电气工程基础-第8章

电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,第八章 电力系统接线方式 本章主要内容,发电厂、变电站的电气主接线基本形式；发电厂、变电所主变压器选择厂用电接线形式；,第一节 发电厂和变电所电气主接线的基本要求,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,一、电气主接线的概念 发电厂和变电所的电气主接线图是由各种电气设备的图形符号和联接线组成的表示电能生产流程的电路图。,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,国标设备图形符号,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,作用： （1）可以了解各种电气设备的规范、数量、联接方式和作用， 以及和各电力回路的相互关系和运行条件等。 （2）主接线的选择正确与否，对电气设备选择、配电装置布置、运行可靠性和经济性等都有重大的影响。,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,基本要求： （1）可靠性：电力系统最基本的要求 （2）灵活性：能适应各种运行状态，灵活进行运行方式的转换；不仅正常运行时能安全可靠地供电，在系统故障或电气设备检修及故障时，也能适应调度的要求。 （3）经济性：投资省、占地面积少、电能损耗少 （4）自动化：配电网自动化，变电所无人化 （5）标准化：标准化和规范化，便于维修,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,设计原则： （1）待设计的发电厂、变电所的地理位置及其在系统中的地位和作用；（2）待设计的发电厂、变电所与系统的连接方式和推荐的主接线；（3）待设计的发电厂、变电所的出线回路数、用途及运行方式、传输容量；（4）发电厂、变电所母线的电压等级，自耦变压器各侧的额定电压及调压范围；（5）装设各种无功补偿装置的必要性、型式、数量和接线；（6）高压、中压及低压各侧和系统短路电流及容量，以及限制短路电流的措施；（7）变压器的中性点接地方式；（8）本地区及本电厂或变电所负荷增长的过程。,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,设计步骤： （1）搜集、整理、综合分析基础数据，包括负荷 （2）选择和确定发电机、变压器数量、台数、型式，并拟定可能采用的主接线形式； （3）发电厂、变电所自用电源的引接； （4）计算短路电流及设备的选择； （5）各方案的经济技术比较； （6）确定最终方案； （7）确定相应的配电布置方案。,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,主变压器：在发电厂中向电力系统输送功率的变压器；在变电所中向用户输送功率的变压器联络变压器：用于两种电压等级之间交换功率的变压器自由变压器：向厂用电系统供电的厂用变压器,第二节 发电厂和变电所主变压器选择,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,油式电力变压器,电力变压器,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,为什么要进行主变压器的选择？ 主变容量选择太大或台数太多，会造成投资浪费，增加系统运行费用；容量太小或台数太少，有无法满足负荷的供电需求，同时也会是发电机的发电能力得不到充分利用。 怎样选择主变压器？ 主变压器的选择包括主变压器容量、台数的确定和形式的选择,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,一、主变容量确定 根据变压器使用场所有四种变压器需要按照不同的原则确定主变容量： 1具有发电机电压母线接线的主变容量确定 2变电所主变容量确定 3联络两种升高电压母线的联络变压器容量确定 4单元接线的主变容量确定,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,1.具有发电机电压母线接线的主变容量确定（1）母线上所连发电机满出力运行时, 扣除发电机供电的日最小负荷并厂用负荷后的全厂剩余功率能通过主变送入系统（2）当发电机母线上最大一台机组故障或检修时，母线上所连的主变应能从电力系统倒送功率来满足发电机电压母线最大可能负荷。（3）当发电机电压母线上接两台或以上的主变时，当一台出故障或检修，剩余运行的主变能承担剩余功率的70%。（4）对水电比重较大的系统，火电厂主变具有从系统倒送功率的能力，以满足发电机电压母线上最大负荷的要求,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,2.变电所主变容量确定 一般应按5-10年规划负荷为依据,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,3.联络变压器容量确定 （1）满足两种电压网络在各种不同运行方式下，网络间的功率交换。（2）联络变压器容量一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变来满足本侧负荷的要求。同时，也可在线路检修或故障时，通过联络变将剩余容量送入另一系统。（3）一般联络变压器只设一台,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,4.单元接线的主变容量确定 发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，再留有10%的裕度（发电机额定容量-本机组的厂用负荷）/90%,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,二、主变台数确定 主变台数与电压等级、接线形式、传输容量和与系统的联系有很大关系。一般为1 4台。 对于变电所主变：简易接线变电所只装设1 2台变压器；大型枢纽变电所（尤其是特高压变电所），在同一电压等级下主变台数不应少于2台。330-500kv的大型变电所推荐采用4台自耦变压器。 对于发电厂主变 ：与系统有强联系的大、中型发电厂，主变不少于2台。与系统有若干联系的中、小型发电厂，主变可只装1台。,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,三、主变压器负载率 变压器的负载率与变压器容载比成反比。而变电容载比是指城网变电容量在满足可靠性基础上与对应最大负载的比值。 根据我国有关规定，城网变电容载比一般为： 220kV 1.61.9 5110kV 1.82.1,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,四、主变形式选择 相数：单相和三相 绕组数：双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压分裂绕组等型式 绕组接线组别：星形“Y”和三角形“” 调压方式：调节发电机出口电压、投切调相机、补偿电容和改变变压器变比 冷却方式 ：自然风冷却 、强迫空气冷却 、强迫油循环水冷却 、强迫油循环风冷却 、强迫油循环向冷却 、水内冷变压器,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,主接线的基本环节是电源（发电机、变压器）和引出线。母线（汇流排）的作用：中间环节，汇总和分配电能。,第三节 发电厂和变电所主接线基本形式,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,主接线方式,有汇流母线,无汇流母线（无母线 ）,单母线,双母线,简单单母线单母分段单母带旁母单母分段带旁母,双母线双母单分段双母带旁母双母双断路器一个半断路器接线（ 3/2接线）,桥形接线（内桥、外桥）多边形接线单元接线扩大单元接线,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,一有汇流母线的主接线,1.单母线接线,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,优点：（1）接线简单、清晰；（2）采用设备少、投资省；（3）操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。缺点：（1）母线、母线隔离开关故障或检修期间，连接在母线上所有回路都需长时间停止工作。（2）检修出线回路断路器时，该回路必须停电。 隔离开关的操作规程： 先通后断或在等电位状态下进行操作，不能用作操作电器来断开电路。,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,2.单母分段主接线,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,优点：（1）接线简单、清晰；（2）采用设备少、投资省；（3）操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。（4）大大提高了对重要用户的供电连续性。缺点：（1）某一段母线、母线隔离开关故障或检修期间，连接在母线上所有回路都需长时间停止工作。（2）某回路断路器检修时，该回路必须停电。,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,3.单母线带旁路接线,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,4.单母线分段兼旁路接线,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,5.双母线接线,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,优点：可靠性高（1） 检修任一组母线不会中断对用户的供电（2） 当检修任一回路的母线隔离开关时只断开该回路（3） 工作母线故障时，可将全部回路转移到备用母线上，做到迅速恢复供电（4） 检修任意工作回路母线时不中断供电，可用母联断路器代替回路断路器（5）在不中断供电的情况下进行单独回路的试验（切换到备用母线）,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,运行灵活-方式多变：单母分段、单母线、固定联接方式 扩建方便 可不影响两组母线的电源和负荷自由组合负荷，向母线任意方向扩建。,缺点 ：（1）接线复杂，操作繁琐，容易引起误操作。（2）工作母线故障会引起置短时停电。（3）检修出线断路器会造成该回路短时停电（用临时跨条、母联）。（4）占地面积达，投资费用大 。,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,单母线分段运行,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,单母线运行,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,固定连接方式,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,双母线操作程序： （1）检修工作母线操作 （2）检修任意回路断路器操作,改进：（1）在隔离开关和断路器之间装设闭锁装置，运行人员严格按照操作制度进行操作。（2）双母分列运行、双母单分段、双分段（3）加旁路母线,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,6.双断路器双母接线,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,7.“一个半”断路器接线,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,二、无汇流母线的主接线,1.桥形接线,内桥,外桥,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,2.单元接线,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,3.多角形接线,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,热电厂主接线,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,水电厂主接线,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,以上介绍的主接线基本形式，从原则上说对各种发电厂和变电所都是适用的，但是根据具体问题具体分析的原则，不同类型的发电厂和变电所由于它们的地位、作用以及容量大小等不同，所采用的接线方式也都各自具有一定的特点。发电厂在电力生产过程中，对大量电动机配置机械设备，用以保证主要设备（如锅炉、汽轮机或水轮机、发电机等）和辅助设备的正常运行。这些电动机以及全厂的运行操作、试验、修配、照明等等用电设备的总耗电量，统称为厂用电。 厂用电的内容包括厂用电率、厂用负荷及厂用电接线。,第四节 厂用电接线,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,一、厂用电率 ：厂用电量占同一时期内全厂总发电量的比值，用Kp表示 。,作用：（1）是发电厂运行经济性的重要指标。（2）降低厂用电率不仅能降低发电成本，还能相应增大对系统的供电量。,Kp为厂用电率；Sc为厂用电负荷，cos为年均功率因数，一般为0.8；PN为发电机额定功率。 一般，凝汽式火电厂厂用电率58%，热电厂810%，水电厂仅仅为0.32%。,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,二、厂用负荷（1）I类负荷：段暂停电会造成设备损坏、危机人身安全、主机停止运行等的负荷。 （2）II类负荷：短时间停电（几分种之内），恢复后不致引起生产出现问题。采取冗余技术可以满足要求。 （3）III类负荷： （4）事故保安负荷 ：机组在停机过程中或停机一段时间必须供电的负荷。分为：允许短时停电的交流保安负荷不允许停电的交流保安负荷 直流保安负荷,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,三、厂用电接线 设计原则： （1）保证对厂用负荷可靠持续供电；（2）能灵活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求；（3）具有可行性、先进性还需考虑：（1）厂用电电压等级的确定；（2）厂用电源的引接,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,（1）厂用电电压等级的确定 发电厂厂用电系统电压等级是根据发电机额定电压、厂用电动机电压和厂用电网络的可靠运行等因素相互配合，通过经济、技术综合比较后确定。发电厂和变电所中一般供电网络的电压：低压供电网络为380V；高压供电网络有3、6、10 KV；且电压等级不一过多。一般确定原则：,发电机容量,60MW 以下 100200KW1000KW,3KV 6KV 10KV,厂用电电压等级,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,（2）厂用电源及引接,厂用电源分类,工作电源,厂用备用电源,事故保安电源,保证发电厂、变电所正常运行的基本电源一般不应少于两个工作电源,当厂用工作电源事故失电时起后备作用的电源独立于工作电源,采用蓄电池组、柴油发电机、可靠外部独立电源,电气工程技术基础第八章 电力系统接线方式,一、短路概念：短路是电力系统相与相之间或相与地之间短接的现象，它是电力系统中经常发生的故障；短路电流直接影响电气的安全，危害主接线的运行。二、短路的危害及短路电流限制的必要性：当大容量发电厂采用有母线的主接线方式时，短路电流经常可达几万安或者几十万安，为使电器能承受短路电流的冲击，往往需选用加大容量的电器（即重型电器）-加大投资、大开断电流的高压电器制造困难。 短路会引起很大电流，致使一些电气因能力不足而受损，甚至托跨整个系统。 限制短路电流的必要性：为能合理选择轻型电器，在主接线设计时可采用限制短路电流的方法。,第七节 短路