电气主接线

4.12电气主接线考试大纲12.1掌握电气主接线的主要形式及对电气主接线的基本要求12.2了解各种主接线种主要电气设备的作用和配置原则12.3了解各种电压等级电气主接线限制短路电流的方法4.12.1电力系统电气主接线的形式和基本要求1．主接线的基本要求（1）可靠性电气接线必须保证用户供电的可靠性，应分别按各类负荷的重要性程度安排相应可靠程度的接线方式。保证电气接线可靠性可以用多种措施来实现。（2）灵活性电气系统接线应能适应各式各样可能运行方式的要求。并可以保证能将符合质量要求的电能送给用户。（3）安全性电力网接线必须保证在任何可能的运行方式下及检修方式下运行人员的安全性与设备的安全性。（4）经济性其中包括最少的投资与最低的年运行费。（5）应具有发展与扩建的方便性在设计接线方时要考虑到5～10年的发展远景，要求在设备容量、安装空间以及接线形式上，为5～10年的最终容量留有余地。4.12.1电力系统电气主接线的形式和基本要求2．单母线接线（1）单母不分段每条引入线和引出线的电路中都装有断路器和隔离开关，电源的引入与引出是通过一根母线连接的。单母线不分段接线适用于用户对供电连续性要求不高的二、单母线不分段接线三级负荷用户。4.12.1电力系统电气主接线的形式和基本要求（2）单母线分段接线单母线分段接线是由电源的数量和负荷计算、电网的结构来决定的。单母线分段接线可以分段单母线分段接线运行，也可以并列运行。用隔离开关、负荷开关分段的单母线接线，适用于由双回路供电的、允许短时停电的具有二级负荷的用户。用断路器分段的单母线接线，可靠性提高。如果有后备措施，一般可以对一级负荷供电。4.12.1电力系统电气主接线的形式和基本要求（3）带旁路母线的单母线接线当引出线断路器检修时，用旁路母线断路器代替引出线断路器，给用户继续供电。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。通常35kV的系统出线8回以上、110kV系统出线6回以上，220kV系统出线4回以上，才考虑加设旁路母线。4.12.1电力系统电气主接线的形式和基本要求（4）单母线分段带旁路在正常运行时，系统以单母线分段方式运行，旁路母线不带电。如果正常运行的某回路断路器需退出运行进行检修，闭合旁路断路器，使旁路母线带电，合上欲检修回路旁路隔离开关，则该线路断路器可退出运行，进行检修。这种旁路母线可接至任一段母线，在容量较少的中小型发电厂和35～110kV变电所中获得广泛应用。4.12.1电力系统电气主接线的形式和基本要求3．双母线接线（1）双母线接线一组作为工作母线，另一组作为备用母线，在两组母线之间，通过母线联络断路器（简称为母联断路器）进行连接。把双母线系统形成单母线分段运行方式，即正常运行时，使两条母线都投入工作，母联断路器及其两侧隔离开关闭合，全部进出线均匀分配两条母线。这种运行方式可以有效缩小母线故障时的停电范围。4.12.1电力系统电气主接线的形式和基本要求双母线接线主要优点有：1）检修任一组母线时，不会中断供电。2）检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开该回路，其它回路倒换至另一组母线继续运行。3）工作母线在运行中发生故障时，可将全部回路换接至备用母线，迅速恢复供电。4）任一回路断路器检修时，可用母联断路器代替其工作。5）方便试验。需要对某回路做试验时，只需把此回路单独切换至备用母线即可。4.12.1电力系统电气主接线的形式和基本要求（2）双母线带旁路接线在双母线接线方式中，为使线路在出线断路器检修时不中断供电，可采用带旁路接线。当110kV系统出线6回以上，220kV出线4回以上，可采用专用旁路断路器。旁路母线可接至任一组母线。4.12.1电力系统电气主接线的形式和基本要求4．一个半断路器接线一个半断路器接线可归属于双母线类接线。在两组母线之间，每三个断路器形成一串。每串连接两条回路。相当于每一个半断路器带一条回路，故称之为一个半断路器接线，也称为3／2接线。在一个半接线的每串断路器中，位于中间的断路器称为联络断路器。运行中两母线及全部断路器都投入工作，形成多重环状供电。4.12.1电力系统电气主接线的形式和基本要求5．双母线单（双）分段带旁路接线为进一步缩小母线故障的影响范围，对于可靠性要求较高的330～500kV超高压系统，当进出线达到6回以上时，可采用双母线单段或双分段带旁路接线。这种接线是把工作母线分为两段，在两段工作母线之间，两工作母线与备用母线之间都设置有母联断路器。4.12.1电力系统电气主接线的形式和基本要求6．变压器—母线接线各出线经过断路器分别接在母线上，变压器直接经隔离开关接到母线上，组成变压器—母线接线。电源和负荷可以自由调配。由于变压器是高可靠性设备，所以直接接在母线上，对母线的运行并不产生严重影响，一旦变压器故障时，接在母线上的各断路器开断，这时不会影响对用户的供电。在出线数目很多时也可以用一台半断路器接线形式。这种接线在远距离大容量输电系统中应用时，对系统稳定与可靠性均有良好的效果。4.12.1电力系统电气主接线的形式和基本要求7．无母线接线（1）桥式接线对于具有双电源进线、两台变压器终端式的总降压变电所，可采用桥式接线。它实质是连接两个35～110kV“线路─变压器组”的高压侧，其特点是有一条横联跨桥的“桥”。根据跨接桥横连位置不同，分为内桥接线和外桥接线。4.12.1电力系统电气主接线的形式和基本要求1）内桥接线的跨接桥靠近变压器侧，桥开关装在线路开关之内，变压器回路仅装隔离开关，不装断路器。采用内桥接线可以提高改变输电线路运行方式的灵活性。内桥接线适用于：对一、二级负荷供电；供电线路较长；变电所没有穿越功率；负荷曲线较平稳，主变压器不经常退出工作；终端型工业企业总降压变电所。4.12.1电力系统电气主接线的形式和基本要求2）外桥接线跨接桥靠近线路侧，桥开关装在变压器开关之外，进线回路仅装隔离开关，不装断路器。外桥接线适用于：对一、二级负荷供电；供电线路较短；允许变电所有较稳定的穿越功率；负荷曲线变化大，主变压器需要经常操作；中间型工业企业总降压变电所，宜于构成环网。4.12.1电力系统电气主接线的形式和基本要求（2）角形接线当母线闭合成环，断路器数等于进出线回路数，即构成了角形接线，一般应将同名回路相互交替布置。一般不超过六角形。这种接线不利于扩建，适用于最终建设规模比较明确的110kV及以上的发电厂升压站或变电所中。4.12.1电力系统电气主接线的形式和基本要求（3）单元接线将发电机、变压器及线路直接连接成一个单元称为单元接线。单元接线主要有三种形式：即发电机—变压器单元、变压器—线路单元及发电机—变压器—线路单元等。一般应用于下列情况：1）同一地区有几个大型电厂能源丰富，可以合起来建一个公共的枢纽变电所时。2）电厂地位狭窄平面布置有困难时。3）电厂离枢纽变电所较近，直接引线比较方便时。4.12.2电气设备的作用和配置1.断路器和隔离开关（1）作用电源进线与引出线由断路器和隔离开关连接到母线，其中断路器用来接通与切换电路中的负荷电流与故障短路电流。隔离开关的作用是利用其可见断口隔离电压，使停电设备与带电设备隔离，以保证人身及设备工作的安全。4.12.2电气设备的作用和配置（2）配置1）电气主接线：断路器两侧都有电源，在两侧都装设一组隔离开关。用户侧没有电源，原则上可只装设一组母线隔离开关，也可在线路侧也装设一组隔离开关。2）电源进线：电源是发电机，只需在母线侧装设一组隔离开关，有时为了发电机停机后做试验方便，在发电机和断路器之间亦可装设一组隔离开关。电源是双绕组变压器：在断路器的母线侧装设一组隔离开关，如是三绕组变压器需在断路器的两侧各装设一组隔离开关。3）断路器与隔离开关配合操作：先合隔离开关，后合断路器；先断开断路器，后断开隔离开关。在断路器与隔离开关之间应加装电磁或机械闭锁装置。4.12.2电气设备的作用和配置2．负荷开关负荷开关是专门用于接通和切断负荷电路的开关设备，它具有简单的灭弧装置，不能切断短路电路，能通断一定的负荷电流和过负荷电流。通常负荷开关与熔丝（管形熔断器）串联，借助（管形熔断器的）熔丝切断短路电流。负荷开关断开后，与隔离开关一样具有明显的断开间隙。4.12.2电气设备的作用和配置3．熔断器熔断器是一种简单的保护电器。当电路发生过负载或短路故障时，故障电流超过熔体的额定电流，熔体被电流迅速加热熔断，从而切断电流，防止故障扩大。熔断器的功能主要是对电路及电路中的设备进行短路保护。4.12.2电气设备的作用和配置4.互感器1）隔离高压电路。互感器一次侧和二次侧没有电的联系，只有磁的联系，因而使测量仪表和保护电器与高压电路隔开，以保证二次设备和人员的安全。2）使测量仪表和继电器小型化和标准化。如电流互感器副绕组的额定电流都是5A；电压互感器副绕组电压通常都规定为100V。3）可以避免短路电流直接流过测量仪表和继电器的线圈，使其不受大电流的损坏。4.12.3限制短路电流的方法1．选择适当的主接线形式和运行方式（1）对具有大容量机组的发电厂中采用单元接线；（2）在降压变电所中，可采用变压器低压侧分列运行方式，即所谓母线硬分段接线；（3）对具有双回路电路，在负荷允许条件下可按单回路运行；（4）对环形供电网络，可在环网中穿越功率最小处开环运行。4.12.3限制短路电流的方法2．加装限流电抗器（1）加装普通电抗器1）出线端加装出线电抗器用来限制电缆馈线支路短路电流。它只能在电抗器后面临近点短路时才有限制短路电流的作用。通常在架空线路上不装设电抗器。线路电抗器不仅限制短路电流，而且能在母线上能维持较高的剩余残压（大于65％UN）。通常线路电抗器的百分电流值为3％～6％。4.12.3限制短路电流的方法2）母线电抗器装设在母线分段的地方，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各回路额定电流来选择，不因短路电流过大而升级。一般设计主接线时，为了限制发电机电压母线短路电流，应首先考虑在分段断路器回路或联络断路器回路中以及主变压器回路中安装电抗器，只有经过计算认为限制效果不够时，才考虑装设线路电抗器。一般当电厂和系统容量较大时，两种电抗器都需要安装。为了运行操作方便和减小母线各段之间电压差，母线分段不宜超过三段，母线电抗器的电抗百分值应取8％～12％。4.12.3限制短路电流的方法（2）分裂电抗器分裂电抗器在结构上与普通电抗器相似，只是线圈中心有一个抽头3，中间抽头一般用来连接电源、两个a）分裂电抗器接线图分支（又称两臂）1和b）分裂电抗器等值电路图2用来连接大致相等的c）正常运行时的等值电路图两组负荷。4.12.3限制短路电流的方法当分裂电抗器的电抗值与普通电抗器的电抗值相同时，两者在短路时的限流作用一样，但正常运行时电压损失只有普通电抗器的一半，而且比普通电抗器多供一倍的出线，减少了电抗器的数目。运行中当两个分支负荷不等或者负荷变化过大时，将引起两臂电压偏差，造成电压波动，甚至可能出现过电压。所以一般分裂电抗器的电抗百分值取8％～12％。分裂电抗器在主接线中，可以装设在电缆馈线上，每个臂可以接一回出线或几回出线。分裂电抗器串接在发电机回路中，不仅起着出线电抗器的作用，而且也起着母线电抗器的作用。4.12.3限制短路电流的方法3．采用分裂低压绕组变压器当发电机容量较大时，采用分裂低压绕组变压器组成扩大单元接线。分裂绕组变压器在正常工作和低压侧短路时其电抗值不相同，从而起到限制短路电流效果。低压分裂绕组正常运行时的电抗值，只相当两分裂绕组短路电抗的1/4。当一个分裂绕组出线（如2’）发生短路时，来自系统的短路电流则遇到限制。对大型容量机组，特别是复式双轴汽轮发电机组或具有双绕组的发电机，接线比较方便。如用于高压厂用变压器，可将两个分裂绕组接至厂用电的两个不同的分段上。