电气运行技术与管理

1 第二章电气一次系统及运行 电气运行技术与管理 黄河水院自动化工程系 2 1电气设备的主接线 2 第二章电气一次系统及运行 2 1电气设备的主接线2 2厂用电系统及接线2 3电气主接线运行方式 电气运行技术与管理 3 2 1电气设备的主接线 一 对电气主接线的基本要求二 电气主接线的基本形式三 发电厂的主接线特点 电气运行技术与管理 第二章电气一次系统及运行 4 2 1电气设备的主接线 电气主接线又称一次接线 是由髙压电器通过连接线 按其功能要求组成接受和分配电能的电路 成为传输强电流 高电压的网络 对于电力系统而言 主接线代表了发电厂或变电所电气部分的主体结构 是电力系统网络结构的重要组成部分 5 2 1电气设备的主接线 一 对电气主接线的基本要求 1 供电的可靠性安全生产是电力生产的首要任务 保证供电可靠是电气主接线最基本的要求 2 运行的灵活性电气主接线应能适应各种运行状态 满足调度灵活 操作方便的基本要求 正常运行时能安全可靠地供电 而在系统故障或电气设备检修及其他特殊情况下 也能适应调度的要求 灵活 简便 迅速地倒换运行方式 使停电时间最短 影响范围最小 所以要求电气主接线必须满足调度灵活 操作方便的基本要求 3 运行的经济性和扩建的可能性主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理有扩展余地 6 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 可分为两大类 有汇流母线的接线形式无汇流母线的接线形式 有汇流母线的接线形式包括 单母线单母线分段单母线旁路双母线双母线分段双母线带旁路双母线3 2接线等形式 无汇流母线的接线形式包括 单元接线桥形接线角形接线等形式 7 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 1 单母线接线 一 各有汇流母线的电气主接线特点 其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回路 母线既可保证电源并列工作 又能使任一条出线都可以从电源1或电源2获得电能 8 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 1 单母线接线 一 各有汇流母线的电气主接线特点 特点简单 清晰 设备少 投资省 运行操作方便 有扩展余地 但可靠性和灵活性较差当母线故障或检修 或母线隔离开关检修时 整个系统全部停电 断路器检修期间也必须停止该回路的供电 适用范围单电源的发电厂和变电所 且出线回路数少 用户对供电可靠性要求不高的场合 9 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 单母线分段 一 各有汇流母线的电气主接线特点 单母线用分段断路器进行分段 可以提高供电可靠性和灵活性 对重要用户可以从不同段引出馈电线路和电源供电 当一段母线发生故障 分段断路器自动将故障段隔离 保证正常段母线不间断供电 不致使重要用户停电 10 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 单母线分段 一 各有汇流母线的电气主接线特点 特点减少母线故障或检修时的停电范围断路器检修期间必须停止该回路的供电 母线分段的数目 通常以2 3分段为宜 分段太多增加了分段断路器 适用范围6 10kV配电装置出线6回及以上 35kV出线数为4 8回 110 220kV出线数为3 4回 11 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 2 单母线加装旁路母线 一 各有汇流母线的电气主接线特点 出线经旁路隔离开关QS3与旁路母线连接 QFP为旁母断路器 旁路母线的作用 可以不停电检修任一 进 出线断路器 从而提高了供电的可靠性 12 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 2 单母线加装旁路母线 一 各有汇流母线的电气主接线特点 正常运行时 QFP和QS3断开 当检修出线断路器QF1时 先闭合旁母断路器QFP两侧的隔离开关QSP1 QSP2 再闭合QFP和QS3 然后断开QF1及其线路隔离开关QS2和母线隔离开关QS1 这样QF1便退出工作 通过QFP和QS3向线路L2供电 13 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 架设旁路母线的原则 也适用于双母线 10kV线路 一般不装 原因 重要用户双电源供电 10kV断路器价格低 可设专用备用断路器 手车式 35kV线路 一般不装 原因同上 但下列情况也可以考虑 出线回路数很多时 8回 有较重要的用户且单电源供电 110kV及以上线路出线较多时 一般均装设 原因 断路器检修时间长 5 天 线路停电影响范围大 中小型水电厂 不设旁路母线 原因 断路器检修安排在枯水季节 装旁母可以不停电检修任一 进 出线断路器 14 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 3 双母线接线 一 各有汇流母线的电气主接线特点 是我国最常用的电气主接线形式之一 每回线路都经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线连接 母线之間通过母线联络断路器QF 简称母联 连接 使运行的可靠性和灵活性大为提高 电源1 15 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 3 双母线接线 一 各有汇流母线的电气主接线特点 运行方式灵活母联QF断开 一组母线工作 另一组母线备用 全部进出线接于运行母线上 母联QF断开 进出线分别接于两组母线 两组母线分裂运行 母联QF闭合 电源和馈线平均分配在两组母线上 电源1 16 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 3 双母线接线特点 一 各有汇流母线的电气主接线特点 1 母线可以轮流检修而不致使供电中断 当一组母线检修时 可将该母线上的电源和负荷切换到另一组母线上运行 2 如遇一组母线故障 只影响一半左右的电源和负荷短时停电 可将故障母线上的负荷和电源倒向正常母线上运行 能迅速恢复供电 3 当进出线母线隔离开关需要检修时 只需该进线 或出线 和一组母线停电 而不影响其他回路的正常供电 电源1 17 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 3 双母线接线特点 一 各有汇流母线的电气主接线特点 4 调度灵活 各电源和负荷可以在任意一组母线上运行 并可根据潮流变化或其他要求改变运行方式 5 扩建方便 双母线可以向左右任意一个方向扩建出线 且扩建时不影响供电 6 便于试验 当需要时可以空出一组母线供出线或母线试验而不影响供电 还可将母线联络断路器与被试线路断路器串联运行 形成双重保护 以保证试验时的安全 此外 当进出线断路器出现异常 如不能操作 时 也可采用上述串联运行方式将线路停下 电源1 18 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 3 双母线接线特点 一 各有汇流母线的电气主接线特点 7 双母线进出线断路器与保护为一对一方式 故保护方式比较简单 8 布置清晰 便于运行人员记忆和操作 电源1 19 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 3 双母线带旁路接线 一 各有汇流母线的电气主接线特点 QF1为母线联络断路器QF2为旁路断路器两者即可分别设置 也可将两者合并 20 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 3 双母线带旁路接线 一 各有汇流母线的电气主接线特点 9 当装设有旁路母线时 出线断路器需要检修时可用旁路断路器代替 线路可不停电 我国220KV配电装置常采用旁路母线 以满足断路器检修时不影响进出线正常运行的要求 但随着断路器制造质量的日益提髙 旁路母线的应用范围已逐渐减少 目前规程已规定 采用FS6断路器的主接线不宜设旁路设施 21 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 3 双母线接线 一 各有汇流母线的电气主接线特点 双母线接线的缺点 1 在改变运行方式时 母线隔离开关作为操作电器进行操作 倒闸操作比较复杂 因而易造成误操作 2 双母线存在全停的可能 如母线联络断路器故障 短路 或一组母线检修而另一组母线故障 或出线故障 断路器拒动 时 这一缺点对于大容量电厂和330 500KV系统的影响尤为严重 电源1 22 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 4 双母线一台半断路器接线方式 一 各有汇流母线的电气主接线特点 在两组母线W1 W2之间 形成一个三台断路器构成的 断路器串 每二台断路器之间引出一条回路 进出线或电源 每串引两条回路 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 在装有大型发电机组的电厂被广泛采用 23 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 4 双母线一台半断路器接线方式 一 各有汇流母线的电气主接线特点 W1 W2 采用交叉配置的原则 在每个 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 一回出线靠近A母线 另一回出线靠近B母线 两个电源进线亦相应变换了位置 这样的排列特点 能最大限度地缩小故障范围 确保发电厂和系统的稳定运行 24 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 4 双母线一台半断路器接线方式 一 各有汇流母线的电气主接线特点 特点具有较高的供电可靠性及运行灵活性 母线故障 只跳开与此母线相连的断路器 任何回路不停电 任一断路器检修或故障时 均不影响正常的发供电仅需断开该断路器及其两侧的隔离开关 隔离开关不作操作电器 减少了误操作的几率 W1 W2 25 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 4 双母线一台半断路器接线方式 一 各有汇流母线的电气主接线特点 缺点使用设备较多 投资较大 二次控制接线和继电保护配置也比较复杂 W1 W2 适用范围大型电厂和变电所的超高压配电装置 26 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 1 发电机 变压器组单元接线 二 无汇流母线的电气主接线 1 发电机 变压器单元接线形式 2 扩大单元接线形式 27 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 1 发电机 变压器组单元接线 二 无汇流母线的电气主接线 为了提髙电力系统稳定性 加强受端电网与电源间的联系 在远离负荷中心的大型发电厂 推荐采用发电机 变压器 线路单元接线方式 图a 这种接线方式使用设备最少 接线简单 省去了髙压配电装置 明显地减少了检修工作量和运行操作量 相应的事故概率也少得多 缺点是 当线路发生故障或需要检修时 以及发电机变压器组故障或检修时 互相牵制 被迫停运 发电机 变压器 线路单元接线 28 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 1 发电机 变压器组单元接线 二 无汇流母线的电气主接线 对于容量在200MW以上的发电机组一次接线 大都采用发电机 变压器组单元接线 图b 图中单元接线仅在变压器高压侧装设断路器 采用发电机变压器组单元接线 有利于实现机 炉 电集中控制 接线简单 清晰 维护 运行管理方便 从而提高运行可靠性 29 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 1 发电机 变压器组单元接线 二 无汇流母线的电气主接线 目前我国及许多国家的大容量机组的单元接线中 发电机出口一般不装设断路器 其理由是 大电流大容量断路器 或负荷开关 投资较大 而且在发电机出口至主变压器之间采用封闭母线后 此段线路范围的故障可能性亦已降低 甚至在发电机出口也不装隔离开关 只装设可拆的连接片 以供发电机测试时用 30 封闭式母线图片 发电机 变压器单元式接线 31 主封闭母线 分支封闭母线 主变压器 厂用变压器 电压互感器 避雷器 观察孔 封闭式母线侧视图 32 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 2 桥形接线 二 无汇流母线的电气主接线 内桥式接线 外桥式接线 桥 跨条 使用断路器数目最少 33 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 2 桥形接线 二 无汇流母线的电气主接线 当输电线路较长 故障概率较多 而变压器又不需要经常切除时 采用内桥式接线比较合适 34 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 2 桥形接线 二 无汇流母线的电气主接线 外桥式接线则在出线较短 且变压器随经济运行的要求需经常切换 或系统有穿越功率流经本厂 如双回路出线均接入环形电网 时 就更为适宜 正常运行时桥连断路器处于闭合状态 跨条上的旁路隔离开关处于断开状态 35 2 1电气设备的主接线 二 电气主接线的基本形式 2 桥形接线 二 无汇流母线的电气主接线 采用三台变压器和三回出线组成双桥形接线 桥形接线采用设备少 接线清晰简单 但可靠性不高 且隔离开关又用作操作电器 只适用于小容量发电厂或变电所 以及作为最终将发展为单母线分段或双母线的初期接线方式 36 2 1电气设备的主接线 三 发电厂的主接线特点 1 火力发电厂电气主接线 升高电压级的接线形式应根据机组容量 输送容量大小 电压等级 出线回路数多少以及负荷的重要性等予以具体分析 区别对待 可以采用单母线分段接线 双母线接线 3 2接线等形式 当出线回路数较多时 还应增设旁路母线 对大容量机组 超髙压输电系统 无论什么原因 诸如断路器临时检修 母线故障 人员误操作等造成线路或电源 进线停用或发电机限制出力 均可能影响电力的生产 对系统将造成较大冲击 造成的损失将十分巨大 综合经济 技术比较 双母线一台半断路器主接线的运行方式灵活性 供电可靠性更显突出 因而在大容量机组电厂的广泛采用 37 2 1电气设备的主接线 三 发电厂的主接线特点 1 火力发电厂电气主接线 但从整个电网的角度来看 双母线一台半断路器接线方式并不能完全满足电网稳定结构的基本要求 因此 在远离负荷中心的大型发电厂 越来越多的采用发电机 变压器 线路单元接线方式或双母线双断路器 母线分开运行 机组和出线均衡配置的接线和运行方式 基于上述理由 随着电网规模进一步扩大 远距离发电厂单机容量及总装机容量的增加 将来有相当数量的发电厂接线方式也许不再采用双