第六章 發(fā)電廠和變電所一次系統(tǒng)1

1、第六章第六章 發(fā)電廠和變電所一次系統(tǒng)發(fā)電廠和變電所一次系統(tǒng) 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 直接生產(chǎn)、輸送和分配電能的設(shè)備。 按設(shè)備功能及其作用分為兩類：一次設(shè)備和二次設(shè)備 主要電氣設(shè)備包括：發(fā)電機、電力變壓器、斷路器、主要電氣設(shè)備包括：發(fā)電機、電力變壓器、斷路器、 隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母 線、接地裝置以及各種無功補償裝置等。線、接地裝置以及各種無功補償裝置等。 對一次電氣設(shè)備設(shè)備的工作運行進行監(jiān)視、控制、測 量、保護的設(shè)備。 主要包括：儀表、繼電器、自動控制設(shè)備、信號設(shè)備等。主要包括：儀表、繼電器、自動控制設(shè)備、信號設(shè)備等。 第一節(jié)

2、第一節(jié) 概概 述述 直接生產(chǎn)、輸送和分配電能的設(shè)備。 按設(shè)備功能及其作用分為兩類：一次設(shè)備和二次設(shè)備 主要電氣設(shè)備包括：發(fā)電機、電力變壓器、斷路器、主要電氣設(shè)備包括：發(fā)電機、電力變壓器、斷路器、 隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母 線、接地裝置以及各種無功補償裝置等。線、接地裝置以及各種無功補償裝置等。 對一次電氣設(shè)備設(shè)備的工作運行進行監(jiān)視、控制、測 量、保護的設(shè)備。 主要包括：儀表、繼電器、自動控制設(shè)備、信號設(shè)備等。主要包括：儀表、繼電器、自動控制設(shè)備、信號設(shè)備等。 由一次設(shè)備組成的系統(tǒng)稱為由一次設(shè)備組成的系統(tǒng)稱為電氣一次系統(tǒng)電氣一次系統(tǒng)

3、。 由二次設(shè)備組成的系統(tǒng)稱為由二次設(shè)備組成的系統(tǒng)稱為電氣二次系統(tǒng)電氣二次系統(tǒng)。 用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號將各電氣設(shè)備，用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號將各電氣設(shè)備， 按連接順序排列，詳細表示電氣設(shè)備的組成和連接按連接順序排列，詳細表示電氣設(shè)備的組成和連接 關(guān)系的接線圖，稱為電氣接線圖。關(guān)系的接線圖，稱為電氣接線圖。 電氣接線圖一般畫成單線圖電氣接線圖一般畫成單線圖 。 第二節(jié)第二節(jié) 電氣主接線概述電氣主接線概述 電氣主接線：電氣主接線：是由電氣設(shè)備通過連接線，按其功是由電氣設(shè)備通過連接線，按其功 能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強 電流、高電壓的網(wǎng)

4、絡(luò)。（一次接線、電氣主系統(tǒng)）電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)。（一次接線、電氣主系統(tǒng)） 電氣主接線圖：電氣主接線圖：用規(guī)定的電氣設(shè)備圖形和文字符用規(guī)定的電氣設(shè)備圖形和文字符 號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設(shè)備或成號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設(shè)備或成 套設(shè)備的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖。套設(shè)備的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖。 一 般 為 單 線一 般 為 單 線 圖 ， 如 果 三圖 ， 如 果 三 相 接 線 不 完相 接 線 不 完 全 相 同 的 局全 相 同 的 局 部畫成三線。部畫成三線。 除 主 要 電 氣除 主 要 電 氣 設(shè) 備 外 ， 還設(shè) 備 外 ， 還 應(yīng)將互感器

5、、應(yīng)將互感器、 避 雷 器 、 中避 雷 器 、 中 性 點 設(shè) 備 等性 點 設(shè) 備 等 也表示出來。也表示出來。 注 明 各 個 設(shè)注 明 各 個 設(shè) 備 的 型 號 與備 的 型 號 與 規(guī)格。規(guī)格。 電氣主接線的基本要求電氣主接線的基本要求 電氣主接線的選擇正確與否對電力系統(tǒng)的安全、電氣主接線的選擇正確與否對電力系統(tǒng)的安全、 經(jīng)濟運行，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和調(diào)度的靈活性，經(jīng)濟運行，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和調(diào)度的靈活性， 以及對電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置，繼電以及對電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置，繼電 保護及控制方式的擬定等都有重大的影響。在選保護及控制方式的擬定等都有重大的影響。在選 擇電氣

6、主接線時，應(yīng)滿足下列基本要求。擇電氣主接線時，應(yīng)滿足下列基本要求。 1 可靠性可靠性 電氣接線必須保證用戶供電電氣接線必須保證用戶供電 的可靠性，應(yīng)分別按發(fā)電廠、變電站及各類的可靠性，應(yīng)分別按發(fā)電廠、變電站及各類 負荷的重要性程度安排相應(yīng)可靠程度的接線負荷的重要性程度安排相應(yīng)可靠程度的接線 方式。方式。 電氣主接線的基本要求電氣主接線的基本要求 衡量電氣主接線的可靠性，從以下幾方面考慮：衡量電氣主接線的可靠性，從以下幾方面考慮： 斷路器檢修時能否不影響供電。斷路器檢修時能否不影響供電。 線路、斷路器或母線故障時，停運出線回路數(shù)、停線路、斷路器或母線故障時，停運出線回路數(shù)、停 電時間的長短，以及

7、能否保證一、二類負荷供電。電時間的長短，以及能否保證一、二類負荷供電。 發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性。發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性。 大型發(fā)電機組突然停電時，對系統(tǒng)穩(wěn)定的影響。大型發(fā)電機組突然停電時，對系統(tǒng)穩(wěn)定的影響。 電氣主接線的基本要求電氣主接線的基本要求 2 靈活性靈活性 電氣系統(tǒng)接線應(yīng)能適應(yīng)各種電氣系統(tǒng)接線應(yīng)能適應(yīng)各種 可能運行方式的要求，并可以保證能將符合可能運行方式的要求，并可以保證能將符合 質(zhì)量要求的電能送給用戶。質(zhì)量要求的電能送給用戶。 操作的方便性操作的方便性 接線簡單、操作簡便接線簡單、操作簡便,操作少操作少 調(diào)度的方便性調(diào)度的方便性 適應(yīng)各種運行方式（正常、檢修、事故

8、及處理、特殊、適應(yīng)各種運行方式（正常、檢修、事故及處理、特殊、 投切設(shè)備、增減負荷等）的變化。故障時影響范圍小投切設(shè)備、增減負荷等）的變化。故障時影響范圍小 電氣主接線的基本要求電氣主接線的基本要求 3 經(jīng)濟性經(jīng)濟性 最少的投資與最低的年運行費。最少的投資與最低的年運行費。 節(jié)省一次投資節(jié)省一次投資 占地面積小占地面積小 電能損耗少電能損耗少 4 運行方便運行方便接線力求簡明清晰、簡化運行操作接線力求簡明清晰、簡化運行操作 5 具有擴建的可能性具有擴建的可能性預(yù)留備用出線回路和備用容量預(yù)留備用出線回路和備用容量 母線：匯流、分配電能。使接線簡單，便于擴建母線：匯流、分配電能。使接線簡單，便于擴

9、建 斷路器：用來接通與切斷電路中的負荷電流與故斷路器：用來接通與切斷電路中的負荷電流與故 障短路電流。任何出線和進線必須有斷路器。障短路電流。任何出線和進線必須有斷路器。 隔離開關(guān)：其作用是利用其可見斷口隔離電壓，隔離開關(guān)：其作用是利用其可見斷口隔離電壓， 使停電設(shè)備與帶電設(shè)備隔離，以保證人身及設(shè)備工使停電設(shè)備與帶電設(shè)備隔離，以保證人身及設(shè)備工 作的安全。一般在連接設(shè)備間都配置隔離開關(guān)作的安全。一般在連接設(shè)備間都配置隔離開關(guān) 主接線主接線 基本環(huán)節(jié)基本環(huán)節(jié)-電源（發(fā)電機、變壓器）和進出線電源（發(fā)電機、變壓器）和進出線 隔離開關(guān)隔離開關(guān) 互感器及其它互感器及其它 中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)-母線：匯集和分

10、配電能母線：匯集和分配電能 斷路器斷路器-斷開電流的同時滅弧斷開電流的同時滅弧 斷路器與隔離開關(guān)的操作順序斷路器與隔離開關(guān)的操作順序 為： 接通電路時，先合上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)，再接通電路時，先合上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)，再 合斷路器；切斷電路時，先斷開斷路器，再拉開合斷路器；切斷電路時，先斷開斷路器，再拉開 兩側(cè)的隔離開關(guān)兩側(cè)的隔離開關(guān)。即：隔離開關(guān)遵循即：隔離開關(guān)遵循“先通后斷先通后斷” 的原則或等電位下操作的原則或等電位下操作 為了防止誤操作，除嚴格按照操作規(guī)程實行操為了防止誤操作，除嚴格按照操作規(guī)程實行操 作票制度外，還應(yīng)在隔離開關(guān)和相應(yīng)的斷路器之作票制度外，還應(yīng)在隔離開關(guān)和相應(yīng)的斷路

11、器之 間，加裝電磁閉鎖、機械閉鎖或電腦鑰匙等閉鎖間，加裝電磁閉鎖、機械閉鎖或電腦鑰匙等閉鎖 裝置。裝置。 第三節(jié)第三節(jié) 電氣主接線的基本接線形式電氣主接線的基本接線形式 各種電氣主接線是由若干基本接線形式組合而各種電氣主接線是由若干基本接線形式組合而 成的。它以電源和出線為主題。深入地了解與分成的。它以電源和出線為主題。深入地了解與分 析基本接線形式，對電氣主接線的設(shè)計、運行十析基本接線形式，對電氣主接線的設(shè)計、運行十 分重要。分重要。 主接線方式：分兩類主接線方式：分兩類 有母線類型，如單母線、單母線分段、單母有母線類型，如單母線、單母線分段、單母 線分段帶旁路；雙母線、雙母分段、雙母線帶線

12、分段帶旁路；雙母線、雙母分段、雙母線帶 旁路；旁路；3/23/2斷路器接線等斷路器接線等 無母線類型，如橋式、角形、單元接線等無母線類型，如橋式、角形、單元接線等 第三節(jié)第三節(jié) 電氣主接線的基本接線形式電氣主接線的基本接線形式 單母線接線單母線接線接線圖接線圖 各電源和出線都接在同一條公共母線上，其電源在發(fā)電 廠是發(fā)電機或變壓器，在變電所是變壓器或高壓進線回路。 單母線接線單母線接線特點特點 1. 單母線接線的優(yōu)點單母線接線的優(yōu)點 簡單、清晰、設(shè)備少、投資小、運行操作方便，有利于擴 建和采用成套配電裝置。 2. 單母線接線的主要缺點單母線接線的主要缺點 n n母線或母線隔離開關(guān)檢修時，連接在母

13、線上的所有回 路都將停止工作； n當母線或母線隔離開關(guān)上發(fā)生短路故障或斷路器靠母 線側(cè)絕緣套管損壞時，所有斷路器都將自動斷開，造成 全部停電； n檢修任一電源或出線斷路器時，該回路必須停電。 單母線分段接線單母線分段接線接線圖接線圖 出線回路數(shù)增多時，可用斷路器或隔離開關(guān)將母線分段， 成為單母線分段接線，如圖所示。根據(jù)電源的數(shù)目和功 率，母線可分為23段。 單母線分段接線單母線分段接線特點特點 該接線方式由雙電源供電，故供電可靠性高，同時具有 接線簡單、操作方便、投資少等優(yōu)點。當一段母線發(fā)生故障 時，分段斷路器或隔離開關(guān)將故障切除，保證正常母線不間 斷供電，不致使重要的用戶停電，提高了供電的可

14、靠性。 當一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，必須斷開接 在該分段上的全部電源和出線，這樣就減少了系統(tǒng)的發(fā)電 量，并使該段單回路供電的用戶停電；任一出線斷路器檢修 時，該回路必須停止工作。 單母線帶旁路母線接線單母線帶旁路母線接線 單母線帶旁路母線接線方 式的最大優(yōu)點是供電可靠性 高。斷路器故障檢修時，斷路器故障檢修時， 可不停電進行檢修可不停電進行檢修，供電可 靠，運行靈活，適用于向重要 用戶供電，出線回路較多的變 電所尤為適用，其接線方式如 圖。 旁路母線作用：旁路母線作用：檢修出線斷路器時可不中斷出線供電。 操作順序： 雙母線不分段接線雙母線不分段接線（簡述和優(yōu)點）（簡述和優(yōu)點） 圖8-

15、7所示為雙母線接線，它有兩組母線，一組為工作母 線，一組為備用母線。每一電源和每一出線都經(jīng)一臺斷路器 和兩組隔離開關(guān)分別與兩組母線相連，任一組母線都可以作 為工作母線或備用母線。兩組母線之間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器 （簡稱母聯(lián)斷路器）連接。 運行方式靈活，便于擴建；檢修母線時，電源和出線都 可以繼續(xù)工作 ；檢修任一回路母線隔離開關(guān)時，只需斷開該 回路；工作母線故障時，所有回路能迅速恢復(fù)工作；檢修任 一線路斷路器時，可用母聯(lián)斷路器代替其工作。 雙母線不分段接線雙母線不分段接線（缺點和適用范圍）（缺點和適用范圍） 當母線故障或檢修時，需使用隔離開關(guān)進行倒閘操作， 容易造成誤操作；工作母線故障時，將造成短

16、時（切換母線 時間）全部進出線停電；在任一線路斷路器檢修時，該回路 仍需停電或短時停電（用母聯(lián)斷路器代替線路斷路器之 前）；使用的母線隔離開關(guān)數(shù)量較大，同時也增加了母線的 長度，使得配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資和占地面積增大。 這種接線方式適用于供電要求比較高，出線回路較多的 變電站中，一般35kV出線回路為8回， 110 220kV出線為 4回及以上的220kV母線。 雙母線不分段接線雙母線不分段接線（接線圖）（接線圖） 為了彌補上述缺點，提高雙母線接線的可靠性，可進行 兩種方式的改進。 雙母線分段和帶旁路母線的接線方式雙母線分段和帶旁路母線的接線方式 1. 圖8-8所示為工作母線分段的雙母線接線

17、。用分段斷路 器將工作母線分段，每段用母聯(lián)斷路器與備用母線相 連。這種接線具有單母線分段和雙母線接線的特點，有較高 的供電可靠性與運行靈活性，但所使用的電氣設(shè)備較多，使 投資增大。另外，當檢修某回路出線斷路器時，則該回路停 電，或短時停電后再用“跨條”恢復(fù)供電。雙母線分段接線 常 用于大中型發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配電裝置中。 采用帶旁路母線的雙母線接線，目的是為了不停電檢修 任一回路斷路。 雙母線分段和帶旁路接線方式雙母線分段和帶旁路接線方式（接線圖）（接線圖） 二分之三斷路器接線方式二分之三斷路器接線方式 兩組母線之間接有若干串斷路 器，每一串有，中間一 臺稱作聯(lián)絡(luò)斷路器，每兩臺之間接 入一條回

18、路，共有。主要 優(yōu)點：可靠性高；運行靈活性好； 操作檢修方便。主要缺點是投資 大、繼電保護裝置復(fù)雜。 在一臺半斷路器接線中，一般 應(yīng)采用交叉配置的原則，即同名回 路應(yīng)接在不同串內(nèi)，電源回路宜與 出線回路配合成串。此外，同名回 路還宜接在不同側(cè)的母線上。 3/2接線接線 優(yōu)點優(yōu)點 母線故障不停電母線故障不停電 缺點缺點 操作一條線需操作兩臺斷路器操作一條線需操作兩臺斷路器 隔離開關(guān)不作為為操作電器隔離開關(guān)不作為為操作電器 有很高的可靠性和靈活性有很高的可靠性和靈活性 適用于適用于500KV超高壓系統(tǒng)超高壓系統(tǒng) 二次回路比較復(fù)雜二次回路比較復(fù)雜 二分之三斷路器接線方式二分之三斷路器接線方式 單元接

19、線方式單元接線方式 發(fā)電機與變壓器直接連接成一個單元，組成發(fā)電機變 壓器組，稱為單元接線。其中，圖8-13（a）和（b）是發(fā)電 機變壓器單元接線。除圖8-13所示的單元接線外，還可以 接成發(fā)電機自耦變壓器單元接線、發(fā)電機變壓器線路 組單元等形式。 為了減少變壓器及其高壓側(cè)斷路器的臺數(shù)，節(jié)約投資與 占地面積，可采用圖8-14所示的擴大單元接線。擴大單元接 線的缺點是運行靈活性較差。 單元接線的優(yōu)點是接線簡單清晰，投資小，占地少，操 作方便，經(jīng)濟性好，由于不設(shè)發(fā)電機電壓母線，減少了發(fā)電 機電壓側(cè)發(fā)生短路故障的幾率。 單元接線方式的接線圖單元接線方式的接線圖 單元接線單元接線 優(yōu)點優(yōu)點 不設(shè)母線不設(shè)

20、母線 缺點缺點 大機組無可選斷路器大機組無可選斷路器 適用于發(fā)變組適用于發(fā)變組 任一元件故障單元停運任一元件故障單元停運 單元接線方式的接線圖單元接線方式的接線圖 橋形接線橋形接線（概述）（概述） 當只有兩臺主變壓器和兩條電源進線線路時，可以采用 如圖8-15所示的接線方式。這種接線稱為橋式接線，可看作 是單母線分段接線的變形，即去掉線路側(cè)斷路器或主變壓器 側(cè)斷路器后的接線，也可看作是變壓器線路單元接線的變 形，即在兩組變壓器線路單元接線的升壓側(cè)增加一橫向聯(lián) 接橋臂后的接線。 橋式接線的橋臂由斷路器及其兩側(cè)隔離開關(guān)組成，正常 運行時處于接通狀態(tài)。根據(jù)橋臂的位置又可分為內(nèi)橋接線、 外橋接線和雙斷

21、路器橋形接線三種形式。 橋形接線橋形接線接線圖接線圖 （a）、（）、（b）和（）和（c） 橋形接線橋形接線（內(nèi)橋接線）（內(nèi)橋接線） 內(nèi)橋接線如圖8-15（a）所示，橋臂置于線路斷路器的 內(nèi)側(cè)。其特點如下： （1）線路發(fā)生故障時，僅故障線路的斷路器跳閘， 其余三條支路可繼續(xù)工作，并保持相互間的聯(lián)系。 （2）變壓器故障時，聯(lián)絡(luò)斷路器及與故障變壓器同 側(cè)的線路斷路器均自動跳閘，使未故障線路的供電受 到影響，需經(jīng)倒閘操作后，方可恢復(fù)對該線路的供電。 （3）線路運行時變壓器操作復(fù)雜。 內(nèi)橋接線適用于輸電線路較長、線路故障率較高、穿越 功率少和變壓器不需要經(jīng)常改變運行方式的場合。 橋形接線橋形接線（外橋接

22、線）（外橋接線） 外橋接線如圖8-15（b）所示，橋臂置于線路斷路器的外 側(cè)。其特點如下： （1）變壓器發(fā)生故障時，僅跳故障變壓器支路的斷路 器,其余支路可繼續(xù)工作，并保持相互間的聯(lián)系。 （2）線路發(fā)生故障時，聯(lián)絡(luò)斷路器及與故障線路同側(cè) 的變壓器支路的斷路器均自動跳閘，需經(jīng)倒閘操作后， 方可恢復(fù)被切除變壓器的工作。 （3）線路投入與切除時，操作復(fù)雜，影響變壓器的運 行。 這種接線適用于線路較短、故障率較低、主變壓器需按經(jīng) 濟運行要求經(jīng)常投切以及電力系統(tǒng)有較大的穿越功率通過 橋臂回路的場合。 橋形接線橋形接線 優(yōu)點優(yōu)點 接線簡單清晰接線簡單清晰 缺點缺點 擴建難擴建難 使用電器少使用電器少 有一定的可靠性和靈活性有一定的可靠性和靈活性 適用于兩進兩出回路適用于兩進兩出回路 可靠性差可靠性差 內(nèi)橋適用于線路長、變內(nèi)橋適用于線路長、變 壓器不常切換壓器不常切換 外橋適用于線路短、變外橋適用于線路短、變 壓器經(jīng)常切換、有穿越功率壓器經(jīng)常切換、有穿越功率 橋形接線橋形接線（概述概述） 角形接線角形接線 優(yōu)點優(yōu)點 斷路器數(shù)斷路器數(shù)=回路數(shù)回路數(shù) 缺點缺點 雙斷路器，檢修不斷電雙斷路器，檢修不斷電 不用隔離開關(guān)操作不用隔離開關(guān)操作 斷路