华北电力大学Chap4-电气主接线及设计newStillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望内内 容容一、电气主接线一、电气主接线n电气主接线电气主接线的定义的定义 由高压电器通过连接由高压电器通过连接线，按其功能要求组成线，按其功能要求组成的接受和分配电能的电的接受和分配电能的电路，成为传输路，成为传输强电流强电流、高电压高电压的网络，又称为的网络，又称为一次接线或电气主系统。一次接线或电气主系统。n说明说明：1 1）电气主接线是厂站电气部）电气主接线是厂站电气部分的主体结构，也是电力分的主体结构，也是电力网络的重要组成部分。网络的重要组成部分。2 2）主接线的拟定与设备的选）主接线的拟定与设备的选择、配电装置的布置、继择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定、电保护和自动装置的确定、运行可靠性、经济性以及运行可靠性、经济性以及电力系统的稳定性和调度电力系统的稳定性和调度灵活性等密切相关。灵活性等密切相关。n电气主接线电气主接线图图的定义的定义 用用规规定定的的电电气气设设备备的的图图形形符符号号和和文文字字符符号号并并按按工工作作顺顺序序排排列列，详详细细地地表表示示电电气气设设备备或或成成套套装装置置的的全全部部基基本本组组成成和和连接关系连接关系的的单线图单线图。n说明说明：1 1）电气主接线图通常用单）电气主接线图通常用单线图表示三相三线，只线图表示三相三线，只有需要时才绘三线图。有需要时才绘三线图。2 2）所有元件应表示正常状）所有元件应表示正常状态，开关电器按断开位态，开关电器按断开位置画出。置画出。1 1、对电气主接线的基本要求、对电气主接线的基本要求n可靠性可靠性n灵活性灵活性n经济性经济性n分析分析可靠性可靠性时需考虑的因素时需考虑的因素1 1）厂站在系统中的地位和作用）厂站在系统中的地位和作用2 2）负荷性质和类别）负荷性质和类别3 3）设备的制造水平）设备的制造水平4 4）长期实践运行经验）长期实践运行经验n可靠性可靠性n灵活性灵活性n经济性经济性n定性定性分析可靠性时需考虑的因素分析可靠性时需考虑的因素1）断路器检修时能否不影响供电；）断路器检修时能否不影响供电；2）线路、断路器或母线故障时以及）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回母线或母线隔离开关检修时停运回路数的多少和停电时间的长短，以路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对及能否保证对I、II类负荷的供电；类负荷的供电；3）厂、站全部停电的可能性；）厂、站全部停电的可能性；4）大机组突然停运对系统稳定运行）大机组突然停运对系统稳定运行的影响。的影响。1 1、对电气主接线的基本要求、对电气主接线的基本要求n可靠性可靠性n灵活性灵活性n经济性经济性n定量定量分析可靠性时的主要指标分析可靠性时的主要指标1 1）停电频率；）停电频率；2 2）每次停电时间；）每次停电时间；3 3）用户在停电时的生产损失；）用户在停电时的生产损失；4 4）电力企业在电力市场环境下获得）电力企业在电力市场环境下获得备用容量所付出的代价。备用容量所付出的代价。1 1、对电气主接线的基本要求、对电气主接线的基本要求n可靠性可靠性n灵活性灵活性n经济性经济性n分析分析灵活性灵活性时需考虑的因素时需考虑的因素1 1）操作的方便性；）操作的方便性；2 2）调度的方便性；）调度的方便性；3 3）扩建的方便性。）扩建的方便性。1 1、对电气主接线的基本要求、对电气主接线的基本要求n可靠性可靠性n灵活性灵活性n经济性经济性n分析分析经济性经济性时需考虑的因素时需考虑的因素1 1）节省一次投资；）节省一次投资；2 2）占地面积少；）占地面积少；3 3）电能损耗少。）电能损耗少。1 1、对电气主接线的基本要求、对电气主接线的基本要求1 1、断路器与隔离开关、断路器与隔离开关（1 1）断路器的作用）断路器的作用在在正正常常运运行行时时倒倒换换运运行行方方式式，将将设设备备或或线路接入电网或退出，起控制作用。线路接入电网或退出，起控制作用。在在设设备备或或线线路路故故障障时时，迅迅速速切切除除故故障障回回路路，保保证证无无故故障障部部分分正正常常运运行行，起起保保护护作用。作用。特点：特点：能断开电路中负荷电流和短路能断开电路中负荷电流和短路 电流电流附：高压断路器和隔离开关附：高压断路器和隔离开关附：高压断路器和隔离开关附：高压断路器和隔离开关（2 2）隔离开关作用：）隔离开关作用：保证高压电器和装置在检修工作时的安保证高压电器和装置在检修工作时的安全，不能闭合或开断负荷电流和短路电流。全，不能闭合或开断负荷电流和短路电流。2 2、高压断路器的基本结构、高压断路器的基本结构n电路通断元件电路通断元件 接线端子、导电杆、触头、灭弧室接线端子、导电杆、触头、灭弧室n绝缘支撑元件绝缘支撑元件 固定通断元件并使其带电部分与地固定通断元件并使其带电部分与地绝缘绝缘n操动机构操动机构控制通断元件，接到合闸或分闸命控制通断元件，接到合闸或分闸命令后，经中间传动机构驱动动触头令后，经中间传动机构驱动动触头实现断路器的开合。实现断路器的开合。n基座基座3、电弧的形成与熄灭、电弧的形成与熄灭（1）电弧产生的条件：）电弧产生的条件：电源电压大于电源电压大于1020V，电流大于，电流大于80100mA，动静触，动静触头分离瞬间，触头间产生电弧。头分离瞬间，触头间产生电弧。触头分开后，电路中有电流，电弧导电，电弧中有大量自由电子。触头分开后，电路中有电流，电弧导电，电弧中有大量自由电子。（2）电弧的危害）电弧的危害n电弧的温度很高，可达电弧的温度很高，可达50007000度以上，常超过金属的汽化点，可能烧度以上，常超过金属的汽化点，可能烧坏开关电器的金属触头。坏开关电器的金属触头。n烧坏开关电器的绝缘。如，烧坏瓷绝缘的表面，或者使有机绝缘材料炭化，烧坏开关电器的绝缘。如，烧坏瓷绝缘的表面，或者使有机绝缘材料炭化，以致失去绝缘性能。以致失去绝缘性能。n若若电电弧弧长长时时间间不不熄熄灭灭，不不仅仅烧烧坏坏开开关关电电器器，而而且且造造成成系系统统事事故故，威威胁胁电电力力系统安全运行。系统安全运行。（3）电弧产生的物理过程）电弧产生的物理过程电弧的产生和维持是触头间中性质点（分子和原子）被游离的结果。游离就电弧的产生和维持是触头间中性质点（分子和原子）被游离的结果。游离就是中性质点转化为带电质点。是中性质点转化为带电质点。游离过程有四种形式：游离过程有四种形式：n热电子发射热电子发射 热运动热运动 触头分离最初瞬间，阴极表面发射电子触头分离最初瞬间，阴极表面发射电子n强电场发射强电场发射 电场力电场力 弧隙间最初产生电子的主要原因弧隙间最初产生电子的主要原因n碰撞游离碰撞游离 电场力电场力 带电粒子撞中性粒子带电粒子撞中性粒子 电弧的形成电弧的形成n热游离热游离 热运动热运动 中性粒子撞中性粒子中性粒子撞中性粒子 维持电弧燃烧维持电弧燃烧（4 4）去游离的形式）去游离的形式n复合去游离复合去游离 正负粒子中和正负粒子中和降低电子速度措施：降低电子速度措施： 拉长电弧（降低电场力）；拉长电弧（降低电场力）；加快电弧的冷却（降低热运动）；加快电弧的冷却（降低热运动）；加大气体介质的压力（碰撞阻止电子运动）加大气体介质的压力（碰撞阻止电子运动）气体介质吸附电子能力强（增大电子质量）气体介质吸附电子能力强（增大电子质量） n扩散去游离扩散去游离 带电粒子从电弧内部逸出带电粒子从电弧内部逸出 浓度扩散浓度扩散 ；温度扩散温度扩散 ；措施：措施：用高速冷气吹弧用高速冷气吹弧 (1)利用灭弧介质：利用灭弧介质：介质特性决定去游离程度，传热能力、介电强度、热游温介质特性决定去游离程度，传热能力、介电强度、热游温度和热容量。度和热容量。空气空气1油（氢）油（氢）7.5SF6100真空真空15(2)采用特殊金属材料作灭弧触头：采用特殊金属材料作灭弧触头：铜钨和银钨合金铜钨和银钨合金熔点高、导热系数和热容量大的金属，减少热电子发射。熔点高、导热系数和热容量大的金属，减少热电子发射。(3)利用气体或油吹动电弧利用气体或油吹动电弧：扩散和冷却扩散和冷却空气：空气：2.3MPaSF6:0.30.6MPa纵吹、横吹、环吹纵吹、横吹、环吹(4)采用多断口熄弧采用多断口熄弧：在相等的触头行程下，拉长电弧在相等的触头行程下，拉长电弧各断口电压分布基本相等的措施：断路器加并联电容各断口电压分布基本相等的措施：断路器加并联电容(5)采用强有力的分闸机构，提高触头分离速度，拉长电弧采用强有力的分闸机构，提高触头分离速度，拉长电弧4 4、高压断路器熄灭交流电弧的基本方法、高压断路器熄灭交流电弧的基本方法断路器的种类断路器的种类n按灭弧介质和灭弧方式分为：多油、少油、压缩空气、按灭弧介质和灭弧方式分为：多油、少油、压缩空气、SF6SF6、真空真空 n操动机构：断路器进行合闸、分闸操作，并保持在合闸状态，操动机构：断路器进行合闸、分闸操作，并保持在合闸状态，这些任务全靠操动机构完成。这些任务全靠操动机构完成。包括：手动机构、电磁机构、气动机构、弹簧机构、液压机构包括：手动机构、电磁机构、气动机构、弹簧机构、液压机构 5 5、高压断路器型号、高压断路器型号断路器的断路器的型号型号额定开断电流（额定开断电流（kA）额定电流（额定电流（kA）其他标志其他标志额定电压（额定电压（kV）设计序号设计序号安装场所安装场所产品名称产品名称产品名称：产品名称：S少油断路器，少油断路器，Z真空断路器，真空断路器，D多油断路器，多油断路器，LSF6断路器断路器安装场所：安装场所：N户内型，户内型，W户外型户外型其他标志：其他标志：G改进型；改进型；I、II、III断流能力代号；断流能力代号；Q防震型；防震型；C手车式手车式SN10-10I 、SW2-110I、ZN10/1250、LW2-220隔离开关与断路器配合原则隔离开关与断路器配合原则录像录像-高压断路器高压断路器n断路器具有开断电流能力，隔离开关没有断路器具有开断电流能力，隔离开关没有n隔离开关操作原则隔离开关操作原则：与断路器配合，与断路器配合，“先通后断先通后断”；等电位操作等电位操作二、主接线的基本接线形式二、主接线的基本接线形式电源电源出线出线发发电电厂厂220KV出线出线电源电源电源电源出线出线变变电电站站220KV电源进线电源进线出线出线10KV主接线的基本接线形式主接线的基本接线形式单元接线单元接线桥形接线桥形接线角形接线角形接线有母线接线有母线接线无母线接线无母线接线单母线接线单母线接线双母线接线双母线接线一台半断路器接线一台半断路器接线变压器母线组接线变压器母线组接线单母线分段单母线分段 增设旁路增设旁路双母线分段双母线分段 增设旁路增设旁路扩大单元接线扩大单元接线内桥内桥/ /外桥外桥三角三角/ /四角四角/ /五角五角/ /六角六角1. 单母线接线单母线接线组成：组成：u母线：母线：Wu进线：进线：S1,S2u出线：出线：WL1,WL2,WL3,WL4u断路器：断路器：QF1,QF2,u隔离开关：隔离开关：QS11,QS12,u接地开关：接地开关：QE隔离开关设置隔离开关设置u断路器断路器2侧可能有电源，侧可能有电源，2侧装；侧装；u可不装：可不装：G单元出口；出线负荷侧单元出口；出线负荷侧u接地开关：接地开关：110kV110kV断路器断路器2 2侧；线路隔侧；线路隔离开关的线路侧；母线离开关的线路侧；母线1. 单母线接线单母线接线n接通操作：接通操作：QS21-QS22-QF2n断开操作：断开操作：QF2-QS22-QS21n操作原则操作原则：n防止隔离开关带负荷合闸或防止隔离开关带负荷合闸或拉闸拉闸n误操作隔离开关的事故不发误操作隔离开关的事故不发生在母线侧隔离开关，生在母线侧隔离开关，减少减少影响范围影响范围1. 单母线接线单母线接线n优点： 接线简单清晰，操作方便，不易发生误操作，容易实现“五防”； 有利于扩建； 设备少，投资省，占地面积小n缺点： 供电可靠性差母线(包括母线侧隔离开关)故障或检修时，变电站全停；断路器检修，所在回路停电。 灵活性差。n适用范围：适用范围： 只用在出线回路数少、没有重要负荷的只用在出线回路数少、没有重要负荷的发电厂和变电站。发电厂和变电站。“五防”：防用刀闸送电；防带负荷拉刀闸；防带电挂地线；防挂地线送电；防走错间隔2. 单母线分段接线单母线分段接线n组成组成n优点：优点：缩小了母线故障（或检修）的停电缩小了母线故障（或检修）的停电范围；范围；运行灵活性有所提高（可以并列运运行灵活性有所提高（可以并列运行，也可以分列运行）行，也可以分列运行）n缺点：缺点：重要负荷需采用两条出线供电，增加了重要负荷需采用两条出线供电，增加了出线数，使系统可靠性受到限制出线数，使系统可靠性受到限制。n分段的数目：分段的数目：取决于电源数量和容量，取决于电源数量和容量，23段段n适用范围：适用范围：广泛用于中小容量发电厂和变电站的广泛用于中小容量发电厂和变电站的610kV接线中。接线中。3. 双母线接线（双母线接线（1）n组成组成:W1+W2;2组母线隔离开关,母联n优点：优点：供电可靠性高：供电可靠性高：2组母线轮修组母线轮修调度灵活：出线可接调度灵活：出线可接W1或或W2扩建方便扩建方便:两边扩建两边扩建n倒母线操作：倒母线操作：QFC两侧隔离开关 -合合QFC-接通备用隔离开关n适用范围：适用范围：广泛用于出线带电抗器的广泛用于出线带电抗器的610kV配电装置；配电装置；3560kV出线超过出线超过8回或连接电源回或连接电源较大、负荷较大时；较大、负荷较大时；110220kV出线回路数为出线回路数为5回及以回及以上上时时3. 双母线接线双母线接线（2）1优点优点：(1) 供电可靠 可以轮流检修任一组母线，且不需要停电； 母线故障影响范围缩小，只短时停电； 检修任一回路的母线隔离开关，只需停该回路及对应母线。(2) 调度灵活 电源和负荷可以任意分配到某一组母线上； 可以组成各种运行方式：单母线、单母线分段； 可以完成一些特殊功能：用母线并列；个别回路单独试验；线路利用短路方式溶冰；(3) 扩建方便2缺点缺点：(1) 使用设备多（特别是隔离开关），配电装置复杂，投资较大；(2) 刀闸作为操作电器，容易发生误操作；(3) 检修出断路器时，需停该线路。4.双母线分段接线双母线分段接线n组成：组成：+ +QFC1,QFCdn优点优点： 减小母线故障的停电范围； 在分段处加母线电抗器，可以限制短路电流，选择轻型设备。n缺点缺点： 三台分段或母联断路器，投资大； 无旁路母线，出现开关检修需停该线路。n适用范围适用范围：广泛用于发电厂的发电机电压配电装置中，在220500kV大容量配电装置中常采用双母线三分段、双母线四分段接线。5. 带旁路母线的单母线分段（带旁路母线的单母线分段（1）+QFP回回路路、一一组组QSP+一组一组QSP,QS3+ QS3, QS4, QSd, 一组一组QSP(1)专用旁路专用旁路(2)旁路兼分段旁路兼分段/分段兼旁路分段兼旁路使用断路器和隔离开关较多，投资高，一般不采用。正常时：QFd作分段用，QFd、QS1、QS2闭合，QS3、QS4、QSd断开。检修出线断路器时：QFd作旁路断路器用。旁路母线的作用：可以不停电检修任一（进）出线断路器。架设旁路母线的原则：（单、双母线）10kV线路：一般不装，原因： 重要用户双电源供电 10kV断路器价格低，可设专门的备用断路器，手车式断路器。35kV线路：一般不装，原因同上，下列情况也可以考虑：出线回路数很多时（8回）；有较重要的用户且单电源供电。110kV及以上线路出线较多时，一般均装设，原因是：断路器检修时间长（5天）；线路停电影响范围大。中小型水电厂：不设旁路母线，原因：断路器检修安排在枯水季节。5. 带旁路母线的单母线分段（带旁路母线的单母线分段（2）不停电检修出线断路器QF1的步骤1、用旁路断路器QFp对旁路母线W2充电：合QSp1、QSp2，再合QFp；2、充电成功后，使出线断路器QF1与旁路断路器QFp并列运行：合QS13；3、退出出线断路器QF1：拉QF1、拉QS12、QS11；4、QF1两侧挂地线（或者合地刀），检修。不停电检修QF1的操作步骤n合QS05（W1、W2两段母线合并为单母线运行，亦可不合并运行）；n拉QF0（退出分段断路器）；n拉QS02，合QS04，合QF0（对W3充电，验电）；n合QS13（并列运行）；n拉QF1，拉QS12、QS11（退出QF1）；n挂地线、检修。分段兼旁路6. 带旁路的双母线接线（带旁路的双母线接线（1）1.专用旁路2. 母联兼旁路3.旁路兼母联(1) 具有专用旁路断路器：n适用于：220kV 5回及以上；110kV 7回及以上。变压器支路是否与旁路母线相连：n变电站：一台变压器能带起本站重要负荷，则不连；其他情况，则连。n发电厂一般不连，原因是断路器同发电机同时安排检修。 6. 6. 带旁路的双母线接线（带旁路的双母线接线（2 2）(2) 旁路断路器和母联断路器共用：正常运行时作母联用；检修时，作旁路用。优点：节省一台断路器缺点：可靠性有所降低 检修期间双母线变成单母线； 增加了隔离开关的倒闸操作。接线形式有：6. 带旁路的双母线接线带旁路的双母线接线（3）例题例：双母线带旁路母线接线如右图所示：已知：QF0作母联运行；T1、WL1运行于母线；T2、WL2运行于母线。试写出不停电检修QF1的操作步骤：WW倒母线：将母线上的所有电源和负荷倒致母线，合 QS41， 拉 QS42， 合QS21，拉QS22切断、母线的联系：拉QF0，拉QS02对旁路母线W3充电：合QS03，合QF0QF0与QF1并列运行：合QS13退 出 QF1： 拉 QF1， 拉QS14，拉QS11QF1两侧挂地线，检修。解：1、分析初始状态：由条件知：QF0、QS01、QS02在合位，QS03在开位；由条件知：QS31，QS11，QS14在合位，QS32，QS12，QS13在开位；由条件知：QS42，QS22，QS24在合位，QS41，QS21，QS23在开位。2、在不停电检修QF1的操作步骤如下：倒母线：将母线上的所有电源和负荷倒致母线，合QS41，拉QS42，合QS21，拉QS22切断、母线的联系：拉QF0，拉QS02对旁路母线W3充电：合QS03，合QF0QF0与QF1并列运行：合QS13退出QF1：拉QF1，拉QS14，拉QS11QF1两侧挂地线，检修。不需设置旁路的情况不需设置旁路的情况n系统允许断路器停电检修时系统允许断路器停电检修时n接线允许断路器停电检修时接线允许断路器停电检修时n中小型水电站枯水季节允许停电检修出线断路器时中小型水电站枯水季节允许停电检修出线断路器时n采用高可靠性的采用高可靠性的SF6断路器及全封闭组合电器时断路器及全封闭组合电器时设置旁路母线的原则设置旁路母线的原则n110 220kV配电装置配电装置采用采用单母线分段单母线分段或或双母线双母线接线的接线的110 220kV配电装置，除断配电装置，除断路器允许停电检修外，一般设置旁路母线；路器允许停电检修外，一般设置旁路母线；当当220kV出线在出线在4回及以上回及以上、110kV出线在出线在6回及以上回及以上时，一时，一般采用有专用旁路断路器的接线。般采用有专用旁路断路器的接线。n6 6 10 10 kVkV配电装置配电装置一般不设置旁路母线；一般不设置旁路母线；可设置旁路的情况：可设置旁路的情况： 出线回路数多、多数线路向用户单独供电而用户内缺少备用出线回路数多、多数线路向用户单独供电而用户内缺少备用电源且不允许停电、均为架空出线的情况。电源且不允许停电、均为架空出线的情况。n3535 60 60 kVkV配电装置配电装置采用单母分段接线且断路器无条件停电检修时可设置不带专采用单母分段接线且断路器无条件停电检修时可设置不带专用旁路断路器的旁路母线；用旁路断路器的旁路母线；当采用双母线时不宜设置旁路母线。当采用双母线时不宜设置旁路母线。设置旁路母线的原则设置旁路母线的原则(续续)关于带旁路的母线制接线的发展变化关于带旁路的母线制接线的发展变化n20世纪世纪5060年代在较重要的年代在较重要的35500kV配电装置中广配电装置中广泛使用泛使用n缺点缺点：1）增加了设备、占地，也增加了工程投资）增加了设备、占地，也增加了工程投资2）倒闸操作复杂，易产生误操作）倒闸操作复杂，易产生误操作3）保护及二次回路接线复杂）保护及二次回路接线复杂4）不利于实现变电所的无人值班）不利于实现变电所的无人值班n新建工程很少采用带旁路母线的接线方式新建工程很少采用带旁路母线的接线方式1）系统接线可靠性高）系统接线可靠性高2）设备制造水平提高：）设备制造水平提高：SF6、真空断路器、液压弹簧等操作机构、真空断路器、液压弹簧等操作机构3）继电保护微机化、保护双重化配置）继电保护微机化、保护双重化配置4）220kV及以下变电站一般按无人值班方式设计及以下变电站一般按无人值班方式设计7. 一台半断路器接线一台半断路器接线n组成：组成：一进一出一进一出3 3台断路器台断路器n优点：优点： 运行可靠性和灵活性高，调度和扩建运行可靠性和灵活性高，调度和扩建方便，检修方便方便，检修方便n缺点：缺点： 投资高投资高n适用范围：适用范围：超高压超高压500kV升压和降压变电站。升压和降压变电站。n应用原则应用原则1 1）电源宜与负荷配对成串）电源宜与负荷配对成串2 2）同名元件不宜配在一串中）同名元件不宜配在一串中3 3）初期仅两串时，同名回路宜分别）初期仅两串时，同名回路宜分别接入不同侧的母线，进出线应装接入不同侧的母线，进出线应装设隔离开关；三串及以上时，同设隔离开关；三串及以上时，同名回路可接入同一侧母线，进出名回路可接入同一侧母线，进出线不宜装隔离开关。线不宜装隔离开关。n优点优点n可靠性高n任一台断路器检修，都不停电；n任一母线检修或故障都不停电；n即使两条母线都故障或一条母线检修，另一条母线故障，电厂的电力基本上都能送出；n隔离开关不作为操作电器。n操作方便：检修任一台断路器或母线不须倒负荷。n运行调度灵活：正常时可多方式运行；事故时，可合环、解环n扩建方便。n缺点缺点：n使用设备较多，投资较大；n二次控制接线和继电保护复杂。7. 一台半断路器接线3/23/2接线布置时应注意的问题接线布置时应注意的问题n电源放在不同串上（以避免联络断路器故障造成两个电源同时停电）；n不同串上的电源交叉布置（避免一个电源所在串联络断路器组检修，同时另一个电源所在串母线侧断路器故障，两个电源同时停电）。一台半断路器接线故障停电范围（一台半断路器接线故障停电范围（1010个元件）个元件）运行情况运行情况故障类型故障类型停电回路数停电回路数停电百分数停电百分数无设备检修无设备检修元件故障，母线侧断路器拒动元件故障，母线侧断路器拒动110%元件故障，中间断路器拒动元件故障，中间断路器拒动220%母线故障母线故障00母线侧断路母线侧断路器检修器检修同串元件故障同串元件故障121020%中间断路器中间断路器检修检修同串元件故障同串元件故障110%其他元件故障，母线侧断路器其他元件故障，母线侧断路器拒动拒动220%母线故障母线故障110%一组母线检一组母线检修修任一元件故障任一元件故障121020另一组母线故障另一组母线故障007. 一台半断路器接线一台半断路器接线p由由于于元元件件之之间间联联系系紧紧密密，系系统统故故障障时时不不便便于于实实现现系系统统接接线线的的分割分割p元件数量为元件数量为610回及回及35串较为经济合理串较为经济合理8. 变压器母线组接线变压器母线组接线结构结构：变压器直接通过隔离开关接到母线上，组成变压器母线组。依据依据：变压器的故障概率小。优点优点： 调度灵活：电源和负荷可自由调配； 可靠性高； 有利于扩建。缺点缺点： 变压器故障相当于母线故障； 投资大。n适用范围：适用范围： 用于远距离大容量输电系统对系统稳定和 供电可靠性要求高的变电站中。9. 单元接线单元接线n优点：优点： 接线简单、开关设备少、操接线简单、开关设备少、操作简便、发电机和变压器低压作简便、发电机和变压器低压侧短路的几率和短路电流向对侧短路的几率和短路电流向对于具有发电机电压母线时小。于具有发电机电压母线时小。n缺点：缺点： 存在一些技术问题如主变或厂存在一些技术问题如主变或厂总变故障时发电机灭磁问题、总变故障时发电机灭磁问题、发电机定子绕组故障而开关拒发电机定子绕组故障而开关拒动、发电机故障跳闸时失去厂动、发电机故障跳闸时失去厂用工作电源。用工作电源。n适用范围：适用范围： 广泛用于大型机组。广泛用于大型机组。结构：发电机与变压器直接连接成一个单元，组成发电机-变压器组。优点： 接线简单，开关设备少，操作简单。 不设发电机电压级母线，低电侧短路电流有所减小。说明： 对于大型机组应采用分相封闭母线（避免断路器选择困难）； 对于小型机组可采用扩大单元接线（减少变压器和高压断路器台数）； 对于附近有高电压、大容量变电站的发电厂，可采用发电机-变压器-线路组单元接线。9. 发电机单元接线发电机单元接线9. 单元接线单元接线n发电机出口断路器发电机出口断路器n发电机与双绕组变压发电机与双绕组变压器构成单元接线器构成单元接线n发电机与三绕组变压发电机与三绕组变压器构成单元接线器构成单元接线10. 桥形接线（桥形接线（1）n组成：组成： 两进两出两进两出,3,3台断路器台断路器n分类分类内桥：内桥：适用于线路较长和变压器适用于线路较长和变压器不需要经常切换的情况；不需要经常切换的情况；外桥：外桥：适用于线路短、变压器需适用于线路短、变压器需要经常切换的情况，当有穿越要经常切换的情况，当有穿越功率流过时应采用外桥接线。功率流过时应采用外桥接线。加外跨条加外跨条：穿越功率，避免开：穿越功率，避免开环运行环运行n优点： 投资小（无母线，四条回路用三台断路器）； 占地面积小。n缺点：可靠性差（内桥：变压器故障需停线路，外桥：线路故障需停变压器；隔离开关作为操作电器）。n适用范围：适用范围： 只适用于小容量发电厂，以及作为最终发展为单母分段或双母线的初期接线方式10. 桥形接线（桥形接线（2）11. 多角形接线多角形接线n组成：组成：断路器数支路数角数断路器数支路数角数n优点：优点： 可靠性较高（双母线，但少可靠性较高（双母线，但少1 1断路断路器）、操作方便（隔离开关不做操作器）、操作方便（隔离开关不做操作电器）电器）。n缺点：缺点： 检修任一断路器时开环运行，运行方检修任一断路器时开环运行，运行方式变化大给设备选择带来困难，使继式变化大给设备选择带来困难，使继电保护装置复杂，不便于扩建。电保护装置复杂，不便于扩建。n适用范围：适用范围： 一般用于回路数较少且发展已定型的一般用于回路数较少且发展已定型的110110kVkV及以上的配电装置中。及以上的配电装置中。12. 典型主接线分析典型主接线分析中中小小型型火火电电厂厂典典型型电电气气主主接接线线中中小小型型火火电电厂厂典典型型电电气气主主接接线线大大型型凝凝汽汽式式火火电电厂厂电电气气主主接接线线图图大大型型凝凝汽汽式式火火电电厂厂电电气气主主接接线线图图大大容容量量水水电电厂厂电电气气主主接接线线图图4/34/3接线接线4/34/3接线接线大大容容量量水水电电厂厂电电气气主主接接线线图图中中等等容容量量水水电电厂厂电电气气主主接接线线图图典典型型变变电电站站电电气气主主接接线线图图枢枢纽纽变变电电站站典典型型电电气气主主接接线线图图三、各电压等级配电装置接线形式的选择三、各电压等级配电装置接线形式的选择1330 500kV超高压配电装置超高压配电装置连连接接大大容容量量发发电电机机组组、主主变变压压器器、超超高高压压输输电电线线路路，必必须须具具有有高高度度的的可可靠靠性性，不不允允许许母母线线故故障障或或母母联联断断路路器器、分分段段断断路路器器拒拒动动而而导导致致同同时时切切除除两两台台以以上上大大型型机机组组或或超超高高压压线线路路，也也不不允许系统稳定破坏等大面积停电事故。允许系统稳定破坏等大面积停电事故。常用的接线形式有：常用的接线形式有：3 5角形接线角形接线一台半断路器接线一台半断路器接线变压器母线组接线变压器母线组接线双母线四分段接线双母线四分段接线2.35 220kV配电装置配电装置n根据其在电力系统中的地位和作用、电压等级、负荷状况、出根据其在电力系统中的地位和作用、电压等级、负荷状况、出线回路数等条件确定。线回路数等条件确定。3535 220 220 kV kV 进、出线各为进、出线各为2 2回回桥形或多角形接线桥形或多角形接线3535 60 60 kV kV 出线出线4 4 8 8回回 110110 220220kV kV 出线不超过出线不超过4 4回回单母线分段接线单母线分段接线3535 6060kV kV 出线在出线在8 8回以上回以上 110110 220220kV kV 出线为出线为5 5回及以上回及以上双母线接线双母线接线n 3.6 220kV电压等级配电装置电压等级配电装置n发电厂发电厂6 6 1010kVkV配电装置：配电装置： 单母线分段或双母线接线单母线分段或双母线接线 （每段母线上所连接的发电机容量为（每段母线上所连接的发电机容量为1212MWMW以上）以上） 双母线分段接线，并装设分段电抗器双母线分段接线，并装设分段电抗器 （每段母线上所连接的发电机容量为（每段母线上所连接的发电机容量为2424MWMW及以上）及以上）n变电站变电站6 6 1010kVkV配电装置：配电装置： 单母线分段单母线分段 单母线接线单母线接线 四、电气主接线的运行四、电气主接线的运行1 1、电气主接线的正常运行方式、电气主接线的正常运行方式 母线及其接线的运行方式母线及其接线的运行方式2 2、电气主接线的操作、电气主接线的操作 线路停、送电操作线路停、送电操作 旁路断路器代替线路断路器的操作旁路断路器代替线路断路器的操作 倒母线操作倒母线操作第三节 主变压器的选择1 1、变压器知识常识、变压器知识常识 结构、种类、参数和型号结构、种类、参数和型号2 2、主变压器的选择原则主变压器的选择原则 容量、台数、型式结构容量、台数、型式结构教学内容教学内容NorthChinaElectricPowerUniversity一、一、变压器知识常识变压器知识常识分接头分接头1 1、变压器结构、变压器结构 （内部：铁芯、绕组）（内部：铁芯、绕组）NorthChinaElectricPowerUniversity变压器结构（外部）变压器结构（外部）潜油泵潜油泵线夹线夹引线引线套管套管风扇风扇套管油位套管油位储油柜储油柜瓦斯继电器瓦斯继电器NorthChinaElectricPowerUniversity变压器结构（变压器结构（外部外部）油流继电器油流继电器分接头机构箱分接头机构箱油温表油温表油位表油位表NorthChinaElectricPowerUniversity2 2、变压器的分类、变压器的分类主变压器主变压器联络变压器联络变压器厂用变压器厂用变压器（1 1）按功能）按功能NorthChinaElectricPowerUniversity（2 2）按相数）按相数三相三相单相单相 NorthChinaElectricPowerUniversity（3 3）按绕组数）按绕组数（4 4）按调压方式）按调压方式无激磁（无载）无激磁（无载） 有激磁（有载）有激磁（有载） 双绕组双绕组 三绕组三绕组 自耦自耦低压分裂绕组低压分裂绕组 NorthChinaElectricPowerUniversity（5 5）按冷却形式）按冷却形式自然油循环自然油循环强迫油循环强迫油循环导向冷却导向冷却风冷（水冷）风冷（水冷）风冷（水冷）风冷（水冷） 1000010000KVAKVA自然空气冷却自然空气冷却 75007500KVAKVA散热器散热器散热器散热器风扇风扇3 3、变压器的主要参数、变压器的主要参数型号型号额定额定容量容量kVAkVA额定电压额定电压kVkV连连接接组组损耗损耗kWkW空载空载电流电流% %阻抗阻抗电压电压% % 总体总体质量质量t t高压高压低低压压空空载载短短路路SF7-SF7-31500/11031500/11031500315001101102 22.5%2.5%1211212 22.5%2.5%6.36.36.66.610.510.51111Y YN N，d11d1138.538.51481480.80.810.510.558.658.6SFP7-SFP7-360000/220360000/2203600003600002422424 42.5%2.5%1818Y YN N，d11d111951958608600.70.714.014.0252252110110、220220kVkV双绕组变压器技术数据双绕组变压器技术数据4 4、变压器型号、变压器型号产品型号产品型号高压绕组电压等级高压绕组电压等级（KVKV）额定容量（额定容量（kVAkVA）设计序号设计序号相数，单相相数，单相D，三相三相S绕组外绝缘介质，变压器油绕组外绝缘介质，变压器油，空气，空气G（K），），成型固体成型固体C冷却方式，油浸自冷（冷却方式，油浸自冷（J），空气自冷空气自冷，风冷风冷F，水冷水冷W（S）油循环方式，自然循环油循环方式，自然循环，强迫油导向循环，强迫油导向循环D，强迫油循环强迫油循环P绕组数，双绕组绕组数，双绕组，三绕组，三绕组S调压方式，无激磁调压调压方式，无激磁调压，有载调压，有载调压Z绕组导线型号，铜绕组导线型号，铜，铝（，铝（L）绕组耦合方式，自耦绕组耦合方式，自耦O注：自耦变作升压用时，注：自耦变作升压用时，O列在型号后，作降压用时列在型号后，作降压用时O列在型号前列在型号前变压器型号举例：变压器型号举例：ODFPSZ-250000/500OSFPSZ-360000/500SFP-300000/500SSP3-180000/220SFPZ7-20000/220SFPS1-180000/220SSPSO3-120000/220复习复习: : 发电机的技术参数发电机的技术参数额定功率（额定功率（MWMW）300300额定定子电流（额定定子电流（A A） 1019010190额定定子电压额定定子电压（kVkV）2020额定功率因数额定功率因数0.850.85额定转速额定转速（r/minr/min）30003000励磁方式励磁方式三三机机同同轴轴交交流，静止流，静止SCRSCR额定频率（额定频率（HzHz）5050额定励磁电压（额定励磁电压（V V） 426426短路比短路比0.5560.556额定励磁电流（额定励磁电流（A A） 20302030冷却方式冷却方式水氢氢水氢氢 额定氢压（额定氢压（Mpa)Mpa)0.30.3300300MWMW同步发电机的主要技术参数同步发电机的主要技术参数主变压器选择的内容n容量：发电厂的 + 变电站的n台数：n相数：3相?单相?n绕组数：双绕组，三绕组，自耦n接线组别：Y/dn调压方式：无载，有载n冷却方式：自然风冷，强迫风冷，强迫油循环风冷，强迫油循环水冷，等1 1、发电厂主变压器容量的确定（、发电厂主变压器容量的确定（1 1）1 1）单元接线）单元接线n按发电机额定容量扣除本机组的按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留厂用负荷后，留10%10%的裕度确定。的裕度确定。n扩大单元接线的变压器容量，按扩大单元接线的变压器容量，按上述算出的两台机容量之和确定。上述算出的两台机容量之和确定。2 2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则（1 1）当当发发电电机机电电压压母母线线上上负负荷荷最最小小时时，扣扣除除厂厂用用负负荷荷后后，主主变变压压器器应应能将剩余有功和无功送往系统。能将剩余有功和无功送往系统。厂用厂用直配负荷直配负荷1 1、发电厂主变压器容量的确定（、发电厂主变压器容量的确定（2 2）2 2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则（2 2）发发电电机机电电压压母母线线上上最最大大一一台台发发电电机机检检修修或或故故障障时时，主主变变能能从从系系统统倒倒送送功功率率保保证证母母线线上上最最大大负负荷荷的的需需要要。此此时时应应适适当当考考虑虑母母线线上上负负荷荷可可能能的的增增加加和变压器的允许过负荷能力。和变压器的允许过负荷能力。厂用厂用直配负荷直配负荷停用停用1 1、发电厂主变压器容量的确定（、发电厂主变压器容量的确定（3 3）2 2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则（3 3）发发电电机机电电压压母母线线上上有有两两台台或或以以上上主主变变时时，当当其其中中容容量量最最大大的的一一台台因因故故退退出出运运行行时时，其其余余主主变变在在允允许许的的正正常常过过负负荷荷范范围围内内，应应能能输输送送母母线线剩剩余余功功率的率的70%70%以上。以上。厂用厂用直配负荷直配负荷停用停用1 1、发电厂主变压器容量的确定（、发电厂主变压器容量的确定（4 4）2 2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则（4 4）因因系系统统经经济济运运行行要要求求需需限限制制本本厂厂出出力力时时，应应具具有有从从系系统统倒倒送送功功率率的的能能力，满足电压母线上最大负荷的要求。力，满足电压母线上最大负荷的要求。厂用厂用直配负荷直配负荷停用停用1 1、发电厂主变压器容量的确定（、发电厂主变压器容量的确定（5 5）说说明明：4条条原原则则确确定定4个个容容量量，取最大取最大2 2、变电站主变压器、变电站主变压器1 1）变电所主变容量，一般应按）变电所主变容量，一般应按510510年规划年规划负荷负荷来选择，根据城市规划、负荷性质、电网结构来选择，根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑，确定其容量。等综合考虑，确定其容量。2 2）重要变电所，应考虑一台主变停运，其余主）重要变电所，应考虑一台主变停运，其余主变容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足变容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足I I、IIII类负荷的供电。类负荷的供电。3 3）一般性变电所，当一台主变停运，其余主变）一般性变电所，当一台主变停运，其余主变容量应能满足全部负荷的容量应能满足全部负荷的70%80%70%80%。 2)2)3)3)k过过载载系系数，数，1.221)1)联络变的容量应能满足两种电压网络在各种不同联络变的容量应能满足两种电压网络在各种不同运行方式下，网络间的有功和无功功率的交换。运行方式下，网络间的有功和无功功率的交换。 2)2)联络变容量一般不小于接在两种电压母线上最大联络变容量一般不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，通过联络变来满足本侧负荷的要求；同时修时，通过联络变来满足本侧负荷的要求；同时在线路检修或故障时，通过联络变将剩余容量送在线路检修或故障时，通过联络变将剩余容量送入另一系统。入另一系统。 3.3.联络联络主变压器主变压器4. 主变压器台数的确定主变压器台数的确定n与系统有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，在一种电与系统有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，在一种电压等级下，主变应不少于压等级下，主变应不少于2台。台。n对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设3台主变。台主变。n与系统弱联系的中、小型电厂和低压侧电压为与系统弱联系的中、小型电厂和低压侧电压为610KV的变的变电所，或与系统联系只是备用性质时，可只装电所，或与系统联系只是备用性质时，可只装1台变压器。台变压器。 n联络变为布置和引线方便，通常只选一台，在中性点接地方联络变为布置和引线方便，通常只选一台，在中性点接地方式允许条件下，以选自耦变为宜。其第三绕组，即低压绕组式允许条件下，以选自耦变为宜。其第三绕组，即低压绕组兼作厂用备用电源或引接无功补偿装置。兼作厂用备用电源或引接无功补偿装置。 -与电压等级、接线形式、传输容量、和系统的联系与电压等级、接线形式、传输容量、和系统的联系等因素有密切关系。等因素有密切关系。5.5.主变压器型式的选择主变压器型式的选择 n330kV及以下电力系统，一般都应选三相变压器。及以下电力系统，一般都应选三相变压器。n500kV及以上电力系统中的主变相数的选择，除按及以上电力系统中的主变相数的选择，除按容量、制造水平、运输条件确定外，更重要的是考容量、制造水平、运输条件确定外，更重要的是考虑负荷和系统情况，保证供电可靠，进行综合分析，虑负荷和系统情况，保证供电可靠，进行综合分析，在满足技术、经济的条件下，来确定选用单相变还在满足技术、经济的条件下，来确定选用单相变还是三相变。是三相变。F相数的确定相数的确定-主变选择三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、运主变选择三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、运输条件和可靠性要求等因素输条件和可靠性要求等因素。a. 一般当最大机组容量为一般当最大机组容量为125MW及以下的发电厂，多采用三绕及以下的发电厂，多采用三绕组变压器。但每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的组变压器。但每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%及以上，否则选两台双绕组变合理。及以上，否则选两台双绕组变合理。b. 对对于于最最大大机机组组为为200MW以以上上的的发发电电厂厂，一一般般采采用用双双绕绕组组变变压压器，加联络变压器。器，加联络变压器。c. 在在110kV及以上中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变的及以上中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变的场所，均可优先选用自耦变。它损耗小，体积小，效率高，但场所，均可优先选用自耦变。它损耗小，体积小，效率高，但限流效果差，且变比不宜过大。限流效果差，且变比不宜过大。 -发电厂如以两种升高电压等级向用户供电或与系统连接时，发电厂如以两种升高电压等级向用户供电或与系统连接时，可采用二台双绕组或一台三绕组或自耦变。可采用二台双绕组或一台三绕组或自耦变。5.5.主变压器型式的选择主变压器型式的选择 F绕组数的确定绕组数的确定n我我国国110KV及及以以上上电电压压等等级级中中，变变压压器器三三相相绕绕组组都都采采用用“YN”连接；连接；n35KV采用采用“Y”连接，其中性点多通过消弧线圈接地。连接，其中性点多通过消弧线圈接地。n35KV以下，采用以下，采用“”连接。连接。n在发电厂和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以在发电厂和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响等因素，主变压器的接线组别一及限制三次谐波对电源的影响等因素，主变压器的接线组别一般都选用般都选用YN/-11常规接线。常规接线。 -变压器三相绕组的连接方式有变压器三相绕组的连接方式有“Y Y”和和“”两种，应根据具两种，应根据具体工程确定；接线组别必须和系统电压相位一致，采用时钟法表体工程确定；接线组别必须和系统电压相位一致，采用时钟法表示示5.5.主变压器型式的选择主变压器型式的选择 F绕组接线组别的确定绕组接线组别的确定n采用有载调压的情况采用有载调压的情况：n接接于于出出力力变变化化大大的的发发电电厂厂的的主主变变，特特别别是是潮潮流流方方向向不不固固定定，且且要求变压器副边电压维持在一定水平。要求变压器副边电压维持在一定水平。n接接于于时时而而为为送送端端，时时而而为为受受端端，具具有有可可逆逆工工作作特特点点的的联联络络变变压压器，为保证供电质量，要求母线电压恒定。器，为保证供电质量，要求母线电压恒定。n发电机经常在低功率因数下运行。发电机经常在低功率因数下运行。 -包包括括无无激激磁磁调调压压和和有有载载调调压压两两种种，其其调调压压范范围围分分别别在在10%以以内内和和30%。发发电电厂厂主主变变很很少少采采用用有有载载调调压压，220kV及及以以上上的的降降压变压器仅在电网电压变化较大时采用有载调压。压变压器仅在电网电压变化较大时采用有载调压。5.5.主变压器型式的选择主变压器型式的选择 F调压方式的确定调压方式的确定n自然风冷：自然风冷：7500KVA以下小容量变，以下小容量变，n强迫空气冷却：容量大于强迫空气冷却：容量大于10000KVAn强迫油循环水冷却强迫油循环水冷却n强迫油循环导向冷却强迫油循环导向冷却n水内冷变压器水内冷变压器n采用充气式变压器采用充气式变压器-随形式和容量不同而异随形式和容量不同而异5.5.主变压器型式的选择主变压器型式的选择 F冷却方式的确定冷却方式的确定第第4节节 限制短路电流的措施限制短路电流的措施1 1、限制短路电流的目的、限制短路电流的目的 采用轻型电器和截面较小的母线和电缆、金具等。采用轻型电器和截面较小的母线和电缆、金具等。2 2、限制短路电流的措施限制短路电流的措施 1 1）采用适宜的主接线形式及运行方式）采用适宜的主接线形式及运行方式 2 2）装设限流电抗器）装设限流电抗器 3 3）采用低压分裂绕组变压器）采用低压分裂绕组变压器2.1 2.1 采用适宜的主接线形式及运行方式采用适宜的主接线形式及运行方式n对大容量发电机采用单元接线。对大容量发电机采用单元接线。 n限制接入发电机电压母线的发电机台数和容量，尽可限制接入发电机电压母线的发电机台数和容量，尽可能在发电机电压级不用母线。能在发电机电压级不用母线。 n母线分段断路器断开运行。母线分段断路器断开运行。 n合理断开环网。合理断开环网。 n双回路按单回路运行。双回路按单回路运行。 2.2装设限流电抗器装设限流电抗器 电抗器是电阻值很小的电感线电抗器是电阻值很小的电感线圈。其主要参数是圈。其主要参数是Ie、Ue、Xk%（百分电抗）。参百分电抗）。参数间的数学关系如下：数间的数学关系如下：Xk为电抗器一相的感抗。为电抗器一相的感抗。 n线路电抗器线路电抗器n适用范围：适用范围：610kV电缆馈线。电缆馈线。仅在采用其它方法不见效时才采用。仅在采用其它方法不见效时才采用。n接入方式：在断路器和线路之间接入方式：在断路器和线路之间n取值范围：取值范围：300600A，Xk%选为选为3%6%。 n母线电抗器母线电抗器n适用范围：适用范围：主要用来限制发电厂内部的短路电流主要用来限制发电厂内部的短路电流n接入方式：接入方式：母线分段处母线分段处n取值范围：取值范围：Xk%选为选为8%12% n每臂自感每臂自感Ln互感互感Mn互感系数互感系数f (0.40.6) 分裂电抗器分裂电抗器每臂自感抗每臂自感抗XL=L两臂间的互感抗两臂间的互感抗Xm=fXLn正常运行时正常运行时n一臂短路时一臂短路时若若 f=0.5，忽略另一臂忽略另一臂负荷电流时负荷电流时考虑电动机考虑电动机短路瞬间反短路瞬间反馈电流时馈电流时3 33 3XX12n优点：优点：正常工作时电压损失较小，正常工作时电压损失较小，短路时限流作用强。短路时限流作用强。取值范围取值范围：XL%一般取一般取8%12%注注意意：分分裂裂电电抗抗器器的的短短路路等等值值电电抗抗与与每每臂臂自自感感抗抗间间的的关关系系取取决决于于其其运运行行中中的的接接线线方方式式及短路点的位置。及短路点的位置。n缺点：缺点：一臂负荷变动过大时，另一臂负荷变动过大时，另一臂将产生较大的电压波一臂将产生较大的电压波动；动；一臂短路，另一臂接有负荷一臂短路，另一臂接有负荷时，由于互感电势的作用，时，由于互感电势的作用，将在另一臂中产生感应过将在另一臂中产生感应过电压。电压。当当3 3端开路，自端开路，自1 1端到端到2 2端流过端流过I I，电压降电压降 当当2 2端开路，自端开路，自3 3端到端到1 1端流过端流过I I 分裂电抗器的等值电路分裂电抗器的等值电路v若若3端端无无电电源源，2端端有有电电源源，1端短路时，短路等值电抗为：端短路时，短路等值电抗为：2（1+f）XL=3XL(f=0.5时时)v若若1、2端端有有电电源源，3端端短短路路时，短路等值电抗为：时，短路等值电抗为：（1+f）XL/2-fXL=XL/4(f=0.5时时)采用低压分裂绕组变压器采用低压分裂绕组变压器正常工作时，高低压绕组正常工作时，高低压绕组的等值电抗的等值电抗( (穿越电抗穿越电抗) )： 高压侧有电源，低压侧一端短路高压侧有电源，低压侧一端短路时的等值电抗（半穿越电抗）时的等值电抗（半穿越电抗） ：高压侧开路，低压侧一端短路时，两个分高压侧开路，低压侧一端短路时，两个分裂低压绕组间的短路电抗（分裂电抗）：裂低压绕组间的短路电抗（分裂电抗）： 与与普普通通三三绕绕组组T T的的区区别别：2 2个个低低压压绕绕组组容容量量、电电压完全相同压完全相同n分裂低压绕组变压器的特点：分裂低压绕组变压器的特点： 与与普普通通变变压压器器相相比比，在在容容量量、电电抗抗相相同同情情况况下下，分分裂裂低低压压绕绕组组的的低低压压侧侧短短路路电电流流可可大大约约分分别别减减少少至至普普通变压器的通变压器的1/21/2、1/41/4。n适用范围：适用范围：常用在大型发电厂中作为厂用变，限制厂用电系统常用在大型发电厂中作为厂用变，限制厂用电系统的短路电流；的短路电流；也可用来与两台发电机组成扩大单元接线，以限制也可用来与两台发电机组成扩大单元接线，以限制发电机电压系统的短路电流。发电机电压系统的短路电流。 七、电气主接线的设计原则七、电气主接线的设计原则 电气主接线的设计作为厂站电气主接线的设计作为厂站电气设计的主体，是以电气设计的主体，是以设计设计任务书任务书为依据，以国家经济为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能节约投资，护方便，尽可能节约投资，就近取材，力争设备元件和就近取材，力争设备元件和设计的设计的先进性和可靠性，坚先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济持可靠、先进、适用、经济和美观的原则和美观的原则 n说明：说明：1 1）发电厂、变电站的电气设计）发电厂、变电站的电气设计 初步可行性研究阶段初步可行性研究阶段 可行性研究阶段可行性研究阶段 技术设计阶段技术设计阶段 施工设计阶段施工设计阶段2 2）任务书提供的原始资料）任务书提供的原始资料 厂站容量、机组台数、电压等级、厂站容量、机组台数、电压等级、出线回路数、主要负荷要求、电力出线回路数、主要负荷要求、电力系统参数和对电厂的要求、设计内系统参数和对电厂的要求、设计内容和范围等。容和范围等。初步可行性研究阶段初步可行性研究阶段的电气设计内容的电气设计内容n设计任务设计任务-进行地区性的规划选厂进行地区性的规划选厂 就电力系统、燃料供应、建厂就电力系统、燃料供应、建厂条件与规模、环境保护、厂条件与规模、环境保护、厂址方案等进行调查和论证。址方案等进行调查和论证。n主要工作主要工作-针对出线条件、总针对出线条件、总体布置设想提出意见。体布置设想提出意见。可行性研究阶段可行性研究阶段的电气设计内容的电气设计内容n设计任务设计任务-进行定点选厂和进行定点选厂和必要的论证计算，必要的论证计算，提出主要的设计提出主要的设计图纸图纸。n主要工作主要工作1）进行电厂主接线方案的比较和选择）进行电厂主接线方案的比较和选择2）说明各电压等级出线回路数和方向）说明各电压等级出线回路数和方向3）进行主要设备的选择和布置）进行主要设备的选择和布置4）提出厂用电率等主要经济指标）提出厂用电率等主要经济指标5）完成电气主接线图、配合其它专业）完成电气主接线图、配合其它专业完成厂区总平面布置图、主厂房平完成厂区总平面布置图、主厂房平面布置图等。面布置图等。技术设计阶段技术设计阶段的电气设计内容的电气设计内容n主要工作主要工作1）分析原始资料。）分析原始资料。2）电气主接线设计。）电气主接线设计。3）选择主要的电器设备，并对扩建）选择主要的电器设备，并对扩建工程中原有的设备进行校验；工程中原有的设备进行校验；4）厂用电接线的设计和布置。）厂用电接线的设计和布置。5）直流系统设计。）直流系统设计。6）设设计计二二次次系系统统，选选择择继继电电保保护护和和自动装置。自动装置。7）电气设备和电缆设施布置。）电气设备和电缆设施布置。8）过电压保护与接地设计。）过电压保护与接地设计。9）照明和检修网络设计。）照明和检修网络设计。10）通信系统设计。）通信系统设计。11）辅助车间设计。）辅助车间设计。n完成的图纸完成的图纸1）地区电力系统地理接线图）地区电力系统地理接线图2）地区电力系统单线图）地区电力系统单线图3）电厂接入系统方案比较图）电厂接入系统方案比较图4）电气主接线及方案比较图）电气主接线及方案比较图5）短路电流计算接线及等值阻抗图）短路电流计算接线及等值阻抗图6）高低压厂用电接线图）高低压厂用电接线图7）厂区电气建筑物平面布置图）厂区电气建筑物平面布置图8）各级电压配电装置平断面图）各级电压配电装置平断面图9）主控制楼（或网络控制楼）各层）主控制楼（或网络控制楼）各层平面布置图平面布置图10）机炉电集中控制室布置图）机炉电集中控制室布置图11）发电机出线小室布置图）发电机出线小室布置图12）发电机变压器组继电保护配置图）发电机变压器组继电保护配置图13）设备材料清单。）设备材料清单。施工设计阶段施工设计阶段的电气设计内容的电气设计内容 根据技术设计审查结果和主要设备落实情况，开根据技术设计审查结果和主要设备落实情况，开展施工图设计，准确无误地表达设计意图，按期展施工图设计，准确无误地表达设计意图，按期提出符合质量和深度要求的提出符合质量和深度要求的设计图纸、说明书、设计图纸、说明书、计算书和设备材料清单计算书和设备材料清单，满足设备定货需要，以，满足设备定货需要，以保证施工的顺利进行。保证施工的顺利进行。 3 3、电气主接线的设计程序、电气主接线的设计程序1 1）对原始资料分析）对原始资料分析2 2）主接线方案的拟定和）主接线方案的拟定和选择选择3 3）短路电流计算和主要）短路电流计算和主要电器选择电器选择4 4）绘制电气主接线图）绘制电气主接线图5 5）编制工程概算）编制工程概算说明说明1)1)原始资料主要包括：原始资料主要包括：n 工程情况工程情况n 电力系统情况电力系统情况n 负荷情况负荷情况n 环境条件环境条件n 设备供货情况设备供货情况n工程情况包括：工程情况包括： 电厂类型电厂类型 设计规划容量设计规划容量 单机容量和台数单机容量和台数 电厂可能的运行方式电厂可能的运行方式 最大负荷利用小时数最大负荷利用小时数n负荷情况包括：负荷情况包括： 负荷的性质负荷的性质 地理位置地理位置 输电电压等级输电电压等级 出线回路数出线回路数 输送容量输送容量n环境条件包括：环境条件包括： 气温、湿度、覆冰、污秽、风气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔、地震向、水文、地质、海拔、地震等等电力系统情况包括：电力系统情况包括：近期及远景规划近期及远景规划厂站在系统中的位置（地理和厂站在系统中的位置（地理和容量位置）和作用容量位置）和作用本期工程和远景与系统的连接本期工程和远景与系统的连接方式方式各级电压中性点接地方式各级电压中性点接地方式 工程概算的构成工程概算的构成主要设备主要设备器材费器材费安装工安装工程费程费其它费用其它费用设备原价设备原价主要材料费主要材料费设备运杂费设备运杂费备品备件购置费备品备件购置费生产器具购置费生产器具购置费直接费直接费间接费间接费税金税金人工费人工费材料费材料费施工机械使用费施工机械使用费施工管理费施工管理费临时设施费临时设施费劳动保险基金劳动保险基金施工队伍调遣费施工队伍调遣费营业税营业税教育附加费教育附加费城市维护建设税城市维护建设税工程设计费及预备费、联合试运转费、研究试验费、建设场地占用及清理费等小结小结1、电气主接线的概念、电气主接线的概念2、典型的主接线形式及其特点、典型的主接线形式及其特点3、厂站主变压器选择的原则、厂站主变压器选择的原则4、限制短路电流的措施、限制短路电流的措施5、主接线设计的内容和步骤、主接线设计的内容和步骤习题习题1、设设计计主主接接线线时时限限制制短短路路电电流流的的目目的的是是什什么？有哪些限流方法？么？有哪些限流方法？2、分分裂裂电电抗抗器器限限流流的的特特点点？在在接接线线中中如如何何连连接接？两两臂臂负负荷荷不不等等时时会会出出现现什什么么现现象象？3、分裂变压器为升压变压器、降压变压器、分裂变压器为升压变压器、降压变压器时是如何限流的？时是如何限流的？4、P1344-2、3、4、7、8、9、11 n请请画画出出该该电电网网的结构示意的结构示意n选选择择发发电电厂厂及及变变电电站站的的主主变变压压器器的的容容量量和和型式型式 习题习题1 1已知：已知：发电厂为火电厂，厂用电率为发电厂为火电厂，厂用电率为8%3#、4#机组额定容量分别为机组额定容量分别为100MW，COSH=0.851#、2#机组额定容量分别为机组额定容量分别为50MW，COSH=0.85厂站名称厂站名称项目项目电厂电厂变电站变电站1 1变电站变电站2 2变电站变电站3 3最大负荷（最大负荷（MWMW）4040101030302525最小负荷（最小负荷（MWMW）20205 520201515最大负荷功率因数最大负荷功率因数0.80.80.850.850.850.850.850.85最大负荷利用小时数（最大负荷利用小时数（h h）45004500400040005000500045004500低压侧线电压（低压侧线电压（kVkV）1010101010101010负荷等级（负荷等级（I II IIII II III）I: 30% II: 40% III: 30%I: 30% II: 40% III: 30%调调 压压要要 求求（kVkV）最大负荷时最大负荷时1010101010101010最小负荷时最小负荷时1111111111111111习题习题1供选择的变压器的型号供选择的变压器的型号SFPS7-63000/110SFPS7-50000/110SFP7-120000/110SFP7-180000/110S7-10000/35S7-12500/35SF7-25000/110SF7-31500/110SF7-20000/110SFZ7-25000/110补充：主接线中的设备配置补充：主接线中的设备配置隔离开关的配置隔离开关的配置n各种接线的断路器两侧应配置隔离开关；各种接线的断路器两侧应配置隔离开关；n各种接线的送电线路，应在线路侧应配置隔离开关；各种接线的送电线路，应在线路侧应配置隔离开关；n一台半断路器接线当只有一台半断路器接线当只有2串时需要在进出线回路配串时需要在进出线回路配隔离开关；隔离开关；n多角形接线进出线应配置隔离开关；多角形接线进出线应配置隔离开关；n中性点直接接地的普通变压器均应通过隔离开关接中性点直接接地的普通变压器均应通过隔离开关接地，自耦变压器中性点不经隔离开关接地；地，自耦变压器中性点不经隔离开关接地；n接在母线上的避雷器和电压互感器可合用一组隔离接在母线上的避雷器和电压互感器可合用一组隔离开关；不能在开关；不能在330500kV避雷器回路、一台半断路避雷器回路、一台半断路器接线各元件的电压互感器回路装隔离开关。器接线各元件的电压互感器回路装隔离开关。接地开关和接地器的配置接地开关和接地器的配置n断路器两侧的隔离开关在断路器侧应带有接地开关；断路器两侧的隔离开关在断路器侧应带有接地开关；n各种接线的线路隔离开关线路侧应带有接地开关，对各种接线的线路隔离开关线路侧应带有接地开关，对同塔双回路或多回路，当线路停电接地时，运行线路同塔双回路或多回路，当线路停电接地时，运行线路对停电线路的感应电流太大，超过一般接地开关的额对停电线路的感应电流太大，超过一般接地开关的额定电流时应装有灭弧能力的接地开关；定电流时应装有灭弧能力的接地开关；n母线可利用母线隔离开关带有接地开关接地，通常利母线可利用母线隔离开关带有接地开关接地，通常利用母线电压互感器倩的隔离开关装接地开关接地，用母线电压互感器倩的隔离开关装接地开关接地，220500220500kVkV母线接地点的设置需要通过计算确定。母线接地点的设置需要通过计算确定。n变压器各侧的隔离开关在变压器侧应带有隔离开关。变压器各侧的隔离开关在变压器侧应带有隔离开关。避雷器、阻波器、耦合电容器的配置避雷器、阻波器、耦合电容器的配置n610kV配电装置的母线和架空线进线处装设避雷器，对于有电缆的架空线，避雷器配电装置的母线和架空线进线处装设避雷器，对于有电缆的架空线，避雷器应装在电缆头附近；应装在电缆头附近；n35220kV户外配电装置的每段母线装设避雷器，架空线路不装避雷器，户外配电装置的每段母线装设避雷器，架空线路不装避雷器，SF6全封闭全封闭组合电器的架空线路侧应装设避雷器，组合电器的架空线路侧应装设避雷器，35kV及以上电缆进线段在电缆和架空线的连及以上电缆进线段在电缆和架空线的连接处；接处；n330500kV线路一般在线路侧装避雷器，配电装置的每段母线是否装设避雷器，要根线路一般在线路侧装避雷器，配电装置的每段母线是否装设避雷器，要根据避雷器与被保护设备的距离、母线及相关设备参数经计算确定；据避雷器与被保护设备的距离、母线及相关设备参数经计算确定；n变压器的变压器的330500kV侧、侧、330500kV高压并联电抗器应装设避雷器，变压器的高压并联电抗器应装设避雷器，变压器的220kV侧如母线避雷器较远，经计算需要时也应装设避雷器，三绕组变压器的低压侧一般侧如母线避雷器较远，经计算需要时也应装设避雷器，三绕组变压器的低压侧一般在一相上装设避雷器；在一相上装设避雷器；n分级绝缘的变压器中性点，可接地或不接地运行，应装设避雷器，非直接接地系统分级绝缘的变压器中性点，可接地或不接地运行，应装设避雷器，非直接接地系统中的变压器中性电应装设避雷器。中的变压器中性电应装设避雷器。n电力电容器的线端和不接地中性点应装设避雷器；电力电容器的线端和不接地中性点应装设避雷器；n各级电压配电装置的阻波器、耦合电容器要根据系统通信的要求配置。各级电压配电装置的阻波器、耦合电容器要根据系统通信的要求配置。电压互感器的配置电压互感器的配置 n母线：除旁母外，一般的工作、备用母线都装有一组电压互母线：除旁母外，一般的工作、备用母线都装有一组电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置。感器，用于同步、测量仪表和保护装置。 n线路：线路：3535KVKV及以上输电线路，当对端有电源时，为监视线路及以上输电线路，当对端有电源时，为监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸，需装有一台单相电压互有无电压、进行同步和设置重合闸，需装有一台单相电压互感器。感器。n发电机：一般装有发电机：一般装有2-32-3组电压互感器，一组供自动调节励磁组电压互感器，一组供自动调节励磁装置（三只单相装置（三只单相 双绕组）；一组供测量仪表、同步和保护双绕组）；一组供测量仪表、同步和保护装置使用（三相五柱式或三只单相接地专用互感器，开口三装置使用（三相五柱式或三只单相接地专用互感器，开口三角形供发电机在未并列前检查是否接地用），当负荷太大时，角形供发电机在未并列前检查是否接地用），当负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表用。可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表用。 5 5万万KWKW及以上的发电机中性点常接有单相电压互感器，用于及以上的发电机中性点常接有单相电压互感器，用于100%100%定子接地保护。定子接地保护。 n变压器：低压侧有时为满足同步或继电保护的要求，设一组变压器：低压侧有时为满足同步或继电保护的要求，设一组电压互感器。电压互感器。 电流互感器的配置电流互感器的配置n为满足测量和保护装置的要求，在发电机、变压器、出线、为满足测量和保护装置的要求，在发电机、变压器、出线、母线分段、母联断路器、旁路断路器等回路，均设有电流互母线分段、母联断路器、旁路断路器等回路，均设有电流互感器。感器。n中性点直接接地系统，一般按三相配置；对中性点非直接接中性点直接接地系统，一般按三相配置；对中性点非直接接地的系统，依具体情况，可按二相和三相配置。地的系统，依具体情况，可按二相和三相配置。n对保护用电流互感器使各主保护的保护区之间相互覆盖或衔对保护用电流互感器使各主保护的保护区之间相互覆盖或衔接，以消除保护死区。接，以消除保护死区。如：母差保护和供线路主保护的如：母差保护和供线路主保护的CT、一台半段路器接、一台半段路器接线中间断路器供变压器差动保护和供线路主保护的线中间断路器供变压器差动保护和供线路主保护的CT应交叉配置应交叉配置n为防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障，为防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。n为减轻内部故障时发电机的损伤，用于励磁调节的为减轻内部故障时发电机的损伤，用于励磁调节的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜装载发电机的中性点侧。于测量仪表的电流互感器宜装载发电机的中性点侧。n500kV变电所中，变电所中，220kV侧采用双母线带旁路接线时，在设有侧采用双母线带旁路接线时，在设有旁路断路器和母联兼旁路情况下，通常旁路断路器只代替线路旁路断路器和母联兼旁路情况下，通常旁路断路器只代替线路断路器，其断路器，其CT的配置与线路的相同，母联兼旁路断路器只代的配置与线路的相同，母联兼旁路断路器只代替变压器回路的断路器，其替变压器回路的断路器，其CT的配置与变压器回路相同。的配置与变压器回路相同。n在采用微机保护的情况下，不同保护尽量共用二次绕组，以减在采用微机保护的情况下，不同保护尽量共用二次绕组，以减少电流互感器二次绕组数量，但一个元件的两套主保护必须使少电流互感器二次绕组数量，但一个元件的两套主保护必须使用不同的二次绕组。用不同的二次绕组。如：如：500kV变电所的变电所的220kV母线、线路、变压器，以及重要的母线、线路、变压器，以及重要的220kV变电所的变电所的220kV母线、线路、变压器，为满足系统稳定母线、线路、变压器，为满足系统稳定要求一般都配置双套主保护，故要求一般都配置双套主保护，故220kV的的CT要带有要带有6个二次线个二次线圈圈-2个供线路或变压器保护、个供线路或变压器保护、2个供母线保护、个供母线保护、1个供失灵保个供失灵保护、护、1个供测量用。个供测量用。n500kV变电所的变电所的35kV66kV侧一般接所用变和无功补侧一般接所用变和无功补偿设备。在并联电抗器、电容器组和所用变回路，偿设备。在并联电抗器、电容器组和所用变回路，按两相式配置有按两相式配置有3个二次绕组的个二次绕组的CT，供电抗器或电供电抗器或电容器保护、母线保护和测量仪表用。在主变回路，容器保护、母线保护和测量仪表用。在主变回路，通常配置两组通常配置两组CT，一组带暂态特性和测量级的一组带暂态特性和测量级的CT按按三相式配置。带暂态特性的供三相式配置。带暂态特性的供500kV变压器差动保护变压器差动保护用，测量级供变压器测量仪表。另一组普通保护级用，测量级供变压器测量仪表。另一组普通保护级CT按两相式配置，供母线保护和后备保护用。按两相式配置，供母线保护和后备保护用。n220kV变电所的变电所的10kV侧一般接侧一般接10kV出线、所用变和无功补偿出线、所用变和无功补偿装置。在主变回路，通常要配置两组电流互感器，共装置。在主变回路，通常要配置两组电流互感器，共4个二次个二次绕组、绕组、3个普通保护级个普通保护级CT和和1个测量级，按三相式配置。普通个测量级，按三相式配置。普通保护级保护级CT供供220kV变压器保护用，测量级供变压器测量仪表，变压器保护用，测量级供变压器测量仪表，10kV出线、所用变和无功补偿设备回路，按两相式（或三相出线、所用变和无功补偿设备回路，按两相式（或三相式）配置有两个绕组的式）配置有两个绕组的CT，供保护和测量用。供保护和测量用。变压器各侧套管变压器各侧套管CT的配置的配置n当各侧主回路中独立的电流互感器二次绕组数量不够用时，当各侧主回路中独立的电流互感器二次绕组数量不够用时，出线套管中装设出线套管中装设CT作为补充。作为补充。n当主回路断路器检修电流互感器停用时，某些保护可临时接当主回路断路器检修电流互感器停用时，某些保护可临时接到套管电流互感器回路，作为主回路电流互感器用。到套管电流互感器回路，作为主回路电流互感器用。n在某些特殊接线方式下，利用引线套管在某些特殊接线方式下，利用引线套管CT代替主回路代替主回路CT以以减少设备节省投资。如线路变压器组接线的减少设备节省投资。如线路变压器组接线的110220kV变电变电所可用变压器所可用变压器110220kV出线套管出线套管CT接变压器和线路保护而接变压器和线路保护而省去省去110220kV独立的独立的CT。