发电厂电气主接线及设计

第四章电气主接线及设计主要内容：1.电气主接线设计原则和程序2.主接线的基本接线形式3.主变压器的选择4.限制短路电流的方法5.各类发电厂和变电站的主接线的特点6.电气主接线设计举例第一节电气主接线设计原则和程序1、可靠性Ⅰ类负荷：即使短时停电也会造成人员伤亡和重大设备损坏，任何时间都不能停电Ⅱ类负荷：停电将造成减产，使用户蒙受较大的经济损失，仅在必要时可短时停电Ⅲ类负荷：Ⅰ、Ⅱ类负荷以外的其他负荷，停电不会造成大的影响，必要时可长时间停电（1）发电厂、变电站在电力系统中的作用和地位（2）负荷性质和类别Ⅰ类负荷、Ⅱ类负荷、Ⅲ类负荷可靠性、经济性、灵活性三个方面一、对电气主接线的基本要求定性分析和衡量主接线可靠性的标准：(1)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，以及母线或母线隔离开关检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对Ⅰ、Ⅱ类负荷的供电(3)发电厂或变电站全部停电的可能性(4)大型机组突然停运时，对电力系统稳定运行的影响及后果等因素（4）运行经验（3）设备制造水平二、灵活性1.调度灵活、操作方便2.适应发展、扩建方便三、经济性1.投资省2.占地少3.电能损耗少二、主接线的设计原则以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则三、主接线的设计程序1.对原始资料分析：工程、电力系统、负荷、环境和供货2.主接线的拟定和选择3.短路计算和主设备的选择4.绘制主接线5.编制工程概算(可行性研究、初步设计、技术设计、施工设计)原则：以进出线为主体，多于4回设母线作为中间环节。有汇流母线的电气主接线单母线接线双母线接线一台半断路器接线台断路器接线变压器母线组接线无汇流母线的电气主接线单元接线桥形接线角形接线311第二节主接线的基本形式（1）供电电源：在发电厂是发电机或变压器，在变电站是变压器或高压进线WL1WL2WL3WL4QF2QS21QS22QF1QS11QE单母线接线1.单母线接线一、单母线接线及单母线分段接线（2）电源可以在母线上并列运行，任一出线可以从任一电源获得电能，各出线在母线的布置尽可能使负荷均衡分配于母线上，以减小母线中的功率传输WL1WL2WL3WL4QF2QS21QS22QF1QS11QE（3）每条回路中都装有断路器和隔离开关。断路器：具有专用的灭弧装置，可以接通和断开负荷电流和短路电流隔离开关：没有灭弧装置，不能带负荷拉、合。为什么断路器两侧配有隔离开关？单母线接线（4）QE，线路隔离开关的接地开关（接地刀闸），用于线路检修时替代临时安全接地线（5）倒闸操作WL1WL2WL3WL4QF2QS21QS22QF1QS11QE单母线接线操作顺序：退出线路WL2：断开QF2→断开QS22→断开QS21恢复供电：合上QS21→合上QS22→合上QF2电气“五防”是指：防止误分、合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂接地线或合接地刀闸；防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）；防止误入带电间隔。防止误操作的措施：除严格按照操作规程实行操作票制度外，还应加装电磁闭锁、机械闭锁或电脑钥匙倒闸操作程序示意图：接受调令通告全值唱票复诵审核调令审核填操作票操作复查核对设备危险分析操作评价汇报调度实施操作模拟预演操作准备WL1WL2WL3WL4QF2QS21QS22QF1QS11QE优点：接线简单、操作方便、设备少、经济性好，便于扩建缺点：（1）可靠性较差（2）灵活性较差适用范围：一般适用于6-220kV系统中出线回路少，并且没有重要负荷的中小型发电厂和变电所2.单母线分段接线单母线分段接线WL1WL2WL3WL4QF3QS31QS32QF1QF2QFdS1S2WIIWI()（1）电源可以并列运行也可以分列运行（2）重要用户可以从不同段引出两回馈线（3）任一母线或母线隔离开关检修，只停该段，其他段继续供电（4）任一母线段故障，则只有该母线段停电（5）电源分列运行时，任一电源断开，则QFd自动接通优点：缺点：增了分段设备的投资和占地面积；某段母线故障或检修仍有停电问题；某回路的断路器检修，该回路停电；扩建时，需向两端均衡扩建适用范围：广泛应用于小容量发电厂的6-10kV接线和6-220kV变电站中二、双母线接线及双母线分段接线1.双母线接线WL3WL4QFcWL1WL2W1W2优点：(1)供电可靠①可轮流检修一组母线，而不使供电中断②一组母线故障后，能迅速恢复供电③检修任一出线的母线隔离开关时，只需停该隔离开关所在的线路和与此隔离开关相连的母线WL3WL4QFcWL1WL2W1W2将工作母线退出：合母联断路器两侧的隔离开关→合母联断路器→合备用母线上的隔离开关→再断开工作母线上的隔离开关→再断开母联断路器→断开母联断路器两侧的隔离开关设正常运行：一组为工作母线，一组为备用母线，母联断路器断开WL3WL4QFcWL1WL2W1W2(2)运行方式灵活①单母线运行②固定连接方式运行③两组母线分列运行分裂为两个电厂，限制短路电流。④特殊功能同期或者解列、融冰(3)扩建方便向双母线的任一方向扩建，不会影响两组母线的电源和负荷的自由组合分配，也不会造成原有回路停电缺点：（1）所用设备多（尤其是隔离开关），配电装置复杂（2）母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器，容易误操作（3）当一组母线故障时，仍会短时停电（4）检修任一回出线断路器，该回路停电适用范围：（1）6-10kV配电装置，出线带电抗器时（2）35-63kV配电装置，出线数超过8回，或电源较多、负荷较大时（3）110-220kV配电装置，出线回数为5回及以上2.双母线分段接线WL3WL4QF2WL1WL2ⅠQF1ⅡⅢQF3L优点：与双母线接线相比，增加了母联断路器QF2和分段断路器QF3、限流电抗器L，提高了供电可靠性和灵活性。缺点：增加了母联断路器和分段断路器的数量，配电装置投资增大。适用范围：应用于进出线较多的配电装置中，同时也被广泛应用于发电厂的发电机电压配电装置中。在220-500kV大容量配电装置中，也有采用双母线四分段接线的。三、带旁路母线的单母线和双母线接线旁路母线的作用：检修任一接入旁路母线的进、出线的断路器时，使该回路不停电检修QF1：合QFP1两侧的隔离开关→合QFP1→合QS15→断开QF1→断开QS13、QS111.单母线分段带旁路母线接线WL1WL2WL3WL4QF1QS11QS13QFdS1S2WIWIIWPQS15QFP2QFP1专用旁路断路器WL1WL2WL3WL4QF1QS11QS12QFdS1S2WIWIIWPQS15QF2pQF1p检修电源侧断路器旁路母线通过旁路隔离开关接至电源，然后断开电源侧的断路器，出线不会停电适用范围：用于出线较多的110KV及以上的高压配电装置中,对35KV以下的有特殊重要的一、二类用户时，亦可用这种接线。分段断路器兼作旁路断路器的接线旁路接到I段：QS3→QFd→QS2旁路接到II段：QS4→QFd→QS1正常运行：QS1、QFd、QS2合，QS3、QS4、QS5断，QFd作为分段断路器检修QF1：合QS5→断开QFd→断开QS2→合QS4→合QFd→合QS15→断开QF1、QS12、QS11WL1WL2QF1QS11QS3QFdS1S2WIWIIWPQS15QS4QS2QS1QS5QS12分段断路器兼旁路断路器接线形式QFW1W2QFW1W2QFW1W2(a）(b)(c)2.双母线带旁路母线接线具有专用旁路断路器的双母线带旁路接线WL3WL4QF1WL1WL2W1W2W3QF2母联兼旁路断路器接线形式W1W2W3W1W2W3W1W2W3(a)(b)(c)优点：不会造成短时停电。缺点：1多装了一台断路器和一套旁母线。2投资大，配电装置占地面积增多。3增加了误操作的几率。临时设置跨条：图4－9趋势：随着设备可靠性提高，备用容量的增加，保护的完善，逐步取消旁路接线。3.旁路母线设置的原则（1）6-10kV配电装置一般不设旁路母线（2）35-63kV配电装置，一般也不设旁路母线，当断路器不允许停电检修时，对于单母分段可设置不带专用旁路断路器的旁母（3）110-220kV一般需设旁路母线，出线回数较少时,可采用分段断路器或母联断路器兼旁路断路器的接线，下列情况需装设专用旁路断路器：①110kV出线7回及以上，220kV出线5回及以上时②对在系统中居重要地位的配电装置110kV出线6回及以上，220kV出线4回及以上时四.一台半断路器接线QF1W1W2QF2QF3优点：(1)任一母线故障或检修均不致停电(2)任一断路器检修，不引起停电(3)当同一串中有一条进线、一条出线时，当两组母线同时故障的极端情况下，可以通过联络断路器继续输送功率(4)隔离开关不作操作电气，仅在检修时起隔离电压的作用(5)除联络断路器内部故障外，其余任何断路器故障最多停一个回路两条原则：（1）电源线宜与负荷线配对成串，即要求同一个断路器串中，配置一条电源线和一条出线回路（2）当初期只有两串时，同名回路宜分别接于不同的母线侧，当达到三串时，同名线路可接于同侧母线W1W2QF1W1W2QF2QF3交叉接线非交叉接线缺点：所用断路器多，投资大，二次控制线和继电保护复杂，断路器动作频繁，检修次数多应用范围：广泛应用于超高压电网中，500kV变电站一般都采用这种接线方式五.变压器母线组接线QF1W1W2QF2优点：可靠性较高调度灵活扩建方便缺点：使用断路器和隔离开关多，投资大适用范围：远距离、大容量输电系统中，对系统稳定和供电可靠性要较高的变电站中采用无汇流母线的电气主接线G～(a)G～(b)六.单元接线(a)发电机－双绕组变压器单元接线;(c)发电机－变压器-线路单元接线(b)发电机－三绕组变压器单元接线G～(c)扩大单元接线G1～G2～G1～G2～TT（a）　（b）（a）发电机－变压器扩大单元接线（b）发电机－分裂绕组变压器扩大单元接线适用范围：发电机单机容量偏小（仅为系统容量的1%－2%）或更小，而电厂的升高电压等级又较高，可采用扩大单元接线。单元接线的特点：优点：（1）接线简单，开关设备少，操作简便（2）故障可能性小，可靠性高（3）由于没有发电机电压母线，无多台机并列，发电机出口短路电流相对减小（4）配电装置简单，占地少，投资省缺点：单元中任一元件故障或检修都会影响整个单元的工作适用范围：200MW及以上大机组一般采用与双绕组变压器组成单元接线，当电厂具有两种升高电压等级时，则装设联络变压器。七.桥形接线只有两台变压器和两条线路时，宜采用桥形接线，使用断路器最少。内桥：桥连断路器设置在变压器侧外桥：桥连断路器设置在线路侧（a）内桥（b）外桥T1T2QF1QF2QF3QS1QS2T1T2QF3内桥：特点：（1）一回线路检修或故障时，其余部分不受影响，操作简单。T1T2QF1QF2QF3QS1QS2L1L2（2）变压器切除、投入或故障时，相应回路短时停电，操作复杂。（3）线路侧断路器检修时，线路需较长时间停电。（4）穿越功率经过的断路器较多，使断路器故障和检修机率大。适用范围：输电线路较长(相对来说线路的故障机率较大)，而变压器又不需经常投、切及穿越功率不大的小容量配电装置中。外桥T1T2QF3L1L2（3）线路侧断路器检修时，变压器需较长时间停电。特点：（1）一回线路检修或故障时，有一台变压器短时停运，操作较复杂。（2）变压器切除、投入或故障时，不影响其余部分，操作简单。（4）穿越功率只经过断路器QF3，使断路器故障和检修及系统开环的机率小。适用范围：输电线路较短，变压器经常投、切及穿越较大的小容量配电装置中。八.角形接线（a）三角形接线（b）四角形接线（2）检修任一断路器时，只需断开其两侧的隔离开关，不会引起停电优点：（1）使用断路器少，且闭环运行时，可靠性和灵活性较高（4）任一回路故障