变电工程设计-电气主接线

1、变电工程设计第四章 电气主接线4-1 概述 （要求：掌握电气主接线定义及其基本要求，掌握主接线的种类，最终会分析并设计实际变电站的电气主接线) 一、电气主接线 将所有的电气一次设备按生产顺序连接起来，并用国家统一的图形和文字符号表示的电路。（主接线用单线图表示） 单线图：表示电气设备一相的连接情况，局部三相配置不同的地方画成三线图。 二、电气主接线基本要求 1）保证供电可靠性和电能质量； 2）具运行、维护灵活性和方便性； 3）经济性（投资、电能损失、占地面积）； 4）具有发展和扩建可能性。 保证必要的供电可靠性，保证电能质量 具有一定的灵活性和方便性 具有一定的经济性 衡量电气主接线可靠性的标

2、志： 1)断路器检修时能否不影晌供电； 2)断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对重要用户的供电； 3)尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性； 4)大机组、超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。对电气主接线的基本要求： 1）应能灵活地投入和切除某些机组、变压器或线路，从而达到调配电源和负荷的目的。 2）能满足电力系统在事故运行方式、检修运行方式和特殊运行方式下的调度要求。 3）当需要进行检修时，应能够很方便地使断路器、母线及继电保护设备退出运行进行检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户供电。 4）必须能够容易地从初期接线过渡到最终接线，以满足扩建的要求

3、。 对灵活性和方便性的要求：1）电气主接线的经济性是指：2）投资省3）占地面积4）电能损耗少 具体要求：1）应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器及避雷器等一次设备的投资；对经济性要求：2）要尽可能的简化继电保护和二次回路，以节省二次设备和控制电缆；3）应采取限制短路电流的措施，以便选择轻型的电器和小截面的载流导体；4）要为配电装置的布置创造条件，以节约用地和节省有色金属、钢材和水泥等基建材料；5）应经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，要避免出现两次变压，以减少变压器的电能损耗。 电气主接线三、电气主接线的类型（要求：掌握单母线和双母线接线的特点及其使用场所） 一、单

4、母线1不分段的单母线接线汇流主母线W只有一条，在各支路中都装有断路器和隔离开关，正常运行时全部断路器和隔离开关均投入。42 有母线系统接线 （1）优点：接线简单，投资少； 操作方便，容易扩建（2）缺点： 检修母线或母线隔离开关，全厂（所）停电； 母线或母线隔离开关故障，全厂（所）停电； 检修出线断路器，该回路停电。 不分段单母线接线的特点不分段单母线接线的适用范围 一般只适用于电压为6220千伏、出线回路数较少、用户重要性等级较低的配电装置中，尤其对采用开关柜的配电装置更为合适。 发电机容量较小、台数较多而负荷较近的小型电厂和1035KV出线回路数不多于4回的变电站。 适用于三类负荷 适用于农

5、业负荷2分段的单母线接线1）用隔离开关分段的单母线接线 2）用断路器分段的单母线接线 单母线分段接线特点 以隔离开关分段时： 若任一段母线(I段或段)及其母线隔离开关停电检修，可以通过事先断开分段隔离开关QS1，使另一段母线的工作不受影 响。 但当分段隔离开关QS1投入，两段母线同时运行期间，若任一段母线发生故障，仍将造成整个配电装置的短时停电。只有在用分段隔离开关QS1将故障段母线隔开后，才能恢复非故障段母线的运行。单母线分段接线特点 以断路器分段时的优点： 在正常情况下检修母线时，可不中断另一段母线的运行。 任一段母线发生故障时，在继电保护装置的作用下，母线分段断路器断开，从而保证了非故障

6、段母线的不间断供电。 可满足采用双回线路供电的重要用户供电可靠性要求。 单母线分段接线特点以断路器分段时的缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线上的所有回路都要在检修期间内停电。当采用接于不同段母线的双回线路供电时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需要向两个方向均衡扩建。 单母线分段接线特点单母线分段接线的适用范围：单母线分段的数目取决于电源的数目、电网的接线及主接线的运行方式，一般以23段为宜。其连接的回路数一般比不分段的单母线接线增加一倍，但仍不宜过多。主要应用于中、小容量发电厂的电气主接线；各类发电厂的厂用电接线以及进出线数量比较多的6220千伏变电所中。3加装旁路母线和旁

7、路断路器正常运行时旁路断路器1QFp和旁路隔离开关是打开的。适用： 35KV而出线8回以上；110KV出线6回以上；220KV出线4回及以上。若采用 SF6断路器或手车式开关柜或较易取得备用电源，则不须加设旁路系统。现今旁路母线较少使用采用专用旁路接线特点 旁路母线的作用：检修进出线断路器时，和旁路断路器一起代替相应回路的出线断路器，使该出线不停电。 检修进（出）线断路器(如图中QF2)时，可利用旁路断路器1QFP代替QF2的工作。利用旁路断路器1QFP代替2QF的操作步骤 （1）合旁路断路器1QFP两侧的隔离开关QS2和QS1；（2）合旁路断路器1QFP ；（3）使旁路母线PW充电，检查PW

8、是否完好；（4）在PW完好的情况下，断开旁路断路器1QFP ；（5）合旁路隔离开关QS3，形成与2QF并联供电的通路；（6）合1QFP；（7）断开出线断路器2QF；（8）断开2QF两侧的隔离开关QS4和QS5。当断路器2QF 检修完毕后恢复其正常工作的操作步骤是：1）接通2QF两侧的隔离开关QS5和QS4； 2）接通出线断路器2QF；3）断开旁路断路器1QFP；4）断开旁路隔离并关QS3；5）断开旁路断路器1QFP两侧的隔离开关QS1和QS2。目的:节省设备投资和减少占地面积。接线中的QFFP 既是分段断路器，又可兼作旁路断路器。正常运行时，分段断路器QFFP及隔离开关QS1、QS2均处于闭合

9、状态，QS3、QS4、QS5均处于断开状态。正常时旁路母线PW不带电，整个主接线以单母线分段方式运行。此时，QFFP 起分段断路器的作用。采用分段断路器兼作旁路断路器 若接通QS2、QS3(此时QS1，QS4断开)及断路器QFFP ，则将旁路母线与段工作母线相连。 当QFFP作为旁路断路器运行时，两段主母线可各自按单母线方式运行，也可以通过隔离开关QS5并列运行。 当QFFP作旁路断路器时，若接通QS1、S4(此时QS2，QS3断开)及断路器QFFP ，则将旁路母线与I段工作母线相连；增加旁路设施的利与弊 优点：在检修任一台进出线断路器时，可以不中断该回路的供电，从而提高了供电的可靠性。 缺点

10、：设置旁路设施的同时，也造成了设备投资增加，配电装置结构复杂及运行操作复杂等问题。 二、双母线接线 为了克服单母线接线不论是否分段，当母线和母线隔离开关故障或检修时，连接在该段母线上的进出线在检修期间将长时间停电的缺点。双母线接线的分类：单断路器的双母线接线 双断路器的双母线接线 一台半断路器的双母线接线变压器-母线组接线采用双母线接线的目的：1双母线单断路器接线 两种运行方式：方式（一）一些电源和出线固定连接在一组母线上，另一些电源和出线固定连接在另一组母线上，母联断路器QFc合上，相当于单母线分段运行；方式（二）一组母线工作，一组母线备用，全部电源和出线接于工作母线上，母联断路器断开，相当

11、于单母线运行(双母线正常运行时一般都按单母线分段的方式运行。后一种运行方式一般在检修母线或某些设备时应用)1)可以轮流检修母线而不影响供电。 2)检修任一回路的母线隔离开关时，只停该回路。 3)一组母线故障后，能迅速恢复该母线所连回路的供电。 4)运行高度灵活。 5)扩建方便。6)便于试验。 单断路器的双母线接线的主要优点1）任一台断路器拒动，将造成与该断路器相连母线上其它回路的停电；2）一组母线检修时，全部电源及线路都集中在另一组母线上，若该组母线再故障将造成全停事故；3）任一组母线短路，而母联断路器拒动，将造成双母线全停事故；4）当母线故障或检修时，隔离开关作为切换操作电器，容易发生误操作

12、；5）在检修任一进出线回路的断路器时，将使该回路停电。单断路器的双母线接线的主要缺点双母线带旁路母线接线 为了避免在检修进出线断路器时造成停电，可在单断路器双母线的基础上增设旁路母线。 图示为设有专用旁路断路器QFP的双母线带旁路母线接线 。母联断路器兼作旁路断路器的接线方式 为正常运行情况下QFMP起母联作用，隔离开关QS3断开，隔离开关QS1和QS2闭合。 当用母联断路器QFMP作为旁路断路器时，先将所有回路切换到规定的一组母线W2上，隔离开关QS1断开，而隔离开关QS2和QS3闭合， QFMP闭合，通过旁路母线向线路供电。双母线四分段接线中同名回路的配置 为了避免同名回路(两个变压器回路

13、或向同一用户供电的双回线)同时停电的可能性，在设计主接线及制定主接线运行方式时要注意，最好不要将同名回路配置在同一侧的两段母线上。 双母线四分段接线中同名回路的配置应分别配置在不相邻的两段母线上 在运行中不要使两台变压器回路或双回线组合在相邻的两段母线上。双断路器的双母线接线 每个回路内，无论是进线(电源)、出线(负荷)，都通过两台断路器与两组母线相连。 正常运行时，母线、断路器及隔离开关全部投入运行。 双断路器的双母线接线的主要优点(1)任何一组母线或任何一台断路器因检修而退出工作时，都不会影响系统的供电。可以同时检修任一组母线上的所有母线隔离开关，而不会影响任一回路的工作。(2)隔离开关只

14、作为隔离电器。(3) 各回路可以任意地分配在任一组母线上，所有切换均用断路器来进行。(4)继电保护容易实现。(5)任何一台断路器拒动时，只影响一个回路。(6)母线发生故障时，与故障母线相连的所有断路器自动断开，不影响任何回路运行。一台半断路器的双母线接线 它由许多“串”并联在双母线上形成。每串中有两个回路共用三台断路器，每个回路相当于占有一台半断路器。 紧靠母线侧的断路器称作母线断路器；两个回路间的断路器称作联络断路器。 一台半断路器的双母线接线的突出优点 (1)具有高度的供电可靠性。当母线发生短路故障时，只有与故障母线相连的母线断路器跳闸，不影响任何回路供电。在事故与检修相重合的情况下，停电

15、回路数不会超过两回。 (2)运行调度灵活。任何一回路停送电时互不影响，使运行调度十分灵活。 (3)操作检修方便。该接线中隔离开关仅作为隔离电器。当任一组母线需要停电清扫或检修时，回路不需要切换。任何一台断路器检修，各回路仍按原接线方式运行，也不需要切换。 同名回路的布置问题 目的：防止发生同名回路同时停电的事故发生。防止同名回路同时停电的措施 同名回路应布置在不同串上，以避免当一串中的中间联络断路器故障，或一串中母线侧断路器停运的同时，同串中另一侧回路又故障时，使同串中的两个同名回路同时断开。 当一串配置两条回路时，应将电源回路和负荷回路搭配在同一串中。 对于特别重要的同名回路，可考虑分别交替

16、接入两侧母线，形成“交替布置”。变压器-母线组接线 在超高压配电装置中，为了保证超高压、长距离输电线路的输电可靠性，线路部分采用双断路器或二分之三断路器接线。 对于主变压器，考虑其运行可靠、且平时切换操作的次数较少，不会造成经常停母线切换变压器的情况，故不用断路器，而直接通过隔离开关接到母线上。 变压器-母线组接线变压器-母线组接线 当有四台主变压器时，可利用断路器将双母线分成四段，在每段母线上连接一台主变压器。变压器-母线组接线的优点 (1)可靠性高。任一台断路器故障或拒动时，仅影响一组变压器和一回线路的供电；母线故障只影响一组变压器供电；变压器故障时，与该变压器相连母线上的断路器全部跳开，

17、但是并不影响其它回路的供电。当变压器用隔离开关断开后，母线即可恢复供电。 (2)经济性好。所有变压器回路都不用断路器，使所用断路器的总数减少，节省了总投资。(要求：掌握简易接线的特点及其使用场所) 一、桥形接线 造价低，易发展成单母线分段的接线，为节省投资，负荷较小、出线回路数目不多的小变电站，可采用桥形接线作为过渡接线。4-3 无母线的电气主接线（即简易接线）特点：（1）桥断路器在靠近变压器一侧。线路的切除和投入较方便。变压器切除和投入较复杂。适用：内桥接线适应于线路较长、在系统中担任基荷的电站。1内桥接线 特点：断路器设在靠近线路一侧，切除和投入变压器易，而切除、投入线路难。适用：外桥接线

18、适应于宜于线路较短、在系统中担任调峰作用的电站。 2.外桥接线特点：角形接线中断路器数目与回路数相同，比单母线分段和双母线接线均少用一个断路器，故较经济。（常用的角形接线有三角形接线和四角形接线）二、角形接线 适用：任一断路器检修，支路不中断供电，任一回路故障仅该回路断开，其余回路不受影响，其可靠性较高。但是故障后闭环变成开环，开、闭环两种工况，流过设备电流不同，给设备选择带来困难。此接线仅适合于容量不大的水电站多角形接线的特征 把各个断路器互相连接起来，形成闭合的单环形接线。 每个回路(电源或线路)都经过两台断路器接入电路中，从而达到了双重连接的目的。多角形接线的优点（1） 闭环运行时具有较

19、高的可靠性。 （2） 断路器配置合理。 （3） 隔离开关只作为检修时隔离电压之用，减少了因隔离开关误操作造成的停电事故。（4）占地面积较小，比较适合于地形狭窄地区和洞内的布置。 （5）进出线的回路数受限制；配电装置不易扩建。 多角形接线的缺点 多角形的“边数”不能多，即要对进出线的回路数进行限制。 在闭环和开环两种情况下，流过各开关电器的工作电流差别较大，不仅给选择电器带来困难，而且使继电保护的整定和控制回路复杂化。 配电装置不易扩建。 以采用三五角形接线为宜。 （各元件只有纵向联系无任何横向联系的接线。包括发变组、变线组、发变线组） （一）发电机变压器单元接线 （a）发电机和变压器之间不装断

20、路器，为便于检修或对发电机进行单独试验，一般装一组隔离开关，但20万千瓦以上机组若采用分相封闭母线，为简化结构隔离开关可省去。三、单元接线 （b）、（c）分别为自耦变压器、发电机与三绕组变压器组成的单元接线，因一侧支路停运时另两侧支路还可以继续保持运行，因此在变压器三侧设置断路器。此种接线普遍应用于大型发电厂及不带近区负荷的中型发电厂的机组。 （扩大单元接线可以减少变压器台数和断路器数目，可以节省投资、减少占地。） 以前小水电站常用，现流行用单母线替代它（二）扩大单元接线（三）变压器线路组单元接线（四）发电机变压器线路组单元接线（五）发电机变压器联合单元接线大容量机组不能采用两机一变扩大单元时

21、用 一、发电厂的主接线 （一）火电厂的主接 （1）地方性电厂 一般位于负荷中心，容量较小，生产的电能大部分都用635kV电压馈送给近区负荷，所剩电能升压后送入110kV系统。44典型主接线举例 本电厂装机容量为？10.5kV发电机侧电压配电装置采用何种接线？主变35kV侧电压配电装置采用何种接线？主变110kV电压配电装置采用何种接线？厂变从何处引？ 区域性电厂总容量和单机容量都较大，生产的电能主要送入系统区域变电站或枢纽变电站。此类电厂在系统中的地位重要，对它们的供电可靠性要求高，设备利用小时数高和升高电压等级较高，常采用发电机变压器组单元接线，高压侧大都采用双母线、断路器等可靠性较高的接线

22、。（2）区域性电厂主接线枢纽变电站为该系统的最高电压变电站，一般电力系统中的大型电厂均与之相连，枢纽变电站实施电力系统主要发电功率的分配，并作为与其它远方电力系统的联络站。1枢纽变电站二、变电站的主接线区域变电站承担大面积的区域供电，其电压等级仅次于枢纽变电站。2区域变电站配电变电站是在区域下承担一个小区的供电的，它多为终端变电站和分支变电站，降压供给附近用户或企业。一般低压侧采用单母线或分段的单母线接线。3配电变电站主接线（学习要求：会确定主变压器的台数、容量、型式，会进行主接线方案的经济技术比较择优。） 确定主变压器台数的因素很多，主要取决于该电厂在系统中的重要性并结合电厂本身的装机台数。

23、 一、主变压器台数的确定45 电气主接线设计 为减少主变压器台数，可考虑采用扩大单元接线。 一般装机一至三台的小型非骨干电厂以确定一台主变压器为宜，装机四台及以上的小型电厂可考虑确定两台主变压器以满足运行的可靠性和灵活性。 无调节水库的径流电站，偏僻山区的运输困难的电站可采用两台小容量的变压器并列运行。1单相变压器的使用条件一般用三相变压器，单相变压器应用于500kV及以上的发电厂、变电站中。三、变压器型式的选择2三绕组普通变压器和三绕组自耦变压器的使用条件使用三绕组变压器比使用两台双绕组变压器经济。自耦变压器经济，但自耦变压器只能用于高、中压中性点都有效接地的电网，故其只能用于220KV及以

24、上的发电厂和变电站。且自耦变阻抗较小可能使短路电流增加，故应经计算确定。3.有载调压变压器的使用条件在电压变化范围大且变化频繁的情况下需使用有载调压变压器。技术上应考虑的主要问题：1）能保证全系统运行的稳定性，不会因本厂、本站的故障造成系统的瓦解；2）保证负荷特别是重要负荷的供电可靠性及电能质量；3）各设备特别是高、中压联络变压器的过载在允许范围内。三、电气主接线技术方案的选择具体思路：认真地分析系统及负荷资料，然后根据电厂、变电站在系统中的作用、地位、电压高低、容量大小、系统在本厂、站的穿越功率的大小、负荷的性质，遵照国家所颁布的有关规定确定其在技术上的等级。此外还必须符合各地的特定情况，例如占地面积、交通运输、设备制造情况和实际运行效果、安装调试水平等。要做的事情：首先需确定各级电压的进出线情况，它包括直接接入各级电压的电源容量，高中压联络变压器的型式、台数、容量，厂用备用电源的引接点等问题。1. 综合投资 =