第3章 电气一次系统

1、第三章第三章 电气一次系统电气一次系统电力系统电力系统按作用不同可分为一次系统和二次按作用不同可分为一次系统和二次系统。系统。一次系统一次系统：承担电能的输送和电能分配任务的高压系统，承担电能的输送和电能分配任务的高压系统，一次系统中所有的电气设备称为一次电气设备一次系统中所有的电气设备称为一次电气设备。二次系统：二次系统：承担对一次系统的电气设备进行监视、控制、承担对一次系统的电气设备进行监视、控制、测量和保护的系统，二次系统中所有的设备称为二次设测量和保护的系统，二次系统中所有的设备称为二次设备。备。 3.1 发电工程发电工程 发电厂发电厂是生产电能的核心，任务是将一次能源转是生产电能的核

2、心，任务是将一次能源转换成电能换成电能.发电厂类型：发电厂类型：燃烧煤、石油、天然气发电的火力发电厂；燃烧煤、石油、天然气发电的火力发电厂；利用水能发电的水力发电厂；利用水能发电的水力发电厂；利用核能发电的核动力电厂（又称核电厂）。利用核能发电的核动力电厂（又称核电厂）。我国目前火力发电设备容量占的比重最大，超过我国目前火力发电设备容量占的比重最大，超过70，水电设备容量约占水电设备容量约占20，核能发电设备容量则不足，核能发电设备容量则不足10。另外还有太阳能发电厂、风力发电厂、潮汐发电厂和另外还有太阳能发电厂、风力发电厂、潮汐发电厂和地热发电厂等地热发电厂等。3.1.1 火力发电工程火力发

3、电工程1火电厂的分类火电厂的分类火力发电厂火力发电厂(以后简称火电厂以后简称火电厂)分为燃烧煤、燃烧分为燃烧煤、燃烧石油和天然气的电厂；石油和天然气的电厂；火电厂又可以分为凝汽式火电厂和热电厂凝汽火电厂又可以分为凝汽式火电厂和热电厂凝汽式火电厂是单一生产电能的火电厂。而热电厂既式火电厂是单一生产电能的火电厂。而热电厂既生产电能，又向用户提供热能。热电厂由于供热生产电能，又向用户提供热能。热电厂由于供热距离不能很远，一般建在邻近热负荷的地区，容距离不能很远，一般建在邻近热负荷的地区，容量也不大。凝汽式电厂则可建在燃料产地，电厂量也不大。凝汽式电厂则可建在燃料产地，电厂容量也可以是很大的。容量也可

4、以是很大的。2.火电厂的生产流程火电厂的生产流程图3-1 凝气式火电厂生产过程示意图3火电厂的火电厂的特点特点（1）火电厂布局灵活，装机容量大小可以按需要决定。）火电厂布局灵活，装机容量大小可以按需要决定。（2）火电厂的一次性建造投资少，建造工期短，发电设备年）火电厂的一次性建造投资少，建造工期短，发电设备年利用小时数较高。利用小时数较高。 ( (3) ) 火电厂煤耗量大，单位发电成本比水电厂高火电厂煤耗量大，单位发电成本比水电厂高3 34 4倍。倍。 (4) (4) 火电厂动力设备繁多，控制操作复杂。火电厂动力设备繁多，控制操作复杂。 (5) (5) 火电厂机组启、停缓慢。火电厂机组启、停缓

5、慢。 (6) (6) 火电厂机组发电有最低负荷限制。火电厂机组发电有最低负荷限制。 (7) (7) 火电厂对空气、环境污染大。火电厂对空气、环境污染大。3.1.2 水力发电工程水力发电工程 水电厂水电厂是将水的位能和动能装换为电能的工厂。是将水的位能和动能装换为电能的工厂。水电厂根据水力枢纽布置的不同，水电厂可以分为水电厂根据水力枢纽布置的不同，水电厂可以分为坝式水电厂、引水式水电厂、抽水蓄能式水电厂等。坝式水电厂、引水式水电厂、抽水蓄能式水电厂等。1.坝式水电厂坝式水电厂 坝式水电厂是用拦河筑坝方式建成水库以维持高水坝式水电厂是用拦河筑坝方式建成水库以维持高水位。坝式水电厂又可分成坝后式和河

6、床式两种型式。位。坝式水电厂又可分成坝后式和河床式两种型式。坝后式单独筑坝，坝身高，水位也高，厂房建在坝后式单独筑坝，坝身高，水位也高，厂房建在坝后，不承受水压，如图坝后，不承受水压，如图32所示。如三门峡、所示。如三门峡、刘家峡、白山、丹江口等水电厂均属此类。刘家峡、白山、丹江口等水电厂均属此类。图32 坝后式水电厂示意图河床式水电厂适用于河床平缓地区，由于落差小，将河床式水电厂适用于河床平缓地区，由于落差小，将厂房和坝建在一起，构成拦河建筑物的一个组成部分厂房和坝建在一起，构成拦河建筑物的一个组成部分，厂房承受水的压力，适用于水头小于厂房承受水的压力，适用于水头小于50m的水电厂。的水电厂

7、。葛洲坝水电厂、西津电厂属于这一类。葛洲坝水电厂、西津电厂属于这一类。图图 3-3河床式水电厂结构示意图河床式水电厂结构示意图2.2.引水式水电厂引水式水电厂引水式水电厂它是利用天然河道的落差集中进行发电引水式水电厂它是利用天然河道的落差集中进行发电的水电厂，一般不需要修建坝或只需修低堰。的水电厂，一般不需要修建坝或只需修低堰。 图 3-4 引水式水电厂结构示意图3.抽水蓄能水电厂抽水蓄能水电厂在系统小负荷时将富在系统小负荷时将富余的电力把下游水库余的电力把下游水库中的水抽到上游水库；中的水抽到上游水库；在系统高峰负荷时利在系统高峰负荷时利用上游水库中的水发用上游水库中的水发电，显然该电厂在系

8、电，显然该电厂在系统中起到填谷调峰的统中起到填谷调峰的作用。作用。 图图3-5 抽水蓄能水电厂结构示意图抽水蓄能水电厂结构示意图4.水电厂的生产流程水电厂的生产流程 引水系统把发电用水从水库或上游河道经引水口进入压力管道下泄，形成高速水引水系统把发电用水从水库或上游河道经引水口进入压力管道下泄，形成高速水流进入主厂房推动水轮机转动，然后经尾水管流出厂房，排入下游河道或下一级流进入主厂房推动水轮机转动，然后经尾水管流出厂房，排入下游河道或下一级水库水库。5.水电厂的水电厂的特点特点（1）水电厂可以综合利用水力资源。）水电厂可以综合利用水力资源。（2）水电厂不用燃料，发电成本低，仅为同容量的火电厂

9、的）水电厂不用燃料，发电成本低，仅为同容量的火电厂的25%35%，效率高。，效率高。（3）水电厂运行灵活，启停迅速，无最低负荷限制，适于承担调峰、调频、事故备）水电厂运行灵活，启停迅速，无最低负荷限制，适于承担调峰、调频、事故备用。用。（4）水电厂设备简单，意外停机概率小，时间短）水电厂设备简单，意外停机概率小，时间短（5）水能可存储和调节。）水能可存储和调节。（6）水能发电不污染环境）水能发电不污染环境。（7）水电厂投资较大，工期较长。）水电厂投资较大，工期较长。（8）水电厂受水文条件制约，枯水期发电功率只有丰水期的）水电厂受水文条件制约，枯水期发电功率只有丰水期的30%，全年最大负荷利，全

10、年最大负荷利用小时数低。用小时数低。（9）由于水库的兴建，造成淹没土地，影响生态环境。）由于水库的兴建，造成淹没土地，影响生态环境。3.1.3 核电工程核电工程核电厂核电厂也称为核电站，是利用原子核裂变时产生也称为核电站，是利用原子核裂变时产生的核能转变为电能，即原子反应堆中核燃料（如的核能转变为电能，即原子反应堆中核燃料（如铀等）裂变放出热能产生蒸汽（代替火电厂中的铀等）裂变放出热能产生蒸汽（代替火电厂中的锅炉），驱动汽轮机，带动发电机旋转发电。锅炉），驱动汽轮机，带动发电机旋转发电。核电厂根据核反应堆的类型可分为压水堆式、沸核电厂根据核反应堆的类型可分为压水堆式、沸水堆式、气冷堆式、重水堆

11、式等。水堆式、气冷堆式、重水堆式等。1核电厂的生产流程核电厂的生产流程核电厂包含两个部分，即一回路系统和二回路系统核电厂包含两个部分，即一回路系统和二回路系统.一回路系统中的冷却剂轻水（一回路系统中的冷却剂轻水（H2O），少数用重水），少数用重水（D2O）在主泵作用下送入核反应堆，经反应堆加）在主泵作用下送入核反应堆，经反应堆加热吸收大量热量，途经蒸汽发生器时，把热量传递热吸收大量热量，途经蒸汽发生器时，把热量传递给二次回路系统的水，产生蒸汽进入汽轮机，汽轮给二次回路系统的水，产生蒸汽进入汽轮机，汽轮机旋转带动发电机发电。机旋转带动发电机发电。图图3-6 压水堆式核电厂结构示意图压水堆式核电厂

12、结构示意图2核电厂的特点核电厂的特点（1）核电厂建设费用高，燃料费用便宜。）核电厂建设费用高，燃料费用便宜。（2）带固定负荷运行。）带固定负荷运行。（3）为保证核反应堆的安全，不参与系统得调节。）为保证核反应堆的安全，不参与系统得调节。3.1.4风力发电工程风力发电工程将风能转换为电能的发电厂，称为将风能转换为电能的发电厂，称为风力发电厂风力发电厂。风力发电风力发电是利用风力机（又称为风车）将风能转是利用风力机（又称为风车）将风能转换成机械能、再转换为电能的。它通常有换成机械能、再转换为电能的。它通常有3种运种运行方式行方式.独立运行方式独立运行方式通常一台小型风力发电机向一户或几户提供电力，

13、它通常一台小型风力发电机向一户或几户提供电力，它用蓄电池蓄能，以保证无风时的用电用蓄电池蓄能，以保证无风时的用电.风力发电与其他发电方式（如柴油机发电）相结风力发电与其他发电方式（如柴油机发电）相结合，向一个单位或一个村庄或一个海岛供电合，向一个单位或一个村庄或一个海岛供电.1.风力发电并入常规电网运行，向大电网供电，常风力发电并入常规电网运行，向大电网供电，常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机，常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机，这是风力发电的这是风力发电的主要主要发展方向发展方向.3.1.5太阳能发电工程太阳能发电工程将太阳能将太阳能转换为转换为电能的发电厂称为电能的发电厂

14、称为太阳能发电厂太阳能发电厂,又叫又叫太阳能电站。太阳能电站。太阳能发电厂的最小器件是为太阳能电池单体，太阳能发电厂的最小器件是为太阳能电池单体，单体的工作电压为单体的工作电压为0.450.5V，工作电流为，工作电流为2025mA/cm2，将多个电池单体串、并联后封，将多个电池单体串、并联后封装后构成太阳能电池组件，其功率可达到几百瓦。装后构成太阳能电池组件，其功率可达到几百瓦。将多个电池组件串、并联后构成太阳能电池方阵。将多个电池组件串、并联后构成太阳能电池方阵。将多个电池方阵并联后构成太阳能电站。将多个电池方阵并联后构成太阳能电站。优点优点:无噪声、无污染、故障率低、维护简单；无噪声、无污

15、染、故障率低、维护简单；缺缺点点是成本太高，目前不能普遍推广。是成本太高，目前不能普遍推广。3.1.6其他能源发电工程其他能源发电工程1地热发电地热发电所谓所谓地热地热就是地球内部蕴藏的热能。对地球言，从地壳就是地球内部蕴藏的热能。对地球言，从地壳到地幔再到地核其温度是逐步增高的。到地幔再到地核其温度是逐步增高的。 表3-1 地球内部的温度 地热能的利用可分为地热能的利用可分为地热发电地热发电和和直接利用直接利用两大类两大类根据地热流体的类型，目前有两种地热发电方式，即根据地热流体的类型，目前有两种地热发电方式，即蒸汽蒸汽型地热发电型地热发电和和热水型地热发电热水型地热发电。蒸汽型地热发电蒸汽

16、型地热发电是把干蒸汽直接引入汽轮发电机组发电，是把干蒸汽直接引入汽轮发电机组发电，但干蒸汽地热资源十分有限，且大存于较深的地层，开采但干蒸汽地热资源十分有限，且大存于较深的地层，开采技术难度大，故发展受到限制。技术难度大，故发展受到限制。热水型地热发电热水型地热发电是地热发电的主要方式，目前有闪蒸系统是地热发电的主要方式，目前有闪蒸系统和双循环系统两类。工作原理都是将地热水产生蒸汽，蒸和双循环系统两类。工作原理都是将地热水产生蒸汽，蒸汽进入汽轮机发电。汽进入汽轮机发电。2氢能发电氢能发电氢氢是是21世纪人类最理想的能源之一，它的热值高、密度世纪人类最理想的能源之一，它的热值高、密度小，易着火、

17、燃烧快，储存、输送方便，可从其他能源转小，易着火、燃烧快，储存、输送方便，可从其他能源转化而来，燃料产物是洁净的水，没有环境污染问题。化而来，燃料产物是洁净的水，没有环境污染问题。（1）燃料电池）燃料电池燃料电池燃料电池是将石油、天然气、煤等转换成氢气，是将石油、天然气、煤等转换成氢气，以氢作为燃料电池中的燃料，通过化学反应过程以氢作为燃料电池中的燃料，通过化学反应过程由氧化作用释放出的化学能直接转换为电能的一由氧化作用释放出的化学能直接转换为电能的一种发电装置。种发电装置。燃料电池的燃料电池的优点优点：能量转换效率高；污染排放物：能量转换效率高；污染排放物少，噪声低，振动小；负荷应变速度快，

18、起动时少，噪声低，振动小；负荷应变速度快，起动时间短。间短。（2）氢直接产生蒸汽发电。）氢直接产生蒸汽发电。与常规火电厂相似，采用汽轮机为热动力机，区与常规火电厂相似，采用汽轮机为热动力机，区别在于用紧凑、高效、无污染的燃烧室蒸汽发生别在于用紧凑、高效、无污染的燃烧室蒸汽发生器取代锅炉。器取代锅炉。（3）氢直接作为燃料发电。）氢直接作为燃料发电。在普通内燃机中以氢为燃料，内燃机直接带动发电机发电在普通内燃机中以氢为燃料，内燃机直接带动发电机发电.3海洋能发电海洋能发电海洋能海洋能有两种不同的利用方式：一种是利用海水的动能，有两种不同的利用方式：一种是利用海水的动能，如潮汐、海流有规则的动能和无

19、规则的波浪动能；另外一如潮汐、海流有规则的动能和无规则的波浪动能；另外一种是利用海洋不同深度的温差通过热机来发电。种是利用海洋不同深度的温差通过热机来发电。(1)潮汐能发电。潮汐能发电。潮汐能是以位能形态出现的海洋能。潮汐能是以位能形态出现的海洋能。潮汐电站可以是单水库或双水库。单水库潮汐电站利用水潮汐电站可以是单水库或双水库。单水库潮汐电站利用水库的特殊设计和水闸的作用涨潮、落潮时均发电，只是水库的特殊设计和水闸的作用涨潮、落潮时均发电，只是水库内外水位相同的平潮时不发电。双水库潮汐电站能够全库内外水位相同的平潮时不发电。双水库潮汐电站能够全日连续发电。日连续发电。(2)波浪能发电。波浪能发

20、电。波浪能是以动能形态出现的海洋能。波浪能是以动能形态出现的海洋能。目前波浪能发电装置就原理来说大致分为三种目前波浪能发电装置就原理来说大致分为三种利用海面波浪的上下运动产生空气流或水流而使轮机利用海面波浪的上下运动产生空气流或水流而使轮机转动转动.利用波浪装置前后摆动或转动产生空气流或水流而使利用波浪装置前后摆动或转动产生空气流或水流而使轮机转动轮机转动.把低压大波浪变为小体积高压水，然后把水引入某一把低压大波浪变为小体积高压水，然后把水引入某一高位水池积蓄起来，使其产生一个水头，从而冲动水高位水池积蓄起来，使其产生一个水头，从而冲动水轮机。轮机。波浪能发电装置按其位置不同分为海岸式和海洋波

21、浪能发电装置按其位置不同分为海岸式和海洋式两类。式两类。（3）海洋温差发电）海洋温差发电.温差能是以热能形态出现的海洋能，又称为温差能是以热能形态出现的海洋能，又称为海洋热海洋热能。能。海洋温差发电主要采用海洋温差发电主要采用开式开式和和闭式闭式两种循环系统。两种循环系统。4磁流体发电磁流体发电磁流体发电磁流体发电是一种将热能转换成电能的新型发电方是一种将热能转换成电能的新型发电方式，其原理与传统的发电方式一样均为电磁感应现式，其原理与传统的发电方式一样均为电磁感应现象。象。它是利用高温导电流体高速通过磁场，在电磁感应它是利用高温导电流体高速通过磁场，在电磁感应的作用下将热能转换成电能的。的作

22、用下将热能转换成电能的。磁流体发电的磁流体发电的优点优点：发电效率高；发电效率高；磁流体发电机没有高速旋转部件，它本身是一个结构磁流体发电机没有高速旋转部件，它本身是一个结构简单的静止机械；简单的静止机械；机组容量大；机组容量大；机组起动快；机组起动快；环境污染少。环境污染少。磁流体发电的磁流体发电的应用应用：作为经常满载运行的基本负荷电站；作为经常满载运行的基本负荷电站；使用于各种特殊要求的情况下，如作紧急备用和承担使用于各种特殊要求的情况下，如作紧急备用和承担尖峰负荷的发电装置；尖峰负荷的发电装置；在军事方面可用作导弹、激光武器、雷达装置和宇宙在军事方面可用作导弹、激光武器、雷达装置和宇宙

23、发射站的脉冲电源以及航空照明电源等发射站的脉冲电源以及航空照明电源等.3.2 电气主接线电气主接线电气主接线电气主接线是指用规定的设备文字和图形是指用规定的设备文字和图形符号并按电气设备的实际功用顺序排列，符号并按电气设备的实际功用顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线电路图。本组成和连接关系的单线接线电路图。电气设备名称电气设备名称 文字符文字符号号 图形符号图形符号 电气设备名称电气设备名称 文字符文字符号号 图形符号图形符号 刀开关刀开关 QK 母线母线 W断路器（自动断路器（自动开关）开关） QF 导线、线路导线、线

24、路 W隔离开关隔离开关 QS三相导线三相导线 负荷开关负荷开关 QL端子端子 X熔断器熔断器 FU电缆及其终端头电缆及其终端头 熔断器式开关熔断器式开关 S交流发电机交流发电机 G电气设备名称电气设备名称 文字符文字符号号 图形符号图形符号 电气设备名称电气设备名称 文字符文字符号号 图形符号图形符号 阀式避雷器阀式避雷器 F交流电动机交流电动机 M三相变压器三相变压器 T单相变压器单相变压器 T三相变压器三相变压器 T电压互感器电压互感器 TV电流互感器电流互感器（具有一个二（具有一个二次绕组）次绕组）TA三绕组变压器三绕组变压器 T电流互感器电流互感器（具有两个铁（具有两个铁心和两个二次心

25、和两个二次绕组）绕组）TA三绕组电压互感三绕组电压互感器器 TV电抗器电抗器 L电容器电容器 C电力系统的中性点运行方式电力系统的中性点运行方式AUBUCUOCa)中性点不接地中性点不接地1中性点非有效接地方式中性点非有效接地方式AUBUCUOCLb)中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地优点：优点：可靠性高。在正常运行时，各相对地分布电容相同，可靠性高。在正常运行时，各相对地分布电容相同，三相对地电容电流对称且其和为零，各相对地电压为相电三相对地电容电流对称且其和为零，各相对地电压为相电压。这种系统中发生一相接地故障时，不构成短路，按规压。这种系统中发生一相接地故障时，不构成短路，按规程线

26、路可不跳闸继续运行程线路可不跳闸继续运行2小时，以不停电排除故障，线小时，以不停电排除故障，线间电压不变，间电压不变，三相用电设备三相用电设备仍可暂时正常工作。仍可暂时正常工作。缺点：缺点：发生一相接地故障时，非故障相对地电压升高到原来发生一相接地故障时，非故障相对地电压升高到原来相电压的相电压的3倍。故障相电容电流增大到原来的倍。故障相电容电流增大到原来的3倍。电气倍。电气设备的绝缘必须按设备的绝缘必须按线电压线电压来选择，要求较高。来选择，要求较高。C相故障发生后，线间电压保持不变，故障相对地电压相故障发生后，线间电压保持不变，故障相对地电压Uc（1）和中性和中性点对地电压点对地电压U0（

27、1）可表示为（可表示为（Uc为正常情况下相电压）：为正常情况下相电压）：若单相接地电容电流超过规定值会产生电弧放电，这时应采取中性点若单相接地电容电流超过规定值会产生电弧放电，这时应采取中性点经消弧线圈或者电阻接地的运行方式。经消弧线圈或者电阻接地的运行方式。AUBUCUOCc)中性点直接中性点直接接地接地2中性点直接接地方式中性点直接接地方式缺点：缺点：这种运行方式发生一相这种运行方式发生一相对地绝缘破坏时，就构成单相对地绝缘破坏时，就构成单相短路，接地电流很大，继电保短路，接地电流很大，继电保护装置立即动作，线路主断路护装置立即动作，线路主断路器跳闸，使供电中断，器跳闸，使供电中断，可靠性

28、可靠性会降低会降低。优点：优点：这种方式下的非故障相这种方式下的非故障相对地电压不变，电气设备绝缘对地电压不变，电气设备绝缘按按相电压相电压考虑，绝缘要求不高。考虑，绝缘要求不高。在中性点直接接地的低压配电在中性点直接接地的低压配电系统中，如为三相四线制供电，系统中，如为三相四线制供电，可提供可提供380380220V220V两种电压，供两种电压，供电方式更为灵活，在非故障相电方式更为灵活，在非故障相可接入可接入单相负荷单相负荷。运行方式选择运行方式选择我国电力系统中，我国电力系统中，110KV以上的高压系统，为降以上的高压系统，为降低绝缘要求，多采用中性点直接接地运行方式低绝缘要求，多采用中

29、性点直接接地运行方式635KV中压系统为提高供电可靠性首选中性点中压系统为提高供电可靠性首选中性点不接地运行方式，当接地电流太大时，可采用经不接地运行方式，当接地电流太大时，可采用经消弧线圈或者电阻接地的运行方式消弧线圈或者电阻接地的运行方式低于低于1KV的低压系统，考虑到单相负荷的使用，的低压系统，考虑到单相负荷的使用，均采用中性点直接接地运行方式均采用中性点直接接地运行方式3.2.1电气主接线的基本要求与倒闸操作的基本原则电气主接线的基本要求与倒闸操作的基本原则1电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求（1）运行可靠性要求。）运行可靠性要求。保证连续供电，在事故状态下尽保证连续供电，在事故

30、状态下尽量缩小停电范围和停电时间，在设备检修时尽可能不量缩小停电范围和停电时间，在设备检修时尽可能不停电，因此要求结线灵活停电，因此要求结线灵活。（2）灵活性要求。）灵活性要求。在满足可靠性的条件下，主要体现在在满足可靠性的条件下，主要体现在操作、调度和扩建的方便性上。操作、调度和扩建的方便性上。（3）经济性要求。）经济性要求。在满足可靠性和灵活性的前提下要注在满足可靠性和灵活性的前提下要注意节省一次投资，减少占地面积，减少电能损耗。意节省一次投资，减少占地面积，减少电能损耗。2倒闸操作的基本原则倒闸操作的基本原则倒闸操作倒闸操作是指将电气设备由一种状态转变为另一种状态是指将电气设备由一种状态

31、转变为另一种状态的操作，如拉开或合上某些断路器、隔离开关、拆除或的操作，如拉开或合上某些断路器、隔离开关、拆除或装设临时接地线等。装设临时接地线等。倒闸操作是电力系统方式切换的重要环节，它的倒闸操作是电力系统方式切换的重要环节，它的正确与否会直接影响到电网的安全运行。故要遵正确与否会直接影响到电网的安全运行。故要遵守严格的倒闸操作基本原则：守严格的倒闸操作基本原则：（1）停电操作按照）停电操作按照“拉开断路器拉开断路器拉开线路侧隔离开拉开线路侧隔离开关关拉开母线侧隔离开关拉开母线侧隔离开关”，送电顺序与送电顺序刚送电顺序与送电顺序刚好相反即好相反即“合上母线侧隔离开关合上母线侧隔离开关合上线路

32、侧隔离开合上线路侧隔离开关关合上断路器合上断路器”。（2）合上隔离开关之前，必须检查对应的断路器是否）合上隔离开关之前，必须检查对应的断路器是否在断开位置，防止隔离开关带负荷合闸或拉闸。在断开位置，防止隔离开关带负荷合闸或拉闸。（3）起用母线或旁路母线时，应遵守先充电检查，判）起用母线或旁路母线时，应遵守先充电检查，判断是否有故障存在，然后再接入使用。断是否有故障存在，然后再接入使用。3.2.2主接线的基本接线形式主接线的基本接线形式变电所电气主接线基本形式可分为：变电所电气主接线基本形式可分为： 有汇流母线有汇流母线（第（第14种接线形式）与种接线形式）与无汇流母无汇流母（第（第57种种接线

33、形式）两大类，前者又可概括为单母线接线和双母线接线形式）两大类，前者又可概括为单母线接线和双母线接线，后者主要有桥形接线、角形接线和单元接线。接线，后者主要有桥形接线、角形接线和单元接线。1单母线接线单母线接线结构结构:设置一组母线，所有进线和出线经一台断路器和设置一组母线，所有进线和出线经一台断路器和一组隔离开关接入母线，紧靠母线的隔离开关称为母一组隔离开关接入母线，紧靠母线的隔离开关称为母线隔离开关（如线隔离开关（如QS2），紧靠线路的隔离开关称为出），紧靠线路的隔离开关称为出线隔离开关（如线隔离开关（如QS3）。）。图3-7 单母线接线QF1QF2QS1QS2QS3L1L4L3L2W 基

34、本操作原则基本操作原则:隔离开关与断路器的操作顺序：隔离开关与断路器的操作顺序： 隔离隔离开关开关“先合后断先合后断”。接线优点接线优点:接线简单清晰、设备少、操作方便、经济性接线简单清晰、设备少、操作方便、经济性好、便于扩建和采用成套配电装置。好、便于扩建和采用成套配电装置。接线缺点接线缺点:不够灵活可靠，当母线或母线隔离开关检修不够灵活可靠，当母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，造成全所长时间或故障时，所有回路都要停止工作，造成全所长时间停电。停电。应用场合应用场合:用于出线回路数目少、电压低、容量小的变用于出线回路数目少、电压低、容量小的变电所。电所。2单母线分段接线单

35、母线分段接线（1）结构结构:在单母线的基础上，母线上增设了在单母线的基础上，母线上增设了分段断分段断路器路器QF1。（2）接线优点）接线优点:具有单母线接线的优点，任一分段母具有单母线接线的优点，任一分段母线检修时停电范围减少一半，即可靠性有一定程度提线检修时停电范围减少一半，即可靠性有一定程度提高。高。（3）接线缺点）接线缺点:当某一段母线或母线隔离开关检修或当某一段母线或母线隔离开关检修或故障时，连接在该段母线上的回路都要长时间停电。故障时，连接在该段母线上的回路都要长时间停电。（4）应用场合）应用场合:110kV及以下中、小容量的变电所、发及以下中、小容量的变电所、发电厂。电厂。QF1Q

36、S1L1L4L3L2( )图图3 3- -8 8 单单母母线线分分段段接接线线3.双母线接线双母线接线 （1）结构）结构:双母线接线如图双母线接线如图3-9所示，设置两组母线和所示，设置两组母线和母联断路器（母联断路器（QF），每条支路经一台断路器和两组隔），每条支路经一台断路器和两组隔离开关分别接入离开关分别接入、两组母线。两组母线。（2）倒闸操作的步骤）倒闸操作的步骤:先合上母联断路器先合上母联断路器QF两侧的隔离开关；两侧的隔离开关；合上母联断路器合上母联断路器QF；根据先通后断的顺序，先合上根据先通后断的顺序，先合上母线上的所有隔离开关，再母线上的所有隔离开关，再拉开拉开母线上的所有隔

37、离开罐；母线上的所有隔离开罐；最后断开母联断路器（最后断开母联断路器（QF）和其两侧隔离开关；）和其两侧隔离开关；母线退出运行，验明无电后，用饥接地刀闸接地，进行检母线退出运行，验明无电后，用饥接地刀闸接地，进行检修。修。（3）接线优点）接线优点:供电可靠，检修任一母线，不会中断供电供电可靠，检修任一母线，不会中断供电;运行方式灵活，各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组运行方式灵活，各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。化的需要。扩建方便，可向双母线的任一端扩建，均不影响

38、两组母线的电扩建方便，可向双母线的任一端扩建，均不影响两组母线的电源和负荷自由分配，施工中不会造成原有回路停电。源和负荷自由分配，施工中不会造成原有回路停电。（4）接线缺点）接线缺点: 在母线检修或故障时，需利用母线隔离开关进行复杂的倒闸操作，在母线检修或故障时，需利用母线隔离开关进行复杂的倒闸操作，容易出现误操作。检修任一回路断路器时，该回路任需停电。所容易出现误操作。检修任一回路断路器时，该回路任需停电。所用设备多（特别是隔离开关），配电装置结构复杂，占地面积与用设备多（特别是隔离开关），配电装置结构复杂，占地面积与投资大。投资大。（5）应用场合）应用场合: 由于双母线接线具有较高的可靠性

39、，适用于母线上回路数目或电由于双母线接线具有较高的可靠性，适用于母线上回路数目或电源较多的源较多的220kV及以下的变电所或发电厂。及以下的变电所或发电厂。4带旁路母线接线带旁路母线接线（1）结构）结构: 旁路断路器（旁路断路器（QF0）一端接于各工作母线上，另一端接于增设的）一端接于各工作母线上，另一端接于增设的旁路母线（旁路母线（P）上，每条支路在线路隔离开关（）上，每条支路在线路隔离开关（QS12）外侧经一）外侧经一组旁路隔离开关（组旁路隔离开关（QS13）接于旁路母线上，这样旁路断路器可以）接于旁路母线上，这样旁路断路器可以和任意一条支路断路器并联，以代替该支路断路器运行。和任意一条支

40、路断路器并联，以代替该支路断路器运行。图3-10 带旁路母线接线（2）投旁路断路器的倒闸操作的步骤）投旁路断路器的倒闸操作的步骤:1) 合上旁路断路器的母线隔离开关合上旁路断路器的母线隔离开关QS01，合上旁路断路器的，合上旁路断路器的线路隔离开关线路隔离开关QS02；2) 合上旁路断路器合上旁路断路器QF0，对旁路母线充电，检查其是否完好，对旁路母线充电，检查其是否完好，如有故障，如有故障，0秒钟跳闸，如果无故障手动跳闸。秒钟跳闸，如果无故障手动跳闸。3) 在旁路母线完好的情形下，合检修断路器的旁路隔离开关在旁路母线完好的情形下，合检修断路器的旁路隔离开关QS13；4)合旁路母线断路器合旁路

41、母线断路器QF0，使旁路断路器与，使旁路断路器与QF1并联运行；并联运行；5)切断工作断路器切断工作断路器QF1及其两侧隔离开关及其两侧隔离开关QS11和和 QS12。5.桥形接线桥形接线当进出回路较少（如当进出回路较少（如2进进2出），经常采用简易接线，接线出），经常采用简易接线，接线中没有专用于连接各支路的母线，又称为中没有专用于连接各支路的母线，又称为无汇流母线接线，无汇流母线接线，典型有典型有桥形接线、角形接线桥形接线、角形接线等。当只有两台变压器和两条等。当只有两台变压器和两条线路时，宜采用线路时，宜采用桥形接线桥形接线。（1）结构）结构:桥形接线是由单母线分段接线演变的一种更为简单

42、、桥形接线是由单母线分段接线演变的一种更为简单、经济并相当可靠的接线形式经济并相当可靠的接线形式,用一组横向导线（包括用一组横向导线（包括断路器和隔离开关）将两回线路和两台变压器横向连断路器和隔离开关）将两回线路和两台变压器横向连接起来，横向导线称为接起来，横向导线称为“跨桥跨桥”。内桥接线的内桥接线的“跨桥跨桥”靠近变压器侧，省掉变压器回路的靠近变压器侧，省掉变压器回路的断路器，只装隔离开关断路器，只装隔离开关;外桥接线的外桥接线的“跨桥跨桥”靠近线路侧，省掉线路的断路器，靠近线路侧，省掉线路的断路器，只装隔离开关只装隔离开关.图3-11 桥形接线图（2）接线优点）接线优点： 接线简单清晰接

43、线简单清晰；可节省投资；易于发展过渡为单母线；可节省投资；易于发展过渡为单母线分段接线或双母线接线。分段接线或双母线接线。（3）接线缺点：）接线缺点：对于内桥接线，变压器正常投切与故障切除时会影对于内桥接线，变压器正常投切与故障切除时会影响线路的运行。响线路的运行。对于外桥接线，线路正常投切与故障切除时会影响对于外桥接线，线路正常投切与故障切除时会影响变压器的运行，且更改运行方式时需要利用隔离开变压器的运行，且更改运行方式时需要利用隔离开关作为操作电器，故工作可靠性和灵活性不高。关作为操作电器，故工作可靠性和灵活性不高。（4）应用场合：）应用场合： 桥形接线一般适用于中小型发电厂、牵引变电所，

44、或作桥形接线一般适用于中小型发电厂、牵引变电所，或作为发电厂、变电所建设初期的过渡性接线。为发电厂、变电所建设初期的过渡性接线。6.角形接线角形接线（1）结构）结构： 角形接线的结构如图角形接线的结构如图3-12所示，每个边中含有所示，每个边中含有一台断路器和两台隔离一台断路器和两台隔离开关，各个边相互连接开关，各个边相互连接成闭合的环形，各进出成闭合的环形，各进出线回路中只装设隔离开线回路中只装设隔离开关，分别接到角形的各关，分别接到角形的各个定点上。个定点上。（2）接线优点）接线优点： 经济性好经济性好；工作可靠，灵活性高，易于实现远动操作；工作可靠，灵活性高，易于实现远动操作；误操作可能

45、性小。误操作可能性小。（3）接线缺点：）接线缺点： 可靠性显著降低；继电保护整定和控制困难；可靠性显著降低；继电保护整定和控制困难；角形角形接线闭合成环状形式，扩建困难。接线闭合成环状形式，扩建困难。（4）应用场合应用场合： 在在110kV及以上配电装置中，当出线回数不多，发展规及以上配电装置中，当出线回数不多，发展规模明确时，可采用角形接线模明确时，可采用角形接线；特别是在水电厂中应用；特别是在水电厂中应用较多，但一般以三角、四角形为主，不超过六角形较多，但一般以三角、四角形为主，不超过六角形。7单元接线单元接线（1）结构）结构： 将变压器与线路或发电机与变压器或者将变压器与线路或发电机与变

46、压器或者发电机发电机变压器变压器线路都直接串联起来，线路都直接串联起来，组成单元接线，如图组成单元接线，如图3-13所示。所示。（2）接线优点：）接线优点： 减少了电器的数量；简化了配电装置的减少了电器的数量；简化了配电装置的结构；降低了工程投资；减少了故障的结构；降低了工程投资；减少了故障的可能性，降低了短路电流值。可能性，降低了短路电流值。（3）接线缺点：）接线缺点： 当某一元件故障或检修时，该单元会全当某一元件故障或检修时，该单元会全部停电。部停电。图3-13 单元接线3.2.3电气主接线实例电气主接线实例由于发电厂的类型、容量、地理位置以及在电力由于发电厂的类型、容量、地理位置以及在电

47、力系统中的地位、作用、馈线数目、输电距离以及系统中的地位、作用、馈线数目、输电距离以及自动化程度等因素，对不同发电厂或变电所的要自动化程度等因素，对不同发电厂或变电所的要求各不相同，所采用的主接线形式也就各异。求各不相同，所采用的主接线形式也就各异。1. 火力发电厂电气主接线火力发电厂电气主接线根据火力发电厂的容量及其在电力系统中的地位，根据火力发电厂的容量及其在电力系统中的地位，一般可将火力发电厂分为一般可将火力发电厂分为区域性区域性火力发电厂和火力发电厂和地地方性方性火力发电厂。火力发电厂。（1）区域性火力发电厂的电气主接线）区域性火力发电厂的电气主接线单机容量及总装机容量都较大，多建在大

48、型煤炭基地（有时称单机容量及总装机容量都较大，多建在大型煤炭基地（有时称为为“坑口电厂坑口电厂”）或运煤方便的地点（如沿海或内河港口），）或运煤方便的地点（如沿海或内河港口），而与负荷中心（城市）距离较远。而与负荷中心（城市）距离较远。区域性火力发电厂的电气主接线多采用发电机区域性火力发电厂的电气主接线多采用发电机变压器单元接变压器单元接线。线。220500kV电压等级的配电装置都采用可靠性较高的接线形电压等级的配电装置都采用可靠性较高的接线形式，如双母线、双母线带旁路、双母线四分段带旁路以及更为灵式，如双母线、双母线带旁路、双母线四分段带旁路以及更为灵活可靠的活可靠的3/2断路器接线等。断路

49、器接线等。实例分析实例分析图图3-14所示为某大型区域性火力发电厂的电气主接线简图。该厂有所示为某大型区域性火力发电厂的电气主接线简图。该厂有2台台300MW机组和机组和2台台600MW机组。均采用发电机机组。均采用发电机双绕组变压器单双绕组变压器单元接线形式，其中两台元接线形式，其中两台300MW机组单元接入带专用旁路断路器的机组单元接入带专用旁路断路器的220kV双母线带旁路母线接线。两台双母线带旁路母线接线。两台600MW机组单元接入机组单元接入500kV的的3/2断路器接线。断路器接线。500kV与与220kV配电装置之间，经一台自耦变压器联配电装置之间，经一台自耦变压器联络，联络变压

50、器的第三绕组上接有厂用高压启动络，联络变压器的第三绕组上接有厂用高压启动/备用变压器。备用变压器。220kV母线接有厂用备用变压器。母线接有厂用备用变压器。图3-14 某大型区域性火力发电厂的电气主接图3-14 某大型区域性火力发电厂的电气主接线3. 变电所电气主接线变电所电气主接线变电所主接线的设计要求，基本上和发电厂相同，即根据变变电所主接线的设计要求，基本上和发电厂相同，即根据变电所在电力系统中的地位、负荷性质、出线回路数等条件和电所在电力系统中的地位、负荷性质、出线回路数等条件和具体情况确定。具体情况确定。通常变电所主接线的高压侧通常变电所主接线的高压侧，可采用桥形、单母线、双母线，可

51、采用桥形、单母线、双母线接线及角形接线等。接线及角形接线等。如果变电所电压为超高压等级，又是重要的枢纽变电所，宜如果变电所电压为超高压等级，又是重要的枢纽变电所，宜采用双母线分段带旁路接线或采用采用双母线分段带旁路接线或采用3/2断路器接线。断路器接线。下图所示为某下图所示为某110kV主降压变电所的电气接线图。进线主降压变电所的电气接线图。进线110kV侧采用断路器分段的单母线分段接线，出线侧采用断路器分段的单母线分段接线，出线10kV侧侧也采用与高压侧相同的接线形式，共有也采用与高压侧相同的接线形式，共有22条出线，其中目条出线，其中目前正在使用的共前正在使用的共15条，剩余的条，剩余的7

52、条出线作为变电所负荷扩容条出线作为变电所负荷扩容使用。使用。 某某110kV主降压变电所的电气主接线主降压变电所的电气主接线3.3 配电装置配电装置配电装置配电装置是发电厂和变电所中用以接受和分配电是发电厂和变电所中用以接受和分配电能的电气装置。能的电气装置。配电装置按其电气设备的安装地点，可分为配电装置按其电气设备的安装地点，可分为户内户内式式和和户外式户外式两种；按其组装的方式，又可分为两种；按其组装的方式，又可分为装装配式配式和和成套式成套式配电装置。配电装置。电气设备在现场组装的，称为电气设备在现场组装的，称为装配式装配式配电装置配电装置。所谓所谓成套式成套式，就是由制造厂根据主接线的

53、要求，就是由制造厂根据主接线的要求，把每条回路中的电气设备如断路器、隔离开关、把每条回路中的电气设备如断路器、隔离开关、互感器等装配在半封闭或全封闭的金属柜中，构互感器等装配在半封闭或全封闭的金属柜中，构成各单元回路柜成各单元回路柜3.3.1配电装置的安全净距与基本要求配电装置的安全净距与基本要求1配电装置的安全净距配电装置的安全净距配电装置的结构尺寸，是综合考虑设备外形尺寸、配电装置的结构尺寸，是综合考虑设备外形尺寸、检修和运输的安全距离等因组决定的。检修和运输的安全距离等因组决定的。对于敞露在空气中的配电装置，在各种间隔距离对于敞露在空气中的配电装置，在各种间隔距离中，最基本的是带电部分对

54、接地部分之间的不同中，最基本的是带电部分对接地部分之间的不同相带电部分之间的空间最小安全净距，称为相带电部分之间的空间最小安全净距，称为A值值。2. 配电装置应满足的配电装置应满足的基本要求基本要求（1）因地制宜，经济合理，便于施工、安装和扩建，因地制宜，经济合理，便于施工、安装和扩建，便于检修和巡视维护和操作。便于检修和巡视维护和操作。（2）保证运行的可靠性。）保证运行的可靠性。（3）保证工作人员的安全，配电装置的布置整齐、）保证工作人员的安全，配电装置的布置整齐、具有足够的安全距离，布置紧凑，节省材料和降低具有足够的安全距离，布置紧凑，节省材料和降低造价。造价。（4）考虑留有扩充发展的余地

55、）考虑留有扩充发展的余地3平面图、断面图和配置图平面图、断面图和配置图平面图平面图是按比例画出房屋及其间隔、走廊和出口是按比例画出房屋及其间隔、走廊和出口等处的平面布置轮廓。等处的平面布置轮廓。断面图断面图是表明配电装置所取断面间隔中各设备的是表明配电装置所取断面间隔中各设备的相互连接及具体布置的结构图。相互连接及具体布置的结构图。配制图配制图是一种示意图，是按一定方式根据实际情是一种示意图，是按一定方式根据实际情况示意出配电装置的房屋走廊、间隔以及电器和况示意出配电装置的房屋走廊、间隔以及电器和载流导体在各间隔内布置的轮廓。载流导体在各间隔内布置的轮廓。3.3.2 屋内配电装置屋内配电装置进

56、行电路配置时，应做到：一个母线分段故障，进行电路配置时，应做到：一个母线分段故障，不影响另一分段的正常工作；尽量将电源进线布不影响另一分段的正常工作；尽量将电源进线布置在母线分段的中部，以减小母线中通过的工作置在母线分段的中部，以减小母线中通过的工作电流；还应该考虑馈线馈出线路的方便、布置对电流；还应该考虑馈线馈出线路的方便、布置对称和便于操作；便于扩建。称和便于操作；便于扩建。1屋内配电装置的屋内配电装置的特点特点（1）允许安全净距小和可以分层布置，故占地面积较小。）允许安全净距小和可以分层布置，故占地面积较小。（2）维修、巡视和操作在室内进行，不受气侯影响。）维修、巡视和操作在室内进行，不

57、受气侯影响。（3）外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工）外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工作量。作量。（4）房屋建筑投资较大。）房屋建筑投资较大。（5）安装方便。）安装方便。2配电装置室布置配电装置室布置凡用来维护和搬运各种电气设备的通道，称为凡用来维护和搬运各种电气设备的通道，称为维护通道维护通道。通道内可进行断路器小车替换等操作，称为通道内可进行断路器小车替换等操作，称为操操作通道作通道。仅和防爆室相通的通道，称为仅和防爆室相通的通道，称为防爆通道。防爆通道。为了保证工作人员的安全和工作便利，不同长为了保证工作人员的安全和工作便利，不同长度的屋内配电装置室，应有一定数目的

58、出口。度的屋内配电装置室，应有一定数目的出口。3变压器室布置变压器室布置变压器室的最小尺寸根据变压器外形尺寸和变压器外变压器室的最小尺寸根据变压器外形尺寸和变压器外廊至变压器室四壁应保持的最小距离而定。廊至变压器室四壁应保持的最小距离而定。其它一些基本知识见课本其它一些基本知识见课本3.3.3屋外配电装置屋外配电装置根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可分为可分为中型、半高型中型、半高型和和高型高型等类型。等类型。中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上装在一定高度的基础上。

59、高型和半高型配电装置的母线和电器分别装在几个不高型和半高型配电装置的母线和电器分别装在几个不同高度的水平面上，并重叠布置同高度的水平面上，并重叠布置1屋外配电装置的特点屋外配电装置的特点（1）土建工程量和费用较小，建设周期短。）土建工程量和费用较小，建设周期短。（2）扩建比较方便。）扩建比较方便。（3）相邻设备之间距离较大，便于带电作业。）相邻设备之间距离较大，便于带电作业。（4）占地面积大。）占地面积大。（5）室外设备运行条件差，须加强绝缘。对设备维修和）室外设备运行条件差，须加强绝缘。对设备维修和操作均受到影响。操作均受到影响。2母线及构架母线及构架屋外配电装置的母线有软母线和硬母线两种屋

60、外配电装置的母线有软母线和硬母线两种（具体参照课本）（具体参照课本）。3电力变压器电力变压器4电器设备的布置电器设备的布置按照断路器带配电装置中所占据的位置，可分按照断路器带配电装置中所占据的位置，可分为单列、双列和三列布置。为单列、双列和三列布置。真空（或真空（或SF6）断路器有低式和高式两种布置。）断路器有低式和高式两种布置。隔离开关和电流、电压互感器等均采用高式布隔离开关和电流、电压互感器等均采用高式布置置。避雷器也有高式和低式两种布置。避雷器也有高式和低式两种布置。5.电缆沟和道路电缆沟和道路电缆沟按其布置方向，可分为电缆沟按其布置方向，可分为纵向纵向和和横向横向电缆电缆沟。沟。6.中