某水电站电气主接线设计

前言电力系统是由发电厂变电站线路和用户组成变电站是联系发电厂和用户的中间环节起着变换和分配电能的作用为满足生产需要变电站中安装有各种电气设备并依照相应的技术要求连接起来把变压器断路器等按预期生产流程连成的电路称为电气主接线电气主接线是由高压电器通过连接线按其功能要求组成接受和分配电能的电路成为传输强电流高电压的网络故又详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图称为主接线电路图。一、主接线的设计原则和要求主接线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电站电气设计的首要部分它表明了变压器线路和断路器等电气设备的数直，、，农

。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下正确处理好各方面的关系全面分析有关影响因素力争使其技术先进、经济合理、安全可靠Ⅰ.电气主接线的设计原则

电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据以国家经济建设的方针政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、取

美

。.尽，能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4回时，一般采用分段母线接线。在枢纽变电站中，当110-220KV出线在4回及以上时，一般采用母接线。在大容量变电站中，为了限制6-10KV出线上的短路电流，一般可采下列措施：112

a.变压器分列运行b.在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器c.采用低压侧为分裂绕组的变压器。d.出线上装设电抗器。2.主变压器选择

a.主变压器台数为保证供电可靠性变电站一般装设两台主变压器当只有个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一。.主变压器容量：主变压器容量应根据考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力对装设两台变压器的变电站变压器额定容量一般按下式选择 P为变电站最大负荷。这样，当一台变压器停用时，可保证供电，考虑变压器的事故过负荷能40%，则可保证般电网变电站大约有25%的非重要负荷，因此，采用nMS=0.6P，对变电站保证重要负荷来说多数是可行的对于一二级负荷比重大的变电站用时，仍能保证对一、二级负荷的供电d.主变压器的型式一般情况下采用三相式变压器具有三种如通过主变压器各侧绕组的功率均达到15%Sn以上时，可采用三绕组变压器。

其中，当主网电压为110-220K，而中压网络为35KV时，由于中性点具有不同的接地形式应采用普通的三绕组变压器当主网电压为220KV及以上中压为110KV及以上时，多采用自耦变压器，以得到较大的经济效益e.断路器的设

根据电气接线方式每回线路均应设有相应数量的断路器用以完成切合电路任务

f.为正确选择接线和设备必须进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷的平衡。当缺乏足够的资料时，可采用下列数据

①最小负荷为最大负荷的60%-70，如主要是农业负荷时则宜取20%-30；②负荷同时率取0.85-0.，当馈线在三回以下且其中有特大负荷时，可0.9～1；③功率因数一般取0.8；④线损平均取5%。Ⅱ.设计主接线的基本要

在设计电气主接线时应使其满足供电可靠运行灵活和经济等项基本要求1.可靠性供电可靠是电力生产和分配的首要要求电气主接线也必须满足这个要求。在研究主接线时，应全面地看待以下几个问题212

a.可靠性的客观衡量标准是运行实践估价一个主接线的可靠性时考虑长期积累的运行经验我国现行设计技术规程中的各项规定践经验的总结。设计时应予遵循。b.主接线的可靠性是由其各组成元（包括一次设备和二次设备性的综合因此主接线设计要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。c.可靠性并不是绝对的同样的主接线对某所是可靠的而对另一些所则可能还不够可靠。因此，评价可靠性时，不能脱离变电站在系统中的地位和作用2.通常定性分析和衡量主接线可靠性时，均从以下几方面考虑：a.断路器检修时，能否不影响供电。

b.线路断路器或母线故障时以及母线检修时停运出线回路数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.变电站全部停运的可能性。

a.灵活性：主接线的灵活性要求有以下几方面。

调。

、，检。

，影，，且。.。

；；；，（V。，。经

尽量避免两次变压而增加电能损耗312

二、主接线的设计步骤Ⅰ.电气主接线的具体设计步骤如下1.分析原始资料a.本工程情况变电站类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。b.电力系统情电力系统近期及远景发展规划（5-10点。.负荷情况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d.环境条件当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素，对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响e.设备制造情况为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性。.案

线。.算

.择

。

.图。

三、基本接线型式Ⅰ.单母线接线

a.优点接线简单清晰设备少操作方便便于扩建和采用成套b.需。回412

路仍需短时停电在用隔离开关将故障的母线段分开后方能恢复非故障段的供电。c.适用X围6-10KV配电装置出线回路数不超5回35-63KV配电装置出线回路数不超过3回；110-220KV配电装置的出线回路数不超过两回。Ⅱ.单母线分段接线有两个电源供电当一段母线发生故障分段短路器自动将故障段切除保证正常段母线不间断供电和不使重要用户停电。b.缺点当一段母线或母线隔离开关故障或检修时检修期间停电当出线为双回路时常使架空线路出现交叉跨越方向均衡扩建。c.适围：6-10K配电装置出线回路数6回及以上时；35-63K配电装置出线回路数为4-8回时；110-220KV配电装置的出线回路数为3-4回时。Ⅲ.双母线接线：双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行电源与负荷平均分配在两组母线上路固定与某一组母线连接，以固定的方式运行a.优点：

①供电可靠通过两组母线隔离开关的倒换操作可以轮流检修一组母线而不致使供电中断一组母线故障后能迅速恢复供电检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路②调度灵活各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要③扩建方便向左右任何一个方向扩建均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电④便于试验当个别回路需要单独进行实验时可将该回路分开单独接至一组母线上b.缺点：①增加一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关

②当母线故障或检修时隔离开关作为倒换操作电器容易误操作为了避免隔离开关误操作，须在隔离开关和断路器之间装设连锁装置

③适用X围当出线回路数或母线上电源较多输送和穿越功率较大母线故障后要求迅速恢复供电母线和母线设备检修时不允许影响对用户的供电统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用。6-10kv配电装置，当短路电较大，出线需要带电带电抗器时；35-63KV配电装置，当出线回路数超过512

时，或连接的电源较多，负荷较大时；110-220KV配电装置，出线回路数为5回及级以上时Ⅳ.双母线分段接线当220KV进出线回路数甚多时，双母线需要分段a.分段原则①当进出线回路数为10-14回时，在一组母线上用断路器分段②当进出线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段；③在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器④为了限制220KV母线短路电流或系统解裂运行的要求可根据需要将母线分段；变压-线路单元接线b.优点：接线最简单，设备最少，不需要高压配电装置c.缺点：线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时线路停3适围：只有一台变压器和一回线路时；当发电厂内不设高压配电装置，直接将电能输送至枢纽变电所时四、主接线初步设计方案综上所述，下面有两个技术合理的方案供比较选择

主接线方案比较一览表,单母线分段接线双母线接线

1.可靠性一段母线发生故障自动装置可以保证正常母线不间断供电重要用户可以从不同分段上引接出线回路数较多，断路器故障或检修较多，母联断路器长期被占用，对变电站不利2.灵活性母线由分段断路器进行分段当一段母线发生故障时由自动装置将分段断路器跳开，不会发生误操作a.各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上b.能灵活的适系统中各种运行方式的调度和潮流变化的需要c.当母线故障或检修时d.离开关作为倒换操作电器，e.容易误操作。3.经济性当进出线回路数相同的情况下单母线分段接线所用的断路器和隔离开关少于双母线接线。。、厂用电，生活区用电接线方案

厂用电接线的一般要求1）厂用电接线应尽量简单、清晰

2）保证重要负荷供电可靠，供电的间断时间不超过允许值612

3）保证厂用电设备各级保护动作的选择性。4）在厂用分段母线上，一般应使负荷均匀分布在两段母线上。

5。

变，。。

六、短路电流计算1、短路电流的计算=100MVA，基准电压为U=U又依公式：=100MVA，基准电压为U=U又依公式：B；X=U2；X=U2=100MVA）（Ω） 120.23 12.45 1.00/ ，计算出基准值如下表所示

（SU（KV） 115 37 10.5（KA） 0.552 1.716 6.048XB2、计算变压器电抗U%=1/2[U()%+U()%-U()%]17+10.56.510.5

U2U()%+UK()%-U()%]17+6.510.56.5

U3U()%+UK()%-U()%]10.5+6.5170

(10.500)(110/63)183(10.500)(110/63)183XT2*2XT3*3(6.5/100)(110/63)=0.11303、系统电抗

远期Xmax110*0765；Xmax110*162；4、系统等值网络图如下图712

5、短路计算点的选择

选择如图2中的d1、d2、d3、6、短路电流计算

⑴d1点短路时Up115KV)=13.07110( )=13.07110( 115)=7.22KA两相短路电流为7.2=6.2KA

冲击电流为：ish、、各点。次暂态短路电流标么值的计算

”*=*∝=1/X1*0765=13.07次暂态（）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：( U( UB=2.55I”=2.55×7.22=18.41（KA短路容量为：S= U（MVA）812=1.732×1157.22=

s=1.51×I”=1.51×7022=10.90（KA）⑵d2点短路s次暂态短路电流标么值的计算：

”*=*∝=1/X2*0765915+0.05654.45次暂态（）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为)=4.4511( 37)=4.4511( 37=7.6KA两相短路电流分别为7.6=6.62KA

冲击电流为：ish( UB=2.55×I”=2.55×=2.55×I”=2.55×7.64=19.48（KA）短路容量为：S= UBI”=1.732×377.64=489.6（MVA）s=1.51×I”=1.51×7.64=11.54（KA）

⑶d3点短路s次暂态短路电流标么值的计算：

”*=*∝=1/X3*07659155.95次暂态（）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为)=5.9511( 10.5)=5.9511( 10.5=35.9KA两相短路电流分别为35.9=31.1KA

冲击电流为ish( UB=2.55×I”=2.55×35.99=91.77（KAs短路容量为：S= UI”=1.732×10.535.99=654.5（MVA）=1.51×I”=1.5135.99=54.3（KA）

⑷d4点短路时Up=110KV,与d1短路时的情况相同。⑸d5点短路时Up=35KV912

次暂态短路电流标么值的计算：

”*=*∝=1/X5*0765915+0.1133.56次暂态（）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为)=3.5611( 35)=3.5611( 35=6.1KA两相短路电流分别为6.1=5.3KA

冲击电流为：ish( UB=2.55×I”=2.55×6.12=15.61（KAss短路容量为：S= UI”=1.732×10.56.12=392.2（MVA）=1.51×I”=1.51×6.12=9.24（KA）⑹d6点短路时Up=10.5KV次暂态短路电流标么值的计算：1012

X6=0.0765+0.183//183113+0.113+0=0.0765+0.183//0.409=0.203”*=*∝=1/X6*0.203=4.93次暂态（）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：)=3.5611( 10.5)=3.5611( 10.5=29.8KA两相短路电流分别为29.8=25.8KA

冲击电流为ish( UB=2.55×I”=2.55×29.82=76.04（KA=1.51×I”=1.5129.82=45.0（KA）

=1.51×I”=1.5129.82=45.0（KA）

7、将所计算最大方式下短路电流值列成下名称短路点基准电

（KV）”（KA）

三相”（KA）

两相（KA）sh

（KA）s 115 7.22 6.25 18.41 10.90 1438.1短路容量为：S= UsI”=1.7310.529.82=542.3（MVA）（MVA）d1 115 7.22 6.25 18.41 10.90 1438.1d2 37 7.64 6.62 19.48 11.54 498.6

d3