变电站值班员的进阶02-主接线图

接线图 2023年10月06日 11:09 297 admin

电气主接线简称主接线，是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。

主接线代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。

我们可以在位于变电站主控室的监控电脑上看到该站的主接线图，还能够监控各个一次设备的运行状态，对部分设备进行遥控操作。

这一节的任务，就是看懂一个典型的110kV变电站的主接线图，认识站内一次设备长什么样子。

站内的各个一次设备都在主接线图中有根据国家标准规定的，对应的图形和文字符号。下面就来认识一下。

首先是我们的110kV部分。

一、断路器（开关）

有灭弧功能，主要用于断开电气设备中的负荷电流和短路电流。

在主接线图中的符号：

这两种符号都可以表示开关，我们在监控电脑上看到的通常是左边这种。

图中的“111”是开关编号。

二、隔离开关（刀闸）

没有灭弧功能，主要用于检修工作时在检修设备与带电设备之间形成明显可见的断点，保证检修工作时的安全。

在主接线图中的符号：

图中的“1111”是刀闸编号。

我们见到的很多刀闸都是带地刀（接地刀闸）的。地刀的作用是在电气设备检修时进行接地，保证检修人员的人身安全。《安规》规定，对于可能送电至停电设备的各方面都应装设接地线或合上接地刀闸。比如说，一个110kV开关转检修，因为开关两侧都可能送电至待检修的开关，所以应该合上开关两侧的地刀。这样一来，待检修开关就和地等电位，就算送电至待检修开关，检修人员也不会触电。如果没有地刀，那么需要在开关两侧挂接地线对设备进行接地。

带地刀的刀闸在主接线图中的符号是这样的：

图中的“1116丙”是地刀编号。

三、电流互感器（CT）

依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流，供二次设备使用。

在主接线图中的符号：

CT至少提供三组二次绕组，分别供保护、测量、计量装置使用。三组绕组由于用途不同，对准确度的要求也不同。

对保护而言，发生短路故障时会产生很大故障电流，与准确性相比，我们更希望PT在大电流下也不会饱和，这样才能保证短路时PT二次侧电流足够达到保护动作值，保护可靠动作。保护使用的PT二次绕组准确度为5P30，即在30倍额定电流下复合误差不超过5%；测量得到的数据供运行人员监控设备运行状态，因此和保护相比，测量对准确性的要求更高，对抗饱和性则没有那么高要求。测量使用的PT二次绕组准确度为0.5；计量对准确性的要求比测量更高（毕竟要算电费），同时要求在负荷比较小的时候也能保持比较高的准确度。计量使用的PT二次绕组准确度为0.2s，“S”表示CT在负荷范围较广时仍能保证准确度。准确度为0.5的CT只能在额定负荷的25%-100%间保证准确度满足要求，而准确度为0.2s的CT能在额定负荷的1%-120%之间保证准确度满足要求。

四、电压互感器（PT）

依据电磁感应原理将一次侧大电压转换成二次侧小电压，供二次设备使用。

在主接线图中的符号：

图上圈内反映PT三相绕组的接法。圈内为星形，表示PT三相绕组接成星形；圈内的开口三角形对应PT的剩余绕组，即三相绕组接成开口三角形，反映零序电压。

注意到图上PT的一次侧中性点是接地的。这是为了在系统发生接地故障时给零序电流提供通路，这样开口三角形两侧才会有电压产生。图上画了一组接成星形的二次绕组，供保护、测控装置共用；以及一组开口三角形。

线路PT只有一相，自然不存在星形、开口三角形接法。下图是线路PT在主接线图中的符号：

五、避雷器

限制电力系统中因雷电和系统操作产生的过电压。

在主接线图中的符号：

六、母线

汇集、分配电能。

箭头所指的部分就是母线。

在主接线图中的符号：

图中的“Ⅰ”表示这是Ⅰ段母线。

有些变电站110kV部分采用GIS设备。GIS设备布置紧凑，开关、刀闸、CT、PT、母线等都封闭在一个个六氟化硫气室内，占地面积大大减小。如下图。

接着是主变。

七、变压器（主变）

利用电磁感应的原理改变交流电压。

在主接线图中的符号：

图中有一个斜向上45°的箭头，表示这台变压器是有载调压变压器。从图上可以看出，变压器高压侧三相绕组接成了星形，低压侧三相绕组接成了三角形。

事实上，我们见到的主变的接线方式均为YNd11，这是国家标准规定的。“YN”中的“Y”表示高压三相绕组接成星形，“N”表示高压侧有中性点引出端子；“d”表示低压三相绕组接成三角形，“11”这个数字采用的是时钟表示法，即将一次侧线电压相量作为分针，固定指在时钟12点的位置；二次侧线电压相量作为时针，指在时钟的11点位置。如下图：

从图上可以看出，“11”表示三角形绕组的线电压超前星形绕组对应线电压30度。我们知道，变压器最主要的部件就是铁芯和绕组，高、低压绕组套在同一个铁芯柱上，低压绕组在内，高压绕组在外。接线钟点数和接线方式、绕组的绕向，以及绕组布置的位置都有关系。绕组的绕向影响电流的流向，即影响同名端的位置；而套有A相高压绕组的铁芯柱套的是A相低压绕组还是B相低压绕组，或者是C相低压绕组，也会用心接线钟点数。

在实际接线中，我们将高压侧绕组接成星形接线，低压侧绕组接成三角形接线，让每一相的高、低压侧绕组套在同一个铁芯柱上，即A相高压绕组所在的铁芯柱同时套有A相低压绕组，其余两相以此类推；并采用相同的绕向，就接成了YNd11接线。详情见下图：

国际电工委员会IEC（International Electrotechnical Commission）提供了一种方法，可以根据变压器的实际接线方式方便地判断出接线钟点数。例如，对于上图的接线方式，我们这样判断它接成几点：

首先，我们画出高压侧的相量三角形，如下图：

然后我们根据实际接线方式，寻找高、低压侧线电压的相位关系。从图上可以看出，低压侧A相绕组首端与高压侧A相绕组首端是同名端，所以我们在高压侧A相绕组加电压UAN时，低压侧Uac和高压侧UAN的相位是一致的。我们在图上画出Uac的方向：

同理，在图上画出Uab和Ubc的方向：

从这张图上不难看出，低压侧线电压超前高压侧线电压30度。如果把高压侧线电压相量放到12点的位置，那么低压侧线电压相量就位于11点的位置，所以接线钟点数是11。

我们可以在主变的中性点看到如下图方框内所示的放电间隙：

放电间隙的作用是和避雷器配合，在发生过电压且电压超过避雷器的保护值时，间隙将被击穿放电。

它在主接线图中的符号是：

然后是10kV部分。

八、开关柜

开关柜内包含了断路器、隔离开关、互感器、避雷器等。

在主接线图中的符号：

注意到“<<”“>>”符号中间是开关的符号。事实上，根据国家标准，“<<”“>>”符号中间的部分表示可以被拉出的部分。所以“<<”“>>”中间是开关，就表示开关可以被拉出。上图中被拉出柜外的部分就是10kV开关，其作用和110kV开关是一样的。

除此之外，还有不带开关，只起隔离作用的开关柜，它在主接线图中的符号是这样的：

这种开关柜一般出现在10kV母分开关柜旁，是为扩建时缩小停电范围的目的而设置的。如果变电站需要扩建，要增加一条10kV母线，只要把该开关柜中间的隔离部分拉出柜外，就可以把工作部分和带电部分（原本正在运行的母线）隔离；而如果没有这个开关柜，就需要一整条母线停电。

以及不带开关，但带有熔丝，且熔丝部分可被拉出更换的开关柜，它在主接线图中的符号是这样的：

这种开关柜一般用于10kV母线PT，熔丝的作用是保护PT。

还有一种情况，是10kV母线PT和熔丝装在一起，都可以被拉出。这时候10kV PT间隔在主接线图上这样画：

九、电容器和电抗器

电容器组的作用是无功补偿。

我们站内的电抗器只出现在电容器组旁边，和电容器组串联，用于限制电容器组合闸产生的合闸涌流，同时和电容器组一起起到对电力系统高次谐波的滤波作用。

在主接线图中的符号：

这种画法表明了电容器组的接线方式（星形接线）。图上的虚线表示电容器组中性点接地刀闸和电容器组靠电源侧接地刀闸是联动的，在操作6甲刀时，电容器组靠电源侧接地刀闸和中性点接地刀闸一同合上。

十、接地变和消弧线圈

接地变的作用是为中性点不接地的系统（比如10kV系统）提供一个人为的中性点，便于接消弧线圈。

消弧线圈的作用是在10kV系统发生接地故障时，产生一个电感电流对电容电流进行补偿，防止因电容电流过大产生电弧，引起弧光接地过电压，导致绝缘损坏。

一般接地变和消弧线圈是放在一起，成套安装的。

在主接线图中的符号：

图上的“Z”表示接地变三相绕组接成曲折形（Z形）。由于有中性点引出，该接地变为ZN形接线方式。这种接线将每一相绕组分为上、下匝数相等的两个部分，接成曲折形连接（见下图）。这种接线方式使得同一铁芯柱上的上、下两部分绕组中流过的零序电流方向相反，因此零序电抗很小，可以使消弧线圈中的补偿电流自由流过。

接地变也可以接出接成三角形接线的低压绕组，作站用变使用。当接地变兼作站用变使用时，接线方式为ZNyn11或ZNyn1。

最后是站用变。

十一、站用变

一个电压等级比较低的变压器。用于把10kV的交流高电压变换成400V的低电压，供站内照明、刀闸操作机构、直流系统、UPS等使用。

站内的站用变一般安装在站用变开关柜内，正常运行时是看不到的。

这是站用变柜：

在主接线图中的符号：

可以看出，站用变高压侧三相绕组接成三角形，低压侧三相绕组接成星形。事实上，站用变的一般接线方式是Dy1或者Dy11。

至此，站内主要一次设备已全部介绍完毕。

主接线图是由一个一个间隔组合而成的。间隔是指一个完整的回路，含断路器、隔离开关、互感器、避雷器等。看懂一张主接线图，要以间隔为单位，把一个间隔当成一个整体，一个一个间隔的看。

间隔又是由一个一个一次设备组合而成的。在了解设备的图形符号和文字符号之后，我们就可以从主接线图看出现场一次设备的实际联系。

比如说，这是一个进线间隔：

可以看出，这个间隔设备的连接顺序为1113刀闸→111开关→1111刀闸→母线，1113刀闸带1116甲、1116乙两把地刀，1111刀闸带1116丙一把地刀。

这是一个馈线间隔：

事实上，开关柜上还有CT、避雷器、带电显示器等，只是我们不监视这些设备的运行状态，所以我们在监控后台看到的图都是没有把这些设备画出来的。其余间隔同理。

这是一个110kV变电站的主接线图，我们所管辖的所有110kV变电站的电气主接线与此大同小异：

可以看出，110kV侧的接线形式为内桥接线，10kV侧的接线形式为单母线分段接线。

注意到，主接线图上设备的编号似乎是存在某种规律的。没错，编号怎么编是有规定的，各个地方规定有所不同。

以我所在地区的开关编号为例。开关编号的第一位表示电压等级，1表示110kV，2表示220kV，9表示10kV；第二位表示该地区变电站代号；第三位表示该变电站中开关的代号。

而刀闸编号则是在开关编号的基础上再加一个第四位，第四位为1表示该刀闸为接Ⅰ母的刀闸，为2表示该刀闸为接Ⅱ母的刀闸（用在双母线接线方式的变电站中，110kV站内不存在），为3表示该刀闸为接线路侧刀闸，为6表示该刀闸为接地刀闸（从线路侧向母线侧依次加标甲、乙、丙），为7表示该刀闸为接旁母刀闸。

对新入职的朋友们来说，要做的第一件事是在站里多转几圈，记住一、二次设备的外观（如果记不住，就拍下来，带回去慢慢记），上面有哪些表计哪些按钮，将监控电脑上主接线图中和站内的交直流系统图中出现的设备和现场设备对应起来；然后拿几张白纸，根据现场情况画出主接线图、交直流系统图和站内平面布置图并熟记，要求看到编号能反应出对应的设备在站里哪个位置，长什么样。这是对于新入职的朋友们而言最最最……（省略一万个“最”）首要的事，是把基本工作做好，成为合格变电站值班员的基础。

画好图之后，建议保存下来，以便随时回忆、查阅。这是在我iPad上存的某个子站的平面布置图：