第二章電氣主接線課件

第二章電氣主接線上海電力學(xué)院電力與自動化學(xué)院《發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)》課程組1可編輯課件PPT教學(xué)要求掌握電氣主接線的基本形式、接線特點及應(yīng)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。2可編輯課件PPT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3可編輯課件PPT二、對電氣主接線的基本要求1、可靠性

——首要任務(wù)

2、靈活性

3、經(jīng)濟(jì)性4可編輯課件PPT1、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(fù)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5可編輯課件PPT對電氣主接線的基本要求2、靈活性

正常運行時，能適應(yīng)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(jì)性

1）投資省2）占地面積少3）電能損耗少

6可編輯課件PPT§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(hù)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?jǐn)嗦菲?，再分隔離開關(guān)。7可編輯課件PPT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。8可編輯課件PPT（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(jì)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(jìn)？接線特點：只有一條母線，且每一支路均有斷路器；

9可編輯課件PPT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？

10可編輯課件PPT2、QF（QS）分段單母線1）用QF1分段單母線①縮小了母線故障和母線檢修時的停電范圍；②有利于電源間的相互備用和負(fù)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2~3段。

11可編輯課件PPT3、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)。12可編輯課件PPT3.2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13可編輯課件PPT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(hù)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(hù)整定同1QF，合上1QFp；5）斷開1QF及兩側(cè)隔離開關(guān)?；静僮鞫翰煌ｋ姍z修出線斷路器（以1QF為例）14可編輯課件PPT（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(dāng)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(dāng)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。15可編輯課件PPT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(fù)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？

16可編輯課件PPT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。17可編輯課件PPT2、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18可編輯課件PPT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。19可編輯課件PPT（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(luò)，組成一個“串”電路，每回進(jìn)出線都與兩臺斷路器相連，而同一“串”支路的兩條進(jìn)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(jìn)行倒閘操作；任意一臺斷路器或母線檢修，只需拉開對應(yīng)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(hù)比較復(fù)雜，投資較大。20可編輯課件PPT

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(yīng)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21可編輯課件PPT（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。22可編輯課件PPT2、擴大單元接線

變壓器的故障幾率遠(yuǎn)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。23可編輯課件PPT（五）橋形接線內(nèi)橋

特點：橋靠近變壓器側(cè)，變壓器投切復(fù)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24可編輯課件PPT（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(jì)。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。25可編輯課件PPT§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?yīng)按發(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(fù)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(fù)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(yīng)能輸送母線剩余功率的70%以上。臺數(shù)一般不少于兩臺。26可編輯課件PPT3、連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡(luò)變壓器高、中壓電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)變壓器應(yīng)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(yīng)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5~10年負(fù)荷規(guī)劃確定，且考慮負(fù)荷性質(zhì)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等；重要變電站，考慮當(dāng)一臺主變停運時，其余主變?nèi)萘吭谟嫾斑^負(fù)荷能力允許時間內(nèi)，滿足I類II類負(fù)荷的供電；一般性變電站，一臺主變停運時，其余主變?nèi)萘繎?yīng)能滿足全部負(fù)荷的70%-80%；一般設(shè)2臺主變。27可編輯課件PPT1、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(jì)；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(luò)變壓器形式二、主變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇28可編輯課件PPT優(yōu)先采用自耦變壓器自耦變壓器經(jīng)濟(jì)，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(yīng)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(dá)30%29可編輯課件PPT5、冷卻方式的選擇自然風(fēng)冷卻；強迫空氣冷卻；強迫油循環(huán)水冷卻；強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻；強迫油循環(huán)導(dǎo)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30可編輯課件PPT§2-4限制短路電流的方法

一、選擇適當(dāng)?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(fù)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(luò)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31可編輯課件PPT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(yīng)，兩者額定容量匹配，使斷路器及其相應(yīng)的電器比較經(jīng)濟(jì)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%。

32可編輯課件PPT2、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33可編輯課件PPT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，34可編輯課件PPT§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(fù)荷中心，容量較小，生產(chǎn)的電能大部分都用6～35kV電壓饋送給近區(qū)負(fù)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？35可編輯課件PPT36可編輯課件PPT2、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。看下圖，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(luò)？37可編輯課件PPT38可編輯課件PPT（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(fù)荷中心較遠(yuǎn)，機端負(fù)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。39可編輯課件PPT

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(yuǎn)方電力系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)站。40可編輯課件PPT（二）區(qū)域變電站

區(qū)域變電站承擔(dān)大面積的區(qū)域供電，其電壓等級僅次于樞紐變電站。

41可編輯課件PPT（三）地區(qū)變電站主接線

地區(qū)變電站是在區(qū)域下承擔(dān)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。

42可編輯課件PPT§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(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)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(hù)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(jìn)性與可靠性，堅持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。43可編輯課件PPT1、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(fù)荷利用小時數(shù)等；電力系統(tǒng)情況：電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（5~10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(yuǎn)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(fù)荷情況：負(fù)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(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風(fēng)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44可編輯課件PPT思考題某水電站裝機為4×25MW，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(jì)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10kV，有12回出線，試擬定一技術(shù)較為合理的主接線方案，并畫出主接線圖加以說明。45可編輯