1、第六章 电气主接线,第一节 主接线概述 第二节 有汇流母线的接线 第三节 无汇流母线的接线 第四节 发电厂和变电所主接线举例 第五节 厂用电接线,第一节 电气主接线概述,一、电气主接线的概念构成了电能生产、汇集和分配的电气主回 路。这个电气主回路被称为电气一次系统，又 叫做电气主接线。 电能生产：发电厂，包括发电机，变压器，母线等 汇集分配：变电所，包括变压器，电压，电流 互感器，断路器，隔离开关等,二、电气主接线的基本形式电气主接线分为有汇流母线和无汇流母线两大类，具体又有多种形式：,三、电气主接线图中的几个概念 电气主接线图：用规定的设备图形和文字符号，按照各电气设备实际的连接顺序而绘成的
2、能够全面表示电气主接线的电路图，单相图 三相图,一次设备：变压器T，断路器QF，发电机G隔离开关QS，母线W，电抗器L，,双绕组变压器，三绕组变压器，自耦变压器,电压互感器TV： 将高电压转换成低 电压，供各种设备 和仪表使用。 电流互感器TA： 变换电流 避雷器B： 保护电气设备免遭 雷电冲击波袭击,母线：专门用来接受和分配电能的导体。功能：汇集和分配电能，使接线简单清晰，运行方便。 断路器：用来接通或开断电路的控制电器功能：专用灭弧装置，开断或闭合负荷电流和开断短路电流。 隔离开关：将电源与停运设备可靠隔离的电器功能： 无灭弧装置，用于隔离。有母线隔离开关，线路隔离开关，接地开关。,四、对
3、主接线的基本要求,1、可靠性检修设备时，尽量减少对系统供电的影响 2、灵活性调度，检修以及扩建时的灵活性。 3、经济性力求投资少，占地少，电能损耗少。,第二节 有汇流母线的接线,一、单母线接线1 简单单母线这种主接线最简单，只有一组（指三相）母线，所有进、出线回路均连接到母线上,（一）断路器及隔离开关的配置 每一回路都配置一台断路器。 隔离开关配置在断路器的两侧，以使断路器检修时能形成隔离电源的明显断口。母线隔离开关（如QS1,QS2）线路隔离开关（如QS3）变压器（或发电机）侧隔离开关（如QS4）。,（二）断路器和隔离开关的联锁（1）隔离开关和断路器在运行操作时，必须严格遵守如下操作顺序，严
4、禁带负荷拉（合）刀闸停电时，QF2QS3QS2送电时, QS2QS3QF2（2）为防止人员误操作，在隔离开关与相应的 断路器之间，必须装 机械闭锁或电磁闭锁,倒闸操作的基本要求,1）正确使用电器，如断路器可以用于接通或断开电路，隔离开关可以用于隔离电压或切换电路等。 2）保证最大安全性不影响其他支路正常运行，即使发生故障也应该对整个装置影响最小。,3）根据运行方式和操作要求，使操作步骤最小 4）任何设备不允许在无保护状态下投入运行。操作过程中，操作人员行走路径最短。倒闸操作必须严格遵守有关规程规定，认真执行操作监护制度，保证电网安全、稳定、经济运行。,倒闸操作必须按以下顺序操作： 线路送电时，
5、操作顺序为：先闭合母线隔离开关，再闭合线路隔离开关，最后闭合断路器 线路停电时，操作顺序为：先拉开断路器，再拉开线路隔离开关，最后拉开母线隔离开关。 起用母线，应先进行充电检查，后接入使用。隔离开关操作并联供电电路原则，先接通并联分支，再拉本分支，遵循等电位操作原则。总之， 严禁带负荷拉（合）刀闸。,（三）普通单母线接线的优缺点优点：接线简单清晰，设备少、投资低，操作方便，扩建方便。缺点：可靠性不高，不够灵活。调度不方便，电源只能并列运行，且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。,（四）适用范围普通单母线不能作为惟一电源供电给一类负荷，可用出线回路比较少，没有重要负荷的发电厂和变电所，如中小型发
6、电厂近区负荷供电接线6kV或10kV，中小型变电所35kV或110kV出线回路不多的情况。,二、单母线分段接线 （一）断路器及隔离开关的配置与一般单母线接线相比， 单母分段接线增加QF以及 QS1、QS2。当负荷量较 大且出线回路很多时，还可以 用几台分段断路器将母线分成 多段，如图,（二）特点及适用范围 优点： 提高供电的可靠性。可利用QF，使仅有一半线路停电，另一段母线上的各回路仍可正常运行。 重要负荷分别从两段母线上各引出一条供电线路保证可靠性,缺点：对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线数目；母线或母线侧隔离开关检修时，相应母线所接回路都要停电。,具体应用范围如下：（1）610
7、kV配电装置总出线回路数为6回及以上时，每一分段上所接的总容量，不宜超过25MW。（2）3560kV配电装置总出线回路数为48回时。（3）110220kV配电装置总出线回路数为34回时。,三、 单母线带旁路母线接线 带旁路母线的单母线接线，如下图所示 ：,（一）旁路母线的作用设置旁母目的：就是可以不停电地检修任一台出线断路器。 （图中加虚线部分后也适于进线断路器）要特别指出：旁路母线不能代替母线工作,正常运行时，专用旁路断路器QF及其两侧的隔离开关QS4、QS5断开，每一回出线与旁路母线相连的旁路隔离开关（如QS）也全部断开，旁路母线处于无电状态。,如检修L4的断路器QF1 操作步骤如下：,4
8、 单母线分段带旁母接线分段断路器QF兼作旁路断路器，出线断路器检修时 倒闸操作为：,四、双母线接线,1 普通双母线接线 图中W1为工作母线，W2为备用母线，两组母线通过母线联络断路器QF（简称母联）连接,在正常运行时 1、相当于单母线的运行方式正常运行时，只有工作母 线带电，所有电源和出线回 路都连接到工作母线上，若 其发生故障，可在短时间内 将所有电源和负荷均转移到 备用母线上，迅速恢复供电,2、相当于单母线分段的运行方式,正常运行时，工作母线和备用母线各自带一部分电源和负荷，母联断路器合上，这种运行方式相当单母线分段运行,检修母线时检修母线时不中断供电，只需将欲检修地母线上所有回路通过倒闸
9、操作切换到另一组母线上，即可不中断供电地进行检修。,检修母线隔离开关时检修任一进、出线的母线隔离开关时，只需断开该回路及与此隔离开关相连的一组母线，所有其余回路均可不停电地转移到另一组母线上继续运行。,步骤如下： 1) 合上母联断路器两侧的隔离开关。 2) 合上母联断路器给备用母线充电。 3) 此时两组母线已处于等电位状态。根据“先通后断”的操作顺序，逐条线路进行倒闸操作：先合上备用母线隔离开关，再断开其工作母线隔离开关；直到所有线路均已倒换到备用母线上。 4) 最后断开母联断路器，拉开其两侧隔离开关。 5) 工作母线已被停电并隔离，验明无电后，随即用接地闸刀接地，即可进行检修。,双母线接线的
10、优缺点（1）优点： 调度灵活：两组母线可同时或单独工作母联断路器接通：相当于单母线分段运行；母联断路器断开：相当于单母线运行。 供电可靠：可在不中断供电的条件下，轮流检修一组母线。,（2）缺点： 设备多，投资大，配电装置较为复杂。 在变更运行方式时，倒闸操作步骤比较复杂，易发生事故。 检修任一回路断路器时，该回路仍需停电或短时停电。,适用范围：出线带电抗器的610kV配电装置，3560kV出线超过8回，或连接电源较大，负荷较大时，110220kV出线大于5回时。,QF将工作母线分段，每段母线用QF1，QF2与备用母线相连，电源和出线均匀分布在两段工作母线上。,五、双母线分段接线,当一段工作母线
11、故障后，将故障段母线所连回路切换到备用母线即可恢复供电，这样只有部分短时停电，而不必全部短时停电。,610kV配电装置中，当进出线或母线上电源较多，输送和通过功率较大时，为限制短路电流，可在分段出处加装母线电抗器。,六、 双母线带旁路母线接线,双母线带旁路母线的几种接线形式,七、3/2断路器双母线接线,3/2断路器双母线接线简称为3/2断路器接线 ，每两回进、出线占用3台断路器构成一串，接在二组母线之间，因而称为3/2断路器接线，也称一台半断路器接线。见右图,特点： （1）可靠性高。任一断路器或母线故障或检修时，所有回路都不停止工作。 （2）调度灵活。正常运行时两组母线和全部断路器都投入工作，
12、形成多环状供电，调度方便灵活。,（3）操作方便。只需操作断路器，不需进行倒闸操作，使误操作事故大为减少。（4）检修方便。检修断路器只需断开该断路器自身及两侧的隔离开关即可。检修母线时也不需切换回路。,缺点：所用设备较多，投资较高，故使继电保护及二次回路的设计、调整、检修比较复杂。,适用范围是现代大型电厂和变电所超高压（330、500kV及以上电压）配电装置的常用接线形式。,超高压系统的主变压器均采用质量可靠、故障率甚低的产品，故可省去断路器以节约投资。万一主变故障时，即相当于母线故障。,应用范围这种接线适用于超高压远距离大容量输电系统中对系统稳定性和供电可靠性影响较大的变电所主接线。,八、变压
13、器母线接线,习题1：画电气主接线图：220kV有4回出线，2台主变压器接入220kV，采用双母线带旁路母线的方式。要求断路器合隔离开关齐全，可用简单画法表示。,习题2：一座220kV变电所共有220、110、10kV三个电压等级，安装2台120kVA自耦变压器，其220kV侧有4回出线，采用双母线接线方式， 110kV侧有2回出线，采用单母线带旁路母线的方式，10kV侧有6回出线，采用单母线分段接线方式，画电气主接线图：要求断路器合隔离开关齐全，可用简单画法表示。,无母线的主接线,无母线接线的特点，是在电源与引出线之间，或接线中各元件之间，没有母线相连。常见的有单元接线、桥形接线、角形接线。,
14、九 单元及扩大单元接线单元接线就是将发电机与变压器或者发电机变压器线路都直接串联起来。简化了配电装置的结构，降低了投资单元及扩大单元接线 （a）发电机双绕组变压器单元接线； （b）发电机三绕组（或自耦）变压器单元接线；（c）扩大单元接线； （d）发电机变压器线路单元接线；（e）变压器线路单元接线（用于降压变电所）,（1）发电机双绕组变压器单元接线,发电机出口不装断路器，常采用安全可靠的分相式全封闭母线来连接发电机和变压器。一般200MW及以上大机组都采用这种形式接线。,（2）发电机三绕组变压器单元接线,一般中等容量的发电机需升高两级电压向系统送电时，多采用发电机三绕组变压器（或三绕组自耦变压器
15、）单元接线。这时三侧都要装断路器和隔离开关，以便某一侧停运时另外两侧仍可继续运行。,（3）扩大单元接线,为减少主变压器的台数，可将两台发电机与一台大型主变相连，构成扩大单元接线。也有的电厂将两台200MW发电机经一台低压侧分裂绕组变压器升高至500kV向系统送电,这种接线使发电厂内不必设置复杂的高压配电装置，也简化了电厂的运行管理。它适于无发电机电压负荷且发电厂离系统变电所距离较近的情况。,（4）发电机变压器线路单元接线,对于小容量的终端变电所或农村变电所，可以采用这种接线形式。,（5）变压器线路单元接线,十、 桥形接线,当只有两台变压器和两条线路时，常采用桥形接线。桥形接线分为内桥和外桥两种
16、形式，（a）内桥； （b）外桥,（1）内桥接线所谓“内桥”是因为“桥”设在靠近变压器一侧，另外两台断路器则接在线路上。用于线路较长，变压器不需经常切换的情况。,（2）外桥接线“桥”布置在靠近线路一侧。若线路较短，且变压器又因经济运行的要求在负荷小时需使一台主变退出运行，则采用外桥接线比较方便。,（3）优缺点及适用范围优点：是高压电器少，布置简单，造价低，较易地过渡成单母分段或双母线接线。缺点：可靠性不太高，切换操作较麻烦适用范围：用于容量较小的发电厂或变电所中，或作为其建设初期的一种过渡性接线。,十一、 角形接线,将几台断路器连接成环状，在每两台断路器的连接点处引出一回进线或出线，并在每个连接
17、点的三侧各设置一台隔离开关，即构成角形接线，见图（a）三角形接线；（b）四角形接线；（c）五角形接线,适用范围角形接线不易扩建，适用于最终进出线回路为35回的110kV及以上的配电装置，特别在水电站中应用较多。角形接线一般不宜超过六角。,第三节 各类发电厂电气主接线的特点,一、火电厂的主接线 发电厂电气主接线的确定取决于：1 发电机单机容量；2 引出线的数目和用户的性质；3 发电厂的容量及其在系统中的地位、作用等。设计发电厂电气主接线时，要综合考虑各种因素，经过技术经济比较，确定最合理的方案。,大型火电厂特点：,1 一般都建在煤炭产地附近，距离负荷中心较远；2 装机容量大，设备年利用小时数高，
18、主要用作发电；3 全部电能用高压或超高压线路输送到远方4 容量大，对电气主接线的可靠性要求高。,中型火电厂,BJ热电厂的电气主接线,二、水电厂的电气主接线水力发电厂建在水力资源丰富的地方，一般距负荷中心较远，基本上没有发电机电压负荷。除去厂用电(多在1%以下)外，几乎全部电能用升压变压器送入系统。 主接线特点： 不扩建； 配电装置布置紧凑； 接线应具有良好的灵活性； 易实现自动和远动化。,图所示为一中型水电厂的电气主接线。因无发电机电压负荷，故采用扩大单元接线。其高压侧采用四角形接线，隔离开关不作为操作电器，故易实现自动化和遥控；变压器和断路器的台数都较少，运行的可靠性很高。,三、变电站的电气
19、主接线,1、枢纽变电站电气主接线枢纽变电站：汇集多个大电源和大容量负荷的联络线，处于系统枢纽位置，高压侧有很大的功率交换，并担负着向中压侧输送电能的任务。,变电站电气主接线的选择依据：主要决定于其在系统中的地位、作用、负荷性质、出线数目多少、电网结构等。 变电站变压器的台数：一般宜装设两台，当一台变压器因故停止工作时，另一台变压器应能保证供给变电站最大负荷的70%，以便保证对一、二类负荷供电。当变电站只有一个电源时，则装设一台变压器。 主接线要求：电压等级高，可靠性要求高,枢纽变电站中的无功补偿装置目前有三种：调相机，分组投/切的电容器及电抗器，静止补偿装置。 静止补偿装置调节性能好，价格地，
20、所以调相机将逐渐被静止补偿装置所替代。,2、地区变电站电气主接线,地区重要的变电站处于地区网络的枢纽点，高压侧接受功率供给中压侧和低压侧负荷。如果发生全所停电事故，将会造成地区电网的瓦解，影响整个地区的供电。地区重要变电站的电气主接线同样应有较高的可靠性和灵活性。,下图所示为一地区变电站电气主接线。该变电站的负荷主要是地区性负荷。变电站110kV侧和10kV侧，均采用单母线分段接线。,地区变电所,3、终端变电站电气主接线,终端变电站的容量较小，降压后直接向附近用户供电，变电站停电后只影响其低压负荷的供电。,图（a）所示的变电站供电给重要用户，装设两台变压器，高压侧有两回电源线路，采用内桥接线。
21、低压侧为用断路器分段的单母线分段接线。,图（b）所示为只有一台变压器的终端变电站接线，高压侧用高压熔断器保护(省去高压断路器)；低压侧采用单母线接线。如变电站的低压侧没有其他电源时，在变压器与低压母线之间可不装设隔离开关和断路器。,第五节 自用电接线,一、概念： 自用电：又称厂（所）用电，是指发电（变 电所）在运行过程中，自身的用电称厂（所） 用电。,厂用电作用：,为了保证电厂的正常生产，需要许多由电动机拖动的机械为发电厂的主要设备和辅助设备服务，这些机械被称为厂用机械。此外，还要为运行、检修和试验提供用电负荷。自用电也是发电厂或变电所的最重要的负荷，其供电电源、接线和设备必须可靠，以保证发电
22、厂或变电所的安全可靠、经济合理地运行 。,厂用电率,发电厂在一定时间内，厂用电所消耗的电量占发电厂总发电量的百分数，称为厂用电率。计算公式为式中 KCY厂用电率（%）；ACY厂用电量，kWh；AG总发电量，kWh。发电厂的厂用电率与电厂类型、容量、自动化水平、运行水平等多种因素有关。一般凝汽式火电厂的厂用电率为5%8%，热电厂为8%10%，水电厂为0.3%2.0%。降低厂用电率，减少厂用电的耗电量，不仅能降低发电成本，提高发电厂的经济效益，而且还可以增加对系统的供电量。,厂用电负荷的分类,厂用电负荷，按其在电厂生产过程中的重要性可分为以下几类。1类负荷，如火电厂的给水泵，排粉机等。2类负荷，允
23、许短时停电，由两段母线供电。3类负荷，较长时间停电不会直接影响生产。4. 事故保安负荷指在发电机停机过程及停机后的一段时间内仍应保证供电的负荷，否则将引起主要设备损坏、自动控制失灵或者推迟恢复供电，甚至危及人身安全。按事故保安负荷对供电电源的不同要求，可分为两类：（1）直流保安负荷。（2）交流保安负荷。,二、厂用电接线要求：保证机组安全、经济运行,各机组的厂用电系统独立，不会互相影响 公用负荷分散接入不同的地点； 启动电源能短时投入，切换操作简单； 设置事故保安电源和不间断电源。,二、厂用电的接线要求和接线形式,1. 厂用电接线的基本要求（1）供电可靠、运行灵活。（2）接线简单清晰、投资少、运
24、行费用低。（3）尽量缩小厂用电系统的故障停电范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。（4）接线的整体性。厂用电接线应与发电厂电气主接线紧密配合，体现其整体性。（5）电厂分期建设时厂用电接线的合理性。应便于分期扩建或连续施工，不致中断厂用电的供应。尤其是对备用电源的接入和公共负荷的安排要全面规划、便于过渡。,发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段接线形式，并多以成套配电装置接受和分配电能。在火电厂中，高压母线均采取按炉分段的接线原则，即将厂用电母线按照锅炉的台数分成若干独立段，凡属同一台锅炉及同组的汽轮机的厂用负荷均接于同一段母线上，这样既便于运行、检修，又能使事故影响范围局限在一机一炉，不致过多
25、干扰正常运行的完好机炉。低压厂用母线一般也按炉分段，高压厂用电源则由相应的高压厂用母线提供。,2. 厂用电接线的基本形式,三、厂用电电压等级的确定：,厂用负荷的供电电压，主要取决于发电机的额定容量、额定电压、厂用电动机的电压、容量和数量等因素。发电厂和变电所中一般供电网络的电压:低压供电网络为0.4kV（380V/220V）；高压供电网络有3kV、6kV、10Kv等。,四、厂用电源及其引接： 1 工作电源 厂用高压工作电源从发电机电压回路引接 2 备用电源和启动电源 备用电源从发电机电压母线不同的分段上或外部电网引接，启动电源也是备用电源。,备用电源的明备用和暗备用,明备用：设置专用的备用变压
26、器或线路，经常处于停用状态。 暗备用：不设专门的备用变压器，而将每台工作变压器容量增大，相互备用，正常工作时，每台变压器只在半载下运行。 事故保安电源 工作电源和备用电源消失时用采用自动启动的柴油机组，或由附近110kV变电所或发电厂引入独立的专用线路。,五、厂用电的接线形式,发电厂厂用电系统通常都采用单母线分段接线。 公用负荷：均匀分布到各段母线上； 低压厂用母线：一般按锅炉分段。,本章小结,1 对电气主接线的基本要求可靠性，经济性，灵活性2 倒闸操作的基本原则严禁带负荷拉（合）刀闸；先通后断；3 主接线的基本接线形式有汇流母线 ：单母线，单母线分段，单母线带旁路，双母线，双母线分段，双母线带旁 路，一台半断路器接线，变压器母线接线无汇流母线：单元接线，桥形接线，角形接线,
