第四章电气主接线及设计

1、发电厂电气部分 主讲：吴秋宁,第一节 电气主接线的基本要求和设计程序 第二节 主接线的基本接线形式 第三节 主变压器的选择 第四节 限制短路电流的方法 第五节 电气主接线设计举例,第四章 电气主接线及设计,第一节电气主接线的基本要求和设计程序,一、电气主接线的重要性,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

2、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”。,一、电气主接线的重要性,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。,二、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。,主接线

3、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。,二、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。,二、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

4、，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,三、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,三、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,第二节 主接线的基本接线形式,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

5、）环节（通常指发电机或变压器） 母线环节 出线（或馈线）环节。,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。,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

6、，减少了开关设备和占地面积。,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,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,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,

7、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,（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。,（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,（一）单母线接线形式,回

8、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,（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,（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,（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

9、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,（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,（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,（一）

10、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,（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,（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

11、施）,1. 单母线：最原始、最简单的接线,（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,（一）单母线接线形式,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。,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,（一）单母线接线形式,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。,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,（

12、一）单母线接线形式,某一电源或出线断路器检修时，必须停止该回路的工作。,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,（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,（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。,（一

13、）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23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。,（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。,（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。,（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。,（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