煤矿总工程师技术手册(V1)(3)

2019-04-22 16:51

图9—1—4桥式结线

a—外桥结线;b—内桥结线;c—全桥结线

内桥结线适用的范围是:

(1)电源线路校长(线路故障概率较大)的变电所; (2)不需经常切换变压器且负荷稳定的变电所; (3)没有穿越功率的变电所; (4)处于电网终端的变电所; (5)向一、二级负荷供电的情况。 3)全桥结线

由前述可知,在内桥结线中,当变压器发生故障时,线路将短时停止工作;而在外桥结线中,当线路发生故障时,变压器将短时停止工作。两种情况下,不能避免用操作客量较小的隔离开关切断空载电路。为了克服上述缺点,在内桥结线的基础上,再增加两个变压器断路器,组成具有5个断路器的全桥结线,如图9—1—4 c所示。一般对于电压在35kV、容量在7500kV·A以上,或电压为110kV、容量在31500kV·A以上的两台(三台等)变压器可采用全桥结线。

全桥结线操作方便、运行灵活,但它会使占地面积加大,投资增加。 4)方案选择。在具体应用上述各种结线方式时,应就技术、经济指标进行综合比较,从中选取合理的主结线系统。一般,矿山地面变电所均有两路电源进线和两台变压器,变压器原方电压为35~110kV,副方为6~10Kv(目前多为6Kv)。按其所在的网络结构划分,有双回高压网上的中途和终端变电所、环网上的变电所、单回开式网上的终端变电所等类型。下面结合这几种类型,简要说明方案的

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选择。

(1)对于双回高压电网上的中途变电所,一般可选用如图9—1—5 所示的单母线分段结线方案。因为对此类变电所通常有两点要求,其一是既保证本变电所的可靠性又保证后续变电所的可靠性;其二是它要兼起开、闭变电所的作用。所以,若按该图结线,则在任一段线路故障时,均可使其余三段线路按并串联方式正常运行,并使线路阻抗比一回线路全部跳闸时要小,即所形成的双回路贯穿式结线,可较好地保持后续变电所的电压质量。对于特大型变电所,当变压器台数较多时,可采用双母线结线。

图9—1—5双回路高压电网上的中间变电所

(2)对于双回高压电网上的终端变电所,可采用内桥(电源线路较长,需经常操作时)或外桥结线(变电所负荷变化较大,需经常切换电源变压器时)。若变电所内有3台变压器,可采用扩大内(外)桥结线。

(3)对于环形电网上的变电所,为了减少环形电网的解环次数,且尽量减少环内断路器的数目,以采用外桥结线为宜。当变电所内有三台变压器时,可采用扩大外桥结线。

(4)对于单回线开式电网上的终端变电所,可采用如图9—1—6 所示的“线路一变压器组”结线方式,即只有单侧电源、单回线路且变电所只装有一台变压器的结线方式。当负荷分别为二、三级时,采用这种结线具有结构简单、使用设备少、投资省、基建快等优点,但因其在线路或变压器故障或检修时均要停电,其可靠性较差。

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图9—1—6线路一变压器组结线

2.单母线结线

在单母线结线方式中,进、出线均设有旨在切断负荷与故障电流的断路器,并没有与母线连接的“母线隔离开关”和与线路连接的“线路隔离开关”。其中,前一种隔离开关用来在检修断路器时隔离母线,而后一种则用来防止在检修断路器时从用户侧反向送电,或防止雷电过电压侵入,从而保证维修人员和设备的安全。

单母线结线又分为分段和不分段两种形式。 1)单母线不分段。

单母线不分段结线方式原理如图9—1—7a所示。这种结构虽有线路简单、配电装置造价低的优点,但在性能上却不够灵活与可靠,特别是在处理母线系统故障或检修时,因需全线停电,故其一般只适用于小容量的用户。这里,母线系统是指由线本身与其隔离开关构成的系统。

2)单母线分段。

为克服单母线不分段结线工作可靠性和灵活性差的缺点,可根据电源的数目、功率、电网的结线情况,将母线分成若干段,这就形成了单母线分段结线方式。在这种方式中,通常每段接一或两个电源,其引出线分别接到各段上,并使各段引出线电能分配尽量与电源功率相平衡.且尽量减少各段之间的功率交换。

单母线分段结线又分为隔离开关分段的和断路器分段的两类,前一类的结线如图9—1—7b所示,适用于由双回路供电的、允许短时间停电的二级负荷用户;后一类的结线如同图9—1—7c所示,适用于一级负荷用户较多的情况。

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图9—1—7 单母线接线

a—不分段;b—隔离开关分段;c—断路器分段

在采用隔离开关分段的情况下,各段可分列或并列运行。一般多采用分列运行方式,只有在一路电源送电时,隔离开关方可投入运行。

在采用断路器分段的情况下,由于断路器除具有分段隔离开关的作用,能实现切断负荷电流或故障电流的功能外,还可在继电保护配合下,实现自动分、合闸。故在母线系统检修或故障时,以避免全部停电。

不管采用何种开关分段,在检修母线或电源系统故障时,单母线分段结线方式都不能避免使故障段母线的用户停电。对用断路器分段的单母线接有二级用户较多又无备用电源时,为避免长时停电造成较大经济损失,通常在变电所装备用母线来解决(即旁路母线或双母线),这比装负荷备用线路能节约有色金属与投资。

1.2.2 矿井电网中性点接线方式

电力系统中性点运行方式包括三种:中性点不接地方式,中性点经消弧线图接地方式,中性点直接接地方式。前两种可合称为中性点非有效接地方式,属小接地电流系统;后一种称为中性点有效接地方式,属大接地电流系统。中性点不同的运行方式,在电网发生单相接地时有明显的不同,因而决定着系统保护与监测装置的选择与运行。各种接地方式都有其优缺点,对不同电压等级的电网亦有各自的适用范围。

1.2.2.1 中性点不接地方式

我国3~10kV电网,一般采用中性点不接地方式。这是因为在这类电网中,单相接地故障占的比例很大,采用中性点不接地方式可以减少单相接地电流,从而减轻其危害。中性点不接地电网,单相接地电流基本上由电网对地电容决定,

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其电路与相量关系如图9—1—8所示。

图9—1—8中性点不接地方式的电力系统

(a)—电路图;(b)—相量图

系统正常运行时,三相电A压对称,三相经对地电容入地的电流相量和为零,没有电流在地中流动。各相对地电压就等于相电压。

系统发生一相接地时,例如C相接地,如图9—1—8(a)所示。此时C相

???U??(?U?)?U?,B相对地电压对地电压为零,而A相对地电压UAACAC???U??(?U?)?U?,如图9—1—8 (b)所示。这表明,中性点不接地电网UBBCBC当发生一相接地时,其余两个非故障相相电压将升高到线电压,因而易使电网绝缘薄弱处击穿,造成两相接地短路。这是中性点不接地方式的缺点之一。

?应为A、B两相对地电容电流C相接地时,电网的接地电流(电容电流)IE之和。取电源到负荷为各相电流的正方向,可得

???(I??I?) IEC.AC.B(9—1—1)

?相位超前U?90°,在量值上,由于I??3I,由图9—1—8(b)可知,IECEC.A而IC.A?U?UA/XC?3IC0,故得 A/XC=3

IE?3IC0

(9—1—2)

即一相接地的电容电流为正常运行时每相对地电容电流IC0的3倍。 对于短距离,电压较低的输电线路,因对地电容小,接地电流小,瞬时性故障往往能自动消除,故对电网的危害小,对通讯线路的干扰也小。对于高电压、长距离输电线路,单相接地电流一般较大,在接地处容易发生电弧周期性的熄灭与重燃,出现间歇电弧,引起电网产生高频振荡,形成过电压,可能击穿设备绝

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