电气设备-项目三认识电力系统电气主接线

1、电气设备电气设备- -项目三认识电力系统电气项目三认识电力系统电气主接线主接线目 录1认识电力系统2认识高压电气设备3认识电力系统电气主接线4高压电气设备的布置5高压电气设备的选择03认识电力系统认识电力系统电气主接线电气主接线项目导读本项目对电气主系统和电气主接线的概念、作用和对电气主接线的基本要求做了详细介绍，对发电厂和变电站自用电概念与基本要求做了介绍。通过对各类型的电气主接线的接线特点、主要优缺点及适用范围的分析，使学生能够掌握电气主接线的概念和基本操作。本项目介绍的知识是学生在供配电工作岗位上必须掌握的重要内容。知识目标技能目标 掌握电气主系统和电气主接线的概念、作用和对电气主接线的

2、基本要求。 掌握各类型的电气主接线的接线特点、主要优缺点及适用范围。 了解发电厂和变电站电气主接线的涉及步骤。 掌握电力主接线图的识图方法。 能按要求画出主接线图并分析其接线和操作特点。 能分析典型发电厂和变电站电气主接线。任务3.1 认识电气主接线任务浏览任务3.2 认识电气主接线的类型任务3.3 掌握限制短路电流的方法任务3.4 认识发电厂变电站自用电任务任务3.1 3.1 认识认识电气主接线电气主接线一、电气主接线的基本概念发电厂和变电所中的一次设备，按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，简称主接线，又称一次接线或主电路。电气主接线是电力系统的重要组成部分，它表明发电厂或变电所内

3、的发电机、变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备以最优化的接线方式和系统相连接，同时也表明发电厂、变电所内各种电气设备之间的连接方式。它把各电源送来的电能汇集起来，并分配给各用户。任务任务3.1 3.1 认识认识电气主接线电气主接线二、对电气主接线的要求1.可靠性衡量主接线的可靠性一般可从以下几个方面分析：（1）断路器检修时是否影响供电。（2）设备和线路故障或检修时，停电线路数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的继续供电。（3）有没有使发电厂和变电所全部停止工作的可能性等。（4）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。2.灵活性3.经济性主接线的灵活性主要体现在主接

4、线在正常运行或故障情况下都能迅速改变接线方式，具体情况如下。（1）调度灵活、操作方便。（2）检修灵活。（3）扩建灵活。（4）事故处理灵活。主接线在保证安全可靠、操作方便的基础上尽可能地减少与接线方式有关的投资，使发电厂和变电所尽快地产生经济效益。（1）省投资。（2）年运行费用小。（3）占地面积小。任务任务3.1 3.1 认识认识电气主接线电气主接线三、电气主接线图电气主接线中的设备用标准的图形符号和文字符号表示的电路图称为电气主接线图。电气主接线图一般绘成单线图，只是在局部需要表明三相电路不对称连接时，才绘制成三线图；若有中性线（或接地线），可用虚线表示，主要使主接线清晰易看。在发电厂或变电站

5、的控制室内，为了表明发电厂（变电站）主接线实际运行状况，通常设有电气主接线的模拟图。运行时，模拟图中的各种电气设备所显示的工作状态必须与实际运行状态相符。电气主接线图表示了各主要设备的规格、数量，反映了各设备的作用、连接方式和各回路间的相互联系。5.变压器母线组接线4.双母线双断路器接线3.一个半断路器接线任务任务3.2 3.2 认识认识电气主接线的类型电气主接线的类型一、有汇流母线的电气主接线1.单母线和单母线分段接线2.双母线和双母线分段接线（1）单母线接线发电厂和变电所接线的基本回路是引出线（简称出线）和电源（也称进线）。其中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。

6、母线WB是引出线和电源间的中间环节，使每一引出线都能从每一电源得到电能。各出现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。单母线接线的优点：简单清晰、设备少、投资小，运行操作方便且有利于扩建，但可靠性和灵活性较差。单母线接线的主要缺点：当母线或任一母线隔离开关检修或发生短路故障时，各回路必须在检修和短路事故未消除之前的全部时间内停止工作。任一回路断路器检修，该回路要停止供电。具体适用范围如下：610kV配电装置，出线回路数不超过5回。3563kV配电装置，出线回路数不超过3回。110220kV配电装置，出线回路数不超过2回。（2）单母线分段接线根据电源的容量和数目，用

7、分段断路器将母线分为几段，一般为23段。单母线分段后，可提高供电的可能性和灵活性。在正常运行时，分段断路器QFd可以接通运行也可以断开运行。为了防止因电源断开而引起的停电，分段断路器除装设继电保护装置外，还应装设备用电源自动投入装置，即任一电源故障，电源回路断路器自动断开，分段断路器断开运行时还可以起到限制电流的作用。单母线分段接线的优点：缩小母线故障的影响范围。保证对重要用户的供电。缩小了停电范围。单母线分段接线的缺点：当一段母线故障或检修时，虽然缩小了停电范围，但仍有停电问题。任一出线的断路器检修时，该回路必须停止工作。扩建时，需向两端均衡扩建。具体使用范围如下：610kV配电装置，出线回

8、路数为6回及以上时，每段所接容量不宜超过25MW。3563kV配电装置，出线回路数不宜超过8回。110220kV配电装置，出线回路数不宜超过4回。（3）单母线分段带旁路母线的接线具有专用旁路断路器的分段单母线带旁路母线接线旁路母线的作用是：检修任一接入旁路母线的进出线回路的断路器时，由旁路断路器代替该回路断路器工作而使该回路不停电。分段断路器兼作旁路断路器的分段单母线带旁路母线接线为了减少投资，可不设专用旁路断路器，而用母线分段断路器QFd兼作旁路断路器，常用的接线如图3-4所示。旁路母线可与任一段母线连接。其缺点是在QFd作旁路断路器使用时，两段母线不能并列运行。分段兼旁路断路器的其他接线形

9、式如图3-5所示。（1）双母线接线双母线接线中有两组母线，并且可以互为备用。每一电源和每一出线回路都经一台断路器和两组母线隔离开关分别与两组母线连接，这是与单母线接线的根本区别。两组母线之间通过母线联络断路器QFc连接，有两组母线后，运行的可靠性和灵活性大大提高。双母线接线与单母线分段接线相比的优点:供电可靠性高。运行方式灵活。便于扩建。与单母线分段接线相比其缺点是：双母线的设备增多，配电装置布置复杂，投资和占地面积增大；容易发生误操作；检修任一回路断路器时，该回路仍停电；当一组母线故障时引起短时停电；双母线存在全停的可能。其适用范围如下： 610kV配电装置，当短路电流较大、出线需带电抗器时

10、。 3563kV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。 110220kV配电装置，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。（2）双母线分段接线双母线三分段接线它是用分段断路器将双母线中的一组母线分为两段，该接线有两种运行方式。1）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连。2）上面一组母线也作为一个工作母线，电源和负荷均分在三个分段上运行，母联断路器和分段断路器均合上，这种方式在一段母线故障时，停电范围约为1/3。双母线四分段接线它是用分段断路器将双母线中的两组母线各分为两段，并设置两台母联断路器。正常运行时

11、，电源和线路均分在四段母线上，母联断路器和分段断路器均合上，四段母线同时运行。当任一段母线故障时，只有14的电源和负荷停电；当任一母联断路器或分段断路器故障时，只有12的电源和负荷停电。双母线带旁路母线的接线双母线接线可以用母联断路器临时代替出线断路器工作，如图3-9所示。图3-10所示为带旁路母线的双母线接线。每一回路经一台断路器接至一组母线，两回路间设一联络断路器，形成一“串”。两个回路共用三台断路器，故又称3/2（一个半）接线。正常运行时，所有断路器都是接通的，形成多环状供电，因此具有很高的可靠性和灵活性。（1）一个半断路器接线的特点（2）选用该类型接线需注意的事项（3）适用范围在接线中

12、，每一回线路经两台断路器分别接在两组母线上。断路器检修和母线故障时，回路不需要停电，它具有一个半断路器接线的一些优点。当回路较多时母线可以分段。这种接线的主要特点如下：（1）具有很高的可靠性。（2）运行方式灵活。（3）分期扩建方便。（4）利于运行维护。（5）设备投资高。考虑到变压器是静止的设备，其运行可靠性较高，故障率较低，切换操作的次数也较少的特点，在采用双断路器接线或一个半断路器接线时，为节省投资，变压器不接在串内，而经隔离开关接到母线上。当变压器故障时，保护动作，断开各母线侧断路器。接线的回路数较多时，变压器故障要断开较多断路器（如5台），也可将变压器经1台断路器接到母线上。当变压器故障

13、时，只断开1台断路器。任务任务3.2 3.2 认识电气主接线的类型认识电气主接线的类型二、无汇流母线的电气主接线1.桥形接线2.多角形接线3.单元接线（1）内桥接线桥断路器QF3接在变压器侧，断路器QF1和QF2接在引出线上。其主要运行特点：线路投入和切除时操作方便，变压器操作比较复杂。内桥接线一般仅适用于线路较长、变压器不需要经常切换操作的情况。（2）外桥接线外桥接线是桥断路器QF3接在线路侧，QF1和QF2接在变压器回路中。其运行特点与内桥接线相反，线路投入和切除时操作复杂，变压器的操作简单。采用外桥接线时，为避免在检修桥断路器时使环形电网开环，可在桥断路器外侧加一跨条。多角形接线，相当于

14、将单母线用断路器按电源和引出线数目分段，然后连接成环形的接线。目前比较常用的有三角形和四角形接线。这种接线有较高的可靠性和灵活性，且运行操作方便，容易实现自动控制。但在检修断路器时，接线须开环运行。多角形接线在闭环和开环运行状态时，各设备通过的电流差别很大，使设备选择困难，继电保护复杂化。此外，多角形接线不便于扩建。发电机和主变压器直接连成一个单元，再经断路器接至高压母线，这种接线形式称为发电机一变压器单元接线。任务任务3.3 3.3 掌握掌握限制短路电流的方法限制短路电流的方法一、短路电流限制1.变压器或供电线路分列运行2.低压分裂绕组变压器的应用在降压变电所中，如图3-17(a)所示，将变

15、压器低压侧母线分段断路器断开运行。这样，在变压器低压侧电网中短路时，如低压母线上d点短路，短路电流值要比变压器并联运行时小得多，可以起到限制短路电流的作用。由两条平行线路供电的大容量电气装置，如图3-17(b)所示。显然在这种情况下母线分段断路器断开，两条线路分列运行，可使d点的短路电流比并联运行时小得多。因此，为了限制短路电流，在两条平行线路供电的终端降压变电所中，也可采用供电线路分列运行方式。低压分裂绕组变压器是一种多绕组变压器。目前我国常用的有两种电压且在低压侧有两个绕组（分裂绕组）的分裂变压器，而且在电气上彼此不相连接、容量相同（一般为额定容量的50%60%）、阻抗相等。其等值电路与三

16、绕组变压器相似。由于采用了低压分裂绕组变压器，与普通变压器相比，在同容量、同百分电抗时，低压侧短路电流减少了一半。任务实施一、火力发电厂电气主接线实例分析1.实例：某中型热电厂电气主接线图2.分析任务实施二、水力发电厂电气主接线分析1.实例：某中型水电厂电气主接线2.分析任务实施三、变电所电气主接线分析1.实例：某枢纽变电所电气主接线2.分析任务任务3.4 3.4 认识认识发电厂变电站自用电发电厂变电站自用电一、自用电的概念1.自用电的基本要求2.厂用电和厂用电率发电厂和变电所的自用电，是指发电厂和变电所在生产、运行过程中自身的用电，在发电厂中称为厂用电，在变电所中称为所用电。给自用电供电的电

17、源、接线和设备必须可靠，以保证发电厂和变电所的正常运行。自用电的耗电量要尽可能少，以提高发电厂和变电所运行的经济性。所以，自用电是影响发电厂和变电所可靠、经济运行的重要方面。各类发电厂和变电所自用电的重要程度不同，其自用电接线也不同。3.厂用电的组成电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明等用电设备都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。厂用电的可靠性，对电力系统的安全运行非常重要。发电厂在生产电能的过程中，一方面向系统输送电能，另一方面发电厂本身也在消耗电能。厂用电耗电量占同一时期内全厂总发电量的百分数，称为厂用电率。厂用电率可计算为发电厂用电一般由下列各部分组成：（1）厂用电变压器及

18、其引接装置。（2）厂用配电装置。（3）电站内全部电动机及其启动、保护、操作电气设备。（4）电站的照明及电热用电。（5）厂用电系统的全部电力网络。任务任务3.4 3.4 认识认识发电厂变电站自用电发电厂变电站自用电二、发电厂变电站的自用负荷1.发电厂厂用电负荷2.变电所所用电负荷（1）厂用电负荷分类按厂用电负荷的用途分类1）直接为机组服务的机组自用电。2）全厂公用电。按用电负荷的重要程度分类1）类负荷2）类负荷3）类负荷4）事故保安负荷按运行方式分类1）经常连续运行负荷。2）经常断续或短时运行负荷。3）不经常连续运行负荷。4）不经常断续或短时运行负荷。（2）厂用电负荷的统计原则短时而不经常运行或

19、断续而不经常运行的负荷，可不计入计算负荷内。连续而不经常运行的负荷，应计入计算负荷内。互为备用的用电设备，只计入同时运行的用电设备台数。（1）所用电负荷变电所所用负荷的用电称为所用电。所用电负荷很少，主要负荷有主变压器冷却系统、强迫油循环油泵电动机、冷却器风扇电动机和水冷变压器的水循环系统电动机；变电所的消防系统，包括消防水泵、变压器的水喷雾系统的水泵电动机；变电所采暖、通风、空调系统的电源；变电所给排水系统的水泵电动机；变电所的户内外照明；电气设备控制箱的加热、通风、去湿；蓄电池充电；变电所的检修、试验电源；生活用电等。（2）所用电负荷性质按所用负荷的重要性，所用负荷可分为三类：I类负荷。类

20、负荷。类负荷。任务任务3.4 3.4 认识认识发电厂变电站自用电发电厂变电站自用电三、发电厂变电站的电源1.发电厂厂用电源2.变电所所用电源（1）工作电源工作电源是保证各段厂用母线正常工作的电源。由于发电厂均接人电力系统运行，因此厂用高压工作电源，广泛采用发电机电压回路引接的方式。图3-23厂用电源引接方式一的特点及适用范围图3-24厂用电源引接方式二的特点及适用范围图3-25厂用电源引接方式三的特点及适用范围图3-26厂用电源引接方式四的特点及适用范围（2）备用电源或起动电源厂用备用电源是指在事故情况下失去工作电源时，保证给厂用电供电的备用电源，故也称事故备用电源。要求备用电源供电可靠，并有

21、足够大的容量。起动电源是指在厂用工作电源完全消失的情况下，保证使机组快速起动时向必需的辅助设备供电的电源。高压厂用备用电源或起动电源，可采用下列引接方式：当有发电机电压母线时，由该母线引接1个备用电源。当无发电机电压母线时，由升高电压母线中电源可靠的最低一级电压母线或由联络变压器的低压绕组引接，并能保证在全厂停电的情况下从外部电力系统取得足够的电源。当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路供给。（3）事故保安电源。当厂用电源完全消失时，为确保在事故状态下能安全停机，应设置交流事故保安电源，并能自动投入，保证事故保安负荷用电。交流事故保安电源宜采用快速起动的柴油发电机组、蓄电池组或由外部引来可

22、靠的交流电源。此外，还应设置交流不停电电源。变电所所用电源的引接方式如下：（1）当所内有较低电压母线时，一般由较低电压母线上引接12台所用变压器，如图（a）、（b）为一台所用变压器从两段低压母线上引接，图（c）为两台所用变压器分别从两段低压母线上引接。这种引接方式具有经济性和可靠性较高的优点。（2）当有可靠的635kV电源联络线时，将一台所用变压器接于联络线断路器外侧，更能保证所用电的不间断供电，如图（d）所示。这种引接方式对采用交流操作的变电所及取消蓄电池组而采用硅整流或复式整流装置取得直流电源的变电所尤为重要。任务任务3.4 3.4 认识发电厂变电站自用电认识发电厂变电站自用电四、发电厂变

23、电站自用电接线1.发电厂用电接线（1）对厂用电接线的要求供电可靠，运行灵活。各机组的厂用电系统应是独立的，特别是200MW及以上机组更应做到这一点。全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线。充分考虑发电厂正常、事故、检修、启停等运行方式下的供电要求，一般均应配备可靠的启动备用电源，且尽可能地使切换操作简便，启动备用电源能在短时内投入。供电电源应尽量与电力系统保持紧密的联系。充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡，尽量减少改变接线和更换设置。任务任务3.4 3.4 认识发电厂变电站自用电认识发电厂变电站自用电四、发电厂

24、变电站自用电接线1.发电厂用电接线（2）厂用电接线的设计原则厂用电接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转。接线应能灵活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求。厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由本机组供电,缩小了故障范围，接线也简单。设计时还应适当注意其经济性和发展的可能性，并积极慎重地采用新技术、新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性。在设计厂用电系统接线时，还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行分析和论证。任务任务3.4 3.4 认识发电厂变电站自用电认识发电厂变电站自用电四、发电厂变电站自用电接线1.发电厂用电接线（

25、3）厂用电接线形式发电厂用电系统接线通常都采用单母线分段接线形式，并多以成套配电装置接受和分配电能。厂用电各级电压母线均采用按锅炉分段接线方式，具有下列特点：若某一段母线发生故障，只影响其对应的一台锅炉的运行，事故影响范围局限在一机一炉。厂用电系统发生短路时，短路电流较小，有利于电气设备的选择。将同一机炉的厂用电负荷接在同一段母线上，便于运行管理和安排检修。任务任务3.4 3.4 认识发电厂变电站自用电认识发电厂变电站自用电五、自用变压器的选择1.厂用变压器型式选择目前生产的厂用变压器有油浸式和干式两种。2.厂用变压器容量及台数选择厂用变压器容量与厂用变压器台数及备用容量方式有关。一般小型水电站采用机组自用电与全厂公用供电方式，厂用变压器的台数为12台。当装设一台厂用变压器时，厂用变压器容量应大于或等于计算负荷，一般不考虑过负荷运行。3.厂用变压器的阻抗选择厂用变压器的阻抗应使低压电器选用合理，并满足电动机正常启动和成组电动机自启动的要求。4.自启动容量校验在厂用电消失后，为使机组能迅速恢复正常运行，当备用电源投入时，应能保证重要的厂用电负荷能自启动。计算表明，当厂用变压器阻抗为4%且自启动时母线电压允许值为额定电压的60%