第六章 发电厂和变电所一次系统1

1、第六章第六章 发电厂和变电所一次系统发电厂和变电所一次系统 第一节第一节 概概 述述 直接生产、输送和分配电能的设备。 按设备功能及其作用分为两类：一次设备和二次设备 主要电气设备包括：发电机、电力变压器、断路器、主要电气设备包括：发电机、电力变压器、断路器、 隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母 线、接地装置以及各种无功补偿装置等。线、接地装置以及各种无功补偿装置等。 对一次电气设备设备的工作运行进行监视、控制、测 量、保护的设备。 主要包括：仪表、继电器、自动控制设备、信号设备等。主要包括：仪表、继电器、自动控制设备、信号设备等。 第一节

2、第一节 概概 述述 直接生产、输送和分配电能的设备。 按设备功能及其作用分为两类：一次设备和二次设备 主要电气设备包括：发电机、电力变压器、断路器、主要电气设备包括：发电机、电力变压器、断路器、 隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母 线、接地装置以及各种无功补偿装置等。线、接地装置以及各种无功补偿装置等。 对一次电气设备设备的工作运行进行监视、控制、测 量、保护的设备。 主要包括：仪表、继电器、自动控制设备、信号设备等。主要包括：仪表、继电器、自动控制设备、信号设备等。 由一次设备组成的系统称为由一次设备组成的系统称为电气一次系统电气一次系统

3、。 由二次设备组成的系统称为由二次设备组成的系统称为电气二次系统电气二次系统。 用规定的设备文字和图形符号将各电气设备，用规定的设备文字和图形符号将各电气设备， 按连接顺序排列，详细表示电气设备的组成和连接按连接顺序排列，详细表示电气设备的组成和连接 关系的接线图，称为电气接线图。关系的接线图，称为电气接线图。 电气接线图一般画成单线图电气接线图一般画成单线图 。 第二节第二节 电气主接线概述电气主接线概述 电气主接线：电气主接线：是由电气设备通过连接线，按其功是由电气设备通过连接线，按其功 能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强 电流、高电压的网

4、络。（一次接线、电气主系统）电流、高电压的网络。（一次接线、电气主系统） 电气主接线图：电气主接线图：用规定的电气设备图形和文字符用规定的电气设备图形和文字符 号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成 套设备的全部基本组成和连接关系的单线接线图。套设备的全部基本组成和连接关系的单线接线图。 一 般 为 单 线一 般 为 单 线 图 ， 如 果 三图 ， 如 果 三 相 接 线 不 完相 接 线 不 完 全 相 同 的 局全 相 同 的 局 部画成三线。部画成三线。 除 主 要 电 气除 主 要 电 气 设 备 外 ， 还设 备 外 ， 还 应将互感器

5、、应将互感器、 避 雷 器 、 中避 雷 器 、 中 性 点 设 备 等性 点 设 备 等 也表示出来。也表示出来。 注 明 各 个 设注 明 各 个 设 备 的 型 号 与备 的 型 号 与 规格。规格。 电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求 电气主接线的选择正确与否对电力系统的安全、电气主接线的选择正确与否对电力系统的安全、 经济运行，对电力系统的稳定和调度的灵活性，经济运行，对电力系统的稳定和调度的灵活性， 以及对电气设备的选择，配电装置的布置，继电以及对电气设备的选择，配电装置的布置，继电 保护及控制方式的拟定等都有重大的影响。在选保护及控制方式的拟定等都有重大的影响。在选 择电气

6、主接线时，应满足下列基本要求。择电气主接线时，应满足下列基本要求。 1 可靠性可靠性 电气接线必须保证用户供电电气接线必须保证用户供电 的可靠性，应分别按发电厂、变电站及各类的可靠性，应分别按发电厂、变电站及各类 负荷的重要性程度安排相应可靠程度的接线负荷的重要性程度安排相应可靠程度的接线 方式。方式。 电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求 衡量电气主接线的可靠性，从以下几方面考虑：衡量电气主接线的可靠性，从以下几方面考虑： 断路器检修时能否不影响供电。断路器检修时能否不影响供电。 线路、断路器或母线故障时，停运出线回路数、停线路、断路器或母线故障时，停运出线回路数、停 电时间的长短，以及

7、能否保证一、二类负荷供电。电时间的长短，以及能否保证一、二类负荷供电。 发电厂或变电站全部停电的可能性。发电厂或变电站全部停电的可能性。 大型发电机组突然停电时，对系统稳定的影响。大型发电机组突然停电时，对系统稳定的影响。 电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求 2 灵活性灵活性 电气系统接线应能适应各种电气系统接线应能适应各种 可能运行方式的要求，并可以保证能将符合可能运行方式的要求，并可以保证能将符合 质量要求的电能送给用户。质量要求的电能送给用户。 操作的方便性操作的方便性 接线简单、操作简便接线简单、操作简便,操作少操作少 调度的方便性调度的方便性 适应各种运行方式（正常、检修、事故

8、及处理、特殊、适应各种运行方式（正常、检修、事故及处理、特殊、 投切设备、增减负荷等）的变化。故障时影响范围小投切设备、增减负荷等）的变化。故障时影响范围小 电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求 3 经济性经济性 最少的投资与最低的年运行费。最少的投资与最低的年运行费。 节省一次投资节省一次投资 占地面积小占地面积小 电能损耗少电能损耗少 4 运行方便运行方便接线力求简明清晰、简化运行操作接线力求简明清晰、简化运行操作 5 具有扩建的可能性具有扩建的可能性预留备用出线回路和备用容量预留备用出线回路和备用容量 母线：汇流、分配电能。使接线简单，便于扩建母线：汇流、分配电能。使接线简单，便于扩

9、建 断路器：用来接通与切断电路中的负荷电流与故断路器：用来接通与切断电路中的负荷电流与故 障短路电流。任何出线和进线必须有断路器。障短路电流。任何出线和进线必须有断路器。 隔离开关：其作用是利用其可见断口隔离电压，隔离开关：其作用是利用其可见断口隔离电压， 使停电设备与带电设备隔离，以保证人身及设备工使停电设备与带电设备隔离，以保证人身及设备工 作的安全。一般在连接设备间都配置隔离开关作的安全。一般在连接设备间都配置隔离开关 主接线主接线 基本环节基本环节-电源（发电机、变压器）和进出线电源（发电机、变压器）和进出线 隔离开关隔离开关 互感器及其它互感器及其它 中间环节中间环节-母线：汇集和分

10、配电能母线：汇集和分配电能 断路器断路器-断开电流的同时灭弧断开电流的同时灭弧 断路器与隔离开关的操作顺序断路器与隔离开关的操作顺序 为： 接通电路时，先合上断路器两侧的隔离开关，再接通电路时，先合上断路器两侧的隔离开关，再 合断路器；切断电路时，先断开断路器，再拉开合断路器；切断电路时，先断开断路器，再拉开 两侧的隔离开关两侧的隔离开关。即：隔离开关遵循即：隔离开关遵循“先通后断先通后断” 的原则或等电位下操作的原则或等电位下操作 为了防止误操作，除严格按照操作规程实行操为了防止误操作，除严格按照操作规程实行操 作票制度外，还应在隔离开关和相应的断路器之作票制度外，还应在隔离开关和相应的断路

11、器之 间，加装电磁闭锁、机械闭锁或电脑钥匙等闭锁间，加装电磁闭锁、机械闭锁或电脑钥匙等闭锁 装置。装置。 第三节第三节 电气主接线的基本接线形式电气主接线的基本接线形式 各种电气主接线是由若干基本接线形式组合而各种电气主接线是由若干基本接线形式组合而 成的。它以电源和出线为主题。深入地了解与分成的。它以电源和出线为主题。深入地了解与分 析基本接线形式，对电气主接线的设计、运行十析基本接线形式，对电气主接线的设计、运行十 分重要。分重要。 主接线方式：分两类主接线方式：分两类 有母线类型，如单母线、单母线分段、单母有母线类型，如单母线、单母线分段、单母 线分段带旁路；双母线、双母分段、双母线带线

12、分段带旁路；双母线、双母分段、双母线带 旁路；旁路；3/23/2断路器接线等断路器接线等 无母线类型，如桥式、角形、单元接线等无母线类型，如桥式、角形、单元接线等 第三节第三节 电气主接线的基本接线形式电气主接线的基本接线形式 单母线接线单母线接线接线图接线图 各电源和出线都接在同一条公共母线上，其电源在发电 厂是发电机或变压器，在变电所是变压器或高压进线回路。 单母线接线单母线接线特点特点 1. 单母线接线的优点单母线接线的优点 简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便，有利于扩 建和采用成套配电装置。 2. 单母线接线的主要缺点单母线接线的主要缺点 n n母线或母线隔离开关检修时，连接在母

13、线上的所有回 路都将停止工作； n当母线或母线隔离开关上发生短路故障或断路器靠母 线侧绝缘套管损坏时，所有断路器都将自动断开，造成 全部停电； n检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。 单母线分段接线单母线分段接线接线图接线图 出线回路数增多时，可用断路器或隔离开关将母线分段， 成为单母线分段接线，如图所示。根据电源的数目和功 率，母线可分为23段。 单母线分段接线单母线分段接线特点特点 该接线方式由双电源供电，故供电可靠性高，同时具有 接线简单、操作方便、投资少等优点。当一段母线发生故障 时，分段断路器或隔离开关将故障切除，保证正常母线不间 断供电，不致使重要的用户停电，提高了供电的可

14、靠性。 当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开接 在该分段上的全部电源和出线，这样就减少了系统的发电 量，并使该段单回路供电的用户停电；任一出线断路器检修 时，该回路必须停止工作。 单母线带旁路母线接线单母线带旁路母线接线 单母线带旁路母线接线方 式的最大优点是供电可靠性 高。断路器故障检修时，断路器故障检修时， 可不停电进行检修可不停电进行检修，供电可 靠，运行灵活，适用于向重要 用户供电，出线回路较多的变 电所尤为适用，其接线方式如 图。 旁路母线作用：旁路母线作用：检修出线断路器时可不中断出线供电。 操作顺序： 双母线不分段接线双母线不分段接线（简述和优点）（简述和优点） 图8-

15、7所示为双母线接线，它有两组母线，一组为工作母 线，一组为备用母线。每一电源和每一出线都经一台断路器 和两组隔离开关分别与两组母线相连，任一组母线都可以作 为工作母线或备用母线。两组母线之间通过母线联络断路器 （简称母联断路器）连接。 运行方式灵活，便于扩建；检修母线时，电源和出线都 可以继续工作 ；检修任一回路母线隔离开关时，只需断开该 回路；工作母线故障时，所有回路能迅速恢复工作；检修任 一线路断路器时，可用母联断路器代替其工作。 双母线不分段接线双母线不分段接线（缺点和适用范围）（缺点和适用范围） 当母线故障或检修时，需使用隔离开关进行倒闸操作， 容易造成误操作；工作母线故障时，将造成短

16、时（切换母线 时间）全部进出线停电；在任一线路断路器检修时，该回路 仍需停电或短时停电（用母联断路器代替线路断路器之 前）；使用的母线隔离开关数量较大，同时也增加了母线的 长度，使得配电装置结构复杂，投资和占地面积增大。 这种接线方式适用于供电要求比较高，出线回路较多的 变电站中，一般35kV出线回路为8回， 110 220kV出线为 4回及以上的220kV母线。 双母线不分段接线双母线不分段接线（接线图）（接线图） 为了弥补上述缺点，提高双母线接线的可靠性，可进行 两种方式的改进。 双母线分段和带旁路母线的接线方式双母线分段和带旁路母线的接线方式 1. 图8-8所示为工作母线分段的双母线接线

17、。用分段断路 器将工作母线分段，每段用母联断路器与备用母线相 连。这种接线具有单母线分段和双母线接线的特点，有较高 的供电可靠性与运行灵活性，但所使用的电气设备较多，使 投资增大。另外，当检修某回路出线断路器时，则该回路停 电，或短时停电后再用“跨条”恢复供电。双母线分段接线 常 用于大中型发电厂的发电机电压配电装置中。 采用带旁路母线的双母线接线，目的是为了不停电检修 任一回路断路。 双母线分段和带旁路接线方式双母线分段和带旁路接线方式（接线图）（接线图） 二分之三断路器接线方式二分之三断路器接线方式 两组母线之间接有若干串断路 器，每一串有，中间一 台称作联络断路器，每两台之间接 入一条回

18、路，共有。主要 优点：可靠性高；运行灵活性好； 操作检修方便。主要缺点是投资 大、继电保护装置复杂。 在一台半断路器接线中，一般 应采用交叉配置的原则，即同名回 路应接在不同串内，电源回路宜与 出线回路配合成串。此外，同名回 路还宜接在不同侧的母线上。 3/2接线接线 优点优点 母线故障不停电母线故障不停电 缺点缺点 操作一条线需操作两台断路器操作一条线需操作两台断路器 隔离开关不作为为操作电器隔离开关不作为为操作电器 有很高的可靠性和灵活性有很高的可靠性和灵活性 适用于适用于500KV超高压系统超高压系统 二次回路比较复杂二次回路比较复杂 二分之三断路器接线方式二分之三断路器接线方式 单元接

19、线方式单元接线方式 发电机与变压器直接连接成一个单元，组成发电机变 压器组，称为单元接线。其中，图8-13（a）和（b）是发电 机变压器单元接线。除图8-13所示的单元接线外，还可以 接成发电机自耦变压器单元接线、发电机变压器线路 组单元等形式。 为了减少变压器及其高压侧断路器的台数，节约投资与 占地面积，可采用图8-14所示的扩大单元接线。扩大单元接 线的缺点是运行灵活性较差。 单元接线的优点是接线简单清晰，投资小，占地少，操 作方便，经济性好，由于不设发电机电压母线，减少了发电 机电压侧发生短路故障的几率。 单元接线方式的接线图单元接线方式的接线图 单元接线单元接线 优点优点 不设母线不设

20、母线 缺点缺点 大机组无可选断路器大机组无可选断路器 适用于发变组适用于发变组 任一元件故障单元停运任一元件故障单元停运 单元接线方式的接线图单元接线方式的接线图 桥形接线桥形接线（概述）（概述） 当只有两台主变压器和两条电源进线线路时，可以采用 如图8-15所示的接线方式。这种接线称为桥式接线，可看作 是单母线分段接线的变形，即去掉线路侧断路器或主变压器 侧断路器后的接线，也可看作是变压器线路单元接线的变 形，即在两组变压器线路单元接线的升压侧增加一横向联 接桥臂后的接线。 桥式接线的桥臂由断路器及其两侧隔离开关组成，正常 运行时处于接通状态。根据桥臂的位置又可分为内桥接线、 外桥接线和双断

21、路器桥形接线三种形式。 桥形接线桥形接线接线图接线图 （a）、（）、（b）和（）和（c） 桥形接线桥形接线（内桥接线）（内桥接线） 内桥接线如图8-15（a）所示，桥臂置于线路断路器的 内侧。其特点如下： （1）线路发生故障时，仅故障线路的断路器跳闸， 其余三条支路可继续工作，并保持相互间的联系。 （2）变压器故障时，联络断路器及与故障变压器同 侧的线路断路器均自动跳闸，使未故障线路的供电受 到影响，需经倒闸操作后，方可恢复对该线路的供电。 （3）线路运行时变压器操作复杂。 内桥接线适用于输电线路较长、线路故障率较高、穿越 功率少和变压器不需要经常改变运行方式的场合。 桥形接线桥形接线（外桥接

22、线）（外桥接线） 外桥接线如图8-15（b）所示，桥臂置于线路断路器的外 侧。其特点如下： （1）变压器发生故障时，仅跳故障变压器支路的断路 器,其余支路可继续工作，并保持相互间的联系。 （2）线路发生故障时，联络断路器及与故障线路同侧 的变压器支路的断路器均自动跳闸，需经倒闸操作后， 方可恢复被切除变压器的工作。 （3）线路投入与切除时，操作复杂，影响变压器的运 行。 这种接线适用于线路较短、故障率较低、主变压器需按经 济运行要求经常投切以及电力系统有较大的穿越功率通过 桥臂回路的场合。 桥形接线桥形接线 优点优点 接线简单清晰接线简单清晰 缺点缺点 扩建难扩建难 使用电器少使用电器少 有一定的可靠性和灵活性有一定的可靠性和灵活性 适用于两进两出回路适用于两进两出回路 可靠性差可靠性差 内桥适用于线路长、变内桥适用于线路长、变 压器不常切换压器不常切换 外桥适用于线路短、变外桥适用于线路短、变 压器经常切换、有穿越功率压器经常切换、有穿越功率 桥形接线桥形接线（概述概述） 角形接线角形接线 优点优点 断路器数断路器数=回路数回路数 缺点缺点 双断路器，检修不断电双断路器，检修不断电 不用隔离开关操作不用隔离开关操作 断路