《发电厂电气部分》电气主接线.ppt

1、4.1 电气主接线的基本要求和设计程序 4.2 主接线的基本接线形式 4.3 主变压器的选择 4.4 限制短路电流的方法 4.5 电气主接线设计举例,第四章 电气主接线及设计,电气主接线是发电厂和变电所电气部分中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。 电气主接线的功能： 1）表明了各种设备的数量及连接情况。 2）决定了系统可能存在的运行方式，影响着运行的 可靠性和灵活性。 3）决定了电气设备的选择，配电装置的布置。 4）决定了继电保护和控制的方式。,4.1电气主接线的设计原则和程序,一、电气主接线设计的基本要求 主接线图一般画成单线图，用规定的图形

2、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”，即电路无电压和无外力作用下的状态。QF、QS处于断开位置。,1.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。 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。 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。

3、,2.灵活性 电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活转换运行方式。包括：操作、调度、扩建的方便。 3.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。 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,二、电气主接线的设计程序,1、对原始资料分析。包括：工程情况、电力系统情况、负荷情况、环境情况、设备供货情况。 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。,分为：有汇流母线和无汇流母线两大类,主接线的基本环节有三个： 电源（或进线）环节（通常指发电机或变压器） 母线环节 出线

4、（或馈线）环节。,4.2 主接线的基本接线形式,为什么要按有无汇流母线来划分？,母线用来汇集和分配电能，使主接线环节减少，简单清晰，运行方便可靠，也有利于安装和扩建。 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，即电源不与出线直接相连，而是直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。 缺点：开关设备增多，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、变压器直接与出线相连，减少了开关设备和占地面积。 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

5、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,(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,(一) 单母线接线形式 1. 单母线：,WL：线路（出线）,QS1/QS2：电源隔离开关,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,单母线接线特点： 只有一组母线，所有电源和出

6、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。,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。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。 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。 在线路隔离开关(QS4)的线路侧，通常装有接地开关。当线路停电之后，合上作为接地线使用。,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

7、入带电间隔,倒闸操作：,以投切线路WL1为例，顺序如下：,切除WL1（断电）拉开 QF3 QS4 QS3,投入WL1（送电）合上 QS3 QS4 QF3,倒闸操作基本的操作原则是：,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 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）,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；,缺点：可靠性、灵活性较差。 母线和母线侧隔离开关检修（清扫）时，期间所有回路必须停止工作。 母线和母线侧隔离开关短路，QF母线侧绝缘套

8、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，所有出线停电。 某一电源或出线断路器检修时，必须停止该回路的工作。,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。,2. 单母线分段,QFd两侧的隔离开关用于检修QFd时隔离电压。 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。一般在23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。,运行方式：,正常运行时，分段断路器QFd断开。 当任一电源故障，其电源Q

9、F自动跳闸断开时，在备用电源自动投入装置BZT的作用下，分段断路器QFd自动接通，保证全部引出线继续供电。,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。避免了母线故障时全部回路都停电的情况。 因此，用QFd分段的单母线可以给重要负荷用户供电。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概率极小。,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，仅有故障段停电，非故障段可继续工作。 对重

10、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，可靠性较低 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制和中断。 任一回路断路器检修时，该回路仍必须停止工作。,(二)双母线接线形式,单母线接线形式简单，所用设备少，相对而言可靠性就低。不论是否母线分段，当母线（段）故障或母线隔离开关故障时，接在该母线（段）上的所有回路都必须停电，故障排除后方能恢复供电。,上述问题产生的原因，就在于每个回路只通过唯一的回路连接在唯一的一条母线上。,为了解决上述问题，保证对无备用电源的重要用户的连续供电，可以增加一条母线

11、，形成双母线接线形式。,1. 双母线,WL1,WL2,QS3,QS4,QS1,QS2,QFm,QS5,QS6,QF1,QS7,接线形式：,有两组母线(、)。,每一个电源回路和出线回路均通过一台断路器和两台隔离开关分别接到两组母线上。,两组母线通过一台母联断路器QFm相连。,运行方式：,A. 一组母线工作，另一组母线备用,母联 QFm 断开，所有进出线接在工作母线上的QS全部闭合；接在备用母线上的QS全部断开。相当于单母线运行。,任一组母线都可以是工作或备用。,WL1,WL2,QS3,QS4,QS1,QS2,QFm,QS5,QS6,QF1,QS7,运行特点：,检修母线时不影响正常供电,只需将要检

12、修的那组母线上的全部回路通过倒闸操作转移到另一组母线上即可。 这样的倒闸操作称之为“倒母线”。 进行“倒母线”操作时，必须严格遵循正确的操作顺序，避免误操作。,为了检修工作母线，须将母线由备用转工作，母线由工作转备用，则正确的操作顺序如下： 合上QS1、QS2和QFm，使组母线带电，检查该母线是否完好。 依次合上各个回路接在组母线侧的QS，再依次断开各回路接在组母线侧的QS。 拉开QFm，原工作母线便退出工作，可以进行检修。,WL1,WL2,QS3,QS4,QS2,QS1,QFm,QS5,QS6,QF1,QS7,B. 两组母线并联运行,母联QFm及两侧QS闭合，两组母线均是工作母线。由于母线继

13、电保护的要求，一般把电源和出线均匀分布在两组母线上。,某一回路固定的与某组母线相连，接在该组母线的QS是闭合的，相当于单母线分段运行。,检修任一母线QS时，只影响该回路供电,例如检修QS5：断开QF1和QS7，将电源和其余全部出线经“倒母线”操作转移到组母线工作，再断开QFm。此时母线不带电，QS6原来就是断开的，因此QS5两侧完全无电压。,WL1,WL2,QS3,QS4,QS2,QS1,QFm,QS5,QS6,QF1,QS7,C. 工作母线故障后，所有回路能迅速恢复供电,WL1,WL2,QS3,QS4,QS2,QS1,QFm,QS5,QS6,QF1,QS7,D. 任一出线运行中的QF故障，

14、拒动或不允许操作时，可利用 QFm来代替。,例如用QFm代QF1： 断开QF1、QS7、QS5，用跨条短接QF1。,再合上QS6、QS7，合上QS1、QS2、QFm，则恢复WL1供电。,优点：,缺点： 增加了母线长度，每回路多了一组母线QS，从而配电装置架构增加，占地面积增大，投资增多。,可靠性高，运行灵活，扩建方便,同时，在由于母线故障或检修而进行倒闸操作时，QS作为倒换操作电器，容易导致误操作。,检修任一回路QF时，该回路必须停电。即使可以用母联来代替，也需短时停电，而且这样检修期间为单母线分段运行，可靠性有所降低。 （可以采取加装旁路母线来解决）,当工作母线故障时，将造成整个配电装置在倒

15、母线期间停电。 （可以采取两组母线同时工作的运行方式或某组母线分段来解决）,适用情况： 由于可靠性高，广泛适用于6220kV进出线较多，输送和穿越功率较大，运行可靠性和灵活性要求高的场合。 610kV，当发电机电压负荷较大，出线较多，且有重要用户时，有采用双母线的必要。 3560kV，出线超过8回，或连接电源较多，负荷较大时采用。这样检修设备比较方便。 110220kV，出线回数为5回以上时采用。,2. 双母线分段,为了消除工作母线故障时造成整个配电装置停电的缺点，可以将双母线接线中的一组母线用断路器分段，从而形成双母线分段接线形式。,原组母线分为两段（、段），原组母线（段）仍为备用，平时不带

16、电。 、段母线各通过一台母联与母线相连； 、段母线间通过一台分段断路器连接。,双母线分段既具有单母线分段的特点，又具有双母线的特点。 任一分段检修或故障时，可将该分段上所有回路转移至备用母线，则备用母线与完好分段通过母联并列运行。 母线分段处可以加装分段电抗器，限制短路电流水平。 优点：可靠性、灵活性高，广泛应用于610kV，进出线较多，输送和穿越功率较大时。 缺点：增加了母联和分段QF，增加了投资和占地面积。,(三) 带旁路母线的单母线和双母线接线,1. 单母线（分段）带旁路接线,为了解决在检修断路器期间该回路必须停电的问题，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

17、出线断路器时，就可以将该条线路转移到旁路母线上，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：又包括“专用旁路断路器”和“分段断路器兼作旁路断路器”两种接线。,(1) 单母线带旁路：专设旁路断路器QFp和旁路母线WBp,接线特点：,旁路断路器QFp连接旁路母线WBp和工作母线WB。,每一出线回路在线路隔离开关的线路侧再用一台旁路隔离开关QSp接至旁路母线WBp上。,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：,增加了设备，从而增大了投资和占地面积,正常运行时：旁路断路器QFp和每条出线的QSp均是断开的，为单母线运行

18、。这样，平时旁路母线不带电，减少故障可能,检修出线断路器QF1时：,先合上QFp两侧隔离开关，再合上QFp，旁母带电； 合上QSp，断开QF1、QS2、QS1，这样QF1退出工作，该线路经WB、QFp、WBp、QSp得到供电。,如果旁路母线同时与引出线和电源回路连接（虚线部分），则电源回路的断路器可以和本回路的其它设备同时检修。,但此时接线比较复杂，将使配电装置布置困难和增加建造费用，所以旁路母线一般只与出线回路连接，即不包括图中虚线部分。,(2) 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

19、断路器时：倒闸操作与前类似,可靠性有所提高，因为检修期间仍以单母线分段运行,分段断路器 QFd 兼作旁路断路器,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，为单母线分段运行。 旁路母线WBp平时不带电。,具体倒闸操作步骤如下：,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。旁路母线可接至任一段母线上。,分段断路器兼作旁路断路器的其它接线形式：,不设母线分段 隔离开关,正常运行时，WBp均带电，故障 几率大，但倒闸操作相对简单,适用情况： 610kV一般不设旁路母线，因为供电负荷小，供电距离短，而且一般可

20、在网络中取得备用电源，同时大多为电缆出线，事故跳闸次数很少。 3560kV可不设旁路母线，因为重要用户多系双回线供电，有可能停电检修断路器。其次，断路器年平均检修时间短，通常为23天。 110220kV一般要设置旁路母线，因为输送距离远，功率大，停电影响长，断路器平均每年检修时间约需57天。(采用六氟化硫断路器可不设旁路母线）,2. 双母线带旁路,在检修某一回路断路器时，为了不使该回路停电，可采取增设旁路母线的方法。 (1)双母线带旁路专用旁路断路器,正常运行时多采用固定连接方式，双母线同时运行，引出线和电源回路平均分配，固定工作于某组母线上。这样，负荷平衡，母联上通过电流最小。 220kV出

21、线5回及以上，110kV出线7回及以上，一般应装设专用旁路断路器,(2)为了节省断路器及配电装置间隔，可以用母联兼作旁路或旁路兼作母联。,A.旁路兼作母联,运行方式以旁路为主。 正常运行时，QFp要起到母联的作用，因此QFp、QS1、QS3、QS4是闭合的，QS2是断开的。此时，旁路母线WBp带电。 检修时，先转为单母线运行,B.母联兼作旁路,运行方式以母联为主。 正常运行时，QFm按母联工作，因此QFm、QS1、QS4闭合，QS2、QS3断开。此时，旁路母线WBp不带电。,检修时，合上QS2，拉开QFm， QS4，变为单母线。再合上 QS3， QFm ，用QFm代替出线QF。,(四) 3/2

22、断路器及4/3断路器双母线接线,接线方式：,每两回进、出线占用3台断路器构成一串，接在两组母线之间，因而称为“3/2断路器接线”，也称“一台半断路器接线”。,特点：,可靠性高。任何一个元件（一回出线、一台主变）故障均不影响其他元件的运行，母线故障时与其相连的断路器都会跳开，但各回路供电均不受影响。当每一串中均有一电源一负荷时，即使两组母线同时故障都影响不大。,调度灵活。正常运行时两组母线和全部断路器都投入运行，形成多环状供电，调度方便灵活。 操作方便。只需操作断路器，而不必利用隔离开关进行倒闸操作，从而使误操作事故大大减少。隔离开关仅供检修时隔离电压用。 检修方便。只检修任一台断路器只需断开该

23、断路器自身，然后拉开两侧的隔离开关即可检修。检修母线时也不需切换回路，都不影响各回路的供电。,缺点：,占用断路器较多，投资较大，同时使继电保护也比较复杂,接线至少配成3串才能形成多环状供电。,1、配串时应使同一用户的双回线路布置在不同的串中，电源进线也应分布在不同的串中。以避免在联络断路器故障时，使同一串中的两回出线或两回电源进线全部同时断开。,注意：,2、电源，负荷应采用交叉布置。进出线应装设隔离开关,适用范围：3/2断路器接线具有很高的可靠性，是现代大型电厂和变电所超高压（330kV、500kV及以上电压等级）配电装置的常用接线形式。,作者： 版权所有,(五)、变压器母线组接线,接线方式：

24、如图,由于超高压系统的主变压器均采用质量可靠、故障率很低的产品，所以可以直接将主变压器经隔离开关接到两组母线上，省去断路器以节约投资。,万一主变（如T1）故障时，即相当于与之相连的母线（W1）故障，则所有靠近该母线的断路器均会跳闸，但并不影响各出线的供电。主变用隔离开关断开后，母线即可恢复运行。,当出线数为5回及以上时，各出线均可经双断路器分别接到两组母线上，可靠性很高。（如图中的L1、L2、L3）,当出线数为6回及以上时，部分出线可以采用3/2断路器接线形式，可靠性也很高。（如图中的L4、L5）,(一) 单元接线,二、无汇流母线的基本接线形式 特点是：断路器数量等于或少于出线回路数。可分为三

25、大类：,(二) 桥型接线,1. 发电机变压器单元,2. 扩大单元,3. 发电机变压器线路单元,1. 内桥,2. 外桥,(三) 角形接线,三角形、四角形、五角形,(一)、单元接线,各元件串联相连，之间没有任何横向联系的接线。,1. 发电机变压器单元接线,发电机电压等级不设母线，各台发电机直接与各自主变压器连接，所有电能经变压器全部送入升高电压等级（35kV及以上）进入系统，供给远方用户。 由于发电机仅在升高电压侧并联工作，因此，在升高电压侧必须有母线。,图(A)为发电机双绕组变压器单元接线。 由于两者不可能单独工作，因此发电机和变压器容量相同，之间可不装设断路器。 为了便于对发电机进行试验，可设

26、一组隔离开关。,(A),(B),升高电压,升高电压,图(B)为发电机三绕组变压器单元接线。 若高、中压侧无电源，G和T之间可不装设断路器。 若高、中压侧有电源，且高、中压侧在发电机不工作时仍需保持连接时， G和T之间则需设断路器。,(A),(B),升高电压,升高电压,优点：接线简单，电器数目少，因而节约了投资和占地面积，也减少了故障可能性，提高了供电可靠性。 由于没有发电机电压母线，因此在发电机和变压器之间短路时的短路电流比有母线时要小。 缺点：单元中任一元件检修或故障，整个单元必须完全停止工作。 适用场合：广泛应用于区域性电厂、水电厂和大容量机组的火电厂中。,2. 扩大单元接线,为了减少变压

27、器台数和升高电压侧断路器的数量，从而节约投资和占地面积，可以采用两台发电机连接一台变压器的扩大单元接线。如图：,此时在发电机和变压器之间应装设断路器。,在中、小容量的发电机较多时可采用。火电厂、水电厂均可采用。,升高电压,缺点：运行灵活性较差。尤其当检修变压器时，需停两台发电机，影响较大。因此，必须是电力系统允许和技术经济合理时才采用。 扩大单元接线中，除了可以采用普通双绕组变压器作主变外，还可以采用分裂绕组变压器作主变。如图：,采用分裂绕组变压器作主变，可以有效的限制发电机出口或变压器低压侧短路时的短路电流水平。,升高电压,3. 发电机变压器线路单元接线,当只有一台变压器和一条出线时，可以采

28、用发电机变压器线路单元接线。即发电厂内不设升压站，把电能直接送到附近的枢纽变电所。如图：,优点：节约了占地面积，只有机炉电单元控制室，没有网络控制室。,作者： 版权所有,(二) 桥型接线,1. 内桥接线,接线特点：出线各接有一台断路器，桥连断路器接在内侧（变压器侧）。,正常运行时：出线所有断路器均闭合（开环运行的四角形接线）,适用于：35220kV，线路较长（故障几率大），雷击率较高和变压器不需要经常切换的发电厂和变电所。,运行特点：出线的投切很方便 出线故障，仅线路跳闸，其余回路可继续供电 T1故障，QF1、QFq自动跳闸，WL1停电。拉开QS1后，再合上QF1、QFq，可恢复WL1供电。

29、变压器的切除和投入比较复杂，而线路的投切很方便。,2. 外桥接线,接线特点：变压器进线各接有一台断路器，桥连断路器接在外侧（线路侧）。,适用于：35220kV，线路较短（故障几率小），而变压器按照经济运行要求需经常切换的发电厂和变电所。当有穿越功率流过厂、所时，也可采用外桥接线。,运行特点：和内桥正好相反。,(三) 角形接线,将几台断路器连接成环状，在每两台断路器的连接点处引一回进线或出线，并在每个连接点的三侧各设置一台隔离开关，即构成”角形接线”。如图所示：,1. 角形接线的优点,使用的断路器数目少，等于进出线回路数总和，比单母分段和双母线都少用一台断路器，经济。,每一个回路都可经两台断路器

30、从两个方向获得供电通路。任一台断路器检修时都不会中断供电。,隔离开关只在检修断路器时用于隔离电压，不作为操作电器，误操作的可能性大大减少，也有利于自动化控制。 注意：应尽量把电源回路和负荷回路交叉布置，以避免同时失去两个电源或断开两个负荷，提高供电可靠性和运行的灵活性。,2. 角形接线的缺点,开环运行和闭环运行时工作电流相差很大，且每个回路连接两台断路器，每台断路器又连着两个回路，所以使继电保护整定和控制都比较复杂。,在开环运行时，若某一线路或断路器故障，将造成供电紊乱，使相邻的完好元件不能发挥作用而被迫停运，降低了可靠性。扩建比较困难。,3. 角形接线的适用范围 适用于最终进出线回路数为35

31、回的110kV及以上的配电装置，特别在水电站中应用较多，因为角形接线相对占地面积较小。,(一)、火力发电厂的电气主接线,1. 区域性火力发电厂,特点：没有发电机电压负荷，单机容量与总容量大。大多建在大型煤炭基地或运煤方便的地方，而与负荷中心距离较远。生产的电能全部经升压变压器升至较高电压后送入系统。多为凝汽式电厂。,多采用发电机变压器单元接线、发电机变压器线路单元接线，升高为一个最多两个电压等级 220kV500kV的升高电压侧接线可靠性要求高，一般采用双母线、双母线带旁路、一台半断路器等接线,三、典型主接线分析,2. 地方性火力发电厂,特点： 单机容量和总装机容量都较小，一般都建在负荷中心附

32、近（城市边缘），因而有大量发电机电压负荷。所发出的电能有较大部分以发电机电压（10kV）经线路直接送到附近的用户，或升至35kV送到稍远些的用户。在满足这些地方负荷后，剩余的电能才升压到110kV或220kV电压送入系统。在本厂发电机故障或检修时，可由系统倒送电能给地方负荷，多为热电厂。,发电机电压等级均设母线,一般采用单母线（或分段）和双母线（或分段）。,发电机电压负荷大多通过电缆馈线引出。根据情况考虑加装母线分段电抗器或电缆出线电抗器。,升高电压等级均设母线 在满足发电机电压负荷的前提下，100MW及以上机组，多采用单元接线直接接至升高电压母线 升高电压母线应根据多方面因素（如电压等级、出

33、线回数、用户性质、与系统交换功率大小等）确定。 升高电压等级一般不超过两级。,(二)、水力发电厂的电气主接线,1. 特点,2）水轮机组起停迅速，常用作系统备用或调峰，因此主接线应该力求简单，以利用自动化装置进行操作，避免误操作。,1）建在有水能资源处，一般离负荷中心很远，没有发电机电压负荷或很小，电能全部升压后送入系统。因此，主接线中可不设发电机电压母线，多采用发电机变压器单元接线或扩大单元接线。单元接线能减少配电装置占地面积，也便于水电厂自动化调节。,4）水力发电厂的装机台数和容量大都一次确定，高压配电装置也一次建成，不考虑扩建问题。这样，除可采用单母线分段、双母线、双母线带旁路及3/2断路

34、器接线外，桥型和多角形也应用较多。,3）受地形限制，应尽量采用简化的接线，减少变压器和断路器的数量，使配电装置紧凑，缩小占地面积。,2. 大型水力发电厂的电气主接线,通常，变电所高压侧的主接线，应尽可能采用断路器数目较少的接线，以节省投资，减少占地面积。,随出线回数的不同，可采用桥形、单母线、双母线及角形等接线。,如果高压侧为超高压等级，又是重要的枢纽变电所，宜采用双母线分段带旁路接线或一台半断路器接线。,变电所低压侧的主接线，常采用单母线分段或双母线，以便于扩建。,主变：用来向电力系统或用户输送功率的变压器 联络变：用于两个电压等级间交换功率的变压器 厂用变：供本厂自用功率的变压器,台数选多

35、，容量选大了：投资大，占地面积大，运行损耗大。 台数选少，容量选小了：满足不了可靠性要求及负荷（发展）的需要。,4.3 主变压器的选择,一、变压器容量和台数的确定,1. 确定发电厂主变容量的基本原则：,(1)单元接线，无发电机电压母线,主变容量与发电机容量应相匹配。,例如：发电机容量PGMW，功率因数cos ， 厂用电率kp,则变压器容量为 ST = 1.1PG (1kp)/ cos,(2)有发电机电压母线，即有 发电机电压负荷和剩余功率,此时，主变连接在发电机电 压母线和升高电压母线之间。,所有机组满发，地方负荷最小，扣除厂用后，保证送出全部剩余功率。,20.8,ST1 = ST2,250(

36、110)15,= 46.875MVA,=,例如：PG=50MW，地方负荷最小15MW，厂用电率10，功率因数0.8，则主变T1、T2容量应为：,电厂最大一台机组因故障或检修停电，而地方负荷最大时，主变应能保证从系统倒送功率满足需要。,若发电机电压母线上接有两台及以上的主变，其中最大一台退出运行时，应能输送母线最大剩余功率70及以上。,为了保证可靠性，接在发电机电压母线上的主变台数一般不少于2台。,2. 确定发电厂联络变容量的基本原则：,满足两种电压等级在不同运行方式下，有功和无功的交换。 容量一般不应小于接在两种电压母线上的最大一台机组的容量，保证当该机组停电时，通过联络变送电。 联络变一般只

37、选一台。在中性点接地方式允许的条件下，以选自耦变压器为宜。,3. 确定变电所主变容量的基本原则：,一般应按510年规划负荷来选择。,(1)主变容量：,重要变电所：应考虑当一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足类及类负荷的供电。,L0：初期负荷；m：年负荷增长率；t：年数,(2)主变台数：,为保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。对110kV及以下终端或分支变电所，如只有一个电源或变电所的重要负荷可由低压侧取得备用电源时，可只装设一台主变压器。,一般变电所：当一台主变停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的7080。,二、主

38、变压器型式的选择,1. 三相变压器与单相变压器,在330kV及以下系统中，一般应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资较大，占地多，运行损耗大，配电装置复杂。 考虑到制造能力和运输条件时，可以用两台小容量三相变压器或单相变压器组。 500kV以上系统中，可靠性要求特别高，应综合考虑，进行技术经济比较来确定。,2. 双绕组变压器和三绕组变压器,有两个升高电压等级时，优先采用三绕组变压器。 但要保证每个绕组的实际通过容量达到额定容量的15及以上，否则未充分利用。 容量为200MW及以上的机组，发电机出口回路和厂用分支回路大多采用分相封闭母线，此时宜采用双绕组变压器作主变，然后通过联络变和其它电压

39、等级联系。 联络变宜选三绕组变压器。 当两个升高电压等级均为中性点直接接地的系统时，优先用自耦变压器。,注意升压和降压型三绕组变压器的区别。 采用扩大单元接线时，可选用低压分裂绕组变压器。,3. 普通型变压器与自耦变压器 与同容量的普通变压器相比，自耦变压器消耗材料少、体积小、重量轻、造价低，同时功率损耗也低，输电效率较高，便于运输和安装。在220kV及以下降压变电所中应用很广泛。,4. 无载调压变压器与有载调压变压器,无载调压变压器必须在停电的情况下才能调节其高压绕组的分接头，从而改变变压器的变比以达到调节低压侧电压的目的。其调压范围较小，一般在5%以内。一年中只能调节12次，电力系统广泛使

40、用的变压器大多数是无载调压变压器。 有载调压变压器具有专用的分接头切换开关，能够在不停电（带着负载）的情况下改变分接头位置进行调压。其调压范围较大，一般为15%以上甚至可达30%，可根据负荷大小的变化在一天中调节好几次，并且可进行自动调节。,有载调压变压器价格要贵一些，当负载变化较大，采用无载调压变压器电压质量无法保证时，可以选用有载调压变压器。 在发电厂中，一般情况下升压变压器不必采用有载调压变压器。但接于出力变化大的发电机母线的主变压器，或功率方向经常变化的联络变压器以及一些厂用高压变压器，则常选用有载调压变压器。,限制短路电流的原因,在大容量发电厂和电力网中，短路电流可能达到很大的数值，

41、以致在选择发电厂和变电所的电气设备及线路的电缆截面时，由于要满足短路电流热稳定和电动力稳定的要求，使得必须选择重型的电气设备，从而使发电厂和变电所以及供电网的投资增大。因此在大容量发电厂和变电所中，必须采取限制短路电流的措施使短路电流降低，以便采用价格较便宜的轻型电器以及截面较小的电缆。,4.4 限制短路电流的方法,限制短路电流的方法从根本上讲，是增大电源至短路点的等效阻抗，即要减少并列，增加串联。,具体的方法有： 选择适当的主接线形式和运行方式 加装串联的限流电抗器 使用低压分裂绕组变压器,一、加装限流电抗器,电抗器是由铜或铝导线绕制而成的空心线圈，在专设的支架上浇注成水泥支柱，故又称“水泥

42、电抗器”。 由于电抗器没有铁芯，所以其电抗 Xk 恒定不变。 电抗器主要用在610kV配电装置中，目的在于限制发电机回路和发电机电压负荷用户侧短路时的短路电流，以便减少投资。 按结构不同，电抗器分为“普通电抗器”和“分裂电抗器”两种。普通电抗器按安装地点不同又分为“出线电抗器”和“母线电抗器”。,(一) 加装普通电抗器,1. 出线电抗器,出线电抗器安装在发电机电压母线的电缆引出线回路中出线断路器的后面。 主要用来限制电缆馈线回路的短路电流。,由于电缆电抗值小，且有分布电容，即使是末端短路，也如同母线短路。,而架空线路电抗值较大，一般不装设电抗器。,出线电抗器,出线电抗器只有当在电抗器后（d1点

43、）短路时才能起限流作用。,d1点短路，电压降主要落在电抗器上，不仅限制了短路电流，也维持了较高的母线残压，有利于发电机并联运行和提高厂用电动机的稳定性。,出线电抗器,只有在应用其它方法不能限制短路电流到必要的数值时，才采用出线电抗器。因为正常工作时，电抗器上通过负荷电流，将产生电压损失和电能损耗；,同时，由于电缆馈线回数较多，相应电抗器数量增多，总投资加大，耗费有色金属，并使配电装置也复杂化。,出线电抗器,出线电抗器的额定电流应与所在回路负荷电流相匹配，一般为300600A。,出线电抗器的百分电抗 Xk一般取 36。,出线电抗器,2. 母线（分段）电抗器,母线电抗器安装在发电机电压母线的分段处，分段断路器旁。,母线电抗器,主要用来限制发电厂内部短路（发电机电压母线、发电机出口、变压器低压侧、母联）。,无论d1、d2、d3短路，母线电抗器均可限制一台发电机所供的短路电流。,各母线段上的