发电厂电气部分第四章ppt课件

发电厂电气部分 第四版 4 1电气主接线的基本要求和设计程序4 2主接线的基本接线形式4 3主变压器的选择4 4限制短路电流的方法4 5电气主接线设计举例 第四章电气主接线及设计 4 1电气主接线的基本要求和设计程序 作者 版权所有 一 电气主接线设计的基本要求 电气主接线是指一次设备的连接电路 又叫一次电路或主电路 它表示了电能产生 汇集 分配和传输的关系 主接线图一般画成单线图 用规定的图形和文字符号描述实际的主电路连接情况 图上的主要元件有G T QF QS TV TA 母线和电抗器等设备 局部以三相表示 如TV TA的配置 图中描述的设备处于 正常状态 即电路无电压和无外力作用下的状态 QF QS处于断开位置 实际现场还应用 主接线模拟图 作者 版权所有 一 电气主接线设计的基本要求 电气主接线的重要性 电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体 它表明了各种设备的数量及连接情况 电气主接线决定了可能存在的运行方式 影响着运行的可靠性和灵活性 电气主接线决定了电气设备的选择 配电装置的布置 电气主接线决定了继电保护和控制的方式 作者 版权所有 一 电气主接线设计的基本要求 根据系统和用户的要求 保证供电的可靠性 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求 因事故或因检修 导致的停电机会越少 停电影响范围越小 停电时间越短 停电后恢复供电越快 供电可靠性就越高 电气主接线设计的基本要求 作者 版权所有 一 电气主接线设计的基本要求 主接线的可靠性与设备的可靠程度 运行管理水平 运行值班人员等因素有密切关系 主接线的可靠性也必须与发电厂 变电所在系统中的地位和作用 接入电力系统的方式以及所供负荷性质相适应 即主接线的可靠性是相对的 作者 版权所有 一 电气主接线设计的基本要求 保证运行的灵活性 方便性 运行方式多 能适应各种工作情况 故障或检修 的转换 可以方便的投入 切除或停运机组 变压器或开关设备 而能满足供电要求 不应有多余设备 布置对称 操作时步骤少 避免误操作 作者 版权所有 一 电气主接线设计的基本要求 在满足上述前提下 保证经济性 降低投资 节约设备 选用合理的设备 简化控制和保护 应具有扩建的可能性 考虑到电力负荷的增长 考虑以后扩建的可能性 节约占地面积 合理选择主变 降低运行费用 避免两级变压 减少电能损失 作者 版权所有 二 电气主接线的设计程序 1 对原始资料分析 工程情况 设备供货情况 电力系统情况 负荷情况 环境情况 作者 版权所有 二 电气主接线的设计程序 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 4 2主接线的基本接线形式 作者 版权所有 主接线的基本形式 所谓电气主接线的基本形式是指典型的 常用的连接形式 不同的电压等级 主接线的形式会不一样 主接线的基本形式按有无汇流母线分为两大类 有汇流母线的基本接线形式无汇流母线的基本接线形式 主接线的基本环节有三个 电源 或进线 环节 通常指发电机或变压器 母线环节出线 或馈线 环节 作者 版权所有 主接线的基本形式 为什么要按有无汇流母线来划分 进出线较多时 为提高供电可靠性 必须使每一个出线能从任一电源获得供电 因此 最好的方法就是采用母线 即电源并不与各个出线直接相连 而是与母线连接把电能送到母线上 各个出线也连接在母线上来获取电能 这样以母线来汇集和分配电能 使整个主接线环节减少 简单清晰 运行方便可靠 也有利于安装和扩建 相应的缺点是 开关设备QF QS增多 配对装置占地面积增大 作者 版权所有 主接线的基本形式 为什么要按有无汇流母线来划分 当进出线回数较少或相同时 可采用无母线的接线方式 由发电机 变压器直接和出线相连 减少了开关设备和占地面积 作者 版权所有 主接线的基本形式 对每一种基本接线形式 要求掌握 接线图 进出线环节如何与母线连接 开关设备如何连接可能存在的运行方式和运行特点优缺点 可靠性高或可靠性低及其具体体现适用场合 适用的电压等级 适用的出线回数等 作者 版权所有 一 有汇流母线的基本接线形式 一 单母线 有汇流母线的接线形式可分为两大类 二 双母线 1 单母线 2 单母线分段 3 单母线 分段 带旁路 1 双母线 2 双母线分段 3 双母线 分段 带旁路 4 3 2断路器接线 5 变压器 母线组接线 作者 版权所有 一 单母线接线形式 1 单母线 最原始 最简单的接线 WL 线路 出线 QS1 QS2 电源隔离开关 QS3 母线隔离开关 QS4 线路隔离开关 QF1 QF2 电源断路器 QF3 出线断路器 WB 母线 QS5 接地开关 作者 版权所有 一 单母线接线形式 1 单母线 最原始 最简单的接线 单母线接线特点 只有一组母线 所有电源和出线都经过一台QF和QS接至母线上 母线保证发电机G1 G2并列工作 同时任何一条引出线都可以从母线上获得电源 作者 版权所有 一 单母线接线形式 回路的基本组成 每一回路均装设有断路器QF和隔离开关QS 断路器用于在正常和故障情况下接通或断开电路 它具有专用的灭弧装置 所以可以开断 闭合正常的负荷电流或开断短路故障电流 1 单母线 最原始 最简单的接线 作者 版权所有 一 单母线接线形式 回路的基本组成 断路器两侧均装设有隔离开关 用于断路器停电检修时隔离电压 隔离开关没有专门的灭弧装置 开合电流能力很低 1 单母线 最原始 最简单的接线 作者 版权所有 一 单母线接线形式 回路的基本组成 电源支路中 发电机和发电机出口断路器 电源断路器 之间可以不装设隔离开关 因为断路器断开后 发电机也必然处于停机状态 1 单母线 最原始 最简单的接线 作者 版权所有 一 单母线接线形式 回路的基本组成 在线路隔离开关 QS4 的线路侧 通常装有接地开关 接地刀闸 当线路停电之后 合上作为接地线使用 1 单母线 最原始 最简单的接线 作者 版权所有 一 单母线接线形式 倒闸操作 发电厂和变电所电气设备有运行 备用和检修三种工作状态 由于正常供电的需要或故障的发生 而转换设备工作状态的操作称为 倒闸操作 倒闸操作正确与否 直接影响安全运行 1 单母线 最原始 最简单的接线 作者 版权所有 一 单母线接线形式 倒闸操作 倒闸操作主要涉及到拉合QF和QS 拉合QF的操作熔断器和合闸熔断器 投切继电保护装置或自动装置或改变其整定值 拆装临时接地线 改变中性点接地方式和电网的合环与解列操作等等 1 单母线 最原始 最简单的接线 作者 版权所有 一 单母线接线形式 倒闸操作 五防 防止带负荷拉合隔离开关防止带地线合隔离开关防止带电挂接地线防止误拉合断路器防止误入带电间隔 1 单母线 最原始 最简单的接线 作者 版权所有 一 单母线接线形式 倒闸操作 根据QF和QS的作用不同 在倒闸操作中必须保证正确的操作顺序 以投切线路WL1为例 顺序如下 1 单母线 最原始 最简单的接线 切除WL1 断电 拉开QF3 QS4 QS3 投入WL1 送电 合上QS3 QS4 QF3 作者 版权所有 一 单母线接线形式 倒闸操作 可以发现 基本的操作原则是 操作QS必须是在QF断开的时候进行投入QS时 从电源侧往负荷侧合上QS退出QS时 从负荷侧往电源侧拉开QS 1 单母线 最原始 最简单的接线 作者 版权所有 一 单母线接线形式 倒闸操作 为了防止误操作 必须 严格执行操作票制度和监视制度 组织措施 加装防止误操作的闭锁装置 技术措施 1 单母线 最原始 最简单的接线 作者 版权所有 一 单母线接线形式 优点 接线简单 清晰 所用电气设备少 操作方便 投资小 便于扩建QS隔离开关不作为操作电器 仅用作隔离电压 1 单母线 最原始 最简单的接线 母线和母线侧隔离开关检修 清扫 时 在检修期间所有回路必须停止工作 作者 版权所有 一 单母线接线形式 缺点 可靠性 灵活性较差 体现在 1 单母线 最原始 最简单的接线 母线和母线侧隔离开关短路 QF母线侧绝缘套管损坏时 所有电源回路断路器 均会因继电保护动作而跳闸 使所有出线在修复期间内停电 作者 版权所有 一 单母线接线形式 缺点 可靠性 灵活性较差 体现在 1 单母线 最原始 最简单的接线 某一电源或出线断路器检修时 必须停止该回路的工作 作者 版权所有 一 单母线接线形式 缺点 可靠性 灵活性较差 体现在 1 单母线 最原始 最简单的接线 作者 版权所有 一 单母线接线形式 适用场合 纯粹的单母线不能满足重要用户的要求 只适用于容量小 出线少的发电厂和变电所中 如果采用成套配电装置 由于其工作可靠性高 也可以对重要用户供电 如发电厂的厂用电就常采用单母线接线 1 单母线 最原始 最简单的接线 作者 版权所有 一 单母线接线形式 2 单母线分段 为了解决纯粹单母线缺点中的前两个问题 提高供电可靠性 可以用断路器将母线分段 从而形成单母线分段接线 如图 QFd两侧的隔离开关用于检修QFd时隔离电压 作者 版权所有 一 单母线接线形式 2 单母线分段 母线分段的数目取决于电源的数目和功率 电网的接线和电气主接线的工作形式 分段的数目一般在2 3段 段 引出线在各个母线段上分配时 应尽量使各分段的功率平衡 作者 版权所有 一 单母线接线形式 2 单母线分段 运行方式 正常运行时 分段断路器QFd断开 此时 它还应装有备用电源自动投入装置 BZT 当任一电源故障 其电源QF自动跳闸断开时 在BZT的作用下 分段断路器QFd可以自动接通 保证全部引出线继续供电 这种运行方式还可以限制母线短路时短路电流的水平 作者 版权所有 一 单母线接线形式 2 单母线分段 运行方式 正常运行时 分段断路器QFd闭合 当任一母线发生短路故障 在母线继电保护的作用下 QFd和连接故障段母线的电源QF自动断开 则非故障段可以继续供电 避免了在纯单母线中母线故障时全部回路都得停电的情况 作者 版权所有 一 单母线接线形式 2 单母线分段 因此 用QFd分段的单母线可以可靠的给重要负荷的用户供电 此时 该重要用户须从两个母线段上引出两个回路 保证两个电源供电 而两段母线同时故障的几率几乎为0 作者 版权所有 一 单母线接线形式 2 单母线分段 优点 具有单母线接线简单 经济 方便 易于扩建的特点 可靠性比纯粹单母线有所提高 母线或母线隔离开关发生故障时 仅有故障段停电 非故障段可继续工作 对重要用户 可以从不同分段引出双回线 以保证可靠地向其供电 作者 版权所有 一 单母线接线形式 2 单母线分段 缺点 每个母线段都相当于一个单母线 所以仍有可靠性低的方面 当母线某分段检修或故障时 仍必须断开该段母线上的全部回路 因此 电源减少 部分用户供电受到限制和中断 任一回路断路器检修时 该回路仍必须停止工作 这个缺点对单母线 分段或不分段 都存在 作者 版权所有 二 双母线接线形式 单母线接线形式简单 所用设备少 相对而言可靠性就低 不论是否母线分段 当母线 段 故障或母线隔离开关故障时 接在该母线 段 上的所有回路都必须停电 故障排除后方能恢复供电 这个恢复时间可能很长 显然降低了供电可靠性 分析上述问题产生的原因 就在于每个回路只通过唯一的回路连接在唯一的一条母线上 因此 为了解决上述问题 不使部分用户的供电受到限制或中断 保证对无备用电源的重要用户的连续供电 可以增加一条母线 形成双母线接线形式 作者 版权所有 二 双母线接线形式 1 双母线 WL1 WL2 QS3 QS4 QS1 QS2 QFm QS5 QS6 QF1 QS7 接线形式 有两组母线 每一个电源回路和出线回路均通过一台断路器和两台隔离开关分别接到两组母线上 两组母线通过一台母联断路器QFm相连 作者 版权所有 二 双母线接线形式 1 双母线 运行方式 A 一组母线工作 另一组母线备用 母联QFm断开 所有进出线接在工作母线上的QS全部闭合 接在备用母线上的QS全部断开 备用母线平时不带电 相当于单母线运行 任一组母线都可以是工作或备用 作者 版权所有 二 双母线接线形式 1 双母线 WL1 WL2 QS3 QS4 QS1 QS2 QFm QS5 QS6 QF1 QS7 运行方式 B 两组母线并联运行 母联QFm及两侧QS闭合 两组母线均是工作母线 由于母线继电保护的要求 一般把电源和出线均匀分布在两组母线上 某一回路固定的与某组母线相连 接在该组母线的QS是闭合的 相当于单母线分段运行 作者 版权所有 二 双母线接线形式 1 双母线 WL1 WL2 QS3 QS4 QS1 QS2 QFm QS5 QS6 QF1 QS7 运行特点 A 检修母线时不影响正常供电 只需将要检修的那组母线上的全部回路通过倒闸操作转移到另一组母线上即可 这样的倒闸操作称之为 倒母线 进行 倒母线 操作时 必须严格遵循正确的操作顺序 避免误操作 作者 版权所有 二 双母线接线形式 1 双母线 WL1 WL2 QS3 QS4 QS1 QS2 QFm QS5 QS6 QF1 QS7 运行特点 A 检修母线时不影响正常供电 例如当采用上述第一种工作备用运行方式时 为了检修工作母线 须将母线 由备用转工作 母线 由工作转备用 则正确的操作顺序如下 作者 版权所有 二 双母线接线形式 1 双母线 WL1 WL2 QS3 QS4 QS1 QS2 QFm QS5 QS6 QF1 QS7 运行特点 A 检修母线时不影响正常供电 合上QS2 QS1和QFm 使 组母线带电 检查该母线是否完好 依次合上各个回路接在 组母线侧的QS 再依次断开各回路接在 组母线侧的QS 拉开QFm 原工作母线便退出工作 可以进行检修 作者 版权所有 二 双母线接线形式 1 双母线 WL1 WL2 QS3 QS4 QS1 QS2 QFm QS5 QS6 QF1 QS7 运行特点 B 检修任一母线QS时 只影响该回路供电 例如检修QS5 断开QF1和QS7 将电源和其余全部出线经 倒母线 操作转移到 组母线工作 再断开QFm 此时母线 不带电 QS6原来就是断开的 因此QS5两侧完全无电压 作者 版权所有 二 双母线接线形式 1 双母线 WL1 WL2 QS3 QS4 QS1 QS2 QFm QS5 QS6 QF1 QS7 运行特点 C 工作母线故障后 所有回路能迅速恢复供电 作者 版权所有 二 双母线接线形式 1 双母线 WL1 WL2 QS3 QS4 QS1 QS2 QFm QS5 QS6 QF1 QS7 运行特点 D 任一出线运行中的QF故障 拒动或不允许操作时 可利用QFm来代替 例如用QFm代QF1 断开QF1 QS7 QS5 用跨条短接QF1 再合上QS6 QS7 合上QS2 QS1 QFm 则恢复WL1供电 作者 版权所有 二 双母线接线形式 1 双母线 优点 缺点 增加了母线长度 每回路多了一组母线QS 从而配电装置架构增加 占地面积增大 投资增多 可靠性高 运行灵活 扩建方便 同时 在由于母线故障或检修而进行倒闸操作时 QS作为倒换操作电器 极为容易导致误操作 作者 版权所有 二 双母线接线形式 1 双母线 缺点 检修任一回路QF时 该回路必须停电 即使可以用母联来代替 也需短时停电 而且这样检修期间为单母线分段运行 可靠性有所降低 可以采取加装旁路母线来解决 当工作母线故障时 将造成整个配电装置在倒母线期间停电 可以采取两组母线同时工作的运行方式或某组母线分段来解决 作者 版权所有 二 双母线接线形式 1 双母线 适用情况 由于可靠性高 广泛适用于6 220kV进出线较多 输送和穿越功率较大 运行可靠性和灵活性要求高的场合 6 10kV 当发电机电压负荷较大 出线较多 且有重要用户时 有采用双母线的必要 35 60kV 出线超过8回 或连接电源较多 负荷较大时采用 这样检修设备比较方便 110 220kV 出线回数为5回以上时采用 作者 版权所有 二 双母线接线形式 2 双母线分段 为了消除工作母线故障时造成整个配电装置停电的缺点 可以将双母线接线中的一组母线用断路器分段 从而形成双母线分段接线形式 如图 作者 版权所有 二 双母线接线形式 2 双母线分段 原 组母线分为两段 段 原 组母线 段 仍为备用 平时不带电 段母线各通过一台母联与母线 相连 段母线间通过一台分段断路器连接 作者 版权所有 二 双母线接线形式 2 双母线分段 双母线分段既具有单母线分段的特点 又具有双母线的特点 任一分段检修或故障时 可将该分段上所有回路转移至备用母线 则备用母线与完好分段通过母联并列运行 作者 版权所有 二 双母线接线形式 2 双母线分段 母线分段处可以加装分段电抗器 限制短路电流水平 缺点 增加了母联和分段QF 增加了投资和占地面积 优点 可靠性 灵活性高 广泛应用于6 10kV 进出线较多 输送和穿越功率较大时 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 1 单母线 分段 带旁路接线 为了解决在检修断路器期间该回路必须停电的问题 可采用加装 旁路母线 的方法 即 增加一条称为 旁路母线 的母线 该母线由 旁路断路器 供电 在检修出线断路器时 就可以将该条线路转移到旁路母线上 旁路断路器就代替出线断路器工作 1 单母线带旁路 专用旁路断路器 2 单母线分段带旁路 又包括 专用旁路断路器 和 分段断路器兼作旁路断路器 两种接线 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 1 单母线带旁路 专设旁路断路器QFp和旁路母线WBp 接线特点 旁路断路器QFp连接旁路母线WBp和工作母线WB 每一出线回路在线路隔离开关的线路侧再用一台旁路隔离开关QSp接至旁路母线WBp上 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 1 单母线带旁路 专设旁路断路器QFp和旁路母线WBp 正常运行时 旁路断路器QFp和每条出线的QSp均是断开的 为单母线运行 这样 平时旁路母线不带电 减少故障可能 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 1 单母线带旁路 专设旁路断路器QFp和旁路母线WBp 检修出线断路器QF1时 先合上QFp两侧隔离开关 再合上QFp 旁母带电 合上QSp 断开QF1 QS2 QS1 这样QF1退出工作 该线路经WB QFp WBp QSp得到供电 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 1 单母线带旁路 专设旁路断路器QFp和旁路母线WBp 优点 供电可靠性提高 保证了对重要用户的不间断供电 倒闸操作相对简单 缺点 增加了设备 从而增大了投资和占地面积 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 1 单母线带旁路 如果旁路母线同时与引出线和电源回路连接 虚线部分 则电源回路的断路器可以和本回路的其它设备同时检修 但此时接线比较复杂 将使配电装置布置困难和增加建造费用 所以旁路母线一般只与出线回路连接 即不包括图中虚线部分 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 2 单母线分段带旁路 专设旁路断路器QFp和旁路母线WBp 正常运行时 旁路断路器QFp和每条出线的QSp均是断开的 为单母线分段运行 检修出线断路器时 倒闸操作与前类似 可靠性有所提高 因为检修期间仍以单母线分段运行 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 2 单母线分段带旁路 分段断路器QFd兼作旁路断路器 正常运行时 QFd QS1 QS2闭合 QS3 QS4断开 QS5 母线分段隔离开关 断开 QSp断开 为单母线分段运行 旁路母线WBp平时不带电 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 2 单母线分段带旁路 分段断路器QFd兼作旁路断路器 检修QF1时 母线分段隔离开关QS5合上 使两段母线在检修期间并列运行 旁路母线可接至任一段母线上 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 2 单母线分段带旁路 分段断路器QFd兼作旁路断路器 具体倒闸操作步骤如下 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 2 单母线分段带旁路 分段断路器QFd兼作旁路断路器 分段断路器兼作旁路断路器的其它接线形式 不设母线分段隔离开关 正常运行时 WBp均带电 故障几率大 但倒闸操作相对简单 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 3 单母线 分段 带旁路接线 适用情况 6 10kV一般不设旁路母线 因为供电负荷小 供电距离短 而且一般可在网络中取得备用电源 同时大多为电缆出线 事故跳闸次数很少 35 60kV可不设旁路母线 因为重要用户多系双回线供电 有可能停电检修断路器 其次 断路器年平均检修时间短 通常为2 3天 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 适用情况 110 220kV一般要设置旁路母线 因为110 220kV线路的输送距离远 输送功率大 停电影响长 断路器平均每年检修时间约需5 7天 采用六氟化硫断路器可不设旁路母线 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 2 双母线带旁路 在检修某一回路断路器时 为了不使该回路停电 可采取增设旁路母线的方法 1 双母线带旁路专用旁路断路器接线形式如图 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 2 双母线带旁路 双母线带旁路接线 正常运行时多采用固定连接方式 即双母线同时运行 引出线和电源回路平均分配好后 固定工作于某组母线上 这样 负荷平衡 母联上通过电流最小 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 2 双母线带旁路 220kV出线5回及以上 110kV出线7回及以上 一般应装设专用的旁路断路器 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 2 双母线带旁路 2 为了节省断路器及配电装置间隔 可以用母联兼作旁路或旁路兼作母联 A 旁路兼作母联 运行方式以旁路为主 正常运行时 QFp要起到母联的作用 因此QFp QS1 QS3 QS4是闭合的 QS2是断开的 此时 旁路母线WBp带电 检修时 先转为单母线运行 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 2 双母线带旁路 2 为了节省断路器及配电装置间隔 可以用母联兼作旁路或旁路兼作母联 B 母联兼作旁路 运行方式以母联为主 正常运行时 QFm按母联工作 因此QFm QS1 QS4闭合 QS2 QS3断开 此时 旁路母线WBp不带电 检修时 合上QS2 拉开QFm QS4 变为单母线 再合上QS3 QFm 用QFm代替出线QF 作者 版权所有 三 带旁路母线的单母线和双母线接线 2 双母线带旁路 2 为了节省断路器及配电装置间隔 可以用母联兼作旁路或旁路兼作母联 B 母联兼作旁路 A 旁路兼作母联 作者 版权所有 作者 版权所有 作者 版权所有 四 3 2断路器及4 3断路器双母线接线 接线方式 每两回进 出线占用3台断路器构成一串 接在两组母线之间 因而称为 3 2断路器接线 也称 一台半断路器接线 作者 版权所有 四 3 2断路器及4 3断路器双母线接线 特点 可靠性高 任何一个元件 一回出线 一台主变 故障均不影响其他元件的运行 母线故障时与其相连的断路器都会跳开 但各回路供电均不受影响 当每一串中均有一电源一负荷时 即使两组母线同时故障都影响不大 作者 版权所有 四 3 2断路器及4 3断路器双母线接线 特点 调度灵活 正常运行时两组母线和全部断路器都投入运行 形成多环状供电 调度方便灵活 作者 版权所有 四 3 2断路器及4 3断路器双母线接线 特点 操作方便 只需操作断路器 而不必利用隔离开关进行倒闸操作 从而使误操作事故大大减少 隔离开关仅供检修时隔离电压用 作者 版权所有 四 3 2断路器及4 3断路器双母线接线 特点 检修方便 只检修任一台断路器只需断开该断路器自身 然后拉开两侧的隔离开关即可检修 检修母线时也不需切换回路 都不影响各回路的供电 作者 版权所有 四 3 2断路器及4 3断路器双母线接线 缺点 占用断路器较多 投资较大 同时使继电保护也比较复杂 接线至少配成3串才能形成多环状供电 1 配串时应使同一用户的双回线路布置在不同的串中 电源进线也应分布在不同的串中 以避免在联络断路器故障时 使同一串中的两回出线或两回电源进线全部同时断开 作者 版权所有 四 3 2断路器及4 3断路器双母线接线 注意 2 2串时 电源 负荷应采用交叉布置 进出线应装设隔离开关 作者 版权所有 四 3 2断路器及4 3断路器双母线接线 注意 3 2断路器接线具有很高的可靠性 是现代大型电厂和变电所超高压 330kV 500kV及以上电压等级 配电装置的常用接线形式 作者 版权所有 四 3 2断路器及4 3断路器双母线接线 适用范围 作者 版权所有 四 3 2断路器及4 3断路器双母线接线 三峡水电厂电气主接线 作者 版权所有 四 3 2断路器及4 3断路器双母线接线 用于电源多于出线的大型水电厂 作者 版权所有 四 3 2断路器及4 3断路器双母线接线 作者 版权所有 四 3 2断路器及4 3断路器双母线接线 作者 版权所有 五 变压器 母线组接线 接线方式 如图 由于超高压系统的主变压器均采用质量可靠 故障率很低的产品 所以可以直接将主变压器经隔离开关接到两组母线上 省去断路器以节约投资 作者 版权所有 五 变压器 母线组接线 万一主变 如T1 故障时 即相当于与之相连的母线 W1 故障 则所有靠近该母线的断路器均会跳闸 但并不影响各出线的供电 主变用隔离开关断开后 母线即可恢复运行 作者 版权所有 五 变压器 母线组接线 当出线数为5回及以上时 各出线均可经双断路器分别接到两组母线上 可靠性很高 如图中的L1 L2 L3 当出线数为6回及以上时 部分出线可以采用3 2断路器接线形式 可靠性也很高 如图中的L4 L5 作者 版权所有 二 无汇流母线的基本接线形式 一 单元接线 无汇流母线的接线形式的特点是 断路器数量等于或少于出线回路数 可分为三大类 二 桥型接线 1 发电机 变压器单元 2 扩大单元 3 发电机 变压器 线路单元 1 内桥 2 外桥 三 角形接线 三角形 四角形 五角形 作者 版权所有 一 单元接线 各元件串联相连 之间没有任何横向联系的接线 1 发电机 变压器单元接线 发电机电压等级不设母线 各台发电机直接与各自主变压器连接 所有电能经变压器全部送入升高电压等级 35kV及以上 进入系统 供给远方用户 由于发电机仅在升高电压侧并联工作 因此 在升高电压侧必须有母线 作者 版权所有 一 单元接线 1 发电机 变压器单元接线 图 A 为发电机 双绕组变压器单元接线 由于两者不可能单独工作 因此发电机和变压器容量相同 之间可不装设断路器 为了便于对发电机进行试验 可设一组隔离开关 A B 升高电压 升高电压 作者 版权所有 一 单元接线 1 发电机 变压器单元接线 图 B 为发电机 三绕组变压器单元接线 若高 中压侧无电源 G和T之间可不装设断路器 若高 中压侧有电源 且高 中压侧在发电机不工作时仍需保持连接时 G和T之间则需设断路器 A B 升高电压 升高电压 作者 版权所有 一 单元接线 1 发电机 变压器单元接线 优点 接线简单 电器数目少 因而节约了投资和占地面积 也减少了故障可能性 提高了供电可靠性 优点 由于没有发电机电压母线 因此在发电机和变压器之间短路时的短路电流比有母线时要小 A B 升高电压 升高电压 作者 版权所有 一 单元接线 1 发电机 变压器单元接线 缺点 单元中任一元件检修或故障 整个单元必须完全停止工作 适用场合 广泛应用于区域性电厂 水电厂和大容量机组的火电厂中 A B 升高电压 升高电压 作者 版权所有 一 单元接线 作者 版权所有 一 单元接线 2 扩大单元接线 为了减少变压器台数和升高电压侧断路器的数量 从而节约投资和占地面积 可以采用两台发电机连接一台变压器的扩大单元接线 如图 此时在发电机和变压器之间应装设断路器 在中 小容量的发电机较多时可采用 火电厂 水电厂均可采用 升高电压 作者 版权所有 一 单元接线 2 扩大单元接线 为了减少变压器台数和升高电压侧断路器的数量 从而节约投资和占地面积 可以采用两台发电机连接一台变压器的扩大单元接线 如图 缺点 运行灵活性较差 尤其当检修变压器时 需停两台发电机 影响较大 因此 必须是电力系统允许和技术经济合理时才采用 升高电压 作者 版权所有 一 单元接线 2 扩大单元接线 扩大单元接线中 除了可以采用普通双绕组变压器作主变外 还可以采用分裂绕组变压器作主变 如图 采用分裂绕组变压器作主变 可以有效的限制发电机出口或变压器低压侧短路时的短路电流水平 升高电压 作者 版权所有 一 单元接线 3 发电机 变压器 线路单元接线 当只有一台变压器和一条出线时 可以采用发电机 变压器 线路单元接线 即发电厂内不设升压站 把电能直接送到附近的枢纽变电所 如图 优点 节约了占地面积 只有机 炉 电单元控制室 没有网络控制室 作者 版权所有 二 桥型接线 当只有两台变压器和两台线路时 可以采用桥型接线 此时四回进出线只有三台断路器 数目最少 根据连接桥的位置 桥型接线可分为 内桥 和 外桥 作者 版权所有 二 桥型接线 1 内桥接线 接线特点 出线各接有一台断路器 桥连断路器接在内侧 变压器侧 正常运行时 出线所有断路器均闭合 开环运行的四角形接线 适用于 35 220kV 线路较长 故障几率大 雷击率较高和变压器不需要经常切换的发电厂和变电所 作者 版权所有 二 桥型接线 1 内桥接线 运行特点 出线的投切很方便出线故障 仅线路跳闸 其余回路可继续供电T1故障 QF1 QFq自动跳闸 WL1停电 拉开QS1后 再合上QF1 QFq 可恢复WL1供电 变压器的切除和投入比较复杂 而线路的投切很方便 作者 版权所有 二 桥型接线 2 外桥接线 接线特点 变压器进线各接有一台断路器 桥连断路器接在外侧 线路侧 适用于 35 220kV 线路较短 故障几率小 而变压器按照经济运行要求需经常切换的发电厂和变电所 当有穿越功率流过厂 所时 也可采用外桥接线 运行特点 和内桥正好相反 作者 版权所有 三 角形接线 将几台断路器连接成环状 在每两台断路器的连接点处引一回进线或出线 并在每个连接点的三侧各设置一台隔离开关 即构成 角形接线 如图所示 作者 版权所有 三 角形接线 1 角形接线的优点 使用的断路器数目少 所用的断路器数等于进出线回路数总和 比单母分段和双母线都少用一台断路器 经济性较好 每一个回路都可经两台断路器从两个方向获得供电通路 任一台断路器检修时都不会中断供电 作者 版权所有 三 角形接线 1 角形接线的优点 隔离开关只在检修断路器时用于隔离电压 不作为操作电器 误操作的可能性大大减少 也有利于自动化控制 作者 版权所有 三 角形接线 1 角形接线的优点 注意 应尽量把电源回路和负荷回路交叉布置 以避免同时失去两个电源或断开两个负荷 提高供电可靠性和运行的灵活性 作者 版权所有 三 角形接线 2 角形接线的缺点 开环运行和闭环运行时工作电流相差很大 且每个回路连接两台断路器 每台断路器又连着两个回路 所以使继电保护整定和控制都比较复杂 在开环运行时 若某一线路或断路器故障 将造成供电紊乱 使相邻的完好元件不能发挥作用而被迫停运 降低了可靠性 建成后扩建比较困难 作者 版权所有 三 角形接线 3 角形接线的适用范围 适用于最终进出线回路数为3 5回的110kV及以上的配电装置 特别在水电站中应用较多 因为角形接线相对占地面积较小 作者 版权所有 三 典型主接线分析 火力发电厂水力发电厂变电站 作者 版权所有 一 火力发电厂的电气主接线 1 区域性火力发电厂 特点 没有发电机电压负荷 单机容量与总容量都大 大多建在大型煤炭基地或运煤方便的地方 而与负荷中心 城市 距离较远 生产的电能全部经升压变压器升至较高电压后送入系统 多为凝汽式电厂 多采用发电机 变压器单元接线 发电机 变压器 线路单元接线 升高为一个最多两个升高电压等级220kV 500kV的升高电压侧接线可靠性要求高 一般采用双母线 双母线带旁路 一台半断路器等接线 作者 版权所有 一 火力发电厂的电气主接线 1 区域性火力发电厂 作者 版权所有 一 火力发电厂的电气主接线 2 地方性火力发电厂 特点 单机容量和总装机容量都较小 一般都建在负荷中心附近 城市边缘 因而有大量发电机电压负荷 所发出的电能有较大部分以发电机电压 10kV 经线路直接送到附近的用户 或升至35kV送到稍远些的用户 在满足这些地方负荷后 剩余的电能才升压到110kV或220kV电压送入系统 在本厂发电机故障或检修时 可由系统倒送电能给地方负荷 多为热电厂 作者 版权所有 一 火力发电厂的电气主接线 2 地方性火力发电厂 发电机电压等级均设母线 母线形式根据机组容量和负荷性质来确定 一般采用单母线 或分段 和双母线 或分段 发电机电压负荷大多通过电缆馈线引出 根据情况考虑加装母线分段电抗器或电缆出线电抗器 作者 版权所有 一 火力发电厂的电气主接线 2 地方性火力发电厂 在满足发电机电压负荷的前提下 100MW及以上机组 多采用单元接线直接接至升高电压母线 升高电压母线应根据多方面因素 如电压等级 出线回数 用户性质 与系统交换功率大小等 确定 升高电压等级一般不超过两级 升高电压等级均设母线 作者 版权所有 一 火力发电厂的电气主接线 2 地方性火力发电厂 作者 版权所有 一 火力发电厂的电气主接线 2 地方性火力发电厂 作者 版权所有 二 水力发电厂的电气主接线 1 特点 水轮机组起停迅速 常用作系统备用或调峰 因此主接线应该力求简单 以利用自动化装置进行操作 避免误操作 建在有水能资源处 一般离负荷中心很远 没有发电机电压负荷或很小 电能全部升压后送入系统 因此 主接线中可不设发电机电压母线 多采用发电机 变压器单元接线或扩大单元接线 单元接线能减少配电装置占地面积 也便于水电厂自动化调节 作者 版权所有 二 水力发电厂的电气主接线 1 特点 水力发电厂的装机台数和容量大都一次确定 高压配电装置也一次建成 不考虑扩建问题 这样 除可采用单母线分段 双母线 双母线带旁路及3 2断路器接线外 桥型和多角形也应用较多 受地形限制 应尽量采用简化的接线 减少变压器和断路器的数量 使配电装置紧凑 缩小占地面积 作者 版权所有 二 水力发电厂的电气主接线 2 大型水力发电厂的电气主接线 作者 版权所有 二 水力发电厂的电气主接线 2 大型水力发电厂的电气主接线 作者 版权所有 二 水力发电厂的电气主接线 2 大型水力发电厂的电气主接线 作者 版权所有 二 水力发电厂的电气主接线 2 大型水力发电厂的电气主接线 作者 版权所有 二 水力发电厂的电气主接线 3 中型水力发电厂的电气主接线 作者 版权所有 二 水力发电厂的电气主接线 3 中型水力发电厂的电气主接线 作者 版权所有 三 变电所的电气主接线 通常 变电所高压侧的主接线 应尽可能采用断路器数目较少的接线 以节省投资 减少占地面积 随出线回数的不同 可采用桥形 单母线 双母线及角形等接线 如果高压侧为超高压等级 又是重要的枢纽变电所 宜采用双母线分段带旁路接线或一台半断路器接线 变电所低压侧的主接线 常采用单母线分段或双母线 以便于扩建 4 3主变压器的选择 作者 版权所有 主变 联络变和厂用变 主变 用来向电力系统或用户输送功率的变压器联络变 用于两个电压等级间交换功率的变压器厂用变 供本厂自用功率的变压器 正确合理的选择主变压器的台数 容量和类型 是电力系统规划和主接线设计中的一个主要问题 台数选多 容量选大了 投资大 占地面积大 运行损耗大 台数选少 容量选小了 满足不了可靠性要求及负荷 发展 的需要 作者 版权所有 一 变压器容量和台数的确定 1 确定发电厂主变容量的基本原则 1 单元接线 即没有发电机电压负荷 此时 主变容量与发电机容量应相匹配 例如 发电机容量PGMW 功率因数cos 厂用电率kp 则变压器容量为ST 1 1PG 1 kp cos 作者 版权所有 一 变压器容量和台数的确定 1 确定发电厂主变容量的基本原则 2 有发电机电压母线 即有发电机电压负荷和剩余功率 此时 主变连接在发电机电压母线和升高电压母线之间 作者 版权所有 一 变压器容量和台数的确定 1 确定发电厂主变容量的基本原则 2 有发电机电压母线 即有发电机电压负荷和剩余功率 所有机组满发 地方负荷最小 扣除厂用后 保证送出全部剩余功率 例如 PG 50MW 地方负荷最小15MW 厂用电率10 功率因数0 8 则主变T1 T2容量应为 作者 版权所有 一 变压器容量和台数的确定 1 确定发电厂主变容量的基本原则 2 有发电机电压母线 即有发电机电压负荷和剩余功率 所有机组满发 地方负荷最小 扣除厂用后 保证送出全部剩余功率 2 0 8 作者 版权所有 一 变压器容量和台数的确定 1 确定发电厂主变容量的基本原则 2 有发电机电压母线 即有发电机电压负荷和剩余功率 所有机组满发 地方负荷最小 扣除厂用后 保证送出全部剩余功率 ST1 ST2 2 50 15 2 50 10 46 875MVA 作者 版权所有 一 变压器容量和台数的确定 1 确定发电厂主变容量的基本原则 2 有发电机电压母线 即有发电机电压负荷和剩余功率 电厂最大一台机组因故障或检修停电 而地方负荷最大时 主变应能保证从系统倒送功率满足需要 第m台停电检修 作者 版权所有 一 变压器容量和台数的确定 1 确定发电厂主变容量的基本原则 2 有发电机电压母线 即有发电机电压负荷和剩余功率 若发电机电压母线上接有两台及以上的主变时 其中最大一台退出运行时 应能输送母线最大剩余功率70 及以上 作者 版权所有 一 变压器容量和台数的确定 1 确定发电厂主变容量的基本原则 2 有发电机电压母线 即有发电机电压负荷和剩余功率 若发电机电压母线上接有两台及以上的主变时 其中最大一台退出运行时 应能输送母线最大剩余功率70 及以上 为了保证可靠性 接在发电机电压母线上的主变台数一般不少于2台 作者 版权所有 一 变压器容量和台数的确定 2 确定发电厂联络变容量的基本原则 满足两种电压等级在不同运行方式下 有功和无功的交换 容量一般不应小于接在两种电压母线上的最大一台机组的容量 保证当该机组停电时 通过联络变送电 联络变一般只选一台 在中性点接地方式允许条件下 以选自耦变压器为宜 作者 版权所有 一 变压器容量和台数的确定 3 确定变电所主变容量的基本原则 一般应按5 10年规划负荷来选择 根据城市规划 负荷性质 电网结构等综合考虑确定其容量 1 主变容量 重要变电所 应考虑当一台主变停运时 其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内 应满足 类及 类负荷的供电 L0 初期负荷 m 年负荷增长率 t 年数 或 作者 版权所有 一 变压器容量和台数的确定 3 确定变电所主变容量的基本原则 一般应按5 10年规划负荷来选择 根据城市规划 负荷性质 电网结构等综合考虑确定其容量 1 主变容量 一般变电所 当一台主变停运时 其余变压器容量应能满足全部负荷的70 80 作者 版权所有 一 变压器容量和台数的确定 3 确定变电所主变容量的基本原则 一般应按5 10年规划负荷来选择 根据城市规划 负荷性质 电网结构等综合考虑确定其容量 2 主变台数 为保证供电可靠性 避免一台主变压器故障或检修时影响供电 变电所中一般装设两台主变压器 对110kV及以下终端或分支变电所 如只有一个电源或变电所的重要负荷可由低压侧取得备用电源时 可只装设一台主变压器 作者 版权所有 二 主变压器型式的选择 1 三相变压器与单相变压器 在330kV及以下系统中 一般应选用三相变压器 因为单相变压器组相对投资较大 占地多 运行损耗大 配电装置复杂 考虑到制造能力和运输条件时 可以用两台小容量三相变压器或单相变压器组 500kV以上系统中 可靠性要求特别高 应综合考虑 进行技术经济比较来确定 作者 版权所有 二 主变压器型式的选择 2 双绕组变压器和三绕组变压器 有两个升高电压等级时 优先采用三绕组变压器 但要保证每个绕组的实际通过容量达到额定容量的15 及以上 否则未充分利用 注意升压和降压型三绕组变压器的区别 中低高 升压型 低中高 降压型 作者 版权所有 二 主变压器型式的选择 容量为200MW及以上的机组 发电机出口回路和厂用分支回路大多采用分相封闭母线 此时宜采用双绕组变压器作主变 然后通过联络变和其它电压等级联系 联络变宜选三绕组变压器 当两个升高电压等级均为中性点直接接地的系统时 优先用自耦变压器 采用扩大单元接线时 可选用低压分裂绕组变压器 作者 版权所有 二 主变压器型式的选择 3 普通型变压器与自耦变压器 与同容量的普通变压器相比 自耦变压器消耗材料少 体积小 重量轻 造价低 同时功率损耗也低 输电效率较高 便于运输和安装 在220kV及以下降压变电所中应用很广泛 作者 版权所有 二 主变压器型式的选择 4 无载调压变压器与有载调压变压器 无载调压变压器必须在停电的情况下才能调节其高压绕组的分接头 从而改变变压器的变比以达到调节低压侧电压的目的 其调压范围较小 一般在 5 以内 一年中只能调节1 2次 电力系统广泛使用的变压器大多数是无载调压变压器 有载调压变压器具有专用的分接头切换开关 能够在不停电 带着负载 的情况下改变分接头位置进行调压 其调压范围较大 一般为15 以上甚至可达30 并且可根据负荷大小的变化在一天中调节好几次 并且可进行自动调节 作者 版权所有 二 主变压器型式的选择 4 无载调压变压器与有载调压变压器 有载调压变压器价格要贵一些 当负载变化较大 采用无载调压变压器电压质量无法保证时 可以选用有载调压变压器 在发电厂中 一般情况下升压变压器不必采用有载调压变压器 但接于出力变化大的发电机母线的主变压器 或功率方向经常变化的联络变压器以及一些厂用高压变压器 则常选用有载调压变压器 4 4限制短路电流的方法 作者 版权所有 限制短路电流的原因 在大容量发电厂和电力网中 短路电流可能达到很大的数值 以致在选择发电厂和变电所的电气设备及线路的电缆截面时 由于要满足短路电流热稳定和电动力稳定的要求 使得必须选择重型的电气设备 从而发电厂和变电所以及供电网的投资增大 因此在大容量发电厂和变电所中 必须采取限制短路电流的措施使短路电流水平降低 以便采用价格较便宜的轻型电器以及截面较小的电缆 作者 版权所有 限制短路电流的方法 限制短路电流的方法从根本上讲 是增大电源至短路点的等效阻抗 就是说 要减少并列 增加串联 具体的方法有 选择适当的主接线形式和运行方式加装串联的限流电抗器使用低压分裂绕组变压器 作者 版权所有 一 加装限流电抗器 电抗器是由铜或铝导线绕制而成的空心线圈 在专设的支架上浇注成水泥支柱 故又称 水泥电抗器 由于电抗器没有铁芯 所以其电抗Xk恒定不变 电抗器主要用在6 10kV配电装置中 目的在于限制发电机回路和发电机电压负荷用户侧短路时的短路电流水平 以便在这些回路中选用轻型电气设备 从而减少投资 按结构不同 电抗器分为 普通电抗器 和 分裂电抗器 两种 普通电抗器按安装地点不同又分为 出线电抗器 和 母线电抗器 作者 版权所有 一 加装普通电抗器 1 出线电抗器 出线电抗器安装在发电机电压