发电厂电气主接线及设计.ppt
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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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,
12、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
13、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
14、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
15、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
16、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
17、)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
18、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
19、,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
20、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
21、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
22、。 (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
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