第四章 电气主接线及设计

第四章电气主接线及设计第1页，共71页，2023年，2月20日，星期四

主要内容：本章以电气主接线设计为中心，介绍主接线设计的基本要求、典型接线形式和运行方式以及主要设备的作用与配置原则，并对变压器选择、限制短路电流的方法等进行了详尽的分析；综合阐述了各种类型发电厂或变电站电气主接线的特点和主接线设计的一般原则与步骤。4.1电气主接线的基本要求和设计程序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电气主接线设计举例发电厂电气部分第四章电气主接线及设计石大胜利学院第四章电气主接线及设计第2页，共71页，2023年，2月20日，星期四

定性分析和衡量主接线可靠性

①断路器检修时，能否不影响供电；

②线路、断路器或母线故障与检修时，停运回路数多少和停电时间的长短，以及能否保证对I、Ⅱ类负荷的供电；

③发电厂或变电站全部停电的可能性；

④大机组突然停运，对系统稳定运行影响与后果。主接线是发电厂、变电站电气部分主体，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行可靠性、灵活性；对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定有决定性的影响。因此，主接线的设计，必须综合处理各个方面因素，经技术、经济论证后确定。发电厂电气部分第四章电气主接线及设计4-1电气主接线的基本要求和设计程序

一、对电气主接线的基本要求

1、可靠性

安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。停电不仅给发电厂造成损失，而且给国民经济各部门带来的损失将更加严重。

(1)发电厂或变电站在电力系统中的地位和作用；(2)负荷性质和类别；(3)设备的制造水平；(4)长期实践运行经验。

2、灵活性(1)操作的方便性；(2)调度的方便性；(3)扩建的方便性。

3、经济性

(1)节省一次投资；(2)占地面积少；(3)电能损耗少。石大胜利学院第四章电气主接线及设计第3页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

二、电气主接线的设计程序

基本建设的程序：（1）初步可行性研究：编制项目建议书（2）可行性研究：提供投资估算和经济效益评价，编制设计任务书。（3）初步设计：提出主要技术原则和建设标准、主要设备的投资概算。（4）施工图设计。石大胜利学院第四章电气主接线及设计第4页，共71页，2023年，2月20日，星期四

根据任务书要求，经过原始资料分析，对电源和出线回路、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等不同的考虑，拟定出若干方案。从技术上论证并淘汰一些明显不合理方案，保留2~3个技术上相当的方案，进行经济比较。最终确定出在技术上合理、经济上可行的最终方案。包括发电厂类型、设计规划容量、单机容量及台数，最大负荷利用小时数及可能的运行方式等。发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

二、电气主接线的设计程序

1、对原始资料分析

(1)工程情况

(2)电力系统情况包括电力系统近期及远景发展规划，发电厂或变电站在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式及各级电压中性点接地方式等。

(3)负荷情况包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。

(4)环境条件包括当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度及地震等因素，对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均有影响。

(5)设备供货情况为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电气设备的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较。

2、主接线方案的拟定与选择

3、短路电流计算和主要电气设备选择

4、绘制电气主接线图5、编制工程概算石大胜利学院第四章电气主接线及设计第5页，共71页，2023年，2月20日，星期四

发电厂电气部分第四章电气主接线及设计石大胜利学院第四章电气主接线及设计

母线—汇集和分配电能。

4-2主接线的基本接线形式有母线接线形式无母线桥形接线双母线单母线角形接线单元接线第6页，共71页，2023年，2月20日，星期四

发电厂电气部分第四章电气主接线及设计石大胜利学院第四章电气主接线及设计

“五防”1、防止误分、合断路器；2、防止带负荷分、合隔离开关；3、防止带电挂（合）接地线（接地开关）；4、防止带接地线（接地开关）合断路器（隔离开关）；5、防止误入带电间隔。

4-2主接线的基本接线形式第7页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

4-2主接线的基本接线形式

一、单母线接线及单母线分段接线

1、单母线接线接线特点操作原则应用优点缺点石大胜利学院第四章电气主接线及设计母线既可保证电源并列工作，又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。各回路输送功率不一定相等，应尽可能使负荷均衡地分配于各出线上，以减少功率在母线上的传输。送电：在接通电路时，先合断路器两侧的隔离开关，如对馈线WL2送电时，须先合上母线隔离开关QS21，再合线路隔离开关QS22，然后再投入断路器QF2；停电:切断电路时，应先断开断路器QF2，再依次断开QS22和QS21。接线简单，操作方便、经济性好，扩建方便。①可靠性差。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，造成全厂或全站长期停电。②调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，。一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。图4-1单母线接线第8页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

4-2主接线的基本接线形式

一、单母线接线及单母线分段接线

2、单母线分段接线分段作用分段数目应用每段母线上所接发电容量为12MW；每段母线上出线不多于5回；变电站有两台主变压器时的6~10kV配电装置；35~63kV配电装置出线4~8回；110~220kV配电装置出线3~4回

。石大胜利学院第四章电气主接线及设计用分段断路器QFd进行分段，可提高供电可靠性和灵活性。对重要用户可从不同段引出两回馈线，由两个电源供电，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电。取决于电源数量和容量。段数分得越多，故障时停电范围越小，但投资越大，通常以2~3段为宜。

图4-2单母线分段接线分段断路器第9页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

二、双母线接线及双母线分段接线

1、双母线接线石大胜利学院第四章电气主接线及设计双母线接线有两组母线，且可互为备用。每一电源和出线的回路，都装有一台断路器、两组母线隔离开关，分别与两组母线连接。两组母线之间通过母线联络断路器(简称母联断路器)QFc来联络。图4-3双母线接线母联断路器第10页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

双母线接线特点:供电可靠、调度灵活、扩建方便。(1)检修任一组母线都不必停止对用户供电石大胜利学院第四章电气主接线及设计假定运行方式:WL1、WL3、G1运行在W1母线；WL2、WL4、G2运行在W2母线；母联投入运行。图4-3双母线接线检修W1组母线操作：合QS2，拉开QS1合QS6，拉开QS5合QS10，拉开QS9拉开QFC，拉开QS11、QS12第11页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计石大胜利学院第四章电气主接线及设计图4-3双母线接线假定运行方式:WL1、WL2、WL3、WL4、G1、G2均运行在W1母线，按单母线运行，欲检修W1母线，其操作如下：合QS11，合QS12；合QFC；检查W2母线是否有故障，如无故障合QS2，拉开QS1；合QS4，拉开QS3；合QS6，拉开QS5；合QS8，拉开QS7；合QS10，拉开QS9；合QS14，拉开QS13；拉开QFC；拉开QS11、QS12。第12页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

双母线接线特点石大胜利学院第四章电气主接线及设计图4-3双母线接线(2)一组母线故障后能迅速恢复供电假定运行方式:WL1、WL3、G1运行在W1母线；WL2、WL4、G2运行在W2母线；母联投入运行。如运行中W1母线故障QF1、QF3、QF5、QFC跳闸（断开）。拉开QS1，合QS2，合QF1拉开QS5，合QS6，合QF3拉开QS9，合QS10，合QF5拉开QS11，QS12操作如下：第13页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

双母线接线特点石大胜利学院第四章电气主接线及设计图4-3双母线接线(3)检修任一组母线隔离开关不影响其它回路运行假定运行方式:WL1、WL3、G1运行在W1母线；WL2、WL4、G2运行在W2母线；母联投入运行.合QS6，拉开QS5；合QS10，拉开QS9；拉开QF1；拉开QS15，拉开QS1；拉开QFC；拉开QS11，拉开QS12。先将与W1母线连接的负荷和电源倒到W2母线上。检修QS1操作:第14页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

双母线接线特点石大胜利学院第四章电气主接线及设计(4)检修任一出线断路器可用母联断路器代替其工作运行方式：WL1、WL3、S1运行在W1母线；WL2、WL4、S2运行在W2母线；母联QF6投入合QS3、拉QS4合QS8、拉QS9合QS15、拉QS14断开QF6、拉QS12、拉QS13断开QF1、拉QS16、拉QS1拆除QF1并在两侧接入跨条合QS2、合QS16、合Q13，合Q12、合QF6检修QF1操作第15页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计双母线接线适用范围石大胜利学院第四章电气主接线及设计(1)进出线回数较多，容量较大、出线带电抗器的6~10kV配电装置；(2)35~60kV出线数超过8回时，或连接的电源较大、负荷较大时；(3)110kV出线数为6回及以上时；(4)220kV出线数为4回及以上时。第16页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分

2、双母线分段接线应用：6~10kV进出线或电源较多,输送功率较大时,为限制短路电流,选择轻型设备,常采用双母线三分段或四分段。

220kV配电装置，当进出线数为10~14回时采用三分段，15回及以上时采用四分段。330~500kV大容量配电装置中，出线为6回及以上时一般采用双母线分段。石大胜利学院第四章电气主接线及设计10.5kV发电机电压母线接线第17页，共71页，2023年，2月20日，星期四正常工作时，QFP及各出线上的旁路隔离开关是断开的，旁路WP不带电。检修QF3操作：合QSPI、QSPP；合QFP，检查WP是否有故障，如无故障，则：合QSP1（两端为等电位）；断开QF3；拉开QS32和QS31。图4-5单母线分段带专用旁路断路器的旁路母线接线发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

三、带旁路母线的单母线和双母线接线

1、单母线带旁路母线的接线①单母线分段带旁路母线接线石大胜利学院第四章电气主接线及设计断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修，为了使检修断路器时不致中断该回来供电，可增设旁路母线。旁路母线的接线方式有三种：有专用旁路断路器的旁路母线接线；母联兼作旁路；分段兼作旁路。检修QF3操作：合QSPI、QSPP；合QFP，检查WP是否有故障，如无故障，则：断开QFP；合QSP1（对空载的旁母合闸）；合QFP；断开开QF3；拉开QS32和QS31。

防止倒闸过程中QF3事故跳闸下QSP1带负荷合闸。第18页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

三、带旁路母线的单母线和双母线接线

1、单母线带旁路母线的接线

②利用分段兼旁路断路器的接线石大胜利学院第四章电气主接线及设计图4-6分段断路器兼作旁路断路器的接线该接线正常工作时:QS1、QS2闭合；QS3、QS4断开；QFd闭合（单母分段运行）；旁母WP不带电。检修QF1操作：合QSd(保证并列);断开QFd；拉开QS1；合QS3；合QFd（如旁路母线是完好）则：合QS7；拉开QF1；拉开QS6、QS5。第19页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

三、带旁路母线的单母线和双母线接线

1、单母线带旁路母线的接线

③旁路兼作分段断路器的接线石大胜利学院第四章电气主接线及设计图4-7旁路断路器兼作分段断路器的接线正常工作时:QSl、QS3、QFP闭合；QFP作分段断路器.旁路母线处于带电运行状态。检修QF3操作：合QS2；断开QFP;拉开QS3；(QFP退出分段)合QFP（旁母带电）;合QS6；断开QF3；拉开QS5、QS4。第20页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

三、带旁路母线的单母线和双母线接线石大胜利学院第四章电气主接线及设计

2、双母线带旁路母线的接线

双母线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。图4-8双母线带旁路母线的接线（专用旁路断路器）正常运行时旁母不带电。检修QF1操作（假设检修前线路运行在W2母线上）则：合QS6；合QS7；合QFP（如旁路母线无故障），则：合QS4（两端为等电位）；断开QF1；拉开QS3；拉开QS2第21页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

三、带旁路母线的单母线和双母线接线

3.旁路母线设置的原则

(1)6~10kV屋内配电装置一般不设置旁路母线。(2)35~60kV配电装置采用单母线分段接线且断路器无条件停电检修时，可设置不带专用旁路断路器的旁路母线；当采用双母线时，不宜设置旁路母线。(3)110kV及以上的高压配电装置中，均需设置旁路母线。当110kV出线在6回及以上、220kV出线在4回及以上时,宜采用带专用旁路断路器的旁路母线。

下列情况下，可不设置旁路设施：

(1)允许断路器停电检修时(如双回路供电的负荷)；(2)当接线允许断路器停电检修时（角形，3/2接线）；(3)中小型水电站枯水季节允许停电检修出线断路器时；(4)采用六氟化硫(SF6)断路器及全封闭组合电器(GIS)时。

石大胜利学院第四章电气主接线及设计第22页，共71页，2023年，2月20日，星期四每两回进出线用3台断路器构成一串接至两组母线，称为一台半断路器接线，又称3/2接线。发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

1、一台半断路器接线

四、一台半断路器（3/2）及三分之四（4/3）断路器接线(1)3/2断路器接线的特点检修方便；

(2)配置原则电源与负荷尽量布置在同一串上，避免在联络断路器故障时,使两条电源或两条出线同时被切除；可靠性高；操作方便；投资较大，保护较复杂。当接线仅为两串时，同名回路宜分别接入不同侧的母线(交叉接线)，进出线应装设隔离开关。

(3)交叉接线特点

(4)适用范围通常在330~500kV配电装置中，当进出线为6回及以上，配电装置在系统中具有重要地位，宜采用3/2断路器接线。石大胜利学院第四章电气主接线及设计图4-10一台半断路器接线交叉接线非交叉接线检修跳闸检修跳闸第23页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

2、4/3断路器接线

四、一台半断路器（3/2）及三分之四（4/3）断路器接线

3条回路的进出线通过4台断路器接到两组母线上。

应用范围：用于发电机台数(进线)大于线路(出线)数的大型水电厂，以便实现在一个串的3个回路中电源与负荷容量相互匹配；石大胜利学院第四章电气主接线及设计第24页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

五、变压器—母线接线石大胜利学院第四章电气主接线及设计各出线回路由2台断路器分别接在两组母线上，变压器直接通过隔离开关接到母线上，组成变压器母线组接线。图4-12变压器母线组接线优点：调度灵活，电源和负荷可自由调配，可靠性较高，扩建方便。应用：适用于长距离大容量输电线路、系统稳定性问题突出和要求线路有高度可靠性的并要求主变压器的质量可靠、故障率甚低的变电站中。第25页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

六、单元接线石大胜利学院第四章电气主接线及设计单元接线是无母线接线中最简单的形式，也是所有主接线基本形式中最简单的一种。1.发电机—双绕组变压器单元接线图4-13(a)发电机—双绕组变压器单元接线

发电机—双绕组变压器单元接线，是大型机组广为采用的接线形式。发电机出口不装断路器，为调试发电机方便可装隔离开关;对200MW及以上机组，发电机出口采用分相封闭母线，可不装隔离开关，但应留有可拆点，以利于机组调试。接线简单，开关设备少，操作简便。存在的技术问题优点②发电机故障时，若变压器高压侧断路器失灵拒跳，只能通过失灵保护出口启动母差保护或发远方跳闸信号使线路对侧断路器跳闸；若因通道原因远方跳闸信号失效，则只能由对侧后备保护切除故障，故障切除时间大大延长，会造成发电机、主变压器严重损坏。①当主变发生故障，除了跳主变高压侧断路器外还需跳发电机磁场开关。由于大型发电机励磁回路时间常数较大，即使磁场开关跳开后，一段时间内通过发—变组的故障电流仍很大；若磁场开关拒跳，则后果更为严重。③发电机故障跳闸时，将失去厂用工作电源，而这种情况下备用电源的快速切换极有可能不成功，因而机组面临厂用电中断的威胁。

我国在600~1000MW核电机组及部分水、火电机组装设了发电机出口断路器或负荷开关。由于大容量机组出口断路器价格十分昂贵，装设与否应经过充分的技术与经济效益论证。第26页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

六、单元接线石大胜利学院第四章电气主接线及设计2.发电机—三绕组变压器单元接线图4-13(b)发电机—三绕组变压器单元接线

图4-13(b)为接入两种电压等级的发电机—三绕组变压器单元接线，为了在发电机停止工作时，还能保持高、中压电网之间的联系，在变压器的三侧均应装断路器。200MW及以上机组一般不与三绕组变压器组成单元接线。适宜于一机、一变、一线的厂、站。此接线最简单，设备最少，不需要高压配电装置，在我国大型水电站中得到广泛应用，如白山水电站、天生桥水电站。3.发电机—变压器-线路单元接线图4-13(c)发电机—变压器-线路单元接线第27页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

六、单元接线石大胜利学院第四章电气主接线及设计4.发电机—双绕组变压器扩大单元接线图4-14(a)发电机—双绕组变压器扩大单元接线5.发电机—分裂绕组变压器扩大单元接线图4-14(b)发电机—分裂绕组变压器扩大单元接线当发电机单机容量不大，且系统备用容量允许时，为了减少变压器台数和高压侧断路器数目、节省配电装置占地面积，将2台发电机与1台变压器相连接组成扩大单元接线。

单机容量仅为系统容量的1%~2%或更小，而电厂的升高电压等级又较高，如50MW机组接入220kV系统、100MW机组接入330kV系统、200MW机组接入500kV系统，可采用扩大单元接线。第28页，共71页，2023年，2月20日，星期四

当只有2台变压器和2条线路时，宜采用桥形接线。桥形接线，根据桥断路器的安装位置，可分为内桥接线和外桥接线两种。发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

七、桥形接线1、内桥接线

适用于线路较长和变压器不需要经常切换的情况。

2、外桥接线适用于线路较短和变压器需要经常切换的情况。另外当系统中有穿越功率通过高压侧,或桥形接线的2条线路接入环网时。石大胜利学院第四章电气主接线及设计内桥接线外桥接线第29页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

七、桥形接线

3、桥形接线优缺点

4、适用范围小容量发电厂或变电站，以及作为最终将发展为单母线分段或双母线接线的初期接线方式。石大胜利学院第四章电气主接线及设计桥形接线只用3台断路器，比具有4条回路的单母线接线节省了1台断路器，并且没有母线，投资省。可靠性不高

第30页，共71页，2023年，2月20日，星期四

角形接线断路器数等于电源回路和出线回路的总数，断路器接成环形电路，电源回路和出线回路都接在2台断路器之间，多角形接线的“角”数等于回路数，等于断路器数。发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

八、角形接线

1、三角形接线2、四角形接线

优点

缺点断路器数目较少;任一台断路器检修时，不需要繁琐的操作，不影响任何回路供电;无母线,不存在母线故障产生的影响；任一回路故障，只跳开与其相连的两台断路器，不影响其它回路运行。操作方便，所有隔离开关，只用于检修时隔离电源，误操作机会少。检修任何一台断路器时，开环运行，如此时出现故障，将造成解列；设备选择困难,继电保护装置复杂化。

配置原则电源应尽量配置在多角形的对角上，使所选电气设备的额定电流不致过大;

应用多角形接线，一般用于回路数较少、不需再扩建的110kV及以上的配电装置中。多用于进出线数不超过6回、地形狭窄的中、小型水利发电厂。

石大胜利学院第四章电气主接线及设计第31页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

九、典型主接线分析

1、火力发电厂电气主接线

(1)地方性火电厂的特点

建设在城市附近或工业负荷中心；为提高能源利用率和环境保护要求，逐步对小火电实行关停的政策，当前在建或运行的地方性火电厂多为热电厂，以推行热电联产，在提供蒸汽和热水热能的同时，生产的电能大部分都用发电机电压直接送给地方用户，只将剩余的电能以升高电压送往电力系统。一般热电厂的单机容多为中小型机组。通常电气主接线包括发电机电压接线及1~·2级升高电压级接线。

(2)区域性火电厂

建在煤炭生产基地附近，为凝汽式电厂，一般距负荷中心较远，电能几乎采用高压或超高压输电线路送至远方，担负着系统的基本负荷，装机总容量在1000MW以上，单机容量为200MW以上，目前以600MW为主力机组。石大胜利学院第四章电气主接线及设计25MW100MW及以上300MW600MW第32页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

九、典型主接线分析2、水力发电厂电气主接线

(1)一般距负荷中心较远，基本上没有发电机电压负荷，全部电能用升高电压送入系统；(2)装机台数和容量大，是根据水能利用条件一次确定，不考虑发展和扩建。(3)附近地形复杂，电气主接线应尽可能简单，使配电装置紧凑。石大胜利学院第四章电气主接线及设计第33页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

九、典型主接线分析石大胜利学院第四章电气主接线及设计第34页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

九、典型主接线分析石大胜利学院第四章电气主接线及设计第35页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

九、典型主接线分析石大胜利学院第四章电气主接线及设计第36页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

九、典型主接线分析石大胜利学院第四章电气主接线及设计变电站主接线的设计要求，基本上和发电厂相同，即根据变电站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。通常变电站主接线的高压侧，应尽可能采用断路器数目较少的接线，以节省投资，可采用桥形、单母线、双母线接线及角形接线等。如果变电站电压为超高压等级，又是重要的枢纽变电站，宜采用双母线分段带旁路接线或采用一台半断路器接线。变电站的低压侧常采用单母线分段接线或双母线接线，以便于扩建。3、变电站电气主接线第37页，共71页，2023年，2月20日，星期四

发电厂中用来向电力系统或用户输送电能的变压器称为主变压器；用于联接两个升高电压等级并可相互交换功率的变压器称为联络变压器；只供发电厂本身用电的变压器称厂用变压器。发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

4-3主变压器的选择

一、主变压器容量和台数的确定原则

1、单元接线的主变压器（每单元的主变压器为一台）

单元接线的主变压器容量按下列条件中的最大的进行选择。(1)发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度,即比发动机容量多20%。例如100MW发电机配120MVA主变压器。石大胜利学院第四章电气主接线及设计发电机功率厂用电率发电机功率因数第38页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

4-3主变压器的选择

一、主变压器容量和台数的确定原则

(1)当发电机全部投入运行时，在满足电压母线上的最小负荷，并扣除厂用负荷后，应能将发电机电压母线上的剩余功率送入系统。石大胜利学院第四章电气主接线及设计2、接于发电机电压母线与升高电压母线之间的主变压器发电机功率之和厂用电率发电机电压母线的最小负荷负荷功率因数主变压器台数第39页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

4-3主变压器的选择

一、主变压器容量和台数的确定原则

(2)当接入发电机电压母线上的最大一台发电机检修时，主变应能从电力系统倒送功率，保证发电机电压母线上最大负荷的需要。石大胜利学院第四章电气主接线及设计除最大一台机组外其他发电机功率之和(3)发电机电压母线上接有2台及以上主变压器时，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其他主变压器应能输送母线剩余功率的70%以上。第40页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

4-3主变压器的选择

一、主变压器容量和台数的确定原则

3、连接两种升高电压母线的联络变压器

联络变压器一般只设一台，最多不超过两台，否则会造成布置和引接线的困难。(1)容量应满足在各种不同运行方式下两级电压间的功率交换；(2)容量一般不小于接在两电压母线上最大一台机组容量.

4、变电站主变压器对重要变电站，应考虑当1台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电；对一般性变电站，当1台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的70％~80％。石大胜利学院第四章电气主接线及设计第41页，共71页，2023年，2月20日，星期四

机组容量为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器。机组容量为200MW以上的发电厂采用发电机—双绕组变压器单元接入系统。而两种升高电压级之间加装联络变压器更为合理，如图4-18。发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

4-3主变压器的选择

二、变压器型式和结构的选择原则

1、相数

2、绕组数与结构

3、绕组联结组号石大胜利学院第四章电气主接线及设计

容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330kV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。容量为600MW机组单元连接的主变压器和500kV电力系统中的主变压器应综合考虑运输和制作条件，经技术经济比较，可采用单相组成三相变压器。

电力变压器按其每相的绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。发电厂以两种升高电压级向用户供电或与系统连接时，可采用两台双绕组变压器或三绕组变压器。

在发电厂和变电站中，主变压器联结组号一般都选用YNd11常规接线。在我国，全星形接线变压器均为自耦变压器，电压变比多为220/110/35、330/220/35、330/110/35、500/220/110kV。第42页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

4-3主变压器的选择

二、变压器型式和结构的选择原则

4、阻抗与调压方式石大胜利学院第四章电气主接线及设计

5、冷却方式有载调压变压器具有专用的分接头切换开关，能够在不停电(带着负载)的情况下改变分接头位置进行调压。调压的范围一般为15%以上甚至可达30%并且可根据负荷大小的变化在一天中调节好几次，并可进行自动调节。其价格要较贵，当负载变化较大，采用无载调压变压器电压质量无法保证时，可以选用有载调压变压器。油浸式电力变压器的冷却方式随其型式和容量的不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却，强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。容量在31.5MVA及以上的大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却。容量在350MVA及以上的特大变压器一般采用强迫油循环导向冷却。

调压方式有无载调压和有载调压。无载调压变压器必须在停电的情况下才能调节其高压绕组的分接头位置，从而改变变压器的变比达到调节电压的目的。调压范围较小，一般在±5%以内。一年中只能调节1~2次，电力系统中广泛使用的变压器大多数是无载调压变压器。第43页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计石大胜利学院第四章电气主接线及设计

4-3主变压器的选择自耦变压器（P331）：两个绕组既有电磁联系又有电路联系。由电路直接传输的功率通过公共绕组由电磁联系传输的功率串联绕组公共绕组N1N2看图10-20具有第三绕组的三相自耦变压器图10-18自耦变压器（单相）原理接线图第44页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计石大胜利学院第四章电气主接线及设计

4-3主变压器的选择分裂绕组变压器（P339）：在低压绕组中有一个或几个绕组分裂成额定容量相等的几个支路，这几个支路没有电气上的联系，仅有较弱的磁的联系。图10-28单相双绕组双分裂变压器原理接线图有三种运行方式：（1）分裂运行：两个低压分裂绕组运行，高压不运行，两个低压分裂绕组间的阻抗称为分裂阻抗。（2）并联运行：两个低压分裂绕组并联，高低压运行，高低压绕组间的阻抗称为穿越阻抗。（3）单独运行：任一低压开路，另一低压和高压绕组运行，高低压绕组间的阻抗称为半穿越阻抗。第45页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计石大胜利学院第四章电气主接线及设计4-4限制短路电流的方法

电抗器:最通俗的讲，能在电路中起到阻抗的作用的东西，我们叫它电抗器。电抗器是依靠线圈的感抗作用来限制短路电流的数值。

电抗器也叫电感器，实际的电抗器是导线绕成螺线管形式，称空心电抗器；有时为了让这只螺线管具有更大的电感，便在螺线管中插入铁心，称铁心电抗器.电抗器的分类和作用：1、按相数分：单相和三相2、按结构及冷却介质分：分为空心式、铁心式、干式、油浸式等，

3、按接法：分为并联电抗器和串联电抗器。

第46页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计石大胜利学院第四章电气主接线及设计4-4限制短路电流的方法3、按功能分：分为限流和补偿。

4、按用途分：

并联电抗器：一般接在超高压输电线路的末端和地之间，起无功补偿作用。

限流电抗器：串联于电力线路中，以限制短路电流的数值。

滤波电抗器：在滤波器中与电容器串联或并联来限制电网中的高次谐波。还有消弧电抗器、功率因数补偿电抗器、接地电抗和进线电抗器等。

第47页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计4-4限制短路电流的方法

当发电机有发电机电压母线时，其短路电流可能高达十几万甚至几十万安培，这将使母线、断路器等一次设备遭受到严重的冲击(发热和电动力)。因此，应当采取某些限制短路电流的措施。

一、装设限流电抗器1、普通电抗器普通的三相限流电抗器是由三个单相的空心线圈构成。依据安装地点和作用，可分为母线电抗器和线路电抗器。（1）母线电抗器（2）线路电抗器

石大胜利学院第四章电气主接线及设计

限制短路电流的方法：装设限流电抗器、采用低压分裂绕组变压器、采用不同的主接线形式和运行方式。

图4-20电抗器的接法第48页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计4-4限制短路电流的方法2、装设分裂电抗器石大胜利学院第四章电气主接线及设计正常运行时每臂的运行电抗：当分支1短路时两臂的总电抗：第49页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计4-4限制短路电流的方法分裂绕组变压器有一个高压绕组和两个低压的分裂绕组，两个分裂绕组的额定电压和额定容量相同，匝数相等。由于两个分裂绕组有漏抗，所以2台发电机之间的电路中有电抗，一台发电机端口短路时，另一台发电机送来的短路电流就受到限制。石大胜利学院第四章电气主接线及设计二、采用低压分裂绕组变压器第50页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计4-4限制短路电流的方法

三、采用不同的主接线形式和运行方式

为了减少短路电流，可选用计算阻抗较大的接线和运行方式。石大胜利学院第四章电气主接线及设计1、发电机采用单元接线大容量发电机采用单元接线，尽可能在发电机电压级不采用母线。2、环形电网开环运行对环形供电网络，在环网中穿越功率最小处开环运行。3、并联运行的变压器分开运行在降压变电所中可采用变压器低压侧分列运行方式，即所谓“母线硬分段”接线方式。第51页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计4-5电气主接线设计举例石大胜利学院第四章电气主接线及设计例1、新建一座某地区火电厂，有2台50MW的发电机，发电机和负荷的功率因数均为0.8，发电机电压为10.5kV侧有20回电缆馈线，其最大综合负荷为52MW，最小为38MW，厂用电率为10%，高压侧为110kV有4回电力线路与电力系统相连，试初步设计该厂主接线图并选择主变压器的容量和台数。第52页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计4-5电气主接线设计举例石大胜利学院第四章电气主接线及设计解：1、10.5KV电压级：电缆馈线为20回，采用双母线分段。由于机组接于10kV母线上有较大的短路电流，故应加装电抗器。2、110KV电压级：架空线路为4回≤4回，采用单母线分段接线。因为两个电压等级，采用双绕组变压器。3、变压器的容量和台数①2台50MW的发电机全部运行，满足最小负荷和扣除厂用电后，经一台主变送出的容量：第53页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计4-5电气主接线设计举例石大胜利学院第四章电气主接线及设计

②一台50MW的发电机检修，主变应能从电力系统倒送功率，满足发电机电压母线上最大负荷的需要：③当容量最大的一台主变因故退出运行，另一台能输送母线剩余功率的70%以上：故选择2台容量为50MVA的变压器。第54页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计石大胜利学院第四章电气主接线及设计主接线图如下：第55页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计4-5电气主接线设计举例石大胜利学院第四章电气主接线及设计

例2、某新建热电厂原始资料如下：1、发电厂规模：①装机容量：2×50MW+2×100MW机组，额定电压均为10.5KV，发电机功率因数均为0.8；②厂用电率：按10%考虑。2、电力负荷及与电力系统连接情况：①10.5kV电压级：电缆馈线14回，10.5kV最大负荷为35MW，最小负荷为25MW，功率因数为0.8。②60kV电压级:架空线路2回,60kV最大负荷为30MW，最小负荷为20MW，功率因数为0.8。③220kV电压级:架空线路6回，220kV与电力系统连接，接受该厂的剩余功率。试初步设计电气主接线形式。确定主变压器容量和台数。第56页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计4-5电气主接线设计举例石大胜利学院第四章电气主接线及设计解：1、10.5kV电压级：电缆馈线为14回，采用双母线分段。由于机组接于10kV母线上有较大的短路电流，故应加装电抗器，因为Pmax＝35MW，和2×50MW连接。2、60kV电压级：因为架空线路为2回，采用桥形接线，因为Pmax＝30MW，2×50MW机组能满足10kV和60kV最大负荷的需要。3、220kV电压级：架空线路为6回≥5回，采用双母线（双母线分段）带旁母，接受该厂的剩余功率，故2×100MW机组与此电压母线相连。因为三个电压等级，采用三绕组变压器。4、2×100MW采用单元接线。第57页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计4-5电气主接线设计举例石大胜利学院第四章电气主接线及设计

5、变压器的容量和台数1）与2×50MW连接的发电机电压母线主变的容量①两台50MW的发电机全部运行，满足最小负荷和扣除厂用电后，经一台主变送出的容量：

②一台50MW的发电机检修，主变应能从电力系统倒送功率，满足发电机电压母线上最大负荷的需要：第58页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计4-5电气主接线设计举例石大胜利学院第四章电气主接线及设计2）2×100MW的发电机采用单元接线，每个变压器的容量为

1.2×100=120MVA③当容量最大的一台主变因故退出运行，另一台能输送母线剩余功率的70%以上：故选择与2×50MW

发电机连接的发电机电压母线的变压器容量为60MVA。台数为2台。第59页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计石大胜利学院第四章电气主接线及设计第60页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计石大胜利学院第四章电气主接线及设计某新建热电厂原始资料如下：1、发电厂规模：①装机容量：2台QFQ-50-2机组，额定电压10.5KV，功率因数为0.8；2台QFN-100-2机组，额定电压10.5KV，功率因数为0.85。②厂用电率：按8%考虑。2、电力负荷及与电力系统连接情况：①10.5KV电压级：电缆馈线18回，每回平均输送容量3000KW。10KV最大综合负荷为50MW，最小负荷为40MW，功率因数为0.8。②60KV电压级:架空线路8回,60KV最大负荷为60MW，最小负荷为40MW，功率因数为0.85。③220KV电压级:架空线路6回，220KV与电力系统连接，接受该厂的剩余功率。试初步设计电气主接线形式。确定主变压器容量。第61页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计石大胜利学院第四章电气主接线及设计第62页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计石大胜利学院第四章电气主接线及设计作业1：P28：1-5P62：2-1P133：4-2、4-8、4-10、4-11第63页，共71页，2023年，2月20日，星期四发电厂电气部分第四章电气主接线及设计

4-5电气主接线设计举例某火力发电厂原始资料供热式机组2×50MW(UN=10.5kV)；凝汽式机组2×300MW(UN=15.75kV)；厂用电率6%，机组年利用小时Tmax=6500h。

电力负荷及与电力系统连接