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1、主讲:杨毅201307,第二部分 电气主接线,第一节 概 述,一、电气主接线的基本知识二、电气主接线的基本形式,主要内容:,电气主接线：变电所传送、汇聚和分配电能的电路，它是由变压器、开关电器、避雷器和母线等电器和载流导体连接而成。,电气一次接线图：用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细的表示电气设备或成套配电装置的全部基本组成及连接关系的单线接线图。,作用：反映一次设备的数量、作用、相互连接方式以及与电力系统的连接情况。,第一节 电气主接线基本知识,一、主接线的定义及作用,电气主接线的作用,1、是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据。2、表明了发电机、变压器、断路器和线路等
2、电气设备的数量、规格、连接方式及可能的运行方式。3、直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。,二、对电气主接线的基本要求（三个）,1、可靠性2、灵活性和方便性3、经济性,可靠性,线路、母线【包括母线侧隔离刀闸】等故障或检修时，停电范围的大小和停电时间的长短，能否保证对一类、二类负荷的供电。,断路器QF检修时，停运出线回数的多少和停电时间的长短，能否保证对重要用户的供电。,发电厂、变电所全停的可能性。,大型机组突然停电，对电力系统稳定运行的影响与后果。,灵活性和方便性,灵活性：运行方式的灵活性。方便性：操作的方便性，简便、安全，不易发生误操作；调度的方便性；扩建的方面性。,经济性：与可靠
3、性是一对矛盾,在满足技术要求【可靠、灵活】的前提下，采用最经济的方案。,1）投资省；2）电能损失少；3）占地面积小。,三、主接线的基本组成,电源（发电机、变压器）、母线、出线,四、线路停、送电操作原则,拉、合隔离开关及小车断路器停、送电时，必须检查并确认断路器在断开位置；,停电时，先断开断路器后拉开负荷侧隔离开关，最后拉开母线侧隔离开关，送电时则相反。,严禁带负荷拉、合隔离开关，所装电气和机械防误闭锁装置不能随意退出；,手动操作过程发现误拉隔离开关时，不准把已拉开的隔离开关重新合上。,第二节 主接线的基本形式,按照主接线母线设置情况，可分如下两大类：,特点：使用设备相对较少，占地面积少。只适用
4、于进出线数少，不再扩建和发展的厂(所)。,特点：接线简单清晰、运行方便，便于安装和扩建，但占地面积较大。适用于进出线数较多的（所）。,一、单母线系统电气主接线,1、单母线接线,一）基本概念,电源（进线）:功率流向是指 向母线。,出线（馈线）:功率流向是从 母线流向用户,母线侧刀闸【QSW】,线路侧刀闸【QSL】,接地刀闸：检修线路或设备用。电压在110kV及以上，QF两侧的QS及线路QS均应带接地刀闸。如 QS3等,QS的配置原则：当出线回路对侧有电源，QF两侧均必须装设QSW、QSL；对侧无电源时，可以不装设QSL。发电机与QF之间也可以不装设QS。,断路器与隔离开关的主要区别：,。,QS“
5、先通后断”【没有形成闭合回路】或在等电位下【没有电位差】操作。,先通：接通电路时，先合QS，后合QF,后断：断开电路时，先断QF，后断QS,QS与QF的关系：,操作程序：,例:试分析下列操作程序会发生什么后果？,设QS2、QS3、QF2均处于断开位置，现给线路1送电，有如下两种操作：,1)合QF2；2)合QS2；3)合QS3,在线路侧发生短路,1)合QF2；2)QS3；3)合QS2,在母线侧发生短路,操作1：,操作2：,“母线(电源)侧刀闸QSW先通后断”。其意义在于：万一发生误操作，可使误操作事故影响范围降底到最小程度。,2)母线侧刀闸QSW与线路侧刀闸QSL的关系是：,误操作：,用隔离开关
6、带负荷拉闸或带负荷合闸，即破坏了QS的操作程序，这一种操作称为误操作。,防止误操作的方法：,1)严格按照操作规程实行操作票制度。,2)在隔离开关和相应的QF之间，加装电磁闭锁，机械闭锁或电脑钥匙。,二）运行特点分析,首先分析供电可靠性。【母线、母线侧刀闸、断路器事故停电范围的大小、检修设备是否中断供电】其次分析检修及调度操作的灵活性和方便性。再次简单分析经济性。,1）分析方法,2）特点,母线（W）或者与母线相连的QS故障或检修时，整个装置必须停电。检修任一出线QSL或QF，该线路必须停电。检修电源及其回路中的QF时，如果系统电能不充裕时，会产生功率缺额。灵活性差。接线简单清晰，设备投资少，操作
7、方便。QS只起检修时隔离电压用。扩建方便。,2、单母线分段接线,(1)特点：,任一段母线(包括QSW)故障或检修，非故障段母线照常工作，缩小了停电的范围。重要用户可以从两分段母线上取得电源。双回路供电 检修任一进出线回路中的QF，该回路必须停止供电。,(2)用隔离开关分段,可靠性要求不高时，可用QS分段，但母线故障时，整个装置仍会短时停电。,(3)分段的数目,取决于电源数量和容量。从理论上讲，段数分得越多，故障时停电范围越小。但使用QS、QF 等设备增多，且配电装置和运行也越复杂，通常以2-3段为宜。,6-10kV：每段母线上所接容量不宜超过2.5万kW；35-60kV：出线回路数不超过八回；
8、110-220kV：出线回路数不超过四回。,适用范围：,3、单母分段加旁母接线,(1)加装专用旁路QF的接线,旁母作用：检修任一台进出线断路器，可以不中断该回路的供电。,举例：如图所示，正常运行时，QFP、QS3-QS8均在断开位置，写出检修QF1的操作票。,分析供电路径：,(2)单母线分段兼旁路接线,如右图示：分段QFD兼作旁路断路器。正常运行时，WP不带电，QFD、QS1、QS2在闭合位置，QS3、QS4、QSD在断开位置，以单母线分段运行。,1）运行特点分析,此接线除具有单母线分段接线的一切优点之外，还具有下列两个优点：,A、检修任一台进出线QF时，可以不中断该回路的供电,举例：写出检修
9、QF1的操作票（分析供电路径）,适用范围：在中小型厂(所)中得到广泛应用。,2）几种简化形式接线,（图a）:不带母线分段刀闸，QFD用作旁路时，两段母线分裂运行,（图b、c）:正常运行时，WP带电，QFD用作旁路时，两分段母线分裂运行。且（图b）的WII段不能接入旁路。,（图d）:为带简易旁路的单母分段接线。此接线在中小型110kV变电所中用得最广。问题：如何检查旁母完好？如何利用任意一个完好的QF代替其故障QF工作？,二、双母线接线系统,1、双母线接线,说明：在工程上，为了安装和运行检修的方便起见，隔离开关的静触头的安装位置有如下规定：,1）凡接在母线侧的QS，其静触头装在母线侧。2）凡接在
10、出线侧的QS其静触头装在负荷侧。3）凡接在主变侧的QS其静触头与主变相连。,如右图所示：为双母线接线，两组母线W1、W2通过母线联络断路器QFC连接。,QS7,QS8,QF3,QF2,运行特点分析如下：,（1）检修任一组母线，不会中断对用户的连续供电（利用母联倒换操作）,举例：检修W1母线，写出检修操作票。,【运行方式：双母线接线按单母线运行，即W2不带电】,第一步：查备用母线W2完好情况,合QS01、QS02合QFC，并投入继保，如不跳闸，表明W2完好,第二步：倒换操作(倒电源操作),合上与备用母线(W2)侧相连的所有QS(如合QS1、QS4)；,断开与工作母线(W1)侧相连的所有QS(如断
11、QS2、QS5等),第三步：检修操作,断开QFC；断QS01、QS02，即可进行对W1的检修,（4）断路器检修，可临时用母联代替，但须短时停电。【在现场条件允许的情况下，接跨条，如图所示】,合上母联，进出线分别接在两组母线上，即相当于单母线分段运行；母联断开，一组母线运行，另一组母线备用，即单母线运行方式；两组母线同时工作（即固定连接方式运行）。电源和负荷均匀地分配在两组母线上。,（2）一组母线故障后，该母线上的所有进出线都要停电，但能迅速恢复供电。,（3）检修任一回路中的母线侧QS，仅该回路停电，其余线路照常工作。,（5）运行调度灵活，通过倒换操作可以形成不同的运行方式：,（6）任一回路中的
12、QF，如拒动或因故不能操作时，可用母联代替操作。要腾出一组母线,（7）在特殊需要时，可以用母联与系统进行同期或解列操作。,当个别因需要单独工作或进行试验【如发电机G，线路L检修后，需要试运】，可将该回路单独接在备用母线上，线路熔冰时，也可腾出一组母线，不致影响其它回路的工作。,（9）扩建方便。,（8）QS不仅用来隔离电压，而且还用来倒换操作。,此接线具有供电可靠，调度灵活，又便于扩建等优点，在我国大中型厂(所)中广泛采用。但所用设备多【特别是QS】，同时，QS又作为操作电器，易发生误操作，不易实现自动化和远动化，因此，特别重要的大型电厂(所)不允许采用此接线。,（1）断路器内部故障及母线侧刀闸
13、故障，相当于母线故障。（2）对于6-10kV系统，当进出线数或母线上电源较多，IK大，为选择轻型设备，常采用双母线三分段接线，并加装电抗器。,综上所述：,注:,2、双母线带旁路接线（重点）,如下图所示，QFP：专用旁路断路器；QFC：专用母联，进线T接旁路。,此接线除具有双母线接线的所有优点外，还具有下列两个优点：,（1）旁路母线可避免检修任一进出线QF时的短时停电现象,举例：检修QF1，写出其检修操作票【方法有多个】,分析：,1）首先弄清运行方式,哪些QS、QF是在合上的，哪些QS、QF是断开的，假设此接线按单母线运行方式，即W1为工母，W2为备用，QS01、QS02、QFC及与W2相连的隔
14、离开关均在断开位置。,2）分析可能的供电路径,3）操作QS时不要生产电流,4）实际操作票要复杂得多，因要考虑安全因素。,第一步：查备用母线W2完好情况 合上QS01、QS02；合QFC（投入继电保护，如下跳闸，说明W2完好）第二步：查旁母完好情况 合QS3、QS6 合QFP（投入继保），如下跳闸，说明W3完好第二步：检修操作 合QS7 断QF3 断QS5、QS2，然后进行检修,分析：在检修QF1时，没有必要用到备用母线，所以第一步直接查旁母完好情况。,方法一：（红线路径）,方法二：（紫线路径）,（2）检修母线侧QS时，可以不中断供电,举例：写出检修QS2时的操作票（要想法腾出一组母线）,说明：
15、为了节省专用旁路断路器，减少投资，常以母联兼旁路或旁路兼母联【如下图所示】，正常时起母联作用，检修QF时，起旁路作用。,上述接线虽然节省了一个QF，但在代用过程中操作多，不够灵活，其供电可靠性有所降低。,三、3/2接线【也称一个半断路器接线】,如右图所示：实质上又属于一个回路由两台断路器供电的双重连接的多环形接线。其运行特点：,正常运行时，所有QF均接通，两组母线同时工作，形成多环网供电，具有较高的供电可靠性和运行灵活性。,任一进出线故障，该故障线两侧QF均跳闸，其它照常工作。,任一母线故障或检修时，联接在该组母线上的所有QF都断开，所有回路仍可以在另一组母线上继续工作。,除联络QF（如QF2
16、等）内部故障不能操作时，与其相连的两条线路短时停电外，其它QF（如QF1等）内部故障时，与其直接相联的一回线路须短路时停电；检修任一台QF都不会影响供电，且检修操作方便。,两组母线同时故障【或一组检修时，另一组又故障】的极端情况下，功率仍能继续输送。,要求出线与进线尽量相等。,QS只在检修时起隔离电压作用。,设备多，且继保配置较复杂。,2）为提高供电可靠性，可采用交叉布置，以防止所有联络QF故障检修的极端情况下，功能仍能输送。（但增加配电装置的占地面积）,此接线特别适宜于500-750kV的超高压，大容量系统。,注：,1）同名元件要求布置在不同串上。,3）当该接线仅两串时，在进出线上应装设隔离
17、开关。当串数等于或大于三串时，进出线可不装设隔离开关。,四、单元接线,发电机和变压器直接连成一个单元，组成单元接线。有下列几种形式：,2）发电机和变压器低压侧短路时，短路电流有所减少。3）便于实现机、炉、电集控。,如发电机、变压器中只要其中一个元件故障，都将影响供电，使系统产生功率缺额。,优点：,缺点：,1）接线简单，操作方便。,1、发电机-双绕变单元接线【见图4-12（a）所示】,是大型机组广为采用的接线形式；发电机出口不装QF，为调试方便可装QS【不考虑厂用分支】；对P20万kW机组，发电机出口采用分相封闭母线。【原因IK过大，选不到合适的QF：对钢构发热严重】,2、发电机-三绕组变单元接
18、线【见图（b）所示】,三侧均装有QF，以便发电机停止工作时，高、中压侧仍有联系；在一个电厂（所）内三绕组主变一般不多于三台。,3、扩大单元接线【见图（c）、（d）】,减少主变台数和QF的台数；适合于中、小型机组。,4、发-变-线路单元接线【见图（e）所示】,适用于一机、一变、一线的厂、所。,五、桥形接线,当只有两台变压器和两条输电线时，采用桥形接线，所用QF数目最少。,有内桥、外桥两种形式。,内桥特点,外桥特点,QF装在出线侧，因此，引出线的切除和投入比较方便。,QF装在变压器侧，因此，变压器的切除和投入比较方便。,当出线故障时，仅故障线路的QF断开，其它照常工作。,当变压器故障或检修时，只断
19、开本回路中QF，不影响其它回路的工作。,当变压器故障时，与变压器相连的两只QF都将断开，从而影响未故障引出线的工作，扩大了停电范围。,线路故障，与故障线路相联的两个QF都将断开，变压器被切除，减少了发电厂的出力。,变压器的投入和切除，操作比较复杂。,线路投入和切除，操作比较复杂。,为检修桥联QF3不致引起系统开环运行或检修出线QF，不使出线停电，可增设旁路隔离开关。,此接线适用于故障机率较多的长线路（l50km）和变压器不需要经常切换的系统。,此接线适用于线路较短，变压器需经常切换或系统有穿越功率经本厂的情况。（QS用作操作电器，易发生误操作）,六、多角形接线,当母线闭合成环形，并按回路数利用
20、QF分段，即构成角形接线，如下图所示。,优点：（1）任一回路故障，跳两个QF，非故障回路照常供电；,（2）任一QF检修，不会影响供电，且操作简单；,（3）QS只用于检修，易实现自动化，具有较高的可靠性和灵活性。,缺点：（1）检修任一台QF时，将开环运行，此时，若恰好发生故障，则造成系统解列或被分割成两部分，甚至造成停电事故。,举例：设QF1处在检修中 当QF3故障跳闸时，分成两个独立部分；当QF2故障跳闸时，T2被迫解；当QF4故障跳闸时，L1被迫解列。,（2）设备选择带来困难，因为每个设备在闭环运行时，通过工作电流不同。（3）继保的整定、配置也较复杂。（4）扩建困难。,由于以上原因，一般用三
21、角形接线或四角形接线较为合理，最多不超过六角。,请问下面的系统有几种接线形式？分别是什么？,七、课堂讨论【2课时】,1、总结前述各种接线的运行特征,要求重点掌握单母线分段兼旁路接线和双母线带旁路接线的运行特点。,2、操作票的正确填写,1）弄清运行方式,哪些QS、QF是在合上的，哪些QS、QF是断开的。即弄清楚检修前的初始状态。,2）分析供电路径,4）操作QS时不要产生电流,5）实际操作票要复杂得多，因要考虑安全因素。,3）操作票的可能有多种方案,3、举例,例1：如下图所示状态，QF1、QF2均在断开位置，其它断路器均在合闸位置，试写出检修QS11开关的操作票（不考虑带电检修），并分析此接线的运
22、行特点。,例2：如下图所示G1、G2表示电源，L1-L4表负荷，QF3处于断开位置。要求：1）分析此接线的运行特征；2）L1是非常重要的负荷，必须连续供电，现I母线又必须停电进行检修，试写出检修I母线的操作票；3）操作QS时，应该注意什么？,八、典型主接线分析,（一）火力发电厂电气主接线,火力发电厂的能源主要是以煤作为燃料，按所承担的负荷情况和在电力系统中的作用，可分两类：,1、地区性发电厂,为了减少电能输送的损耗，发电厂应建在负荷中心，电能大部分都用发电机电压直接馈送给地方用户，只将剩余的电能以升高电压送往系统，并与系统相连。如靠近城市和工业中心的发电厂【多为热电厂，一般为中、小型机组】。发
23、电厂的主接线既包括发电机电压接线，又有1-2级升高电压接线，且与系统连接。,发电机电压母线接线形式：,当机端负荷比较大，出线回路数又多时，应设置发电机电压母线，其接线形式：,P单6000千瓦时，多采用单母线接线；1.2万千瓦P单2.5万千瓦时，可采用双母线或单母线分段接线；P单2.5万千瓦时，可采用双母线分段接线，并加装限流电抗器；在满足地方负荷供电的前提下，对10万kW及以上的发电机组，多采用单元接线直接升高电压送入系统。,升高电压等级的接线形式：,应根据输送容量大小、电压等级、出线回路数多少以及重要性等予以具体分析，区别对待。升高电压等级不宜过多，通常以两级电压为宜，最多不应超过三级。一般
24、为二级,A、发电机电压母线接线：,1）采用双母线分段接线，主要供给地区负荷。不设置旁母：重要用户可采用双回路供电；QF可采用手车式QF 2）馈线采用电缆出线 减少了户内配电装置的占地面积；避免了雷击线路直接威胁发电机。3）装有出线电抗器和母线分段电抗器，以限制IK 选择轻型设备；提高母线残压以提高供电可靠性。4）各母线段之间，用分段QF和母线联络QF相互联系，以提高供电可靠性和灵活性,B、升高电压接线,1）110kV系统【现有4回出线、2回进线】采用单母线分段接线 2）220kV系统【现有5回出线，4回进线】采用双母线带专用旁路接线，进线不接入旁路。其原因：重要程度较高，出线较多；考虑到户外配
25、电装置，母线间距较大，母线上发生短路机率小，所以，母线不再进行分段，这样，减少了占地面积。为了提高供电可靠性，正常运行时，双母线接线按固定联接方式并联运行（单母线分段）。,C、T1、T2接线特点,1）在满足10kV负荷的前提下，将G1-G2的剩余功率送往系统，也可在地区负荷高峰期（或G1-G2其中一台故障或检修），从系统倒送功率来补充地区负荷。2）装设两台三绕组变，那么，当任一台三绕组变发生故障或检修，三级电压之间仍保持电气联系，提高了供电可靠性。3）三绕组变三侧均装有QF，便于检修其中任何一个，三绕组变仍能继续运行。,D、发电机引入方式,1）G1-G2接入机压母线【注：G1-G2的容量应能满
26、足地区负荷的需要，并要留有发展的余地】2）G3-T3、G4-T4组成单元接线，直接将电能送入系统，接线简单清晰，便于实现机、炉、电集控，省去发电机出口QF，节约了投资。,2、区域性发电厂,为减少燃料的运输，电厂要建在动力资源丰富的地方，即矿口电厂【凝汽式电厂】，这种电厂装机容量大，设备利用率高，在系统中的地位亦很重要，其电能主要以升高电压送往系统，机压负荷很小。不需设置机压母线,见书P120图4-18为四台30万kW大容量机组的凝汽式火力发电厂的主接线。【由同学们自己分析】,（二）水力发电厂的电气主接线,水力发电厂具有以下特点：1、水电厂以水能为资源，建在江、河、湖、泊附近，距负荷中心较远，绝
27、大多数电能是通过高压送入系统，机压负荷很少甚至全无。2、水电厂的装机容量及台数是根据水能利用条件一次确定的，一般不考虑发展和扩建，但可以分期施工。3、水电厂多建在山区狭谷中，地形复杂，为减少占地面积，应尽量简化接线。4、水轮发电机启动迅速、灵活方便，一般正常启动到带满负荷只需4-5分钟，事故情况下可能不到1分钟，常作系统事故备用或检修备用，丰水期承担基荷，枯水期作调频。5、容易实现自动化和远动化，因此，主接线应尽可能避免繁琐倒换操作的接线形式,根据以上特点，水电厂的主接线常采用：,1）单元接线、扩大单元接线；2）桥形或多角形接线；3）出线回路数较多，可采用单母线分段，双母线，3/2接线等。【书上P120图4-19为典型大型水电厂的接线形式，其特点由同学们自己分析】,（三）变电站的电气主接线,变电站主接线的设计要求，基本上与发电厂相同，即根据变电所在电力系统中的地位、负荷性质、出线回路数，规划容量等条件和具体情况，并满足供电可靠、运行灵活、操作方便、节约投资和便于扩建等要求。,小 结,重点掌握内容：,1、各种主接线的运行特点，尤其是单母线分段兼旁路和双母线带旁路两种接线。2、断路器与隔离开关的作用、特点、操作程序。,
