C5 发电厂一次系统-主要电气设备及接线方式

1、第二节 发电厂和变配电所的电气主接线,电气主接线是由各种主要电气设备（如发电机、变压器、开关电器、互感器、电抗器及连接线路等设备），按一定顺序连接而成的一个接受和分配电能的总电路。亦称主电路。,主接线常用主接线图（主电路图）表示，是用国家标准规定的电气设备图形符号并按电流通过顺序排列，表示供电系统、电气设备或成套装置的基本组成和连接关系的功能性简图。由于交流供电系统通常是三相对称的，故一次接线图一般绘制成单线图。,包括设备安全及人身安全,一次接线应符合一、二级负荷对供电可靠性的要求,用最少的切换来适应各种不同的运行方式，检修时操作简便，另外，还应能适应负荷的发展，便于扩建。,尽量做到接线简化、

2、投资省、占地少、运行费用低。,一、主接线图及其要求,1. 常用一次设备的图形符号和文字符号,1. 常用一次设备的图形符号和文字符号（续）,1. 常用一次设备的图形符号和文字符号（续）,2.主接线的基本形式,有汇流母线,单母线接线,双母线接线,带有旁路母线的单母线和双母线接线,无汇流母线,单元接线:发电机出口常采用,桥形接线,角形接线,母线又称汇流排，起着汇集电能和分配电能的作用。,其余为高压侧常采用的方式,图b 两路电源一用一备,图a 一路电源,二、电气主接线基本形式,（一）有母线的主接线,最原始、最简单的接线，如图所示，所有电源及出线均接在同一母线上。 母线及母线隔离开关（如图a的QS，图b

3、的 QS1/QS2）等任一元件发生故障或检修时，均需使整个配电装置停电。,1、单母线接线,母线隔离开关,接地刀闸,线路隔离开关,单母线接线图,断路器QF: 用来接通或切断电路 隔离开关QS:检修断路器时，形成一个明显的断口 母线隔离开关:紧靠母线的隔离开关QSw 出线隔离开关:靠近线路的隔离开关QSl 接地隔离开关QSo:检修出线时闭合，代替安全接地线的作用.,各开关设备及其作用,断路器,在主接线中，断路器是电力系统的主开关；隔离开关的功能主要是隔离高压电源，以保证其它设备和线路的安全检修。操作顺序要保证隔离开关“先通后断”或在等电位状态下进行操作。 供电时，应先合隔离开关，后合断路器。停电或

4、检修时，要在断路器断开电路的情况下，再拉开隔离开关。隔离开关无灭弧装置，断流能力差，所以不能带负荷操作。,隔离开关与断路器配合操作的原则,关合顺序： QSWQSlQF,1.推上母线侧隔离刀闸 QSW,2.推上线路侧隔离刀闸QSl,3.合上开关QF,单母线倒闸送电操作,单母线倒闸停电操作,断开顺序：QFQSlQSW,1.断开开关 QF,2.拉开线路侧隔离刀闸QSl,3.拉开母线侧隔离开关 QSW,单母线接线的优缺点,优点：结构简单、清晰；使用设备少、投资小；运行操作方便，便于扩建 。 缺点： 可靠性、灵活性差。 （1）母线和母线隔离开关检修或故障时，将造成全部回路停电； （2）出线断路器检修时，

5、该回路将停电。 适用于只在发电厂或变电所建设初期无重要用户或出线回路数不多的单电源小容量的厂（所）中采用。 只有一台发电机和一台主变的中小型发电厂或变电所的6220kV的配电装置。 一般供三级负荷，两路电源进线的单母线可供二级负荷。,倒闸操作,电气设备分为运行、备用（冷备用及热备用）、检修三种状态。将设备由一种状态转变为另一种状态的过程叫倒闸，所进行的操作叫倒闸操作。 倒闸操作通过操作隔离开关、断路器以及挂、拆接地线将电气设备从一种状态转换为另一种状态或使系统改变运行方式。 倒闸操作必须执行工作票制。,电气设备的几种状态,运行状态: 系指某回路中的高压隔离开关和高压断路器（或低压刀开关及自动开

6、关）均处于合闸位置，电源至受电端的电路得以接通而呈运行状态。 检修状态: 系指某回路中的高压断路器及高压隔离开关（或自动开关及刀开关）均已断开，同时按保证安全的技术措施的要求悬挂了临时接地线，并悬挂标示牌和装好临时遮栏，处于停电检修的状态。 冷备用状态: 系指检修工作已全部结束后某回路中的高压断路器及高压隔离开关（或自动开关及刀开关）均已断开。设备具有一切投入运行的条件。 热备用状态: 系指某回路中的高压断路器（或自动开关）已断开，而高压隔离开关（或刀开关）仍处于合闸位置。设备一经合闸便可带电运行 。,倒闸操作介绍,单母线分段接线图,为避免单母线接线可能造成全厂停电的缺点，采用断路器（或隔离开

7、关）将母线分段。母线分段后，可进行分段检修，减小母线故障的影响范围；对于重要用户，可以从不同段引出两个回路，可提高供电的可靠性和灵活性。,2、单母线分段接线,（1）两路电源一用一备时(明备用)，分段断路器接通运行。任一段母线故障，分段断路器可在继电保护装置作用下自动断开。,（2）两路电源同时工作互为备用（暗备用）时，分段断路器则断开运行。任一电源故障，分段断路器可自动投入。,单母线分段接线的优缺点,优点：可分段检修母线和母线隔离开关，减小母线故障的影响范围； 分段的数目：段数分得越多故障时停电范围越小，但同时所用断路器等设备也增多，且运行也越复杂。通常23段为宜 。 缺点：当一段母线隔离开关(

8、QS1/QS2)发生故障或检修时，该段母线上的所有回路都要停电；出线断路器检修时，该出线停电 。 适用范围：因单母线分段接线连接的回路数一般可比单母线增加1倍： 610KV 配电装置出线回路数为6回 3563KV 配电装置出线回路数为48回 110220KV 配电装置出线回路为34回,双母线接线与单母线接线相比从结构上而言，多设置了一组母线，同时每个回路经断路器和两组隔离开关分别接到两组母线WB1、WB2上，两组母线之间可通过母线联络断路器(母联)QF3连接起来。,3、双母线接线,工作方式: 1）一组母线工作（如WB1），一组母线备用（如WB2），母联断开。各回路中连接在WB1上的隔离开关接通

9、，而连接在WB2上的隔离开关均断开。 2）两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行。电源和引出线适当地分配在两组母线上。,双母线接线能保证所有出线的供电可靠性，用于有大量一、二级负荷的大型变配电所。,W2运行，W1备用,双母接线的优点, 供电可靠 a.检修任一母线或任一组隔离开关时，不会停止对用户连续供电。, 然后按照先通后断操作顺序，先接通备用母线W1上的隔离开关，再断开工作母线W2上的隔离开关。 完成母线切换后，最后断开QF和其两侧隔离开关，即可对母线W2进行检修。,如检修工作母线W2或与W2相连的隔离开关，可将全部电源和线路倒换到备用母线W1上。,操作步骤： 先合上母联断路器QF两

10、侧的隔离开关，再合上母联断路器QF，向备用母线W1充电，此时两组母线等电位。,W2运行，W1备用, 供电可靠 b. 检修任一出线断路器，只需短时停电。,断开QF2及两侧隔离开关QS2和QS3，将断路器退出； 用跨条（图中虚线表示）将遗留缺口接通；,如欲检修 QF2，只需将L2回路短时停电.,QF2,QS1,QS2,QS3,QS4,QS5,接通隔离开关QS1和QS3； 接通隔离开关QS4和QS5，投入QF。 于是L2重新投入运行，母联断路器QF代替了出线L2的断路器QF2。,双母接线的优点,QF,一组母线W2运行，另一组母线W1备用,W1、W2一用一备，相当于单母线运行：两组母线不用停电即可轮流

11、切换检修； 若W2故障，也只是暂时停电，通过倒闸操作，将备用母线W1投入工作就会很快恢复供电，不会造成长时间中断供电。, 运行调度灵活。 通过倒闸操作可以形成不同运行方式。,双母接线的优点,两组主母线同时运行 （固定连接）,W1、W2并列运行，母联QF接通，此时等同于单母线分段运行： 任一母线故障，仅影响该母线上的电源功率及该母线上的负荷停电。和单母线分段相比较，故障停电的范围相同，可是供电的连续性却大大地提高, 运行调度灵活。 通过倒闸操作可以形成不同运行方式。,双母接线的优点,母联断开的两组主母线同时运行,非固定联接的两组主母线同时运行,l1 l3不同于l2 l4的连接,l1,l2,l3,

12、l4,双母接线的缺点: 接线复杂； 造价高，经济性差； 工作母线故障，仍需短时停电； 检修出线断路器时,该回仍要停电； 当母线发生故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。,适用范围：进出线回路数或母线上电源较多时；输送和穿越功率较大；母线发生事故后要求尽快恢复供电；母线和母线设备检修时不允许影响对用户的供电；系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时使用。 610kV 短路电流较大，出线需要带电抗器 3560kV 8回 110220kV配电装置： 出线回路数 5回,4、改进措施双母线分段接线,串联电抗器,双母分段可靠性更高，当一段母线（如）故障，继电保护动作，先跳开分段断路器QF3，再

13、跳开与故障母线相连的电源回路的断路器，该段母线所连出线停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线（）上，即可恢复供电（只造成部分短时停电）,双母线分段接线,分段的作用和原则,610kV机压母线负荷超过24MW； 220kV进出线回路数超过1014回路； 为了限制220KV母线短路电流或系统解列运行的要求 。,旁路隔离开关,旁路断路器,(1)带旁路母线的单母线接线,5、带旁路母线接线,检修与旁路母线相连的出线断路器时,该回路可以不停电,旁路母线,工作母线,出线旁路隔离开关,虚线表示旁路母线系统也可以用来不断开电源地检修电源断路器。,检修出线l1的断路器QF1,初始条件QF两端

14、的隔离开关闭合 （1）合QF向旁路母线充电 （2）（35分钟）证明旁路母线正常 （3）断QF （4）合QS3合QF ， (5） 断QF1及两侧隔离开关,电源侧,(2)单母分段兼旁路,W2,W3,W1,适用范围：出线回路数不多，容量不大的中小型发电厂 电压为35110kV的变电所,(3)双母线带旁路接线,l1,l4,QF1,l3,l2,w2,w3,w1,QF2,目的：检修任一线路的断路器，该回路的供电不中断,(4) 母联兼旁路接线,a.母线W1能带旁路,b.两组母线均能带旁路,母联兼旁路就是一台断路器，既可做母联，又可做旁路。 在正常方式下，开关作为母联开关运行，当某一开关有工作需要停电，其所带

15、线路又不允许停电时，可通过倒闸操作实现代路的功能。,等同于b,但母联时旁 路母线将处于带电状态,等同于a,母线带旁路接线,设置原则： 110KV及以上高压配电装置中，因为电压等级高，输送功率较大，送电距离较远，停电影响较大，同时高压断路器每台检修通常都需5-7天的较长时间，因而不允许因检修断路器而长期停电，可设置旁路母线，从而使检修与它相连的任一回路的断路器时，该回路可以不停电，提高了供电的可靠性。 适用范围： 电压为35kV而出线在8回以上； 110KV出线在6回及以上； 220KV出线在4回及以上，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线。610kV屋内配电装置，一般不装设旁路母线。 缺点： 带有

16、专用旁路断路器的接线，多装了断路器和隔离开关，设备昂贵，增加了投资；而且操作复杂，容易误操作。,作业,5.1， 5.3， 5.5,（二）无母线的电气主接线,最大特点是使用断路器数量较少，一般采用断路器数都等于或小于出线回路数，从而结构简单，投资较少。 一般在6220kV电压级电气主接线中广泛采用。,图1为几种典型形式。其特点是接线简单，设备少，经济性好。,1、线路变压器组单元接线,图a中变压器的高压侧仅设置隔离开关，而未设保护装置。这种接线仅适于供电线路短，变压器发生故障能使供电端的线路断路器断开或供电端变电所的继电保护范围可以包括该供电线路全长和主变压器时使用。,在工厂变电所主接线中当只有一

17、回电源供电线路和一台（或两台）变压器时采用。变压器高压侧可视具体情况的不同，装设不同的开关电器，,1、线路变压器组单元接线,图c中变压器的高压侧设置负荷开关和熔断器组合电器。,图d在变压器高压侧装设一台高压断路器QF和一台隔离开关QS，此时当变压器发生故障时，QF断开，可切断故障。,变压器高压侧可视具体情况的不同，装设不同的开关电器.,图b是户外杆上变电台的典型接线形式，户外跌落式熔断器FU作为变压器的短路保护，也可用来切除空载运行的小容量变压器。,当有两路电源进线和两台主变压器时，可采用双回线路变压器组单元接线，再配以变压器二次侧的单母线分段接线，则可靠性大大提高，如图2所示。,图2 双回线

18、路变压器组单元接线,正常运行时，两路电源及主变压器同时工作，变压器二次侧母联断路器QF3断开运行。,一旦任一主变压器或任一电源进线故障或检修时，主变压器两侧断路器就在继电保护装置的作用下自动断开，母联断路器QF3自动投入，即可恢复整个变电所的供电。,双回线路变压器组单元接线可供一、二级负荷。,2.发电机-变压器组单元接线,发电机-双绕组变压器变单元接线,发电机-自耦变压器单元接线,发电机-双绕组变压器扩大单元接线,发电机-分裂绕组变压器扩大单元接线,发电机-三绕组变压器单元接线,单元接线的优缺点: 接线简单，节约了建设投资，同时占地面积小;大大降低造价和发生故障的可能性 单元中任一元件故障，即

19、可引起整个单元停止工作 适用范围： 没有发电机端电压负荷的大中型电厂,分内桥和外桥两种，如图所示。,桥式接线图,3、桥式接线,由一台断路器和两组隔离开交组成连接桥，将两回变压器一线路组横向连接起来的电气主接线。连接桥母线上的断路器正常状态下合闸运行。,内桥,l1故障：仅QF1跳闸，T1及其他回路继续运行 T1检修：断开QF、QF1，再拉开QS1，出线l1停电 恢复l1供电：关合QF和QF1 、QS1 适用范围：线路长，主变不常切除，火电系统,桥连断路器设置在变压器侧,外桥,l1故障：QF和QF1同时自动跳闸，T1被切除 恢复l1供电：合QF1和QF T1检修：仅停QF1和QS1 适用范围：线路

20、短，主变经常切除，有穿越功率（为避免穿越功率通过多台断路器 ）的水电系统,桥连断路器则设置在线路侧,跨条的作用,为了提高桥形接线的灵活性和可靠性，避免因检修内桥线路断路器（QF1）时L1停电或外桥的变压器侧断路器QF1影响T1的正常运行；防止桥断路器检修时两回路解裂运行，在桥形接线中附加一个正常工作时断开的带隔离开关的跨条。,桥形接线特点,工作可靠、灵活、使用的电器少(只有三台断路器，是需要断路器最少也是最节省的一种接线。)、装置简单清晰、建设费用低。 特别容易发展为单母线分段或双母线接线。 广泛使用在220kV及以下的变电所、具有二路电源的工厂企业变电所；还可以作为建设初期的过渡接线。,4.

21、角形接线,三角形,四角形,五角形,优点：高度的可靠性。 （1）任一断路器检修不致中断供电 （2）隔离开关只用于检修，不作为操作电器，误操作可能性小。 缺点：（1）开环情况下，线路和断路器故障，易造成系统解列或分成两部分。如检修 QF2时，WL2线路故障，QF1和QF3断开，将造成变压器T2失电。（2）开、闭环工作电流相差很大，造成设备选型困难，继电保护整定复杂。（3）扩建较困难。 适用范围：水电厂接线,角形接线特点,（三） 典型的发电厂接线,大型火电厂主接线,双母带旁母,角形接线,单元接线,单元接线,特点,火力发电厂的能源主要是以煤炭作为燃料，所生产的电能除直接供地方负荷使用外，都以升高电压方

22、式送往电力系统。为了使升高电压级的配电装置布置简单，运行检修方便，一般升高电压等级不宜过多，通常以两级电压为宜，最多不超过三级。 区域性电厂(凝汽式火电厂)一般建在一次能源基地附近(建在煤矿附近的为坑口电厂)，或发电燃料运达方便的地方。 一般不设发电机端电压母线，采用发电-变压器单元接线。 出线采用可靠性高的接线形式。,热电厂主接线,双母线分段接线,单元接线,桥式接线,双母带旁母,特点,地方性电厂(热电厂也属于地方性电厂)总容量及单机容量都较小，生产电能大部分由发电机电压经线路直接送往发电厂附近的用户，稍远的用户用35kV线路供电，剩余的电能经升压变压器送入110kV及以上电力系统。 发电机电

23、压采用双母线分段接线，主要供电给地区负荷。在满足10kV地区负荷供电的前提下，G1、G2的剩余功率通过变压器T1、T2升压送往高压侧。 10kV母线各段之间，通过分段断路器和母联断路器相互联系，以提高供电的可靠性和灵活性。为了限制短路电流，在电缆馈线回路中，装有出线电抗器，在母线分段处装设有母线电抗器。 G3、G4发电机采用双绕组变压器分别接成单元接线，直接将电能送入系统，接线清晰，便于实现机、炉、电单元集中控制或机、炉集中控制，亦避免了发电机电能多次变压送入系统，从而减少了损耗。单元接线省去了发电机出口断路器，既节约又提高了供电可靠性。为了检修调试方便，在发电机与变压器之间装设了隔离开关。,

24、水电厂主接线,单元接线,扩大单元接线,角形接线,双母带旁母接线,特点,水电厂以水为资源，建在江、河、湖、泊附近，一般距负荷中心较远，绝大多数电能都是通过高压输电线送入电力系统，发电机电压负荷很小甚至全无。水电厂的装机台数和容量都是根据水能利用条件一次确定的，一般不考虑发展和扩建。由于多建在山区峡谷，地形复杂，利用面积受到限制，它的主接线应考虑占地面积越小越好，因此要求尽量简化接线。 采用单元接线或扩大单元接线，不设发电机端母线。 升高电压配电装置多采用角形接线和桥形接线。 主接线具有较好的灵活性。尽量避免把隔离开关作为操作电器。 大容量水电厂的电气主接线与区域性火力发电厂的主接线有许多相似的特

25、点。,三、变配电所电气主接线典型方案,（一）变配电所电气主接线的设计与绘制,1、电气主接线的设计 一般应遵循如右步骤：,2、电气主接线图（主电路图）的绘制,变配电所主接线中各进线、出线等开关设备及其联接关系通常作成标准高压开关柜和低压配电屏以供选用，因而主接线图的绘制应与柜、屏的实际布局相对应。绘制主接线图时，所有电气设备符号均表示处于不带电状态。,典型方案如图所示，变压器一次侧采用线路变压器组单元接线。,（二）10kV变电所电气主接线典型方案,一次侧电 气 主 接 线 图,1、一路外供电源 （1）装有一台变压器,二次侧电气主接线图,二次侧采用单母线接线。,典型方案如图所示，变压器一次侧采用单

26、母线接线。,为测量高压侧电压和提供交流操作电源而设置的电压互感器，安装于进线柜体内（中置柜有此配置方案）。,1、一路外供电源 （2）装有两台或以上变压器,变压器一次侧电气主接线 图,二次侧采用单母线分段接线。低压配电屏采用抽出式柜，其插接头可起到隔离开关的作用。两台变压器为互为备用运行方式，正常运行时，低压母联断路器断开。,变压器二次侧电气主接线图,(1)典型方案如图所示，已知两路外供电源可供容量相同且可供全部负荷，采用一用一备运行方式，故变压器一次侧采用单母线接线，而二次侧采用单母线分段接线。,2、两路外供电源,变压器一次侧电气主接线图,低压主接线采用单母线分段接线形式，低压进线柜放置在中间

27、，而低压出线柜则放置在两侧，以便于扩建时添加出线柜；低压配电屏采用固定分隔式，断路器为插入式安装。,变压器二次侧电气主接线图,(2)变电所由两路外供电源供电，其中电源1容量可供全部负荷，电源2容量可供部分重要的负荷，故采用单母线分段接线。,正常运行时，变电所由两路电源同时供电，母联断路器断开；当电源1线路故障或停电检修时，断开电源1进线断路器，接通母联断路器, 则由电源2供电给重要负荷。,电气主接线图,2、两路外供电源,电力网,输电网,配电网,特点,电力网接线方式,无备用：单回路放射式、干线式、链式,无备用方式采用双回线路,环网：单电源、双电源、两端电源供电,高压配电网 中低压配电网,高压配电

28、网接线方式,1高压配电网包括110kV、60kV和35kV的线路和变电所。 2由于可靠性要求很高，故一般用有备用的接线。 3采用架空线路时，为两回路；采用电缆线路时可分多回路。 为避免双回路同时故障而使变电所全停，应尽可能在双侧有电源。,组成：10kV线路、配电所、开闭所、箱式配电所、杆架变压器等 主要的接线方式：放射式、树干式，普通环式、拉手环式等。 中、低压配电网接线方式应符合N1原则（即一回线故障不会造成对用户停电）的可靠性要求。 城市电力网一般采用有备用的接线方式，而且往往根据负荷的大小、分布以及对供电可靠性的不同要求，选取几种方式相结合的混合接线型式。,第三节 中压配电网的接线方式,

29、第三节 中压配电网的接线方式,单回路放射式,双回路放射式,放射式线路故障影响范围小，因而可靠性较高，而且易于控制和实现自动化，适于对重要负荷的供电。,HSS总降压变电所 HDS高压配电所 STS车间变电所,1.电缆放射式: 放射式接线的特点是配电母线上每路或两路馈电出线仅给一个负荷点单独供电。,2、 树干式 树干式接线的特点是配电母线上每路馈电出线给同一方向的多个负荷点供电。,树干式线路及其开关电器数量少，投资省，但可靠性不高，不便实现自动化。 单回路树干式只可供三级负荷，双回路树干式可靠性有所提高，可供二级负荷。,HSS总降压变电所 HDS高压配电所 STS车间变电所 高压电缆线路的分支 通常采用专用电缆分支箱。,HSS总降压变电所 HDS高压配电所 STS车间变电所,3、 环式 环式接线又称环网接线，其特点是把两回树干式配电线路的末端或中部连接起来构成环式网络.,普通环式,环网线路的分支通常采用由负荷开关或电缆插头组成的环网专用 “”接配电设备，便于电缆分段检修 。为避免环式线路故障时影响整个电网和简化继电保护，环式接线一般采用开环运行。环式接线供电可靠性