发电厂与变电站电气.ppt

发电厂与变电站电气部分,西南石油大学电气工程及其自动化陈贵,发电厂、变电站的电气部分概述,一、电气设备在发电厂和变电站中，根据电能生产、转换和分配等各环节的需要，配置了各种电气设备。根据它们在运行中所起的作用不同，通常将它们分为电气一次设备和电气二次设备。1、电气一次设备及其作用直接参与生产、变换、传输、分配和消耗电能的设备称为电气一次设备(1)、进行电能生产和变换的设备，如发电机、电动机、变压器等。(2)、接通、断开电路的开关电器，如断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、接触器等。(3)、限制过电流或防御过电压的保护电器。如限制短路电流的电抗器和防御过电压的避雷器等。,发电厂、变电站的电气部分概述,(4)、裁流导体及其绝缘设备，如母线、电力电线、绝缘子、穿墙套管等。(5)、为电气设备正常运行及人员、设备安全而采取的相应措施，如接地装置等。2、电气二次设备及其作用为了保证电气一次设备的正常运行，对其运行状态进行测量、控制、监视和保护等的设备称为电气二次设备，它主要包括：(1)、各种测量表计，如电流表、电压表、有功功率表无功功率表和功率因素表等，用于测量电路中的电气参数。(2)、仪表用互感器，如电压互感器和电流互感器，可将电路中的高电压、大电流转换成低电压、小电流，供给测量仪表和保护装置使用。,发电厂、变电站的电气部分概述,(3)、继电保护及自动装置，这些装置能迅速反应系统不正常情况并进行监控和调节或作用于断路器跳闸，将故障切除。(4)、直流电源设备，包括发电机组、蓄电池、硅整流装置等，供给控制、保护用的直流电源和厂用直流负荷、故障照明用电等。(5)、操作电器、信号设备及控制电缆，如各种类型的操作把手、按钮等操作电器实现对电路的操作控制，信号设备给出信号或显示运行标志，控制电缆用于连接二次设备。二、电气接线和装置在发电厂和变电站中，各种电气设备必须用导体按一定的要求连成一个整体，并与必要的辅助设备一,发电厂、变电站的电气部分概述,起安装，构成通路，实现发供电，这便是电气接线和电气装置。1、电气接线在发电厂和变电站中，根据各种电气设备的作用及要求，按一定的方式用导体连接起来所形成的电路称为电气接线。其中，由一次设备，如发电机、变压器、断路器等，按预期生产流程所连成的电路，称为一次电路，或称电气主接线；由二次设备所连成的电路称为二次电路，或称二次接线。,发电厂、变电站的电气部分概述,电气主接线表明电能汇集和分配的关系及各种运行方式。电气主接线通常按规定的图形符号和文字符号画成电气主接线图来表示。电气主接线图可画成三线图，也可画成单线图。三线图给出的各相的所有设备的全图，比较复杂，故电气接线图常用单线图表示，只有需要时才绘制三线图。值等注意的是，单线图虽然绘出的是单相电路的连接情况，实际上却表示三相电路，在图中所有元件应表示正常状态，例如高压断路器、隔离开关均在断开位置画出。,发电厂、变电站的电气部分概述,例如某火电厂的电气主接线图,发电厂、变电站的电气部分概述,2、配电装置根据电气主接线的要求，由开关电器、母线、保护和测量设备以及必要的辅助设备和建筑物组成的整体即为配是装置。配电装置按电气设备装设的地点不同，可分为屋内配电装置和屋外配电装置。例图中，由断路器QF1和QF2，隔离开关QS1QS4，母线W1W3，电抗器L1和L2以及馈线WL1和WL2等，构成的配电装置，布置在屋内，称为屋内配电装置，又称发电机电压配电装置。而由断路器QF3QF5，相应的隔离开关，母线W4和W5以及出线WL3和WL4等，构成的配电装置，称为屋外配电装置，又称高压配电装置。,发电厂、变电站的电气部分概述,发电厂和变电站的电气主接线要根据容量、电压等级、负荷的情况，经过详细的技术经济比较，然后选出最佳方案。发电厂和变电站的配电装置则主要由发电厂和变电站的具体电气主接线方式来确定。,发电厂的电气部分,在我国电力系统中，发电机单机容量不断增长，300MW的单机已成为系统中的主力机组。因此将以300MW的发电机为例来说明其主接线和其相应的配电装置。1、电气主接线300MW的发电机组，采用发电机变压器单元接线。如下图所示。单机容量为300MW的发电机，由于其额定电流很大，采用了全连分相封闭母线。其电气主接线具有下述特点：1）、发电机与主变压器的连接采用发电机变压器单元接线，无发电机出口断路器和隔离开关。,发电厂的电气部分,发电厂的电气部分,2）、在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器，供给厂用电。3）、在发电机出口侧和中性点侧，每相装有三组电压互感器和一组避雷器。4）、在发电机出口侧，每相装有电流互感器4只。5）、发电机中性点接有中性点接地的变压器。6）、高压厂用变压器高压侧，每相装有电流互感器4只。发电机和主变压器之间的连接及厂用分支母线均采用全连分相封闭。采用全连封闭母线，与敞露,发电厂的电气部分,母线相比具有以下优点：1）、供电可靠。封闭母线有效地防止了绝缘遭受灰尘、潮气等污秽和外物造成的短路。2）、运行安全。由于母线封闭在外壳内，且外壳接地，使工作人员不会触及带电导体。3）、由于外壳的屏蔽作用，母线电动力大大减少，而且基本消除了母线周围钢构件的发热。4）、运行维护工作量小。但是分相封闭式母线也有下列缺点：1）、母线散热条件较差；2）、外壳上产生损耗；,发电厂的电气部分,3）、金属消耗量大大增加2、主要电气设备1）、发电机：额定功率300MW，额定电压20kV，额定电流10189A，功率因素：0.85，额定转速3000r/min；2）、主变压器：额定容量360MVA，额定电压2422x2.5%/20kV，额定电流858.9/10392.3A。3）、高压厂用变压器：额定容量40/20-20MVA，额定电压202x2.5%/6.3kV。4）、电压互感器：JDZJ-20，其变比为20/0.1/0.1kV，JDZ-20，其变比为20/0.1kV。,发电厂的电气部分,5）、高压断路器：RN4-20，额定电流20kA，额定容量4500MVA6）、电流互感器：LRD-20，变比1200/5A7）、中性点接地变压器：型式为干式、单相、额电压为20/0.23kV，额定容量为25kVA，二次侧负载电阻为0.50.6欧，换处至变压器一次侧电阻值为37814537欧。可见发电机中性点实际为高电阻接地方式，用来限制电容电流。,变压站的电气部分,1、500kV超高压变电站电气主接线。变电站电气主接线指的是变电站中汇集电能的电路，通常称为变电站一次接线，是由变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、避雷器等电气设备按一定的顺序连接而成的。为了便于运行分析与操作，变电站的主控室中，通常使用了能表明主要电气设备运行状态的主接线操作图，每次操作预演和操作完成后，都要确认图上有关设备的运行状态已经正确无误。电气主接线是整个变电站电气部分的主干，电气主接线方案的选定，对变电站电气设备的选择，现场布置，保护与控制所采取的方式，运行的可靠,变压站的电气部分,性，灵活性、经济性，检修、运行维护的安全性等，都有直接的影响，因此，选择优化的主接线方式，具有特别重要的意义。500kV变电站是电力系统的枢纽站，在电力系统中的地位极为重要，其安全可靠运行将直接影响整个系统的安全稳定运行。因此，对500kV变电站可靠性要求较高。目前，我国500kV变电站的电气主接线一般采用双母线四分段带专用旁路母线和3/2断路器两种接方式。从使用和发展看，后者比前者更被认同和广泛使用。例子中，两组母线W1和W2间有两串断路器，每一串的三组断路器之间接入两个回路引出线，如,变压站的电气部分,变压站的电气部分,WL1和WL2，处于每串中间部位的断路器称为联络断路器（如QF12），由于平均每条引出线装设一台半断路器，故称为一台半断路器接线。2、500kV变电站主要电气设备1）、主变电器a、500kV升压变压器500kV升压变压器的主要特点是电压等级高、传输容量大，对变压器的设计和工艺的要求也就很高。500kV变电站的升压变压器，对于单机容量为600MW的发电机组，采用发电机变压器组单元接线，变压器的容量为700MVA左右，多采用三相变压器，也有采用三台单相变压器接成三相组的。b、500kV自耦变压器500kV变电站的联络变,变压站的电气部分,压器和降压变压器大都采用自耦变压器。500kV自耦变压器一般接成星形星形。2）、断路器在电力系统中，断路器的主要作用是：a、在正常情况下控制各电力线路和设备的开断及关合；b、在电力系统发生故障时，自动切除短路电流，以保证电力系统正常运行。断路器依据其使用的灭弧介质，可分为油断路器、真空断路器、六氟化硫（SF6）断路器等。在众多种类的断路器中，由于SF6断路器具有,变压站的电气部分,灭弧能力强、开断容量大、熄弧特性好的特点，因而在超高压输电网中普遍使用，到目前为此，我国500kV断路器全部使用SF6断路器。3）、隔离开关隔离开关是高压开关设备的一种，在结构上，隔离开关没有专门的灭弧装置，因此不能用来拉合负荷电流。正常分开位置时，隔离开关两端之间有符合安全要求的可见绝缘距离，在电网中，其主要用途有：a、设备检修时，隔离开关和断路器相配合，进行倒闸操作，以改变系统接线的运行方式。4）、电压互感器电压互感器是将高压转换成低电压，供各种设,变压站的电气部分,备和仪表使用。电压互感器的主要用途有：a、供电量结算用，输出容量不大；b、用作继电保护的电压信号源，输出容量一般较大；c、用作合闸或重合闸检查同期、检无压信号，输出容量较大。现代电力系统中，电压互感器一般可做到四绕组式，这样一台电压互感器可集上述三种用途于一身。电压互感器分电磁式和电容式两大类，目前，在500kV电力系统工程中，大量使用的都是电容式电压互感器。,变压站的电气部分,5）、电流互感器电流互感器是专门用作变换电流的特种变压器。电流互感器的一次绕组串联在电力线路中，线路中的电流就是互感器的一次电流，二次绕组接有测量仪表和保护装置，作为二次绕组的负荷，二次绕组输出电流额定值一般为5A或1A。电流互感器的一、二次绕组之间有足够的绝缘，从而保证所有低压设备与高电压相隔离。电力线路中的电流各不相同，能电流互感器的一、二次绕组不同匝数比的配置，可以将大小悬殊的线路电流变换成大小相当、便于测量的电流值。6）、避雷器,变压站的电气部分,避雷器是变电站保护电气设备免遭雷电冲击的设备。当雷电冲击波沿线路传入变电站，超过避雷器保护水平时，避雷器首先放电，将雷电压幅值限制在被保护设备雷电冲击水平以下，使电气设备受到保护。按发展的先后，以前使用的避雷器有五种；保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器、磁吹阀式避雷器和氧化锌避雷器。目前500kV系统中广泛采用氧化锌避雷器作过电压保护，因它具有无间隙、无续电流、残压低等优点；也有采用磁吹阀式避雷器作过电压保护的。,变压站的电气部分,7、并联高压电抗和抽能并联高压电抗器超高压交流输电线路有大量的容性充电功率。因此在超高压输电线路上一般要装设并联高压电抗器。为了解决500kV交流开关站的站用电问题，可采用带辅助抽能线圈的并联高压电抗器，简称抽能并联高压电抗器。1）、并联高压电抗器。并联高压电抗器并接在高压输电线路，它的作用是补偿高压输电线路的电容和吸收容性无功功率，防止电网轻负荷时因容性功率过多而引起电压升高。概括起来，并联电抗器在电网中的作用主要有以下五点：a、限制工频电压升高,变压站的电气部分,b、降低操作过电压c、消除发电机带长线出现自励磁d、避免长距离输送无功功率并降低线损e、限制潜供电流2）、抽能并联高压电抗器主要是给500kV变电站提供照明，操作电流8、串联电容器补偿降低线总电抗，提高输送自然功率。,电气主接线及设计,电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。电气主接线设计原则和程序一、对电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求，概括地说包括可靠性、灵活性和经济性三方面。1、可靠性安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线的最基本的要求。停电不仅给发电厂造成损失，而且给国民经济各部门带来的损失将更加严重，在经济发达地区，故障停电的经济损失是实时电价的数十倍，及到上百倍，至于导致人身伤亡，设备损坏，产品报废、,电气主接线及设计,城市生活混乱等经济损失和政治影响，更是难以估量。因此电气主接线必须保证供电可靠。电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主接线对某些发电厂和变电站来说是可靠的，而对另外一些发电厂和变电站则不一定能满足可靠性要求。所以，在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别，设备制造水平及运行经验等诸多因素。1）、发电厂或变电站的在电力系统中的地位和作用。发电厂和变电站都是电力系统的重要组成部分，其可靠性应与系统相适应。大型发电厂或超高压变电站，由于它们在电力系统中的地位很重要，供电容量大，范围广，发生,电气主接线及设计,事故可能使系统运行稳定遭到破坏，甚至瓦解，造成巨大损失。为此，其电气主接线应采取供电可靠性高的接线形式。在设计时，需对主接线进行定性分析和定量计算。同时，从发电厂接入电力系统的方式来看，大型发电厂一般距负荷中心较远，电能须用较高电压输送，其容量也较大，此时宜采用双回路或环网等强联系形式接入系统，相应电压等级接线方式的可靠性与之适应。中小型发电厂的主接线，没有必要追求过高的可靠性而采用复杂的接线形式，在与电力系统的接入方式上，可采用单回线弱联系的接入方式。然而，中小型发电厂和变电站一般靠近负荷中心，且常常有610kV电压级的近区负荷，容量不大。此时，610kV电压级宜采用供电可靠性较高的母线接线形式，以便适应近区各类负荷对供电可靠性的要,电气主接线及设计,求。2）、负荷性质和类别。负荷按其重要性有一、二和三级负荷之分。担任基荷的发电厂，设备利用职权率较高，年利用小时数在5000h以上，主要供应一、二级负荷用电，必须采用供电较为可靠的接线形式，且保证有两路电源供电。承担腰荷的发电厂，年利用小时在3000h以下，其接线的可靠性要求，需要进行综合分析。例如：钢铁企业虽属一级负荷用户，但不是该企业中的所有负荷都绝对不允许停电；农业用电虽属三级负荷用户，但在抗旱排涝时期，就必须保证供电。3）、设备的制造水平。电气设备制造水平决定的设备质量和可靠程度直接影响着主接线的可靠性。因此，主接线设计必须同时考虑设备的故障率及其对供电的影响。,电气主接线及设计,大容量机组及新型设备的投运、自动装置和先进技术的使用，都有利于提高主接线的可靠性，但不等于设备及其自动化元件使用越多、越新、接线越复杂就越可靠；相反，不必要的多用设备，使接线复杂、运行不便，将会导致主接线的可靠性降低。4）、长期实践运行的经验。主接线可靠性与运行管理水平和运行值班人员的素质等因素有密切关系，衡量主接线可靠性的客观标准是运行实践。国内外长期运行经验的积累，经过总结均反映于技术规范之中，在设计时均应予以遵循。2、灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面：,电气主接线及设计,1）、操作的方便性。电气主接线应该在满足可靠性的条件下，结线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。2）、调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快餐地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。3）、扩建的方便性。对将来要扩建的发电厂和变电站，其主接线必须具有扩建的方便性。尤其是火电厂和变电站，在设计主接线时应留有发展扩建的余地。设计时不仅要考虑最终接的实现，还要考虑到从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或停,电气主接线及设计,电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实施，使改造工作最少。3、经济性。在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几个方面考虑：1）、节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。2）、占地面积少。主接线设计要为配电布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少；同时应注意节约搬迁费用和外汇费用。对大容量发电厂或,电气主接线及设计,变电站，在可能和允许条件下，应采取一次设计，分期投资、投建，尽快发挥经济效益。3）、电能损耗少。在发电厂或变电站中，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。二、电气主接线设计的原则电气主接线设计的基本原则是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、,电气主接线及设计,先进、适用、经济、美观的原则。三、电气主接线的设计程序电气主接线的设计伴随着发电厂或变电站的整体设计进行，即按照工程基本建设程序，历经可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计阶段等四个阶段。在各阶段中随要求、任务的不同，其深度、广度也有差导，但总的设计思路、方法和步骤基本相同。设计步骤和内容如下：1、对原始资料分析1）、工程情况，包括发电厂的类型，设计规划容量，单机容量及台数，最大负荷利用小时数及可能的运行方式等。,电气主接线及设计,2）、电力系统的情况，包括电力系统近期及远景发展规划，发电厂或变电站在电力系统中的位置（地理位置和容量位置）和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。3）、负荷情况，包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。4）、环境条件，包括当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度及地震等因素，对主接线中电气设备的选择和配装置的实施均有影响。对此应予以重视。对重型设备的运输条件亦应充分考虑。5）、设备供货情况。这往往是设计能否成立的重要前提，应使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电气设备的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较。,电气主接线及设计,2、主接线方案的拟定与选择根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等不同的考虑，可拟定出苦干个主接线方案。依据对主接线基本要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留23个技术上相当，又都能满足任务书要求的方案，再进行经济比较。对于在系统中占有重要地位的大容量发电厂或变电站主接线，还应进行可靠性定量分析计算比较，最终确定出在技术上合理、经济上可行的最终方案。3、短路电流的计算和主要电器选择对选定的电气主接线进行短路电流计算，并选择,电气主接线及设计,合理的电气设备。4、绘制电气主接线图对最终确定的主接线，按工程要求，绘制工程图5、编制工程概算1）、主要设备器材费。2）、安装工程费。3）、其他费用。根据国家现阶段下达的定额、价格、费率，结合市场经济现状，对上述费用逐项计算，列表汇总相加，即为该工程的概算。,电气主接线的基本接线形式,主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种连接方式，它以电源和出线为主体。由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样，因而为便于电能的汇集和分配，在进出线数较多时（一般超过4回），采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。而与有母线的接相比，无汇流母线的接线使用电气设备较少，配电装置占地面积较小，通常用于进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂或变电站。有汇流母线的接线形式可概括地分为单母线和双母线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。一、单母线接线及单母线分段接线1、单母线接线,电气主接线的基本接线形式,电气主接线的基本接线形式,单母线接线，其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回路。母线既可保证电源并列工作，又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。各出线回路输送功率不一定相等，应尽可能使负荷均衡地分配于各出线上，以减少功率在母线上的传输。每条回路中都装有断路器和隔离开关，紧靠母线侧的隔离开关称作母线隔离开关，靠近线路侧的隔离开关称为线路隔离开关。同一回路中在断路器可能出现电源的一侧或两侧均应配置隔离开关，以便检修断路器时隔离电源。若馈线的用户没有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设线路隔离开关。但由于隔离开关的费用不大，为了阻止过电压的侵入或用户启动自备柴油发电机的误倒送电，也可以装设。若电源,电气主接线的基本接线形式,是发电机，则发电机与其出口断路器之间可以不装设隔离开关，因为该断路器的检修必然在停机状态下进行；但有时为了便于对发电机单独进行调整和试验，也可以装设隔离开关或设置可拆连接点。QE是线路隔离开关，用于线路检修时替代临时安全接地线。当电压在110kV及以上时，断路器两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧均应配置接地开关。此外，对35kV及以上的母线，在每段母线上亦应设置12组接地开关或接地器，以保证电器和母线检修时的安全。单母线接线的优点：接线简单，操作方便、设备少、经济性好，并且，母线便于向两端延伸，扩建方便。单母线接线的缺点：a、可靠性差。母线或母线,电气主接线的基本接线形式,隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就是要造成全厂或全站长期停电。b、调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。综上所述，这种接线形式一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。2、单母线分段单母线分段用单母线用分段断路器QFd进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性；对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常母线不间断供电，不致使重要用户停电；两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。,电气主接线的基本接线形式,电气主接线的基本接线形式,在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一段母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完好段即恢复供电。通常，为了限制短路电流，简化继电保护，在降压变电站中，采用单母线分段接线时，低压侧母线分段断路器常处于断开状态，电源是分列运行的。为防止因电源断开而引起的停电，应在分段断路器QFd上装设备用电源自动投入装置，在任一分段的电源断开时，将QFd自动接通。分段的数目，取决于电源数量和容量。段数分得越多，故障时停电范围越小，但使用断路器的数量亦越多，且配电装置和运行也越复杂，通常以23段为宜。,电气主接线的基本接线形式,这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站的610kV接线中。但是，由于这种接对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线的数目，使整个母线系统可靠性受到限制，所以，在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时，一般不予采用。二、双母线接线及双母线分段接线索1、双母线接线双母线接线有两组母线，并且可以互为备用。每一电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器（简称母联断路器）QFC来实现。,电气主接线的基本接线形式,电气主接线的基本接线形式,双母线的特点：1）、供电可靠通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此隔离关相连的该组母线，其他电路均可通过另一组母线继续运行，但操作步骤必须正确。2）、调度灵活各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要；通过倒换操作可以组成各种运行方式。,电气主接线的基本接线形式,如单母线运行方式；两组母线同时工作，并且通过母联断路器并联运行，电流与负荷平均分配在两组母线上，又称为固定连接方式；或将母联断路器断开（处于热备用状态），两组母线同时运行。此时，这个电厂相当于分裂为两个电厂向各系统送电，这种运行方式常用于系统最大运行方式，以限制短路电流。根据系统调度的需要，双母线接线还可以完成一些特殊功能。如：用母线与系统进行同期或解列操作；当个别回路需要单独进行试验时（如发电机或线路检修后需要试验），可将该回单独接到备用母线上运行；当线路利用短路方式熔冰时，亦可用一组备用母线作为熔冰母线，不致影响其他回路工,电气主接线的基本接线形式,作等。3）、扩建方便向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。由于双母线接线有较高的可靠性，广泛用于：出线带电抗器的610kV配电装置；3560kV出线数超过8回，或连势头电源较大、负荷较大时；110220kV出线数为5回及以上时。2、双母线分段接线为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母线分段接线。用分段断路将工作母线分为WI和WII段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，,电气主接线的基本接线形式,电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。双母线分段接线比双母线接线的可靠性更高，当一段工作母线发生故障后，在继电保护的作用下，分,电气主接线的基本接线形式,断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。这样，只是部分短时停电，而不必全部短期停电。双母线分段接线比双母线接线增加了两台断路器，投资有所增加。但双母线分段接线不仅具有双母线接线的各种优点，并且任何时候都有备用母线，有较高的可靠性和灵活性。在610kV配电装置中，当进出线回路数或母线上电源较多，输送和通过功率较大时，为限制短路电流，以选择轻型设备，并为提高接线的可靠性，,电气主接线的基本接线形式,常采用双母线三或四段接线，并在分段处加装母线电抗器。这种接线具有很高的可靠性和灵活性，但增加了母联断路器和分段断路器数量，配电装置投资较大。双母线分段接线被广泛应用于发电厂的发电机电压配电装置中，同时在220550kV大容量配电装置中，不仅常采用双母线三分段接线，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断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修。为了能使采用单母线分段或双母线的配电装置检修断路器时，不致中断该回路供电，可增,电气主接线的基本接线形式,设旁路母线。通常，旁路母线有：三种接线方式：有专用旁路断路器的旁路母线接线；母联断路器兼作旁路断路器的旁路母线接线；用分段断路器兼作旁路断路的旁路母线接线。1、单母线分段带旁路母线的接线单母线分段带有旁路断路器的旁路母线接线极大地提高了可靠性，但这增加了一台旁路断路器的投资。1）、单母线分段带专用旁路断路器折旁路母线的接线方式如下图所示：,电气主接线的基本接线形式,电气主接线的基本接线形式,2）、分段断路器兼作旁路断路器的接线,电气主接线的基本接线形式,3）、旁路断路器兼作分段断路器的接线,电气主接线的基本接线形式,2、双母线带旁路母线的接线双母线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。,电气主接线的基本接线形式,可以设专用旁路断路器，也可以用旁路断路器兼作母联断路器，或用母联断路器兼作旁路断路如上图(a)、(b)、(c)所示。分段双母线也可以带旁路母线，但需设两台旁路断路器，分别接在两个母线段上，接线更为复杂。四、一台半断路器及台断路器接线1、一台半断路器接线通常在330kV550kV配电装置中，当进出线为6回及以上，配电装置在系统中具有重要地位，则宜采用一台半断路器接线。其特点是每两个元件（出线、电源）用3台断路器构成一串接至两组母线，称为一台半断路器接线，又称3/2接线。在一串中，两个元件（进线、出线）,电气主接线的基本接线形式,各自经1台断路器接至不同母线，两回路之间的断路器称为联络断路器。运行时，两组母线和同一串的3台断路器都投入工作，称为完整串运行，形成多环路状供电，具有很高的可靠性。其主要特点是，任母线故障或检修，均不致停电；任一断路器检修也不引起停电；甚至于在两组母线同时故障(或一组母线检修另一组母线故障)的极端情况下，功率仍能继续输送。一串中任何一台断路器退出或检修时，这种运行方式称为不完整串运行；此时仍不影响任何一个元件的运行。这种接线运行方便、操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离带电设备使用。,电气主接线的基本接线形式,电气主接线的基本接线形式,在一台半断路器接线中，通常有两条原则：1）、电源线宜与负荷线配对成串，即要求采用在同一个“断路器”上配置一条电源回路和一条出线回路，以避免在联络断路器发生故障时，使两条电源回路或两条出线回路同时被切除。2）、配电装置建设初期仅两串时，同名回路宜分别接入不同侧的母线，进出线应装设隔离开关。当一台半断路器接线达三串及以上时，同名回路可接于同一侧的母线，进出线不宜设隔离开关。另外，交叉接线比非交叉接线具有更高的运行可靠性，可减少特殊运行方式下事故的扩大。如下图所示：,电气主接线的基本接线形式,交叉接线非交叉接线,电气主接线的基本接线形式,2、台断路器接线台断路器接线的一个串中有4台断路器，连接3回进出线回路。这种接线方式通常用于发电机台数（进线）大于线路（出线）数的大型水电厂，以便实现在一个串的3个回路中电源与负荷容量相互匹配；与一台半断路器接线相比，投资节省，但可靠性有所降低，布置比较复杂。其结构形式如下图所示：,电气主接线的基本接线形式,电气主接线的基本接线形式,五、变压器母线组接线各出线回由2台断路器分别接在两组母线上，变压器直接通过隔离开关接到母线上，组成变压器母线组接线。这种接线调度灵活，电源和负荷可自由调配，安全可靠，有利于扩建。由于变压器是高可靠性设备，所以直接接入母线，对母线的运行并不产生明显影响。一旦变压器故障时，连接于对应母线上的断路器跳开，但不影响其他回路供电。当出线回路较多时，出线也可采用一台半断路接线形式。这种接线在远距离大容量输电系统中，对系统稳定和供电可靠性要求较高的变电站中采用。,电气主接线的基本接线形式,电气主接线的基本接线形式,六、单元接线,电气主接线的基本接线形式,七、桥形接线当只有2台变压器时，宜采用桥形接线。根据桥断路器QF3的安装位置，分内桥接线和外桥接线两种,电气主接线的基本接线形式,八、多角形接线多角形接线的断路器数等于电源回路和出线回路的总数，断路器接成环形电路，电源回路和出线回路都接在2台断路器之间，多角形接线的“角”数等于回路数，也就等于断路器数。,主要电气设备的选择,一、主变压器的选择在发电厂和变电站中，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。本节主要讨论主变压器的选择原则1、主变压器容量和台数的确定原则主变压器的容量、台数直接影响主接的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统510年发展规划、输送,主要电气设备的选择,功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因数，进行综合分析和合理选择。1）、单元接线的变压器单元接线时变压器容量应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦按单元接线的计算原则计算出两台发电机容量之和来确定。2）、具有发电机电压母线接线的主变压器连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器的容量，应考虑以下因素：（1）、当发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的日最小负荷，并扣除厂用负荷后，主变,主要电气设备的选择,压器应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统。（2）、当接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或者因供热负荷变动而需限制本厂出力时，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）、若发电机电压母线上接有2台及以上的主变压器时，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其他主变压器应能输送母线剩余功率的70%以上。（4）、在电力市场环境下，中、小火电机组的高成本电面临“竞价上网”的约束，特别是在夏季丰水季节处于不利地位，加之“以热定电”的中、小热电厂在夏季热力负荷减少的情况下，可能停用火电厂,主要电气设备的选择,的部分或全部机组，主变压器应具有从系统倒送功率的能功率的能力，以满足发电机电压母线上最大负荷的要求。3)、连接两种升高电压母线的联络变压器联络变压器的台数一般只设置1台，最多不超过2台。这是考虑到布置和引线的方便。联络变压器的容量选择应考虑以下两点：（1）、联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种不同运行方式下有功功率和无功功率交换。（2）、联络变压器容量一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的,主要电气设备的选择,要求；同时，也可在线路检修或故障时，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统。4）、变电站主变压器变电站主变压器容量，一般应按510年规划负荷来选择。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电站，应考虑当1台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足一级及二级负荷的供电；对一般性变电站，当1台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的70%80%。变电站变压器的台数，对于枢纽变电站在中、低压侧已形成形成环网的情况下，变电站以设置2,主要电气设备的选择,台主变压器为宜；对地区孤立的一次变电站或大型工业专用变电站，可设3台主变压器，以提高供电可靠性。2、变压器型式和结构的选择原则1）、相数容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330kV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。但是，由于变压器的制造条件和运输条件的限,主要电气设备的选择,制，特别是大型变压器，需要考察其运输可能性。若受到限制时，则可选用单相变压器组。容量为600MW机组单元连接的主变压器和500kV电力系统中的主变压器应综合考虑运输和制造条件，经技术经济比较，可采用单相组成三相变压器。2）、绕组数与结构电力变压器按每相的绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。发电厂以两种升高电压级向用户供电或与系统连接时，可以采用2台双绕组变压器或1台三绕组变压,主要电气设备的选择,器。最大机组容量为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器，但三绕组变压器的每个绕组的通过容量应达到变压器额定容量的15%及以上，否则绕组未能充分利用，反而不如选用2台双绕组变压器在经济上更加合理。注意：三绕组变压器选用时，要注意功率流向。三绕组变压器根据三绕组的布置方式不同，分为升压变压器和降压变压器。升压变压器用于功率流向由低压绕组传送到高压和中压，常用于发电厂主变压器；而降压变压器用于功率流向由高压绕组传送至中压和低压，常用于变电站主变压器。,主要电气设备的选择,机组容量为200MW以上的发电厂采用发电机-双绕组变压器单元接线接入系统，而两种升高电压级之间加装联络变压器更为合理。扩大单元接线的主变压器，应优先选用低压分裂绕组变压器，可以大大限制短路电流。110kV及以上中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变压器的场所，均可优先选用自耦变压器，其损耗小、价格低，但主要潮流方向应为低压和中压同时向高压送电，或反之，且变化不宜过大，并注意自耦变压器限制短路电流的效果较差。多绕组如四绕组电力变压器，一般用于600MW级大型机组启动兼备用变压器。,主要电气设备的选择,二、限制短路电流的方法短路是电力系统中较常发生的故障。短路电流直接影响电器的安全，危害主接线的运行。特别是在大容量发电厂中，在发电机电压母线或发电机出口处，短路电流可达几万安至几十万安。为使电气设备能承受短路电流的冲击，往往需要选用加大容量的电气设备。这不仅增加投资，甚至会因开断电流不能满足而选不到符合要求的电气设备。为了能合理地选择电气设备，在主接线设计时，应考虑采取限制短路电流的措施。1、装设限流电抗器,主要电气设备的选择,加装限流电抗器限制短路电流，常用于发电厂和变电站的610kV配电装置。依据电抗器的结构限流电抗器分普通电抗器和分裂电抗器两类。1）、普通电抗器由三个单相的空心线圈构成，采用空心结构是为了避免短路时，由于电抗器饱和而降低对短路电流的限制作用。根据安装地点和作用，普通电抗器可分为母线电抗器和线路电抗器两种。（1）、母线电抗器母线电抗器装设在母线分段处，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回路额定电流来选择，不因短路电流过大而使容量升级。,主要电气设备的选择,（2）、线路电抗器。线路电抗器主要用来限制电缆馈线短路电流。由于电缆的电抗值较小且有分布电容，即使在电缆馈线末端发生短路，短路电流也和母线短路相差不多。为了出线能选用轻型断路器，同时馈线的电缆也不致因短路发热而需加大截面，常在出线端加装线路电抗器。2）、分裂电抗器分裂电抗器在结构上与普通电抗器相似，只是绕组中心有一个抽头，将电抗器分为两个分支，即臂1和2，一般中间抽头用来连接电源，分支1和2用来连接大致相等的两组负荷。2、采用低压分裂绕组变压器,主要电气设备的选择,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，以限制短路电流。分裂绕组变压器有一个高压绕组和两处低压的分裂绕组，两个分裂绕组的额定电压和额定容量相同，匝数相等。由于两个分裂绕组有漏抗，所以2台发电机之间的电路中电抗，一台发电机端口短路时，另一台发电机送来的短路电流就受到限制。3、采用不同的主接线形式和运行方式为了减小短路电流，可选用计算阻抗较大的接线形式和运行方式。如对大容量发电机可采用单元接线，尽可能在发电机电压级不采用母线；在降压变电站中可采用变压器低压侧分裂运行方式，即所谓的“硬母线分段”接线方式；对具有双回路的电路，在负荷允许的条件下，可采用单回路运行。对环形供电网络，可在环网中穿越功率最小处开环运行等,主要电气设备的选择,这些接线形式和采取的运行方式，其目的在于增大系统阻抗，减小短路电流。但这些措施的选用应综合评估对主接线供电可靠性、运行灵活性、经济性和对电力系统稳定性的影响。,