第四章電氣主接線及設(shè)計(jì)

1、第一節(jié)電氣主接線本要求和設(shè)計(jì)程序一、對(duì)電氣主接線的基本要求第四章電氣主接線及設(shè)計(jì)第四章電氣主接線及設(shè)計(jì)1.可靠性 分析電氣主接線的可靠性時(shí)，要考慮發(fā)電廠和變電站在系統(tǒng)中的地位和作用、用戶的負(fù)荷性質(zhì)和類別、設(shè)備制造水平及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等諸多因素。 (1)發(fā)電廠或變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用。 (2)負(fù)荷性質(zhì)和類別。 (3)設(shè)備的制造水平。 (4)長(zhǎng)期實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 主接線可靠性的基本要求通常包括以下幾個(gè)方面： 斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)供電； 線路、斷路器或母線故障時(shí)以及母線或母線隔離開關(guān)檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)出線回路數(shù)和停電時(shí)間，并能保證對(duì)全部類及全部或大部分類用戶的供電； 盡量避免發(fā)電廠或變電站

2、全部停電的可能性； 大型機(jī)組突然停運(yùn)時(shí)，不應(yīng)危及電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。2.靈活性 靈活性包括以下幾個(gè)方面： (1)操作的方便性。 (2)調(diào)度的方便性。 (3)擴(kuò)建的方便性。3.經(jīng)濟(jì)性 經(jīng)濟(jì)性主要從以下幾方面考慮： （1）節(jié)省一次投資。 （2）占地面積少。 （3）電能損耗少。 發(fā)電廠和變電站基本建設(shè)的程序一般分為：初步可行性研究、可行性研究、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)等四個(gè)階段。 電氣主接線設(shè)計(jì)在各階段中隨著要求、任務(wù)的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設(shè)計(jì)原則、方法和步驟基本相同。其設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容如下： 1對(duì)原始資料分析 （1）工程情況 （2）電力系統(tǒng)情況 （3）負(fù)荷情況 （4）環(huán)境條件 （5）設(shè)備供

3、貨情況二、電氣主接線的設(shè)計(jì)程序 2主接線方案的擬定與選擇 3短路電流計(jì)算和主要電氣設(shè)備選擇 4繪制電氣主接線圖 5編制工程概算 主接線的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式，它以電源和出線為主體。由于各個(gè)發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯?，因而為便于電能的匯集和分配，在進(jìn)出線數(shù)較多時(shí)(一般超過4回)，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。而與有母線的接線相比，無匯流母線的接線使用電氣設(shè)備較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的發(fā)電廠或變電站。 有匯流母線的接線形式可概括地分為單母線接線和雙母線接

4、線兩大類。 無匯流母線的接線形式主要有單元接線、橋形接線和角形接線。第二節(jié) 主接線的基本接線形式u 圖41所示為單母線接線，其供電電源在發(fā)電廠是發(fā)電機(jī)或變壓器，在變電站是變壓器或高壓進(jìn)線回路。一、單母線接線及單母線分段接線1.單母線接線圖41 單母線接線u每條回路中都裝有斷路器和隔離開關(guān)，緊靠母線側(cè)的隔離開關(guān)稱作母線隔離開，靠近線路側(cè)的隔離開關(guān)稱為線路隔離開關(guān)。u由于斷路器具有開合電路的專用滅弧裝置，可以開斷或閉合負(fù)荷電流和開斷短路電流，故用來作為接通或切斷電路的控制電器。u若饋線的用戶側(cè)沒有電源時(shí)，斷路器通往用戶的那一側(cè)，可以不裝設(shè)線路隔離開關(guān)。但是由于隔離開關(guān)費(fèi)用不大，為了阻止過電壓的侵入

5、或用戶啟動(dòng)自備柴油發(fā)電機(jī)的誤倒送電，也可以裝設(shè)。u 若電源是發(fā)電機(jī)，則發(fā)電機(jī)與其出口斷路器之間可以不裝隔離開關(guān)，因?yàn)樵摂嗦菲鞯臋z修必然在停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行；但有時(shí)為了便于對(duì)發(fā)電機(jī)單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整和試驗(yàn)，也可以裝設(shè)隔離開關(guān)或設(shè)置可拆連接點(diǎn)。u QE是線路隔離開關(guān)的接地開關(guān)，用于線路檢修時(shí)替代臨時(shí)安全接地線。當(dāng)電壓在110kV及以上時(shí)，斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路側(cè)均應(yīng)配置接地開關(guān)。此外，對(duì)35kV及以上的母線，在每段母線上亦應(yīng)設(shè)置12組接地開關(guān)或接地器，以保證電器和母線檢修時(shí)的安全。u 倒閘操作:發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)備有運(yùn)行、備用和檢修三種工作狀態(tài)。由于正常供電的需要或故障的發(fā)生，而轉(zhuǎn)換設(shè)備

6、工作狀態(tài)的操作稱為“倒閘操作”。倒閘操作正確與否，直接影響安全運(yùn)行。u 倒閘操作“五防” 防止帶負(fù)荷拉合隔離開關(guān) 防止帶地線合隔離開關(guān) 防止帶電掛接地線 防止誤拉合斷路器 防止誤入帶電間隔u 根據(jù)QF和QS的作用不同，在倒閘操作中必須保證正確的操作順序。以投切線路WL1為例，順序如下：切除WL2（斷電）順序拉開QF2 QS22 QS21投入WL2（送電）順序合上 QS21 QS22 QF2u 可以發(fā)現(xiàn)，基本的操作原則是：操作QS必須是在QF斷開的時(shí)候進(jìn)行；投入QS時(shí)，從電源側(cè)往負(fù)荷側(cè)合上QS；退出QS時(shí)，從負(fù)荷側(cè)往電源側(cè)拉開QS。u 為了防止誤操作，除嚴(yán)格按照操作規(guī)程實(shí)行操作票制度外，還應(yīng)在隔

7、離開關(guān)和相應(yīng)的斷路器之間，加裝電磁閉鎖、機(jī)械閉鎖或電腦鑰匙。u 單母線接線優(yōu)點(diǎn)是：接線簡(jiǎn)單，操作方便、設(shè)備少、經(jīng)濟(jì)性好，并且，母線便于向兩端延伸，擴(kuò)建方便。同時(shí)，QS隔離開關(guān)不作為操作電器，僅用作隔離電壓。u 單母線接線缺點(diǎn)是：可靠性差。母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，所有回路都要停止工作，也就是要造成全廠或全所長(zhǎng)期停電。調(diào)度不方便，電源只能并列運(yùn)行，不能分列運(yùn)行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時(shí)，有較大的短路電流。u 接線形式：一般只用在出線回路少，并且沒有重要負(fù)荷的發(fā)電廠和變電站中。u 單母線分段接線如圖42所示。單母線用分段斷路器QFD進(jìn)行分段，可以提高供電可靠性和靈活性；2.單母線分段接線圖42

8、單母線分段接線u 對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電；兩段母線同時(shí)故障的幾率很小，可以不予考慮。在可靠性要求不高時(shí)，亦可用隔離開關(guān)分段，任一段母線故障時(shí)，將造成兩段母線同時(shí)停電，在判別故障后，拉開分段隔離開關(guān)，完好段即可恢復(fù)供電。u 通常，為了限制短路電流，簡(jiǎn)化繼電保護(hù)，在降壓變電站中，采用單母線分段接線時(shí)，低壓側(cè)母線分段斷路器常處于斷開狀態(tài)，電源是分列運(yùn)行的。為了防止因電源斷開而引起的停電，應(yīng)在分段斷路器QFD上裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置，在任一分段的電源斷開時(shí)，將QFD自動(dòng)接通。

9、u 分段的數(shù)目，取決于電源數(shù)量和容量。段數(shù)分得越多，故障時(shí)停電范圍越小，但使用斷路器的數(shù)量亦越多，且配電裝置和運(yùn)行也越復(fù)雜，通常以23段為宜。u 該接線適用于：中、小容量發(fā)電廠和變電站的610kV接線中。但是，由于這種接線對(duì)重要負(fù)荷必須采用兩條出線供電，大大增加了出線數(shù)目，使整個(gè)母線系統(tǒng)可靠性受到限制，所以，在重要負(fù)荷的出線回路較多、供電容量較大時(shí)，一般不予采用。 雙母線接線有兩組母線，并且可以互為備用，如圖4-3所示。每一電源和出線的回路，都裝有一臺(tái)斷路器，有兩組母線隔離開關(guān)，可分別與兩組母線連接。兩組母線之間的聯(lián)絡(luò)，通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器(簡(jiǎn)稱母聯(lián)斷路器)QFC來實(shí)現(xiàn)。二、雙母線接線及雙母線分

10、段接線1. 雙母線接線圖43 雙母線接線 有兩組母線后，使運(yùn)行的可靠性和靈活性大為提高。其特點(diǎn)如下：(1)供電可靠。 通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時(shí)，只需斷開此隔離開關(guān)所屬的一條電路和與此隔離開關(guān)相連的該組母線，其他電路均可通過另一組母線繼續(xù)運(yùn)行; 上述所有操作均涉及到“倒母線”，其操作步驟必須正確。例如：欲檢修工作母線，可把全部電源和線路倒換到備用母線上。其步驟是：其一，先合上母聯(lián)斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)，再合母聯(lián)斷路器QFC，向備用母線充電，這時(shí)，兩組母線等電位。 其二，為保證不中斷供電，按“先

11、通后斷”原則進(jìn)行操作，即先接通備用母線上的隔離開關(guān)，再斷開工作母線上的隔離開關(guān)。其三，完成母線轉(zhuǎn)換后，再斷開母聯(lián)斷路器QFC及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，即可使原工作母線退出運(yùn)行進(jìn)行檢修。 (2)調(diào)度靈活： 各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要；通過倒換操作可以組成各種運(yùn)行方式。 當(dāng)母聯(lián)斷路器斷開，一組母線運(yùn)行，另一組母線備用，全部進(jìn)出線均接在運(yùn)行母線上，即相當(dāng)于單母線運(yùn)行。 兩組母線同時(shí)工作，并且通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運(yùn)行，電源與負(fù)荷平均分配在兩組母線上，即稱之為固定連接方式運(yùn)行。這也是目前運(yùn)行中最常采用的運(yùn)行方式，它的母線繼電保護(hù)相對(duì)比較

12、簡(jiǎn)單。 有時(shí)為了系統(tǒng)的需要，亦可將母聯(lián)斷路器斷開 (處于熱備用狀態(tài))，兩組母線同時(shí)運(yùn)行。此時(shí)，這個(gè)電廠相當(dāng)于分裂為兩個(gè)電廠各向系統(tǒng)送電，這種運(yùn)行方式常用于系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)，以限制短路電流。 雙母線接線還可以完成一些特殊功能。例如：用母聯(lián)與系統(tǒng)進(jìn)行同期或解列操作；當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)(如發(fā)電機(jī)或線路檢修后需要試驗(yàn))，可將該回路單獨(dú)接到備用母線上運(yùn)行；當(dāng)線路利用短路方式熔冰時(shí)，亦可用一組備用母線作為熔冰母線，不致影響其他回路工作等。(3)擴(kuò)建方便： 向雙母線左右任何方向擴(kuò)建，均不會(huì)影響兩組母線的電源和負(fù)荷自由組合分配，在施工中也不會(huì)造成原有回路停電。 由于雙母線接線有較高的可靠性，廣泛用

13、于：出線帶電抗器的610kV配電裝置；3560kV出線數(shù)超過8回，或連接電源較大、負(fù)荷較大時(shí)；110220kV出線數(shù)為5回及以上時(shí)。u 為了縮小母線故障的停電范圍，可采用雙母線分段接線，如圖4-4所示。用分段斷路器將工作母線分為 段和 段，每段工作母線用各自的母聯(lián)斷路器與備用母線W2相連，電源和出線回路均勻地分布在兩段工作母線上。2.雙母線分段接線圖44 雙母線分段接線WWu 雙母線分段接線比雙母線接線的可靠性更高。當(dāng)一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護(hù)作用下，分段斷路器先自動(dòng)跳開，而后將故障段母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出線回路停電；隨后，將故障段母線所連的電源回路和出線回路

14、切換到備用母線上，即可恢復(fù)供電。這樣，只是部分短時(shí)停電，而不必全部短期停電。u 雙母線分段接線較多用于220kV配電裝置，當(dāng)進(jìn)出線數(shù)為1014回時(shí)，采用三分段（僅一組母線用斷路器分段），15回及以上時(shí)，采用四分段（二組母線均用斷路器分段）；同時(shí)在330500kV大容量配電裝置中，出線為6回及以上時(shí)，一般也采用類似的雙母線分段接線。u 在610kV配電裝置中，當(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)或母線上電源較多，輸送和通過功率較大時(shí)，為限制短路電流，以選擇輕型設(shè)備，并為提高接線的可靠性，常采用雙母線三或四分段接線，并在分段處加裝母線電抗器。 （1）單母線分段帶專用旁路斷路器的旁路母線接線三、帶旁路母線的單母線和雙母線

15、接線1.單母線分段帶旁路母線的接線圖4-5 單母線分段帶專用旁路斷路器的旁路母線接線 接線中設(shè)有旁路母線 WP、旁路斷路器QFP及母線旁路隔離開關(guān)QSP、QSP、QSPP，此外在各出線回路的線路隔離開關(guān)的外側(cè)都裝有旁路隔離開關(guān)QSP，使旁路母線能與各出線回路相連。在正常工作時(shí)，旁路斷路器QFP以及各出線回路上的旁路隔離開關(guān)QSP，都是斷開的，旁路母線WP不帶電。 通常，旁路斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)處于合閘狀態(tài)，即QSPP于合閘狀態(tài)，而QSP、QSP二者之一是合閘狀態(tài)，另一則為開斷狀態(tài)，例如QSP合閘、QSP分閘，則旁路斷路器QFP對(duì)WI段母線上各出線斷路器的檢修處于隨時(shí)待命的“熱備用”狀態(tài)。 當(dāng)出

16、線WL1的斷路器QF3要檢修時(shí)，QSP處于合閘狀態(tài)（若屬分閘狀態(tài)，則與QSP切換），則合上旁路斷路器QFP，檢查旁路母線WP是否完好。如果旁路母線有故障，QFP在合上后會(huì)自動(dòng)斷開，就不能使用旁路母線；如果旁路母線是完好的，QFP在合上后不跳開，就能進(jìn)行退出運(yùn)行中的QF3操作，即合上出線WL1的旁路隔離開關(guān)QSP1（兩端為等電位），然后斷開出線WL1的斷路器QF3，再斷開其兩側(cè)的隔離開關(guān)QS32和QS31，由旁路斷路器QFP代替斷路器QF3工作。QF3便可以檢修，而出線WL1的供電不致中斷。 在上述的操作過程中，當(dāng)檢查到旁路母線完好后，可先斷開旁路斷路器QFP，用出線旁路隔離開關(guān)QSP1對(duì)空載的

17、旁路母線合閘，然后再合上旁路斷路器QFP，之后再進(jìn)行退出QF3的操作。這一操作雖然增加了操作程序，然而可避免萬一在倒閘過程中，QF3事故跳閘下，QSP1帶負(fù)荷合閘的危險(xiǎn)。 （2） 分段斷路器兼作旁路斷路器的接線 有專用旁路斷路器的旁路母線接線極大地提高了可靠性，但這增加了一臺(tái)旁路斷路器的投資。在可靠性能夠得到保證的情況下，可用分段斷路器兼作旁路斷路器，從而減少設(shè)備，節(jié)省投資。 圖4-6所示是分段斷路器兼作旁路斷路器的接線。該接線方式在正常工作時(shí)，分段斷路器QFD的旁路母線側(cè)的隔離開關(guān)QS3和QS4斷開，主母線側(cè)的隔離開關(guān)QS1和QS2接通，分段斷路器QFD接通。則斷路器QFD在正常時(shí)以分段方式

18、工作，旁路母線不帶電。 當(dāng) W段母線上的出線斷路器要檢修時(shí)，為了使 W、W段母線能保持聯(lián)系，先合上分段隔離開關(guān)QSD，然后斷開斷路器QFD和隔離開關(guān)QS2，再合上隔離開關(guān)QS4，然后合上QFD。如果旁路母線是完好的，QFD不會(huì)跳開，則可以合上該出線的旁路開關(guān)，最后斷開要檢修的出線斷路器及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，就可對(duì)該出線斷路器進(jìn)行檢修。圖4-6 分段斷路器兼作旁路斷路器的接線 （3）旁路斷路器兼作分段斷路器的接線 圖4-7所示是旁路斷路器兼作分段斷路器的接線。該接線設(shè)置一臺(tái)兩個(gè)分段母線公用的旁路斷路器，正常工作時(shí)，隔離開關(guān)QS1和QS3接通，旁路斷路器QFP接通，W 、W 兩段母線用旁路斷路器QF

19、P兼作分段斷路器，旁路母線處于帶電運(yùn)行狀態(tài)。圖4-7 旁路斷路器兼作分段斷路器的接線 雙母線帶旁路母線的接線，可以設(shè)專用旁路斷路器，也可以用旁路斷路器兼作母聯(lián)斷路器，或用母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器，分別如圖4-8（a）、（b）、（c）所示。圖4-8 雙母線帶旁路母線的接線2.雙母線帶旁路母線的接線 110kV及以上高壓配電裝置u 因?yàn)殡妷旱燃?jí)高，輸送功率較大，送電距離較遠(yuǎn)，停電影響較大，不允許因檢修斷路器而長(zhǎng)期停電，故需設(shè)置旁路母線，從而使檢修與它相連的任一回路的斷路器時(shí)，該回路便可以不停電，提高了供電的可靠性。u 當(dāng)110kV出線在6回及以上、220kV出線在4回及以上時(shí)，宜采用帶專用旁路斷路

20、器的旁路母線。u 帶有專用旁路斷路器的接線，多裝了價(jià)高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資，然而這對(duì)于接入旁路母線的線路回?cái)?shù)較多，且對(duì)供電可靠性有特殊需要的場(chǎng)合是十分必要的。u 不采用專用旁路斷路器的接線，雖然可以節(jié)約建設(shè)投資，但是檢修出線斷路器的倒閘操作十分繁雜，而且對(duì)于無論是單母線分段接線或雙母線接線方式，在檢修期間均處于單母線不分段運(yùn)行狀況，極大地降低了可靠性。3.旁路母線設(shè)置的原則u 在出線回?cái)?shù)較少的情況下，也可為節(jié)省投資，采用母聯(lián)斷路器或分段斷路器與旁路斷路器之間互相兼用的帶旁路母線的接線方式。u 下列情況下，可不設(shè)置旁路設(shè)施：(1) 當(dāng)系統(tǒng)條件允許斷路器停電檢修時(shí)（如雙回路供電的負(fù)荷）；

21、(2) 當(dāng)接線允許斷路器停電檢修時(shí)（每條回路有2臺(tái)斷路器供電，如角形、一臺(tái)半斷路器、雙母線雙斷路器接線等）；(3) 中小型水電站枯水季節(jié)允許停電檢修出線斷路器(4) 采用高可靠性的六氟化硫（SF6）斷路器及全封閉組合電器（GIS）時(shí)。 3560kV配電裝置u 采用單母線分段且斷路器無停電檢修條件時(shí)，可設(shè)置不帶專用旁路斷路器的旁路母線；u 當(dāng)采用雙母線接線時(shí)，不宜設(shè)置旁路母線，有條件時(shí)可設(shè)置旁路隔離開關(guān)；u 當(dāng)采用35kV單母線手車式成套開關(guān)柜時(shí)，由于斷路器可迅速置換，故可不設(shè)置旁路設(shè)施。 610kV配電裝置u 一般不設(shè)旁路母線，特別是采用手車式成套開關(guān)柜時(shí)，由于斷路器可迅速置換，可不設(shè)置旁路設(shè)

22、施。u 單母線接線及單母線分段接線且采用固定式成套開關(guān)柜的情況，由于容易增設(shè)旁路母線，故可考慮裝設(shè)。u 雙母線接線在布置上也不便于增設(shè)旁路母線。 在下列情況下，也可設(shè)置旁路母線 出線回路數(shù)多，斷路器停電檢修機(jī)會(huì)多 多數(shù)線路系向用戶單獨(dú)供電，用戶內(nèi)缺少互為備用的電源，不允許停電； 均為架空出線，雷雨季節(jié)跳閘次數(shù)多，增加了斷路器的檢修次數(shù)。 需要強(qiáng)調(diào)的是：隨著高壓配電裝置廣泛采用六氟化硫斷路器及國(guó)產(chǎn)斷路器、隔離開關(guān)的質(zhì)量逐步提高，同時(shí)系統(tǒng)備用容量的增加、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)趨于合理與聯(lián)系緊密、保護(hù)雙重化的完善以及設(shè)備檢修逐步由計(jì)劃向狀態(tài)檢修過渡，為簡(jiǎn)化接線，總的趨勢(shì)將逐步取消旁路設(shè)施。 通常在330kV500

23、kV配電裝置中，當(dāng)進(jìn)出線為6回及以上，配電裝置在系統(tǒng)中具有重要地位，則宜采用一臺(tái)半斷路器接線。 如圖4-10所示。每?jī)蓚€(gè)元件(出線、電源)用3臺(tái)斷路器構(gòu)成一串接至兩組母線，稱為一臺(tái)半斷路器接線，又稱32接線。 在一串中，兩個(gè)元件(進(jìn)線、出線)各自經(jīng)1臺(tái)斷路器接至不同母線，兩回路之間的斷路器稱為聯(lián)絡(luò)斷路器。 運(yùn)行時(shí)，兩組母線和同一串的3臺(tái)斷路器都投入工作，稱為完整串運(yùn)行，形成多環(huán)路狀供電，具有很高的可靠性。四、一臺(tái)半斷路器及三分之四臺(tái)斷路器接線1.一臺(tái)半斷路器接線 圖4-10 一臺(tái)半斷路器接線 在一臺(tái)半斷路器接線中，通常有兩條原則：u 電源線宜與負(fù)荷線配對(duì)成串，即要求采用在同一個(gè)“斷路器串”上配

24、置一條電源回路和一條出線回路，以避免在聯(lián)絡(luò)斷路器發(fā)生故障時(shí)，使兩條電源回路或兩條出線回路同時(shí)被切除。u 配電裝置建設(shè)初期僅兩串時(shí)，同名回路宜分別接入不同側(cè)的母線，進(jìn)出線應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)。當(dāng)一臺(tái)半斷路器接線達(dá)三串及以上時(shí)，同名回路可接于同一側(cè)母線，進(jìn)出線不宜裝設(shè)隔離開關(guān)。 一臺(tái)半斷路器接線其主要特點(diǎn)是：l 任一母線故障或檢修，均不致停電；l 任一斷路器檢修也不引起停電；l 甚至于在兩組母線同時(shí)故障(或一組母線檢修另一組母線故障)的極端情況下，功率仍能繼續(xù)輸送。l 一串中任何一臺(tái)斷路器退出或檢修時(shí)，這種運(yùn)行方式稱為不完整串運(yùn)行，此時(shí)仍不影響任何一個(gè)元件的運(yùn)行。l 運(yùn)行方便、操作簡(jiǎn)單，隔離開關(guān)只在檢修

25、時(shí)作為隔離帶電設(shè)備使用。 一臺(tái)半斷路器的配置方式： 圖4-11所示一臺(tái)半斷路器的配置方式。圖4-11（a）所示為電源（變壓器）和出線相互交叉配置；非交叉接線（或稱常規(guī)接線）如圖4-11（b）所示。圖4-11 一臺(tái)半斷路器的配置方式 交叉接線比非交叉接線具有更高的可靠性。交叉接線的配電裝置的布置比較復(fù)雜，需增加一個(gè)間隔。顯然，當(dāng)該接線的串?dāng)?shù)等于或大于三串時(shí)，由于接線本身構(gòu)成的閉環(huán)回路不止一個(gè)，一個(gè)串中的聯(lián)絡(luò)斷路器檢修或停用時(shí)，仍然還有閉合回路，因此可不考慮上述交叉接線。 一臺(tái)半斷路器接線的運(yùn)行特點(diǎn)： 一臺(tái)半斷路器接線的運(yùn)行可靠性和靈活性很高，在檢修母線或回路斷路器時(shí)不必用隔離開關(guān)進(jìn)行大量的倒閘操

26、作，并且，調(diào)度和擴(kuò)建也方便。所以在超高壓電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用，在500kV的升壓變電站和降壓變電站中，一般都采用這種接線。u 由于高壓斷路器造價(jià)高，為了進(jìn)一步減少設(shè)備投資，把3條回路的進(jìn)出線通過4臺(tái)斷路器接到兩組母線上，構(gòu)成三分之四斷路器接線方式。如下圖所示。這種接線方式通常用于發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)（進(jìn)線）大于線路（出線）數(shù)的大型水電廠，以便實(shí)現(xiàn)在一個(gè)串的3個(gè)回路中電源與負(fù)荷容量相互匹配。2.三分之四臺(tái)斷路器接線u 實(shí)際運(yùn)用中，可以根據(jù)電源和負(fù)荷的數(shù)量及擴(kuò)建要求，采用三分之四臺(tái)、一臺(tái)半及兩臺(tái)斷路器的多重連接的組合接線，將有利于提高配電裝置的可靠性和靈活性。u 各出線回路由2臺(tái)斷路器分別接在兩組母線上，變

27、壓器直接通過隔離開關(guān)接到母線上，組成變壓器母線組接線，如圖4-12所示。五、變壓器母線組接線圖4-12 變壓器母線組接線u 這種接線調(diào)度靈活，電源和負(fù)荷可自由調(diào)配，安全可靠，有利于擴(kuò)建。u 由于變壓器是高可靠性設(shè)備，所以直接接入母線，對(duì)母線的運(yùn)行并不產(chǎn)生明顯影響。一旦變壓器故障時(shí)，連接于對(duì)應(yīng)母線上的斷路器跳開，但不影響其他回路供電。u 當(dāng)出線回路較多時(shí)，出線也可采用一臺(tái)半斷路器接線形式。這種接線在遠(yuǎn)距離大容量輸電系統(tǒng)中，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定和供電可靠性要求較高的變電站中采用。u 單元接線是無母線接線中最簡(jiǎn)單的形式，也是所有主接線基本形式中最簡(jiǎn)單的一種。如圖4-13所示。六、單元接線圖4-13 單元接線u

28、 圖4-13（a）為發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器組成的單元接線，是大型機(jī)組廣為采用的接線形式。發(fā)電機(jī)出口不裝斷路器，為調(diào)試發(fā)電機(jī)方便可裝隔離開關(guān)，對(duì)200MW以上機(jī)組，發(fā)電機(jī)出口采用分相封閉母線，為了減少開斷點(diǎn)，亦可不裝斷路器，但應(yīng)留有可拆點(diǎn)，以利于機(jī)組調(diào)試。u 這種單元接線，避免了由于額定電流或短路電流過大，使得選擇出口斷路器時(shí)，受到制造條件或價(jià)格甚高等原因造成的困難。u 圖(b)所示為發(fā)電機(jī)三繞組變壓器 (自耦變壓器類同)單元接線。為了在發(fā)電機(jī)停止工作時(shí)，還能保持和中壓電網(wǎng)之間的聯(lián)系，在變壓器的三側(cè)均應(yīng)裝斷路器。u 圖(c)所示為發(fā)電機(jī)變壓器線路單元接線，適宜于一機(jī)、一變、一線的廠、所。此接線最簡(jiǎn)單

29、，設(shè)備最少，不需要高壓配電裝置。u 圖4-14 (a)所示為發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器擴(kuò)大單元接線。當(dāng)發(fā)電機(jī)單機(jī)容量不大，且在系統(tǒng)備用容量允許時(shí)，為了減少變壓器臺(tái)數(shù)和高壓側(cè)斷路器數(shù)目，并節(jié)省配電裝置占地面積，將2臺(tái)發(fā)電機(jī)與1臺(tái)變壓器相連接，組成擴(kuò)大單元接線。圖4-14 擴(kuò)大單元接線圖u 圖4-14(b)所示為發(fā)電機(jī)分裂繞組變壓器擴(kuò)大單元接線。 通常，單機(jī)容量?jī)H為系統(tǒng)容量的12或更小，而電廠的升高電壓等級(jí)又較高，如50MW機(jī)組接入220kV系統(tǒng)、100MW機(jī)組接入330kV系統(tǒng)、200MW機(jī)組接入500kV系統(tǒng)，可采用擴(kuò)大單元接線。u 當(dāng)只有兩臺(tái)變壓器和兩條線路時(shí)，宜采用橋形接線。橋形接線，根據(jù)橋斷路器

30、QF3的安裝位置，可分為內(nèi)橋接線和外橋接線兩種，分別如圖4-15（a）、（b）所示。七、橋形接線圖4-15 橋形接線u 內(nèi)橋接線在線路故障或切除、投入時(shí)，不影響其余回路工作，并且操作簡(jiǎn)單；而在變壓器故障或切除、投入時(shí)，要使相應(yīng)線路短時(shí)停電，并且操作復(fù)雜。因而該接線一般適用于線路較長(zhǎng)(相對(duì)來說線路的故障機(jī)率較大)和變壓器不需要經(jīng)常切換(如火電廠)的情況。 u 外橋接線在運(yùn)行中的特點(diǎn)與內(nèi)橋接線相反，適用于線路較短(相對(duì)來說線路的故障機(jī)率較小，不需經(jīng)常切換，因?yàn)榫€路投切操作不方便)和變壓器需要經(jīng)常切換(變壓器切除、投入操作簡(jiǎn)單)的情況。當(dāng)系統(tǒng)中有穿越功率通過主接線為橋形接線的發(fā)電廠或變電站高壓側(cè)時(shí)，

31、或者橋形接線的2條線路接入環(huán)形電網(wǎng)時(shí)，都應(yīng)該采用外橋接線。u 如果采用內(nèi)橋接線，穿越功率將通過3臺(tái)斷路器，繼電保護(hù)配置復(fù)雜，并且其中任一臺(tái)斷路器斷開時(shí)都將使穿越功率無法通過，或使環(huán)形電網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行。同理，采用外橋接線時(shí)，為減少開環(huán)及滿足一回進(jìn)線或出線停運(yùn)時(shí)，橋斷路器需退出運(yùn)行的需要，可加“跨條”聯(lián)絡(luò)兩臂，如圖4-15所示。裝設(shè)兩臺(tái)隔離開關(guān)構(gòu)成跨條是為了便于輪流檢修任一臺(tái)隔離開關(guān)之用。u 橋形接線只用3臺(tái)斷路器，比具有4條回路的單母線接線節(jié)省了1臺(tái)斷路器，并且沒有母線，投資??；但可靠性不高，只適用于小容量發(fā)電廠或變電站，以及作為最終將發(fā)展為單母線分段接線或雙母線接線的工程初期接線方式。也可用于大型

32、發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)備用變壓器的高壓側(cè)接線方式。 u 多角形接線的斷路器數(shù)等于電源回路和出線回路的總數(shù)，斷路器接成環(huán)形電路，電源回路和出線回路都接在2臺(tái)斷路器之間，多角形接線的“角”數(shù)等于回路數(shù)，也就等于斷路器數(shù)。圖4-16（a）、（b）所示分別為四角形接線和三角形接線。八、多角形接線圖4-16 多角形接線 多角形接線的優(yōu)點(diǎn)：u 所用的斷路器數(shù)目比單母線分段接線或雙母線接線還少1臺(tái)，卻具有雙母線接線的可靠性，任一臺(tái)斷路器檢修時(shí)，只需斷開其兩側(cè)的隔離開關(guān)，不會(huì)引起任何回路停電；u 沒有母線，因而不存在因母線故障所產(chǎn)生的影響；u 操作方便，所有隔離開關(guān)，只用于檢修時(shí)隔離電源，不作操作之用，不會(huì)發(fā)生帶負(fù)荷

33、斷開隔離開關(guān)的事故。u 多角形接線的缺點(diǎn)：l 檢修任何一臺(tái)斷路器時(shí)，多角形就開環(huán)運(yùn)行，如果此時(shí)出現(xiàn)故障，又有斷路器自動(dòng)跳開，將使供電造成紊亂；l 不便于擴(kuò)建；l 由于運(yùn)行方式變化大，電氣設(shè)備可能在閉環(huán)和開環(huán)兩種情況下工作，回路所流過的工作電流差別較大，會(huì)給電氣設(shè)備的選擇帶來困難，并且使繼電保護(hù)裝置復(fù)雜化；l 不適用于回路數(shù)較多的情況，一般最多用到六角形，而更以四角形和三角形為宜，以減少開環(huán)運(yùn)行所帶來的不利影響。這種接線的電源回路，應(yīng)配置在多角形的對(duì)角上，使所選電氣設(shè)備的額定電流不致過大。一般用于回路數(shù)較少且發(fā)展已定型的110kV及以上的配電裝置中，中、小型水力發(fā)電廠中也有應(yīng)用。 前述的主接線基

34、本形式，從原則上講它們分別適用于各種發(fā)電廠和變電站。但是，由于發(fā)電廠的類型、容量、地理位置以及在電力系統(tǒng)中的地位、作用、饋線數(shù)目、輸電距離以及自動(dòng)化程度等因素，對(duì)不同發(fā)電廠或變電站的要求各不相同，所采用的主接線形式也就各異。 火力發(fā)電廠可分為兩大類：地方性火電廠和區(qū)域性火電廠（1）地方性火電廠 電廠建設(shè)在城市附近或工業(yè)負(fù)荷中心，而且，隨著我國(guó)近年來為提高能源利用率和環(huán)境保護(hù)的要求，對(duì)小火電實(shí)行關(guān)停的決策，當(dāng)前在建或運(yùn)行的地方性火電廠多九、典型主接線分析1.火力發(fā)電廠電氣主接線 為熱力發(fā)電廠，以推行熱電聯(lián)產(chǎn)，在為工業(yè)和民用提供蒸汽和熱水熱能的同時(shí)，生產(chǎn)的電能大部分都用發(fā)電機(jī)電壓直接饋送給地方用戶

35、，只將剩余的電能以升高電壓送往電力系統(tǒng)。 這種靠近城市和工業(yè)中心的發(fā)電廠，由于受供熱距離的限制，一般熱電廠的單機(jī)容量多為中、小型機(jī)組。 通常，它們的電氣主接線包括發(fā)電機(jī)電壓接線及12級(jí)升高電壓級(jí)接線，且與系統(tǒng)相連接。 圖4-17為某中型熱電廠主接線圖。61因?yàn)?0kV用戶都在附近，采用電纜饋電，可以避免因雷擊線路而直接影響到發(fā)電機(jī)。母線分段斷路器上串接有母線電抗器，出線上串接有線路電抗器，分別用于限制發(fā)電廠內(nèi)部故障和出線故障時(shí)的短路電流，以便選用輕型的斷路器。對(duì)于發(fā)電機(jī)容量為24MW及以上，同時(shí)發(fā)電機(jī)電壓出線數(shù)量較多的中型熱電廠，發(fā)電機(jī)電壓的10kV母線采用雙母線分段接線。G1、G2發(fā)電機(jī)在滿

36、足10kV地區(qū)負(fù)荷的前提下，將剩余功率通過變壓器T1、T2升壓送往高壓側(cè)。通常100MW及以上的G3、G4發(fā)電機(jī)采用雙繞組變壓器分別接成發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器單元接線，直接將電能送入系統(tǒng)。單元接線省去了發(fā)電機(jī)出口斷路器，提高了供電可靠性。為了檢修調(diào)試方便，在發(fā)電機(jī)與變壓器之間裝設(shè)了隔離開關(guān)。T1、T2三繞組變壓器除擔(dān)任將10kV母線上剩余電能按負(fù)荷分配送往110kV及220kV兩級(jí)電壓系統(tǒng)的任務(wù)外，還能在當(dāng)任一側(cè)故障或檢修時(shí)，保證其余兩級(jí)電壓系統(tǒng)之間的并列聯(lián)系，保證可靠供電。 220kV側(cè)母線由于較為重要，出線較多，采用雙母線接線，出線側(cè)帶有旁路母線，并設(shè)有專用旁路斷路器，不論母線故障或出線斷路器

37、檢修，都不會(huì)使出線長(zhǎng)期停電。110kV單母線分段接線，平時(shí)分開運(yùn)行，以減少短路電流，重要用戶可用接在不同分段上的雙回路進(jìn)行供電。 （2）區(qū)域性火電廠 區(qū)域性火電廠特點(diǎn)是：u 屬大型火電廠，建在煤炭生產(chǎn)基地附近，為凝汽式電廠，一般距負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，沒有發(fā)電機(jī)電壓等級(jí)負(fù)荷，電能幾乎全部用高壓或超高壓輸電線路送至遠(yuǎn)方，擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)的基本負(fù)荷。u 裝機(jī)總?cè)萘吭?000MW以上，單機(jī)容量為200MW以上，目前以600MW為主力機(jī)組。發(fā)電機(jī)電壓側(cè)多采用發(fā)電機(jī)變壓器單元接線、發(fā)電機(jī)變壓器線路單元接線，升高為一個(gè)最多兩個(gè)升高電壓等級(jí)u 發(fā)電機(jī)電壓側(cè)多采用發(fā)電機(jī)變壓器單元接線、發(fā)電機(jī)變壓器線路單元接線，升高為一個(gè)最

38、多兩個(gè)升高電壓等級(jí)u 220kV500kV的升高電壓側(cè)接線可靠性要求高，一般采用雙母線、雙母線帶旁路、一臺(tái)半斷路器等接線 圖4-18所示某大型火力發(fā)電廠電氣主接線圖。634臺(tái)發(fā)電機(jī)，接成4組單元接線，2個(gè)單元接220kV母線，2個(gè)單元接500kV母線。220kV母線采用帶旁路母線的雙母線接線，裝有專用旁路斷路器。單機(jī)容量300MW及以上的大型機(jī)組停運(yùn)對(duì)系統(tǒng)影響很大，故在變壓器進(jìn)線回路也接入旁路母線。500kV母線為一臺(tái)半斷路器接線，按電源線與負(fù)荷線配串原則，但因串?dāng)?shù)大于兩串，不交叉布置。自耦變壓器作為兩級(jí)升高電壓之間的聯(lián)絡(luò)變壓器，其低壓繞組兼作廠用電的備用電源和啟動(dòng)電源。 水力發(fā)電廠電氣主接線

39、特點(diǎn)是：u 一般距負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，基本上沒有發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷，幾乎全部電能用升高電壓送入系統(tǒng)。因此，主接線中可不設(shè)發(fā)電機(jī)電壓母線，多采用發(fā)電機(jī)變壓器單元接線或擴(kuò)大單元接線。單元接線能減少配電裝置占地面積，也便于水電廠自動(dòng)化調(diào)節(jié)。u 水力發(fā)電廠附近地形復(fù)雜，電氣主接線應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，減少變壓器和斷路器的數(shù)量，使配電裝置緊湊，縮小占地面積。u 水力發(fā)電廠的裝機(jī)臺(tái)數(shù)和容量，是根據(jù)水能利用條件一次性確定的，不必考慮發(fā)展和擴(kuò)建。因此，除可采用單母線分段、雙母線、雙母線帶旁路及3/2斷路器接線外，橋型和多角形也應(yīng)用較多。2.水力發(fā)電廠電氣主接線u 水輪發(fā)電機(jī)啟動(dòng)迅速、靈活方便，一般正常情況下，從啟動(dòng)到帶滿負(fù)荷只

40、需45min，事故情況下還可能不到1min (火電廠則因機(jī)、爐特性限制，一般需68h)。因此，水電廠常被用作系統(tǒng)事故備用和檢修備用。對(duì)具有水庫(kù)調(diào)節(jié)的水電廠，通常在豐水期承擔(dān)系統(tǒng)基荷，枯水期多帶尖峰負(fù)荷。很多水電廠還擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)的調(diào)頻、調(diào)相任務(wù)。因此，水電廠的負(fù)荷曲線變化較大、機(jī)組開停頻繁，因此其接線應(yīng)具有較好的靈活性，以利用自動(dòng)化裝置進(jìn)行操作，避免誤操作。 圖4-19所示某大型水力發(fā)電廠電氣主接線圖。666臺(tái)550MW發(fā)電機(jī)組(UN=18kV)以發(fā)電機(jī)變壓器單元接線直 接 把 電 能 送 至500kV電力系統(tǒng)。500kV側(cè)為二串一臺(tái)半斷路器接線和二串為 臺(tái)斷路器接線，實(shí)現(xiàn)6條電源進(jìn)線和4條出線配

41、對(duì)成串。113升壓變壓器與500kV的GIS配電裝置之間采用干式電纜連接，兩串一臺(tái)半斷路器接線中，同名元件可以方便地采用交叉布置，這沒有帶來增加間隔布置的困難，而增加了供電可靠性。為冬季擔(dān)任系統(tǒng)調(diào)峰負(fù)荷的需要，在各發(fā)電機(jī)出口均裝設(shè)有出口斷路器，給運(yùn)行帶來極大的靈活性，避免了機(jī)組頻繁開停對(duì)500kV接線運(yùn)行方式的影響。可利用主變壓器倒送功率，為機(jī)組啟動(dòng)備用電源提供了方便。 變電站電氣主接線特點(diǎn)是：u 變電站的高壓側(cè)，應(yīng)盡可能采用斷路器數(shù)目較少的接線，隨出線數(shù)的不同，可采用橋形、單母線、雙母線及角形接線等。如果變電站電壓為超高壓等級(jí)，又是重要的樞紐變電站，宜采用雙母線分段帶旁路接線或采用一臺(tái)半斷路

42、器接線。u 變電站的低壓側(cè)常采用單母線分段接線或雙母線接線，以便于擴(kuò)建。u 610kV饋線應(yīng)選輕型斷路器；若不能滿足開斷電流及動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求時(shí)，應(yīng)采用限流措施。u 在變電站中最簡(jiǎn)單的限制短路電流方法，是使變壓器低壓側(cè)分列運(yùn)行。若分列運(yùn)行仍不能滿足要求，則可裝設(shè)分裂電抗器或出線電抗器，一般盡可能不裝限流效果較小的母線電抗器。3.變電站電氣主接線 在發(fā)電廠和變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器； 用于兩種電壓等級(jí)之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡(luò)變壓器； 只供本廠（站）用電的變壓器，稱為廠（站）用變壓器或自用變壓器。 第三第三節(jié)節(jié) 主變壓器的選擇主變壓器的選擇 主變壓器的容

43、量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。 它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級(jí)以及接人系統(tǒng)的緊密程度等因素，進(jìn)行綜合分析和合理選擇。 變壓器容量選得過大、臺(tái)數(shù)過多，不僅增加投資，增大占地面積，而且也增加了運(yùn)行電能損耗，設(shè)備未能充分發(fā)揮效益； 變壓器容量選得過小，將可能“封鎖”發(fā)電機(jī)剩余功率的輸出或者會(huì)滿足不了變電站負(fù)荷的需要，這在技術(shù)上是不合理的，因?yàn)槊壳叩陌l(fā)電設(shè)備投資遠(yuǎn)大于每千瓦變電設(shè)備的投資。 一、主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)的確定原則 單元接線的主變壓器容量應(yīng)按下列條件中的較大者選擇： 發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用

44、負(fù)荷后，留有10%的裕度。 按發(fā)電機(jī)的最大連續(xù)容量，（制造廠家提供的數(shù)據(jù)）扣除一臺(tái)廠用變壓器的計(jì)算負(fù)荷和變壓器繞組平均溫升在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度或冷卻水溫度不超過 的條件選擇。該 是依據(jù)我國(guó)電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)，即在正常使用條件下，油浸變壓器在連續(xù)額定容量穩(wěn)態(tài)下的繞組平均溫度。 1.單元接線的主變壓器 連接在發(fā)電機(jī)電壓母線與系統(tǒng)之間的主變壓器的容量，應(yīng)考慮以下因素：（1）當(dāng)發(fā)電機(jī)全部投入運(yùn)行時(shí)，在滿足發(fā)電機(jī)電壓供電的日最小負(fù)荷，并扣除廠用負(fù)荷后，主變壓器應(yīng)能將發(fā)電機(jī)電壓母線上的剩余有功和無功容量送入系統(tǒng)。（2）當(dāng)接在發(fā)電機(jī)電壓母線上的最大一臺(tái)機(jī)組檢修或者因供熱機(jī)組熱負(fù)荷變動(dòng)而需限制本廠出力時(shí)，主變壓器應(yīng)能從

45、電力系統(tǒng)倒送功率，保證發(fā)電機(jī)電壓母線上最大負(fù)荷的需要。 2.具有發(fā)電機(jī)電壓母線接線的主變壓器（3）若發(fā)電機(jī)電壓母線上接有2臺(tái)或以上的主變壓器時(shí)，當(dāng)其中容量最大的一臺(tái)因故退出運(yùn)行時(shí)，其它主變壓器應(yīng)能輸送母線剩余功率的70%以上。 （4）在電力市場(chǎng)環(huán)境下，中、小火電機(jī)組的高成本電量面臨“競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”的約束，特別是在夏季豐水季節(jié)處于不利地位，加之“以熱定電”的中、小熱電廠在夏季熱力負(fù)荷減少的情況下，可能停用火電廠的部分或全部機(jī)組，主變壓器應(yīng)具有從系統(tǒng)倒送功率的能力，以滿足發(fā)電機(jī)電壓母線上最大負(fù)荷的要求。733.連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡(luò)變壓器 聯(lián)絡(luò)變壓器的臺(tái)數(shù)一般只設(shè)置1臺(tái)，最多不超過2臺(tái)。這是考慮到

46、布置和引線的方便。聯(lián)絡(luò)變壓器的容量選擇應(yīng)考慮以下兩點(diǎn)：（1）聯(lián)絡(luò)變壓器容量應(yīng)能滿足兩種電壓網(wǎng)絡(luò)在各種不同運(yùn)行方式下有功功率和無功功率交換。（2）聯(lián)絡(luò)變壓器容量一般不應(yīng)小于接在兩種電壓母線上的最大一臺(tái)機(jī)組容量，以保證最大一臺(tái)機(jī)組故障或檢修時(shí)，通過聯(lián)絡(luò)變壓器來滿足本側(cè)負(fù)荷的要求；同時(shí)，也可在線路檢修或故障時(shí)，通過聯(lián)絡(luò)變壓器將剩余容量送入另一系統(tǒng)。 （1）變電站主變壓器容量確定原則： 變電站主變壓器容量，一般應(yīng)按510年規(guī)劃負(fù)荷來選擇。根據(jù)城市規(guī)劃、負(fù)荷性質(zhì)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合考慮確定其容量。 對(duì)重要變電站，應(yīng)考慮當(dāng)1臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足類及類負(fù)荷的供電；對(duì)

47、一般性變電站，當(dāng) 1臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的7080。（2）變電站主變壓器臺(tái)數(shù)確定原則： 對(duì)于樞紐變電站在中、低壓側(cè)已形成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以設(shè)置2臺(tái)主變壓器為宜；對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站，可設(shè)3臺(tái)主變壓器，以提高供電可靠性。4.變電站主變壓器u 容量為300MW及以下機(jī)組單元連接的主變壓器和330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。因?yàn)閱蜗嘧儔浩鹘M相對(duì)投資大、占地多、運(yùn)行損耗也較大，同時(shí)配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也增加了維修工作量。但是，由于變壓器的制造條件和運(yùn)輸條件的限制，特別是大型變壓器，需要考察其運(yùn)輸可能性。若受到限制時(shí)，則可選用單相變

48、壓器組。u 容量為600MW機(jī)組單元連接的主變壓器和500kV電力系統(tǒng)中的主變壓器應(yīng)綜合考慮運(yùn)輸和制造條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可采用單相組成三相變壓器。二、變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇原則1.相數(shù)u 電力變壓器按每相的繞組數(shù)分為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式；按電磁結(jié)構(gòu)分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。u 發(fā)電廠以兩種升高電壓級(jí)向用戶供電或與系統(tǒng)連接時(shí)，可以采用2臺(tái)雙繞組變壓器或三繞組變壓器。u 最大機(jī)組容量為125MW及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器，但三繞組變壓器的每個(gè)繞組的通過容量應(yīng)達(dá)到該變壓器額定容量的15及以上，否則繞組未能充分利用，反而不如選用2臺(tái)雙繞組變壓器在經(jīng)濟(jì)上更

49、加合理。u 在一個(gè)發(fā)電廠或變電站中采用三繞組變壓器一般不多于3臺(tái)，以免由于增加了中壓側(cè)引線的構(gòu)架，造成布置的復(fù)雜和困難。2.繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)u 此外，選用時(shí)應(yīng)注意到功率流向。三繞組變壓器根據(jù)三個(gè)繞組的布置方式不同，分為升壓變壓器和降壓變壓器。 升壓變壓器用于功率流向由低壓繞組傳送到高壓和中壓，常用于發(fā)電廠； 降壓變壓器用于功率流向由高壓繞組傳送至中壓和低壓，常用于變電站。u 機(jī)組容量為200MW以上的發(fā)電廠采用發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器單元接線接人系統(tǒng)，而兩種升高電壓級(jí)之間加裝聯(lián)絡(luò)變壓器更為合理。 聯(lián)絡(luò)變壓器宜選用三繞組變壓器(或自耦變壓器)，低壓繞組可作為廠用備用電源或廠用啟動(dòng)電源，亦可連接無功補(bǔ)償裝置

50、。u 擴(kuò)大單元接線的主變壓器，應(yīng)優(yōu)先選用低壓分裂繞組變壓器，可以大大限制短路電流。u 在110kV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，凡需選用三繞組變壓器的場(chǎng)所，均可優(yōu)先選用自耦變壓器，因其損耗小、價(jià)格低。u 變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運(yùn)行。u 電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形“Y”和三角形“d”兩種。因此，變壓器三相繞組的連接方式應(yīng)根據(jù)具體工程來確定。u 在發(fā)電廠和變電站中，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列要求以及限制3次諧波對(duì)電源的影響等因素，主變壓器接線組別一般都選用YN，d11常規(guī)接線。3.繞組聯(lián)接組號(hào)u 變壓器阻抗實(shí)質(zhì)是繞組之間的漏抗，當(dāng)變壓器的電壓比、型式

51、、結(jié)構(gòu)和材料確定之后，其阻抗大小一般和變壓器容量關(guān)系不大，各側(cè)阻抗值的選擇應(yīng)從電力系統(tǒng)穩(wěn)定、潮流方向、無功分配、短路電流、繼電保護(hù)、系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)壓手段和并聯(lián)運(yùn)行等方面綜合考慮，以對(duì)具體工程起決定性的因素確定。u 為了保證發(fā)電廠或變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)。通過變壓器的分接開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。u 切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在22.5以內(nèi)；另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30。其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較貴。4.阻抗和調(diào)壓方式5.冷卻方法u 電力變壓器的冷卻方式隨變壓器型式和容量不同而異，一般有自

52、然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。u中、小型變壓器通常采用依靠裝在變壓器油箱上的片狀或管形輻射式冷卻器和電動(dòng)風(fēng)扇的自然風(fēng)冷卻及強(qiáng)迫風(fēng)冷卻方式散發(fā)熱量。容量在31.5MVA及以上的大容量變壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，在發(fā)電廠水源充足的情況下，為壓縮占地面積，也可采用強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。容量在350MVA及以上的特大變壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。此外，SF6氣體變壓器冷卻方式與油浸式相似；而干式變壓器因容量較小，一般為自然風(fēng)或風(fēng)扇冷卻兩種方式。 短路是電力系統(tǒng)中較常發(fā)生的故障。短路電流直接影響電氣設(shè)備的安全，危害主接線的運(yùn)行，特別在大容量發(fā)電廠中，在

53、發(fā)電機(jī)電壓母線或發(fā)電機(jī)出口處，短路電流可達(dá)幾萬安至幾十萬安。為使電氣設(shè)備能承受短路電流的沖擊，往往需選用加大容量的電氣設(shè)備。這不僅增加投資，甚至?xí)蜷_斷電流不能滿足而選不到符合要求的高壓電氣設(shè)備。為了能合理地選擇輕型電氣設(shè)備，在主接線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮采取限制短路電流的措施。第四節(jié) 限制短路電流的方法 加裝限流電抗器限制短路電流，常用于發(fā)電廠和變電站的610kV配電裝置。 依據(jù)電抗器的結(jié)構(gòu)限流電抗器分為普通電抗器和分裂電抗器兩類。u 普通三相限流電抗器是由三個(gè)單相的空心線圈構(gòu)成，采用空心結(jié)構(gòu)是為了避免短路時(shí)，由于電抗器飽和而降低對(duì)短路電流的限制作用。因?yàn)闆]有鐵心，因而它的伏安特性是線性的，當(dāng)電流從

54、額定電流到超過額定值1020倍的短路電流的很大范圍變化時(shí)，伏安特性都是線性的；同時(shí)由于無鐵心，而電抗器的導(dǎo)線電阻又很小，因而在運(yùn)行中的有功能量損耗也是極小的。u 普通電抗器可分為母線電抗器和線路電抗器兩種。如圖4-20。一、裝設(shè)限流電抗器1.普通電抗器83正常工作情況下,母線分段處往往是電流流動(dòng)最小的地方，在此裝設(shè)電抗器，所引起的電壓損失和功率損耗都比裝在其他地方為小。對(duì)于母線電抗器L1，無論廠內(nèi)(k1或k2點(diǎn))或廠外(L3點(diǎn))短路時(shí)，均能起到限流作用。為了運(yùn)行操作方便和減小母線各段間的電壓差，母線分段一般不宜超過三段。母線電抗器的額定電流按母線上因事故切除最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)時(shí)可能通過電抗器的電流

55、進(jìn)行選擇，一般取為發(fā)電機(jī)額定電流的5080，電抗百分值取為812。圖4-20 電抗器的接法線路電抗器主要用來限制電纜饋線回路短路電流。由于電纜的電抗值較小且有分布電容，即使在電纜饋線末端發(fā)生短路，短路電流也和母線短路相差不多。為了出線能選用輕型斷路器，同時(shí)饋線的電纜也不致因短路發(fā)熱而需加大截面，常在出線端加裝線路電抗器。它只能在電抗器以后如k3點(diǎn)短路時(shí)，才有限制短路電流的作用。由于架空線路本身的感抗值較大，不長(zhǎng)一段線路就可以把出線上的短路電流限制到裝設(shè)輕型斷路器的數(shù)值，因此通常在架空線路上不裝設(shè)線路電抗器。當(dāng)線路電抗器后發(fā)生短路時(shí)(如L3點(diǎn))，電壓降主要產(chǎn)生在電抗器上，這不僅限制了短路電流，而

56、且能在母線上維持較高的剩余電壓，一般都大于65UN，這對(duì)非故障用戶，尤其對(duì)電動(dòng)機(jī)極為有利當(dāng)在分段上裝設(shè)母線電抗器或在發(fā)電機(jī)、主變壓器回路裝設(shè)分裂電抗器不滿足要求時(shí)，再考慮在線路上裝設(shè)線路電抗器。線路電抗器的額定電流300600A，電抗百分值36u 分裂電抗器在結(jié)構(gòu)上與普通電抗器相似，只是繞組中心有一個(gè)抽頭，將電抗器分為兩個(gè)分支，即兩個(gè)臂1和2，一般中間抽頭用來連接電源，分支1和2用來連接大致相等的兩組負(fù)荷。u 正常工作時(shí)，兩個(gè)分支的負(fù)荷電流相等，在兩臂中通過大小相等、方向相反的電流，產(chǎn)生方向相反的磁通，如圖4-21（a）所示。每臂的磁通在另一臂中產(chǎn)生互感電抗，則每臂的運(yùn)行電抗(稱為穿越型電抗)

57、為 （4-1） XL每臂的自感電抗；XM每臂的互感電抗 f互感系數(shù)，fXM/XL2.分裂電抗器LLLMLf)1 (fXXXXXX圖4-21(a) 分裂電抗器正常工作時(shí)的工作原理u 互感系數(shù)f一般等于0.5，則在正常工作時(shí)，每臂的運(yùn)行電抗X0.5XL?？梢?，在正常工作時(shí)，分裂電抗器每個(gè)臂的電抗減少了一半。倘若將兩個(gè)分支負(fù)荷等效為一個(gè)總負(fù)荷，則分裂電抗器的等值運(yùn)行電抗僅為每臂自感電抗的14。u 當(dāng)分支1出線短路時(shí)，如圖4-21（b）所示。 若忽略分支2的負(fù)荷電流，顯然分裂電抗器臂1對(duì)經(jīng)變壓器T提供的短路電流IkS呈現(xiàn)的運(yùn)行電抗值為XL(稱為單臂型電抗)。圖4-21(b) 分裂電抗器短路時(shí)的工作原理

58、 對(duì)臂2可能送來的短路電流 IkG和系統(tǒng)送來的短路電流IkS在分裂電抗器中的流向是相同的，磁通方向也相同。每一臂由IkQ=IkG+IkS產(chǎn)生的磁通在另一臂中產(chǎn)生正的互感電抗，則兩臂的總電抗(稱為分裂型電抗)為 （4-2） 當(dāng)f0.5時(shí)，X123XL，分裂電抗器能有效的限制另一臂送來的短路電流。f)1 (2)(2LML12XXXX 可見，當(dāng)互感系數(shù)f0.5，每臂自感電抗為XL時(shí)l正常工作：穿越電抗X0.5XLl一臂短路：?jiǎn)伪垭娍筙XL；分裂電抗X3XL 當(dāng)兩個(gè)分支負(fù)荷不等或者負(fù)荷變化過大時(shí)，將引起兩臂電壓產(chǎn)生偏差，造成電壓波動(dòng)，甚至可能出現(xiàn)過電壓。88u采用低壓分裂繞組變壓器組成發(fā)電機(jī)-變壓器擴(kuò)

59、大單元接線，如圖4-22（a）所示，以限制短路電流。分裂繞組變壓器有一個(gè)高壓繞組和兩個(gè)低壓的分裂繞組，兩個(gè)分裂繞組的額定電壓和額定容量相同，匝數(shù)相等。由于兩個(gè)分裂繞組有漏抗，所以2臺(tái)發(fā)電機(jī)之間的電路中有電抗，一臺(tái)發(fā)電機(jī)端口短路時(shí)，另一臺(tái)發(fā)電機(jī)送來的短路電流就受到限制。二、采用低壓分裂繞組變壓器圖4-22 分裂繞組變壓器及其等值電路u 圖4-22（b）所示的等效電路中， 為高壓繞組漏抗； 、 分別為高壓繞組開路時(shí)，兩個(gè)低壓分裂繞組的漏抗，通常 （已歸算至高壓側(cè)）。u 在正常工作時(shí)的等值電路如圖4-22（c）所示，若通過高壓繞組電流為I，每個(gè)低壓繞組流過相同的電流為I/2，則高低壓繞組正常工作時(shí)的

60、等值電抗稱為穿越電抗，其值為 (4-3)1212/2XXX222XXXu 當(dāng)任一低壓側(cè)發(fā)電機(jī)出口處短路，該處與另一低壓側(cè)發(fā)電機(jī)之間的短路電抗稱為分裂電抗，其值為 (4-4)u 當(dāng)任一低壓側(cè)發(fā)電機(jī)出口處短路，該處與系統(tǒng)之間的短路電抗稱為半穿越電抗，其值 (4-5)u 可見，低壓分裂繞組正常運(yùn)行時(shí)的穿越電抗值較小。當(dāng)一個(gè)分裂繞組出線端口發(fā)生短路時(shí)，來自另一分裂繞組端口的短路電流將遇到分裂電抗的限制，來自系統(tǒng)的短路電流則遇到半穿越電抗的限制，這些電抗值都很大，能起到限制短路電流的作用。顯然，在采用擴(kuò)大單元接線方式時(shí)，采用低壓分裂繞組變壓器對(duì)發(fā)電機(jī)出口短路電流具有明顯的限制作用。 2222 2 X2X