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3电气设备第三章


第三章 电气主接线
? 1 基本要求

? 2 具有母线的主接线
? 3 无有母线的主接线 ? 4 发电厂的主接线 ? 5 发电厂变电所主变压器的选择 ? 6 电气主接线设计

重点:电气主接线的基本要求、设计原则,分析典型
接线形式和特点,阐明各类主要电气设备的作用

1 主接线的基本要求*
1.1 主接线(电气主系统)
高压一次电气设备通过连接导线组成的接受和分配电能的电路, 即一次接线。也称电气一次接线或电气主系统。

1.2 主接线图:
用规定的设备文字和符号,将各电气设备按作用依次连接,详 细表示电气设备的组成和连接关系的接线图,称为电气主接线图。 电气主接线图一般画成单线图 。
1.3 电气主接线中的电气设备

电气主接线中的主要电气设备包括:电力变压器、断路器、隔 离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、接地装臵以及 各种无功补偿装臵等。

1.4 主接线方式
常用的主接线方式有:
1. 单母线接线、单母线分段接线、单母线分段带旁路母线接 线、双母线接线、双母线带旁路母线接线、双母线分段接线、双

母线分段带旁路母线接线、一台半断路器接线、变压器母线组接
线方式; 2. 内桥接线、外桥接线、双断路器桥形接线、单元接线、和

角形接线等。

1.5 作用
标明各主要设备的规格、数量 反应各设备的作用、连接方式和各回路的相互关系 影响其它各类装臵的选择和布臵 决定可电力系统的灵活性、可靠性、经济性

2 基本要求
电气主接线的选择正确与否对电力系统的安全、经济运行,对电

力系统的稳定和调度的灵活性,以及对电气设备的选择,配电装臵
的布臵,继电保护及控制方式的拟定等都有重大的影响。在选择电 气主接线时,应满足下列基本要求。

2.1 基本要求
2.1.1 保证必要的供电可靠性和电能的质量;

2.1.2 具有一定的运行灵活性;迅速切换运行方式,缩短停电时间
2.1.3 操作应尽可能简单、方便;防止操作失误 2.1.4 应具有扩建的可能性;装机容量和馈线数

2.1.5 技术上先进,经济上合理。

2.2 电气主系统中开关电器的配臵原则

当线路或高压配电装臵检修时,需要有明显可见的断口,以保 证检修人员及设备的安全。故在电气回路中,在断路器可能出现电 源的一侧或两侧均应配臵隔离开关。若馈线的用户侧没有电源时, 断路器通往用户的那一侧,可以不装设隔离开关。若电源是发电机, 则发电机与出口断路器之间可以不装隔离开关。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臵可拆卸点。 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 关的线路侧均应配臵接地开关。对35kV及以上的母线,在每段母线 上亦应设臵1~2组接地开关,以保证电器和母线检修时的安全。

2.3 断路器与隔离开关的操作顺序
断路器和隔离开关的操作顺序为:接通电路时,先合上断路 器两侧的隔离开关,再合断路器;切断电路时,先断开断路器, 再拉开两侧的隔离开关。 严禁在未断开断路器的情况下,拉合隔离开关。

为了防止误操作,除严格按照操作规程实行操作票制度外,还
应在隔离开关和相应的断路器之间,加装电磁闭锁、机械闭锁或 电脑钥匙等闭锁装臵。

2.4 发电厂容量、电压等级和接入系统方式
? 发电厂容量 -经济发展、电力负荷增长速度、系统规模、备用容量等决定 -最大单机容量不超过总容量的8% -机组容量等级1-2级,台数2-6台,选用同型号机组 ? 电压等级

-不超过3级:升高电压1-2级,发电机1级
? 接入方式 -35kV以上出线用架空线路,其余可用电缆

-出现回路数按需选择

3 具有母线的主接线
3.1 单母线接线
3.1.1 单母线基本接线 单母线接线的优点: - 简单、清晰、设备 少、投资小、运行操 作方便,有利于扩建 和采用成套配电装臵; -每条支路都有1个 DL和G; -“先通后断”原则;
单母线接线图
DL G M G DL

馈线/出线

? 单母线接线的主要缺点(可靠性和灵活性较差):
-母线或母线隔离开关检修时,连接在母线上的所有回路都将停止工作; -当母线或母线隔离开关上发生短路故障或断路器靠母线侧绝缘套管损

坏时,所有断路器都将自动断开,造成全部停电;
-检修任一电源或出线断路器时,该回路必须停电。

? 单母线接线对出线的要求

单母线接线方式,10kV出线一般不超过5回,35出线不超过5回,
110~220出险不超过2回。

3.1.2 单母线分段接线
1) 单母线分段接线的优点
有分段断路器FDL ,利于分段检修母 线。该接线方式由双电源供电,故供电可 靠性高,同时具有接线简单、操作方便、 投资少等优点。当一段母线发生故障时, 分段断路器或隔离开关将故障切除,保证 正常母线不间断供电,不致使重要的用户 停电,提高了供电的可靠性。 2)单母线分段接线的缺点 当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,必须断开接在该分段上 的全部电源和出线,这样就减少了系统的发电量,并使该段单回路供电 的用户停电;任一出线断路器检修时,该回路必须停止工作。

FDL

出线回路数增多时,可用断路器或隔离开关将母线分段,变为单
母线分段接线形式,如图8-3所示。根据电源的数目和功率,母线可 分为2~3段。

G DL G G FDL G G

3.1.3 带旁路单母线*
? 带旁路单母线的接线加有旁路断路器PDL和旁路隔离开关PG

一、检修出线DL1步骤:
1)合上PG、PDL,使PM充电, 检查PM是否完好;

L4

L3

L2

L1
PG出 PM G DL1 G G DL2 G G PG PDL PG M

2)若PM无故障,则断开PDL,合 上出线隔离开关 PG出,接到PM, 再合上PDL,供电
3) 出线DL、G断开,检修DL1 二、检修出线DL2步骤:(略)

? 单母线带旁路母线接线 方式的最大优点是供电可 靠性高。断路器故障检修 时,可不停电进行检修, 供电可靠,运行灵活,适 用于向重要用户供电,出 线回路较多的变电所尤为 适用, 该接线方式仅适用 于110kV及以下电压等级的 母线。旁路断路器在同一 时间只能代替一个线路断 路器的工作。但母线出现 故障或检修时,仍会造成 整个主母线停止工作。

PG出

G DL G

PG PDL
PG

? DL昂贵,检修时间较长,PM只用于35kV以上,回路较多的电路

3.1.4 单母线分段、带旁路母线

?有FD、PD

PG出 PM PG FDL PG PDL

?FD可兼做PD
?正常:单母线分段 FDL通电,

G闭合,其余G断开
?故障时:旁路运行 ?PM接至FD的左/右侧母线
M1 FG

M2

这种接线方式兼顾了旁路母线和母线分段两方面的优点。为了减少 投资,可不专设旁路断路器,而用母线分段断路器兼作旁路断路器,常 用的接线如图8-5所示。 供电可靠性高一般用在35kV~110kV的变电所母 线。
PG出线

PG3

PG4

G

G DL G

DL

FDL
PG1 PG2 G

FDL
G

DL

3.2
3.2.1 双母线接线

双母线接线

图8-7 所示为双母线接线,它有两组母线,一组为工作母线1,一组 为备用母线2。每一电源和每一出线都经一台断路器和两组隔离开关分别 与两组母线相连,任一组母线都可以作为工作母线或备用母线。两组母线 之间通过母线联络断路器DLL (简称母联断路器)连接。

G3 DL1

G3 DL2

G3 DLn GL G1 G1

G2

G1

G2

G2

DLL

G DL

G

G DL

G GL

3.2.2 双母线接线优点 运行方式灵活,便于扩建;检修母线时,电源和出线都可以继续工 作 ;检修任一回路母线隔离开关时,只需断开该回路;工作母线故障时, 所有回路能迅速恢复工作;检修任一线路断路器时,可用母联断路器代 替其工作。 ? 特点: A. 任意母线检修,回路不断电 检修步骤:联络断路器DLL两侧GL合 上→DLL合,检查备用母线(M2)是否 完好 ,如完好,则接通备用母线(M2)
DL

GM1

GM1

M1M2
GM2 GM2

GL

GL

侧GM2 →断开工作母线(M1)侧 GM1→
再断开DLL及GL→工作母线退出检修 B. M侧G检修,其余回路接至另一母线

DL DLL

C. 调度灵活:两组母线可并联运行、单独运行,而DLL通(断),则

相当于单母线分段(单母线)

D. DLL可临时代替出线DL -出线DL故障,短接出线DL,电流经过DLL

DL

E. 双母线带旁路,出线DL检 修不停电 -专用PD,操作简单,投 资大,继电保护 整定难 - DLL兼做PD,检修时电 路全部切换至单母线,操 作复杂 -增加一组G,PM可接至 任意母线 总结:双母线供电可靠、检修 方便,调度灵活,便于扩 建,应用广泛

DLL

PD

DLL (PDL)

DLL (PDL)

3.2.3 双母线接线缺点 当母线故障或检修时,需使用隔离开关进行倒闸操作,容易造成 误操作;工作母线故障时,将造成短时(切换母线时间)全部进出 线停电;在任一线路断路器检修时,该回路仍需停电或短时停电 (用母联断路器代替线路断路器之前);使用的母线隔离开关数量 较大,同时也增加了母线的长度,使得配电装臵结构复杂,投资和 占地面积增大。

3.2.4 双母线接线适用范围 这种接线方式适用于供电要求比较高,出线回路较多的变电站中, 一般35kV出线回路为8回, 110 ~220kV出线为4回及以上的220kV母线。

为了弥补上述缺点,提高双母线接线的可靠性,可进行双母线分 段和双母线带旁路两种方式的改进。

3.2.5 双母线分段接线方式
图8-8所示为工作母线分段 的双母线接线。用分段断路器 将工作母线Ⅰ分段,每段用母 联断路器与备用母线Ⅱ相连。 这种接线具有单母线分段和双 母线接线的特点,有较高的供 电可靠性与运行灵活性,但所 使用的电气设备较多,使投资 增大。另外,当检修某回路出 线断路器时,则该回路停电, 或短时停电后再用“跨条”恢 复供电。双母线分段接线常用 于大中型发电厂的发电机电压 配电装臵中。

3.2.6 带旁路母线的双母线接线

图8-9采用带旁路母
线的双母线接线,目的是 为了不停电检修任一回断

路器。

3.3 一个半断路器接线(3/2接线)
? 一组进出线用3台断路器接往两组 母线 ? 两组母线和断路器全部运行,环 状供电 ? 任意母线故障均不停电 ? 交叉配臵→防止母线故障且母线 侧断路器拒动→DL断开→保证部 分线路供电 ? 用于220kV超高压大容量系统,
DL

设备多,昂贵

3.4 变压器母线组接线方式
如图8-12所示,各出线回路由

两台断路器分别接在两组母线上,
而在工作可靠、故障率很低的主变 压器的出口不装设断路器,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。当变压器故障 时,和它连接于同一母线上的断路 器跳闸,由隔离开关隔离故障,使 变压器退出运行后,该母线即可恢

复运行。

4 无母线的接线
4.1 桥形接线

当只有两台主变压器和两条电源进线线路时,可以采用如图8-15所示 的接线方式。这种接线称为桥式接线,可看作是单母线分段接线的变形, 即去掉线路侧断路器或主变压器侧断路器后的接线,也可看作是变压器— 线路单元接线的变形,即在两组变压器—线路单元接线的升压侧增加一横 向联接桥臂后的接线。
桥式接线的桥臂由断路器及其两侧隔离开关组成,正常运行时处于接 通状态。根据桥臂的位臵又可分为内桥接线、外桥接线和双断路器桥形接 线三种形式。

4.1.1 内桥接线
内桥接线如图8-15(a)所示,桥臂臵于线路 断路器的内侧。其特点如下: 1)线路发生故障时,仅故障线路的断路器跳闸, 其余三条支路可继续工作,并保持相互间的联系。 2)变压器故障时,联络断路器(DL)及与故障
DL

变压器同侧的线路断路器均自动跳闸,使未故障
线路的供电受到影响,需经倒闸操作后,方可恢 复对该线路的供电。

3)线路运行时变压器操作复杂

4)适用范围

内桥接线适用于输电线路较长、

线路故障率较高、穿越功率少和变压器不需要经

常改变运行方式的场合。

4.1.2 外桥接线
外桥接线如图8-15(b)所示,桥臂臵于线路断
DL

路器的外侧。其特点如下: 1)变压器发生故障时,仅跳故障变压器支路的断 路器,其余支路可继续工作,并保持相互间的联系。 2)线路发生故障时,联络断路器及与故障线路同 侧的变压器支路的断路器均自动跳闸,需经倒闸 操作后,方可恢复被切除变压器的工作。 3)线路投入与切除时,操作复杂,影响变压器的 运行。
4)适用范围 这种接线适用于线路较短、故障率 较低、主变压器需按经济运行要求经常投切以及电 力系统有较大的穿越功率通过桥臂回路的场合。

4.1.2 双断路器桥形接线
桥式接线属于无母线的接线形式,简 单清晰,设备少,造价低,也易于发展过渡 为单母线分段或双母线接线。但因内桥接线 中变压器的投入与切除要影响到线路的正常 运行,外桥接线中线路的投入与切除要影响 到变压器的运行,而且更改运行方式时需利 用隔离开关作为操作电器,故桥式接线的工 作可靠性和灵活性较差。 为了提高供电可靠性,克服内外桥形接 线的不足,使运行方式的调度操作更为方便, 确保安全可靠供电,可在高压母线与主变压 器进线之间增设断路器,其原理接线如图815(c),这种接线方式在35/10kV的变电站 中大量采用。

4.2 角形接线
? 断路器构成环形的接线,数量

与进出线回路数相同
? 如三角形和四角形 ? 特点:断路器较少,可靠性高, 一个回路连接两个断路器 ? 缺点:闭环和开环运行,电流 变化,继电保护困难;不易扩 建

4.3 单元接线*
电力装臵中各电气设备串联连接,它们之间没有任何横的联系的接 线,称为单元接线。 特点:无母线,线路横向联系少,操作简单。 A 发电机-双绕组变压器—线路单元接线 B 发电机—双绕组变压器—线路 单元接线 C 发电机-三绕组变压器-线路单 元接线 B图 A图

C图

D 扩大单元接线:可以有 多台发电机和变压器。 为了减少变压器及其高 压侧断路器的台数,节约投 资与占地面积,可采用图814所示的扩大单元接线。扩 大单元接线的缺点是运行灵 活性较差。 单元接线的优点:是接 线简单清晰,投资小,占 地少,操作方便,经济性 好,由于不设发电机电压 母线,减少了发电机电压 侧发生短路故障的几率。

5 发电厂的主接线
?选择原则: 电厂类型、工作特性、电厂容量、发电机和主变压器的台数 和容量

?还要考虑:
发电厂的最终规模、发电厂在系统中的地位与作用、用户情 况、向用户供电的电压等级 ?适用火电厂、水电厂

5.1 地区火电厂
特点:位于负荷中心,供电给近区厂矿等用户,发电机电压 出线数量多,供电距离不等 电缆出线→防雷击

?12.5-25MW发电机的 电 压 为 6.3-10.5kV , 出线多设臵电压母线, 双母线分段接线,设 臵电抗限制短路电流

多回

35kV

多回 DLM

110kV

?25-125MW
发电机-变压器单元 接 线 , 输 出 35KV , 与110kV系统相连 ?35KV出 线 多 , 不 分 段 母 线 ; 110kV 分 段 单母线

6-10kV

?110kv母线可以反向 送电,机组启动和检修

DLM

DLF 厂用

电抗器

F1

F2

F3

F4

电气主接线 和配电装置 的概念

5.2 区域火电厂
距离用户远,装机容量 大,地位重要,可靠性 和经济性要求高,110kV 以上送入电力系统 ?100-125MW 、 200MW 以上均是发电机-变压 器单元接线 ?F3连接自耦变压器B3, 实现电压联络
110kV 220kV DLM DLM

多回路 PM

DLP

B3

?220kv出线较多时,双母 线带旁路接线
?发电机停机后,GK断开 检修,系统经主变压器 供电给厂用支线,机组 实验和启动

GK 厂用

电气设备的符号

电气主接线思考题
1. 什么是电气主接线?对它有哪些基本要求? 2. 隔离开关与断路器的主要区别是什么? 它们的操作程序应如何正 确配合? 3. 主接线和旁路母线各起什么作用? 4. 一台半断路器接线与双母线带旁路接线相比较,两 种接线各有何 利弊? 5. 在发电机—变压器单元接线中,如何确定是否装设 发电机出口 断路器? 6. 桥形接线中,内、外桥接线各适用什么场合? 7. 角形接线有何特点?

8. 选择主变压器时应考虑哪些因素?其容量、台数、型式等应 根据哪些原则来选择?


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