第二章電氣主接線ppt課件

.,第二章電氣主接線,上海電力學院電力與自動化學院發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)課程組,.,教學要求,掌握電氣主接線的基本形式、接線特點及應用；了解各類發(fā)電廠變電站電氣主接線的典型接線形式；掌握電氣主接線設(shè)計中的主變壓器的選擇；掌握限制短路電流的措施。,.,電氣主接線將電氣一次設(shè)備按一定順序接起來的接受和分配電能的電路。電氣主接線圖由各種電氣設(shè)備的圖形符號聯(lián)接成線所組成的電路圖。（用單線圖表示）所有符號表示，并按它們的“正常狀態(tài)”畫出電器所處的電路無電壓存在及無外力作用的狀態(tài)（如QF、QS是斷開位置）,2-1對電氣主接線的基本要求一、基本概念,.,二、對電氣主接線的基本要求,1、可靠性首要任務2、靈活性3、經(jīng)濟性,.,1、可靠性1）發(fā)電廠或變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用2）發(fā)電廠和變電所接入電力系統(tǒng)的方式3）發(fā)電廠和變電所的運行方式及負荷性質(zhì)4）設(shè)備的可靠程度5）長期實踐運行經(jīng)驗的積累,二、對電氣主接線的基本要求,.,對電氣主接線的基本要求,2、靈活性正常運行時，能適應各種運行方式故障時：快速切除故障，最大可能縮小故障范圍留有擴建余地3、經(jīng)濟性1）投資省2）占地面積少3）電能損耗少,.,2-2主接線的基本形式一、基本設(shè)備及其作用,斷路器：控制和保護作用有滅弧裝置，用于接通和斷開正常及短路電流；隔離開關(guān)：沒有滅弧裝置，用于隔離電壓，在空氣中形成明顯斷口，保障設(shè)備和人身安全；也可用于開合小電流；隔離開關(guān)操作原則：先通后斷或等電位送電時，先合隔離開關(guān)，再合斷路器；斷電時，先分斷路器，再分隔離開關(guān)。,.,二、基本電氣主接線形式的分類,母線的作用：能量的匯集與分配。,.,（一）單母線接線,1、簡單單母線接線（單母不分段）優(yōu)點：接線簡單清晰，操作簡便，設(shè)備用量少，經(jīng)濟實用；缺點：母線范圍內(nèi)發(fā)生故障或母線及母線QS檢修時，需停止供電；各單元QF檢修時，該單元中斷工作。怎么改進？,接線特點：只有一條母線，且每一支路均有斷路器；,.,基本操作一：線路投運、停運,線路投運（以L1為例）投運前：L1退出運行，QF2，QS2，QS3打開；接地隔離開關(guān)QS4打開。步驟：1）合母線側(cè)隔離開關(guān)QS2；2）合線路側(cè)隔離開關(guān)QS3；3）合斷路器QF2。思考：1、線路投運時為何先合母線側(cè)隔離開關(guān)，再合線路側(cè)隔離開關(guān)？2、線路停運如何操作？,.,2、QF（QS）分段單母線1）用QF1分段單母線縮小了母線故障和母線檢修時的停電范圍；有利于電源間的相互備用和負荷的合理分配。兩種運行形式（如圖）：并列運行正常運行時QF1合閘分列運行方式正常運行時QF1分閘一般分23段。,.,3、加裝旁路的單母分段接線3.1專用旁路斷路器旁路的作用：不停電檢修斷路器。正常運行時旁路斷路器1QFp、2QFp和旁路隔離開關(guān)是打開的。適用：35kV而出線8回以上；110kV出線6回以上；220kV出線4回及以上。若采用SF6斷路器或手車式開關(guān)柜或較易取得備用電源，則不須加設(shè)旁路系統(tǒng)。,3.2分段斷路器兼作旁路斷路器以分段為主，正常時作分段斷路器用QS1，QS2，QF1合上，QS3，QS4，QS5斷開，旁路母線不帶電QF1作旁路斷路器用時（以A段母線帶旁路為例）QS1，QF1，QS4合上，QS2，QS3，QS5斷開，A段B段母線分別按單母線運行,.,操作之前：1QFp及兩側(cè)隔離開關(guān)打開，旁路隔離開關(guān)1QSp打開，旁路母線WBp不帶電；1QF及兩側(cè)隔離開關(guān)1QS1和1QS2合上。操作步驟：1）將1QFp繼電保護設(shè)為瞬動，先合上1QFp兩側(cè)的隔離開關(guān)，然后合上1QFp，向WBp充電；2）若WBp完好，則斷開1QFp；3）合上1QSp；4）將1QFp繼電保護整定同1QF，合上1QFp；5）斷開1QF及兩側(cè)隔離開關(guān)。,基本操作二：不停電檢修出線斷路器（以1QF為例）,.,（二）雙母線接線,接線特點：有兩條母線，且每一支路通過兩組母線隔離開關(guān)分別與兩組母線相連。,1、雙母線接線運行方式：1)一些電源和出線固定連接在一組母線上，另一些電源和出線固定連接在另一組母線上，母聯(lián)斷路器QF合上，相當于單母線分段運行；2)一組母線工作，一組母線備用，全部電源和出線接于工作母線上，母聯(lián)斷路器斷開，相當于單母線運行。3)兩組母線同時運行，母聯(lián)斷路器斷開（熱備用），常用于系統(tǒng)最大運行方式下，以限制短路電流。,.,特點,1）供電可靠可不停電輪流檢修母線（倒閘操作）一組母線故障，可迅速恢復供電檢修母線隔離開關(guān)僅停該線路2）調(diào)度靈活固定連接方式運行備用方式3）擴建方便思考：檢修出線斷路器仍需停該線路，怎么辦？,.,基本操作三：倒母線操作,操作步驟（先通后斷）：1、合上母聯(lián)斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)；2、合上母聯(lián)斷路器，向備用母線充電；3、接通備用母線上的隔離開關(guān)；4、斷開工作母線上的隔離開關(guān)；5、斷開母聯(lián)及兩側(cè)隔離開關(guān)；6、驗電、掛地線、檢修。,.,2、雙母線帶旁路接線作用:不停電檢修出線斷路器分為：專用旁路斷路器母聯(lián)兼做旁路斷路器,.,基本操作四：不停電檢修出線斷路器(雙母線，專用旁路斷路器),操作前狀態(tài):雙母線采用固定連接方式供電,線路1接于母線W1,旁路斷路器及兩側(cè)隔離開關(guān)斷開,旁路母線失電操作步驟:1、給旁路母線充電,檢查旁路母線是否完好,若好,斷開旁路斷路器;2、合上旁路隔離開關(guān)QS14,給旁路母線充電;3、合上旁路斷路器，對線路1形成兩路并供；4、斷開線路斷路器及兩側(cè)隔離開關(guān)；5、合上接地隔離開關(guān)（或掛接地線），即可檢修出線斷路器。,.,（三）一臺半斷路器接線（3/2接線）,有兩組母線，每一回路經(jīng)一臺斷路器接至一組母線，兩個回路間有一臺斷路器聯(lián)絡，組成一個“串”電路，每回進出線都與兩臺斷路器相連，而同一“串”支路的兩條進出線共用三臺斷路器；正常運行時，兩組母線同時工作，所有斷路器均閉合。,1、接線特點（1）運行靈活可靠：正常運行時成環(huán)形供電，任意一組母線發(fā)生故障或檢修，均不影響各回路供電；任一斷路器檢修不引起停電；兩組母線同時故障，功率仍能輸送。（2）操作方便：隔離開關(guān)只起隔離電壓作用，避免用隔離開關(guān)進行倒閘操作；任意一臺斷路器或母線檢修，只需拉開對應的斷路器及隔離開關(guān)，各回路仍可繼續(xù)運行。（3）二次接線和繼電保護比較復雜，投資較大。,接線原則：為提高運行可靠性，防止同名回路（指兩個變壓器或兩回供電線路）同時停電，一般采用交替布置的原則：同名回路應接到不同串上；重要的同名回路還宜交替接入不同側(cè)母線；一般把電源與引出線接到同一串上此類接線的擴展：臺斷路器接線變壓器母線組接線,.,（四）單元接線,1、發(fā)電機變壓器單元接線圖(a)為發(fā)電機與雙繞組變壓器組成的單元接線，一般裝一組隔離開關(guān)，但20萬千瓦以上機組若采用分相封閉母線，為簡化結(jié)構(gòu)隔離開關(guān)可省去。圖(b)、圖（c）分別為自耦變壓器、發(fā)電機與三繞組變壓器組成的單元接線，因一側(cè)支路停運時另兩側(cè)支路還可以繼續(xù)保持運行，因此在變壓器三側(cè)設(shè)置斷路器。,接線特點：發(fā)電機與變壓器直接連接成一個單元。,.,2、擴大單元接線變壓器的故障幾率遠小于發(fā)電機的故障幾率，則在系統(tǒng)備用能力足夠的情況下，小容量的發(fā)電機組，可采用兩臺發(fā)電機共用一臺變壓器的擴大單元接線形式，每臺發(fā)電機出口均裝設(shè)一組斷路器以便各機組獨立開、停。擴大單元接線可以減少變壓器臺數(shù)和斷路器數(shù)目，可以節(jié)省投資、減少占地。,.,（五）橋形接線,內(nèi)橋特點：橋靠近變壓器側(cè)，變壓器投切復雜；線路投切方便。適用于：變壓器投切較少，線路較長，無穿越功率。外橋特點：橋靠近線路側(cè)，變壓器投切方便，線路切投不便。適用于：變壓器需頻繁操作，線路較短，有穿越功率?？鐥l的作用（QS1，QS2）,接線特點：兩臺主變+兩回出線,.,（六）角形接線,常用的角形接線有三角形接線和四角形接線。特點：角形接線中斷路器數(shù)目與回路數(shù)相同，比單母線分段和雙母線接線均少用一個斷路器，故較經(jīng)濟。任一斷路器檢修，支路不中斷供電，任一回路故障僅該回路斷開，其余回路不受影響，其可靠性較高。但是故障后閉環(huán)變成開環(huán)，開、閉環(huán)兩種工況，流過設(shè)備電流不同，給設(shè)備選擇帶來困難。此接線僅適合于容量不大的水電站。,接線特點：母線閉合成環(huán)形，并按回路數(shù)利用斷路器分段。,.,2-3主變壓器的選擇一、容量和臺數(shù)的確定,1、單元接線的主變壓器：發(fā)電機變壓器單元接線中的主變?nèi)萘繎窗l(fā)電機額定容量扣除本機組廠用電后，留有10%的裕度來確定。2、具有發(fā)電機電壓母線的主變壓器：接于該母線上的發(fā)電機處于全開滿載狀態(tài)而母線負荷（包括廠用電）又最小時能將全部剩余功率送出。發(fā)電機開機容量最小、母線負荷最大時，經(jīng)主變壓器倒送的功率。若發(fā)電機母線上接有2臺及以上的主變壓器時，其中容量最大的一臺因故退出運行時，其他主變應能輸送母線剩余功率的70%以上。臺數(shù)一般不少于兩臺。,3、連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡變壓器高、中壓電網(wǎng)的聯(lián)絡變壓器應按兩級電網(wǎng)正常與檢修狀態(tài)下可能出現(xiàn)的最大功率交換確定容量，其容量一般不應低于接在兩種電壓母線上最大一臺機組的容量；一般設(shè)置一臺，最多不超過兩臺。4、變電站主變壓器容量計算一般按510年負荷規(guī)劃確定，且考慮負荷性質(zhì)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等；重要變電站，考慮當一臺主變停運時，其余主變?nèi)萘吭谟嫾斑^負荷能力允許時間內(nèi)，滿足I類II類負荷的供電；一般性變電站，一臺主變停運時，其余主變?nèi)萘繎軡M足全部負荷的70%-80%；一般設(shè)2臺主變。,.,1、相數(shù)容量為300MW及以下機組單元連接的主變壓器和330kV及以下電力系統(tǒng)，一般選用三相變壓器容量為600MW及以上機組單元連接的主變壓器和500kV及以上電力系統(tǒng)，可考慮選用單相變壓器2、繞組數(shù)和結(jié)構(gòu)使用三繞組變壓器比使用兩臺雙繞組變壓器經(jīng)濟；最大機組容量小于125MW的發(fā)電廠，一般選用三繞組變壓器機組容量大于200MW的發(fā)電廠，一般采用雙繞組變壓器+聯(lián)絡變壓器形式,二、主變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇,優(yōu)先采用自耦變壓器自耦變壓器經(jīng)濟，但自耦變壓器只能用于高、中壓中性點都有效接地的電網(wǎng)，故其只能用于110kV及以上的發(fā)電廠和變電站。且自耦變阻抗較小可能使短路電流增加，故應經(jīng)計算確定。3、繞組接線組別的確定變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓一致。發(fā)電廠主變一般選用YN/D11接線全星形變壓器不宜用在中性點不接地系統(tǒng)中4、調(diào)壓方式的確定無激磁調(diào)壓不帶電調(diào)分接頭，調(diào)整范圍小有載調(diào)壓帶電調(diào)分接頭，調(diào)整范圍：最多可達30%,5、冷卻方式的選擇自然風冷卻；強迫空氣冷卻；強迫油循環(huán)水冷卻；強迫油循環(huán)風冷卻；強迫油循環(huán)導向冷卻水內(nèi)冷變壓器其他冷卻方式：充氣式、SF6氣體冷卻式等,.,2-4限制短路電流的方法一、選擇適當?shù)闹鹘泳€形式和運行方式,原則：選用大容量發(fā)電機可采用單元接線降壓變電所采用母線硬分段在負荷允許的條件下雙回路可采用單回路運行環(huán)形供電網(wǎng)絡在穿越功率最小處開環(huán)運行計算阻抗較大的接線和運行方式,.,二、加裝限流電抗器,目的：使發(fā)電機回路及用戶側(cè)能采用輕型斷路器。所謂“輕型”，是指斷路器額定電流與所控制的電路額定電流相適應，兩者額定容量匹配，使斷路器及其相應的電器比較經(jīng)濟合理。1、普通電抗器線路電抗器：限制電纜饋線回路短路電流；布置在斷路器外側(cè)；電抗百分值取3%6%；母線電抗器：裝設(shè)在母線分段的地方；電抗百分值取8%12%。,.,2、分裂電抗器正常工作，每臂的運行電抗為：一臂出線短路，該臂的運行電抗（單臂型電抗）為：兩臂的總電抗（分裂型電抗）為：分裂電抗器的裝設(shè)地點,.,三、采用低壓分裂繞組變壓器,正常工作，高壓側(cè)開路，低壓側(cè)一臺發(fā)電機短路，,.,2-5各種類型主接線的特點一、發(fā)電廠的主接線,（一）火電廠的主接線1、地方性電廠一般位于負荷中心，容量較小，生產(chǎn)的電能大部分都用635kV電壓饋送給近區(qū)負荷，所剩電能升壓后送入110kV系統(tǒng)?？聪聢D，思考以下問題：1）10.5KV發(fā)電機側(cè)電壓配電裝置采用何種接線？2）主變35KV側(cè)電壓配電裝置采用何種接線？3）主變110KV電壓配電裝置采用何種接線？,2、區(qū)域性電廠主接線區(qū)域性電廠總?cè)萘亢蛦螜C容量都較大，生產(chǎn)的電能主要送入系統(tǒng)區(qū)域變電站或樞紐變電站。此類電廠在系統(tǒng)中的地位重要，對它們的供電可靠性要求高，設(shè)備利用小時數(shù)高和升高電壓等級較高，常采用發(fā)電機變壓器組單元接線，高壓側(cè)大都采用雙母線、2/3斷路器等可靠性較高的接線?？聪聢D，思考以下問題：1）發(fā)電機側(cè)電壓配電裝置采用何種接線？2）220kV側(cè)電壓配電裝置采用何種接線？3）500kV側(cè)電壓配電裝置采用何種接線？4）中高壓之間如何聯(lián)絡？,（二）水力發(fā)電廠的主接線水力發(fā)電廠大都建在水力資源豐富的江河上，離負荷中心較遠，機端負荷很少，發(fā)電機發(fā)出的電能大部分都送入系統(tǒng)。水輪發(fā)電機起、?？?，常起調(diào)峰作用，故要求其接線簡單以利自動化和減少誤操作。,.,二、變電站的主接線（一）樞紐變電站樞紐變電站為該系統(tǒng)的最高電壓變電站，一般電力系統(tǒng)中的大型電廠均與之相連，樞紐變電站實施電力系統(tǒng)主要發(fā)電功率的分配，并作為與其它遠方電力系統(tǒng)的聯(lián)絡站。,.,（二）區(qū)域變電站區(qū)域變電站承擔大面積的區(qū)域供電，其電壓等級僅次于樞紐變電站。,.,（三）地區(qū)變電站主接線地區(qū)變電站是在區(qū)域下承擔一個區(qū)域的供電，它多為終端和分支變電站降壓供給附近用戶或企業(yè)。一般低壓側(cè)采用單母線或分段的單母線接線。,.,2-6主接線的設(shè)計原則和步驟一、設(shè)計原則,以設(shè)計任務書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。,.,1、對原始資料分析本工程情況：發(fā)電廠類型；設(shè)計規(guī)劃容量；單機容量及臺數(shù)；最大負荷利用小時數(shù)等；電力系統(tǒng)情況：電力系統(tǒng)近期及遠景發(fā)展規(guī)劃（510年）；發(fā)電廠或變電所在電力系統(tǒng)中的位置和作用；本期工程和遠景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點接地方式等；負荷情況：負荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及輸電容量等；環(huán)境條件：當?shù)氐臍鉁亍穸?、覆冰、污穢、風向、水文、地質(zhì)、海拔高度及地震等因素；設(shè)備制造情況：對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較。2、擬定主接線方案,二、電氣主接線的設(shè)計程序,.,思考題,某水電站裝機為425MW，機端電壓為10.5kV，現(xiàn)擬采用高壓為110kV，出線3回，中壓為35kV，出線6回與系統(tǒng)相連，試擬出一技術(shù)經(jīng)濟較為合理的電氣主接線方案，并畫出主接線圖加以說明。某220kV系統(tǒng)的變電所，擬裝設(shè)兩臺容量為50MVA的主變壓器，220kV有兩回出線，同時有穿越功率通過，中壓為110kV，出線為4回，低壓為1