第讲电气主接线及设计

1、第第5 5讲讲 电气主接线及设计（电气主接线及设计（1 1）内容提要：u1 电气主接线的基本要求和设计程序u2 主接线的基本接线形式u3 主变压器的选择u4 限制短路电流的方法u5 电气主接线设计举例5.1 电气主接线的基本要求和设计程序5.2 主接线的基本接线形式二阶电路图电气主接线指一次设备的连接电路，又叫一次接线或主电路。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。图中的主要元件有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

2、力作用下的状态。QF、QS处于断开位置。图5-1某火电厂的电气主接线图电气主接线方式表明了发电机、变压器、断路器和线路等电气设备的数量、规格、连接方式及可能的运行方式；主接线的好坏，直接关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，直接影响到工农业生产和人民生活；电气主接线图是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据。p 电气主接线的重要性 运行可靠：保证连续供电 在事故状态下尽量缩小停电范围和停电时间 在设备检修时尽可能不停电p 电气主接线的基本要求 运行灵活、方便：接线灵活，多运行方式，且不至发生误操作 经济性：节省投资，降低损耗，减少占地 便于扩建：火电厂或变电所p 电气主接线的设计程

3、序 四个阶段：初步可靠性研究可靠性研究初步设计施工设计图1、对原始资料分析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 设计步骤与内容：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，主接线的形式不一样。u 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u 有汇流母线主接线的基本环节有3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。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

4、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，使整个主接线的环节减少，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，配电装置占地面积增大。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，减少开关设备和占地面积。p 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、有汇流母线的基本接线形式、有汇流母线的基本接线形式单母线双母线最原始、最

5、简单的接线G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS5WL：线路（出线）QS1/QS2：电源隔离开关QS3：母线隔离开关QS4：出线隔离开关QF1/QF2：电源断路器QF3：出线断路器WB：母线QS5：接地开关G：电源（进线）p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。单母线接线特点G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS5p母线保证发电机G1、G2并列工作，又能使任何一条引出线都可以从母线上获得电源。q 每一回路均装设有断路器QF和隔离开关QS。断路器具有专用的灭弧装置，可以开断、闭合正常的负荷电流或开断

6、短路故障电流。隔离开关没有专门的灭弧装置，开合电流能力很低，但有明显的隔离间隙，能隔离电压，装设于断路器两侧，用于断路器停电检修时隔离电压。单母线接线回路的基本组成G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS5原因：q 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。q 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。单母线接线回路的基本组成G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS5q 发电厂和变电所电气设

7、备有运行、备用和检修三种工作状态。电气主接线的倒闸操作q 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”。q 倒闸操作正确与否，直接影响安全运行。q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：切 除 W L 1 （ 断 电 ） ：拉开 QF3 QS4 QS3投 入 W L 1 （ 送 电 ） ：合上 QS3 QS4 QF3电气主接线的倒闸操作G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS5p 基本的操作原则：操作QS必须是在QF断开的时候进行防止隔离开关带负荷（故障）拉、合闸电气主接线的倒闸

8、操作G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS5p 基本的操作原则：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电气主接线的倒闸操作G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS5误操作隔离开关不发生在母线隔离开关上（母线短路比线路短路故障更严重）q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）电磁闭锁、机械闭锁、电脑闭锁电气主接线的倒闸操作G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS5

9、u 防止带负荷拉合隔离开关电气主接线的倒闸操作 - “五防”G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS5u 防止带电挂接地线u 防止带地线合隔离开关u 防止误入带电间隔u 防止误拉合断路器q接线简单、清晰，所用电气设备少，操作方便，投资小，便于扩建；q隔离开关QS仅用作隔离电压，不作为操作电器。单母线接线的优点G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS5 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。 母线和母线侧隔离开关或断路器故障时，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

10、电。 某一电源或出线断路器检修时，必须停止该回路的工作。单母线接线的不足-可靠性、灵活性较差G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS5p 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。p 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。单母线接线的适用场合G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS5为了解决纯粹单母线可靠性和灵活性差的问题，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：G1QF3WBG2WL1QS4QS

11、3QF1QS1QF2QS2WL3WL4WL2QFdQFd图中：QFd两侧的隔离开关用于检修QFd时隔离电压。p 母线分段数目取决于电源数目和功率以及电网的接线和电气主接线的工作形式。分段的数目一般在23段(、段)。（分断越多，故障停电范围越小；但增加QFd、且配电装置运行更复杂）p 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。（避免产生过大的环流）单母线分段接线回路的基本组成G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL3WL4WL2QFd 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

12、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。（降压变电站的低压侧母线：限制短路电流，简化保护配置）单母线分段接线的运行方式G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL3WL4WL2QFd 正常运行时，分段断路器QFd闭合。当任一母线发生短路故障时，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。单母线分段接线的运行方式G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL3WL4WL2QFd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

13、。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。（两段母线同时故障的几率几乎为0）。单母线分段接线的运行方式G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL3WL4WL2QFd 正常运行时，分段断路器QFd闭合。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。缺点：每个母线段都相当于一个单母线，故可靠性仍偏低 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

14、制和中断。 任一回路断路器检修时，该回路仍必须停止工作单母线分段接线的优缺点为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，可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：包括“专用旁路断路器”、“分段断路器兼作旁路断路器”和“旁路断路器兼作分段断路器”三种接线单母线（分段）带旁路单母线带旁路接线特点：q 旁路断路器QFp连接旁路母线WBp和工作母线WBq 每一出线回路在线路隔离开关的线路侧用一台旁路隔离开关Q

15、Sp接至旁路母线WBp上电源电源1QF1WB电源电源2QS2QS1QS3QS4QFpWBpQSp专设旁路断路器QFp和旁路母线WBp正常运行时：q 旁路断路器QFp和每条出线的QSp均是断开的，为单母线运行。q 平时旁路母线不带电，减少故障可能。电源电源1QF1WB电源电源2QS2QS1QS3QS4QFpWBpQSp单母线带旁路检修出线断路器QF1时：q 先合上QFp两侧隔离开关，再合上QFp，旁路母线带电；q 合上QSp（等电位），断开QF1、QS2、QS1，这样QF1退出工作，该线路经WB、QFp、WBp、QSp得到供电。电源电源1QF1WB电源电源2QS2QS1QS3QS4QFpWBpQ

16、Sp单母线带旁路优点： 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：u增加了设备；u增大了投资和占地面积电源电源1QF1WB电源电源2QS2QS1QS3QS4QFpWBpQSp单母线带旁路可靠性有所提高，因为检修期间仍以单母线分段运行电源电源1WB电源电源2QFpWBpQFdQSp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断开按单母线分段运行，旁路母线

17、WBp平时不带电。电源电源1电源电源2QS3QS5QS4QFdQS1QS2QS7QS6QF1QSp 分段断路器 QFd 兼作旁路断路器单母线分段带旁路检修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。旁路母线接至QF1对应的母线上电源电源1电源电源2QS3QS5QS4QFdQS1QS2QS7QS6QF1QSp 分段断路器 QFd 兼作旁路断路器单母线分段带旁路具体倒闸操作步骤如下：目的检查WBp完好否合QS5QS4 QFd分QFd QS2目的QFd代QF1合QSp分QF1QS7QS6 分段断路器 QFd 兼作旁路断路器电源电源1电源电源2QS3QS5QS4QFdQS1QS2QS7QS6QF1QSp单母线分段带旁路WBpWBp 旁路断路器兼作分段断路器