiàn)（見(jiàn)圖2-15）具有以下特點(diǎn)：每回路配置兩個(gè)斷路器，雙母線(xiàn)同時(shí)運(yùn)行；優(yōu)點(diǎn)：任一母線(xiàn)或斷路器故障或檢修時(shí)不影響供電，運(yùn)行靈活、檢修方便，隔離開(kāi)關(guān)無(wú)需操作，提升了運(yùn)行可靠性；缺點(diǎn)：斷路器數(shù)量翻倍，增加設(shè)備投資與占地面積；每次故障需切斷兩臺(tái)斷路器，維護(hù)工作量大。因此，該接線(xiàn)方式性能不如“一臺(tái)半斷路器接線(xiàn)”，目前應(yīng)用較少。6.雙母線(xiàn)雙斷路器圖2-15雙母線(xiàn)雙斷路器342.3.2電氣主接線(xiàn)的基本形式一臺(tái)半斷路器接線(xiàn)（見(jiàn)圖2-16），又稱(chēng)“二分之三接線(xiàn)”，每?jī)蓚€(gè)回路共用三臺(tái)斷路器，位于兩組母線(xiàn)之間。其主要特點(diǎn)為：兩組母線(xiàn)同時(shí)運(yùn)行，任一母線(xiàn)故障或檢修不影響供電；任一斷路器檢修時(shí)也可不停電；隔離開(kāi)關(guān)僅在檢修時(shí)使用，不參與操作；即使雙母線(xiàn)同時(shí)故障（或一檢修、一故障），仍能保持功率輸出。因此，該方式在斷路器數(shù)目較少的同時(shí)，具備更高的運(yùn)行可靠性與靈活性，優(yōu)于雙斷路器接線(xiàn)方式。7.一臺(tái)半斷路器圖2-16一臺(tái)半斷路器接線(xiàn)

一臺(tái)半斷路器接線(xiàn)方式的不足在于斷路器數(shù)量多于普通雙母線(xiàn)單斷路器接線(xiàn)方式，一個(gè)回路故障需斷開(kāi)兩臺(tái)斷路器，增加了維修工作量此外，繼電保護(hù)更復(fù)雜，且為便于布置，電源與出線(xiàn)數(shù)應(yīng)大致相等，若出線(xiàn)較多，部分回路需在配電裝置中向不同方向引出。盡管如此，該方式具備運(yùn)行可靠、靈活性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于全球超高壓電網(wǎng)中。目前我國(guó)多數(shù)330~500kV變電所均采用該接線(xiàn)。352.3.2電氣主接線(xiàn)的基本形式當(dāng)系統(tǒng)中僅有兩臺(tái)變壓器和兩條輸電線(xiàn)時(shí)，可采用橋形接線(xiàn)以減少斷路器數(shù)量。橋形接線(xiàn)分為“內(nèi)橋式”和“外橋式”，如圖2-17(a)、(b)所示。內(nèi)橋式接線(xiàn)中，兩臺(tái)斷路器QF1和QF2位于線(xiàn)路上，因此線(xiàn)路的投入與切除較方便。若線(xiàn)路發(fā)生故障，僅需斷開(kāi)該線(xiàn)路的斷路器，另一條線(xiàn)路和兩臺(tái)變壓器仍可正常運(yùn)行。但若某臺(tái)變壓器發(fā)生故障，與其連接的兩個(gè)斷路器都需斷開(kāi)，使相關(guān)線(xiàn)路短時(shí)退出運(yùn)行。該接線(xiàn)適用于線(xiàn)路較長(zhǎng)、故障概率較高，且變壓器不常切換的場(chǎng)景。8.橋形接線(xiàn)a）內(nèi)橋式（b）外橋式圖2-17橋式線(xiàn)線(xiàn)362.3.2電氣主接線(xiàn)的基本形式外橋式接線(xiàn)與內(nèi)橋式相反，當(dāng)變壓器故障或需切除時(shí)，僅需斷開(kāi)QF1和QF2，不影響線(xiàn)路運(yùn)行；但若線(xiàn)路故障，則會(huì)影響變壓器工作。因此，該方式適用于線(xiàn)路較短、需頻繁切換變壓器的情況，常用于降壓變電所。若系統(tǒng)存在穿越功率（如接入環(huán)網(wǎng)），也適合采用此接線(xiàn)?？傮w而言，橋形接線(xiàn)的可靠性一般，有時(shí)需使用隔離開(kāi)關(guān)操作。但由于設(shè)備少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，仍在35~110kV配電裝置中應(yīng)用廣泛。通過(guò)適當(dāng)布置，還可升級(jí)為單母線(xiàn)或雙母線(xiàn)接線(xiàn)，適合作為初期過(guò)渡方案。372.3.2電氣主接線(xiàn)的基本形式角形接線(xiàn)方式（圖2-18中的三角形、四角形接線(xiàn)）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電路閉合成環(huán)形，每個(gè)回路由斷路器分隔，斷路器數(shù)量等于回路數(shù)，比單母線(xiàn)分段或雙母線(xiàn)接線(xiàn)少用一臺(tái)斷路器。運(yùn)行優(yōu)勢(shì)：每回路通過(guò)兩個(gè)斷路器連接，具備部分雙斷路器接線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)；任一斷路器檢修時(shí)，無(wú)需切斷線(xiàn)路或變壓器；隔離開(kāi)關(guān)僅用于檢修，操作安全；各設(shè)備投入或退出方便，互不影響。經(jīng)濟(jì)性與可靠性：

與單斷路器的雙母線(xiàn)接線(xiàn)相比，角形接線(xiàn)運(yùn)行更可靠、靈活且成本較低，適用于對(duì)經(jīng)濟(jì)性和維護(hù)便利性有要求的場(chǎng)合。9.角形接線(xiàn)圖2-18角形接線(xiàn)382.3.2電氣主接線(xiàn)的基本形式多角形接線(xiàn)方式的缺點(diǎn)：開(kāi)環(huán)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)大：

檢修任何一個(gè)斷路器需開(kāi)環(huán)運(yùn)行，一旦其他元件再出故障，可能導(dǎo)致系統(tǒng)解列或分裂，降低供電可靠性。因此不適用于回路數(shù)多的場(chǎng)合，通常最多為六角形，常見(jiàn)為三角形和四角形。潮流變化影響大：

開(kāi)環(huán)與閉環(huán)運(yùn)行狀態(tài)下支路潮流差異大，增加電器選擇難度，繼電保護(hù)整定也更復(fù)雜。擴(kuò)建不便：

難以靈活擴(kuò)展，結(jié)構(gòu)調(diào)整受限。

鑒于前述優(yōu)點(diǎn)的存在，迄今，無(wú)論國(guó)內(nèi)或國(guó)外，角形接線(xiàn)方式（特別是三角形、四角形接線(xiàn)）還是采用較多的。當(dāng)在配電裝置的布置上采取一定措施后，角形接線(xiàn)還可最終發(fā)展成為一臺(tái)半斷路器接線(xiàn)或雙斷路器接線(xiàn)方式，因而它也可以作為一些超高壓、大容量的樞紐變電所的初期接線(xiàn)方式。392.3.2電氣主接線(xiàn)的基本形式10.單元接線(xiàn)單元接線(xiàn)的特點(diǎn)是各元件串聯(lián)，無(wú)橫向母線(xiàn)連接，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、減少設(shè)備、降低成本，并減小故障概率。常見(jiàn)的兩種基本形式為：發(fā)電機(jī)–變壓器單元接線(xiàn)（見(jiàn)圖2-19（a）、（b））發(fā)電機(jī)與變壓器組成固定單元組，電能升壓后直接送入高壓電網(wǎng)；發(fā)電機(jī)與變壓器容量需匹配；常用于遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的大型火電或水電廠(chǎng)；缺點(diǎn)：任一設(shè)備故障將使整個(gè)單元停機(jī)。擴(kuò)大單元接線(xiàn)（見(jiàn)圖2-19（c）、（d））兩臺(tái)發(fā)電機(jī)連接同一臺(tái)變壓器以節(jié)省設(shè)備數(shù)量和空間；優(yōu)點(diǎn)：減少變壓器數(shù)量和占地面積，適合受地形限制的水電廠(chǎng)；缺點(diǎn)：運(yùn)行靈活性差，一臺(tái)變壓器檢修將影響兩臺(tái)機(jī)組；單機(jī)運(yùn)行時(shí)變壓器負(fù)載輕，效率低，經(jīng)濟(jì)性差。(a)單元接線(xiàn)(b)單元接線(xiàn)(c)擴(kuò)大單元接線(xiàn)(d)擴(kuò)大單元接線(xiàn)圖2-19單元接線(xiàn)402.3.3發(fā)電廠(chǎng)及變電所電氣主接線(xiàn)舉例發(fā)電廠(chǎng)和變電所的電氣主接線(xiàn)形式由基礎(chǔ)接線(xiàn)類(lèi)型發(fā)展而來(lái)，并結(jié)合電廠(chǎng)類(lèi)型、容量、地理位置、負(fù)荷特點(diǎn)及系統(tǒng)地位等因素綜合確定。1.發(fā)電廠(chǎng)的電氣主接線(xiàn)（1）類(lèi)型劃分地方性火電廠(chǎng)：建于負(fù)荷中心，主要以10kV電壓供電，僅有部分電量升壓后送入系統(tǒng)。典型例子如熱電廠(chǎng)。區(qū)域性火電廠(chǎng)：建于資源豐富地區(qū)或適宜建設(shè)大型電廠(chǎng)的區(qū)域，電能主要升壓后送入系統(tǒng)，負(fù)荷機(jī)端較小，容量大、地位重要。（2）接線(xiàn)方式選擇地方性火電廠(chǎng)：發(fā)電機(jī)機(jī)端負(fù)荷大，出線(xiàn)多→多采用單母線(xiàn)或單母線(xiàn)分段接線(xiàn)；為限制短路電流，常設(shè)限流電抗器；高壓側(cè)根據(jù)需求采用雙母線(xiàn)、雙母帶旁路、單母分段或橋形接線(xiàn)等方式。區(qū)域性火電廠(chǎng)：高壓側(cè)負(fù)荷大、地位重要→采用雙母線(xiàn)或一臺(tái)半斷路器接線(xiàn)；發(fā)電機(jī)機(jī)端負(fù)荷少→采用單元接線(xiàn)或擴(kuò)大單元接線(xiàn)；出線(xiàn)少時(shí)可選用角形接線(xiàn)。412.3.3發(fā)電廠(chǎng)及變電所電氣主接線(xiàn)舉例（3）接線(xiàn)實(shí)例（見(jiàn)圖2-20）裝設(shè)機(jī)組：2×25MW（G1、G2）+2×50MW（G3、G4）；發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷：12,000–20,000kW，廠(chǎng)用電約5,000kW；35kV負(fù)荷：20,000kW，110kV負(fù)荷：70,000–100,000kW；接線(xiàn)方式：G1、G2采用雙母線(xiàn)分段接線(xiàn)供發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷；G3、G4采用單元接線(xiàn)直接送至110kV母線(xiàn)；35kV側(cè)采用橋形接線(xiàn)；110kV側(cè)采用雙母線(xiàn)帶旁路母線(xiàn)接線(xiàn)，保障可靠性。圖2-20某火電廠(chǎng)的電氣主接線(xiàn)422.3.3發(fā)電廠(chǎng)及變電所電氣主接線(xiàn)舉例2.變電所的電氣主接線(xiàn)（見(jiàn)圖2-21）變電所按功能可分為區(qū)域變電所、地方變電所和終端變電所。其接線(xiàn)形式依據(jù)電壓等級(jí)、出線(xiàn)數(shù)量和供電重要性等因素選擇。（1）區(qū)域變電所一次電壓：500kV、330kV、220kV；二次電壓：220kV、110kV、35kV；特點(diǎn)：容量大，系統(tǒng)地位重要；接線(xiàn)方式選擇：高壓側(cè)：根據(jù)出線(xiàn)數(shù)量和重要性→選用雙母線(xiàn)、角形接線(xiàn)、一臺(tái)半斷路器接線(xiàn)；對(duì)樞紐變電所→可采用一臺(tái)半斷路器接線(xiàn)或雙母線(xiàn)四分段，以提高可靠性；低壓側(cè)：常用雙母線(xiàn)或單母線(xiàn)分段接線(xiàn)。圖2-21某區(qū)域變電所的電氣主接線(xiàn)432.3.3發(fā)電廠(chǎng)及變電所電氣主接線(xiàn)舉例（2）地方變電所一次電壓：110kV、35kV或10kV；二次電壓：6~10kV或380/220V；特點(diǎn)：供電區(qū)域小，容量小，屬終端變電所較多；接線(xiàn)方式選擇：高壓側(cè)：回路少→可用橋形或多角形簡(jiǎn)化接線(xiàn)；回路多→可用雙母線(xiàn)或單母線(xiàn)分段；低壓側(cè)：常采用單母線(xiàn)分段或雙母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式。442.4電力系統(tǒng)一次設(shè)備45變壓器高壓斷路器隔離開(kāi)關(guān)高壓熔斷器高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)互感器防雷設(shè)備母線(xiàn)電抗器2.4電力系統(tǒng)一次設(shè)備電氣設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備兩大類(lèi)：1.一次設(shè)備定義：直接參與發(fā)電、輸電和配電過(guò)程的高壓電氣設(shè)備。主要種類(lèi)：變換設(shè)備：變壓器、電壓互感器、電流互感器；控制設(shè)備：斷路器、隔離開(kāi)關(guān)（刀閘）；保護(hù)設(shè)備：熔斷器、避雷器；補(bǔ)償設(shè)備：并聯(lián)電容器；成套設(shè)備：高低壓開(kāi)關(guān)柜、低壓配電屏；線(xiàn)路設(shè)備：母線(xiàn)、電纜、架空線(xiàn)路等。特點(diǎn)：這些設(shè)備構(gòu)成一次電氣回路，也稱(chēng)為一次接線(xiàn)系統(tǒng)。2.二次設(shè)備定義：對(duì)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)的低壓電氣設(shè)備。主要種類(lèi)：測(cè)量?jī)x表、繼電器、操作開(kāi)關(guān)、按鈕；自動(dòng)控制裝置、計(jì)算機(jī)、信號(hào)設(shè)備；控制電纜、供電裝置（如蓄電池、整流器等）。特點(diǎn)：構(gòu)成對(duì)一次系統(tǒng)控制與保護(hù)的二次回路或二次接線(xiàn)系統(tǒng)。462.4.1變壓器1.基本定義變壓器是一種將同頻率的電壓、電流變?yōu)榱硪环N電壓、電流的電氣設(shè)備。是電力系統(tǒng)中數(shù)量最多、作用最重要的設(shè)備之一，變壓器的結(jié)構(gòu)圖如圖2-22所示，線(xiàn)路中的變壓器如圖2-23所示。圖2-22變壓器的結(jié)構(gòu)圖

圖2-23線(xiàn)路中的變壓器472.4.1變壓器2.主要功能在發(fā)電端：因發(fā)電機(jī)電壓一般不超過(guò)20kV，需通過(guò)升壓變壓器將電壓升高，以便遠(yuǎn)距離輸電。在用電端：需通過(guò)降壓變壓器將電壓降低到適合用戶(hù)設(shè)備使用的電平。3.調(diào)壓方式變壓器調(diào)壓是通過(guò)改變分接開(kāi)關(guān)位置來(lái)調(diào)整變比，從而實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)，分為：無(wú)載調(diào)壓：僅能在停電或檢修時(shí)調(diào)整；調(diào)壓范圍較窄，調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)較少；通常額定調(diào)壓范圍以額定電壓的±2×2.5%表示。有載調(diào)壓：可在運(yùn)行中調(diào)整；調(diào)壓范圍寬，調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)多；通常額定調(diào)壓范圍以額定電壓的±8×1.25%表示。482.4.2高壓斷路器高壓斷路器是發(fā)電廠(chǎng)、變電所一次系統(tǒng)中的重要開(kāi)關(guān)設(shè)備，它用來(lái)切斷和接通負(fù)荷電路，以及切斷故障電路，防止事故擴(kuò)大，保證安全運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)正常及故障情況下電路的開(kāi)斷和閉合，斷路器必須具有熄滅電弧的能力，否則長(zhǎng)時(shí)間燃燒的電弧不僅燒毀斷路器本身，還會(huì)給系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)不堪設(shè)想的嚴(yán)重后果。按滅弧介質(zhì)分類(lèi)油斷路器少油斷路器：滅弧介質(zhì)為少量變壓器油，輕巧、便宜，適用于6-35kV配電裝置，不能頻繁操作。多油斷路器：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但體積大、易爆，不推薦使用。壓縮空氣斷路器利用高壓空氣（1013~4052kPa）吹??；動(dòng)作快、體積小、安全性高；缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高，適用于110kV以上重要場(chǎng)合。六氟化硫（SF?）斷路器滅弧介質(zhì)為SF?氣體（1013~1519.5kPa）；優(yōu)點(diǎn)：斷流能力強(qiáng)、維護(hù)簡(jiǎn)單、適用于易燃易爆環(huán)境；缺點(diǎn)：密封要求高，價(jià)格昂貴。492.4.2高壓斷路器4.真空斷路器以真空（≥10??Pa）為滅弧和絕緣介質(zhì)；熄弧快，適用于頻繁操作系統(tǒng)；缺點(diǎn)：密封困難，適用于配電系統(tǒng)。5.磁吹斷路器借助磁場(chǎng)將電弧吹入滅弧柵以冷卻熄滅；適用于小電流的短路保護(hù)。按安裝地點(diǎn)分類(lèi)屋內(nèi)式斷路器屋外式斷路器選擇斷路器應(yīng)根據(jù)其特性和使用環(huán)境綜合考慮，包括：電壓等級(jí)；操作頻率；安全性要求；安裝環(huán)境（室內(nèi)/室外）等。502.4.2高壓斷路器(a)多油型(b)少油型(c)壓縮空氣型(d)SF6型(e)真空型圖2-24斷路器的外形結(jié)構(gòu)圖512.4.3隔離開(kāi)關(guān)隔離開(kāi)關(guān)的基本功能：①隔離開(kāi)關(guān)無(wú)滅弧裝置，僅用于接通或斷開(kāi)有電壓無(wú)電流的線(xiàn)路；②不能切斷負(fù)荷電流或短路電流，需與斷路器配合使用；③主要用于將停運(yùn)設(shè)備與帶電部分隔離，形成安全檢修斷口，確保人身與設(shè)備安全。使用注意事項(xiàng)合閘時(shí)，靜觸頭與閘刀應(yīng)接觸緊密；分閘時(shí)，二者應(yīng)有足夠安全距離；絕緣子保持清潔；嚴(yán)格執(zhí)行倒閘操作順序分類(lèi)依據(jù)類(lèi)型使用場(chǎng)所戶(hù)內(nèi)式、戶(hù)外式絕緣支柱數(shù)量單柱、雙柱、三柱閉刀運(yùn)動(dòng)方式水平旋轉(zhuǎn)式、垂直旋轉(zhuǎn)式、擺動(dòng)式、插入式是否帶接地閘刀有接地閘刀、無(wú)接地閘刀操作機(jī)構(gòu)手動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng)分類(lèi)方式522.4.3隔離開(kāi)關(guān)圖2-25隔離開(kāi)關(guān)外形結(jié)構(gòu)圖(a)戶(hù)內(nèi)式隔離開(kāi)關(guān)(b)二柱式戶(hù)外隔離開(kāi)關(guān)(c)三柱式戶(hù)外隔離開(kāi)關(guān)(d)剪刀式戶(hù)外隔離開(kāi)關(guān)532.4.4高壓熔斷器熔斷器的基本作用：①熔斷器是一種常用的電路保護(hù)裝置，串聯(lián)在電路中使用。②當(dāng)電路發(fā)生過(guò)載或短路時(shí)，熔體因發(fā)熱熔斷，切斷電流，保護(hù)電路和設(shè)備。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；維護(hù)方便，使用靈活；在低壓（≤1000V）系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用；在3～35kV高壓系統(tǒng)中常用于保護(hù)電壓互感器、小容量設(shè)備；可與負(fù)荷開(kāi)關(guān)配合，在小短路容量系統(tǒng)中替代高壓斷路器。缺點(diǎn)：熔體熔斷后必須更換，導(dǎo)致短時(shí)停電；保護(hù)性能和可靠性較差，通常需配合其他電器使用。分類(lèi)依據(jù)類(lèi)型使用場(chǎng)所戶(hù)內(nèi)式、戶(hù)外式有無(wú)填料有填充料式、無(wú)填充料式結(jié)構(gòu)形式固定式、跌落式分類(lèi)方式結(jié)構(gòu)組成：①熔件（熔絲）、熔體管、觸頭、支持絕緣子、底座；②高壓熔斷器還配有簡(jiǎn)單滅弧裝置（如產(chǎn)氣纖維管或石英砂）以提高滅弧能力。542.4.4高壓熔斷器(a)充細(xì)填料式(b)跌落式圖2-26高壓熔斷器的外形結(jié)構(gòu)圖跌落式熔斷器（又稱(chēng)跌落保險(xiǎn)）是10kV配電線(xiàn)路和配電變壓器中常用的短路保護(hù)裝置。安裝于分支線(xiàn)路上可縮小停電范圍，斷開(kāi)時(shí)有明顯斷口，具備隔離功能，便于線(xiàn)路和設(shè)備檢修，提升作業(yè)安全性。該裝置具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用、操作便捷、戶(hù)外適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也可作為配電變壓器的主要保護(hù)措施。552.4.5高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)

高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)是用來(lái)分合負(fù)荷電流的開(kāi)關(guān)電器，也具有一定的滅弧能力，但滅弧裝置簡(jiǎn)陋，多是用產(chǎn)氣管滅弧（類(lèi)似于熔斷器滅?。梢詳嚅_(kāi)負(fù)荷電流，但不能斷開(kāi)故障電流。當(dāng)與熔斷器結(jié)合使用可以完成斷路器的功能，切斷故障電流。結(jié)構(gòu)如圖2-27所示。圖2-27高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)圖562.4.6互感器互感器是一種用于變換電壓和電流的設(shè)備，原理類(lèi)似于變壓器，廣泛用于變電站中。其主要作用包括：變換功能：將高壓系統(tǒng)中的高電壓、大電流轉(zhuǎn)換為儀表和繼電器可接收的低電壓、小電流。隔離保護(hù)：實(shí)現(xiàn)高壓系統(tǒng)與二次回路的電氣隔離，保障人員和設(shè)備安全。安全接地：為防止一次與二次繞組絕緣損壞導(dǎo)致高壓竄入儀表和繼電器，互感器的二次側(cè)必須可靠接地。分類(lèi)：互感器分為電壓互感器和電流互感器兩種類(lèi)型。這種設(shè)備是高低壓系統(tǒng)之間的橋梁，是變電站安全運(yùn)行不可或缺的部分。572.4.6互感器電壓互感器用于將高電壓轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)低電壓供測(cè)量、保護(hù)裝置使用，按工作原理分為：類(lèi)型分類(lèi)：電磁式：使用最廣，結(jié)構(gòu)類(lèi)似小容量變壓器，運(yùn)行時(shí)接近空載狀態(tài)；電容式：用于特殊場(chǎng)合。運(yùn)行特點(diǎn)：二次側(cè)接測(cè)量?jī)x表和繼電器，阻抗高、電流??；嚴(yán)禁二次側(cè)短路，否則將產(chǎn)生大電流，燒毀線(xiàn)圈。額定值：二次額定電壓標(biāo)準(zhǔn)為100V或100/√3V。絕緣結(jié)構(gòu)分類(lèi)：干式、澆注式、充氣式、油浸式等。相數(shù)分類(lèi)：?jiǎn)蜗嘈秃腿嘈?。（a）干式

（b）澆注式

（c）油浸式

（d）電容式圖2-28電壓互感器外形結(jié)構(gòu)圖582.4.6互感器電流互感器的基本原理類(lèi)似變壓器工作，但二次繞組與儀表或繼電器電流線(xiàn)圈串聯(lián)，阻抗小，運(yùn)行中處于近似短路狀態(tài)，這是其與變壓器的主要區(qū)別。運(yùn)行要求：二次側(cè)額定電流通常為5A或1A；嚴(yán)禁二次側(cè)開(kāi)路，以防高電壓傷人或損壞設(shè)備；二次側(cè)不可裝熔斷器；拆除儀表前，必須用導(dǎo)線(xiàn)或短路壓板將二次回路短接。分類(lèi)方式：按安裝地點(diǎn)：戶(hù)內(nèi)式、戶(hù)外式；按安裝方式：穿墻式、母線(xiàn)式、支持式、裝入式（見(jiàn)圖2-29）；按絕緣結(jié)構(gòu)：干式、澆注式、油浸式；按原邊繞組匝數(shù)：?jiǎn)卧咽健⒍嘣咽健?92.4.6互感器（a）穿墻式

（b）母線(xiàn)式（c）裝入式電流互感器(d)支持式圖2-29電流互感器的外形結(jié)構(gòu)圖電流互感器的安裝形式及特點(diǎn)穿墻式：用于室內(nèi)外連接，兼作穿墻套管與電流互感器，節(jié)省設(shè)備與占地面積。母線(xiàn)式：利用母線(xiàn)作原邊繞組，安裝時(shí)將母線(xiàn)穿入互感器磁芯內(nèi)腔。裝入式：無(wú)外殼設(shè)計(jì)，節(jié)省空間，適用于安裝在大容量變壓器或多油式斷路器的油箱內(nèi)部。支持式：安裝在平臺(tái)或支柱上，常見(jiàn)于戶(hù)外電氣設(shè)備。602.4.7防雷設(shè)備避雷針由鍍鋅圓鋼或鋼管制成，安裝于建筑物頂部。利用其尖端放電特性吸引雷電，通過(guò)接地引下線(xiàn)將雷電流引入大地。主要用于防止直擊雷，其保護(hù)范圍與高度、數(shù)量和布置方式有關(guān)。避雷線(xiàn)又稱(chēng)“架空地線(xiàn)”，用以保護(hù)架空線(xiàn)路和露天電氣設(shè)備。架設(shè)于導(dǎo)線(xiàn)之上，通常使用鍍鋅鋼絞線(xiàn)，能引導(dǎo)雷電流入大地。功能與避雷針類(lèi)似，防止被保護(hù)導(dǎo)線(xiàn)和設(shè)備受雷擊。避雷器用于限制雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓，保護(hù)電氣設(shè)備。雷擊或操作時(shí)，電壓超過(guò)限值，避雷器放電泄壓；放電后自動(dòng)熄弧恢復(fù)正常運(yùn)行。一般安裝在母線(xiàn)與線(xiàn)路進(jìn)出口、電源側(cè)，并聯(lián)于被保護(hù)設(shè)備附近。常見(jiàn)類(lèi)型有：管型避雷器、閥型避雷器、金屬氧化物避雷器（如圖2-30所示）。(a)氧化鋅避雷器(b)跌落式避雷器圖2-30避雷器612.4.8母線(xiàn)定義與作用母線(xiàn)是連接發(fā)電機(jī)、變壓器與各類(lèi)電氣設(shè)備的導(dǎo)線(xiàn)。主要功能是匯集和分配電能，保障系統(tǒng)接線(xiàn)的安全性和靈活性。需承受大電流、短路時(shí)的熱效應(yīng)和電動(dòng)力，必須合理選擇以確保安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。按結(jié)構(gòu)分類(lèi)硬母線(xiàn)：用于20kV及以下戶(hù)內(nèi)配電裝置。軟母線(xiàn)：由多股絞線(xiàn)或鋼芯鋁絞線(xiàn)構(gòu)成，用于35kV及以上戶(hù)外裝置。按材料分類(lèi)銅母線(xiàn)：電阻率低、強(qiáng)度高、