火电厂电气主接线课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,第三章电气主接线及设计,主要内容：,1.,电气主接线设计原则和程序,2.,主接线的基本接线形式,3.,主变压器的选择,4.,限制短路电流的方法,5.,各类发电厂和变电站的主接线的特点,电气一次接线图,调度中的电气接线屏,电气主接线图的基本元素,电气主接线图的基本元素,2.1.2,电气主接线图的基本元素,电气主接线设计的基本要求,供电可靠性,运行灵活性,经济性,投资省,年运行费小,占地面积小,运行方式变换灵活,操作方便,断路器、母线等检修，不影响供电,设备故障，尽量减少停运设备，,保证,、,类负荷供电,尽量避免全厂、所停电的可能性,当技术与经济要求相矛盾时，则在满足技术要求的前提下，做到经济合理,第一节电气主接线设计原则和程序,1,、,可靠性,类负荷：,即使短时停电也会造成人员伤亡和重大设备损坏，任何时间都不能停电,类负荷：,停电将造成减产，使用户蒙受较大的经济损失，仅在必要时可短时停电,类负荷：,、,类负荷以外的其他负荷，停电不会造成大的影响，必要时可长时间停电,（,1,）发电厂、变电站在电力系统中的作用和地位,（,2,）负荷性质和类别,类负荷、,类负荷、,类负荷,可靠性、经济性、灵活性三个方面,一、对电气主接线的基本要求,定性分析和衡量主接线可靠性的标准：,断路器检修时，能否不影响供电,线路、断路器或母线故障时，以及母线或母线隔离开关检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对,、,类负荷的供电,发电厂或变电站全部停电的可能性,(4),大型机组突然停运时，对电力系统稳定运行的影响及后果等因素,（,4,）运行经验,（,3,）设备制造水平,二、灵活性,1.,调度灵活、操作方便,2.,适应发展、扩建方便,三、经济性,1.,投资省,2.,占地少,3.,电能损耗少,二、主接线的设计原则,以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则,三、主接线的设计程序,1.,对原始资料分析：工程、电力系统、负荷、环境和供货,2.,主接线的拟定和选择,3.,短路计算和主设备的选择,4.,绘制主接线,5.,编制工程概算,(,可行性研究、初步设计、技术设计、施工设计,),原则：,以进出线为主体，多于,4,回设母线作为中间环节。,有汇流母线的电气主接线,单母线接线,双母线接线,一台半断路器接线,台断路器接线,变压器母线组接线,无汇流母线的电气主接线,单元接线,桥形接线,角形接线,第二节 主接线的基本形式,（,1,）供电电源：在发电厂是发电机或变压器，在变电站是变压器或高压进线,单母线接线,1.,单母线接线,一、单母线接线及单母线分段接线,（,2,）电源可以在母线上并列运行，任一出线可以从任一电源获得电能，各出线在母线的布置尽可能使负荷均衡分配于母线上，以减小母线中的功率传输,（,3,）每条回路中都装有断路器和隔离开关。,断路器：,具有专用的灭弧装置，可以接通和断开负荷电流和短路电流,隔离开关：,没有灭弧装置，不能带负荷拉、合。,为什么断路器两侧配有隔离开关？,单母线接线,（,4,）,QE,，线路隔离开关的接地开关（接地刀闸），用于线路检修时替代临时安全接地线,（,5,）倒闸操作,单母线接线,操作顺序：,退出线路,WL2,：,断开,QF2 ,断开,QS22 ,断开,QS21,恢复供电：,合上,QS21 ,合上,QS22 ,合上,QF2,电气“五防”是指：,防止误分、合断路器；,防止带负荷分、合隔离开关；,防止带电挂接地线或合接地刀闸；,防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）；,防止误入带电间隔。,防止误操作的措施：,除严格按照操作规程实行操作票制度外，还应加装电磁闭锁、机械闭锁或电脑钥匙,倒闸操作程序示意图：,优点：,接线简单、操作方便、,设备少、经济性好，便于扩建,缺点：,（,1,）可靠性较差,（,2,）灵活性较差,适用范围：,一般适用于,6-220kV,系统中,出线回路少，并且没有重要,负荷的中小型发电厂和变电所,2.,单母线分段接线,单母线分段接线,（,1,）电源可以并列运行也可以分列运行,（,2,）重要用户可以从不同段引出两回馈线,（,3,）任一母线或母线隔离开关检修，只停该段，其他段继续供电,（,4,）任一母线段故障，则只有该母线段停电,（,5,）电源分列运行时，任一电源断开，则,QFd,自动接通,优点：,缺点：,增了分段设备的投资和占地面积；某段母线故障或检修仍有停电问题；某回路的断路器检修，该回路停电；扩建时，需向两端均衡扩建,适用范围：,广泛应用于,小容量发电厂的,6-10kV,接线和,6-220kV,变电站,中,二、双母线接线及双母线分段接线,1.,双母线接线,优点：,(1),供电可靠,可轮流检修一组母线，而不使供电中断,一组母线故障后，能迅速恢复供电,检修任一出线的母线隔离开关时，只需停该隔离开关所在的线路和与此隔离开关相连的母线,将工作母线退出：,合母联断路器两侧的隔离开关,合母联断路器,合备用母线上的隔离开关,再断开工作母线上的隔离开关,再断开母联断路器,断开母联断路器两侧的隔离开关,设正常运行：,一组为工作母线，一组为备用母线，母联断路器断开,(2),运行方式灵活,单母线运行,固定连接方式运行,两组母线分列运行,分裂为两个电厂，限制短路电流。, 特殊功能,同期或者解列、融冰,(3),扩建方便,向双母线的任一方向,扩建，不会影响两组,母线的电源和负荷的自由组合分配，也不会造成原有回路停电,缺点：,（,1,）所用设备多（尤其是隔离开关），配电装置复杂,（,2,）母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器，容易误操作,（,3,）当一组母线故障时，仍会短时停电,（,4,）检修任一回出线断路器，该回路停电,适用范围：,（,1,）,6-10kV,配电装置，出线带电抗器时,（,2,）,35-63kV,配电装置，出线数超过,8,回，或电源较多、负荷较大时,（,3,）,110-220kV,配电装置，出线回数为,5,回及以上,2.,双母线分段接线,优点：,与双母线接线相比，增加了母联断路器,QF2,和分段断路器,QF3,、限流电抗器,L,，提高了供电可靠性和灵活性。,缺点：,增加了母联断路器和分段断路器的数量，配电装置投资增大。,适用范围：,应用于进出线较多的配电装置中，同时也被广泛应用于发电厂的发电机电压配电装置中。在,220-500kV,大容量配电装置中，也有采用双母线四分段接线的。,三、带旁路母线的单母线和双母线接线,旁路母线的作用：,检修任一接入旁路母线的进、出线的断路器时，使该回路不停电,检修,QF1,：,合,QFP1,两侧的隔离开关合,QFP1 ,合,QS15,断开,QF1 ,断开,QS13,、,QS11,1.,单母线分段带旁路母线接线,专用旁路断路器,检修电源侧断路器,旁路母线通过旁路隔离开关接至电源，然后断开电源侧的断路器，出线不会停电,适用范围：,用于出线较多的,110KV,及以上的高压配电装置中,对,35KV,以下的有特殊重要的一、二类用户 时，亦可用这种接线。,分段断路器兼作旁路断路器的接线,旁路接到,I,段：,QS3QFdQS2,旁路接到,II,段：,QS4QFdQS1,正常运行：,QS1,、,QFd,、,QS2,合，,QS3,、,QS4,、,QS5,断，,QFd,作为分段断路器,检修,QF1,：,合,QS5,断开,QFd,断开,QS2,合,QS4,合,QFd,合,QS15,断开,QF1,、,QS12,、,QS11,优点：,不会造成短时停电。,缺点：,1,多装了一台断路器和一套旁母线。,2,投资大，配电装置占地面积增多。,增加了误操作的几率。,趋势：,随着设备可靠性提高，备用容量的增加，保护的完善，逐步取消旁路接线。,3.,旁路母线设置的原则,（,1,）,6-10kV,配电装置一般不设旁路母线,（,2,）,35-63kV,配电装置，一般也不设旁路母线，当断,路器不允许停电检修时，对于单母分段可设置不,带专用旁路断路器的旁母,（,3,）,110-220kV,一般需设旁路母线，出线回数较少时,可采用分段断路器或母联断路器兼旁路断路器的接线，,下列情况需,装设专用旁路断路器,：,110kV,出线,7,回及以上，,220kV,出线,5,回及以上时, 对在系统中居重要地位的配电装置,110kV,出线,6,回及以上，,220kV,出线,4,回及以上时,四,.,一台半断路器接线,优点：,任一母线故障或检修均不致停电,任一断路器检修，不引起停电,当同一串中有一条进线、一条出线时，当两组母线同时故障的极端情况下，可以通过联络断路器继续输送功率,隔离开关不作操作电气，仅在检修时起隔离电压的作用,除联络断路器内部故障外，其余任何断路器故障最多停一个回路,缺点：,所用断路器多，投资大，二次控制线和继电保护复杂，断路器动作频繁，检修次数多,应用范围：,广泛应用于超高压电网中，,500kV,变电站一般都采用这种接线方式,五,.,变压器母线组接线,优点：,可靠性较高,调度灵活,扩建方便,缺点：,使用断路器和隔离开关多，投资大,适用范围：,远距离、大容量输电系统中，对系统稳定和供电可靠性要较高的变电站中采用,无汇流母线的电气主接线,六,.,单元接线,(a),发电机双绕组变压器单元接线,;,(c),发电机变压器,-,线路单元接线,(b),发电机三绕组变压器单元接线,扩大单元接线,（,a,）发电机变压器扩大单元接线,（,b,）发电机分裂绕组变压器扩大单元接线,适用范围：,发电机单机容量偏小（仅为系统容量的,1%,2%,）或更小，而电厂的升高电压等级又较高，可采用扩大单元接线。,单元接线的特点：,优点：,（,1,）接线简单，开关设备少，操作简便,（,2,）故障可能性小，可靠性高,（,3,）由于没有发电机电压母线，无多台机并列，发电机出口短路电流相对减小,（,4,）配电装置简单，占地少，投资省,缺点：,单元中任一元件故障或检修都会影响整个单元的工作,适用范围：,200MW,及以上大机组一般采用与双绕组变压器组成单元接线，当电厂具有两种升高电压等级时，则装设联络变压器。,封闭式母线图片,发电机,-,变压器单元式接线,主封闭母线,分支封闭母线,主变压器,厂用变压器,电压互感器,避雷器,观察孔,封闭式母线侧视图,七,.,桥形接线,只有两台变压器和两条线路时，宜采用桥形接线，使用断路器最少。,内桥：,桥连断路器设置在变压器侧,外桥：,桥连断路器设置在线路侧,（,a,）内桥 （,b,）外桥,内桥：,特点：,（,1,）一回线路检修或故障时，其余部分不受影响，操作简单。,（,2,）变压器切除、投入或故障时，相应回路短时停电，操作复杂。,（,3,）线路侧断路器检修时，线路需较长时间停电。,（,4,）穿越功率经过的断路器较多，使断路器故障和检修机率大。,适用范围：,输电线路较长,(,相对来说线路的故障机率较大,),，而变压器又不需经常投、切及穿越功率不大的小容量配电装置中。,外桥,（,3,）线路侧断路器检修时，变压器需较长时间停电。,特点：,（,1,）一回线路检修或故障时，有一台变压器短时停运，操作较复杂。,（,2,）变压器切除、投入或故障时，不影响其余部分，操作简单。,（,4,）穿越功率只经过断路器,QF3,，使断路器故障和检修及系统开环的机率小。,适用范围：,输电线路较短，变压器经常投、切及穿越较大的小容量配电装置中。,八,.,角形接线,（,a,）三角形接线 （,b,）四角形接线,（,2,）检修任一断路器时，只需断开其两侧的隔离开关，不会引起停电,优点：,（,1,）使用断路器少，且闭环运行时，可靠性和灵活性较高,（,4,）任一回路故障，只跳开与其相连的的,2,台断路器，不影响其他回路供电,（,3,）隔离开关只用于检修时隔离电压，不作操作电器,缺点：,（,1,）角形中任一台断路器检修，变开环运行，可靠性降低。此时恰好有线路故障，则会影响其他回路供电，因此，一般将电源与馈线回路交替布置。,（,2,）运行方式变化大，可能使设备选择发生困难，并使继电保护装置复杂化,适用范围：,用于最终规模较明确的,110kV,及以上的配电装置中，且以不超过六角形为宜,电气主接线方式小结,有汇流母线,无汇流母线,单母线接线,双母线接线,一台半断路器接线,变压器母线组接线,单母线接线,单母线分段接线,单母线带旁路母线接线,单母线分段带旁路母线接线,双母线接线,双母线分段接线,双母线带旁路母线接线,双母线分段带旁路母线接线,单元接线,桥形接线,角形接线,九,.,各种类型发电厂的变电所主接线的特点,一、火力发电厂电气主接线,1,、中小型火电厂电气主接线,2,、大型火电厂电气主接线,二、水力发电厂电气主接线,1,、中等容量水电厂主接线,2,、大容量水电厂主接线,三、变电所电气主接线,一、火力发电厂电气主接线,1,、中小型火电厂电气主接线特点：,包括发电机电压接线及,1-2,级升高电压接线，且与系统相连接,（,1,）设发电机电压母线,1,）当机组容量小于,6MW,时，采用单母线；当机组容量大于等于,12MW,时，采用双母线或单母线；当机组容量大于,25MW,时，采用双母分段接线，并加装母线电抗器和出线电抗器。,2,）通常有,2,台及以上的主变压器与升高电压级联系，以便将剩余功率输送到系统或从系统倒送功率,3,）出线回路较多，供电距离较短，一般多采用电缆供电，为限制短路电流，可以加装出线电抗器,（,2,）在满足当地负荷的前提下，对,100MW,以上的机组，多采用单元接线或扩大单元接线,（,3,）升高电压等级,升高电压等级不多于两级，接线方式具体分析，区别对待,1,）可用双母线、单母线分段等接线，出线数多时，增设旁路母线。,2,）出线不多，最终接线方案已明确时，可采用桥形、角形接线。,中型热电厂主接线,2.,大型火电厂接线,（,1,）在系统中地位重要，主要承担基本负荷，电利用小时数高，对主接线要求较高,（,2,）地区负荷少，可不设发电机电压母线，发电机与主变压器采用单元接线或扩大单元接线，大型机组出口至变压器之间采用封闭母线,（,3,）升高电压部分多为,220kV,及以上电压等级，,220kV,一般采用双母线带旁路母线接线，,330-500kV,当进出线为,6,回及以上时，采用一台半断路器接线。联络变压器一般采用自耦变压器,区域性火电厂主接线,二、水力发电厂电气主接线,发电机电压接线：,采用单元接线、扩大单元接线（发电机电压负荷很小或全无）。,发电厂升高电压接：,（,1,）当出线回路不多时，采用桥形接线或多角形接线,（,2,）当出线回路较多时，可用单母线分段、双母线，双母线带旁路和一台半断路器接线形式。,机组的爬坡能力强,：可担任调频和调相任务。,中等水电厂主接线,大容量的水电厂主接线,发电厂和变电站中的主变类型,发电厂主变压器,发电厂和变电站中的主变类型,变电站主变压器,发电厂和变电站中的主变类型,组合式变电站,水冷主变压器,220kV,牵引变压器,500kV,单相变压器,发电厂和变电站中的主变类型,35kV,变电站控制室,变电站监视系统,第四节 限制短路电流的方法,一、选择适当的主接线形式和运行方式,1,、,大容量发电机可采用单元接线。,2,、,降压变电所，变压器低压侧分列运行，也称为母线硬分段。,3,、,双回路线路，在负荷允许的条件下，按单回路运行。,4,、,环形供电网，在穿越功率最小处开环运行。,1,、加装母线电抗器,L1,目的：,让发电机出口断路器、变压器低压断路器、母联断路器和分段断路器等均能按各回路额定电流来选择,位置：,母线分段处，损耗最小,作用范围：,无论厂内（,K1,、,K2,）或厂外（,K3,）短路时，,L1,均可起限流作用,二、加装限流电抗器,(,常用于发电厂和变电所的,6,10kV,配电装置,),作用：,限制该电抗器后发生故障时的短路电流；,由于短路时电压降主要产生在电抗器中，因而能在母线维持较高的剩余电压。,正常运行时，,L2,上的电压降不应大于,5%,额定电压，,K3,处短路时，母线电压维持大于,65%,额定电压,；,2,、加装线路电抗器,L2,目的：,限制电缆馈线短路电流,3,、加装分裂电抗器,当分裂电抗器的分支电抗值与普通的电抗值相等时：,正常运行时，,电压损失约为普通电抗器的一半。,短路时，,限流作用与普通电抗器相同。,出线比普通电抗器多,三、采用低压分裂绕组变压器,当发电机容量较大时，采用低压分裂绕组变压器，组成扩大单元接线，可以起到限制短路电流的效果。,正常运行时，,低压分裂绕组的电抗值只相当于两分裂绕组短路电抗的四分之一。,短路时，,短路电抗比正常时电抗大，有显著的限流作用。,应用,(1),用于发电机,-,主变压器扩大单元接线,(2),用作高压厂用变压器，这时两个分裂绕组分别接至不同的厂用母线段,