电气主接线3主接线及限制短路电流

主接线的基本接线形式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电气主接线及限制短路电流的措施,典型电气主接线分析,火力发电厂电气主接线,水力发电厂电气主接线,变电站电气主接线,限制短路电流的措施,主变压器的选择,电气主接线设计举例,火力发电厂电气主接线,1、地方性火力发电厂,特点：,单机容量和总装机容量都较小，一般都建在负荷中心附近（城市边缘），因而有,大量发电机电压负荷,。所发出的电能有较大部分以发电机电压（10kV）经线路直接送到附近的用户，或升至35kV送到稍远些的用户。在满足这些地方负荷后，剩余的电能才升压到110kV或220kV电压送入系统。在本厂发电机故障或检修时，可由系统倒送电能给地方负荷。多为热电厂。,火力发电厂电气主接线,1、地方性火力发电厂,发电机电压等级均设母线,母线形式,根据机组容量和负荷性质来确定，一般采用单母线（或分段）和双母线（或分段）。,发电机电压负荷大多通过电缆馈线引出。根据情况考虑加装母线分段电抗器或电缆出线电抗器。,火力发电厂电气主接线,1、地方性火力发电厂,升高电压等级均设母线,在满足发电机电压负荷的前提下，100MW及以上机组，多采用,单元接线,直接接至升高电压母线。,升高电压母线应根据多方面因素（如电压等级、出线回数、用户性质、与系统交换功率大小等）确定。,升高电压等级一般不超过两级。,火力发电厂电气主接线,1、地方性火力发电厂,火力发电厂电气主接线,2、区域性火电厂,特点：,没有发电机电压负荷，单机容量与总容量都较大。大多建在大型煤炭基地或运煤方便的地方，而与负荷中心（城市）距离较远。生产的电能全部经升压变压器升至较高电压后送入系统。多为凝汽式电厂。,多采用,发电机变压器单元接线,、,发电机变压器线路单元接线,，升高为一个最多两个升高电压等级,220kV500kV的升高电压侧接线可靠性要求高，一般采用,双母线、双母线带旁路、一台半断路器,等接线,火力发电厂电气主接线,2、区域性火电厂,水力发电厂电气主接线,1、特点,建在有水能资源处，一般离负荷中心很远，没有发电机电压负荷或很小，电能全部升压后送入系统。因此，主接线中可不设发电机电压母线，多采用,发电机变压器单元接线,或,扩大单元接线,。单元接线能减少配电装置占地面积，也便于水电厂自动化调节,水轮机组起停迅速，常用作系统备用或调峰，因此主接线应该力求简单，以利用自动化装置进行操作，避免误操作。,水力发电厂电气主接线,1、特点,受地形限制，应尽量采用,简化的接线,，减少变压器和断路器的数量，使配电装置紧凑，缩小占地面积。,水力发电厂的装机台数和容量大都一次确定，高压配电装置也一次建成，不考虑扩建问题,。这样，除可采用单母线分段、双母线、双母线带旁路及3/2断路器接线外，桥型和多角形也应用较多。,水力发电厂电气主接线,2、大型水力发电厂的电气主接线,限制短路电流的方法,在大容量发电厂和电力网中，短路电流可达到几万安至几十万安，以致在选择发电厂和变电所的电气设备及线路的电缆截面时，由于要满足短路电流热稳定和电动力稳定的要求，使得必须选择重型的电气设备，从而发电厂和变电所以及供电网的投资增大。,因此，在设计大容量发电厂和变电所的主接线时，必须采取限制短路电流的措施使短路电流水平降低，以便采用价格较便宜的轻型电器以及截面较小的电缆。,限制短路电流的方法,限制短路电流的方法从根本上讲，是增大电源至短路点的等效阻抗，就是说，要减少并列，增加串联。,限制短路电流的措施概括为如下几种：,一、装设限流电抗器,二、采用低压分裂绕组变压器,三、采用不同主接线形式和运行方式,1.装设限流电抗器,常用于发电厂和变电站的6-10kV配电装置。依据电抗器的结构分为,普通电抗器,和,分裂电抗器,两类。,1、加装普通电抗器,1）线路电抗器,出线端加装线路电抗器用来限制电缆馈线支路短路电流。,通常在架空线路上不装设电抗器,。,线路电抗器不仅限制短路电流，而且能在母线上维持较高的剩余残压（大于65U,N,）。通常线路电抗器的百分值为36。,2）母线电抗器,装设在母线分段的地方，其目的是让发电机出口断路器、变压器低压侧断路器、母联断路器和分段断路器等都能按各回路额定电流来选择，不因短路电流过大而升级。,一般设计主接线时，为了限制发电机电压母线短路电流，应首先考虑在分段断路器回路或联络断路器回路中以及主变压器回路中安装电抗器，只有经过计算认为限制效果不够时，才考虑装设线路电抗器。,1.装设限流电抗器（续）,2、分裂电抗器,分裂电抗器在结构,上与普通电抗器相似，,只是线圈中心有一个,抽头3，中间抽头一般,用来连接电源、两个,分支（又称两臂）1和,a）分裂电抗器接线图,2用来连接大致相等的,b）分裂电抗器等值电路图,两组负荷。,c）正常运行时的等值电路图,1.装设限流电抗器（续）,当分裂电抗器的电抗值与普通电抗器的电抗值相同时，两者在短路时的限流作用一样，但,正常运行时电压损失只有普通电抗器的一半,，而且比普通电抗器多供一倍的出线，减少了电抗器的数目。,运行中当两个分支负荷不等或者负荷变化过大时，将引起两臂电压偏差，造成,电压波动,，甚至可能出现过电压。所以一般分裂电抗器的电抗百分值取812。,分裂电抗器在主接线中，可以装设在电缆馈线上，每个臂可以接一回出线或几回出线。,分裂电抗器串接在发电机回路,中，不仅起着出线电抗器的作用，而且也起着母线电抗器的作用。,1.装设限流电抗器（续）,2.采用低压分裂绕组变压器,当发电机容量较大时，采用分裂低压绕组变压器组成扩大单元接线。分裂绕组变压器在正常工作和低压侧短路时其电抗值不相同，从而起到限制短路电流效果。,低压分裂绕组正常运行时的电抗值，只相当两分裂绕组短路电抗的1/4。当一个分裂绕组出线发生短路时，来自系统的短路电流则遇到限制。,3.选择适当的主接线形式和运行方式,（1）对具有大容量机组的发电厂中采用,单元接线,；,（2）在降压变电所中，可采用,变压器低压侧分列运行,方式，即所谓,母线硬分段接线,；,（3）对具有双回路电路，在负荷允许条件下可按单回路运行；,（4）对环形供电网络，可在,环网中穿越功率最小处开环,运行。,主变压器的选择,油浸式变压器,330kV、220kV、110kV、直流变压器,主变压器的选择（续）,在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为,主变压器,用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为,联络变压器,只供本厂（站）用电的变压器，称为,厂（站）用变压器或自用变压器,主变压器的选择（续）,正确合理地选择,主变压器的台数、容量和类型,，是电力系统规划和主接线设计中的一个主要问题。,台数选得过多，容量选得过大：投资大，占地面积大，运行损耗大。,台数选得过少，容量选得过小：将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者满足不了可靠性要求及负荷（发展）的需要。,1 变压器台数与容量的确定,1.单元接线的主变,1）单元接线中变压器容量,S=（发电机容量厂用负荷）1.1,2）扩大单元接线中变压器容量,尽量采用分裂绕组变压器,按单元接线的原则计算出的两台机容量之和来确定,1.2 具有发电机电压母线接线的主变,选择条件：,1）,发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的最小日负荷，并扣除厂用负荷后，,主变压器应保证能将发电厂全部剩余功率送入系统,。,2）,当接在发电机电压母线上最大一台机组检修或者因供热机组热负荷变动而需要限制本厂出力时，,主变压器应能从电力系统倒送功率，保证发电机电压母线上最大负荷的需要,。,3）,当变电所采用两台以上主变时，每台容量的选择应考虑一台停运时可,保证输送剩余功率的70以上,。,1.2 具有发电机电压母线接线的主变（续）,4）,具有发电机电压母线的发电厂，为确保对发电机电压上的负荷供电可靠性，,接于发电机电压母线上的主变压器不应少于2台,。,5）,主变容量考虑满足5-10年负荷的逐年发展。,6）变电所一般不少于两台变压器,，当只有一个电源或变电所重要负荷有备用电源时才考虑采用一台变压器。,1,.3 变电站主变压器的选择,1）主变台数的选择,变电所一般不少于两台变压器，当只有一个电源或变电所重要负荷有备用电源时才考虑采用一台变压器。,2）主变容量的选择,若装设两台变压器时，总安装容量可取：,式中，P,M,变电所的最大负荷。,当变电所采用两台以上主变时，,每台容量的选择应考虑一台停运时可保证重要负荷的供电,。此外，变电所容量选择还应考虑年电力负荷的发展和运行方式的变化。,1,.3 变电站主变压器的选择,2 主变型式和结构的选择原则,1、相数,300MW机组和330kV以下的系统，一般应选用三相变压器。,因为单相变压器组相对投资较大，占地多，运行损耗大，配电装置复杂。,考虑到制造能力和运输条件时，可以用两台小容量三相变压器或单相变压器组。,600MW机组和500kV以上的系统，可靠性要求特别高，应综合考虑，进行技术经济比较来确定，可以采用,单相组成三相变压器,。,2 主变型式和结构的选择原则,2、绕组数与结构,（双绕组；三绕组；多绕组；自耦式；低压绕组分裂式）,有两个升高电压等级时，优先采用,三绕组,变压器,。,但要保证每个绕组的实际通过容量达到额定容量的15及以上，否则未充分利用。,容量为200MW及以上的机组，发电机出口回路和常用分支回路大多采用,分相封闭母线,，此时宜采用,双绕组变压器,作主变，然后通过联络变和其它电压等级联系。,采用扩大单元接线时，可选用,低压分裂绕组变压器,。,2 主变型式和结构的选择原则,2、绕组数与结构,（双绕组；三绕组；多绕组；自耦式；低压绕组分裂式）,与同容量的普通变压器相比，,自耦变压器,消耗材料少，体积小、重量轻、造价低，同时功率损耗也低，输电效率较高，便于运输和安装。,在220kV及以下降压变电所中应用很广泛。,联络变宜选三绕组变压器,。当两个升高电压等级均为中性点直接接地的系统时，优先用自耦变压器。,2 主变型式和结构的选择原则,3、绕组接线组别,变压器三相绕组接线方式必须与系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有,星形“Y”,和,三角形“d”,两种,发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列要求及限制3次谐波对电源的影响等因素，根据以上变压器绕组连接方式的原则，主变压器接线组别一般都是选用,YN，d11,常规接线。,电气主接线设计举例,电气主接线设计的一般步骤,1、分析原始资料,2、拟定主接线方案,3、方案的经济性比较,最小费用法,计算综合投资Z，,计算运行费用F,4、确定最终的主接线方案（经济性可靠性）,小结,电气主接线的基本要求,可靠性、经济性、灵活性,主接线的基本接线形式,有汇流母线,：单母、双母、一台半断路器接线、4/3台断路器接线,无汇流母线,：单元接线、桥形接线、角形接线,限制短路电流的方法,普通电抗器 分裂电抗器 低压分裂绕组变压器 主接线形式和运方,主变压器的选择,主变压器 联络变压器 厂用变压器 容量、台数、型式、连接点,