第4章 电气主接线及设计-1.ppt

1 第四章电气主接线及设计 2 第一节电气主接线设计原则和程序第二节主接线的基本接线形式第三节主变压器的选择第四节限制短路电流的方法第五节电气主接线设计举例 3 4 1电气主接线的基本要求和设计程序程序 电气主接线 是由电气设备通过连接线 按其功能要求组成接收和分配电能的电路 成为传输强电流 高电压的网络 故又称为一次接线或电气主系统 主接线电路图 用规定的电气设备图形符号和文字符号并按工作顺序排列 详细的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 4 4 1 1对电气主接线的基本要求 一 可靠性1 影响电气主接线可靠性的主要因素 1 发电厂或变电站在电力系统中的地位和作用大型发电厂或超高压变电站的电气主接线应采取供电可靠性高的接线形式 中小型发电厂的主接线 在与电力系统的接入方式上 可采用单回线弱联系的接入方式 对于靠近负荷中心的中小型发电厂和变电站 6 10kV电压级宜采用供电可靠性较高的母线接线方式 5 2 负荷性质和类别 负荷分类I类负荷供电要求 任何时间不能停电 II类负荷供电要求 仅在必要时可短时停电 III类负荷 4 长期实践运行经验 3 设备的制造水平 6 2 主接线可靠性的基本及特殊要求 1 主接线的具体要求断路器检修时 不宜影响对系统的供电 断路器或母线故障 以及母线或隔离开关检修时 尽量减少停运出现的回路数和停运时间 并保证对I II类负荷的供电 尽量避免发电厂或变电所全部停运的可能性 对装有大型机组的发电厂及超高压变电所 应满足可靠性的特殊要求 7 2 单机容量为300MW及以上的发电厂主接线可靠性的特殊要求 任何断路器检修时 不影响对系统的连续供电 任何断路器故障或拒动 以及母线故障 不应切除一台以上机组和相应的线路 任一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重合 以及母线分段或母联断路器故障或拒动时 一般不应切除两台以上机组和相应的线路 8 3 330 500kV变电所主接线可靠性的特殊要求 任何断路器检修时 不影响对系统的连续供电 除母线分段及母联断路器外 任一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重合时 不应切除三回以上线路 9 3 定性分析和衡量主接线可靠性时要考虑的问题 断路器检修时 能否不影响供电 线路 断路器或母线故障时以及母线或母线隔离开关检修时 停运出现回路数的多少和停电时间的长短 以及能否保证对一 二类负荷的供电 发电厂或变电站全部停电的可能性 大型机组突然停运时 对电力系统稳定运行的影响与后果等因素 10 二 灵活性 1 操作的方便性 2 调度的方便性 3 扩建的方便性 11 三 经济性 1 节省一次投资 2 占地面积小 3 电能损耗少 12 4 1 2电气主接线设计的原则 1 以设计任务书为依据设计任务书 根据国家经济发展及电力负荷增长率的规划 在进行大量调查研究和资料收集工作的基础上 对系统负荷进行分析及电力电量平衡 从宏观的角度论证建厂 所 的必要性 可能性和经济性 明确建设目的 依据 负荷及所在电力系统情况 建设规模 建厂条件 地点和占地面积 主要协作配合条件 环境保护要求 建设进度 投资控制和筹措 需要研制的新产品等 并经上级主管部门批准后提出的 因此 它是设计的原始资料和依据 13 2 以国家经济建设的方针 政策 技术规定 标准为准绳 国家建设的方针 政策 技术规范和标准是根据电力工业的技术特点 结合国家实际情况而制定的 它是科学 技术条理化的总结 是长期生产实践的结晶 设计中必须严格遵循 特别应贯彻执行资源综合利用 保护环境 节约能源和水源 节约用地 提高综合经济效益和促进技术进步的方针 3 结合工程实际情况 使主接线满足可靠性 灵活性 经济性和先进性要求 14 4 1 3电气主接线的设计程序 初步可行性研究 可行性研究 初步设计 施工图设计 15 电气主接线设计步骤和内容 1 对原始资料分析 1 工程情况 发电厂类型 设计规划容量 近期 远景 单机容量及台数 最大负荷利用小时数及可能的运行方式 16 2 电力系统情况 电力系统近期及远景发展规划 5 10年 发电厂或变电站在电力系统中的位置 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 17 3 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 输送容量 负荷类别 最大及最小负荷 功率因数 增长率 年最大负荷利用小时数 18 4 环境条件包括当地的气温 温度 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 设备供货情况是设计能否成立的重要前提 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 19 2 主接线方案的拟定与选择 3 短路电流计算和主要电器选择 4 绘制电气主接线图 5 编制工程概算 1 主要设备器材费 2 安装工程费 3 其他费用 2020 2 14 什么是电气主接线 对主接线有哪些基本要求 主接线的基本形式有哪些 各种主接线形式有何特点 各种主接线形式的倒闸操作 各种主接线形式的应用情况 各类发电厂和变电所典型的主接线方式有哪些 4 2发电厂 变电所的电气主接线 21 一 概述 电气主接线 又叫一次接线 是由各种开关电器 发电机 变压器 互感器 线路 电抗器 母线等按一定顺序连接而成的接受和分配电能的总电路 1 电气主接线含义及表示方法 主接线的表示方法 1 采用单线图表示连接关系 2 采用规定的图形符号和文字符号表示电气设备 4 2发电厂 变电所的电气主接线 22 4 2发电厂 变电所的电气主接线 23 24 二 主接线的基本形式 有汇流母线 单母线接线 双母线接线 一台半断路器接线 基本环节 电源 母线和出线 馈线 母线 是中间环节 作用是汇集和分配电能 使接线简单清晰 运行 检修灵活方便 进出线可有任意数目 利于安装和扩建 缺点 有母线的接线形式使用的开关电器较多 配电装置占地面积较大 投资较大 母线故障或检修时影响范围较大 适用范围 进出线较多 一般超过4回 并且有扩建和发展可能的发电厂和变电所 25 无汇流母线 单元接线 桥形接线 多角形接线 特点 没有母线这一中间环节 使用的开关电器少 配电装置占地面积小 投资少 没有母线故障和检修问题 适用范围 部分接线形式只适用于进出线少并且没有扩建和发展可能的发电厂和变电所 26 1 单母线接线 母线隔离开关 接地刀闸 线路隔离开关 1 有汇流母线的接线方式 27 1 供电电源在发电厂是发电机或变压器 在变电所是变压器或高压进线 2 任一出线都可以从任一电源获得电能 各出线在母线上的布置应尽可能使负荷均衡分配于母线上 以减小母线中的功率传输 3 每回进出线都装有断路器和隔离开关 4 停送电操作必须严格遵守操作顺序 5 接地开关的作用是在检修时取代安全接地线 28 单母线倒闸送电操作 1 单母线接线 遵循的原则 防止隔离开关带负荷合闸或拉闸 在断路器处于合闸状态下 误操作隔离开关的事故不发生在母线侧隔离开关上 以避免误操作的电弧引起母线短路事故 29 单母线倒闸停电操作 1 单母线接线 30 单母线接线的特点 优点 接线简单清晰 操作方便 设备用量少 经济实用 便于扩建 缺点 1 可靠性差 母线范围内发生故障或检修时 需停止供电 各单元QF检修时 该单元中断工作 2 调度不便 电源只能并列运行 线路短路电流大 应用 一般只适用于6 220kV系统中只有一台发电机或一台主变压器的以下三种情况 1 6 10kV配电装置 出线回路数不超过5回 2 35 63kV配电装置 出线回路数不超过3回 3 110 220kV配电装置 出线回路数不超过2回 1 单母线接线 31 32 一级负荷 单母分段 提高了供电的可靠性和灵活性 母线及母线隔离开关故障或检修时停电范围小 重要负荷多时 会大大增加出线回路数 增加了断路器 应用 中 小容量发电厂和变电站6 10kV的接线中 1 6 10kV配电装置 出线回路数为6回及以上时 发电机电压配电装置 每段母线上的发电机容量为12MW及以下时 2 35 63kV配电装置 出线回路数为4 8回时 3 110 220kV配电装置 出线回路数为3 4回时 1 单母线接线 分段断路器 33 34 35 带旁路母线的单母线接线 旁路母线 工作母线 检修线路断路器不停电 1 单母线接线 旁路断路器 36 检修出线l1的断路器QF1倒闸操作 1 单母线接线 37 单母分段兼旁路 节省两台旁路断路器 1 单母线接线 38 四 分段单母线设置旁路母线的原则 1 6 10kV配电装置 一般不设旁路母线 当地区电力网或用户不允许停电检修断路器时 可设置旁路母线 2 35 63kV配电装置 一般也不设置旁路母线 当线路断路器不允许停电检修时 可采用分段兼旁路断路器的接线 39 3 110 220kV配电装置 一般需设置旁路母线 首先采用分段兼旁路断路器的接线 下列情况下需装设专用的旁路断路器 1 当110kV出线为7回及以上 220kV出线为5回及以上时 2 对在系统中居重要地位的配电装置 110kV出线为6回及以上 220kV出线为4回及以上时 另外 变电所主变压器的110 220kV侧断路器 宜接入旁路母线 发电厂主变压器的110 220kV侧断路器 可随发电机停机检修 一般可不接入旁路母线 40 4 110 220kV配电装置具备下列条件时 可不设置旁路母线 1 采用可靠性高 检修周期长的SF6断路器或可迅速替换的手车式断路器时 2 系统有条件允许线路断路器停电检修时 41 2 双母线接线 供电可靠调度灵活扩建方便隔离开关作倒闸操作电器 供电可靠 1 轮流检修一组母线而不中断供电 2 一组母线故障时 能迅速恢复供电 3 检修母线隔离开关时 仅停一条线路 调度灵活 1 电源和负荷可以任意分配到某一组母线上 2 通过倒闸操作可以组成各种运行方式 扩建方便 1 可以任意向左右两方扩建 42 1 供电可靠检修任一母线时 可以利用母联把该母线上的全部回路倒换到另一组母线上 不会中断供电 这是在进 出线带负荷的情况下倒换操作 俗称 热倒 对各回路的母线隔离开关是 先合后拉 先合后拉 先通后断 意思是先合上母联断路器两侧的隔离开关 再合母联断路器QFc 向备用母线充电 进行此项操作时 须先投入母线联络开关的继电保护 如果母联不跳闸 说明备用母线是完好无故障 可以使用 充电成功后 退出母线联络断路器的继电保护 以免在切换电路过程中 母联断路器误跳闸引起事故 这时 两组母线等电位 为保证不中断供电 先接通备用母线上的隔离开关 再断开工作母线上的隔离开关 完成母线转换后 再断开母联断路器QFc及其两侧的隔离开关 即可使原工作母线退出运行进行检修 43 检修任意回路断路器时只会使该回路短时停电 检修任一回路的母线隔离开关时 只需停该回路及该隔离开关相连的母线 任一母线故障时 可将所有连于该母线上的线路和电源倒换到正常母线上 使装置迅速恢复工作 这是在故障母线的进 出线没有负荷的情况下的倒换操作 俗称 冷倒 对各回路的母线隔离开关是 先拉后合 否则故障会转移到正常母线上 1 供电可靠 44 2 调度灵活 当母联断路器断开 一组母线运行 另一组母线备用 全部进出线均接于运行母线上 相当于单母线运行 两组母线同时工作 并且通过母联断路器并联运行 电源与负荷平均分配在两组母线上 称为固定连接方式运行 将母联断路器断开 处于热备用状态 两组母线同时运行 45 3 扩建方便 向双母线左右任何方向扩建 均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配 在施工中也不会造成原有回路停电 46 4 可以完成一些特殊功能 可以用母联与系统进行同期或解列操作 当个别回路需要单独进行试验时 如发电机或线路检修后需要试验 可将该回路单独接到备用母线上运行 当线路利用短路方式熔冰时 亦可用一组备用母线作为熔冰母线 不致影响其他回路工作等 当任一断路器有故障而拒绝动作或不允许操作时 可将该回路单独接于一组母线上 然后用母联断路器代替其断开电路 47 3 缺点 1 在母线检修或故障时 隔离开关作为倒换操作电器 操作复杂 容易发生误操作 2 当一组母线故障时仍短时停电 影响范围较大 3 所用设备多 特别是隔离开关 配电装置复杂 48 4 适用范围 1 6 10kV配电装置 当短路电流较大 出线需带电抗器时 2 35 63kV配电装置 当出线回路数超过8回或连接的电源较多 负荷较大时 3 110 220kV配电装置 当出线回路数为5回及以上或该配电装置在系统中居重要地位 出线回路数为4回及以上时 49 标准运行方式 固定连接 2 双母线接线 50 一组主母线运行 另一组主母线备用 2 双母线接线 51 非固定联接的两组主母线同时运行 2 双母线接线 52 母联断开的两组主母线同时运行 2 双母线接线 53 一组主母线运行 另一组主母线备用时 当工作母线检修时的倒闸操作顺序 2 双母线接线 54 双母线分段接线 减小母线故障引起的短时停电范围 2 两种运行方式 1 工作母线分段的双母线接线 上面一组母线作为备用母线 下面两段分别经一台母联断路器与备用母线相