1、第三章电气主接线及设计,主要内容：1.电气主接线设计原则和程序 2.主接线的基本接线形式 3.主变压器的选择 4.限制短路电流的方法 5.各类发电厂和变电站的主接线的特点,电气一次接线图,调度中的电气接线屏,电气主接线图的基本元素,电气主接线图的基本元素,2.1.2电气主接线图的基本元素,电气主接线设计的基本要求,供电可靠性,运行灵活性,经济性,投资省,年运行费小,占地面积小,运行方式变换灵活,操作方便,断路器、母线等检修，不影响供电,设备故障，尽量减少停运设备，保证、类负荷供电,尽量避免全厂、所停电的可能性,当技术与经济要求相矛盾时，则在满足技术要求的前提下，做到经济合理,第一节电气主接线设
2、计原则和程序,1、可靠性,类负荷：即使短时停电也会造成人员伤亡和重大设备损坏，任何时间都不能停电类负荷：停电将造成减产，使用户蒙受较大的经济损失，仅在必要时可短时停电类负荷：、类负荷以外的其他负荷，停电不会造成大的影响，必要时可长时间停电,（1）发电厂、变电站在电力系统中的作用和地位,（2）负荷性质和类别,类负荷、类负荷、类负荷,可靠性、经济性、灵活性三个方面,一、对电气主接线的基本要求,定性分析和衡量主接线可靠性的标准：断路器检修时，能否不影响供电线路、断路器或母线故障时，以及母线或母线隔离开关检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对、类负荷的供电发电厂或变电站全部停电的
3、可能性(4)大型机组突然停运时，对电力系统稳定运行的影响及后果等因素,（4）运行经验,（3）设备制造水平,二、灵活性1.调度灵活、操作方便2.适应发展、扩建方便,三、经济性1.投资省2.占地少3.电能损耗少,二、主接线的设计原则,以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则,三、主接线的设计程序,1.对原始资料分析：工程、电力系统、负荷、环境和供货2.主接线的拟定和选择3.短路计
4、算和主设备的选择4.绘制主接线5.编制工程概算(可行性研究、初步设计、技术设计、施工设计),原则：以进出线为主体，多于4回设母线作为中间环节。有汇流母线的电气主接线单母线接线双母线接线一台半断路器接线台断路器接线变压器母线组接线无汇流母线的电气主接线单元接线桥形接线角形接线,第二节 主接线的基本形式,（1）供电电源：在发电厂是发电机或变压器，在变电站是变压器或高压进线,单母线接线,1.单母线接线,一、单母线接线及单母线分段接线,（2）电源可以在母线上并列运行，任一出线可以从任一电源获得电能，各出线在母线的布置尽可能使负荷均衡分配于母线上，以减小母线中的功率传输,（3）每条回路中都装有断路器和隔
5、离开关。断路器：具有专用的灭弧装置，可以接通和断开负荷电流和短路电流隔离开关：没有灭弧装置，不能带负荷拉、合。,为什么断路器两侧配有隔离开关？,单母线接线,（4）QE，线路隔离开关的接地开关（接地刀闸），用于线路检修时替代临时安全接地线,（5）倒闸操作,单母线接线,操作顺序：退出线路WL2：断开QF2 断开QS22 断开QS21,恢复供电：合上QS21 合上QS22 合上QF2,电气“五防”是指：防止误分、合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂接地线或合接地刀闸；防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）；防止误入带电间隔。,防止误操作的措施：除严格按照操作规程实行操作票制度外，还应
6、加装电磁闭锁、机械闭锁或电脑钥匙,倒闸操作程序示意图：,优点：接线简单、操作方便、设备少、经济性好，便于扩建,缺点：（1）可靠性较差（2）灵活性较差,适用范围：一般适用于6-220kV系统中出线回路少，并且没有重要负荷的中小型发电厂和变电所,2.单母线分段接线,单母线分段接线,（1）电源可以并列运行也可以分列运行,（2）重要用户可以从不同段引出两回馈线,（3）任一母线或母线隔离开关检修，只停该段，其他段继续供电,（4）任一母线段故障，则只有该母线段停电,（5）电源分列运行时，任一电源断开，则QFd自动接通,优点：,缺点：增了分段设备的投资和占地面积；某段母线故障或检修仍有停电问题；某回路的断路
7、器检修，该回路停电；扩建时，需向两端均衡扩建,适用范围：广泛应用于小容量发电厂的6-10kV接线和6-220kV变电站中,二、双母线接线及双母线分段接线,1.双母线接线,优点：(1)供电可靠可轮流检修一组母线，而不使供电中断一组母线故障后，能迅速恢复供电检修任一出线的母线隔离开关时，只需停该隔离开关所在的线路和与此隔离开关相连的母线,将工作母线退出：合母联断路器两侧的隔离开关合母联断路器合备用母线上的隔离开关再断开工作母线上的隔离开关再断开母联断路器断开母联断路器两侧的隔离开关,设正常运行：一组为工作母线，一组为备用母线，母联断路器断开,(2)运行方式灵活单母线运行固定连接方式运行两组母线分列
8、运行分裂为两个电厂，限制短路电流。特殊功能同期或者解列、融冰,(3)扩建方便向双母线的任一方向扩建，不会影响两组母线的电源和负荷的自由组合分配，也不会造成原有回路停电,缺点：（1）所用设备多（尤其是隔离开关），配电装置复杂（2）母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器，容易误操作（3）当一组母线故障时，仍会短时停电（4）检修任一回出线断路器，该回路停电,适用范围：（1）6-10kV配电装置，出线带电抗器时（2）35-63kV配电装置，出线数超过8回，或电源较多、负荷较大时（3）110-220kV配电装置，出线回数为5回及以上,2.双母线分段接线,优点：与双母线接线相比，增加了母联断路器QF2 和
9、分段断路器QF3、限流电抗器L，提高了供电可靠性和灵活性。缺点：增加了母联断路器和分段断路器的数量，配电装置投资增大。,适用范围：应用于进出线较多的配电装置中，同时也被广泛应用于发电厂的发电机电压配电装置中。在220-500kV大容量配电装置中，也有采用双母线四分段接线的。,三、带旁路母线的单母线和双母线接线,旁路母线的作用：检修任一接入旁路母线的进、出线的断路器时，使该回路不停电,检修QF1：合QFP1两侧的隔离开关合QFP1 合QS15断开QF1 断开QS13、QS11,1.单母线分段带旁路母线接线,专用旁路断路器,检修电源侧断路器旁路母线通过旁路隔离开关接至电源，然后断开电源侧的断路器，
10、出线不会停电,适用范围：用于出线较多的110KV及以上的高压配电装置中,对35KV以下的有特殊重要的一、二类用户 时，亦可用这种接线。,分段断路器兼作旁路断路器的接线,旁路接到I段：QS3QFdQS2,旁路接到II段：QS4QFdQS1,正常运行：QS1、QFd、QS2合，QS3、QS4、QS5断，QFd作为分段断路器,检修QF1：合QS5断开QFd断开QS2合QS4合QFd合QS15断开QF1、QS12、QS11,优点：不会造成短时停电。缺点：1多装了一台断路器和一套旁母线。2投资大，配电装置占地面积增多。增加了误操作的几率。趋势：随着设备可靠性提高，备用容量的增加，保护的完善，逐步取消旁路
11、接线。,3.旁路母线设置的原则,（1）6-10kV配电装置一般不设旁路母线（2）35-63kV配电装置，一般也不设旁路母线，当断 路器不允许停电检修时，对于单母分段可设置不 带专用旁路断路器的旁母（3）110-220kV一般需设旁路母线，出线回数较少时,可采用分段断路器或母联断路器兼旁路断路器的接线，下列情况需装设专用旁路断路器：110kV出线7回及以上，220kV出线5回及以上时 对在系统中居重要地位的配电装置 110kV出线6回及以上，220kV出线4回及以上时,四.一台半断路器接线,优点：任一母线故障或检修均不致停电任一断路器检修，不引起停电当同一串中有一条进线、一条出线时，当两组母线同
12、时故障的极端情况下，可以通过联络断路器继续输送功率隔离开关不作操作电气，仅在检修时起隔离电压的作用除联络断路器内部故障外，其余任何断路器故障最多停一个回路,缺点：所用断路器多，投资大，二次控制线和继电保护复杂，断路器动作频繁，检修次数多应用范围：广泛应用于超高压电网中，500kV变电站一般都采用这种接线方式,五.变压器母线组接线,优点：可靠性较高调度灵活扩建方便缺点：使用断路器和隔离开关多，投资大适用范围：远距离、大容量输电系统中，对系统稳定和供电可靠性要较高的变电站中采用,无汇流母线的电气主接线,六.单元接线,(a)发电机双绕组变压器单元接线;,(c)发电机变压器-线路单元接线,(b)发电机
13、三绕组变压器单元接线,扩大单元接线,（a）发电机变压器扩大单元接线（b）发电机分裂绕组变压器扩大单元接线,适用范围：发电机单机容量偏小（仅为系统容量的1%2%）或更小，而电厂的升高电压等级又较高，可采用扩大单元接线。,单元接线的特点：,优点：（1）接线简单，开关设备少，操作简便（2）故障可能性小，可靠性高（3）由于没有发电机电压母线，无多台机并列，发电机出口短路电流相对减小（4）配电装置简单，占地少，投资省缺点：单元中任一元件故障或检修都会影响整个单元的工作适用范围：200MW及以上大机组一般采用与双绕组变压器组成单元接线，当电厂具有两种升高电压等级时，则装设联络变压器。,封闭式母线图片,发电
14、机-变压器单元式接线,主封闭母线,分支封闭母线,主变压器,厂用变压器,电压互感器,避雷器,观察孔,封闭式母线侧视图,七.桥形接线,只有两台变压器和两条线路时，宜采用桥形接线，使用断路器最少。内桥：桥连断路器设置在变压器侧外桥：桥连断路器设置在线路侧,（a）内桥（b）外桥,内桥：,特点：（1）一回线路检修或故障时，其余部分不受影响，操作简单。,（2）变压器切除、投入或故障时，相应回路短时停电，操作复杂。,（3）线路侧断路器检修时，线路需较长时间停电。,（4）穿越功率经过的断路器较多，使断路器故障和检修机率大。,适用范围：输电线路较长(相对来说线路的故障机率较大)，而变压器又不需经常投、切及穿越功
15、率不大的小容量配电装置中。,外桥,（3）线路侧断路器检修时，变压器需较长时间停电。,特点：（1）一回线路检修或故障时，有一台变压器短时停运，操作较复杂。,（2）变压器切除、投入或故障时，不影响其余部分，操作简单。,（4）穿越功率只经过断路器QF3，使断路器故障和检修及系统开环的机率小。,适用范围：输电线路较短，变压器经常投、切及穿越较大的小容量配电装置中。,八.角形接线,（a）三角形接线（b）四角形接线,（2）检修任一断路器时，只需断开其两侧的隔离开关，不会引起停电,优点：（1）使用断路器少，且闭环运行时，可靠性和灵活性较高,（4）任一回路故障，只跳开与其相连的的2台断路器，不影响其他回路供电
16、,（3）隔离开关只用于检修时隔离电压，不作操作电器,缺点：（1）角形中任一台断路器检修，变开环运行，可靠性降低。此时恰好有线路故障，则会影响其他回路供电，因此，一般将电源与馈线回路交替布置。（2）运行方式变化大，可能使设备选择发生困难，并使继电保护装置复杂化,适用范围：用于最终规模较明确的110kV及以上的配电装置中，且以不超过六角形为宜,电气主接线方式小结,有汇流母线无汇流母线,单母线接线双母线接线一台半断路器接线变压器母线组接线,单母线接线单母线分段接线单母线带旁路母线接线单母线分段带旁路母线接线,双母线接线双母线分段接线双母线带旁路母线接线双母线分段带旁路母线接线,单元接线桥形接线角形接
17、线,九.各种类型发电厂的变电所主接线的特点,一、火力发电厂电气主接线 1、中小型火电厂电气主接线 2、大型火电厂电气主接线二、水力发电厂电气主接线 1、中等容量水电厂主接线 2、大容量水电厂主接线三、变电所电气主接线,一、火力发电厂电气主接线,1、中小型火电厂电气主接线特点：包括发电机电压接线及1-2级升高电压接线，且与系统相连接（1）设发电机电压母线1）当机组容量小于6MW时，采用单母线；当机组容量大于等于12MW时，采用双母线或单母线；当机组容量大于25MW时，采用双母分段接线，并加装母线电抗器和出线电抗器。2）通常有2台及以上的主变压器与升高电压级联系，以便将剩余功率输送到系统或从系统倒
18、送功率3）出线回路较多，供电距离较短，一般多采用电缆供电，为限制短路电流，可以加装出线电抗器,（2）在满足当地负荷的前提下，对100MW以上的机组，多采用单元接线或扩大单元接线（3）升高电压等级升高电压等级不多于两级，接线方式具体分析，区别对待1）可用双母线、单母线分段等接线，出线数多时，增设旁路母线。2）出线不多，最终接线方案已明确时，可采用桥形、角形接线。,中型热电厂主接线,2.大型火电厂接线,（1）在系统中地位重要，主要承担基本负荷，电利用小时数高，对主接线要求较高（2）地区负荷少，可不设发电机电压母线，发电机与主变压器采用单元接线或扩大单元接线，大型机组出口至变压器之间采用封闭母线（3
19、）升高电压部分多为220kV及以上电压等级，220kV一般采用双母线带旁路母线接线，330-500kV当进出线为6回及以上时，采用一台半断路器接线。联络变压器一般采用自耦变压器,区域性火电厂主接线,二、水力发电厂电气主接线,发电机电压接线：采用单元接线、扩大单元接线（发电机电压负荷很小或全无）。发电厂升高电压接：（1）当出线回路不多时，采用桥形接线或多角形接线（2）当出线回路较多时，可用单母线分段、双母线，双母线带旁路和一台半断路器接线形式。机组的爬坡能力强：可担任调频和调相任务。,中等水电厂主接线,大容量的水电厂主接线,发电厂和变电站中的主变类型,发电厂主变压器,发电厂和变电站中的主变类型,
20、变电站主变压器,发电厂和变电站中的主变类型,组合式变电站,水冷主变压器,220kV牵引变压器,500kV单相变压器,发电厂和变电站中的主变类型,35kV变电站控制室,变电站监视系统,第四节 限制短路电流的方法,一、选择适当的主接线形式和运行方式1、大容量发电机可采用单元接线。2、降压变电所，变压器低压侧分列运行，也称为母线硬分段。3、双回路线路，在负荷允许的条件下，按单回路运行。4、环形供电网，在穿越功率最小处开环运行。,1、加装母线电抗器L1目的：让发电机出口断路器、变压器低压断路器、母联断路器和分段断路器等均能按各回路额定电流来选择位置：母线分段处，损耗最小作用范围：无论厂内（K1、K2）
21、或厂外（K3）短路时，L1均可起限流作用,二、加装限流电抗器,(常用于发电厂和变电所的610kV配电装置),作用：限制该电抗器后发生故障时的短路电流；由于短路时电压降主要产生在电抗器中，因而能在母线维持较高的剩余电压。正常运行时，L2上的电压降不应大于5%额定电压，K3处短路时，母线电压维持大于65%额定电压；,2、加装线路电抗器L2目的：限制电缆馈线短路电流,3、加装分裂电抗器,当分裂电抗器的分支电抗值与普通的电抗值相等时：正常运行时，电压损失约为普通电抗器的一半。短路时，限流作用与普通电抗器相同。出线比普通电抗器多,三、采用低压分裂绕组变压器,当发电机容量较大时，采用低压分裂绕组变压器，组成扩大单元接线，可以起到限制短路电流的效果。正常运行时，低压分裂绕组的电抗值只相当于两分裂绕组短路电抗的四分之一。短路时，短路电抗比正常时电抗大，有显著的限流作用。,应用(1)用于发电机-主变压器扩大单元接线(2)用作高压厂用变压器，这时两个分裂绕组分别接至不同的厂用母线段,
