发电厂电气主接线课件

第二章电气主接线2—1对电气主接线的基本要求一、基本要求：1.可靠性和电能质量；2.灵活性和方便性；3.经济性和扩建的可能性

5.长期的实践运行经验的积累是提高可靠性的重要条件。

㈠可靠性和电能质量：1.发电厂或变电所所在电力系统中的地位和作用；2.发电厂或变电所接入电力系统的方式；3.发电厂或变电所的运行方式及负荷性质；4.设备的可靠程度直接影响着主接线的可靠性；

㈡灵活性和方便性㈢经济性和扩建的可能性⑴投资省⑵占地面积少⑶电能损耗少

2—2主接线的基本接线形式分类：有汇流母线：单母线双母线一台半断路器4/3台断路器变压器母线组无汇流母线：单元接线桥型接线角型接线有汇流母线适用范围及优缺点：①进出线较多（一般超过4回）②电能的汇集与分配③接线简单清晰、运行方便、利于安装扩建④配电装置占地面积大、设备增多①进出线回路少②不能再扩建和发展③使用开关电器较少、占地面积少无汇流母线适用范围及优缺点：一、单母线接线

W：母线保证并列运行并从其上获得电源

L：线路（馈线）接收输送功率

QF：断路器接通或切断电路，具有灭弧装置，可开断或闭合负荷电流和开断短路电流

QS：隔离开关保证与带电部分隔离，形成明显断口，隔离电压作用（作用于设备停运后断开电路）

操作要求：

QF、QS在进行操作时，应遵循操作顺序：即保证QS、QF“先通后断”或在等电位状态下进行操作。Exp：接通送电：①合QS3（XQS）②合QS2（MQS）③合QF2停止供电：①断QF2②断QS2③断QS3思考题：接通送电时能否先合QS2，再合QS3？停止供电时呢？

注意：1.QS4的作用：2.线路隔离开关的装设：3.G（发电机）与出口QF之间可以不装设QS检修电路时闭合取代安全接地线的作用（110kV，35kV）馈线的用户侧没有电源，可以不装设，若费用不大，为防止过电压的侵入，亦可装设。原因：QF1的检修必须在发电机停机的状态下，但为便于在发电机单独进行调试，可装设QS或设置可拆连接点。单母线接线的优缺点：优点：简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、便于扩建。缺点：可靠性和灵活性差适用范围：6~220kV系统，只有一台发电机或主变，且出线回路不多的中、小型发电厂或变电所，不能满足Ⅰ、Ⅱ类用户的要求。改进型1：

优点：限制故障范围，分段数2~3段，适用6~10kV发电厂，6~220kV变电所，提高了供电可靠性和灵活性。

改进型2：

加设旁路母线：不停电检修

检修QF1的操作票：正常时（QS3QS4QS5QF2断，QS1QS2QF1合）

给W2充电：

③合QS3

①合QS4、QS5②合QF2QF1退出检修：

⑤断QS1、QS2

④断QF1

注意：为了检修电源回路断路器期间不允许断电时旁路母线，还可以与电源连接只需在电源回路中加装旁路开关（如虚线）

改进型3：

QF1的作用：①分段

②旁路优点：分段断路器兼作旁路断路器

正常时：QS3、QS4、QS5断，QS1、QS2、QF1合，单母线分段运行。

QF2检修时操作票：（W1带旁路）

单母线运行：QS5合，W1、W2两段母线合并为单母线，W1或W2检修时，QS5断。2.②

③步骤是否可以调换？

1.若以W2带旁路呢？思考题：①合QS5②断QF1③断QS2④合QS4⑤合QF1⑥合QS8⑦断QF2⑧断QS6QS7分段兼旁路断路器的接线形式：

旁路母线的适应范围：1.

适应于出线较多的110kV及以上的高压配电装置；2.

35kV以下的配电装置一般不设旁路母线，只有在向特殊重要的Ⅰ、Ⅱ类用户负荷供电，不允许停电检修时，才设置旁路母线；3.单母线分段带旁路适应进出线不多、容量不大的中、小型发电厂和35~110kV变电所。二、双母线接线：具有两组母线（工作母线W1、备用母线W2）各回路都经一台QF和两组QS分别与两组母线连接，母线之间通过母联断路器连接。运行特点：⑴供电可靠⑵

调度灵活

⑶扩建方便

⑴供电可靠通过倒换操作可检修母线原则：“先通后断”，先接通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上隔离开关。步骤：1.给备用母线充电2.倒换开关至备用母线3.断开母联QF及两侧QS4.退出工作母线⑵调度灵活2.

单母线分段运行；1.

单母线运行；3.

固定连接方式运行；4.

用母联与系统同期或解列；5.

单独试验和融冰母线。⑶扩建方便

优缺点：供电可靠调度灵活扩建方便有丰富的运行经验。缺点：1.配电装置复杂，投资较多；母线故障时，须短时切换较多电源和负荷2.隔离开关作为操作电器，容易发生误操作

停电检修出线

优点：改进型1：

改进型2：

①双母线带旁路接线方式；②单母线分段带旁路运行方式思考：不停电检修QF操作票？改进型3：

思考题：结合改进型2画出主接线图，并说明其优缺点。每两个回路用三个断路器接在两组母线上，即每一回路经一台断路器接至一组母线，两条回路间设一台联络QF，形成一串。

三、一台半断路器接线

运行特点：

1.任一组母线或QF检修都不影响正常供电，QS不参与倒闸操作，只承担隔离电压的任务，减少了误操作的概率。

2.一个元件故障时（W、QF）⑴任何一段母线故障时（或断路器跳开时）不影响正常供电

⑵发生母线的QF故障时→只影响一回进出线⑶联络QF故障时

→影响该段的两回线。

3.一个元件检修，另一个故障时

⑴一段母线检修时，另一段母线故障

⑵一台QF检修，另一段母线故障至多影响两回

⑶一台QF检修，另一台QF故障（若在一串上，则这一串都停电）

为避免两回跳掉停电，可采用电源交叉布置。4.线路故障的QF拒动

QF、TA较多，检修量大，进出线回路要为偶数，继电保护比较复杂，一般用于500kV级。

优点：供电可靠，运行调度灵活；缺点：适应范围：220KV以上的发电厂和变电所四、

4/3（1）台断路器接线

1台短路器接线的一个串有四台断路器，接三回进出线缺点：布置复杂，可靠性降低，要求电源与负荷容量相匹配。优点：投资省、调度灵活五、变压器母线组接线

各出线回路由两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。

优点：调度灵活

电源、负荷可自由分配

安全可靠且利于扩建。

缺点：变压器故障相当于母线故障。

无汇流母线的电气主接线特点：1.使用断路器数量较少≤出现回路数；2.结构简单、投资较小；3.用于6~220kV的电网中

一、单元接线发电机与变压器直接连接成一个单元，组成发电机—变压器组，称为单元接线。特点：1.发电机和变压器应配套设置2.发电机出口不装断路器，为调试方便可装QS，对200MW

以上机组，发电机出口多采用分相封闭母线，亦可不装QS，

但为调试机组，应留可拆点。3.发电机—三绕组（自耦）变压器单元接线：在变压器的三侧均应装QF、QS，以保持与电网之间的联系，但中压侧为死抽头，影响高、中压电压水平和负荷分配的灵活性。4.扩大单元接线（发电机与变压器扩大单元，发电机—分裂绕组变压器扩大单元）均装有QF、QS。

优点：①接线简单，开关设备少，操作简便；②短路电流相对有母线时少，因单元接线无须QF，减少了造价；③扩大单元：减少T的台数及高压侧QF的数目，并节省了配电装置及占面积；④适宜一机、一变、一线的厂、所。缺点：

进出回路数受限制二、桥型接线：（35kV~110kV）两台变压器回路通过3台QF与两回出线连接，3QF/4回。情况1：若线路出故障，（a）需停变压器（b）不需停变压器；情况2：若变压器检修：（a）中L1、L2线路不会影响（b）中仅L2不受影响；情况3：（a）中穿越功率只通过一台QF（b）中经过三台QF有穿越功率，变压器需经常检修和切换，线路较短。输电线较长、鼓掌机率较多而变压器不需经常切换。外桥用于：内桥用于：三、角型接线（环型接线）≥110kV4QF/4回运行方式有：开环、闭环，但其电流差别很大。防止：一个断路器另一个QF故障，可造成系统解列或分解成两部分运行。解决方法：将电源和馈线回路相互交替错开布置或按对角原则连接。优缺点：灵活性、可靠性高；但结构复杂、布置复杂继电保护复杂、扩建不便。2—3发电厂和变电所主变压器的选择

类别：主变：向系统或拥护输送功率的变压器。联络变：两种电压等级之间交换功率的变压器。厂（所）变：只供厂（所）用电。（又称自用变压器）。

一、变压器的容量、台数的确定原则：1.

选择的依据：①基础资料（原始资料）②输送功率大小；④发电机负荷增长速度及电力系统5~10年发展规划。③与系统的紧密程度；2.

容量的确定原则：情况1：单元接线：主变容量=（P机—P厂用）*（1+10%）：留有10%的裕度。扩大单元接线：（尽可能采用分裂绕组变）容量：按单元接线的计算原则计算出两台机容量之和来确定。情况2：若没有机端负荷时：采用发电机—变压器单元接线形式，容量与发电机容量配套；情况3：发电机有机端负荷且有剩余功率向系统输送

①发电机全部投入运行：容量=S机—S负min—S厂②最大一台机组检修或故障时，主变应能重系统倒送功率。容量=Pmax

还应考虑：负荷可能的增加、变压器的允许过负荷能力（自然油循环：30%强迫油循环：20%）

③最大一台主变停运，其余主变送全部剩余功率70%以上。（已考虑过负荷能力）④水火联营电力系统经济运行，应充分利用水能，主变应有倒送功率可能。情况4：联络变容量的确定原则：

①应满足两种电压网络在各种不同运行方式下P和Q的交换；

②容量≥Simax(a.最大一台机组故障或检修，通过联络变来满足本侧负荷的要求；b.线路检修或故障时，通过联络变将剩余容量送入另一系统)③联络变一般只选一台，以选自耦变为宜，其第三绕组兼作厂用备用电源或引接无功补偿装置。情况5：厂（所）主变容量的确定原则：①按5~10年规划负荷来选择；②主要变电所：考虑一台主变停运，其余容量在记过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ、Ⅱ类负荷的供电；一般变电所：一台主变停运，其余变压器容量应满足全部负荷的70%~80%③台数考虑：强联系：主变不少于2台；弱联系：（6~10kV，备用性质）可装一台；孤立地区：可设3台主变。二、主变形式的选择原则：1.相数的确定：①330kV及以下的系统：三相②500kV及以上的系统：三相、单相2.绕组数的确定：①两种电压等级→两台双绕组、三绕组、自耦变。其中：125MW及以下→三绕组（但：每个绕组的容量≥该变压器额定容量的15%)200MW及以上：分相封闭母线：双绕组+联络变（第三侧）②扩大单元接线：低压分裂绕组变压器；③110kV及以上中性点直接接地：优先选用自耦变。3.组别的确定：110KV及以上：YN35KV：Y其中性点多通过消弧线圈接地。35KV及以下：D主变：YN，d11常规接线。“全星型”：（YN，yn0,y0/YN，yn0,yn0或YN，y0/YN，yn0）的优缺点：①相序一致，Z0较大，便于中性点接消弧线圈②三次谐波畸变4.调压方式的确定无载（无激磁）调压：±2*2.5%有载调压：±2*7.5%⑵中枢点调压方式：(1)调压方式：①恒调压：中枢点电压不变102~105%②顺调压：高端不高于102.5%UN低端不高于107.5%UN③逆调压：高端负荷→105%UN低端→UN⑶有载调压的适用范围：①出力变化大，潮流方向不稳定且要求副边电压维持在一定水平；②具有可逆工作点的联络变，要求母线电压恒定；③发电机经常低功率因数下运行。5.冷却方式的选择：⑴自然风冷却7500kV*A以下⑵强迫油循环水冷却⑶强迫风冷却10000kV*A⑷强迫油循环风冷却⑸强迫油循环导向冷却⑹水内冷变压器⑺以SF6气体取代变压器油或装设蒸发冷却装置。2—4限制短路电流的方法基本概念1.电缆：2.QF的型号意义：123—45/678（1）产品字母代号：S：少油断路器D：多油断路器K：空气断路器

Z：真空断路器L：SF6断路器（2）安装场所代号：N：屋内W：屋外（4）额定电压（kV）（6）额定电流（kA）；（7）额定断开能力（kA或MVA）；（8）特殊环境代号。（3）设计系列序号：以数字1、2、3、4……表示；（5）其它标志：如改进型G；

Exp:SN10-10/3000-750型10kV、3000A、750MVA、10型屋内式高压少油QFXL小，XC大XL大XC小架空线路：方法：一、选择适当的主接线形式和运行方式二、加装限流电抗器三、采用低压分裂绕组变压器：（扩大单元接线）1.大容量机组，采用单元接线；（尽可能不采用汇流母线）2.降压变电所的降压可采用分裂运行方式；（母线硬分段）3.负荷允许时，双回线路采用单回线供电；4.环网采用开环运行（在穿越功率最小处）。目的：增大系统（计算）阻抗，减少短路电流缺点：降低可靠性，灵活性。一、选择适当的主接线形式和运行方式二、加装限流电抗器限制IK的目的：选择轻型QF：发电机出口、用户侧、母联QF、分段QF。QF额定电流对应的额定短路电流大于实际短路电流，或：QF额定电流与所控制电路额定电流相适应，两者额定容量匹配。轻型QF：1.加装普通电抗器：（地点：母线、线路）2.加装分裂电抗器

方法：1.加装普通电抗器：（地点：母线、线路）⑴对象：电缆线路：XL小，XC大要求：母线电压＞65%Ue，正常时：⊿U%＜5%Ue,功率损耗小选取：额定电流为300~600A，XL=3~6%的电抗器。图（a）布置在QF外侧：QF则有可能因切除电抗器故障而损坏。图（b）布置在QF内侧：增加了母线系统故障机会。

⑵母线电抗器：选取：Ie：通常按母线上事故切除最大一台发电机时可能通过电抗器的电流进行选择，一般取发电机电流的50%~80%，电抗取值为8%~12%

2.加装分裂电抗器

自感：XL=ωL互感XM=ωM=ωLf=fXL其互感系数：f==（0.4~0.6）⑴正常运行时每一分支的电压降为：Δu=IXL—IXM=IXL（1—f）运行电抗0.5IXL⑵故障短路时：Δu=IXL结论：短路时的限流作用一样，但正常运行时，分裂电抗器的电压损失只是普通电抗器的一半。

装设方式：

三、采用低压分裂绕组变压器：（扩大单元接线）⑴正常时：⑵短路时：（高压侧开路）故故结论：①正常电抗是短路电抗的0.25倍②分裂绕组出线发生短路：系统侧遇到：

限制发电机侧遇到：即

限制2—5各类发电厂和变电所主接线的特点

一、火力发电厂电气主接线区域性发电厂：大部分送给系统——坑口电厂（凝气式火电厂）地区性发电厂：大部分送给地区（负荷中心发电厂）——热电厂主接线特点与下列因素有关：①输送容量大小；②电压等级；③出线回路数；④重要性

二、水力发电厂的电气主接线：1.水力发电厂的特点：①不考虑发电机电压负荷，考虑电能输送入电力系统和地点：江河；②不考虑扩建，一次性确定，可分期施工；③考虑：开挖、回填土方量；④考虑启动速度：迅速⑤不采用烦琐倒换操作2.接线特点：①常采用：单元和扩大单元接线②桥型和多角型：进出线不多③还可采用：单母分段、双母线、双母带旁路、一台半QF三、变电所的电气主接线1.与下列因素有关：①地位②负荷性质③出线回路数④设备特点⑤周围特点⑥变电所规划容量2.电气主接线特点：⑴.主接线的高压侧：①桥型、单母线、双母线及角型接线；⑵.低压侧：①单母线分段、双母线接线；②6~10kV馈线常选SN10、ZN13型轻型QF。②双母线分段带旁路接线或一台半QF接线：超高压又是重要的枢纽变电所。

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，再保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。

2—6.主接线的设计原则和步骤一、电气主接线设计原则：内涵：1.对主接线设计的要求：①可靠性和电能质量

②灵活性和方便性③经济性和扩建的可能性

④综合继保、高压2.设计的依据：①设计任务书（委托书）

②设计的技术规程③国家建设方针政策。二、电气主接线的设计程序㈠.工程基本建设程序：

可行性研究阶段→初步设计阶段→技术设计阶段→施工设计阶段㈡.具体设计步骤和内容：1.对原始资料分析2.拟定主接线方案3.短路电流计算4.主要电器选择5.绘制电气主接线图6.工程概算的构成1.对原始资料分析⑴.本工程情况发电厂类型——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小机组：5万kW以下机组类型中型机组：5~20万kW大型机组：20万kW以上5000h以上→基荷3000~5000h→腰荷核电厂，200MW火电厂，传统式水电厂→基荷3000h以下→峰荷利用小时数⑵.电力系统情况近期及远景发展规划（5~10年），发电厂、变电所所在电力系统中的位置（地理和容量）和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。大型发电厂：单：200MW，总1000MW中型发电厂：单50MW~200MW总200MW~1000MW小型发电厂：单50MW以下总200MW以下发电厂类型重要发电厂：发电厂容量≥15%系统容量变电站类型

大电流接地系统：110kV以上，中性点直接接地

小电流接地系统：35kV以下，中性点非直接接地（不接地或经消弧线圈接地）发电机：中性点非直接接地（经消弧线圈或经接地变压器<亦称配电变压器>接地其二次侧接入高阻）⑶负荷情况：负荷增长：L=L0*emx⑷环境资料：温度、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度及地震⑸设备制造情况：先进性、经济性、可行性

2.拟定主接线方案综合总投资和年运费⑴.经济计算比较㈠综合总投资计算综合总投资O变压器综合投资配电装置综合投资不可预见的附加投资

计算式：O=O0（1+a/100）(万元)a：不明显的附加费用比例系数：基础加工、电缆沟道开挖费用等：220Kv：70；110Kv：90

O0：主体设备投资：变压器