第四章-电气主接线及设计

2/2094.1电气主接线设计原则和程序4.2主接线的基本形式4.3主变压器的选择4.4限制短路电流的方法4.5电气主接线设计举例第四章电气主接线及设计3/2094.1电气主接线设计原则和程序4/209一、电气主接线的重要性电气主接线是指一次设备的连接电路，又叫一次电路或主电路。它表示了电能产生、汇集、分配和传输的关系。主接线图一般画成单线图，用规定的图形和文字符号描述实际的主电路连接情况。图上的主要元件有G、T、QF、QS、TV、TA、母线和电抗器等设备。局部以三相表示（如TV、TA的配置）。图中描述的设备处于“正常状态”，即电路无电压和无外力作用下的状态。QF、QS处于断开位置。实际现场还应用“主接线模拟图”。5/209一、电气主接线的重要性电气主接线的重要性：电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体。它表明了各种设备的数量及连接情况。电气主接线决定了可能存在的运行方式，影响着运行的可靠性和灵活性。电气主接线决定了电气设备的选择，配电装置的布置。电气主接线决定了继电保护和控制的方式。6/209二、电气主接线的基本要求①根据系统和用户的要求，保证供电的可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求。因事故或因检修，导致的停电机会越少、停电影响范围越小、停电时间越短、停电后恢复供电越快，供电可靠性就越高。主接线的可靠性与设备的可靠程度、运行管理水平、运行值班人员等因素有密切关系。主接线的可靠性也必须与发电厂、变电所在系统中的地位和作用；接入电力系统的方式以及所供负荷性质相适应。即主接线的可靠性是相对的。7/209二、电气主接线的基本要求②保证运行的灵活性、方便性运行方式多，能适应各种工作情况（故障或检修）的转换。可以方便的投入、切除或停运机组、变压器或开关设备，而能满足供电要求。不应有多余设备，布置对称，操作时步骤少，避免误操作。8/209二、电气主接线的基本要求③在满足上述前提下，保证经济性降低投资：节约设备；选用合理的设备；简化控制和保护④应具有扩建的可能性考虑到电力负荷的增长，考虑以后扩建的可能性节约占地面积：合理选择主变降低运行费用：避免两级变压；减少电能损失9/209三、电气主接线的设计程序1、对原始资料分析工程情况：包括发电厂类型，设计规划容量，单机容量及台数，最大负荷利用小时数及可能的运行方式；设备供货情况电力系统情况：包括电力系统近期及远景发展规划，发电厂或变电站在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等；负荷情况：包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等；环境情况：考虑环境对于电气设备的选择和配电装置的实施的影响，还有对重型设备的运输条件的考虑；10/209三、电气主接线的设计程序2、主接线方案的拟定与选择3、短路电流计算和主要电器选择4、绘制电气主接线图5、编制工程概算概算的编制以设计图纸为基础，以国家颁布的《工程建设预算费用的构成及计算标准》、《全国统一安装工程预算定额》、《电力工程概算指标》以及其它有关文件和具体规定为依据，并按国家定价与市场调整或浮动价格相结合的原则进行，概算的构成主要有：主要设备器材费安装工程费其他费用11/2094.2主接线的基本接线形式12/209○、主接线的基本形式所谓电气主接线的基本形式是指典型的、常用的连接形式。不同的电压等级，主接线的形式会不一样。主接线的基本形式按有无汇流母线分为两大类：1、有汇流母线的基本接线形式2、无汇流母线的基本接线形式为什么要按有无汇流母线来划分？主接线的基本环节有三个：1、电源（或进线）环节（通常指发电机或变压器）2、母线环节3、出线（或馈线）环节13/209○、主接线的基本形式为什么要按有无汇流母线来划分？进出线较多时，为提高供电可靠性，必须使每一个出线能从任一电源获得供电。因此，最好的方法就是采用母线，即电源并不与各个出线直接相连，而是与母线连接把电能送到母线上，各个出线也连接在母线上来获取电能。这样以母线来汇集和分配电能，使整个主接线环节减少，简单清晰，运行方便可靠，也有利于安装和扩建。相应的缺点是：开关设备QF、QS增多，配对装置占地面积增大。14/209○、主接线的基本形式为什么要按有无汇流母线来划分？当进出线回数较少或相同时，可采用无母线的接线方式，由发电机、变压器直接和出线相连，减少了开关设备和占地面积。15/209○、主接线的基本形式对每一种基本接线形式，要求掌握：接线图：进出线环节如何与母线连接；开关设备如何连接可能存在的运行方式和运行特点优缺点：可靠性高或可靠性低及其具体体现适用场合：适用的电压等级；适用的出线回数等16/209一、有汇流母线的基本接线形式(一)单母线有汇流母线的接线形式可分为两大类：(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17/209(一)、单母线接线形式1.单母线：最原始、最简单的接线G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS5WL：线路（出线）QS1/QS2：电源隔离开关QS3：母线隔离开关QS4：线路隔离开关QF1/QF2：电源断路器QF3：出线断路器WB：母线QS5：接地开关18/209(一)、单母线接线形式1.单母线：最原始、最简单的接线单母线接线特点：只有一组母线，所有电源和出线都经过一台QF和QS接至母线上。母线保证发电机G1、G2并列工作，同时任何一条引出线都可以从母线上获得电源。G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS519/209(一)、单母线接线形式回路的基本组成：每一回路均装设有断路器QF和隔离开关QS。断路器用于在正常和故障情况下接通或断开电路。它具有专用的灭弧装置，所以可以开断、闭合正常的负荷电流或开断短路故障电流。1.单母线：最原始、最简单的接线G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS520/209(一)、单母线接线形式回路的基本组成：断路器两侧均装设有隔离开关，用于断路器停电检修时隔离电压。隔离开关没有专门的灭弧装置，开合电流能力很低。1.单母线：最原始、最简单的接线G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS521/209(一)、单母线接线形式回路的基本组成：电源支路中，发电机和发电机出口断路器（电源断路器）之间可以不装设隔离开关，因为断路器断开后，发电机也必然处于停机状态。1.单母线：最原始、最简单的接线G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS522/209(一)、单母线接线形式回路的基本组成：在线路隔离开关(QS4)的线路侧，通常装有接地开关（接地刀闸）。当线路停电之后，合上作为接地线使用。1.单母线：最原始、最简单的接线G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS523/209(一)、单母线接线形式倒闸操作：发电厂和变电所电气设备有运行、备用和检修三种工作状态。由于正常供电的需要或故障的发生，而转换设备工作状态的操作称为“倒闸操作”。倒闸操作正确与否，直接影响安全运行。1.单母线：最原始、最简单的接线G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS524/209(一)、单母线接线形式倒闸操作：倒闸操作主要涉及到拉合QF和QS；操作熔断器和合闸熔断器；投切继电保护装置或自动装置或改变其整定值；拆装临时接地线；改变中性点接地方式和电网的合环与解列操作等。1.单母线：最原始、最简单的接线G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS525/209(一)、单母线接线形式倒闸操作：倒闸操作的“五防”：1.单母线：最原始、最简单的接线1.防止带负荷拉合隔离开关2.防止带地线合隔离开关3.防止带电挂接地线4.防止误拉合断路器5.防止误入带电间隔G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS526/209(一)、单母线接线形式倒闸操作：根据QF和QS的作用不同，在倒闸操作中必须保证正确的操作顺序。以投切线路WL1为例，顺序如下：1.单母线：最原始、最简单的接线1、切除WL1（断电）2、投入WL1（送电）拉开QF3→QS4→QS3合上QS3→QS4→QF3QF3QS4QS3G1WBG2WL1QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS527/209(一)、单母线接线形式倒闸操作：可以发现，基本的倒闸操作原则是：1.单母线：最原始、最简单的接线1、操作QS必须是在QF断开的时候进行2、投入QS时，从电源侧往负荷侧合上QS3、退出QS时，从负荷侧往电源侧拉开QSQF3QS4QS3G1WBG2WL1QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS528/209(一)、单母线接线形式倒闸操作：为了防止误操作，必须：1.单母线：最原始、最简单的接线1、严格执行操作票制度和监视制度（组织措施）2、加装防止误操作的闭锁装置（技术措施）QF3QS4QS3G1WBG2WL1QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS529/209(一)、单母线接线形式优点：接线简单、清晰，所用电气设备少，操作方便，投资小，便于扩建QS隔离开关不作为操作电器，仅用作隔离电压1.单母线：最原始、最简单的接线QF3QS4QS3G1WBG2WL1QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS530/209①母线和母线侧隔离开关检修（清扫）时，在检修期间所有回路必须停止工作。(一)、单母线接线形式缺点：可靠性、灵活性较差。体现在：1.单母线：最原始、最简单的接线QF3QS4QS3G1WBG2WL1QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS531/209②母线和母线侧隔离开关短路，QF母线侧绝缘套管损坏时，所有电源回路断路器，均会因继电保护动作而跳闸，使所有出线在修复期间内停电。(一)、单母线接线形式缺点：可靠性、灵活性较差。体现在：1.单母线：最原始、最简单的接线QF3QS4QS3G1WBG2WL1QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS532/209③某一电源或出线断路器检修时，必须停止该回路的工作。(一)、单母线接线形式缺点：可靠性、灵活性较差。体现在：1.单母线：最原始、最简单的接线QF3QS4QS3G1WBG2WL1QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS533/209(一)、单母线接线形式适用场合：纯粹的单母线不能满足重要用户的要求，只适用于容量小、出线少的发电厂和变电所中。如果采用成套配电装置，由于其工作可靠性高，也可以对重要用户供电。如发电厂的厂用电就常采用单母线接线。1.单母线：最原始、最简单的接线QF3QS4QS3G1WBG2WL1QF1QS1QF2QS2WL2WL3QS534/209(一)、单母线接线形式2.单母线分段为了解决纯粹单母线缺点中的前两个问题，提高供电可靠性，可以用断路器将母线分段，从而形成单母线分段接线。如图：QFd两侧的隔离开关用于检修QFd时隔离电压。G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL3WL4WL2QFd35/209(一)、单母线接线形式2.单母线分段母线分段的数目取决于电源的数目和功率、电网的接线和电气主接线的工作形式。分段的数目一般在2～3段(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段)。引出线在各个母线段上分配时，应尽量使各分段的功率平衡。G1QF3WBG2WL1QS4QS3QF1QS1QF2QS2WL3WL4WL2QFd36/209(一)、单母线接线形式2.单母线分段运行方式：①正常运行时，分段断路器QFd断开。此时，它还应装有备用电源自动投入装置（BZT）。当任一电源故障，其电源QF自动跳闸断开时，在BZT的作用下，分段断路器QFd可以自动接通，保证全部引出线继续供电。这种运行方式还可以限制母线短路时短路电流的水平