变电站电气主接线讲义

电气主接线和自用电第一节电气主接线概述第二节主接线的基本接线形式第三节发电厂和变电站主变压器的选择第四节电气主接线设计第五节自用电和接线思考题与习题第一节电气主接线选择的原则和要求一、电气主接线概述▉电气主系统与电气主接线图▉电气主接线中的电气设备和主接线方式二、电气主接线的基本要求三、对变电所电气主接线的具体要求四、电气主系统中开关电器的配置原则▉断路器与隔离开关的配置原则▉断路器与隔离开关的操作顺序▉电气主系统与电气主接线图1.电气主系统电气主接线是由多种电气设备通过连接线，按其功能要求组成的接受和分配电能的电路，也称电气一次接线或电气主系统。2.电气主接线图用规定的设备文字和图形符号将各电气设备，按连接顺序排列，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。▉电气主接线中的电气设备和主接线方式1.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、接地装置以及各种无功补偿装置等。2.主接线方式常用的主接线方式有：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、内桥接线、外桥接线、一台半断路器接线、单元接线、和角形接线等。▉电气主接线的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，配电装置的布置，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。1.保证必要的供电可靠性和电能的质量；2.具有一定的运行灵活性；3.操作应尽可能简单、方便；4.应具有扩建的可能性；5.技术上先进，经济上合理。▉电气主系统中开关电器的配置原则当线路或高压配电装置检修时，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置隔离开关。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置可拆卸点。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置接地开关。对35kV及以上的母线，在每段母线上亦应设置1～2组接地开关，以保证电器和母线检修时的安全。▉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置。第二节电气主接线的基本接线形式一、单母线接线（接线图和特点）▉单母线分段接线（接线图和特点）▉单母线带旁路和单母线分段带旁路母线接线二、双母线接线▉双母线接线（概述、优点、缺点、适用范围和接线图）▉双母线分段和带旁路母线的接线方式▉用母联断路器兼作旁路断路器几种形式三、二分之三断路器接线四、变压器母线组接线五、单元接线六、桥形接线（概述、内桥接线、外桥接线和双断路器桥形接线）七、角形接线有汇流母线的基本接线形式(一)单母线(二)双母线1.单母线2.单母线分段3.单母线（分段）带旁路1.双母线2.双母线分段3.双母线（分段）带旁路4.3/2断路器接线5.变压器－母线组接线▉单母线接线—接线图各电源和出线都接在同一条公共母线上，其电源在发电厂是发电机或变压器，在变电所是变压器或高压进线回路。▉单母线接线—特点1.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置。2.单母线接线的主要缺点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。3.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出线不超过2回。▉单母线分段接线—接线图出线回路数增多时，可用断路器或隔离开关将母线分段，成为单母线分段接线，如图8-3所示。根据电源的数目和功率，母线可分为2～3段。▉单母线分段接线—特点1.单母线分段接线的优点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。这个缺点对单母线(分段或不分段)都存在适用于：多用于变电所的6~110KV配电装置、中小容量发电厂。6~10KV配电装置，出线回路6回以上时，每段容量不超过25MW；35~63KV配电，出线回路不超过8回；110~220KV配电，出线回路不超过4回。单母线带旁路：专设旁路断路器QFp和旁路母线WBp接线特点：旁路断路器QFp连接旁路母线WBp和工作母线WB。每一出线回路在线路隔离开关的线路侧再用一台旁路隔离开关QSp接至旁路母线WBp上。QS3QS4QFpWBpQSp电源1QF1WB电源2QS2QS1正常运行时：旁路断路器QFp和每条出线的QSp均是断开的，为单母线运行。这样，平时旁路母线不带电，减少故障可能。检修出线断路器QF1时：先合上QFp两侧隔离开关，再合上QFp，旁母带电；合上QSp，断开QF1、QS2、QS1，这样QF1退出工作，该线路经WB、QFp、WBp、QSp得到供电。单母线（分段）带旁路接线为了解决在检修断路器期间该回路必须停电的问题，可采用加装“旁路母线”的方法。即：增加一条称为“旁路母线”的母线，该母线由“旁路断路器”供电。其作用是：检修任一出线断路器时，由旁路断路器代替该出线断路器工作而使该回路不停电。1)单母线带旁路：“专用旁路断路器”；2)单母线分段带旁路：又包括“专用旁路断路器”和“分段断路器兼作旁路断路器”两种接线。单母线带旁路：专设旁路断路器QFp和旁路母线WBp优点：供电可靠性提高，保证了对重要用户的不间断供电，倒闸操作相对简单。缺点：增加了设备，从而增大了投资和占地面积。QS3QS4QFpWBpQSp电源1QF1WB电源2QS2QS1单母线带旁路：如果旁路母线同时与引出线和电源回路连接（虚线部分），则电源回路的断路器可以和本回路的其它设备同时检修。但此时接线比较复杂，将使配电装置布置困难和增加建造费用，所以旁路母线一般只与出线回路连接，即不包括图中虚线部分。QS3QS4QFpWBpQSp电源1QF1WB电源2QS2QS1单母线分段带旁路：①专设旁路断路器QFp和旁路母线WBp正常运行时：旁路断路器QFp和每条出线的QSp均是断开的，为单母线分段运行。检修出线断路器时：倒闸操作与前类似。可靠性有所提高，因为检修期间仍以单母线分段运行。QFd电源1WB电源2WBpQSpQFp(2)单母线分段带旁路：②分段断路器QFd兼作旁路断路器正常运行时：QS3QS4QFdQS1QS2QS5电源1电源2QS7QS6QF1QSpQFd、QS1、QS2闭合，QS3、QS4断开，QS5（母线分段隔离开关）断开，QS5断开，两段母线处于并列运行状态。旁路母线WBp平时不带电。检修QF1时可用旁路断路器代替其工作。注意：旁路断路器一般只能代替一台出线断路器工作，旁路母线一般不能同时连接两条及两条以上回路，否则当其中任一回路故障时，会使旁路断路器跳闸，断开多条回路。单母线分段带旁路：②分段断路器QFd兼作旁路断路器WBpQS3QS4QFdQS1QS2QS5电源1电源2QS7QS6QF1QSp检修QF1倒闸操作步骤：虚线提示单母线分段带旁路：②分段断路器QFd兼作旁路断路器WBpQS3QS4QFdQS1QS2QS5电源1电源2QS7QS6QF1QSp分段断路器兼作旁路断路器的其它接线形式：WBpWBpWBp不设母线分段隔离开关正常运行时，WBp均带电，故障几率大，但倒闸操作相对简单(2)单母线分段带旁路：②分段断路器QFd兼作旁路断路器单母线（分段）带旁路接线适用情况：6～10kV一般不设旁路母线，因为供电负荷小，供电距离短，而且一般可在网络中取得备用电源，同时大多为电缆出线，事故跳闸次数很少。35～60kV可不设旁路母线，因为重要用户多系双回线供电，有可能停电检修断路器。其次，断路器年平均检修时间短，通常为2－3天。110～220kV一般要设置旁路母线，因为110-220kV线路的输送距离远，输送功率大，停电影响长，断路器平均每年检修时间约需5－7天。▉双母线不分段接线（简述和优点）1.双母线接线简述下图所示为双母线接线，它有两组母线，一组为工作母线，一组为备用母线。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（简称母联断路器）连接。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。▉双母线不分段接线（缺点和适用范围）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，使得配电装置结构复杂，投资和占地面积增大。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。▉双母线不分段接线（接线图）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。▉双母线分段和带旁路母线的接线方式1.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置中。2.带旁路母线的双母线接线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路断路。▉双母线分段和带旁路接线方式（接线图）▉用母联断路器兼作旁路断路器几种形式当出线回路数较少时，为了减少断路器的数目，可不设专用的旁路断路器，而用母联断路器兼作旁路断路器，其接线如图8-10所示。母线Ⅰ母线Ⅱ母线Ⅲ隔离开关隔离开关断路器▉二分之三断路器接线方式两组母线之间接有若干串断路器，每一串有3台断路器，中间一台称作联络断路器，每两台之间接入一条回路，共有两条回路。主要优点：可靠性高；运行灵活性好；操作检修方便。主要缺点是投资大、继电保护装置复杂。在一台半断路器接线中，一般应采用交叉配置的原则，即同名回路应接在不同串内，电源回路宜与出线回路配合成串。此外，同名回路还宜接在不同侧的母线上。▉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