电力系统基础知识介绍

电力系统基础知识电力系统基础知识 介绍介绍 内内   容容 系统概述系统概述 一次系统一次系统 二次系统二次系统 系统概述系统概述 系统概述系统概述 系统概述系统概述 系统概述 水电站水电站 系统概述 火电站火电站 系统概述 核电站核电站 系统概述系统概述 光伏站光伏站 系统概述系统概述 系统概述系统概述 甘肃 酒泉市的千万千瓦级超大型风电基地为 我国最主要的风电 基地 系统概述 生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电，是 可再生能源发电的一种，包括农林废弃物直接燃烧发电、 农林 废 弃物气化发电、 垃圾焚烧 发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。 系统概述 电力系统电力系统 由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生 产与消费系统。产与消费系统。 锅炉锅炉 发电机发电机 升压升压 变压器变压器 降压降压 变压器变压器 电能电能 用户用户输电线输电线 热能热能 用户用户 汽轮机汽轮机 抽抽 汽汽 电力网电力网 电力系统电力系统动力系统动力系统 系统概述 从图上可以看出，在整个电力系统中，变电站占据着很重要从图上可以看出，在整个电力系统中，变电站占据着很重要 的位置，下面我们来了解下变电站。的位置，下面我们来了解下变电站。 变电站在电力系统中位置示意图 系统概述 变电站变电站 系统概述 变电站的种类 变电站的分类有如下几种： 1按照变电站在电力系统中的地位和作用可划分为 4类： (1)系统枢纽变电站。 枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，它的电压是系统最高输电电压，目前电 压等级有 220kV、 330kV（仅西北电网）和 500kV，枢纽变电站连成环网，全 站停电后，将引起系统解列，甚至整个系统瘫痪，因此刑枢纽变电站的可靠 性要求较高。 枢纽变电站主变压器容量大，供电范围广 (2)地区一次变电站。 地区一次变电站位于地区网络的枢纽点，是与输电主网相连的地区受电端变 电站，任务是直接从主网受电，向本供电区域供电。全站停电后，可引起地 区电网瓦解，影响整个区域供电。电压等级一般采用 220kV或 330kV。 地区一次变电站主变压器容量较大，出线回路数较多，对供电的可靠性要求 也比较高。 (3)地区二次变电站。 地区二次变电站由地区一次变电站受电，直接向本地区负荷供电，供电范围 小，主变压器容量与台数根据电力负荷而定。 全站停电后，只有本地区中断供电。 (4)终端变电站。 终端变电站在输电线路终端，接近负荷点，经降压后直接向用户供电，全站 停电后，只是终端用户停电。 萧 山电网 220千伏凤凰变电站 4号主变压器 建成投运，该站变电总容量达到 72万千伏安 系统概述 系统概述系统概述 2按照变电站安装位置划分为 5类： (1)室外变电站。 室外变电站除控制、直流电源等设备放在室 内外，变压器、断路器、隔离开关等主要设 备均布置在室外。这种变电站建筑面积小， 建设费用低，电压较高的变电站一般采用室 外布置。 系统概述系统概述 (2)室内变电站。 室内变电站的主要设备均放在室内，减少了总 占地面积，但建筑费用较高，适宜市区居民密 集地区，或位于海岸、盐湖、化工厂及其他空 气污秽等级较高的地区。 系统概述系统概述 (3)地下变电站。 在人口和工业高度集中的大城市，由于城市用 电量大，建筑物密集，将变电站设置在城市大 建筑物、道路、公园的地下，可以减少占地， 尤其随着城市电网改造的发展，位于城区的变 电站乃至大型枢纽变电站将更多的采取地下变 电站。这种变电站多数为无人值班变电站。 系统概述系统概述 (4)箱式变电站。 箱式变电站又称预装式变电站，是将变压器、高压开关、低压 电器设备及其相互的连接和辅助设备紧凑组合，按主接线和元 器件不同，以一定方式集中布置在一个或几个密闭的箱壳内。 箱式变电站是由工厂设计和制造的，结构紧凑、占地少、可靠 性高、安装方便，现在广泛应用于居民小区和公园等场所。 箱式变电站一般容量不大，电压等级一般为 3kv“35kv 随着 电网的发展和要求的提高，电压范围不断扩大，现已经制造出 了 132kv的箱式变电站。 箱式变电站按照装设位置的不同又可分为户外和户内两种类型 。 系统概述系统概述 (5)移动变电站。 将变电设备安装在车辆上，以供临时或短 期用电场所的需要。 系统概述系统概述 3按照值班方式划分为 2类： (1)有人值班变电站。 大容量、重要的变电站大都采用有人值班变电站。 (2)无人值班变电站。 无人值班变电站的测量监视与控制操作都由调度中心进行遥测遥控， 变电站内不设值班人员。 4根据变压器的使用功能划分为 2类： (1)升压变电站。 升压变电站是把低电压变为高电压的变电站，例如在发电厂需要将发 电机出口电压升高至系统电压，就是升压变电站。 (2)降压变电站。 与升压变电站相反，是把高电压变为低电压的变电站，在电力系统中 ，大多数的变电站是降压变电站。  一次设备一次设备 一次系统概述 一次设备：直接生产、转换、分配电能的设备。 1 生产和转换电能的设备：同步发电机，变压器，电动机生产和转换电能的设备：同步发电机，变压器，电动机 2 开关电器：断路器，隔离开关，熔断器开关电器：断路器，隔离开关，熔断器 3 限流电器：串联电抗器限流电器：串联电抗器 4 载流导体：母线，架空线和电缆载流导体：母线，架空线和电缆 5 补偿设备：调相机，电力电容器，消弧线圈，并联电抗器补偿设备：调相机，电力电容器，消弧线圈，并联电抗器 6 互感器互感器 7 防御过电压设备：避雷线，避雷器，避雷针防御过电压设备：避雷线，避雷器，避雷针 8 绝缘子绝缘子 9 接地装置接地装置 常见一次设备 变压器（变压器（ Transformer） 用途：用途： 电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压 （电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设 备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过 铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势 的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主 要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一 个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以 kVA或或 MVA表示，表示， 当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升 限值的额定电流。限值的额定电流。 常见一次设备 组成部件组成部件 外壳外壳 铁芯铁芯 线圈线圈 变压器油枕变压器油枕 充油套管充油套管 瓦斯继电器瓦斯继电器 防爆管防爆管 散热器散热器 呼吸器呼吸器 外壳接地外壳接地 分接开关分接开关 常见一次设备 电力变压器分类 按电压等级分： 1000KV,750KV,500KV,330KV,220KV,110KV,66KV,35KV,20KV,10K V,6KV等 按绝缘散热介质分： 干式变压器 ， 油浸式变压器 ，其中 干式变 压器 又分为： SCB环氧树脂浇注 干式变压器 和 SGB10非包封 H级绝 缘干式变压器。 按铁芯结构材质分 :硅钢叠片变压器，硅钢卷铁芯变压器，非晶 合金铁芯变压器。 按 设计节能序列分 :SJ,S7,S9,S11,S13,S15。 按相数分： 单相变压器 ， 三相变压器  特种变压器 分裂变压器，脉冲变压器，炉变变压器，自藕变压器 常见 一次设备一次设备    干式变压器广泛用于局部照明、高层建筑 、机场，码 头 CNC机械设备等场所，简单的说干式变压器就是指铁芯 和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。冷却方式分为自然空 气冷却 (AN)和强迫空气冷却 (AF)。自然空冷时，变压器可 在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容 量可提高 50%。适用于断续过 负荷 运行，或应急事故过负 荷运行 ;由于过负荷时 负载损耗 和阻抗电压增幅较大，处 于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运 行。 常见 一次设备一次设备   在欧美等发达国家中，它已占到配变的 4050%。在我国，约占到 50%左右。从产 量上来看，我国自 1989年第二次城网改造 会议之后，干式变压器的产量有了显著的 增长，从 20世纪 90年代起，每年大致以 20%左右的速度递增 常见 一次设备一次设备 1.安全，防火，无污染，可直接运行于负荷中心 ; 2.采用国内先进技术，机械强度高，抗短路能力强，局部 放电小，热稳定性好，可靠性高，使用寿命长 ; 3.低损耗，低噪音，节能效果明显，免维护 ; 4.散热性能好，过负载能力强，强迫风冷时可提高容量运 行 ; 5.防潮性能好，适应高湿度和其他恶劣环境中运行 ; 6.干式变压器可配备完善的温度检测和保护系统。采用智 能信号温控系统，可自动检测和巡回显示三相绕组各自的 工作温度，可自动启动、停止风机，并有报警、跳闸等功 能设置 ; 7.体积小，重量轻，占地空间少，安装费用低。 一次设备一次设备 (1)节能低噪 :低损耗硅钢片，阶梯步迭铁心接缝，箔式绕组结构，噪声研究的深入，环境保护 要求，计算机优化设计等新材料、新工艺、新技术的引入及其发展，将使未来的干式变压器更 加节能、更加宁静。然而，对于单纯靠材料的投入来降低铁损或铜损，我们认为是不可取的。 (2)高可靠性 :电气产品，尤其是变压器，其运行可靠性是特别重要的。在电磁场理论及其计算 、波过程、浇注工艺、热点温升、局放机理、质保体系、可靠性工程等方面进行大量的基础研 究，积极进行可靠性认证，进一步提高干式变压器的可靠性，将是人们的不懈追求。 (3)环保特性认证 :以欧洲标准 HD464为基础，开展干式变压器的耐气候 (C0、 C1、 C2)、耐环境 (E0、 E1、 E2)、耐火 (F0、 F1、 F2)特性的研究与认证。 (4)大容量 :配电变压器容量通常在 2,500KVA以下。随着城市用电负荷不断增加，城网区域性变 电所越来越深入城市中心区、居民小区、大中型厂矿等负荷中心， 35KV大容量的区域 (5)多功能组合及智能化 :从单一只具变电功能的变压器，向带有强迫风冷、保护外壳、功率计 量、计算机接口、封闭母线、各种低压侧向出线等多功能组合式变压器发展 ;引入 TTU智能化接 口，具有数据处理、状态控制、状态显示等功能，从而使变压器成为一种多功能智能化、随时 处于最佳运行状态的电气设备。 (6)多领域发展 :从以配电变压器为主，向发电厂励磁变、厂用变、轨道交通牵引整流变、大电 流电炉变、核电站、船用、采油平台用等特种变压器及多用途多领域发展。近几年顺特电气已 在诸多领域中研发并批量生产了这些特殊产品。 (7)多材料、多品种 :在我国，环氧树脂真空浇注干式变压器占据着主导市场。 常见 一次设备一次设备    油浸式变压器的器身 (绕组及铁芯 )都装在充满变压器 油的油箱中，油箱用钢板焊成。中、小型变压器的油箱由 箱壳和箱盖组成，变压器的器身放在箱壳内，将箱盖打开 就可吊出器身进行检修。 一般升压站的主变都是油浸式的，变比 20KV/500KV，或 20KV/220KV，一般发电厂用于带动带自身负载 (比如磨煤 机，引风机，送风机、循环水泵等 )的 厂用变压器 也是油 浸式变压器，它的变比是 20KV/6KV。 油浸式变压器采用全充油的密封型。波纹油箱壳体以自身 弹性适应油的膨胀是永久性密封的油箱，油浸式变压器已 被广泛地应用在各配电设备中。 常见 一次设备一次设备 优点 1 、变压器油绝缘性能好、导热性能好 ,同时变压器油廉价。 2、能够解决变压器大容量散热问题和高电压绝缘问题。 缺点 1、 变压器油具有可燃性 ,当遇到火焰时可能会燃烧、爆炸 2、 变压器油对人体有害 3 、变压器油需定期检查 4 、油浸式变压器抗短路能力差 5、 油浸式变压器密封性能不良且宜老化 ,在运行场所渗漏油严重 ,影响设备安全运行 ,同时影响环境 6、 油浸式变压器绝缘等级低 ,按 A级绝缘设计、制造 常见 一次设备一次设备    分裂式 绕组 变压器是指每相由一个高压 绕组与两个或多个电压和容量均相同的低 压绕组构成的多绕组电力变压器。分裂变 压器正常的电能传输仅在高、低压绕组之 间进行，而在故障时则具有限制短路电流 的作用。 一次设备一次设备 与普通 变压器 相比，分裂变压器有如下特点 : (1)限制短路电流的作用显著。当分裂 绕组 一个支路短路时 ，短路电流经过半穿越阻抗。半穿越阻抗等于高压绕组和 一个分支短路阻抗之和，等于一加上四分之一倍的分裂系 数，乘以穿越阻抗。也就是说半穿越阻抗比穿越阻抗大了 四分之一分裂系数倍的穿越阻抗，也就是比普通变压器的 短路阻抗大，所以短路电流小。 (2)有利于 电动机 自起动条件的改善。分裂变压器的穿越阻 抗比普通变压器的短路阻抗小，所以流过 起动电流 时变压 器的 电压降 要小些，允许电动机起动容量大些。 (3)当分裂绕组一个支路发生短路故障时，另一个支路的母 线电压降很小，即 残压 较高，这是分裂变压器的主要优点 。 分裂变压器的主要缺点是造价较高。 常见 一次设备一次设备 炉变变压器 主要应用在冶金行业中 常见一次设备 断路器（断路器（ Circuit Breakers） 用途：用途： 接通或切断负载接通或切断负载 按操作方式分：有电动操作、储能操作和手动操作。按操作方式分：有电动操作、储能操作和手动操作。   按结构分：有万能式和塑壳式。按结构分：有万能式和塑壳式。  按灭弧介质分：有油浸式、真空式和空气式。按灭弧介质分：有油浸式、真空式和空气式。   按动作速度分：有快速型和普通型。按动作速度分：有快速型和普通型。    按极数分：有单极、二极、三极和四极等。按极数分：有单极、二极、三极和四极等。    按安装方式分：有插入式、固定式和抽屉式等。按安装方式分：有插入式、固定式和抽屉式等。  按照操作机构不同：分为电磁机构，弹簧储能机构，永磁机构 高压断路器高压断路器 (或称高压开关或称高压开关 )是发电厂、变电所主要的电力控制设备，具有是发电厂、变电所主要的电力控制设备，具有 灭弧特性灭弧特性 ,当系统正常运行时，它能切断和接通线路以及各种电气设备的空载当系统正常运行时，它能切断和接通线路以及各种电气设备的空载 和负载电流和负载电流 ;当系统发生故障时当系统发生故障时 ,它和继电保护配合，能迅速切断故障电流它和继电保护配合，能迅速切断故障电流 ,以以 防止扩大事故范围。因此，高压断路器工作的好坏防止扩大事故范围。因此，高压断路器工作的好坏 ,直接影响到电力系统的安直接影响到电力系统的安 全运行；全运行； 常见一次设备 常见一次设备 隔离开关（隔离开关（ Switchgear） 用途：用途： 检修设备隔离高压电源：用隔离开关断口的可靠绝缘能力，将需要检修设备隔离高压电源：用隔离开关断口的可靠绝缘能力，将需要 检修的设备与带电部分相互隔离。检修的设备与带电部分相互隔离。 倒换母线：在断口两端接近等电位的条件下，带负荷进行分闸、合倒换母线：在断口两端接近等电位的条件下，带负荷进行分闸、合 闸；变换双母线或其他不长的并联线路的接线方式。闸；变换双母线或其他不长的并联线路的接线方式。 合空载电路：利用隔离开关断口在分开时将电弧拉长和空气的自然合空载电路：利用隔离开关断口在分开时将电弧拉长和空气的自然 熄弧能力，分、合一定长度的母线、空载电缆或架空线路的电容电流熄弧能力，分、合一定长度的母线、空载电缆或架空线路的电容电流 （不超过（不超过 5A），一定容量的变压器的空载励磁电流（不超过），一定容量的变压器的空载励磁电流（不超过 2A），以），以 及分、合电压互感器，避雷器和消弧线圈等回路。及分、合电压互感器，避雷器和消弧线圈等回路。 常见一次设备 隔离开关分类 （ 1）按绝缘支柱的数目可分为单柱、双柱、三柱式和 V型。   （ 2）按极数可分为单极、三极式。   （ 3）按 隔离开关 的运行方式可分为水平旋转、垂直旋转、摆动、插入 式。 （ 4）按操动机构可分为手动、电动、气动、液压式。   （ 5）按使用地点可分为户内、户外式。其中：户内式有单极和三极式 ，其可动触头装设得与支持绝缘的轴垂直，并且大多为线接触。户内式 一般用于 6 35kV，采用手动操作机构，轻型的采用杠杆式手动机构， 重型的（ 额定电流 在 3000A及以上）采用蜗轮式手动机构。户外式由于 工作条件恶劣，绝缘和机械强度要求高，有单柱、双柱、三柱式和 V型 。 V型一般用于 35 110kV，采用手动操作机构；单柱、双柱、三柱或单 极式一般用于 220kV及以上，采用手动或电动操作机构。 常见一次设备 常见一次设备 电压互感器（电压互感器（ Potential Transformer） 用途：用途： 将一次侧的高电压按比例变为适合仪表或继电器使用的额定电压为将一次侧的高电压按比例变为适合仪表或继电器使用的额定电压为 100V的变换设备。用于隔离、保护、测量等。的变换设备。用于隔离、保护、测量等。 常见一次设备 电压互感器的分类 按原理分为电磁感应式和电容分压式两类。 按用途， 电压互感器 又分为测量用和保护用两类。     电磁感应式 电压互感器 。工作原理与变压器相 同。基本结构也是铁芯和原、副绕组。特点是容量很小且 比较恒定，正常运行时接近于空载状态。电压互感器本身 阻抗很小，一旦副边发生短路，电流将急剧增加而烧毁线 圈。为此，电压互感器原边接有熔断器，副边接地，以免 原、副边绝缘损坏时，副边出现对地高电位而造成事故。 电磁感应式电压互感器的等值电路与变压器的等值电路相 同。     电容分压式电压互感器。在电容分压器的基础上 制成。电容式电压互感器多与 电力系统 载波通信的耦合电 容器合用，以简化系统，降低造价。此时，它还需满足通 信运行上的要求。电压互感器按结构分类，有充油式、干 式以及三芯五柱式和单相式，还有全绝缘式和半绝缘式。  常见一次设备 常见一次设备 电流互感器（电流互感器（ Current Transformer） 用途：用途： 电力系统广泛采用的是电磁式电流互感器电力系统广泛采用的是电磁式电流互感器 (以下简称电流互感器以下简称电流互感器 )， 它的工作原理和变压器相似。它的工作原理和变压器相似。 特点：特点：  (1)一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因此，一次线圈中的电流完一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因此，一次线圈中的电流完 全取决于被测电路的负荷电流而与二次电流无关；全取决于被测电路的负荷电流而与二次电流无关； (2)电流互感器二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以电流互感器二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以 正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。 常见一次设备 电流互感器分类 按用途分 ：   测量用电流互感器（或电流互感器的测量绕组。在正 常工作电流范围内，向测量、计量等装置提供电网的电流 信息。     保护用电流互感器（或电流互感器的保护绕组。在电 网故障状态下，向继电保护等装置提供电网故障电流信息   按绝缘介质分 ：   干式电流互感器。由普通绝缘材料经浸漆处理作为绝 缘浇注式电流互感器。用环氧树脂或其他树脂混合材料浇 注成型的电流互感器。     油浸式电流互感器。由绝缘纸和绝缘油作为绝缘， 一般为户外型    目前我国在各种电压等级均为常用 。 气体绝缘电流互感器。主绝缘由气体构成。  常见一次设备常见一次设备 按电流变换原理分：   电磁式电流互感器。根据电磁感应原理实现电流 变换的电流互感器。     光电式电流互感器。通过光电变换原理以实现电 流变换的电流互感器，目前已经应用在一些数字化变 电站中。 按安装方式分：   贯穿式电流互感器。用来穿过屏板或墙壁的电流 互感器。     支柱式电流互感器。安装在平面或支柱上，兼做 一次电路导体支柱用的电流互感器。     套管式电流互感器。没有一次导体和一次绝缘， 直接套装在绝缘的套管上的一种电流互感器。     母线式电流互感器。没有一次导体但有一次绝缘 ，直接套装在母线上使用的一种电流互感器 常见一次设备 常见一次设备 避雷器（避雷器（ Surge Arrester） 用途：用途： 一种能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压一种能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压 能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断 续流，不致引起系统接地短路的电器装置（见图）。续流，不致引起系统接地短路的电器装置（见图）。 避雷器通常接于带电导线和地之间，与被保护设备并避雷器通常接于带电导线和地之间，与被保护设备并 联。当过电压值达到规定的动作电压时联。当过电压值达到规定的动作电压时 ,避雷器立即避雷器立即 动作动作 ,流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘；流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘； 当电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系当电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系 统正常供电。统正常供电。  常见一次设备 常见一次设备 组合电器（组合电器（ Composite Apparatus） 两种或两种以上的电器，按接线要求组成一个整体而各电器仍保持两种或两种以上的电器，按接线要求组成一个整体而各电器仍保持 原性能的装置。结构紧凑，外形及安装尺寸小，使用方便，且各电器原性能的装置。结构紧凑，外形及安装尺寸小，使用方便，且各电器 的性能可更好地协调配合。按电压高低可分为低压组合电器及高压组的性能可更好地协调配合。按电压高低可分为低压组合电器及高压组 合电器。合电器。 常见一次设备 常见一次设备 一次主接线一次主接线 对一次主接线的要求对一次主接线的要求 对主接线的基本要求就是：安全、可靠、经济、方 便。 一、安全性 对电气主接线的安全性，主要体现在：隔离开关的 正确配置和隔离开关接线的正确绘制。 隔离开关的主要用途是将检修部分与电源隔离， 以保证检修人员的安全。在电气主接线图中，凡是应该 安装隔离开关的地方都必须配置隔离开关，不能有遗漏 之处，也不可以为乐节省投资而不装。 在绘制隔离开关时，电源应接在通过瓷瓶与隔离 开关的刀片联结，因为这样安装在打开和合上隔离开关 时，刀片端的带电时间较短，这样可以保证操作人员的 安全。 正确 错误 二、可靠性 电气主接线的可靠性不是绝对的。同样的形式在一些发电厂或变 电所来说是可靠的，但对另一些发电厂或变电所则不一定能满足可靠 性要求。所以在分析主接线图时，要考虑发电厂或变电所在整个系统 中的地位和作用，也要考虑用户的 负荷性质 和类别。 在分析电气主接线可靠性时，根据负荷性质，可按以下几个方面进行 ： （ 1）各断路器检修时，停电的范围和时间； （ 2）母线故障或检修时，停电范围和时间； （ 3）有没有使发电厂或变电所全部停电的可能。 电气主接线可靠性的高低直接决定着经济损失的大小，可靠性越 高停电时的经济损失越少，反之，则越多。 按重要性的不同，将负荷分为三类： 类负荷 停电后将造成人员伤亡和重大设备损坏的最 重要负荷。如机场和军事设施等电力负荷，以及电弧炼钢炉和 大型铝电解槽等短时间停电就要损坏重大设备的用电。对 类 负荷的供电要求是任何时间都不能停电。 类负荷 停电后将造成减产，使用户蒙受较大的经济 损失。对 类负荷的供电要求是必要时可以短时期停电，不允 许长时间停电。 类负荷 、 类负荷以外的其他负荷，停电后不 会造成太大的影响，属非重要负荷。对 类负荷的供电要求是 必要时可以长期停电。 三、经济性 电气主接线的经济性是相对而论的，在资金充足时，对经济性的 要求可以放低，如果两种主接线的可靠性和方便性差不多，则选择经 济性较好的一种。 四、方便性 1.操作的方便性 电气主接线的应该接线简单，操作方便尽可能的使操作步骤少， 以便于运行人员掌握，不至于在操作过程中出错。 2.调度的方便性 电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行 方式。并在发生事故时，要能尽快的切除故障。 3.扩建的方便性 这不仅与资金、土地相关，还与电气主接线的接线方式有关，但 对于将来的发电厂和变电所，其主接线应具有扩建的方便性。 有 母 线 单母线 双母线 不分段单母线接线 分段单母线接线 分段单母线带旁路母线接线 不分段双母线接线 分段双母线接线 双母线带旁路母线接线 双断路器双母线接线 一台半断路器接线 无 母 线 桥式连接 多角形连接 单元连接 电气主接线图的基本形式 电气主接线的基本形式：有母线接线和无母线接线。母线 是汇流线，用以汇集电能和分配电能的，是发电厂和变电所的 重要装置。电气主接线的类型如下： 内桥接线 外桥接线 线路 变压器单元接线 发电机 变压器单元接线 发电机 变压器扩大单元接线 有汇流母线 不分段单母线接线 图 2-1 不 分 段 单 母 线 接 线 不分段单母线接线 如图是不分段单母线接线图，为了能在接通或断开电 源，并在故障情况下能自动切断故障电流，每一个电源回 路和出线回路中都装有断路器 QF。为了保证检修人员的安 全，断路器侧还装有隔离开关 QS，靠近母线侧的是母线隔 离开关，靠近出线回路侧得是线路隔离开关。若果出线的 另一端没有接电源，也就没有倒送电能的可能，那么线路 隔离开关可以不装。图中的 QE是线路隔离开关的接地闸刀 ，可以在检测时代替临时接地线。 在接通电路时，应先合断路器两侧的隔离开关，再合 断路器；切断电路时，应先断开断路器，在断开两侧的隔 离开关。 不分段单母线接线的优点是：接线简单、操作方便、 设备少、经济性好；并且，母线便于向两端延伸，扩建方 便。 缺点是 （ 1） 可靠性差。出现回路的断路器进行检修 时，该回路要停电，直至断路器修好，也可能是长期停电 ；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，也就是造成全厂或全所长期停电。 （ 2）调度不方便。电源只能并列运行，不能分列运行 。并且线路侧发生短路时，有较大的电流。 图 2-2 分 段 单 母 线 接 线 有汇流母线 分段单母线接线 分段单母线接线 为了克服不分段单母线的一些缺点，我们可以用 断路器将母线分段，可根据电源数目和功率分段。分 段断路器两侧应装有隔离开关，供该断路器检修用。 分段单母线接线的运行方式 分段断路器 QFd在正常工作时可以投入使用，也可以 断开。 如果正常运行时， QFd是接通的，则当任一端母线 出现故障时，母线继电器保护会断开连在母线上的断路 器和分段断路器 QFd。这样另一段母线仍能继续工作。 如果一条母线上的电源断开了，那么该母线上的出线可 以通过分段断路器从另一条母线上得到供电。 如果正常工作时分段断路器 QFd是断开的，当一段 母线出现故障时，连在该母线上的出线会全部停电，非 故障母线段仍能照常工作。 分段单母线的可靠性 （ 1）任一段母线或母线的隔离开关需要检修或发生故 障时，连接在该分段母线上的所有回路都要停止工作 ，但不会形成全部停电，而是部分长期停电。 （ 2）检修任一段电源或出线的断路器时，该回路必须 长期停电。 分段单母线接线的优点是：接线比较简单，操作 方便，可靠性有所提高；且调度方便，扩建也较方便 ；还有，如果出线回路较多，增加的投资比例不高。 这种接线方式一般在中、小型变电所中被广泛采 用。在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时， 一般不采用。 图 2-3 分段 单母 线带 旁路 母线 接线 有汇流母线 分段单母线带旁 路母线接线 为了在回路断路器检修时能使该回路继续工作，可以 设置旁路母线。图示是分段单母线带旁路母线的接线。图 中的 WBp即是旁路母线，在各回路的出线线路隔离开关处 都装有旁路隔离开关 QSp，旁路母线与各出线回路相连。 QF1p和 QF2p为旁路断路器。正常工作时，旁路断路器与两 侧的隔离开关，以及旁路隔离开关都是断开的。 若出线回路 WL1的断路器需要检测时，首先合上 旁路断路器 QF1p两侧的隔离开关，再合上 QF1p，这样 可以检测旁路母线是否完好，若旁路母线是完好的， 再合上旁路隔离开关 QS1p，然后断开出线回路 WL1的断 路器 QF1，在断开断路器两侧的隔离开关 QS11和 QS12。 这样就可以用旁路断路器 QF1p代替断路器 QF1工作，这 样既可以检修 QF1，也不会使出现 WL1的供电中断。 这样的接线很大的提高了可靠性，但是接线复杂 ，增加了两台断路器还有隔离开关，也大大的增加了 投资成本。所以一般很少采用。 为了减少设备，节省投资，也可以采用下列的接线方式为了减少设备，节省投资，也可以采用下列的接线方式 ： 图 2-4分段断路器兼作旁路断路器的接线 图 2-5旁路断路器兼作分段断路器的接线 有汇流母线有汇流母线 双母线双母线 不分段双母线接线 不分段双母线接线有三种运行方式： 第一种是所有电源和出线回路都连接在同一组 母线上，另一组母线作为备用； 第二种是电源和出线回路均匀的连接在两组不 同母线上，母联断路器断开； 第三种是电源和出线回路均匀的连接在两组不 同母线上，母联断路器接通。 图 2-6 不分 段双 母线 接线 第一种运行方式分析： （ 1）检修任一段母线时，都不会中断对用户的供电。 一条母线要检修，可以将这条母线上的所有出线回路转移 到另一条备用母线上。 （ 2）任一母线隔离开关要检修时，只需断开该回路的断 路器，而不影响其他回路的正常工作。 （ 3）工作母线出线故障时，所有回路在短时停电后，能 迅速恢复工作。 （ 4）出线回路断路器检修时，该回路要停止工作，也就 是仍要长期停电。 第一种运行方式是双母线接线按不分段单母线方 式运行，第二种和第三种运行方式是双母线同时运行 ，如同按分段单母线方式运行。 第二种和第三种运行方式可靠性相对有所提高， 即当母线故障时，只有连在故障母线上的出线回路短 期停电，而不是全部出线回路都短期停电。只需将故 障母线上的出线回路转接到完好母线侧就可以继续工 作。 不分段双母线接线的特点不分段双母线接线的特点 （ 1）可靠性高。除回路断路器检修时该回路要长期停电 外，其余的检修或故障只有部分或全部的短时停电。 （ 2）调度方便。多种运行方式，比较灵活。 （ 3）便于扩建。双母线可以任意向两侧延伸，不会影响 两组母线的电源和负荷的均匀分配，且扩建不会引起原 有回路停电。 （ 4）与单母线相比，增加了一组母线，用了两倍的母线 隔离开关，设备较多，总的投资也较多。 （ 5）在母线故障或母线隔离开关检修时，要进行切换母 线操作，步骤多且复杂。 图 2- 7分 段双 母线 接线 有汇流母线有汇流母线 分段双母线接线分段双母线接线 采用分段双母线接线可以减小母线故障的停电范 围，图示。 段和 段工作母线各自用母联断路器与备 用母线相连，电源和出线回路均匀的分布在两段工作母 线上。 分段双母线接线的可靠性比不分段双母线接线高 ，当一段母线发生故障时，在继电器保护下，分段断路 器会自动跳开，然后，故障母线所连的电源回路的断路 器也跳开，即该段故障母线上所连的出线回路停电，这 时，只需将故障母线所连的电源回路和出线回路切换到 备用母线上，即可恢复正常供电，这样就只是部分短时 停电，而不是全部短时停电。 图 2-8 双母 线带 旁路 母线 接线 有汇流母线 双母线带有旁 路母线的接线 双母线带旁路母线，用旁路断路器代替检修中的回路 断路器工作，致使回路不断电，图示是三种带旁路双母线 接线图。（ a）是设置专用的旁路断路器，（ b）是用旁路 断路器兼作母联断路器，（ c）是用母联断路器兼作旁路 断路器。 分段双母线也可以带旁路母线，但需设置两台旁路断 路器，分别接在两个母线上，这样接线更为复杂且投资业 增大。 图 2-9 双断路 器双母 线接线 有汇流母线有汇流母线 双断路器双母线接线双断路器双母线接线 如图所示即为双断路器双母线接线，每一个回路都设 有两台断路器，分别与两组母线相连，双母线同时运行。 这样的接线可靠性极高，不论是母线故障还是隔离开 关、断路器要检修，都不会引起停电。即当 母线发生故 障时，将连在 母线上的所有电源回路和出线回路的断路 器全部断开，但是所有的回路都还仍连在 母线上继续工 作，不会出现停电现象。 这种接线有较好的灵活性，且操作方便，正常运行时 ，也避免了切换母线过程中的操作事故。但是这种接线的 设备多，投资大，维修断路器的工作量也相应增大。所以 在 220KV装置中很少运用。 图示为一台半断路器接线图，每一个 回路经一台断路器接至一组母线，分别接 在两组母线上的两条回路之间装有一台半 联络断路器，在两组母线之间形成一个三 台断路器构成的 “断路器串 ”平均每条回路 一台半断路器，所以称一台半断路器接线 ，又称二分之三接线。 正常运行时，两组母线同时运行。任 一组母线或断路器要检修时，只要断开相 连接的隔离开关就可进行，各条回路仍正 常工作。有一条母线发生故障时，与它相 连的断路器都会自动跳开，而不会引起任 何回路停电。 一台半断路器接线 一台半断路器接线 一台半断路器接线中，对回路要采用交叉配置的原则，在一个 “断路器串 ”上配置一条电源回路和一条出线回路，避免在联络断路 器发生故障时，使两条电源回路同时被切除。 一台半断路器接线的优点是：运行的可靠性和灵活性很高，在 检修母线或回路断路器时不必用隔离开关进行大量的倒闸操作，操 作方便。并且，调度和扩建也很方便。 一台半断路器接线的缺点：与单断路器双母线相比，设备投资 和断路器维修量都有所增加；并且一条回路故障有二台断路器要跳 开，联络断路器故障会造成相连两条回路的短时停电；再有，为了 便于回路的交叉配置，要求电源数和出线数最好相等；还有这种接 线的继电保护装置也比其他接线要复杂得多。 电气主接线电气主接线 无母线接线无母线接线 一、桥式接线 当只有两台变压器和两条线路时，宜 采用桥式接线。桥式接线根据断路器的安 装位置可分为内桥接线（图 a）和外桥接 线（图 b）两种。 桥式接线没有母线，因而不会发生由 母线故障或检修所引起的停电，经济性和 可靠性有所提高。 1.内桥接线 内桥接线的桥断路器 QF3接在变压器 侧，另外两台断路器 QF1和 QF2接在线路上 ，图（ a）所示。 内桥接线在运行中的特点内桥接线在运行中的特点 （ 1）当一条线路发生故障时，只有该线路侧的断路器跳开，其余三 条回路能正常工作。 （ 2）当变压器发生故障时，对应出现断路器和桥断路器都会自动跳 开，导致该出线回路停电。要先将故障变压器对应的隔离开关断开，再 接通故障变压器对应得断路器和桥断路器，才能恢复对该回路的供电。 （ 3）需要切除或投入一条线路时，只要将该线路侧的断路器断开或 接通，其余三条回路能正常工作。  （ 4）需要切除变压器时，要先断开该线路断路器和桥断路器以及变 压器低压侧的断路器，然后再断开变压器的隔离开关，最后再接通该回 路的断路器和桥断路器，要投入变压器步骤相反。 内桥接线在线路故障或切除、投入时，不影响其余回路故障，并且 操作简单；而在变压器的切换或投入时，要使相应回路停电，且操作复 杂，所以这种接线一般用在变压器不需要经常换的线路。 2.外侨接线 外侨接线的桥断路器接在 线路侧，另外两台断路器接在 变压器回路中，图 (b)。 外侨接线在运行中的特点 与内桥接线的相反；在线路故 障或切除、投入时，要使相应 变压器短时停电，并且操作复 杂；而在变压器故障或切除、 投入时不影响其余回路故障， 并且操作简单。所以这种接线 适用于变压器需要经常切换的 情况。 二、单元接线 单元接线时无母线中最简 单的一种接线形式，也是主接 线基本形式中最简单的一种。 有以下几种类型： 1.线路 变压器单元接线 线路 变压器单元接线适 用于一条线路和一台变压器的 变电所，高压侧没有母线，接 线非常简单。通常采用以下三 种方法来保护变压器；一种是 由线路断路器上的继电保护装 置来保护，在变电所只装一组 隔离开关，供检修变压器用（ 图 a）；另一种是在变压器的高 压侧再装一组跌落式熔断器（ 图 b）；还有一种是在变压器高 压侧装断路器（图 c）。 线路 变压器单元接线一般用于农村 变电所或用户变电所。 2.发电机 变压器单元接线 在该种单元接线中，发电 机和升压变压器直接连成一个 单元，经断路器接至高压母线 。 发电机 变压器单元接线 的优点是接线简单，由于不设 发电机电压母线，节省了不少 断路器，并且发电机和变压器 低压侧故障时短路电流较小。 它的缺点是当发电机或变 压器损坏或检修时，整个单元 将被迫停止工作。 （ a）是发电机 双绕组变压器单元接线 （ b）是发电机 三绕组变压器单元接线 3.发电机 变压器扩大单元接线 发电机 变压器扩大单元接线就是采用两台发电机与一台变压器 相连接组成，每一台发电机都装有断路器和隔离开关，当任一台发电 机要检修或故障时，另一台发电机仍可继续运行。如图所示： 图（ a）是发电机 双绕组变压器扩大单元接线。这种 接线应用比较广泛，但是发电容量较大时，如果在一台发 电机端口出现短路时，另一台发电机的短路电流，加上变 压器高压侧系统的短路电流数值很大，对发电机断路器的 选择就会很困难。 图（ b）是发电机 分裂绕组变压器扩大单元接线。它 由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，所以两台发电机之间的电路中就有电抗，这样， 短路电流就能受到限制。 图（ c）是发电机 分裂电抗器单元接线。分裂电抗器 有一个中间抽头，接变压器，分裂电抗器的两个臂与发电 机相连。 三、多角形接线三、多角形接线 多角形接线的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两台断路器之间。多角形 的 “角 ”数等于回路数，也就等于断路器数。图为三角形接线盒四角形 接线： 四角形接线 三角形接线 （ 1）多角形接线所用的断路器数目比分段单母线接线、不分段 双母线接线还少一台，但是具有双断路器双母线接线的可靠 性，任一台断路器需检修时，只需断开两侧的隔离开关即可 进行，不会引起任何回路停止工作。 （ 2）多角形接线中没有母线，所以不存在母线故障所产生的影 响，也不存在母线检修所要的操作。 （ 3）任一回路故障时，只跳开与之相连的两台断路器，不会影 响其他回路的正常工作。 （ 4）操作方便。所有的隔离开关只是检测时才用，也就不会发 生因带负荷断开隔离开关所引起的事故。 多角形接线的优点 （ 1）检修任何一台断路器时，多角形就开环运行，如果又有断路器自动 跳开，将使供电造成紊乱。 （ 2）多角形接线中的电器设备可能在闭环和开环两种情况下工作，其中 所流过的工作电流差别特大，这样选择合适的电器会很困难。 （ 3）由于运行方式变化大，使继电保护装置复杂化。 （ 4）不便于扩建。 多角形接线的缺点 从特点可以看出，多角形接线不适用于回路数目较多的情况， 一般应用中多为三角形和四角形。这种界限的电源回路，通常配置 在多角形的对角线上，这样使所选用的电气设备的额定电流不致过 大。这种接线，一般用于回路数目较少且不准备发展的 110KV及以 上的配电装置中。 多角形接线的应用要求 电气主接线图读图方法电气主接线图读图方法 1.了解发电厂或变电所的基本情况 （ 1）发电厂或变电所在系统中的地位和作用。是指该发电厂和 变电所在电力系统中的重要程度，如果全厂或全所停电或造成 什么影响。还有对发电厂要了解它的总容量，对变电所要了解 它的供电范围。 （ 2）发电厂或变电所的类型。对发电厂，要知道是火力发电厂 、水力发电厂还是核电站；对变电所，要知道是枢纽变电所、 地区变电所还是用户变电所，是中间变电所还是终端变电所。 （ 3）对新建的或是扩建的发电厂或变电所，要了解该发电厂或 变电所之所以要建或扩建的必要性。 2.了解发电机和主变压器的主要技术参数。 这些技术参数可能在电气主接线图中，也可能列在设备表内。 3.明确各个电压等级的主接线基本形式。 一般发电厂或变电所都有二或三个电压等级，读图时应逐个阅读 电气主接线图，明确各个主接线的基本形式。对于发电厂，先看发电 机电压等级的主接线基本形式；再看主变压器高压侧的主接线基本形 式；最后看中压侧的主接线基本形式。对于变电所，先看高压侧主接 线基本形式，再看中压侧的主接线基本形式，最后看低压侧的主接线 基本形式。  4.检查开关的配置情况。 主要有两点： （ 1）对断路器配置的检查。与电源有联系的各侧都应配置有断路 器，否则，不符合电气主接线图的要求。 （ 2）对隔离开关配置的检查。该装隔离开关处是否装有隔离开关 ，检测需要；检查隔离开关绘制方法是否正确，如有将刀片端与电源 相连的，则不符合电气主接线要求。 5.检查互感器的配置情况。 互感器主要是能满足测量和继电保护的需要，检查时应注 意 （ 1）该装电流互感器和电压互感器的地方是否都已配置； （ 2）配置电流互感器的地方，查看配置电流互感器的只数 ； （ 3）查看各个电流互感器的铁芯数，看是否满足需要。 6.检查避雷器的配置情况。 有时不绘出避雷器，如果主接线图中绘出避雷器，则要检 查避雷器的配置是否齐全，如不全，应补全。  发电厂电气主接线图的读图实例 某中型热电厂的电气主接线图实例一： 图示：已知这种发电厂有以下特点：一 是总容量为 2001000MW，单机容量为 50200MW；二 是除向用户供电外，还兼供蒸汽和热水，一般建在 工业中心或城市中心；三是用发电机的电压向附近 的用户供电，剩余电能用升高电压送给远方用户和 系统。 图 3-1某中型热电厂的电气主接线图 从图中可以看出，该热电厂装有两台发电机，接到 10KV母线上，主变压器是两台三绕组变压器，每台变压器 的三个绕组都分别接到三个电压等级的母线上。该热电厂 除了 10KV的电压等级外，还有 220KV和 110KV两个升压的母 线，我应该逐个的分析三个电压等级的母线。 该电器主接线图的特点： （ 1）可靠性高。 10KV和 220KV等级的