1、第三章 电气主接线,Main electrical connection scheme,什么是电气主接线？,它是由规定的各种电气设备的图形符号和连接线所组成的表示接受和分配电能的电路。 它不仅表示各种电气设备的规格、数量、连接方式和作用，而且反映了各电力回路的相互关系和运行条件，从而构成了发电厂或变电所电气部分的主体。,电气主接线图,表明电气主接线和厂用电接线的图称为电气主接线图和厂用电接线图。 通常都以单线图绘制而成，只是将不对称的部分(如接地线、互感器等)局部地用三线图表示出来。,对电气主接线的基本要求,保证必要的供电可靠性 保证电能质量 具有一定的灵活性和方便性 具有一定的经济性,衡量电
2、气主接线可靠性的标志,1)断路器检修时能否不影晌供电； 2)断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对重要用户的供电； 3)尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性； 4)大机组、超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。,对灵活性和方便性的要求,应能灵活地投入和切除某些机组、变压器或线路，从而达到调配电源和负荷的目的； 能满足电力系统在事故运行方式、检修运行方式和特殊运行方式下的调度要求； 当需要进行检修时，应能够很方便地使断路器、母线及继电保护设备退出运行进行检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户供电；。 必须能够容易地从初期接线过渡到最终接线，以满足扩建的要
3、求。,对经济性的要求,电气主接线的经济性是指： 投资省 占地面积小 电能损耗少,对经济性的具体要求,应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器及避雷器等一次设备的投资； 要尽可能的简化继电保护和二次回路，以节省二次设备和控制电缆； 应采取限制短路电流的措施，以便选择轻型的电器和小截面的载流导体； 要为配电装置的布置创造条件，以节约用地和节省有色金属、钢材和水泥等基建材料； 应经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，要避免出现两次变压，以减少变压器的电能损耗。,对电气主接线的分类,电气主接线,第一节 单母线接线形式 Single-bus scheme,一. 单母线接线Singl
4、e-bus scheme 二. 单母线分段接线Single-bus scheme with two section 三. 单母线分段带旁路接线 Single-bus scheme with side bus,3.2 单母线接线,3.2.1 不分段的单母线接线 基本环节：电源、线路、开关、母线 母线作用：汇聚和分配电能的作用 QF的作用：开断和关合负荷和故障电流 QS的作用：明显开断点，隔离电压,（1）优点：,接线简单，投资少； 操作方便，容易扩建,（2）缺点：,检修母线或母线隔离开关，全厂（所）停电； 母线或母线隔离开关故障，全厂（所）停电； 检修出线断路器，该回路停电。,不分段单母线接线的特
5、点,不分段单母线接线的适用范围,一般只适用于电压为6220千伏、出线回路数较少、用户重要性等级较低的配电装置中，尤其对采用开关柜的配电装置更为合适。,3.2.2 单母线分段接线,1.接线图,2.单母线分段接线特点,以隔离开关分段时：若任一段母线(I段或段)及其母线隔离开关停电检修，可以通过事先断开分段隔离开关QS1，使另一段母线的工作不受影响。 但当分段隔离开关QS1投入，两段母线同时运行期间，若任一段母线发生故障，仍将造成整个配电装置的短时停电。只有在用分段隔离开关QS1将故障段母线隔开后，才能恢复非故障段母线的运行。,2.单母线分段接线特点,以断路器分段时的优点： 在正常情况下检修母线时，
6、可不中断另一段母线的运行。 任一段母线发生故障时，在继电保护装置的作用下，母线分段断路器断开，从而保证了非故障段母线的不间断供电。 可满足采用双回线路供电的重要用户供电可靠性要求。,2.单母线分段接线特点,以断路器分段时的缺点： 当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线上的所有回路都要在检修期间内停电。 当采用接于不同段母线的双回线路供电时，常使架空线路出现交叉跨越。 扩建时需要向两个方向均衡扩建。,3.单母线分段接线的适用范围,单母线分段的数目取决于电源的数目、电网的接线及主接线的运行方式，一般以23段为宜。 其连接的回路数一般比不分段的单母线接线增加一倍，但仍不宜过多。 主要应用于中
7、、小容量发电厂的电气主接线；各类发电厂的厂用电接线以及进出线数量比较多的6220千伏变电所中。,三.单母分段带旁路接线,1. 采用专用旁路断路器的接线图,2.采用专用旁路接线特点,旁路母线的作用：检修进出线断路器时，和旁路断路器一起代替相应回路的出线断路器，使该出线不停电。 检修进（出）线断路器(如图中QF2)时，可利用旁路断路器1QFP代替QF2的工作。,利用旁路断路器1QFP代替2QF的操作步骤,（1）合旁路断路器1QFP两侧的隔离开关QS2和QS1； （2）合旁路断路器1QFP ； （3）使旁路母线PW充电，检查PW是否完好； （4）在PW完好的情况下，断开旁路断路器1QFP ； （5）
8、合旁路隔离开关QS3，形成与2QF并联供电的通路； （6）合1QFP； （7）断开出线断路器2QF； （8）断开2QF两侧的隔离开关QS4和QS5。,利用旁路断路器1QFP代替2QF的操作步骤,当断路器2QF 检修完毕后恢复其正常工作的操作步骤是： 1）接通2QF两侧的隔离开关QS5和QS4； 2）接通出线断路器2QF； 3）断开旁路断路器1QFP； 4）断开旁路隔离并关QS3； 5）断开旁路断路器1QFP 两侧的隔离开关QS1和QS2。,2.采用分段断路器兼作旁路断路器,2.采用分段断路器兼作旁路断路器,目的:节省设备投资和减少占地面积。 接线中的QFFP 既是分段断路器，又可兼作旁路断路器
9、。 正常运行时，分段断路器QFFP及隔离开关QS1、QS2均处于闭合状态，QS3、QS4、QS5均处于断开状态。 正常时旁路母线PW不带电，整个主接线以单母线分段方式运行。此时，QFFP 起分段断路器的作用。,采用分段断路器兼作旁路断路器,当QFFP作旁路断路器时，若接通QS1、S4(此时QS2，QS3断开)及断路器QFFP ，则将旁路母线与I段工作母线相连； 若接通QS2、QS3(此时QS1，QS4断开)及断路器QFFP ，则将旁路母线与段工作母线相连。 当QFFP作为旁路断路器运行时，两段主母线可各自按单母线方式运行，也可以通过隔离开关QS5并列运行。,增加旁路设施的利与弊,优点：在检修任
10、一台进出线断路器时，可以不中断该回路的供电，从而提高了供电的可靠性。 缺点：设置旁路设施的同时，也造成了设备投资增加，配电装置结构复杂及运行操作复杂等问题。,3.3 双母线接线,采用双母线接线的目的:为了克服单母线接线不论是否分段，当母线和母线隔离开关故障或检修时，连接在该段母线上的进出线在检修期间将长时间停电的缺点 。,双母线接线的分类,单断路器的双母线接线 双断路器的双母线接线 一台半断路器的双母线接线 变压器-母线组接线,3.3.1 单断路器的双母线接线,设有母线W1和母线W2两组母线，每个回路都通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组母线上。 为了减少母线故障而造成的停电范围，正常时双母
11、线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器QFM并联运行。电源和负荷被适当地分配在两组母线上。,单断路器的双母线接线的主要优点,1)可以轮流检修母线而不影响供电。 2)检修任一回路的母线隔离开关时，只停该回路。 3)一组母线故障后，能迅速恢复该母线所连回路的供电。 4)运行高度灵活。 5)扩建方便。 6)便于试验。,单断路器的双母线接线的主要缺点,1）任一台断路器拒动，将造成与该断路器相连母线上其它回路的停电； 2）一组母线检修时，全部电源及线路都集中在另一组母线上，若该组母线再故障将造成全停事故； 3）任一组母线短路，而母联断路器拒动，将造成双母线全停事故； 4）当母线故障或检修时，隔离开关
12、作为切换操作电器，容易发生误操作； 5）在检修任一进出线回路的断路器时，将使该回路停电。,双母线带旁路母线接线,为了避免在检修进出线断路器时造成停电，可在单断路器双母线的基础上增设旁路母线。 图示为设有专用旁路断路器QFP的双母线带旁路母线接线 。,母联断路器兼作旁路断路器的接线方式,图示为正常运行情况下QFMP起母联作用，隔离开关QS3断开，隔离开关QS1和QS2闭合。 当用母联断路器QFMP作为旁路断路器时，先将所有回路切换到规定的一组母线W2上，隔离开关QS1断开，而隔离开关QS2和QS3闭合， QFMP闭合，通过旁路母线向线路供电。,双母线三分段接线,双母线四分段带旁路母线接线,双母线
13、四分段接线中同名回路的配置,为了避免同名回路(两个变压器回路或向同一用户供电的双回线)同时停电的可能性，在设计主接线及制定主接线运行方式时要注意，最好不要将同名回路配置在同一侧的两段母线上。,双母线四分段接线中同名回路的配置,在运行中不要使两台变压器回路或双回线组合在相邻的两段母线上 。,双母线四分段接线中同名回路的配置,应分别配置在不相邻的两段母线上,3.3.2 双断路器的双母线接线,每个回路内，无论是进线(电源)、出线(负荷)，都通过两台断路器与两组母线相连。 正常运行时，母线、断路器及隔离开关全部投入运行。,双断路器的双母线接线的主要优点,(1)任何一组母线或任何一台断路器因检修而退出工
14、作时，都不会影响系统的供电。可以同时检修任一组母线上的所有母线隔离开关，而不会影响任一回路的工作。 (2)隔离开关只作为隔离电器。 (3) 各回路可以任意地分配在任一组母线上，所有切换均用断路器来进行。,双断路器的双母线接线的主要优点,(4)继电保护容易实现。 (5)任何一台断路器拒动时，只影响一个回路。 (6)母线发生故障时，与故障母线相连的所有断路器自动断开，不影响任何回路运行。,3.3.3 一台半断路器的双母线接线,它由许多“串”并联在双母线上形成。每串中有两个回路共用三台断路器，每个回路相当于占有一台半断路器。 紧靠母线侧的断路器称作母线断路器；两个回路间的断路器称作联络断路器。,一台
15、半断路器的双母线接线的突出优点,(1)具有高度的供电可靠性。当母线发生短路故障时，只有与故障母线相连的母线断路器跳闸，不影响任何回路供电。在事故与检修相重合的情况下，停电回路数不会超过两回。 (2)运行调度灵活。任何一回路停送电时互不影响，使运行调度十分灵活。 (3)操作检修方便。该接线中隔离开关仅作为隔离电器。当任一组母线需要停电清扫或检修时，回路不需要切换。任何一台断路器检修，各回路仍按原接线方式运行，也不需要切换。,同名回路的布置问题,目的：防止发生同名回路同时停电的事故发生。,防止同名回路同时停电的措施,同名回路应布置在不同串上，以避免当一串中的中间联络断路器故障，或一串中母线侧断路器
16、停运的同时，同串中另一侧回路又故障时，使同串中的两个同名回路同时断开。 当一串配置两条回路时，应将电源回路和负荷回路搭配在同一串中。 对于特别重要的同名回路，可考虑分别交替接入两侧母线，形成“交替布置”。,3.3.4 变压器-母线组接线,在超高压配电装置中，为了保证超高压、长距离输电线路的输电可靠性，线路部分采用双断路器或二分之三断路器接线。 对于主变压器，考虑其运行可靠、且平时切换操作的次数较少，不会造成经常停母线切换变压器的情况，故不用断路器，而直接通过隔离开关接到母线上。,变压器-母线组接线,变压器-母线组接线,当有四台主变压器时，可利用断路器将双母线分成四段，在每段母线上连接一台主变压
17、器 。,变压器-母线组接线的优点,(1)可靠性高。任一台断路器故障或拒动时，仅影响一组变压器和一回线路的供电；母线故障只影响一组变压器供电；变压器故障时，与该变压器相连母线上的断路器全部跳开，但是并不影响其它回路的供电。当变压器用隔离开关断开后，母线即可恢复供电。(2)经济性好。所有变压器回路都不用断路器，使所用断路器的总数减少，节省了总投资。,3.4 无母线接线形式 no-bus diagram,一、多角形接线 Angle-type connection scheme 二、桥形接线 Bridge-circuit configuration 三、单元接线 Unite connection sc
18、heme,3.4.1 多角形接线形式,（1）三角形接线,3.4.1 多角形接线形式,（2）四角形接线,3.4.1 多角形接线形式,（3）五角形接线,多角形接线的特征,把各个断路器互相连接起来，形成闭合的单环形接线。 每个回路(电源或线路)都经过两台断路器接入电路中，从而达到了双重连接的目的。,多角形接线的优点,（1） 闭环运行时具有较高的可靠性。 （2） 断路器配置合理。 （3） 隔离开关只作为检修时隔离电压之用，减少了因隔离开关误操作造成的停电事故。 （4）占地面积较小，比较适合于地形狭窄地区和洞内的布置。 （5）进出线的回路数受限制；配电装置不易扩建。,多角形接线的缺点,多角形的“边数”不
19、能多，即要对进出线的回路数进行限制。 在闭环和开环两种情况下，流过各开关电器的工作电流差别较大，不仅给选择电器带来困难，而且使继电保护的整定和控制回路复杂化。 配电装置不易扩建。 以采用三五角形接线为宜。,3.4.2 桥形接线,使用条件 1.发电厂和变电所中只有两台变压器和两回线路时，可采用桥形接线。 2.桥形接线有内桥和外桥两种接线方式。,内桥接线 外桥接线,1.内桥接线 2.外桥接线,2、内桥特点 2、外桥特点,（1）桥断路器在靠近变压器一侧。 （2）操作线路方便，主变压器不方便，造成一回线路的暂时停运。,（1）断路器设在靠近线路一侧。 （2）变压器操作方便；线路操作不方便，造成一台变压器
20、的暂时停运。,桥形接线的适用情况,内桥接线:适用于输电线路较长、故障机会较多，而变压器又不需要经常切换的中小容量的发电厂和变电所中。,外桥接线: （1）适用于线路短，检修、操作及故障机会均较多，而变压器按照经济运行的要求需要经常进行切换的场合。 （2）电网中有穿越功率通过变电所时，采用外桥接线较为合适。,桥形接线中跨条的作用,在内桥中，利用跨条可避免出线断路器检修，线路将较长时间中断运行； 在外内桥中，利用跨条可避免变压器侧断路器检修时，造成变压器在较长时间内中断运行的情况。 跨条上设置两组隔离开关进行串联，便于轮流停电检修跨条上的任何一组隔离开关。,3.4.3 单元接线,把发电机、变压器或线
21、路直接串联连接，其间除厂用分支外，不再设母线之类的横向连线。 按照串联元件的不同，单元接线有以下三种形式： 发电机变压器单元接线 扩大单元接线 发电机变压器线路单元接线,1.发电机变压器单元接线方式,将发电机和变压器直接连成一个单元组，再经断路器接至高压母线，发电机发出的电能经变压器升压后直接送入高压电网。 具有接线简单清晰、设备投资少等优点。,2.扩大单元接线,通过把两台发电机与一台变压器相连接，可以简化接线，减少主变压器和高压断路器的数量，并可以减少高压配电装置的间隔，节省占地面积。 当采用扩大单元接线时，发电机出口均应装设断路器和隔离开关。,3.发电机变压器线路单元接线方式,在大型发电厂
22、中采用这种接线，不需要在发电厂中设置高压配电装置，而把电能通过线路直接输送到附近的枢纽变电所，从而简化了发电厂中的电气主接线，压缩了占地面积，并解决了屋外配电装置遭受电厂烟囱飞灰和水塔冒出的水汽的污染问题。,3.5 限制短路电流的措施 The measures of limiting short-circuit current,一、短路电流增大的原因 The reasons of recreated short-circuit current 二、短路电流增大的危害 damages of recreated short-circuit current 三、限制短路电流的措施 The measu
23、res of limiting short-circuit current,一、短路电流增大的原因,1.发电机单机容量及发电厂总装机容量的增大； 2.电力系统总容量的不断扩大； 3.为了提高电力系统运行的稳定性，加强系统之间的联系，在电网之间增设了联络线路，引起系统阻抗的降低； 4.自耦变压器的广泛采用，增加了系统直接接地的中性点的数目，引起系统零序电抗的减小。,二、短路电流增大的危害,从电气部分设计角度考虑: 1.造成电气设备动、热稳定难以承受短路电流的发热和电动力。 2.设备投资增加。,三、限制短路电流的措施,1.选择合理的电气主接线形式和运行方式 2.选择合适的变压器容量、参数和型式 3
24、.利用限流电抗器限制短路电流,1.选择合理的电气主接线形式和运行方式,1)采用单元接线和一厂两站式接线 2)城市电网分片运行 3)环形接线开环运行 4)简化接线及母线分段运行,二、选择合适的变压器容量、参数和型式,1）选择合适的变压器容量变。变电所中变压器采用高负荷率。 2）选用高阻抗变压器。这时变压器正常运行时的功率损耗则降为次要位置。 3）采用分裂绕组变压器。,3采用分裂绕组变压器,分裂变压器正常工作时电抗值较小，而当一个分裂绕组短路时，来自高压侧的短路电流将受到半穿越电抗X1-2， 的限制，其值近似为正常工作电抗(穿越电抗X1-2 )的19倍，很好的限制了短路电流。 在大型发电厂及短路容
25、量较大的变电所中得到了较广泛的应用。,分裂绕组变压器的限流原理,分裂绕组变压器的各部分电抗,1.穿越电抗:当低压分裂绕组的两个分支并联连接组成统一的低压绕组对高压绕组运行时，变压器的短路电抗叫做穿越电抗，用X1-2表示。 2.半穿越电抗:当低压分裂绕组的一个分支开路，而另一个分支对高压绕组运行时，变压器的短路电抗叫做半穿越电抗，用X1-2，表示。,分裂绕组变压器的各部分电抗,3.分裂电抗:当高压绕组开路，分裂绕组的一个分支对另一个分支运行时，变压器的短路电抗叫做分裂电抗，用X2-2“表示。 4.分裂系数:分裂变压器的分裂电抗与穿越电抗之比叫做分裂变压器的分裂系数，用kf表示。kf = X2-2
26、“/ X1-2。,分裂绕组变压器的限流原理,正常工作时，高压绕组到低压绕组的穿越电抗 为X1-2=X1+X2，/2= X1+X2-2” /4 ; 当一个绕组(设2)短路时，来自高压侧的短路电流将受到半穿越电抗X1-2，的限制。即X1-2，= X1 + X2，=(1+kf/4 ) X1-2 kf值若取35，则X1-2，=1.875X1-2 。 其值近似为正常工作电抗(穿越电抗X1-2 )的1.9倍。,三、利用限流电抗器限制短路电流,按安装位置不同可分为变压器低压侧串接电抗器、分段装设电抗器及出线装设电抗器等几种。 限流电抗器按结构可分为普通限流电抗器和分裂电抗器。分裂电抗器与普通电抗器的不同点是
27、在线圈中心有一个抽头作为公共端。它的主要优点是正常工作电压降小，短路时电抗大，限流作用强。,利用限流电抗器限制短路电流,在母线分段上装设电抗器，当母线上发生短路故障或出线上发生短路故障时，来自高压侧的短路电流都能受到限制，限制短路电流的范围大。在出线上装设电抗器，对本线路的限流作用较母线分段电抗器要大得多。,习题1：大型发电厂电气主接线举例,4*200MW发电厂，发变机组采用单元接线；10回出线，采用双母带旁路接线；画出主接线图。,习题2：小型发电厂电气主接线举例,4*25MW发电厂，有机压负荷，最大负荷65MW，最小负荷35MW，10回出线；通过60KV与系统联系，设计主接线图。,习题3：一次变电所电气主主接线举例,220/60KV降压变电所，220KV 5回进线，60KV 12回出线，设计主接线。,习题4：二次变电所电气主接线,60/10KV降压变电所，60KV 8回进线，10KV16回出线，设计主接线。 *解释：何谓转供线？,
