自設變電站設計

五月 20

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2019/5/20 下午 05:00

變電站

變電站是用戶內的電力轉換站，介於電源與負載之間的電力設施，其任務為電壓轉換和分配負載，抑制故障電流與異常突波，提高供電品質和供電可靠度。

電氣主接線

電氣主接線的主體是電源供電迴路（進線）和用戶線路迴路（出線）。當進出線數較多時，為了便於電能的匯集和分配，常設置匯流排作為中間環節，構成的電能輸配電路，其中經過各種開關設備、比壓器、比流器、接地開關、電力熔絲、驗電礙子、接觸器、電容器和電抗器等設備。

開關設備依其功能可分為斷路器、熔絲、開關三類，是電力系統主要的保護設備，主要功能在控制與保護電力系統之安全運轉，例如負載調度、隔離故障、及維修、施工時帶電體隔離等，因此需具有在正常或故障的情況下對電路作安全啟斷及投入之能力。

進線方式

電源進線可以使用隔離開關作為進線開關，隔離電源，同時可裝設接地開關，防止檢修過程突然送電，確保檢修人員人身安全。

出線方式

需裝設斷路器或者負載開關+電力熔絲，提供出線之過電流及故障電流保護。

匯流排接線方式

單電源匯流排

單電源就是指匯流排採用單路電源進線，沒有備用電源，可以節約製造成本，但一旦電路出現故障，造成的影響也很大。

單路電源進線，經進線開關、主開關設備到匯流排，然後從匯流排經一路或多路之分路開關設備到高壓變壓器之出線分路所組成。

雙電源匯流排分段

雙電源是指常用電源預留備用電源，當常用電源出現故障無法供電時，可由備用電源及時供電，避免造成重大損失。

單匯流排分段雙電源供電，每段匯流排為單路電源進線，主接線同單電源系統，但兩路電源的分段匯流排須使用連絡開關設備進行連接，一般為常開設置（Normal Open），並與主開關設備互鎖（Interlock），避免同時開啟或閉合，也就是兩路電源進線均為獨立電源，且互為備用。

電氣互鎖：MCB1、MCB2和TIECB三選二

由於單匯流排分段接線既可保留了單匯流排的簡單、經濟、方便等優點，又在一定程度上克服了其缺點，當任一段匯流排故障時，可以分別進行檢修，用戶不至於全部停電。同時運行靈活性也有所提高（並列運行，或者分列運行），因此這種接線方式一直被廣泛應用。

電氣設備

一次電氣設備

在變電站中擔任輸送和分配電能任務的電路，稱為一次電路（主接線），一次電路中的電氣設備稱為一次設備，例如開關設備、比壓器、比流器、接地開關、電力熔絲、驗電礙子等等高壓電氣設備。

二次電氣設備

凡用於控制、指示、量測一次設備運行的電路，稱為二次電路，二次電路中的電氣設備稱為二次設備，例如測量儀表、保護電驛等。

比壓器和比流器是一種特殊的變比器，主要用來隔離一次電路與二次電路，避免一次電路的高電壓/大電流直接進入到二次設備，也可以防止由於二次設備故障影響一次電路的運行。

斷路器CB

依絕緣消弧介質分類有VCB真空斷路器和GCB瓦斯（六氟化硫）斷路器，具有完備的消弧功能及良好的絕緣恢復能力，可在正常運作時，啟斷和閉合負載電流。當系統故障時，配合保護電驛，能夠啟斷短路電流，常用於高壓橫匯流排、主變壓器、高壓電動機和高壓電容器之過電流及故障電流保護。


CNS 符號	IEC 符號

隔離開關DS

用來線路連接或電氣設備檢修時隔離電源。由於沒有專門的滅弧裝置，所以在正常運作時，不可啟斷和閉合負載電流。與斷路器互鎖（Interlock），當系統故障時，避免同時開啟或閉合。


CNS 符號	IEC 符號

其主要設計使用在電源進線，作為供電線路與用戶線路分開的第一個隔離開關。也可使用在斷路器一次側，當線路或斷路器故障檢修或維護時，斷路器啟斷負載無電流時，才允許啟斷操作，隔離電源，確保人員工作安全

負載開關-LBS

一種經濟型保護開關，其構造與隔離開關相同，在其固定接觸子上加裝消弧室可啟斷負載電流，但無法承受較大短路電流，可與限流電力熔絲之串聯組合代替斷路器使用，負載電流之通斷由負載開關啟斷動作，故障電流則由電力熔絲啟斷。


CNS 符號	IEC 符號

適用於做一般性設備保護，不適用於操作頻繁場合，較難做精細保護，目前普遍使用在系統電壓11.4 KV、22.8 KV之TR 750 KVA以下變壓器或高壓電容器SC，以及電源隔離開關。

避雷器-LA

過電壓保護，將線路中之異常高壓引至大地，防止系統中之設備及絕緣遭受破壞。


CNS 符號	IEC 符號

接地開關ES

接地開關 = 隔離開關 + 接地，將停電之電力線路或設備與接地線連接以達到可靠接地之開關設備。一是用來在線路和設備檢修時，為確保人員安全進行接地用的；二是可以用來人為地造成系統的接地短路，達到控制保護的目的。


CNS 符號	IEC 符號

電力熔絲POF

一種簡單的電路保護設備，其原理是當流經電力熔絲的電流達到或超過定值一定時間後，本身的熔體熔化，切斷電路。


CNS 符號	IEC 符號

其動作原理簡單，安裝方便，一般不單獨使用，主要用來配合其他電氣設備使用。主要動作特點：一是電流要達到一定值，該值在電力熔絲出廠前已經做好，無法更改；二是電流達到一定值後要經過一定的時間，該時間也是廠商做好的，無法更改，但是類型很多，包括延時動作、快速動作、超快速動作等；三是動作後本體損壞，不能重複使用，必須更換；電力熔絲是否熔斷可以通過熔斷指示器或者熔絲外觀來判別。

比壓器PT

將高壓變成低壓120 V，用於高壓二次電路供電的小型變壓器，可量測和顯示電壓和功率，並提供儀表、配電盤的照明及斷路器保護電驛之控制電源。


CNS 符號	IEC 符號

比流器CT

將大電流變成小電流，提供儀表或保護電驛使用，達到系統保護及電流量測之目的。


CNS 符號	IEC 符號

比流器的二次側為雙比時，表示二次側為雙線圈，如上圖所示，第一線圈（上方）為保護線圈，用於連接保護電驛，第二線圈（下方）為量測線圈，用於連接集合式電錶；若二次側為單比時，表示二次側為單線圈，為一保護線圈用於連接保護電驛。

驗電礙子VPIS

電壓指示器，用於判別高壓配電盤有無帶電？


CNS 符號	IEC 符號

高壓配電盤

金屬封閉式開關設備，一般稱為高壓配電盤，是按一定的電路方案將有關電氣設備組裝在一個封閉的金屬外殼（盤體）內的整套型開關設備。

箱體結構


正視圖	側視圖

使用隔板將高壓配電盤由上至下，由前至後，分成控制室（上前），銅排室（上後）、斷路器室（中），比壓器室（下前），以及電纜室（下後）等五個單元，每個單元均有良好接地。

銅排室：母排、絕緣子和穿牆套管（同一列盤之間的絕緣）等
控制室：量測儀表和保護電驛等
斷路器室：隔離開關、斷路器或負載開關等
電纜室：進出電纜線、避雷器、接地開關、比流器、電壓指示器等
比壓器室：電力熔絲+比壓器等

整套型供電方案

目前應用較廣且具經濟效益之單/雙電源、單匯流排分段應用，依據隔離、保護和控制功能，列盤排列與進出線方向之整套型配電方案。

進線盤（隔離開關盤 DS）

又稱受電盤，用於從引進電源接受電能的開關設備（從進線到匯流排），然後將接收到的電能通過橫匯流排匯集和分配，傳送到其他開關箱的上方銅排室，裝設有隔離開關、避雷器和接地開關等主要設備。

電力單線圖	盤體系統圖

使用隔離開關DS作為進線開關，用來線路連接或電氣設備檢修時隔離電源。
裝設避雷器LA，提供進線電纜之過電壓保護。
裝設接地開關ES，防止檢修過程突然送電確保檢修人員人身安全。

MCB+PT盤（主斷路器盤 MVCB，母盤+計量：PT與CT）

提供匯流排之過電流及故障電流保護，以及各個出線的後衛保護，裝設有比壓器、比流器和斷路器等主要設備。

電力單線圖	盤體系統圖

裝設比壓器PT，將高壓降為低壓，在一次側（高壓線圈）串聯電力熔絲POF提供短路保護，二次側（低壓線圈）使用無熔絲斷路器MCCB（主） + 低壓小匯流排 + 無熔絲斷路器MCCB（分路）+ 照明，提供二次電路之照明、加熱和斷路器的控制電源，以及電壓量測之目的。
裝設比流器CT，將大電流變成小電流，提供集合式儀表或保護電驛使用，達到系統保護及電流量測之目的。
使用斷路器CB，提供匯流排和各個出線（後衛保護）之過電流及故障電流保護。
裝設驗電礙子VPIS提供帶電顯示。