发电厂电气部分 第6章 电气主接线与自用电

第6章电气主接线与自用电定义：发电厂和变电所中的一次设备，按一定的要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也称主电路，又称一次接线。6.1主接线的基本要求一、可靠性衡量主接线的可靠性可以从以下几个方面去分析：（1）断路器检修时是否影响供电；（2）设备和线路故障或检修时，停电线路数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电；（3）有没有使发电厂和变电所全部停止工作的可能性等。二、灵活性（1）调度灵活，操作方便。（2）检修灵活。（3）扩建灵活。（4）事故处理灵活。三、经济性（1）投资省；（2）年运行费用小；（3）占地面积小。6.2单母线接线主接线的分类1．有汇流母线类接线2．无汇流母线类接线单母线接线单母不分段接线1．有母线类接线单母分段接线单母分段带旁路母线接线双母线接线一般双母线接线双母分段接线双母带旁路母线接线其它有母线类接线一台半断路器接线

双母线双断路器接线变压器—母线接线4/3断路器接线返回QS2QFQS1WL2

WL1

WL3

WL4QEWB

电源

单母不分段接线

返回特点停电操作送电操作优缺点适用范围①供电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；②任一出线都可以从任一电源获得电能，各出线均匀分配于母线；③每回进出线都装有隔离开关和断路器。返回QS2QFQS1WL2

WL1

WL3

WL4①②③QEWB

电源

单母线接线

返回①断开QF②断开QS2③断开QS1QS2QFQS1WL2

WL1

WL3

WL4①②③QEWB

电源

单母线接线

返回①合上QS1②合上QS2③合上QF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。缺点：

①任一回路断路器检修，该回路停电；②母线或任一母线隔离开关检修，全部停电③母线故障，全部停电。返回①6～10KV配电装置，出线回路数不超过5回；②35～63KV配电装置，出线回路数不超过3回；③110～220KV配电装置，出线回路数不超过2回。返回电源1WL2WL3WL4WL1QS2QFQS1QFdⅡⅠ电源2单母分段接线运行方式优缺点使用范围返回分段断路器的运行方式（1）接通运行：任一母线发生短路故障时，在继电保护的作用下，分段断路器和接在故障段上的电源回路的断路器自动分闸，这时非故障段母线可以继续工作。（2）断开运行：分段断路器除装继电保护装置外，还应装备用电源自动投入装置，任一电源故障，电源回路断路器自动断开，分段断路器可以自动投入，保证给全部出线供电。分段断路器还可以起到限制短路电流的作用。返回优点（1）母线发生故障，仅故障段母线停止工作，非故障段母线可继续工作，缩小了母线故障的影响范围；（2）双回路供电的重要用户，可将双回路接在不同分段上，保证对重要用户的供电。缺点（1）当一段母线故障或检修时，必须断开接在该分段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使这段单回路供电的用户停电；（2）任一出线的断路器检修时，该回路线路必须停止工作。

返回①6～10KV配电装置，出线回路数为6回及以上时，发电机电压配电装置，每段母线上的发电机容量为12MW及以下；②35～63KV配电装置，出线回路数为4～8回；③110～220KV配电装置，出线回路数为3～4回。返回单母线带旁路母线接线

1.设置旁路母线的原因2.单母线带旁路母线的类型（1）具有专用旁路断路器的单母线带旁路母线接线（2）分段断路器兼作旁路断路器的单母线带旁路母线接线3.旁路母线的设置原则返回断路器经过一段工作时间后，要进行检修。在前述的主接线中，当检修断路器时，将迫使用户停电，尤其电压为35kV以上的线路，输送功率大，断路器检修需用时间较长，如110kV少油断路器平均每年检修时间为5天，220kV少油断路器平均每年检修时间为7天。检修断路器时中断用户供电，会带来较大的经济损失，为此可增设旁路母线。返回电源1W1QS21QF1QS1QFdWBp1QSp1QS3ⅡⅠ1QFp1QS4WL1不停电检修1QF的操作具有专用旁路断路器的单母线带旁路母线接线电源1W1QS21QF1QS1QFdWBp1QSp1QS3ⅡⅠ1QFp1QS4WL1①合上1QS3②合上1QS4③合上1QFp对旁路母线充电，检查旁路母线有无故障

④合上1QSp⑤断开1QF⑥断开1QS2⑦断开1QS1①②③④⑤⑥⑥返回电流方向电源1W1QS21QF1QS1QFdWBp1QSp1QS3ⅡⅠ1QFp1QS4WL1返回电源17QSQF6QS电源25QSⅡ3QS4QS1QS2QSQFdQSdⅠWBpW不停电检修QF的操作分段断路器兼作旁路断路器的单母线带旁路母线接线电源17QSQF6QS电源25QSⅡ3QS4QS1QS2QSQFdQSdⅠWBpW

①合QSd②断开QFd③断开2QS④合上4QS⑤合上QFd，检查旁母有无故障，如无故可以进行下步操作⑥合上5QS⑦断开QF⑧断开7QS⑨断开6QS①②③④⑤⑥⑦⑧⑨返回电流方向电源17QSQF6QS电源25QSⅡ3QS4QS1QS2QSQFdQSdⅠW分段断路器兼作旁路断路器的单母线带旁路母线接线WBp返回①6～10kV配电装置，一般不设置旁路母线，当地电力网或用户不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线；②35～63kV配电装置，一般也不设置旁路母线，当断路器不允许停电检修时，可采用分段兼旁路断路器的接线；③110～220kV配电装置，一般需设置旁路母线，首先采用分段兼作旁路断路器的接线。但在下列情况应装设专用旁路断路器：（1）当110kV出线为7回及以上，220kV出线为5回及以上时；（2）对在系统中居重要地位的配电装置，110kV出线为6回及以上，220kV为4回及以上。④110～220kV配电装置具备下列条件，可不设置旁路母线。（1）采用可靠性高、检修周期长的SF6断路器或可迅速替换的手车式断路器时；（2）系统有条件允许线路断路器停电检修时返回QFcⅡ

Ⅰ

电源1电源2一般双母线接线运行方式接线特点

适用范围

返回

6.3双母线接线（1）一组工作，一组备用，母联断路器断开，相当于单母线不分段接线。（2）两组共用，母联断路器闭合，负荷平均分配，相当于单母分段接线。返回（1）可轮流检修母线而不影响正常供电。（2）检修任一母线侧隔离开关时，只影响该回路供电。（3）工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电。（4）可利用母联断路替代引出线断路器工作。（5）便于扩建。（6）由于双母线接线的设备较多，配电装置复杂，运行中需要用隔离开关切换电路容易引起误操作；同时投资和占地面积也较大。返回QFc1QS

③电源1电源2Ⅰ

Ⅱ

假如Ⅰ母备用，Ⅱ母运行。检修Ⅱ母的操作如下：返回①合上1QS①

②合上2QS②

③合上QFc，对Ⅰ母充电，检查Ⅰ母有无故障，如无故障可以进行下一步操作2QS

④依次合上所有回路Ⅰ母侧的隔离开关

⑤依次断开所有回路Ⅱ母侧的隔离开关④⑤⑦断开1QS

⑧断开2QS⑥断开QFcQFc3QS

4QS

1QS

2QS1QS3

1QS2

1QFⅡ

Ⅰ

返回检修2QS的操作（假如Ⅰ母备用，Ⅱ母工作)①断开QF②断开2QS③合3QS、4QS④合QFc，检查Ⅰ母是否完好，如完好可进行下步操作⑤合所有回路备用母线侧的隔离开关⑥断开工作母线侧母线隔离开关⑦断开QFc⑧断开3QS、4QS、1QSQFQFc3QS

4QS

1QS

2QS1QS3

1QS2

1QFⅡ

Ⅰ

返回检修WL1的1QF操作:①断开1QF②断开1QS2、1QS1③将1QF两端接线拆开，用“跨条”将缺口接通④接通4QS和3QS⑤接通1QS3和1QS2⑥接通QFc1QS1

QFWL1①6～10kV配电装置，当短路电流较大、出线需带电抗器时；②35～63kV配电装置，当出线回路数超过8回或连接的电源较多、负荷较大时；③110～220kV配电装置，出线回路数为5回及以上或该配电装置在系统中居重要地位、出线回路数为4回及以上。返回双母线分段接线

一、双母三分段接线二、双母四分段接线三、适用范围返回

电源1电源2双母三分段接线返回

WB

电源1电源2双母四分段接线返回

双母分段接线有较高的可靠性和灵活性，但投资增多。双母线分段接线广泛应用于大中型发电厂的发电机电压配电装置中。随着机组容量的增大，输电电压的增高，我国在220kV或330kV～500kV配电装置中，也采用双母线分段接线。返回

一、具有专用旁路断路器的一般双母线带旁路母线接线二、母联兼作旁路断路器的一般双母线带旁路母线接线三、双母分段带旁路母线接线四、适用范围返回

QFc

Ⅱ

Ⅰ

QFpQFQS4QS5QS1QS2QS3如不停电检修WL1回路的断路器QF的操作：假如两组母线同时工作，WL1接于Ⅰ母。①合上QS1②合上QS2③合上QFp对旁母充电，如旁母无故障可以进行下一步操作④合上QS3⑤断开QF⑥断开QS4⑦断开QS5WL1返回

具有专用旁路断路器的双母带旁路母线接线QFcQFcⅡ

Ⅰ

Ⅰ

Ⅱ（a）（b）QFcⅡ

Ⅰ

（c）

QFc

Ⅰ

Ⅱ

（d）返回

母联断路器兼作旁路断路器的双母带旁路母线接线

WB电源2电源1双母四分段带旁路母线接线返回

一般双母线带旁路母线的设置原则①6～63kV配电装置，一般不设置旁路母线；②110～220kV配电装置，设置旁路母线的原则与分段单母线相同。双母分段带旁路母线的适用范围①发电机电压配电装置，每段母线上的发电机容量或负荷为25MW及以上时；②220kV配电装置，当进出线回路数为10～14回时，采用双母三分段带旁路母线接线；当进出线回路数为15回及以上时，采用双母线四分段带旁路接线。两种情况均装设两台母联兼作旁路断路器。③330～500kV配电装置，当进出线回路数为6～7回时，采用双母线三分段带旁路母线接线，装设两台母联兼作旁路断路器；当进出线回路数为8回及以上时，采用双母线四分段带旁路母线接线，装设两台母联兼作旁路断路器，并预留一台专用旁路断路器的位置。返回

出线一台半断路器接线特点

适用范围

返回

电源6.4其他有母线类接线（1）接线简单，可靠性高。1）任一组母线或任一台断路器检修时，各回路仍按原接线方式运行，不需要切换任何回路，避免了利用隔离开关进行大量倒闸操作。2）母线故障时，只是与故障母线相连的断路器自动分闸，任何回路不会停电。3）在两组母线同时故障或一组母线检修，一组母线故障的情况下，功率仍能继续输送。4）除了联络断路器内部故障时（同串中的两侧断路器将自动跳闸）与其相连的两回路短时停电外，联络断路器外部故障或其他任何断路器故障最多停一个回路。（2）运行调度灵活。正常时两组母线和全部断路器投入工作，从而形成多环形供电，母线系统之间的元件可任意分配，其操作程序简单，只需操作断路器，而不需操作隔离开关。（3）运行检修方便。所有隔离开关仅供检修时用，避免了将隔离开关作操作用时的倒闸操作。检修断路器时，不需带旁路的倒闸操作。检修母线时，回路不需要切换。（4）所用设备多，占地面积大，投资大，二次控制接线和继电保护较复杂。返回

一台半断路器接线，目前在国内已比较广泛地用于大型发电厂和变电所的超高压配电装置中，一般进出线在6回及以上宜于采用。返回

双母线双断路器接线返回

变压器－母线组接线返回

4/3断路器接线返回

单元接线一般单元接线2．无母线类接线扩大单元接线桥形接线内桥接线外桥接线角形接线三角形接线

四角形接线

五角形接线

六角形接线

返回

6.5无母线类接线

G

G

G

G

G

G（a）

（b）（c）（d）返回

（a）发电机——双绕组变压器单元接线（b）发电机——三绕组变压器单元接线（c）发电机——双绕组变压器扩大单元接线（d）发电机——分裂绕组变压器扩大单元接线（a）（b）T1

T2

T1T2

QF1

WL1

WL2

QF2

QF3QF3

QF1

QF2

WL2

WL1特点

适用范围

返回

内桥接线外桥接线特点：1.外桥接线：桥靠近WL侧T1、T2切投方便，WL1、WL2切投不便。2.内桥接线：桥靠近T侧T1T2切投复杂，WL1、WL2切投方便。返回

适用范围：1.外桥接线：T需频繁操作，有穿越功率、线路较短。

2.内桥接线：T切投较少的电站，无穿越性功率，线路较长。返回

三角形接线四角形接线返回

6.6发电厂和变电所电气主接线实例一、中小型火电厂主接线二、大型火电厂主接线（简图）三、大型火电厂主接线（较详细）四、水电厂主接线五、枢纽变电所主接线六、地区变电所主接线七、终端变电所主接线某中型热电厂电气主接线

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某大型火电厂电气主接线（简图）

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某大型火电厂电气主接线（较详细）

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中型水电厂的电气主接线图

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枢纽变电所电气主接线图

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6.7变电所电气主接线举例地区变电所电气主接线

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终端变电所电气主接线

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6.8发电厂和变电站的自用电

发电厂和变电所的自用电，是指发电厂和变电所在生产、运行过程中本身的用电；在发电厂中称为厂用电，在变电所中称为所用电。给自用电供电的电源、接线和设备，必须可靠，以保证发电厂和变电所的正常运行。6.8.1发电厂的厂用电一、定义：发电厂和变电所的自用电，是指发电厂和变电所在生产、运行过程中本身的用电。在发电厂中称为厂用电，在变电所中称所用电。要求：（1）可靠性高；（2）耗电量尽可能少。二、厂用电率

发电厂的厂用电率与电厂的类型、机械化和自动化程度、燃料种类及蒸汽参数等因素有关。凝汽式电厂：5％～8％热电厂：8％～10％水电厂：0.3％～2％三、火电厂的主要用电负荷（1）输煤部分：煤场抓煤机、链斗运煤机、输煤皮带、碎煤机、筛煤机等。（2）锅炉部分：磨煤机、给粉机、引风机、送风机、排粉机、空气预热器等。（3）汽机部分：凝结水泵、循环水泵、给水泵、凝结水泵、工业水泵、输水泵等。（4）除灰部分：冲灰水泵、灰浆泵、碎渣机、电气除尘器等。（5）电气部分：变压器冷却风机、变压器强油水冷电源、蓄电池充电及浮充电装置、备用励磁电源、硅整流装置、控制电源等。（6）其他公用部分：化学水处理设备、中央修配厂、废水处理设备、油处理设备、起重机、试验室、照明等。四、水电厂的主要负荷（1）机组自用电部分：压油装置油泵、机组调速和轴承润滑系统用油泵、水内冷系统水泵、水轮机顶盖排水泵、漏油泵、主变压器冷却设备等。（2）全厂公用电部分：厂房吊车、快速闸门启闭设备、闸门室吊车、尾水闸门吊车、蓄电池组和浮充电装置、空气压缩机、中央修配厂、滤油机、全厂照明等。五、厂用负荷分类1．Ⅰ类负荷：短时停电也可能影响人身或设备安全、使生产停顿或发电量大量下降的负荷。如：给水泵、凝结水泵、引风机、送风机、给粉机等。2．Ⅱ类负荷：允许短时停电，但较长时间停电有可能损坏设备或影响机组正常运行的负荷。如：工业水泵、疏水泵、灰浆泵、输煤系统机械等。3．Ⅲ类负荷：长时间停电也不影响生产的负荷。如：修配车间、实验室等4．事故保安负荷：指200MW以上机组在事故停机过程中及停机后的一段时间内仍必须保证供电，否则可能引起主设备损坏、重要的自动控制装置失灵或危及人身安全的负荷。如：盘车装置、实时监控用的计算机、热工仪表及自动装置等。6.8.2发电厂的厂用电接线一、基本要求

1．接线方式和电源容量应适应供电的要求，尽可能操作方便。

2．尽量缩小故障影响范围。

3．对200MW及以上机组应设置交流足够容量的交流事故保安电源及电能质量指标合格的交流不间断供电装置。二、厂用电供电电压等级的确定

1．火电厂（1）厂用低压电压：380/220V；（2）厂用高压选择：①60MW机组：可采用3kV；②100～300MW：宜采用6kV；③300MW及以上机组：可采用6kV或采用3kV和10kV两种电压等级。

2．水电厂机组厂用电只设380/220V厂用低压电压，由三相四线制供电。坝区和水利枢纽区可设专用的坝区变压器，以6kV或10kV供电。

3．小容量发电厂单机在12MW及以下一般只设置380/220V厂用低压电压。三、厂用供电电源及其引接方式发电厂的厂用电电源，必须供电可靠，除有正常工作电源外，应设有备用电源或起动电源。对机组容量在200MW及以上的发电厂，还应设置交流事故保安电源，以满足厂用电系统在各种工作状态下的要求。1．工作电源（1）定义：工作电源是保证各段厂用母线正常工作时的电源，它不但要保证供电的可靠性，而且能满足该段厂用负荷功率和电压的要求。（2）引接方式：

1）高压厂用工作电源的引接：从发电机电压母线或单元接线主变低压侧引接。2）低压厂用工作电源的引接：一般由对应的高压厂用母线段上引接。下一页返回2．备用电源或起动电源（1）定义：厂用备用电源是指在事故情况下失去工作电源时，保证给厂用电供电的备用电源，故称事故备用电源。因此要求备用电源供电应可靠，并有足够大的容量。起动电源是指在厂用工作电源完全消失的情况下，保证使机组快速起动时，向必需的辅助设备供电的电源。因此，起动电源实质上是一个备用电源，不过对供电的可靠性要求更高。

（2）引接方式：1）高压厂用备用电源的引接①发电机电压母线，避免与工作电源接一块；②两个及以上电源最低一级电压母线引接；③联络变低压绕组；④厂外较低电压电网或区域变电所较低电压母线引接。2）低压厂用备用电源的引接①从高压厂用母线上引接，避免与工作变接在一组母线上；②200MW及以上机组，由高压厂用起动/备用变压器引接。（3）明备用和暗备用火电厂中一般均装设专门的备用电源，称为明备用。此类备用电源在正常情况下不工作或只带少量的公用负荷，而当某一工作电源失去时，它就能自动投入以完全代替之。但在小型火电厂和水电厂中也有不另设专用备用电源，而由两个厂用工作电源相互作为备用，称为暗备用。

发电厂备用厂用变压器台数配置原则电厂类型厂用高压变压器厂用低压变压器100MW及以下机组6台以下设1台备用6台及以上设2台备用8台以下设1台备用8台及以上设2台备用100～125MW机组采用单元控制5台以下设1台备用5台及以上设2台备用8台以下设1台备用8台及以上设2台备用200MW～300MW机组每2台设1台备用200MW机组，每2台机组设1台备用300MW机组，每台机组设1台备用600MW机组每2台机组设1台或2台备用每台机组设1台备用（4）自起动当工作电源断开或厂用电压降低时，厂用母线上电动机的转速即下降，甚至停止运行。但由于惯性原因，转速下降有一惰行过程，电动机不会立即停转。若失去电压后，电动机不与厂用母线断开，经过很短时间，一般在0.5～1.5s内，厂用电压又恢复或备用电源自动投入，此时电动机还在惰行过程中，电动机便会自动起动恢复到稳定运行状态，这一过程称为电动机的自起动。

1）自起动过程中出现的问题：一是因为同时参加自起动的电动机数目多，很大的起动电流，在厂用变压器和线路等元件中引起电压降，使厂用母线电压大大降低，危及厂用电系统的稳定运行；二是厂用母线电压降低，使电动机起动过程时间增长，电动机绕组发热，影响电动机的寿命和安全。

2）解决办法：限制同时参加自起动电动机的台数，即对不重要电动机加装低电压保护装置，首先断开，不参加自起动；对重要电动机，加装低电压保护和自动重合闸装置，分批自起动，这样便改善了重要电动机的自起动条件。

（1）定义：对200MW及以上的发电机组，当厂用电源完全消失时，为确保在事故状态下能安全停机，应设置交流事故保安电源，并能自动投入，保证事故保安负荷用电。

（2）引接方式：1）柴油发电机组；2）外接电源；3）蓄电池组；4）交流不停电电源。3．事故保安电源和交流不停电电源四、厂用电接线的基本形式

高低压厂用母线通常都采用单母线接线形式，并多以成套配电装置接受和分配电能。1.小容量火电厂的厂用电接线2.中型热电厂