第三章主接线

发电厂电气部分东南大学电气工程学院第四章电气主接线及设计4.1概述4.2主接线的基本接线形式4.3主变压器的选择4.4限制短路电流的方法4.5电气主接线方案的技术经济比较4.6厂用电接线

电气主接线指的是发电厂、变电所中生产、传输、分配电能的电路，也称为一次接线。电气主接线图，就是用规定的图形与文字符号将发电机、变比器、母线、开关电器、输电线路等有关电气设备．按电能流程顺序连接而成的电路图。电气主接线图—般画成单线图(即用单相接线表示三相系统)．但对三相接线不完全相同的局部图面(如各相中电流互感器的配置情况不同)则应画成三线图。在电气主接线全图中，除上述主要电气设备外，还应将互感器、避雷器、中性点设备等也表示出来、并注明各个设备的型号与规格。发电厂及变电所的电气主接线形式不仅影响到本厂、本所的运行特性，也对整个电力系统运行的安全性、经济性、可靠性和灵活性有很大的影响。4.1概述系统的电气连接方式1.系统的接线图电气接线图

地理接线图系统的地理接线图系统的电气连接方式２.系统的接线方式

1）无备用电源接线无备用接线包括：单回放射式、树干式、链式网络。系统的电气连接方式

2）有备用电源接线有备用接线方式包括：

双回放射式、树干式、链式。

包括单回路放射式、干线式和链式网络

优点：简单、经济、运行方便

无备用结线缺点：供电可靠性差

适用范围：二级负荷

包括双回路放射式、干线式和链式网络

优点：供电可靠性和电压质量高

有备用结线

缺点：不经济适用范围：电压等级较高或重要的负荷对主接线的基本要求

电气主接线是整个发电厂、变电所电气部分的主干。电气主接线方案对发电厂、变电所电气设备的选择．配电装置的布置，保护与控制的方式、运行的可靠性、灵活性、经济性、维护检修的安全与方便性等，都有着重大的影响．并且也直接关系到所在电力系统的安全．稳定、经济运行。因此，电气主接线是电力科技人员必须深入研究和掌握的重要课题之一。对电气主接线的基本要求是：(l)满足系统和用户对供电可靠性和电能质量的要求；(2)具有一定的运行灵活性，能适应正常工作、事故检修等运行方式的要求；(3)力求简单清晰，操作方便；(4)节省基建投资与年运行费，经济性好(5)能适应发展扩建的要求。4.2主接线的基本接线形式

母线是电气主接线和配电装置中的重要环节。当同一电压等级配电装置中的进出线数目较多时，常需设置母线。以便实现电能的汇集和分配。所以，基本接线形式可以大体分为有母线和无母线两大类。（1）有母线接线类型，如单母线、单母线分段、单母线分段带旁路母线、双母线、双母线分段、双母线带旁路母线等接线形式。

(2)无母线接线类型，如桥式、多角形、单元接线等形式。基本接线形式也可以根据每回线路所装设的断路器数目分为：单断路器、双断路器、一个半断路器等接线形式。主接线的普遍规律1、特殊情况下，各台发电机都有停机的可能，——各台发电机之间互为备用。2、供电线路应做到连续供电——每回线应能从任一台发电机获得电源3、正常运行的，任一主要设备的投退不影响其它设备；4、检修设备时，应隔离电源（1）接线形式：图5-3图5-3

整个配电装置只有一组母线，所有电源和引出线均接在母线上，每条引出线都设置断路器QF和隔离开关QS。1、不分段的单母线接线（2）运行分析：断路器QF的作用：便于投入和切除任意一条进出线。隔离开关QS作用：检修断路器QF时保证它与带电部分可靠隔离若没有母线QSB，检修断路器QF时，母线要停电QF和QS的操作顺序：“先通后断”原则图5-3送电操作：先合母线侧隔离开关QSB，再合线路侧隔离开关QSL，最后合断路器QF停电操作：先断断路器QF，再断线路侧隔离开关QSL，最后断母线侧隔离开关QSB（3）特点：优点：简单、经济。①接线简单（设备少）、清晰、明了；②布置、安装简单，配电装置建造费用低；③断路器与隔离开关间易实现可靠的防误闭锁,操作安全、方便，母线故障的几率低；④易扩建和采用成套式配电装置。⑤有利用电源互为备用及负荷间的合理分配；正常投切与故障投切互不干扰，灵活方便。缺点：不够灵活可靠。①主母线、母隔故障或检修，全厂停电；②任一回路断路器检修，该回路停电。图5-3(4)适用范围小型骨干水电站４台以下或非骨干水电站发电机电压母线的接线；６～10kV出线（含联络线）回路≯５回；35kV出线（含联络线）回路≯３回；110kV出线（含联络线）回路≯２回。图5-3练习：试画出三个电源，三回出线的单母线不分段接线图（1）接线形式：图5-4图5-4

把单母线分成二段或三段，在各段之间接上分段断路器或分段隔离开关的接线。分段断路器分段隔离开关2、分段的单母线接线母线并联运行：QF闭合运行正常运行时：相当于不分段的单母线接线。若电源1停止供电，则电源2通过QFd闭合向Ⅰ段母线供电，不影响对负荷的供电，可靠性高。若Ⅰ段母线故障时，继电保护装置使QFd自动跳开，Ⅰ段母线被切除；Ⅱ段母线继续供电。图5-4母线分裂运行：QF断开运行正常运行时，相当于两个不分段的单母线接线。若电源1停止供电，Ⅰ段母线失压时，可由自动重合闸装置自动合上QFd，Ⅰ段母线恢复供电。若Ⅰ段母线故障时，不影响Ⅱ段，Ⅱ段母线继续供电。（2）运行方式分段开关采用隔离开关的分析：

母线并联运行：Ⅰ段母线故障→全所停电→找出故障断开分段QSd→恢复Ⅱ段母线供电

母线分裂运行：Ⅰ段母线失电→查出原因→切除Ⅰ段母线上所有进出线→合上分段隔离开关QSd→Ⅰ段母线恢复供电

图5-4（2）运行方式图5-4（3）特点缺点：当一段母线及母线隔离开关故障或检修时，该母线上的所有回路都要在检修期停电；任一回路断路器检修，该回路停电。优点：具有不分段单母线简单，清晰，经济，方便等优点；缩小了母线故障和母线检修时的停电范围（停一半）；提高了供电可靠性，灵活性。图5-4（4）适用：

单母线不分段接线不满足时采用。6～10KV配电装置出线回路数在6回及以上；35～60KV配电装置出线回路数在4～8回；110～220KV配电装置出线回路数在4回。

（1）接线形式：图5-5图5-5

旁路母线WBa是通过旁路断路器QFa与主母线WB相连，通过旁路隔离开关QSa与每一出线相连。旁路隔离开关QSa倒闸操作用。旁路断路器旁路隔离开关主母线旁路母线3、单母线带旁路母线接线图5-5当检修出线断路器1QF时：QSa按等电位原则→先并后切

①先合旁路断路器QFa向旁路母线WBa充电，检查旁路母线WBa是否完好，使WBa带电;②再合该回路旁路隔离开关1QSa，实现旁路与正常工作回路并联运行;

③再断开该回路出线断路器1QF;④最后分别断开1QF两侧隔离开关1QSL和1QSB。使1QF退出运行，即可对1QF进行检修。此时，线路1仍然保持供电。

主母线WB→旁路断路器QFa→旁路母线WBa→旁路隔离开关1QSa→对线路1供电（2）运行方式这是利用旁路断路器QFa替代1QF来完成通断电路及保护作用图5-5（3）特点同一电压等级，各回路经过断路器、隔离开关接至公共母线。把每一回线与旁路母线相连。优点：每一进出线回路的断路器检修，这一回路可不停电缺点：设备多，操作复杂。(4)适用

35kV及以上有重要联络线路或较多重要用户时采用，回路多采用专用旁母，否则采用简易接线。（1）接线形式：图5-6图5-6单母线分段的目的：减少母线故障的停电范围旁路母线的作用：使任意一台出线QF故障或检修时，该回路不停电。旁路母线旁路断路器分段断路器4、单母线分段带旁路母线接线分两种：采用专用旁路断路器QFa利用QFd兼作QFa（2）运行方式（3）特点（4）适用6～10kv出线较多而且对重要负荷供电的装置；35kv及以上有重要联络线路或较多重要用户。对单母线的评价:工作母线或母线隔离开关在故障或检修时要停电。5.双母线接线

1、不分段的双母线接线（1）接线方式：图5-7

解决了工作母线在故障或检修时要停电的问题。图5-7母联断路器母联隔离开关（2）运行方式：分两种①一组母线工作，一组母线备用的运行方式。正常运行时，每条进出线的两组母线隔离开关，只能合上其中一组，另一组必须断开，否则变成单母线。②两组母线同时工作的运行方式。都是工作母线，并通过QFj并联。图5-7（3）双母线接线特点:优点：①可以轮流检修母线而不影响正常供电;设Ⅰ段母线工作，Ⅱ段母线备用。检修Ⅰ段母线的倒闸操作：

A、依次合上母联隔离开关QSjⅠ和QSjⅡ；

B、再合上母联断路器QFj，向备用母线充电，检查备用母线是否完好；

C、再断开母联断路器QFj控制回路电源，以防止QFj在以下操作中误跳开；

D、再依次合上所有Ⅱ段母线侧隔离开关；

E、再依次断开Ⅰ段母线侧的母线隔离开关；

F、再投入母联断路器QFj控制回路电源；

G、再断开母联断路器QFj;H、再依次断开母联隔离开关QSjⅠ和QSjⅡ

此时，Ⅱ段母线转换为工作母线，Ⅰ段母线转换为备用母线。图5-7②检修任一回路的母线隔离开关时，只影响该回路供电；③工作母线故障后，所有回路短时停电并能迅速回复供电；④检修任一断路器时，可以利用母联断路器替代引出线QF工作；⑤便于扩建。图5-7

缺点：①设备较多，配电装置复杂，经济性较差；②运行中需要用QS作为操作电器切换电路，容易发生误操作；③当Ⅰ段母线故障时，在切换母线过程中，仍要短时地切除较多的电源及出线。（4）适用：

35～60KV配电装置当出线回路数超过8回；

110～220KV配电装置当出线回路数为5回及以上。图5-76.双母线带旁路母线的接线特点：除具有双母线的优点外，还可保证任一回路断路器检修时，该回路不停电，运行的可靠性更高。母联兼作旁路断路器的接线为节省投资，也可采用母联兼作旁路断路器的接线。1、接线方式：图5-10

有两组母线，每一回路经一台断路器接至一组母线，两个回路间有一台断路器联络，组成一个“串”电路，每回进出线都与两台断路器相连，而同一“串”支路的两条进出线共用三台断路器。

图5-10解决了隔离开关繁琐的倒闸操作7一台半断路器接线

2、运行方式：正常运行时，两组母线同时工作，所有断路器均闭合。3、接线特点：（1）运行灵活可靠：正常运行时成环形供电，任意一组母线发生短路故障，均不影响各回路供电。（2）操作方便：隔离开关只起隔离电压作用，避免用隔离开关进行倒闸操作。任意一台断路器或母线检修，只需拉开对应的断路器及隔离开关，各回路仍可继续运行。（3）二次接线和继电保护比较复杂，投资较大。图5-104、注意：为提高运行可靠性，防止同名回路（两个变压器或两回供电线路）同时停电，一般采用交替布置的原则。重要的同名回路交替接入不同侧母线；同名回路接到不同串上；把电源与引出线接到同一串上。图5-10一台半断路器接线不是双母线接线。

适用于仅有两台变压器和两条出线的装置中。

内桥接线

1、接线方式：图5-11

连接桥断路器接在靠近变压器侧的接线方式。

图5-118桥形接线—内桥接线2、运行方式：图5-11b、变压器1T

故障或检修：先断开1QF

和3QF，再断开QS1

，1T

退出运行。如果线路L1

仍需恢复供电，再合1QF

和3QF。a、线路L1故障或检修：只需先断开1QF，再断开1QSL和1QSB，其余三回路可以继续工作，不影响供电。2QFL22QSL2QSB2T2QFQS22TL22QF3、特点：优点：①接线简单、经济（断路器最少）；②布置简单占地小，可发展为单母线分段接线;③线路投、切灵活，不影响其它电路的工作。缺点:①变压器投切操作复杂，故障检修影响其它回路②桥断路器故障检修全厂分列为两部分；③出线断路器故障检修该回路停电。图5-114、适用范围双线双变的水电站、变电所35～220kV侧：线路较长，故障几率较多，而主变年负荷利用小时数高（不经常切换）且无功率穿越的场合。

外桥接线1、接线方式：图5-12

连接桥断路器接在靠近线路侧的接线方式。图5-129桥形接线—外桥接线2、运行方式：图5-12b、变压器1T

故障或检修：只需先断开1QF，再断开1QS

，其余三回路可以继续工作，不影响供电。a、线路L1故障或检修：先断开1QF

和3QF，再断开QS1

，L1

退出运行。如果变压器1T

仍需恢复供电，再合1QF

和3QF。2QFL2QS2L22T2QF2QS2T2QF3、特点：优点：①接线简单、经济（断路器最少）；②布置简单占地小，可发展为单母线分段接线;③变压器投、切灵活，不影响其它电路的工作。缺点:①线路投切操作复杂，故障检修影响其它回路；②桥断路器故障检修全厂分列为两部分；③变压器断路器故障检修该变压器停电。图5-124、适用范围双线双变的水电站、变电所35～220kV侧：主变年负荷利用小时数低（经常切换），而线路较短、故障几率少或有功率穿越的场合。

10.单元接线特点：1）接线简单，使用设备少。2）没有母线，因而减少了全部停电的可能性。3）减少了短路电流。4）单元中一个元件故障停电会造成整个单元停电（１）同一地区有几个大型电厂，能源丰富，可以合建一个枢纽变电所时。（２）电厂地理位置狭窄，平面布置有困难时。

（３）电厂离枢纽变电所较近，直接引线比较方便时。单元接线的应用下节1.单母线接线优点：接线简单清晰，设备用量少，经济实用；有利用电源互为备用及负荷间的合理分配；正常投切与故障投切互不干扰，灵活方便。缺点：母线范围内发生故障或母线W及母线QS检修时，需停止供电；各单元QF检修时，该单元中断工作。可靠性要求不高的场所可用。2.单母线分段特点：可两段母线并列运行，也可两段母线分段运行缩小了母线故障和母线检修时的停电范围有利于电源间的相互备用和负荷的合理分配3.单母线带旁路母线

任一线路断路器检修时的操作（例图中L3线路断路器QF1）：合QF2两侧隔离开关---合QF2---合QS3---断QF1---拉开QF1两侧隔离开关。4.单母线分段带旁路母线特点：兼有单母线分段和单母线带旁路母线接线的优点。

正常工作时，分段短路器QFD的旁边母线侧隔离开关QS3和QS4断开，主母线侧的隔离开关QS1和QS2接通，分段短路器GFD接通。当WI段母线上的出线断路器需要检修时，为了使WI和WII母线保持联系，先合上QSd、断开QFD、QS2，再合上QS4,然后合上QFD。5.双母线接线(1)特点：1）检修任一母线时，不会中断供电。如欲检修母线W2时的操作：闭合QFC两侧的隔离开关－－闭合QFC－－闭合各回路备用母线隔离开关－－断开各回路工作母线隔离开关。2）检修任一母线的隔离开关时，只需断开该回路。3）工作母线发生故障时，可迅速恢复供电。4）方便试验：任一回路试验时，只需把此回路单独切换至备用母线。5）任一回路断路器检修时，可用母联断路器代替其工作。其操作过程如下：断开L1线路断路器QF1，并断开两侧的隔离开关QS1、QS3，拆除QF1上的接线。在拆除QF1的缺口处连接一临时跨条。闭合QS2、QS3。闭合隔离开关QS5、QS6。闭合母线联络断路器。5.双母线接线(2)

双母线接线的主要缺点

(1)变更运行方式时，需利用母线隔离开关进行倒闸操作，操作步骤较为复杂，容易出现误操作，从而导致设备或人身事故。

(2)检修任一回路断路器时，该回路仍需停电或短时停电。

(3)增加了大量的母线隔离开关及母线的长度，配电装量结构较为复杂．占地面积与投资部增多。6.双母线带旁路母线的接线特点：除具有双母线的优点外，还可保证任一回路断路器检修时，该回路不停电，运行的可靠性更高。母联兼作旁路断路器的接线为节省投资，也可采用母联兼作旁路断路器的接线。7.一个半断路器的接线1）可靠性高，任一断路器的故障不会造成线路停电。2）隔离开关只起隔离电源的作用，避免了误操作引起的事故。3）运行调度灵活4）使用断路器多，设备投资、占地面积大。5）继电保护、自动装置配置复杂。8.双母线

分段的接线

在分段处加装母线电抗器，可限制短路电流，便于线路选用价格低廉的轻型电气设备。9.变压器－母线接线特点：调度灵活，电源和负荷可以自由调配，安全可靠。10.桥形接线(1)内桥接线适合于线路长，线路故障率高，而变压器不需要经常操作的场合。（2）外桥形接线适合于输电距离短，线路故障机会较少，而变压器需要经常操作的场合。桥形接线特点：1）接线简单，使用设备少，经济性高。2）随负荷发展很容易扩建成单母线或双母线接线。3）内桥接线适用于线路长，而变压器不需要频繁操做的场合。外桥接线适用于线路短，而变压器需要经常操作的场合。11.角形接线特点：1）可靠性高。2）使用设备少，占地面积小。3）不利于扩建。13.单元接线特点：1）接线简单，使用设备少。2）没有母线，因而减少了全部停电的可能性。3）减少了短路电流。4）单元中一个元件故障停电会造成整个单元停电（１）同一地区有几个大型电厂，能源丰富，可以合建一个枢纽变电所时。（２）电厂地理位置狭窄，平面布置有困难时。

（３）电厂离枢纽变电所较近，直接引线比较方便时。单元接线的应用4．3主变压器的选择1、台数选择——取决于发电站在电力系统的重要性及电站的装机容量1台：三台及以下发电机组，因为发电机G与线路WL的可靠性较低2台：可使可靠性和灵活性高2、容量选择1）发一变组：S（主变）=1.2SG2）有附近区域供电变：S=S（主变）—S（近变）3）两台并列运行变；S（主变）=0.5S并列条件：①线圈接线组别相同②电压比相等③短路电压相等4）两台非并列运行变：一台接入电网：ST1=SG-ST2-S近变一台直接带负荷：ST2=计算负荷3、主变型式选择常用型式：三相油浸式T、Y，d11或YN，d11，低损耗（SLT）、无载或有载调压、铜或铝线三绕组变压器的应用：有两种升高电压且每侧通过容量超过15%容量之比：100/100/100、100/100/50、100/50/100三种高压侧最低电压为35kv升压变压器常采用自铁芯柱向外按中、低、高顺序排列。高压低压中压升压变高压中压低压升压变高压中压低压降压变4.4限制短路电流的方法一、装设限流电抗器二、采用低压分裂变压器三、采用不同主接线形式和运行方式四、提高线路阻抗五、采用高阻抗变压器4.5电气主接线方案的技术经济比较一、主接线方案拟定的一般步骤1、确定电站的接入形式、接入点、出线回路数和出线电压等级2、拟定变压器的选择方案3、拟定发电机电压侧及升高电压侧的基本接线形式4、选择站用电和附近区域用电的电源引接方式5、进行技术比较，确定2～3个较优方案6、进行经济比较，确定一个最优方案习题及思考题某水电站装机为4×25MW，机端电压为10.5kV，现拟采用高压为110kV，出线3回，中压为35kV，出线6回与系统相连，试拟出一技术经济较为合理的电气主接线方案，并画出主接线图加以说明。某220kV系统的变电所，拟装设两台容量为50MVA的主变压器，220kV有两回出线，同时有穿越功率通过，中压为110kV，出线为4回，低压为10kV，有12回出线，试拟定一技术较为合理的主接线方案，并画出主接线图加以说明。4.6厂用电接线一、厂用电电压等级1、高压厂用电规程规定：3、6、10kV(1)60MW及以下，发电机电压为10.5kV,可采用3kV(2)100MW-300MW的机组，宜采用6kV(3)300MW以上机组，可用3、6kV2、低压厂用电采用380/220V电压主要是根据拖动设备的功率，确定电压等级。二、厂用电电源厂用电电源必须可靠，除有正常工作电源外，还有备用电源和起动电源。对220MW及以上的发电厂还要有交流事故保安电源。（1）工作电源。由发电机电压回路引接。如图4－1（a、b）优点：发电机组停止运行，可从系统取得电源，操作简便，费用较低。4.6厂用电接线二、厂用电电源（2）备用电源和起动电源。4.6厂用电接线二、厂用电电源（3）交流事故保安电源

200MW及以上发电机组，当厂用电完全消失时，为确保在事故状态下能安全停机，要设置交流事故保安电源，并能自动投入。还要设置交流不停电电源4.6厂用电接线三、厂用电接线通常采用单母线接线。按照“按炉分段”的原则，同一机炉的电动机都接在同一母线上，锅炉容量在400－1000t/h,每台锅炉由一台变压器，两段母线供电，并将相同两套辅助设备的电动机分别接在两段母线上。锅炉容量1000t/h以上时每一种高压母线应分为两段，两台变压器供电。优点：1、一段母线故障，仅影响一台锅炉运行。2、锅炉的辅助机械可与锅炉同时检修。3、因各段母线分开运行，可限制短路电流。习题课

这是一道220kV变电所设计的题目。该变电所是实际存在的，不要去了解变电所实际情况是否与设计的一样，应该关心的是解题的思路以及过程。照下面的解题方法（只是部分内容），基本上达到了教学的要求。参考资料：1、电力工程设计手册（3）水利电力部西北电力设计院编2、发电厂电气部分（第三版）华中工学院熊信银主编3、发电厂电气部分课程设计参考资料天津大学黄纯华编4、电力工程设计手册（第一册）西北及东北电力设计院编5、电力工程设计手册（1）水利电力部西北电力设计院编一、原始资料简化的220KV系统结构参数（远景1998年）例题2、线路数及负荷220KV线路远景六回（望亭，苏南500KV变，沙洲，苏州和昆山，卫东）。主母线最大穿越功率为268MVA。110KV线路远景六回（沙溪，梅李，苏州，大义，太仓和备用1回），一路出线的最大负荷为39MW。1998年本侧最大负荷为111MW，负荷功率因数平均为0.85。本侧系统等值电抗为0.1。35KV出线远景共8回（白茆，梅李，北门，地机，国棉，化肥厂，练塘，常熟），本侧总负荷为50.5MW，一路出线的最大负荷为10.1MW，负荷功率因数平均为0.85。静止无功补偿二组30MVAR。35KV线路总长158KM，电缆总长为150M。变电所出线方向：220KV向东，110KV向南，35KV向西。经过规划得工程选所的技术经济比较，所址选在常熟南门的郊区，距市区约1KM左右，该所址接近负荷中心，便于各级电压线路的引入和引出，离220KV望卫线图1主接线图近，便于开断环入。所址位于虞山镇近郊，沪——虞——宜公路之南，苏虞公路之东，交通运输方便。该区地势平坦，地耐力较高，具有适宜的地质条件，且环境条件也较好，为非污秽区。所址标高在百年一遇的洪水位之上。离市区近，生产和生活用水方便，职工生活也方便。介所址处在高产良田区。本所有220KV，110KV，35KV三个电压等级，它东连卫东，南连望亭、苏州，西连沙洲，并接入500KV苏南变电所，汇集系统中多个电源，同时它还承担常熟市和昆山，太仓地区逐年增长的部分负荷的供电，地位重要，为220KV枢纽变电所。5、所用负荷经统计如下：动力负荷：171KW；照明负荷：61KW；加热电源：20KW。6、环境条件（1）所址当地年最高温度38.2oC

年最低温度-11.3oC

年平均最高温度19.6oC

年平均最低温度12.1oC

历年平均温度15.4oC

最热月（7月）平均28.0oC

最冷月（1月）平均2.7oC（2）所址高程平均在1.8米左右（黄海高程系）（3）当地雷暴日数：历年平均35.1，最多年55（1963）（4）日照：历年平均日照时数：2187.3

平均日照百分率：49%（5）风：历年全年主导风向：东北，东南夏季主导风向：东南冬季主导风向：西北平均风速：3.7米/秒十分钟平均最大风速：29.0米/秒（1961）瞬时最大风速：30米/秒（1977）7、年最大负荷利用小时数Tmax=5400小时。二、设计任务1、主变台数、容量及型式的选择。2、电气主接线方案的确定。3、短路电流计算。4、主要电气设备选择。5、配电装置布置型式的确定。6、电气总平面方案确定（以框图方式，按比例尺寸）。7、某一电压侧一个间隔断面图。三、设计成果1、设计说明书和计算书。2、图纸：1)电气主接线图1张。2)电气总平面布置示意性框图。3)某一电压侧某一间隔断面图。四、参考文献资料发电厂电气部分（统编教材）华中工学院主编发电厂电气部分课程设计参考资料天津大学黄纯华编电力工程设计手册（第一册）西北及东北电力设计院编电力工程电气设计手册电气一次部分水利电力部西北电力设计院编设计说明书和计算书一．主变台数、容量的选择二．电气主接线方案确定三．短路电流计算四．主要电气设备的选择1．断路器的选择2．隔离开关的选择3．熔断器的选择4．电压互感器的选择5．电流互感器的选择6．避雷器的选择7．消弧线圈的选择8．母线的选择9．穿墙套管的选择10．接地开关的选择11．所用变的选择五．配电装置布置型式的确定六、电气总平面布置方案七、某一电压侧一个间隔断面示意图一、主变数量、容量及型式的选择：主变数量的选择：为保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变压器，对于大型枢纽变电所，根据工程具体情况，可安装2-4台主变压器。220KV常熟变电所属于大型枢纽变电所，汇集系统中多个电源，同时还承担常熟市和昆山、太仓地区逐年增长的部分负荷的供电，故可安装2-4台主变压器，但因此变电所处在高产良田区，为节省占地面积，所以选择2台主变。主变容量的选择：主变容量应根据5-10年的发展规划进行选择，并就考虑变压器正常和事故时的过负荷能力。对装两台变压器的变电所，每台变压器额定容量一般按下式选择：Sn=0.6PM=0.6×(111+50.5)=96.9MVAPM为变电所最大负荷。这样，当一台变压器停用时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力40%，则可保证对80%负荷的供电。由于一般电网变电所大约有25%的非重要负荷，因此采用Sn=0.6PM，对变电所保证重要负荷来说多数是可行的。∵Cosφ=0.85∴最大需要容量S=(111+50.5)/0.85≈190MVA∴所选变压器的额定容量可确定为：Se=120MVA。正常运行时：2Se=240MVA>S=190MVA；当一台主变事故或检修停运时：120×1.4／190≈88.4％∴可保证88.4%的负荷供电。3、主变型式的选择：在中、低压侧负荷均超额定容量的15%大的情况下，选择三相三绕组变压器。因为变压器需与110KV和220KV两个中性点，直接接地的系统相连，且第三绕组又需要装设无功补偿设备，所以采用自耦型的要比普通型的经济。综上，选用型号为OSFPSL1-12000的自耦变压器，其一、二次侧为Y0接法，三次侧为Y接法，中性点经消弧线圈接地。二、电气主接线方案的确定：对220KV及110KV侧：因其电压等级高，出线回路多，输送距离较长，功率大停电影响范围大，断路器检修时间长，且与多个电源及重要负荷相连，为确保其供电可靠性，采用双母线带旁路母线的方案。对220KV侧使用专用旁路断路器，对110KV侧，为节省投资，用母联断路器兼旁路断路器。对于35KV侧：由于其出线回路多，故采用双母线的接线形式。综上可得：220KV：双母线带旁路母线，专用旁路断路器及隔离开关。110KV：双母线带旁路母线，母联断路器兼作旁路断路器。35KV：双母线。三、短路电流计算：主变参数计算：OSFPSL1-120000100/100/50（额定容量比）额定电压：220/121/38.5UK1-2%=9.75UK1-3%=17.76UK2-3%=11.4Sj=100MVASN=120MVAUK1%=0.5(UK1-2%+UK1-3%-UK2-3%)=0.5(9.75+17.76-11.4)=8.055UK2%=0.5(UK1-2%+UK2-3%-UK1-3%)=0.5(9.75+11.4-17.76)=1.695UK3%=0.5(UK1-3%+UK2-3%-UK1-2%)=0.5(17.76+11.4-9.75)=9.7052、线路参数计算：LGJQ-400：X1=0.416Ω/KMLGJQ-2×400：X1=0.308Ω/KMSj=100MVAUB=230KVZB=UB2/Sj=2302/100=529Ω沙洲：X1=0.039+(0.416×35)/529≈0.065苏南：X2=0.021+(0.308×35)/529≈0.041卫东：X3=0.015+(0.416×66)/529≈0.068望亭：X5=0.026+(0.416×40)/529≈0.056苏州：X6=0.032+(0.416×30)/529≈0.056画出等值电路图：3．短路计算点的选择：在条件允许的情况下，同一电压侧的同种电气设备型号应尽可能一致，所以选择同一电压等级下的最大短路电流作为选择和校验电气设备的依据，因此，短路计算点的选取原则就是使流过电气设备的短路电流最大。在附图中：220KV侧：DL1：如在d-1处短路，流过DL1的短路电流由除沙洲外的5个电源提供；如在d-1处短路，短路电流则只沙洲一个电源提供，比较大小后应选d-1为短路计算点。DL4：应选在d-4处，由6个电源向其供给短路电流。DL7，DL7’：短路计算点应选在断路器靠近变压器的一侧，其短路电流由220KV侧5个电源提供。结论：选出d-1~d-7作为该侧的计算表。110KV侧：同理选出d-8，d-9。35KV侧：同理选出d-10。4．短路电流计算：

例如：计算d-1点的短路电流：=(0.067+0.014)/2+0.1=0.0141X1=0.065X2=0.041X3=0.068X5=0.056X6=0.056∴I1*”=1/(X2∥X3∥X5∥X6∥X7)=1/(0.041∥0.068∥0.056∥0.056∥0.141)=81.91∵Ib=SB/(UB)=100/(×230)≈0.25KA∴计算结果列表如下：以下电压单位为kV，电流单位为kA。短路点编号基值电压基值电流供电支路额定电流冲击电流最大有效值标么值有名值公式SB/(UB)SNIB/SB2.55I’’1.52I’’d-1(沙洲)2300.252,3,5,6,70.3081.9120.4852.2231.13d-2(苏南)2300.251,3,5,6,70.3072.918.2346.4927.71d-3(卫东)2300.251,2,5,6,70.3082.5820.6552.6631.39d-4(昆山)2300.251,2,3,5,6,70.3097.2924.3262.0236.97d-5(望亭)2300.251,2,3,6,70.3079.4319.8650.6430.19d-6(苏州)2300.251,2,3,5,70.3079.4319.8650.6430.19d-72300.251,2,3,5,60.3090.222.5557.5034.28d-81150.501,2,3,5,6,70.6029.3814.6937.4622.33d-91150.501,2,3,5,60.6010.865.4313.858.25d-10371.561,2,3,5,6,70.9413.9521.7655.4933.08四、主要电气设备的选择：（一）断路器的选择：选择设备时，在同一出线或同一电气回路中应尽量选择相同型式的电气设备，故同一电压等级侧的断路器选择同一型式，按其中最大的短路电流进行选择。1．220KV侧：条件：Ue≥Uew，Ie≥Iew

Iekd≥I’’Imax’’=24.32KAicjmax=62.02KAIgmax’’=0.30×1.05=0.32KA∵Iekd≥Imax’’∴由P161断路器技术数据表5-28可初选KW4-220或KW5-220热稳定校验：I∞√tdz/t≤IrKW4-220：t=5S，It=Ir=35KA∵β’’=1∴由书P71曲线图可得tdz=tz=4.4S∴I∞√tdz/t=24.32≈22.8KA∴热稳定校验通过。KW5-220：t=4S，It=Ir=26.3KA∵β’’=1tdz=tz=3.4S∴I∞√tdz/t=24.32≈22.4KA∴热稳定校验通过。动稳定校验：极限通过电流峰值≥icjmaxKW4-220：90KA>62.02KAKW5-220：67KA>62.02KA∴两者均通过动稳定校验。结论：由于KW4-220裕量较大，安全性较高，故选择KW4-220。2．110KV侧：

Imax”=14.69KAicjmax=37.46KAIgmax”=0.60×1.05=0.63KA∵Iekd≥Imax”∴初选：SW4-110（由P158表5-26）动稳定校验:极限通过电流峰值55KA≥icjmax=37.46KA∴满足要求。热稳定校验：t=1S，It=Ir=32KAβ’’=1tdz=0.78+0.05×1=0.83SI∞√tdz/t=14.69×≈13.4KA<32KA∴满足要求。t=5S，It=Ir=21KAβ’’=1tdz=4.4SI∞√tdz/t=14.69×≈13.8KA<21KA∴满足要求。t=10S，It=Ir=14.8KAβ’’=1tdz=5+4.4=9.4SI∞√tdz/t=14.69×≈14.24KA<14.8KA∴满足要求。结论：选择SW4-110/1000。3．35KV侧：Imax’’=21.76KAicjmax=55.49KAIgmax=1.05×0.94=0.99KA初选：SW2-35（小车式）（P158表5-26）Iekd=24.8KA≥Imax’’=21.76KA动稳定校验:极限通过电流峰值63.4KA≥icjmax=55.49KA∴满足要求。热稳定校验：t=4S，It=Ir=24.8KAtdz=tz=3.4SI∞√tdz/t=21.76×≈20.06KA<24.8KA∴满足要求。结论：选择SW2-35/1000。（二）隔离开关的选择：

条件：Ue≥Uew，Ie≥Igmax

校验：Idw≥icjIr≥I∞√tdz/t1.220KV侧：igmax=0.32KAUew=220KV由P165表5-33初选：GW4-220D/1000，GW7-220D/1000动稳定校验：icjmax=62.02KAGW4-220D/1000，Idw=80KA>icjmax=62.02KAGW7-220D/1000，Idw=83KA>icjmax=62.02KA∴均满足要求。热稳定性校验：I”=24.32KAGW4-220D/1000:t=4S，It=Ir=23.7KAtdz=3.4SI∞√tdz/t=24.32×≈22.4KA<23.7KA∴满足要求。GW7-220D/1000:t=4S，It=Ir=33KAtdz=3.4SI∞√tdz/t=24.32×≈22.4KA<33KA∴满足要求。结论：比较热稳定校验结果，GW4-220D/1000裕量足够∴选择GW4-220D/1000。2、110KV侧：Uew=110KVigmax=0.63KA由表5-33初选：GW4-110D/1000，GW5-110D/1000动稳定校验：icjmax=37.46KAGW4-110D/1000：Idw=80KA>icjmax=37.46KAGW5-110D/1000：Idw=83KA>icjmax=37.46KA∴均满足要求。热稳定性校验：I’’=14.69KAGW4-110D/1000：t=4S，It=Ir=23.7KAtdz=3.4SI∞√tdz/t=14.69×≈13.5KA<23.7KA满足要求。GW4-110D/1000：t=4S，It=Ir=25KAtdz=3.4SI∞√tdz/t=14.69×≈13.5KA<25KA∴满足要求。结论：比较热稳定校验结果，GW4-110D/1000裕量适中。∴选择GW4-110D/1000。3、35KV侧：Uew=35KVigmax=0.99KA由P165表5-33选择：GW4-35/2000动稳定校验：icjmax=55.49KAIdw=104KA>icjmax=55.49KA∴满足要求。热稳定性校验：I”=21.76KAt=4S，It=Ir=46KAtdz=3.4SI∞√tdz/t=21.76×≈20.1KA<Ir=46KA∴满足要求。结论：选择GW4-35/2000。（三）熔断器的选择：条件：Ue≥Uew，If1n≥If2n≥Igmax

（If1n——熔断器额定电流，If2n——熔体额定电流）由于35KV系统变压器的中性点经消弧线圈接地，所以可能产生中性点偏移，导致高电压，所以需装设熔断器保护。而对110KV、220KV系统，由于其是中性点直接接地系统，则无此需要。（并且110KV、220KV的熔断器制造困难，价格昂贵，故不采用）初选RN9-35：Ue=37KVSekd=2000MVA∴Iekd=Sekd/（Ue）=2000/（×37）=31.21KA>I”=21.76KA结论：选择RN9-35。（四）电压互感器的选择：1、35KV：由于220KV以下三相式电压互感器，故采用单相式电压互感器。35～110KV配电装置，采用油浸绝缘结构的电压互感器，所以35KV采用油浸绝缘结构的电压互感器。由P184表5-44选择：单相（屋内式）JDZ-35。额定变比：准确级：1级，。2、110KV：∵用于中性点直接接地系统∴附加二次绕组额定电压100V。由表5-44选择：单相（屋外式），JCC-110。额定变比：准确级：1级，接线形式：。

3、220KV：∵220KV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，采用电容式电压互感器。∴由表5-44选择：电容式电压互感器（屋外），YDR-220。额定变比：准确级：1级，接线形式：。（五）电流互感器的选择：1、35KV：igmax=0.99KA∵igmax≤I1n

（I1n为电流互感器原边额定电流）∴由P194表5-51选择：LCW-351000/5热稳定校验：I”=21.76KAtdz=0.83SKt（1S热稳定倍数）=65I∞2tdz=21.762×0.83≈393(I1nKt)2=(1×65)2=4225∴I∞2tdz≤(I1nKt)2

∴满足要求。动稳定性校验：Ie1Kd≥IcjIcj=55.49KA

动稳定倍数：Kd=100Ie1Kd=×1×100=141.4KA>Icj=55.49KA∴满足要求。结论：选择LCW-351000/50.5/32、110KV：igmax=0.63KAI”=14.69KAIcj=37.46KA由表5-51选择：LCWD-110（2×50）～（2×600）/5热稳定校验：

I∞2tdz≤(ImKt)2Kt=34tdz=0.83SI∞2tdz=14.692×0.83≈179.11(I1nKt)2=(1.2×34)2=1664.64∴I∞2tdz≤(I1nKt)2∴满足要求。动稳定性校验：Ie1Kd≥IcjIcj=37.46KA

动稳定倍数：Kd=60Ie1Kd=×1.2×60=101.8KA>Icj=37.46KA∴满足要求。结论：选择LCWD-110，（2×50）～（2×600）/5D1/D2/0.53、220KV：

igmax=0.32KAI”=24.32KAIcj=62.02KA由表5-51选择：LCW-220，4×300/5取额定电流比2×300/5=600/5Kt=60Kd=60热稳定校验：tdz=0.83SI∞2tdz≤(I1nKt)2I∞2tdz=24.322×0.83≈490.91(I1nKt)2=(0.6×60)2=1296∴满足要求。动稳定性校验：Ie1Kd≥IcjIcj=62.02KA

动稳定倍数：Kd=60Ie1Kd=×0.6×60=50.9KA<Icj=62.02KA∴不满足要求。改选为3×300/5=900/5对热稳定校验：(I1nKt)2=(0.9×60)2=2916仍然满足对动稳定校验：

Ie1Kd=×0.9×60=76.4KA>Icj=62.02KA∴满足要求。结论：选择LCW-220，3×300/5=900/5，D/D/D/0.5。（六）避雷器的选择：由P139表5-12作如下选择：35KV：FZ-35；110KV：FZ-110J；220KV：FZ-220J。（七）消弧线圈的选择：求补偿容量，应用架空线和电缆线容性电流之和来求。架空线：Ic=UnL/350=37×158/350=16.17A电缆：Ic=0.1UnL=0.1×37×0.15=0.555A∴Ic总=16.17+0.555=16.725AQ=KIcUn/=1.35×16.725×37/≈482.34KVA由P200表5-55选择与Q相近额定容量的消弧线圈。结论：选择XDJ-220/35，分接头电流17.7A。（八）母线的选择：由于110KV、220KV配电装置采用屋外装置，故选用软母线；对于35KV，由于35KV配电装置采用屋内装置，故选用硬母线。

1．220KV：I”=24.32KA(1)母线：按导体长期发热允许电流选择：Igmax=1.05×0.3×2+268/(×230)=0.63+0.673=1.303KAθ0=38.2o，查表得Kθ=0.85∵Igmax≤KθIy∴Iy≥Igmax/Kθ=1.303/0.85≈1.53KA∴选两根LGJ-400钢芯铝绞线Iy25C≥840AKf=1.12Iy25C=2×840=1680A>Iy=1.53KA热稳定校验：计及太阳辐射，最高运行温度80oCθ=θ0+(θy-θ0)Igmax2/Iy2=38.2+(80-38.2)×1.3032/1.682=63.3oC查P124表5-1得C=89.7tdz=4.4SSmin=I”/C√tdzKf=24.32×103/89.7×=596.48mm2∴Smin<2×400=800mm2满足要求。结论：选两根LGJ-400钢芯铝绞线。(2)旁路母线：∵旁路母线是在检修断路器时代替出线的∴旁母应与出线选择同一型号。结论：选择LGJ-400钢芯铝绞线。(3)变压器220KV侧至220KV侧母线：θ0=38.2o，Kθ=0.85tdz=4.4SIgmax=120×1.05/(×230)=0.32KA∴Iy≥Igmax/Kθ=320/0.85≈376.47A

由表5-1选得：LGJ-120以上均可。试选LGJ-120：Iy=401A热稳定校验：最高允许温度：θ=θ0+(θy-θ0)Igmax2/Iy2=38.2+(80-38.2)×0.322/0.4012=64.82oC查表5-1得C=89.1Smin=I”/C√tdzKf=24.32×103/89.1×=572.5mm2∵Smin>120mm2∴不可选。经多次检验，取LGJQ-600：Iy=1047A热稳定校验：最高允许温度：θ=θ0+(θy-θ0)Igmax2/Iy2=38.2+(80-38.2)×0.322/1.0472=42.1oC查表5-1得C=98.2Smin=I”/C√tdzKf=24.32×103/98.2×=519.5mm2∵Smin<600mm2∴满足要求。结论：选择LGJQ-600钢芯铝绞线。2、110KV：I’’=14.69KA（1）母线：Igmax=1.05×0.6×2=1.26KAKθ=0.85Iy≥Igmax/Kθ=1.26/0.85≈1.48KA∴选两根LGJ-400钢芯铝绞线Iy≥2×840=1680A热稳定校验：tdz=9.4Sθ=θ0+(θy-θ0)Igmax2/Iy2=38.2+(80-38.2)×1.262/1.682=61.7oC查表5-1得C=90.3Smin=I”/C√tdzKf=14.69×103/90.3×=498.8mm2∵Smin<800mm2

∴满足要求。结论：选择两根LGJ-400钢芯铝绞线。（2）出线：一路出线最大负荷41MWIgmax=41/0.85×1/(×115)=0.242KA

经济截面Sj=Igmax/J∵Tmax=5400小时∴由P123图5-3曲线查得J=1.02A/mm2∴Sj=0.242×103/1.02=237.3mm2∵Iy≥0.242/0.85=0.285KA，S>Sj=237.3mm2∴从LGJ-300开始选择。经多次校验，选择LGJQ-500：Iy=932A

热稳定校验：tdz=9.4Sθ=θ0+(θy-θ0)Igmax2/Iy2=38.2+(80-38.2)×0.2422/0.9322=41.02oC查表5-1得C=98.6Smin=I”/C√tdzKf=14.69×103/98.6×=456.8mm2∵Smin<500mm2

∴满足要求。结论：选择LGJQ-500钢芯铝绞线。(3)旁母：型号与出线相同。(4)变压器110KV侧到110KV侧母线：

θ0=38.2o，Kθ=0.85tdz=9.4SIgmax=120×1.05/(×115)=0.63KA∴Iy≥Igmax/Kθ=630/0.85≈741.12A

由P141表5-13初选：LGJQ-400Iy=836A热稳定校验：θ=θ0+(θy-θ0)Igmax2/Iy2=38.2+(80-38.2)×0.632/0.8362=61.9oC

查表5-1得C=90.2Smin=I”/C√tdzKf=14.69×103/90.2×=499.32mm2∵Smin>400mm2

∴不满足要求，改选LGJQ-500，Iy=932A热稳定校验：θ=θ0+(θy-θ0)Igmax2/Iy2=38.2+(80-38.2)×0.632/0.9322=57.3oC

查表5-1得C=92.1Smin=I”/C√tdzKf=14.69×103/92.1×=489.02mm2∵Smin<500mm2

∴满足要求。结论：选择LGJQ-500，钢芯铝绞线。3、35KV：I”=21.76KAicj=55.49KA（1）母线：Igmax=1.05×0.94×2=1.97KAKθ=0.85Iy≥Igmax/Kθ=1.97/0.85≈2.32KA选择矩形铝导体80×8mm2（三条平放），Iy=2355A热稳定校验：tdz=3.4Sθ=θ0+(θy-θ0)Igmax2/Iy2=38.2+(80-38.2)×1.972/2.3552=67.5oC∴C=88Smin=I”/C√tdzKf=21.76×103/88×=454.9mm2∵Smin<1920mm2

∴满足要求。动稳定性校验：由P165及表6-1可知不同相的带电部分的安全净距为0.3m，故以相间距a=0.5m，跨距l=1.5m。m=h×b×γ=0.08×0.008×2700=1.728(kg/m)Wx=bh2/6=0.08×0.0082/6=8.533×10-6(m3)Ix=bh3/12=0.08×0.0083/12=0.341×10-6(m4)母线自振频率：f1=N√EI/m/l2=3.56√7×1010×0.341×10-6/1.728/1.52=186HZ∵不在35-155HZ范围内，∴β=1相间应力：fx=1.73×icj2×10-7/a=1.73×55.492×106×10-7/0.5=1065.4(N/m)W=3Wx=3×8.533×10-6=25.9×10-6(m3)δxj=fxl2/10W=9.36×106(Pa)<69×106(Pa)同相各条间作用应力：b/h=0.1(2b-b)/(b+h)=0.09(4b-b)/(b+h)=0.27查得：K12=0.44，K13=0.64ft=8(K12+K13)×icj2×10-9/b=3325(N/m)Llj=bλ4√h/ft=0.008×11974×=0.67(m)δty=δy-δxj=(69-9.36)×106=59.64×106(Pa)Ltmax=b√2hδty/ft=0.008×√2×0.08×59.64×106/3325=0.43(m)每段绝缘子跨距中设三个衬垫。Lt=l/4=1.5/4=0.375<Ltmax<Llj∴满足要求。结论：选择矩形铝导体，三条平放，