第四章电气主接线及设计

1、船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计本章的主要内容本章的主要内容 对电气主接线的基本要求、发电对电气主接线的基本要求、发电厂或变电所典型的基本接线形式和特点、变压器的厂或变电所典型的基本接线形式和特点、变压器的选择及限制短路电流的措施。选择及限制短路电流的措施。重点内容重点内容 单母接线、双母接线、单元接线和桥单母接线、双母接线、单元接线和桥形接线的特点以及检修母线和断路器的操作步骤。形接线的特点以及检修母线和断路器的操作步骤。限制短路电流的措施。限制

2、短路电流的措施。难点难点 断路器和隔离开关的防误操作。断路器和隔离开关的防误操作。船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计 电气主接线电气主接线：是发电厂或变电站电气部分的：是发电厂或变电站电气部分的主体，直接影响运行的可靠性、对配电装置布置主体，直接影响运行的可靠性、对配电装置布置、继电保护配置、自动装置及控制方式的拟定都、继电保护配置、自动装置及控制方式的拟定都有决定性的关系。有决定性的关系。 对电气主接线的基本要求是：可靠性、灵活对电气主接线的基本要

3、求是：可靠性、灵活性和经济性。性和经济性。第一节第一节 电气主接线设计原则和程序电气主接线设计原则和程序船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计1.1.可靠性可靠性 在规定条件和规定时间内保证不中止供电的在规定条件和规定时间内保证不中止供电的能力能力-供电的连续性供电的连续性 分析和评估主接线可靠性分析和评估主接线可靠性通常从以下通常从以下方面综合方面综合考虑：(1)(1)发电厂或变电所在电力系统中的地位和作用发电厂或变电所在电力系统中的地位和作用 发电厂

4、和变电所都是电力系统的重要组成部分，其发电厂和变电所都是电力系统的重要组成部分，其可靠性应与在系统中的地位和作用一致。可靠性应与在系统中的地位和作用一致。 1)1)系统中的系统中的大型发电厂或变电所大型发电厂或变电所其供电容量大，范其供电容量大，范围广地位重要作用强，应采用围广地位重要作用强，应采用可靠性高的主接线形式可靠性高的主接线形式，反之，应采用可靠性低的主接线形式。反之，应采用可靠性低的主接线形式。一、对电气主接线的基本要求一、对电气主接线的基本要求船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四

5、章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计 2) 2)发电厂和变电所接入电力系统方式（接入系统发电厂和变电所接入电力系统方式（接入系统方式指其与电力系统连接方式）方式指其与电力系统连接方式） 中小型发电厂中小型发电厂靠近负荷中心，只是把容量不大的靠近负荷中心，只是把容量不大的剩余功率输送给系统，采用剩余功率输送给系统，采用单回路单回路弱联系方式弱联系方式 大型发电厂大型发电厂一般远离负荷中心，发出的功率几乎一般远离负荷中心，发出的功率几乎全部输送给系统，采用全部输送给系统，采用双回路或环网双回路或环网等强联系方式。等强联系方式。SS发电厂母线发电厂母线变电所母线变电所母线单回弱联单回弱联双回强

6、联双回强联环网强联环网强联船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计(2)(2)负荷的性质负荷的性质 主接线的可靠性应考虑发电厂和变电所的运行方主接线的可靠性应考虑发电厂和变电所的运行方式（指带基荷或腰荷或峰荷）及负荷的性质（负荷的式（指带基荷或腰荷或峰荷）及负荷的性质（负荷的类别）类别）(3)(3)设备制造水平设备制造水平 1)1)构成主接线的一次设备及其控制、保护他的二构成主接线的一次设备及其控制、保护他的二次设备的制造水平可靠性决定主接线的可靠性。次设

7、备的制造水平可靠性决定主接线的可靠性。 2)2)主接线形式越复杂，即构成主接线的设备越主接线形式越复杂，即构成主接线的设备越多，将有可能降低主接线的可靠性。多，将有可能降低主接线的可靠性。船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计（4 4）长期实践运行经验）长期实践运行经验 运行管理水平和运行人员的素质也影响主接线的运行管理水平和运行人员的素质也影响主接线的可靠性。可靠性。运行经验运行经验积累是提高可靠性的重要条件，积累是提高可靠性的重要条件，运运行实践行实

8、践是衡量可靠性的客观标准。是衡量可靠性的客观标准。船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计1）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. .2）断路器、线路或母线故障及母线隔离开关检修时，停断路器、线路或母线故障及母线隔离开关检修时，停运的出线回路数和停电时间的长短，以及能否保证对运的出线回路数和停电时间的长短，以及能否保证对一类用户供电。一类用户供电。3）发电厂或变电所全部停电的可能性。发电厂或变电所全部停电的可能性。4）大型机组突然停运

9、时，对电力系统稳定性的影响与后大型机组突然停运时，对电力系统稳定性的影响与后果。果。2.2.灵活性灵活性1）操作的方便性。操作的方便性。2）调度方便性。主接线能适应系统或本厂所的各种运行调度方便性。主接线能适应系统或本厂所的各种运行定性分析和衡量主接线可靠性的基本标准：定性分析和衡量主接线可靠性的基本标准：船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计3.经济性经济性1 1）投资省）投资省 设备少且廉价（接线简单且选用轻型设备少且廉价（接线简单且选用轻型断路器）

10、。断路器）。2 2）占地面积少）占地面积少 一次设计，分期投资一次设计，分期投资, ,尽快发展经济尽快发展经济效益。效益。3 3）电能损耗少）电能损耗少 合理选择变压器的容量和台数，避合理选择变压器的容量和台数，避免两次变压。免两次变压。正确处理可靠性和经济性的矛盾正确处理可靠性和经济性的矛盾 一般在满足可靠一般在满足可靠方式方式3 3）扩建方便性。具有初期）扩建方便性。具有初期终期终期扩建的灵活方扩建的灵活方便性。便性。船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线

11、及设计性的前提条件下，提高主接线的经济性。分析主接线的性的前提条件下，提高主接线的经济性。分析主接线的特点，特点，注意按基本要求进行注意按基本要求进行二、电气主接线设计的原则二、电气主接线设计的原则 原则原则以设计任务书为以设计任务书为依据依据，以国家经济建设，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程结合工程实实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术际情况，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，尽可能的要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能的节省节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性，坚投

12、资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则持可靠、先进、适用、经济、美观的原则船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计三、电气主接线的设计程序三、电气主接线的设计程序1.1.对原始资料分析对原始资料分析1 1）工程情况）工程情况2 2）电力系统情况）电力系统情况3 3）负荷情况）负荷情况发电厂类型、设计容量、单机容量发电厂类型、设计容量、单机容量及台数、最大负荷利用小时数、可及台数、最大负荷利用小时数、可能的运行方式能

13、的运行方式电力系统近远期规划、发电厂或变电电力系统近远期规划、发电厂或变电站在电力系统中的位置和作用、本期站在电力系统中的位置和作用、本期工程与电力系统的连接方式及各级电工程与电力系统的连接方式及各级电压中性点接地方式等压中性点接地方式等负荷的性质、地理位置、输电电压负荷的性质、地理位置、输电电压等级、出线回路数、输送容量等级、出线回路数、输送容量船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计4 4）环境条件）环境条件当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风当地的气温、

14、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度及地震向、水文、地质、海拔高度及地震5 5）设备供货情况）设备供货情况主要设备的性能、制造能力、供主要设备的性能、制造能力、供货情况价格等货情况价格等2.2.主接线方案的拟定与选择主接线方案的拟定与选择 依据对电源、出线回路数、变压器台数、电压等依据对电源、出线回路数、变压器台数、电压等级、容量、母线结构等的考虑拟定若干方案，先淘汰级、容量、母线结构等的考虑拟定若干方案，先淘汰一些明显不合理的方案，最终保留一些明显不合理的方案，最终保留2 2到到3 3个技术上相当个技术上相当的、满足要求的方案，进行经济比较。对于地位重大的、满足要求的方案，进行经济比

15、较。对于地位重大。船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计3. 3. 短路电流计算和主要电气选择短路电流计算和主要电气选择4. 4. 绘制电气主接线图绘制电气主接线图5. 5. 编制工程概算编制工程概算主要设备器材费主要设备器材费安装工程费安装工程费其他费用其他费用的发电厂或变电站还要进行可靠性比较，最终才能确定的发电厂或变电站还要进行可靠性比较，最终才能确定最佳方案。最佳方案。船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电

16、系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计第二节第二节 主接线的基本形式主接线的基本形式主接线主接线有汇流母有汇流母线的接线线的接线形式形式无汇流母无汇流母线的接线线的接线形式形式单母线接线单母线接线双母线接线双母线接线桥型接线桥型接线单元接线单元接线角型接线角型接线单母线单母线单母线分段单母线分段单母线分段带旁路母线单母线分段带旁路母线普通双母线普通双母线双母线分段双母线分段双母线分段带旁路母线双母线分段带旁路母线一台半一台半（3/2）断路器断路器4/3接线接线变压器母线组变压器母线组船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机

17、工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计 主接线的基本知识主接线的基本知识1. 1. 主接线一般采用主接线一般采用单线图单线图: :隔离开关隔离开关（带接地刀闸）断路器线路电缆有汇流母线：进出线数一般超过有汇流母线：进出线数一般超过4 4回，母线作为中间环节回，母线作为中间环节无汇流母线：进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂无汇流母线：进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂 或变电站或变电站船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与

18、自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计2. 2. 主接线图中常用的元件主接线图中常用的元件船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计 本节主要讨论：典型的基本接线形式、特点以及断路器本节主要讨论：典型的基本接线形式、特点以及断路器和隔离开关的操作。和隔离开关的操作。 1. 1.单母线单母线 指进出线都是通过一台断路器和一台母线隔指进出线都是通过一台断路器和一台母线隔离开关分别与母线相连的接线形式离开关分别与母线相连的接线形式。 单母

19、线接线单母线接线船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计汇流母线汇流母线 汇集、传输、分配电能汇集、传输、分配电能断路器断路器 具有灭弧装置具有灭弧装置作用：接通或断开正常回路中的负荷或故障回路短路电流作用：接通或断开正常回路中的负荷或故障回路短路电流（简述工作过程）（简述工作过程）-控制电器又是保护电器。每回路至少控制电器又是保护电器。每回路至少有一台。有一台。隔离开关隔离开关 没有灭弧装置，严禁用来接通或断开电路中的没有灭弧装置，严禁用来接通或断开电路

20、中的负荷或短路电流（否则造成短路故障负荷或短路电流（否则造成短路故障误操作）。误操作）。接地开关接地开关 线路隔离开关的接地开关线路隔离开关的接地开关 用于线路检修时替代用于线路检修时替代临时安全接地线的作用临时安全接地线的作用110KV及以上及以上 断路器和线路两侧的隔离开关线路侧均装设断路器和线路两侧的隔离开关线路侧均装设35KV及以上的母线，每段母线上亦应设置及以上的母线，每段母线上亦应设置12组接地开关组接地开关主要设备作用介绍：主要设备作用介绍：船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章

21、第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计隔离开关隔离开关的 类型类型：按在主接线的位置按在主接线的位置1 1）母线隔离开关）母线隔离开关：与母线相连的隔离开关与母线相连的隔离开关；2 2）线路隔离开关）线路隔离开关：与线路相连的隔离开关与线路相连的隔离开关；3 3）接地开关：）接地开关：导电回路与地间的导电回路与地间的QSQS隔离开关（隔离开关（QE4QE4）。）。设置原则：断路器的电源侧设置；防止过电压入侵正设置原则：断路器的电源侧设置；防止过电压入侵正在检修的断路器，断路器的用户侧也设置。在检修的断路器，断路器的用户侧也设置。作用作用：将停运的电器（如将停运的电器（如QFQF、W W）与带

22、电部分隔离或等）与带电部分隔离或等电位操作（简述工作过程）。起隔离电压的作用，属于电位操作（简述工作过程）。起隔离电压的作用，属于隔离电器。隔离电器。船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计断路器和隔离开关的操作规程：断路器和隔离开关的操作规程：1.同一回路QF、QS运行操作运行操作-防止误操作防止误操作 严格按照操作规程，实行操作票制度，对严格按照操作规程，实行操作票制度，对QSQS实行实行“先通后断先通后断”（即接通回路时，先合（即接通回路时，先合QS

23、QS，后，后QFQF；断开时，；断开时，反之）的操作，保证仅用反之）的操作，保证仅用QFQF接通或断开电路。接通或断开电路。 用来防止误操作的闭锁装置用来防止误操作的闭锁装置-电磁闭锁、机械闭锁电磁闭锁、机械闭锁或电脑钥匙。或电脑钥匙。 2.同一回路 WQS和 LQS的运行操作-减少误操作停电范围 必须保证对必须保证对WQSWQS实行实行“先通后断先通后断 的操作。可把误操的操作。可把误操作造成的停电范围限制在停电或送电的回路。否则，误作造成的停电范围限制在停电或送电的回路。否则，误操作将造成整个厂所停电。操作将造成整个厂所停电。应熟练掌握两个应熟练掌握两个 “ “先通后断先通后断”的含义。的

24、含义。 船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系1 1）检修）检修W W或或WQSWQS时，造成全部停电。时，造成全部停电。2 2）检修）检修QFQF或或LQSLQS时，造成该回路停电。时，造成该回路停电。优点：接线简单、操作方便、设备少、经济性好、优点：接线简单、操作方便、设备少、经济性好、扩建方便。扩建方便。缺点：缺点：1 1）可靠性差；）可靠性差；2 2）调度不方便）调度不方便( (并列运行）并列运行）适用场合：出线回路少，没有重要负荷的发电厂适用场合：出线回路少，没有重要负荷的发电厂或变电所中。或变电所中。电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动

25、化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计单母线接线特点：单母线接线特点：船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计可采取以下措施：可采取以下措施：1 1）母线分段）母线分段-克服克服W W或或WQSWQS全厂所停电缺点全厂所停电缺点图图4 42 2 单母线分段接线单母线分段接线怎样提高单母线的可靠性和灵活性呢？怎样提高单母线的可靠性和灵活性呢？ 用断路器将母线用断路器将母线分分2-32-3段段，相对单母线只是经济，相对单母线只是经济性略差

26、（多一台分段性略差（多一台分段QFQF及两台及两台QSQS）。）。 用分段用分段QSQS代替分段代替分段QFQF，可提高，可提高其经济性好；但可靠灵活性略有下其经济性好；但可靠灵活性略有下降降：（检修分段（检修分段QS造成全部停电）造成全部停电）一般二级电力用户采用之。一般二级电力用户采用之。船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系(1)(1)当当W W或或WQSWQS故障时，造成变电站部分负荷停电故障时，造成变电站部分负荷停电) )。(2)(2)检修检修QFQF或或LQSLQS时，造成该回路停电。时，造成该回路停电。特点：特点：(1)可靠性有提高；可靠

27、性有提高；(2)调度灵活度提高（分列运行）调度灵活度提高（分列运行）适用于：适用于：小容量发电厂的发电机电压配电装置，一般小容量发电厂的发电机电压配电装置，一般每段母线上所接发电容量为每段母线上所接发电容量为12MW12MW左右，每段母线上出左右，每段母线上出线不多于线不多于5 5回；回； 变电站有两台主变压器时的变电站有两台主变压器时的6-10KV6-10KV配电装置；配电装置； 35-63KV35-63KV配电装置出线配电装置出线4-84-8回；回； 110-220KV110-220KV配电装置出线配电装置出线3-43-4回。回。电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章

28、第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计单母分段特点：单母分段特点：船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计2)2)加设旁路母线加设旁路母线 加设一组旁路母线和旁路断路器加设一组旁路母线和旁路断路器, ,有专用旁路断路器的旁路母线接线；母联断路器兼作有专用旁路断路器的旁路母线接线；母联断路器兼作旁路断路器的旁路母线接线；分段断路器兼作旁路断旁路断路器的旁路母线接线；分段断路器兼作旁路断路器的旁路母线接线。路器的旁路母线接线。以克服克服检修断路器检修断路器回

29、路停电的缺点。回路停电的缺点。经济性差：新建发电厂和变电站当新建发电厂和变电站当110kV110kV及以上时，及以上时，才考虑。才考虑。 为什么？为什么？旁路母线的作用：是旁路断路器与各回路的桥梁，使旁路母线的作用：是旁路断路器与各回路的桥梁，使旁路断路器在旁路断路器在不同的时期，能代替不同的回路，又流不同的时期，能代替不同的回路，又流过不同的电流，故称为旁路母线。过不同的电流，故称为旁路母线。船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系带旁路母线的单母线接线带旁路母线的单母线接线电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线

30、及设计电气主接线及设计船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系单母线接线的正常运行方式单母线接线的正常运行方式电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系旁路断路器代替回路断路器的操作过程旁路断路器代替回路断路器的操作过程电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计船舶电气设备与系统 2022-5-17课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系 第四章第四章 电气主接线及