第二章电气主接线课件

第二章电气主接线上海电力学院电力与自动化学院《发电厂电气主系统》课程组1可编辑课件PPT教学要求掌握电气主接线的基本形式、接线特点及应用；了解各类发电厂变电站电气主接线的典型接线形式；掌握电气主接线设计中的主变压器的选择；掌握限制短路电流的措施。2可编辑课件PPT电气主接线——将电气一次设备按一定顺序接起来的接受和分配电能的电路。电气主接线图——由各种电气设备的图形符号联接成线所组成的电路图。（用单线图表示）所有符号表示，并按它们的“正常状态”画出→电器所处的电路无电压存在及无外力作用的状态（如QF、QS是断开位置）§2-1对电气主接线的基本要求

一、基本概念3可编辑课件PPT二、对电气主接线的基本要求1、可靠性

——首要任务

2、灵活性

3、经济性4可编辑课件PPT1、可靠性1）发电厂或变电所在电力系统中的地位和作用2）发电厂和变电所接入电力系统的方式

3）发电厂和变电所的运行方式及负荷性质

4）设备的可靠程度

5）长期实践运行经验的积累

二、对电气主接线的基本要求5可编辑课件PPT对电气主接线的基本要求2、灵活性

正常运行时，能适应各种运行方式故障时：快速切除故障，最大可能缩小故障范围留有扩建余地3、经济性

1）投资省2）占地面积少3）电能损耗少

6可编辑课件PPT§2-2主接线的基本形式

一、基本设备及其作用断路器：控制和保护作用有灭弧装置，用于接通和断开正常及短路电流；隔离开关：没有灭弧装置，用于隔离电压，在空气中形成明显断口，保障设备和人身安全；也可用于开合小电流；隔离开关操作原则：先通后断或等电位送电时，先合隔离开关，再合断路器；断电时，先分断路器，再分隔离开关。7可编辑课件PPT二、基本电气主接线形式的分类母线的作用：能量的汇集与分配。8可编辑课件PPT（一）单母线接线1、简单单母线接线（单母不分段）优点：接线简单清晰，操作简便，设备用量少，经济实用；缺点：母线范围内发生故障或母线及母线QS检修时，需停止供电；各单元QF检修时，该单元中断工作。怎么改进？接线特点：只有一条母线，且每一支路均有断路器；

9可编辑课件PPT基本操作一：线路投运、停运线路投运（以L1为例）投运前：L1退出运行，QF2，QS2，QS3打开；接地隔离开关QS4打开。步骤：

1）合母线侧隔离开关QS2；

2）合线路侧隔离开关QS3；

3）合断路器QF2。思考：1、线路投运时为何先合母线侧隔离开关，再合线路侧隔离开关？2、线路停运如何操作？

10可编辑课件PPT2、QF（QS）分段单母线1）用QF1分段单母线①缩小了母线故障和母线检修时的停电范围；②有利于电源间的相互备用和负荷的合理分配。两种运行形式（如图）：并列运行——正常运行时QF1合闸分列运行方式——正常运行时QF1分闸一般分2~3段。

11可编辑课件PPT3、加装旁路的单母分段接线3.1专用旁路断路器旁路的作用：不停电检修断路器。正常运行时旁路断路器1QFp、2QFp和旁路隔离开关是打开的。适用：35kV而出线8回以上；110kV出线6回以上；

220kV出线4回及以上。若采用SF6断路器或手车式开关柜或较易取得备用电源，则不须加设旁路系统。12可编辑课件PPT3.2分段断路器兼作旁路断路器以分段为主，正常时作分段断路器用

QS1，QS2，QF1合上，QS3，QS4，QS5断开，旁路母线不带电QF1作旁路断路器用时（以A段母线带旁路为例）

QS1，QF1，QS4合上，

QS2，QS3，QS5断开，A段B段母线分别按单母线运行13可编辑课件PPT操作之前：1QFp及两侧隔离开关打开，旁路隔离开关1QSp打开，旁路母线WBp不带电；1QF及两侧隔离开关1QS1和1QS2合上。操作步骤：1）将1QFp继电保护设为瞬动，先合上1QFp两侧的隔离开关，然后合上1QFp，向WBp充电；2）若WBp完好，则断开1QFp；3）合上1QSp；4）将1QFp继电保护整定同1QF，合上1QFp；5）断开1QF及两侧隔离开关。基本操作二：不停电检修出线断路器（以1QF为例）14可编辑课件PPT（二）双母线接线接线特点：有两条母线，且每一支路通过两组母线隔离开关分别与两组母线相连。1、双母线接线运行方式：

1)

一些电源和出线固定连接在一组母线上，另一些电源和出线固定连接在另一组母线上，母联断路器QF合上，相当于单母线分段运行；

2)一组母线工作，一组母线备用，全部电源和出线接于工作母线上，母联断路器断开，相当于单母线运行。3)

两组母线同时运行，母联断路器断开（热备用），常用于系统最大运行方式下，以限制短路电流。15可编辑课件PPT特点1）供电可靠可不停电轮流检修母线（倒闸操作）一组母线故障，可迅速恢复供电检修母线隔离开关仅停该线路

2）调度灵活固定连接方式运行备用方式

3）扩建方便思考：检修出线断路器仍需停该线路，怎么办？

16可编辑课件PPT基本操作三：倒母线操作操作步骤（先通后断）：1、合上母联断路器两侧的隔离开关；2、合上母联断路器，向备用母线充电；3、接通备用母线上的隔离开关；4、断开工作母线上的隔离开关；5、断开母联及两侧隔离开关；6、验电、挂地线、检修。17可编辑课件PPT2、双母线带旁路接线作用:不停电检修出线断路器分为：专用旁路断路器母联兼做旁路断路器18可编辑课件PPT基本操作四：不停电检修出线断路器(双母线，专用旁路断路器)操作前状态:双母线采用固定连接方式供电,线路1接于母线W1,旁路断路器及两侧隔离开关断开,旁路母线失电操作步骤:1、给旁路母线充电,检查旁路母线是否完好,若好,断开旁路断路器;2、合上旁路隔离开关QS14,给旁路母线充电;3、合上旁路断路器，对线路1形成两路并供；4、断开线路断路器及两侧隔离开关；5、合上接地隔离开关（或挂接地线），即可检修出线断路器。19可编辑课件PPT（三）一台半断路器接线（3/2接线）有两组母线，每一回路经一台断路器接至一组母线，两个回路间有一台断路器联络，组成一个“串”电路，每回进出线都与两台断路器相连，而同一“串”支路的两条进出线共用三台断路器；正常运行时，两组母线同时工作，所有断路器均闭合。

1、接线特点（1）运行灵活可靠：正常运行时成环形供电，任意一组母线发生故障或检修，均不影响各回路供电；任一断路器检修不引起停电；两组母线同时故障，功率仍能输送。（2）操作方便：隔离开关只起隔离电压作用，避免用隔离开关进行倒闸操作；任意一台断路器或母线检修，只需拉开对应的断路器及隔离开关，各回路仍可继续运行。（3）二次接线和继电保护比较复杂，投资较大。20可编辑课件PPT

接线原则：为提高运行可靠性，防止同名回路（指两个变压器或两回供电线路）同时停电，一般采用交替布置的原则：同名回路应接到不同串上；重要的同名回路还宜交替接入不同侧母线；一般把电源与引出线接到同一串上此类接线的扩展：台断路器接线变压器母线组接线21可编辑课件PPT（四）单元接线1、发电机——变压器单元接线图(a)为发电机与双绕组变压器组成的单元接线，一般装一组隔离开关，但20万千瓦以上机组若采用分相封闭母线，为简化结构隔离开关可省去。图(b)、图（c）分别为自耦变压器、发电机与三绕组变压器组成的单元接线，因一侧支路停运时另两侧支路还可以继续保持运行，因此在变压器三侧设置断路器。

接线特点：发电机与变压器直接连接成一个单元。22可编辑课件PPT2、扩大单元接线

变压器的故障几率远小于发电机的故障几率，则在系统备用能力足够的情况下，小容量的发电机组，可采用两台发电机共用一台变压器的扩大单元接线形式，每台发电机出口均装设一组断路器以便各机组独立开、停。扩大单元接线可以减少变压器台数和断路器数目，可以节省投资、减少占地。23可编辑课件PPT（五）桥形接线内桥

特点：桥靠近变压器侧，变压器投切复杂；线路投切方便。

适用于：变压器投切较少，线路较长，无穿越功率。外桥

特点：桥靠近线路侧，变压器投切方便，线路切投不便。

适用于：变压器需频繁操作，线路较短，有穿越功率。跨条的作用（QS1，QS2）

接线特点：两台主变+两回出线24可编辑课件PPT（六）角形接线常用的角形接线有三角形接线和四角形接线。特点：角形接线中断路器数目与回路数相同，比单母线分段和双母线接线均少用一个断路器，故较经济。任一断路器检修，支路不中断供电，任一回路故障仅该回路断开，其余回路不受影响，其可靠性较高。但是故障后闭环变成开环，开、闭环两种工况，流过设备电流不同，给设备选择带来困难。此接线仅适合于容量不大的水电站。接线特点：母线闭合成环形，并按回路数利用断路器分段。25可编辑课件PPT§2-3主变压器的选择

一、容量和台数的确定1、单元接线的主变压器：发电机—变压器单元接线中的主变容量应按发电机额定容量扣除本机组厂用电后，留有10%的裕度来确定。2、具有发电机电压母线的主变压器：接于该母线上的发电机处于全开满载状态而母线负荷（包括厂用电）又最小时能将全部剩余功率送出。发电机开机容量最小、母线负荷最大时，经主变压器倒送的功率。若发电机母线上接有2台及以上的主变压器时，其中容量最大的一台因故退出运行时，其他主变应能输送母线剩余功率的70%以上。台数一般不少于两台。26可编辑课件PPT3、连接两种升高电压母线的联络变压器高、中压电网的联络变压器应按两级电网正常与检修状态下可能出现的最大功率交换确定容量，其容量一般不应低于接在两种电压母线上最大一台机组的容量；一般设置一台，最多不超过两台。4、变电站主变压器容量计算一般按5~10年负荷规划确定，且考虑负荷性质、电网结构等；重要变电站，考虑当一台主变停运时，其余主变容量在计及过负荷能力允许时间内，满足I类II类负荷的供电；一般性变电站，一台主变停运时，其余主变容量应能满足全部负荷的70%-80%；一般设2台主变。27可编辑课件PPT1、相数容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330kV及以下电力系统，一般选用三相变压器容量为600MW及以上机组单元连接的主变压器和500kV及以上电力系统，可考虑选用单相变压器2、绕组数和结构使用三绕组变压器比使用两台双绕组变压器经济；最大机组容量小于125MW的发电厂，一般选用三绕组变压器机组容量大于200MW的发电厂，一般采用双绕组变压器+联络变压器形式二、主变压器型式和结构的选择28可编辑课件PPT优先采用自耦变压器自耦变压器经济，但自耦变压器只能用于高、中压中性点都有效接地的电网，故其只能用于110kV及以上的发电厂和变电站。且自耦变阻抗较小可能使短路电流增加，故应经计算确定。3、绕组接线组别的确定变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压一致。发电厂主变一般选用YN/D11接线全星形变压器不宜用在中性点不接地系统中4、调压方式的确定无激磁调压——不带电调分接头，调整范围小有载调压——带电调分接头，调整范围：最多可达30%29可编辑课件PPT5、冷却方式的选择自然风冷却；强迫空气冷却；强迫油循环水冷却；强迫油循环风冷却；强迫油循环导向冷却水内冷变压器其他冷却方式：充气式、SF6气体冷却式等30可编辑课件PPT§2-4限制短路电流的方法

一、选择适当的主接线形式和运行方式原则：选用大容量发电机可采用单元接线降压变电所采用母线硬分段在负荷允许的条件下双回路可采用单回路运行环形供电网络在穿越功率最小处开环运行计算阻抗较大的接线和运行方式31可编辑课件PPT二、加装限流电抗器目的：使发电机回路及用户侧能采用轻型断路器。所谓“轻型”，是指断路器额定电流与所控制的电路额定电流相适应，两者额定容量匹配，使断路器及其相应的电器比较经济合理。

1、普通电抗器线路电抗器：限制电缆馈线回路短路电流；布置在断路器外侧；电抗百分值取3%~6%；母线电抗器：装设在母线分段的地方；电抗百分值取8%~12%。

32可编辑课件PPT2、分裂电抗器正常工作，每臂的运行电抗为：一臂出线短路，该臂的运行电抗（单臂型电抗）为：两臂的总电抗（分裂型电抗）为：分裂电抗器的装设地点33可编辑课件PPT三、采用低压分裂绕组变压器正常工作，高压侧开路，低压侧一台发电机短路，34可编辑课件PPT§2-5各种类型主接线的特点

一、发电厂的主接线

（一）火电厂的主接线

1、地方性电厂

一般位于负荷中心，容量较小，生产的电能大部分都用6～35kV电压馈送给近区负荷，所剩电能升压后送入110kV系统。看下图，思考以下问题：1）10.5KV发电机侧电压配电装置采用何种接线？2）主变35KV侧电压配电装置采用何种接线？3）主变110KV电压配电装置采用何种接线？35可编辑课件PPT36可编辑课件PPT2、区域性电厂主接线

区域性电厂总容量和单机容量都较大，生产的电能主要送入系统区域变电站或枢纽变电站。此类电厂在系统中的地位重要，对它们的供电可靠性要求高，设备利用小时数高和升高电压等级较高，常采用发电机—变压器组单元接线，高压侧大都采用双母线、2/3断路器等可靠性较高的接线。看下图，思考以下问题：1）发电机侧电压配电装置采用何种接线？2）220kV侧电压配电装置采用何种接线？3）500kV侧电压配电装置采用何种接线？4）中高压之间如何联络？37可编辑课件PPT38可编辑课件PPT（二）水力发电厂的主接线

水力发电厂大都建在水力资源丰富的江河上，离负荷中心较远，机端负荷很少，发电机发出的电能大部分都送入系统。水轮发电机起、停快，常起调峰作用，故要求其接线简单以利自动化和减少误操作。39可编辑课件PPT

二、变电站的主接线（一）枢纽变电站

枢纽变电站为该系统的最高电压变电站，一般电力系统中的大型电厂均与之相连，枢纽变电站实施电力系统主要发电功率的分配，并作为与其它远方电力系统的联络站。40可编辑课件PPT（二）区域变电站

区域变电站承担大面积的区域供电，其电压等级仅次于枢纽变电站。

41可编辑课件PPT（三）地区变电站主接线

地区变电站是在区域下承担一个区域的供电，它多为终端和分支变电站降压供给附近用户或企业。一般低压侧采用单母线或分段的单母线接线。

42可编辑课件PPT§2-6主接线的设计原则和步骤

一、设计原则以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。43可编辑课件PPT1、对原始资料分析本工程情况：发电厂类型；设计规划容量；单机容量及台数；最大负荷利用小时数等；电力系统情况：电力系统近期及远景发展规划（5~10年）；发电厂或变电所在电力系统中的位置和作用；本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等；负荷情况：负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输电容量等；环境条件：当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度及地震等因素；设备制造情况：对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较。

2、拟定主接线方案二、电气主接线的设计程序44可编辑课件PPT思考题某水电站装机为4×25MW，机端电压为10.5kV，现拟采用高压为110kV，出线3回，中压为35kV，出线6回与系统相连，试拟出一技术经济较为合理的电气主接线方案，并画出主接线图加以说明。某220kV系统的变电所，拟装设两台容量为50MVA的主变压器，220kV有两回出线，同时有穿越功率通过，中压为110kV，出线为4回，低压为10kV，有12回出线，试拟定一技术较为合理的主接线方案，并画出主接线图加以说明。45可编辑