发电厂电气主接线及设计.ppt

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 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 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 类负荷：、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 1）发电厂、变电站在电力系统中的作用和地位）发电厂、变电站在电力系统中的作用和地位 （2 2）负荷性质和类别）负荷性质和类别 类负荷、类负荷、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：定性分析和衡量主接线可靠性的标准： (1)(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)(2)线路、断路器或母线故障时，以及母线或母线隔离开关线路、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 及能否保证对及能否保证对 、 类负荷的供电类负荷的供电 (3)(3)发电厂或变电站全部停电的可能性发电厂或变电站全部停电的可能性 (4) (4) 大型机组突然停运时，对电力系统稳定运行的影响及后大型机组突然停运时，对电力系统稳定运行的影响及后 果等因素果等因素 （4 4）运行经验）运行经验 （3 3）设备制造水平）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 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 单母线接 线 1. 1. 单母线接线单母线接线 一、单母线接线及单母线分段接线一、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 （ （3 3）每条回路中都装有）每条回路中都装有 断路器和隔离开关。断路器和隔离开关。 断路器：断路器：具有专用的灭弧具有专用的灭弧 装置，可以接通和断开负装置，可以接通和断开负 荷电流和短路电流荷电流和短路电流 隔离开关：隔离开关：没有灭弧装置没有灭弧装置 ，不能带负荷拉、合。，不能带负荷拉、合。 为什么断路器两侧配有隔离开关？为什么断路器两侧配有隔离开关？ 单母线接 线 （4 4）QEQE，线路隔离开关的，线路隔离开关的 接地开关（接地刀闸），接地开关（接地刀闸）， 用于线路检修时替代临时用于线路检修时替代临时 安全接地线安全接地线 （5 5）倒闸操作）倒闸操作 单母线接 线 操作顺序：操作顺序： 退出线路退出线路WL2WL2： 断开断开QF2 QF2 断开断开QS22 QS22 断开断开QS21QS21 恢复供电：恢复供电： 合上合上QS21 QS21 合上合上QS22 QS22 合上合上QF2QF2 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：防止误操作的措施：除严格按照操作规程实行操作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、机械闭锁或电脑钥票制度外，还应加装电磁闭锁、机械闭锁或电脑钥 匙匙 倒闸操作程序示意图： 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 （1 1）电源可以并列运行也）电源可以并列运行也 可以分列运行可以分列运行 （2 2）重要用户可以从不同）重要用户可以从不同 段引出两回馈线段引出两回馈线 （3 3）任一母线或母线隔离）任一母线或母线隔离 开关检修，只停该段，其开关检修，只停该段，其 他段继续供电他段继续供电 （4 4）任一母线段故障，则只）任一母线段故障，则只 有该母线段停电有该母线段停电 （5 5）电源分列运行时，任一电源）电源分列运行时，任一电源 断开，则断开，则QFdQFd自动接通自动接通 优点：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：适用范围： 广泛应用于广泛应用于小容量发电厂的小容量发电厂的6-10kV6-10kV接线和接线和6-220kV6-220kV 变电站变电站中中 二、双母线接线及双母线分段接线 1. 双母线接线 优点：优点： (1) (1) 供电可靠供电可靠 可轮流检修一组母线，可轮流检修一组母线， 而不使供电中断而不使供电中断 一组母线故障后，能迅一组母线故障后，能迅 速恢复供电速恢复供电 检修任一出线的母线隔检修任一出线的母线隔 离开关时，只需停该隔离离开关时，只需停该隔离 开关所在的线路和与此隔开关所在的线路和与此隔 离开关相连的母线离开关相连的母线 将工作母线退出：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两侧的隔离开关合母联断路器合母联断路器合备用母线上合备用母线上 的隔离开关的隔离开关再断开工作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再断开母联断路 器器断开母联断路器两侧的隔离开关断开母联断路器两侧的隔离开关 设正常运行：设正常运行： 一组为工作母线，一组为工作母线， 一组为备用母线，一组为备用母线， 母联断路器断开母联断路器断开 (2) (2) 运行方式灵活运行方式灵活 单母线运行单母线运行 固定连接方式运行固定连接方式运行 两组母线分列运行两组母线分列运行 分裂为两个电厂，限制分裂为两个电厂，限制 短路电流。短路电流。 特殊功能特殊功能 同期或者解列、融冰同期或者解列、融冰 (3) (3) 扩建方便扩建方便 向双母线的任一方向向双母线的任一方向 扩建，不会影响两组扩建，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会造成原有回路停电 缺点：缺点： （1 1）所用设备多（尤其是隔离开关），配电装置复杂）所用设备多（尤其是隔离开关），配电装置复杂 （2 2）母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器，容易误操作）母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器，容易误操作 （3 3）当一组母线故障时，仍会短时停电）当一组母线故障时，仍会短时停电 （4 4）检修任一回出线断路器，该回路停电）检修任一回出线断路器，该回路停电 适用范围：适用范围： （1 1）6-10kV6-10kV配电装置，出线带电抗器时配电装置，出线带电抗器时 （2 2）35-63kV35-63kV配电装置，出线数超过配电装置，出线数超过8 8回，或电源较多、负荷较回，或电源较多、负荷较 大时大时 （3 3）110-220kV110-220kV配电装置，出线回数为配电装置，出线回数为5 5回及以上回及以上 2. 双母线分段接线 优点：优点：与双母线接线相比，增加了母联断路器与双母线接线相比，增加了母联断路器QF2 QF2 和分段断和分段断 路器路器QF3 QF3 、限流电抗器、限流电抗器L L ，提高了供电可靠性和灵活性。，提高了供电可靠性和灵活性。 缺点：缺点：增加了母联断路器和分段断路器的数量，配电装置投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。资增大。 适用范围：适用范围：应用于进出线较多的配电装置中，同时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。也被广泛应用于发电厂的发电机电压配电装置中。 在在220-500kV220-500kV大容量配电装置中，也有采用双母线大容量配电装置中，也有采用双母线 四分段接线的。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：旁路母线的作用： 检修任一接入旁路母线检修任一接入旁路母线 的进、出线的断路器时的进、出线的断路器时 ，使该回路不停电，使该回路不停电 检修检修QF1QF1： 合合QFP1QFP1两侧的隔离两侧的隔离 开关开关合合QFP1 QFP1 合合 QS15QS15断开断开QF1 QF1 断开断开QS13QS13、QS11QS11 1. 1. 单母线分段带旁路母线接线单母线分段带旁路母线接线 专用旁路断路器 检修电源侧断路器检修电源侧断路器 旁路母线通过旁路隔离旁路母线通过旁路隔离 开关接至电源，然后断开关接至电源，然后断 开电源侧的断路器，出开电源侧的断路器，出 线不会停电线不会停电 适用范围：适用范围： 用于出线较多的用于出线较多的110KV110KV 及以上的高压配电装置及以上的高压配电装置 中中, ,对对35KV35KV以下的有特以下的有特 殊重要的一、二类用户殊重要的一、二类用户 时，亦可用这种接线。时，亦可用这种接线。 分段断路器兼作旁路断路器的接线 旁路接到旁路接到I I段：段： QS3QFdQS2QS3QFdQS2 旁路接到旁路接到II II段：段： QS4QFdQS1QS4QFdQS1 正常运行：正常运行： QS1QS1、QFdQFd、QS2QS2合，合， QS3QS3、QS4QS4、QS5QS5断，断， QFdQFd作为分段断路器作为分段断路器 检修检修QF1QF1： 合合QS5QS5断开断开QFdQFd 断开断开QS2QS2合合QS4QS4合合 QFdQFd合合QS15QS15断开断开 QF1QF1、QS12QS12、QS11QS11 分段断路器兼旁路断路器接线形式 (a(a） (b) (c)(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具有专用旁路断路器的双母线带旁路接线 母联兼旁路断路器接线形式 (a) (b) (c)(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。 4临时设置跨条：图49 5趋势： 6 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： 110kV出线7回及以上，220kV出线5回及以上时 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 优点：优点： (1)(1)任一母线故障或检修均不致任一母线故障或检修均不致 停电停电 (2)(2)任一断路器检修，不引起停任一断路器检修，不引起停 电电 (3)(3)当同一串中有一条进线、一当同一串中有一条进线、一 条出线时，当两组母线同时条出线时，当两组母线同时 故障的极端情况下，可以通故障的极端情况下，可以通 过联络断路器继续输送功率过联络断路器继续输送功率 (4)(4)隔离开关不作操作电气，仅隔离开关不作操作电气，仅 在检修时起隔离电压的作用在检修时起隔离电压的作用 (5)(5)除联络断路器内部故障外，除联络断路器内部故障外， 其余任何断路器故障最多停其余任何断路器故障最多停 一个回路一个回路 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 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 优点：优点： 可靠性较高可靠性较高 调度灵活调度灵活 扩建方便扩建方便 缺点：缺点：使用断路器和隔使用断路器和隔 离开关多，投资大离开关多，投资大 适用范围：适用范围： 远距离、大容量输电系远距离、大容量输电系 统中，对系统稳定和供统中，对系统稳定和供 电可靠性要较高的变电电可靠性要较高的变电 站中采用站中采用 无汇流母线的电气主接线 六六. . 单元接线单元接线 (a)(a)发电机双绕组变压器单元接线发电机双绕组变压器单元接线; ; (c)(c)发电机变压器发电机变压器- -线路单元接线线路单元接线 (b)(b)发电机三绕组变压器单元接线发电机三绕组变压器单元接线 扩大单元接线 （a a）发电机变压器扩大单元接线）发电机变压器扩大单元接线 （b b）发电机分裂绕组变压器扩大单元接线）发电机分裂绕组变压器扩大单元接线 适用范围：适用范围： 发电机单机容发电机单机容 量偏小（仅为量偏小（仅为 系统容量的系统容量的1%1% 2%2%）或更小）或更小 ，而电厂的升，而电厂的升 高电压等级又高电压等级又 较高，可采用较高，可采用 扩大单元接线扩大单元接线 。 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 a）内桥 ）内桥 （ （b b）外桥）外桥 内桥： 特点：特点： （1 1）一回线路检修或故障时，其余）一回线路检修或故障时，其余 部分不受影响，操作简单。部分不受影响，操作简单。 （2 2）变压器切除、投入或故障时，）变压器切除、投入或故障时， 相应回路短时停电，操作复杂。相应回路短时停电，操作复杂。 （3 3）线路侧断路器检修时，线路需）线路侧断路器检修时，线路需 较长时间停电。较长时间停电。 （4 4）穿越功率经过的断路器较多，）穿越功率经过的断路器较多， 使断路器故障和检修机率大。使断路器故障和检修机率大。 适用范围：适用范围： 输电线路较长输电线路较长( (相对来说线路的故障机相对来说线路的故障机 率较大率较大) )，而变压器又不需经常投、切，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及穿越功率不大的小容量配电装置中 。 外桥 （3 3）线路侧断路器检修时，变压器）线路侧断路器检修时，变压器 需较长时间停电。需较长时间停电。 特点：特点： （1 1）一回线路检修或故障时，有一）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。台变压器短时停运，操作较复杂。 （2 2）变压器切除、投入或故障时，）变压器切除、投入或故障时， 不影响其余部分，操作简单。不影响其余部分，操作简单。 （4 4）穿越功率只经过断路器）穿越功率只经过断路器QF3QF3，使，使 断路器故障和检修及系统开环的机率断路器故障和检修及系统开环的机率 小。小。 适用范围：适用范围： 输电线路较短，变压器经常投、切及输电线路较短，变压器经常投、切及 穿越较大的小容量配电装置中。穿越较大的小容量配电装置中。 八. 角形接线 （a a）三角形接线 ）三角形接线 （ （b b）四角形接线）四角形接线 （2 2）检修任一断路器时，只需断开其两侧的隔离开关，不会）检修任一断路器时，只需断开其两侧的隔离开关，不会 引起停电引起停电 优点：优点： （1 1）使用断路器少，且闭环运行时，可靠性和灵活性较高）使用断路器少，且闭环运行时，可靠性和灵活性较高 （4 4）任一回路故障，只跳开与其相连的的）任一回路故障，只跳开与其相连的的2 2台断路器，不影响台断路器，不影响 其他回路供电其他回路供电 （3 3）隔离开关只用于检修时隔离电压，不作操作电器）隔离开关只用于检修时隔离电压，不作操作电器 缺点： （1）角形中任一台断路器检修，变开环运行，可靠性降低 。此时恰好有线路故障，则会影响其他回路供电，因此， 一般将电源与馈线回路交替布置。 （2）运行方式变化大，可能使设备选择发生困难，并使继 电保护装置复杂化 适用范围： 用于最终规模较明确的110kV及以上的配电装置中，且 以不超过六角形为宜 电气主接线方式小结 有汇流母线 无汇流母线 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 单母线接线单母线接线 单母线分段接线单母线分段接线 单母线带旁路母线接线单母线带旁路母线接线 单母线分段带旁路母线接线单母线分段带旁路母线接线 双母线接线双母线接线 双母线分段接线双母线分段接线 双母线带旁路母线接线双母线带旁路母线接线 双母线分段带旁路母线接线双母线分段带旁路母线接线 单元接线单元接线 桥形接线桥形接线 角形接线角形接线 九. 各种类型发电厂的变电所主接线的特点 一、火力发电厂电气主接线 1、中小型火电厂电气主接线 2、大型火电厂电气主接线 二、水力发电厂电气主接线 1、中等容量水电厂主接线 2、大容量水电厂主接线 三、变电所电气主接线 一、火力发电厂电气主接线 1、中小型火电厂电气主接线特点： 包括发电机电压接线及1-2级升高电压接线，且与系统相连 接 （1）设发电机电压母线 1）当机组容量小于6MW时，采用单母线；当机组容量大 于等于12MW时，采用双母线或单母线；当机组容量大 于25MW时，采用双母分段接线，并加装母线电抗器和 出线电抗器。 2）通常有2台及以上的主变压器与升高电压级联系，以 便将剩余功率输送到系统或从系统倒送功率 3）出线回路较多，供电距离较短，一般多采用电缆供电 ，为限制短路电流，可以加装出线电抗器 （2）在满足当地负荷的前提下，对100MW以上的机组，多 采用单元接线或扩大单元接线 （3）升高电压等级 升高电压等级不多于两级，接线方式具体分析，区别对待 1）可用双母线、单母线分段等接线，出线数多时，增设 旁路母线。 2）出线不多，最终接线方案已明确时，可采用桥形、角 形接线。 中型热电厂主接线 2. 大型火电厂接线 （1）在系统中地位重要，主要承担基本负荷，电利用小时 数高，对主接线要求较高 （2）地区负荷少，可不设发电机电压母线，发电机与主变 压器采用单元接线或扩大单元接线，大型机组出口至变 压器之间采用封闭母线 （3）升高电压部分多为220kV及以上电压等级，220kV一 般采用双母线带旁路母线接线，330-500kV当进出线为6 回及以上时，采用一台半断路器接线。联络变压器一般 采用自耦变压器 区域性火电厂主接线 二、水力发电厂电气主接线 发电机电压接线： 采用单元接线、扩大单元接线（发电机电压负荷很小或 全无）。 发电厂升高电压接： （1）当出线回路不多时，采用桥形接线或多角形接线 （2）当出线回路较多时，可用单母线分段、双母线， 双母线带旁路和一台半断路器接线形式。 机组的爬坡能力强：可担任调频和调相任务。 中等水电厂主接线 大容量的水电厂主接线 三、变电所电气主接线 变电站主接线的设计要求，基本上和发电厂相同，即根据 变电站在电力系统中的地位、负荷性质、出线回路数等条 件和具体情况确定。 通常变电站主接线的高压侧，应尽可能采用断路器数目较 少的接线，以节省投资，随出线数的不同，可采用桥形、 单母线、双母线及角形接线等。如果变电站电压为超高压 等级，又是重要的枢纽变电站，宜采用双母线分段带旁路 接线或采用一台半断路器接线。 变电站的低压侧常采用单母线分段或双母线接线，以便于 扩建。610kV馈线应选轻型断路器，若不能满足开断电 流及动稳定和热稳定要求时，应采用限流措施。 在变电站中最简单的限制短路电流方法是使变压器低压侧 分列运行；若分列运行仍不能满足要求，则可在变压器低 压侧装设电抗器或出线电抗器，一般尽可能不装限流效果 较小的母线电抗器。 10kV变电所电气主接线典型方案 变压器一次侧采用线变组单元接线。 1、一路外供电源 （1）装有一台变压器 一 次 侧 电 气 主 接 线 二次侧电气主接线图 续上页 变压器二次侧采用单母线接线。 续上页 变压器一次侧采用单单母线线接线线。 1、一路外供电源 （2）装有两台或以上变压变压 器 变压 器一 次侧 电气 主接 线 图 二次侧采用单母线分段接线。 低压配电屏采用抽出式柜，其插接头可起到隔离作用。 续上页 变压变压 器二次侧电侧电 气主接线线 图 续上页 设两路外供电源采用一用一备运行方式。 2、两路外供电源 一次侧电气主接线图 变压变压 器一次侧侧采用单单母线线接线线。 续上页 低压主接线仍采用单母线分段接线形式 低压配电屏采用固定分隔式，断路器为插入式安装。 二次侧电气主接线图 10kV配电所电气主接线典型方案 设变电变电 所由两路外供电源供电，其中电源1容量可供全部 负荷，电源2容量可供部分重要的负荷。 采用单母线分段接线。 电气主接线图 第三节 主变压器的选择 主变压器：在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户输 送电能的变压器 联络变压器：用于两个电压等级之间交换电能的变压器 厂（所）变压器：用于本厂（所）用电的变压器，也称自变 一、变压器台数的选择 1.发电厂变压器台数的选择 1）为保证供电可靠性，接在发电机电压母线上的主变压器一 般不少于两台 2）每单元接线变压器为一台。扩大单元接线时，两台发电机 配一台变压器 2.变电所变压器台数的选择 1）变电所中一般装设两台主变压器，以免一台主变故障或检 修时中断供电 2）对大型超高压枢纽变电所，为减小单台容量，可装设24台 主变压器 二.发电厂变电所变压器容量的选择 1发电厂主变压器容量的选择 1）单元接线的主变容量选择 按发电机的额定容量扣除本机组 的厂用电负荷后，留有10%的裕度 为厂用电率发电机额定功率额定功率因数 2）接于发电机电压母线上的主变容量 按下述条件，取最大的计算结果选择容量： a)当发电机电压母线上的负荷最小时，扣除厂负荷后， 主变将最大剩余功率送入电力系统。即 第i台发电机的额定视在功率 第i台发电机的厂用电率 发电机电压母线上最小负荷的视在功率 m n 发电机电压母线上的主变台数和发电机台数 b)发电机电压母线上的最大一台发电机停机，主变应能 从电力系统倒送功率，满足发电机电压母线上的最大 负荷和厂用电的需要。即 最大一台发电机的额定视在功率和最大 负荷的视在功率 c)若发电机电压母线上接有两台及以上主变时，其中一 台容量最大的主变退出运行时，应该能输送母线最大 剩余功率的70%以上，即 3)联络变压器的容量选择 一般不应小于接在两种电压母线上最大一台发电 机的容量，以保证该发电机停运时，通过联络变 压器来满足本侧负荷的需要。 2、变电所主变压器容量选择 1）所选择的n台主变压器的容量和，应该大于等于变电所 的最大综合计算负荷，即 nSNSmax 最大综合计算负荷的计算 （n-1)SN(0.60.7)Smax 且 (n-1)SNS（+ ） 2)装有两台及以上主变的变电所，当一台主变停运时，其 余主变容量一般应满足60%（220kV及以上电压等级的变 电所应满足70%）的全部最大综合计算负荷，以及满足全 部1类负荷S1和11类负荷S11 各出线的远景最大负荷和自然功率因数 同时系数，出线回路数越多其值越小，一般取0.80.95 线损率，取5% 三、变压器型式和结构的选择 1. 相数的选择 （1）300MW及以下机组单元接线的主变压器和330kV及以下 电力系统中，一般都应选用三相变压器。如受到运输条件 限制，亦可选单相变压器组。 （2）600MW机组单元接线的主变压器和500kV电力系统中的 主变压器，经综合比较，选择单相组成三相变压器 包括：相数的选择、绕组数的选择、绕组接线组别的选择包括：相数的选择、绕组数的选择、绕组接线组别的选择 、调压方式的选择、冷却方式的选择、调压方式的选择、冷却方式的选择 2. 绕组数的选择 （1）只有一种升高电压向系统供电的发电厂或只有两种 电压的变电所，采用双绕组变压器。 （2）有两种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂 以及有三种电压的变电所，可以采用双绕组变压器或三 绕组变压器 1）最大机组容量为125MW及以下，而且变压器各侧绕 组的通过容量均达到变压器额定容量的15%及以上时， 应优先考虑采用三绕组变压器。当某侧的通过容量少于 15%时，可采用双绕组变压器加联络变压器 2 2）最大机组为）最大机组为200MW200MW及以上的发电厂，宜采用发电机及以上的发电厂，宜采用发电机 双绕组变压器单元加联络变压器。联络变压器宜采用三绕组双绕组变压器单元加联络变压器。联络变压器宜采用三绕组 （包括自耦变压器），其低压侧作厂用电和启动电源。（包括自耦变压器），其低压侧作厂用电和启动电源。 3 3）当采用扩大单元接线时，宜采用低压分裂绕组变压器）当采用扩大单元接线时，宜采用低压分裂绕组变压器 ，以限制短路电流。，以限制短路电流。 4 4）在有三种电压的变电所中，如变压器各侧绕组的通过）在有三种电压的变电所中，如变压器各侧绕组的通过 容量均达到变压器额定容量的容量均达到变压器额定容量的15%15%及以上，或低压侧虽没有及以上，或低压侧虽没有 负荷，但需在该侧接无功补偿设备时，宜采用三绕组变压负荷，但需在该侧接无功补偿设备时，宜采用三绕组变压 器。器。 5 5）110kV110kV及以上的中性点直接接地系统中，凡需选用三绕及以上的中性点直接接地系统中，凡需选用三绕 变压器的场所，均可优先选用自耦变压器变压器的场所，均可优先选用自耦变压器 图2-1 3. 绕组接线组别的选择 变压器三相绕组的接线组别必须与系统电压相位一 致，否则不能并列运行 在我国： u110kV及以上电压，变压器三相绕组接成“YN”，称 为中性点直接接地系统，也称大电流接地系统。 u35kV采用“Y”或“D” ，35kV以下（不包含0.4kV） 一般都为“D”，中性点不接地或经消弧线圈接地， 称为中性点非直接接地系统，也称小电流接地系统 主变压器接线组别一般都采用YN，d11常规接线， 三绕组变压器采用YN,YN0,d11接线 4. 4. 调压方式的选择调压方式的选择 无激磁调压：范围较小无激磁调压：范围较小 和有载调压：可达和有载调压：可达3030，运行方式变化较大的情形；，运行方式变化较大的情形； 5. 5. 冷却方式的选择冷却方式的选择 (1)(1)自然风冷却自然风冷却 (2)(2)强迫空气冷却强迫空气冷却 (3)(3)强迫油循环水冷却强迫油循环水冷却 (4)(4)强迫油循环风冷却强迫油循环风冷却 (5)(5)强迫油循环导向冷却：效率最高强迫油循环导向冷却：效率最高 (6)(6)水内冷水内冷 第四节 限制短路电流的方法 一、选择适当的主接线 形式和运行方式 1、大容量发电机可采用单元 接线。 2、降压变电所，变压器低压 侧分列运行，也称为母线硬 分段。 3、双回路线路，在负荷允许 的条件下，按单回路运行。 4、环形供电网，在穿越功率 最小处开环运行。 1 1、加装母线电抗器、加装母线电抗器L1L1 目的：目的：让发电机出口断路器、变压器低压断路器、母联断路让发电机出口断路器、变压器低压断路器、母联断路 器和分段断路器等均能按各回路额定电流来选择器和分段断路器等均能按各回路额定电流来选择 位置：位置：母线分段处，损耗最小母线分段处，损耗最小 作用范围：作用范围：无论厂内（无论厂内（K1K1、K2K2）或厂外（）或厂外（K3K3）短路时，）短路时，L1L1 均可起限流作用均可起限流作用 二、加装限流电抗器 (常用于发电厂和变电所的610kV配电装置 ) 作用：限制该电抗器后发生故障时的短路电流；由 于短路时电压降主要产生在电抗器中，因而能在母线维 持较高的剩余电压。正常运行时，L2上的电压降不应大 于5%额定电压，K3处短路时，母线电压维持大于65%额 定电压； 2、加装线路电抗器L2 目的：限制电缆馈线短路电流 3 3、加装分裂电抗器、加装分裂电抗器 当分裂电抗器的分支电抗值与普通的电抗值相等时： 正常运行时，电压损失约为普通电抗器的一半。 短路时，限流作用与普通电抗器相同。 出线比普通电抗器多 3 3、加装分裂电抗器、加装分裂电抗器 三、采用低压分裂绕组变压器 当发电机容量较大时，采用低压分裂绕组变压器，组成扩大 单元接线，可以起到限制短路电流的效果。 正常运行时，低压分裂绕组的电抗值只相当于两分裂绕组 短路电抗的四分之一。 短路时，短路电抗比正常时电抗大，有显著的限流作用。 应用 (1)用于发电机-主变压器扩大单元接线 (2)用作高压厂用变压器，这时两个分裂绕组分别接至不 同的厂用母线段 第五节 电气主接线的设计举例 1. 对任务书原始资料进行分析 （1）工程情况 发电厂类型、装机容量、单机容量及 台数、可能的运行方式和年最大负荷利用小时数 （2）电力系统情况 发展规划、在电力系统中的地位 ，与系统的连接方式以及中性点接地方式 （3）负荷情况 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 （4）环境条件 （5）设备供货情况 2. 主接线方案的拟定与选择 3. 短路电流计算和主要电气设备的选择 4. 绘制电气主接线图及设计技术说明书 5. 编制工程概算 电气主接线的可靠性指标用某种供电方式下的可用度、平均 无故障时间、每年平均时间和故障频率等表示。 电气主接线的可靠性的计算程序 （1）根据电气主接线的形式，列出其中所有元件 （2）给出每个元件的故障率、修复率、计划检修率和停运时 间等 （3）确定系统故障判据，即规定主接线正常和故障条件 （4）建立数学模型，选择要计算的可靠性指示，如系统故障 率、平均无故障工作时间等 （5）采用合适的可靠性计算方法，例如网络法、状态空间法 等，计算电气主接线系统的可靠性指标 经济性比较 （1）综合总投资O的计算 OO0（1a/100）（万元） （2）年运行费用U的计算 U=A+U1+U2 （万元） （3）静态比较法 （4）动态比较法（最小年费用法） 电气主接线设计举例 某火力发电厂原始资料： （1）装机4台，分别为 2×50MW， UN10.5kV 2×300MW，UN15.7kV （2）年利用小时数 取Tmax=6500h (3)环境条件 无特殊要求 （4）厂用电率 按6%计算 电力负荷及与电力系统连接情况 （1）10.5kV电压级 电缆馈线6回，每回平均输送容量3600kW 。最大20负荷MW，最小15负荷MW，cos=0.8 （2）220kV电压级 架空线5回，每回平均容量5000kW，最大 负荷250MW，最小负荷200MW，cos=0.8 （3）500kV电压级 架空线4回，备用线1回。500kV与容量为 3500MW的电力系统连接。