5 第四章 电气主接线及设计(2)
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发电厂电气部分：第4章 电气主接线
QS1
QS2
② 灵活性高的体现： 各个电源和各个负荷可以任意分配 到某一组母线上，能灵活的适应电力系统中各种运行方式 的调度和潮流变化的需要。
33
② 灵活性高的体现：
通过导闸操作，
可以实现各种
QS3
运行方式：
QS1
QS2
（a）当QFC断开，一组母线运行，另一组母线备用，全 部
进出线均接在工作母线上，构成单母线接线； （b）两组母线同时工作，并通过QFC并列运行（即所有开关
7
1、可靠性
（2）负荷性质和类别
级别
I类负荷
II类负荷
停电影响
人身伤亡，重大设 备损坏，政治、经 济上重大损失
政治、经济造 成较大损失， 设备局部损坏 大量减产等
允许停电 时间
备用电源自动投入 时间，特别重要负 荷不允许停电
允许短时停电 几分钟，备用 电源手动投入 时间。
对供电电 两个独立电源供电 两回路供电 源要求 自备电源
回路数和停电时间； （4）保证对全部的I类负荷和大部分II类负荷的供电； （5）尽量避免发电厂或变电所全部停电的可能性； （6）大型机组突然停运时，不应危及电力系统稳定运行。
11
一、电气主接线设计的基本要求：
2、灵活性
电气主接线能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行 方式的转换。 灵活性主要包括以下几个方面：
电气主接线及设计
图4—1 单母线接线
主要设备作用介绍： 汇流母线 汇集、传输、分配电能 断路器 具有灭弧装置
作用：接通或断开正常回路中的负荷或故障回路短路电流（简 述工作过程）---控制电器又是保护电器。每回路至少有一台。 隔离开关 没有灭弧装置，严禁用来接通或断开电路中的负 荷或短路电流（否则造成短路故障—误操作）。 作用：将停运的电器（如QF、W）与带电部分隔离或等电位
操作（简述工作过程）。起隔离电压的作用，属于隔离电器。
设置原则：断路器的电源侧设置；防止过电压入侵正在检修的 断路器，断路器的用户侧也设置。 隔离开关的 类型：按在主接线的位置 1）母线隔离开关：与母线相连的隔离开关； 2）线路隔离开关：与线路相连的隔离开关； 3）接地开关：导电回路与地间的QS隔离开关（QE4）。
断路器和隔离开关的操作规程：
1． 同一回路QF、QS运行操作---防止误操作 严格按照操作规程，实行操作票制度，对QS实行“先通后断”
（即接通回路时，先合QS，后QF；断开时，反之）的操作，保证 仅用QF接通或断开电路。 用来防止误操作的闭锁装置---电磁闭锁、机械闭锁或电脑钥匙。
2．同一回路 WQS和 LQS的运行操作---减少误操作停电范围
定性分析和衡量主接线可靠性的基本标准： 1）断路器检修时，能否不影响供电. 2）断路器、线路或母线故障及母线隔离开关检修时，停运的出线
回路数和停电时间的长短，以及能否保证对一类用户供电。 3）发电厂或变电所全部停电的可能性。 4）大型机组突然停运时，对电力系统稳定性的影响与后果。 2.灵活性 1）操作的方便性。 2）调度方便性。主接线能适应系统或本厂所的各种运行方式 3）扩建方便性。具有初期—终期—扩建的灵活方便性。 3.经济性 1）投资省 设备少且廉价（接线简单且选用轻型断路器）。 2）占地面积少 一次设计，分期投资,尽快发展经济效益。 3）电能损耗少 合理选择变压器的容量和台数，避免两次变压。 正确处理可靠性和经济性的矛盾 一般在满足可靠性的前提条件下，
主要设备作用介绍： 汇流母线 汇集、传输、分配电能 断路器 具有灭弧装置
作用：接通或断开正常回路中的负荷或故障回路短路电流（简 述工作过程）---控制电器又是保护电器。每回路至少有一台。 隔离开关 没有灭弧装置，严禁用来接通或断开电路中的负 荷或短路电流（否则造成短路故障—误操作）。 作用：将停运的电器（如QF、W）与带电部分隔离或等电位
操作（简述工作过程）。起隔离电压的作用，属于隔离电器。
设置原则：断路器的电源侧设置；防止过电压入侵正在检修的 断路器，断路器的用户侧也设置。 隔离开关的 类型：按在主接线的位置 1）母线隔离开关：与母线相连的隔离开关； 2）线路隔离开关：与线路相连的隔离开关； 3）接地开关：导电回路与地间的QS隔离开关（QE4）。
断路器和隔离开关的操作规程：
1． 同一回路QF、QS运行操作---防止误操作 严格按照操作规程，实行操作票制度，对QS实行“先通后断”
（即接通回路时，先合QS，后QF；断开时，反之）的操作，保证 仅用QF接通或断开电路。 用来防止误操作的闭锁装置---电磁闭锁、机械闭锁或电脑钥匙。
2．同一回路 WQS和 LQS的运行操作---减少误操作停电范围
定性分析和衡量主接线可靠性的基本标准： 1）断路器检修时，能否不影响供电. 2）断路器、线路或母线故障及母线隔离开关检修时，停运的出线
回路数和停电时间的长短，以及能否保证对一类用户供电。 3）发电厂或变电所全部停电的可能性。 4）大型机组突然停运时，对电力系统稳定性的影响与后果。 2.灵活性 1）操作的方便性。 2）调度方便性。主接线能适应系统或本厂所的各种运行方式 3）扩建方便性。具有初期—终期—扩建的灵活方便性。 3.经济性 1）投资省 设备少且廉价（接线简单且选用轻型断路器）。 2）占地面积少 一次设计，分期投资,尽快发展经济效益。 3）电能损耗少 合理选择变压器的容量和台数，避免两次变压。 正确处理可靠性和经济性的矛盾 一般在满足可靠性的前提条件下，
发电厂电气部分第四章 电气主接线及设计
接线相比，投资节省，但可 靠性有所降低，布置比较复 杂。
T1
T2
T3
T4
五、变压器母线组接线
各出线回路由2台 断路器分别接在两组 母线上，变压器直接 通过隔离开关接到母 线上，组成变压器母 线组接线。这种接线 调度灵活，电源和负 荷可自由调配，安全 可靠，有利于扩建。
六、单元接线
1、发电机-双绕组变压器单元接线
2、灵活性 (1)操作的方便性； (2)调度的方便性； (3)扩建的方便性。 3、经济性 (1)节省一次投资； (2)占地面积少； (3)电能损耗少。
二、电气主接线设计的原则 三、电气主接线设计的程序 电气主接线设计的基本原则 是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。 原始资料是设计的依据。 设计时必须严格遵守国家方针政策、技术规范和标准。 设计的主接线应满足供电可靠、灵活、经济、留有扩 建和发展的余地。
③旁路断路器兼作分段断路器接线
2、双母线带旁路母线的接线 双母线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中 (1) 普通双母线带旁路母线的接线 的回路断路器工作，使该回路不致停电。
(2)利用旁路兼母联(母联兼旁路)的双母线带旁路接线
电气主接线及设计
发电厂电气部分
第四章 电气主接线及设计
2、双母线分段接线
应用：6~10kV进出线或电源较多,输送功率较大时,为限 制短路电流,选择轻型设备,常采用双母线三分段。 220~500kV容量较大的发电厂或变电所高压接线，有时 采用双母线三分段或四分段接线。
发电厂电气部分
第四章 电气主接线及设计 三、带旁路母线的单母线和双母线接线
WI
发电厂电气部分
第四章 电气主接线及设计 五、变压器—母线接线 WL1
WL1 WL2
WL2
WI QS1
WI QS1 QS11 QF1 QS12 QS21 QF2 QS22 WII QS2 QS13
QS11 QF1 QS12 QS21 QF2 QS22 QS31 QS32 WII QS2 WL3 WL4 QS33 QF3 QS13
T1
T2
T1
T2
发电厂电气部分
第四章 电气主接线及设计 六、单元接线
1、发电机-双绕组变压器单元接线 2、发电机-三绕组变压器(自耦变压器)单元接线 3、发电机-变压器-线路单元接线 4、发电机-双绕组变压器扩大单元接线 QS12 5、发电机-分裂变压器扩大单元接线
QS1 QF1 T
QS3
QS3 QF3
发电厂电气部分
第四章 电气主接线及设计 二、电气主接线设计的原则 三、电气主接线的设计程序
电气主接线设计原则和程序
通过连接线连接而成的用于表示电能的生产、汇集和分 配的电路，通常也称一次接线或电气主系统。 用规定的文字和图形符号按实际运行原理排列和连接， 3 、电气主接线作用 详细地表示电气设备的基本组成和连接关系的接线图。 电气主接线代表发电厂和变电站电气部分的主体结 电气主接线图一般画成单线图,但对三相接线不完全相 构，汇集电能和分配电能，是电力系统网络结构的重要 同的局部（如各相电流互感器的配备情况不同）则画成 组成部分。 三线图。 电气主接线中一次设备的数量、类型、电压等级、 设备间的相互连接方式，及与电力系统连接情况，反映 发电厂或变电站的规模和在电力系统中的地位。
三、电气主接线的设计程序
三、电气主接线的设计程序
1.对原始资料分析 1)工程情况;2)电力系统情况;3)负荷情况;4)环境情况; 5)设备供应情况. 2.主接线方案的拟定与选择 3.短路电流计算和主要电器设备选择 4.绘制电气主接线图
5.编制工程概算
思考练习
思考练习
1.什么是电气主接线?对主接线有哪些基本 要求? 2.电气主接线的作用是什么?电气主接线有 哪些基本类型?
一、对电气主接线的基本要求 (2) 占地面积小 主接线的形式影响配电装置的布置和电气总平面的格局， 主接线方案应尽量节约配电装置占地和节省构架、导线、绝 缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，应采用三相变压 器而不用三台单相变压器组。
电气主接线及设计-2
•单元接线的应用
1.发电机额定电压超过10kV（单机容量在125MW及 以上）。
2.虽然发电机额定电压不超过10kV，但发电厂无地 区负荷。
3.原接于发电机电压母线的发电机已能满足该电压 级地区负荷的需要。
4.原接于发电机电压母线的发电机总容量已经较大 （6kV配电装置不能超过120MW，10kV配电装置不 能超过240MW）。
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
• 4/3台断路器接线
由于高压断路器造价高，为了进一步减少设备投资， 把3条回路的进出线通过4台断路器接到两组母线上， 构成三分之四断路器接线方式。
实际运用中，可以根据电 源和负荷的数量及扩建要 求，采用三分之四台、一 台半及两台断路器的多重 连接的组合接线，将有利 于提高配电装置的可靠性 和灵活性。
QF3
在检修时起隔离电压的作用 W1
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
W2 W2
QF1
交叉接线
QF2
非交叉接线
更可靠
QF3
W1 W1
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
第四章 第五节 电气主接线设计举例
第五节 电气主接线设计 四、变电站的电气主接线实例
《发电厂电气主系统》 第四章 电气主接线及设计
2.区域变电站接线
220kV配电装臵采用 内桥接线，在线路侧设 臵了跨条。 110kV配电装臵采用 单母线分段接线，部分 重要用户从两段母线引 接电源采用双回线供电 保证用户对供电可靠性 的要求。 35kV侧给附近用户 供电，也采用单母线分 段接线。
风电厂电气系统风电厂电气系统第四章电气主接线及设计第五节电气主接线设计教学内容一电气主接线的设计方法二电气主接线中主要设备的配臵三发电厂电气主接线实例四变电站电气主接线实例首页风电厂电气系统第四章电气主接线及设计第五节电气主接线设计一电气主接线的设计方法一设计的原则和要求电气主接线设计应满足可靠性灵活性经济性三项基本要求二设计的步骤和方法1
（6）对待选方案进行经济比较，确定最 终主接线方案。
第五节 电气主接线设计 二、电气主接线中主要设备的配置
《发电厂电气主系统》 第四章 电气主接线及设计
（1）每组母线上应装设避雷器，进 （1）断路器两侧均应配臵隔离开关，以便在断路器检 出线都装有避雷器的除外。 2.接地刀闸的配臵 （2）旁路母线是否装设避雷器视其 修时隔离电源。 是否满足要求而定。 （1）35kV及以上每段母线应根据长度装设1～2组接 （2）中小型发电机出口一般应装设隔离开关。 3.电压互感器的配臵 （3）330kV及以上变压器和并联电 地刀闸，母线的接地刀闸一般装设在母线电压互感器隔 （3）接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔 （1）电压互感器的配臵应能满足保护、测量、同期和自动装 抗器处必须装设避雷器。 离开关或者母联隔离开关上。 臵的要求。 4.电流互感器的配臵 （4）220kV及以下变压器到避雷器 离开关。 （2）63kV及以上配电装臵的断路器两侧隔离开关和 （2）6kV～220kV电压等级的每一组主母线的三相上应装设电 之间的电气距离超过允许值时，应在 （1）凡是装设断路器的回路均应装设电流互感器。 （4）多角形接线中的进出线应该装隔离开关，以便进 压互感器。 变压器附近增设一组避雷器。 线路隔离开关的线路侧宜配臵接地刀闸。 5.避雷器的配臵 （2）在未设断路器的下列地点应装设电流互感器：发电机变压器 出线检修时能保证闭环运行。 （3）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上 （5）三绕组变压器低压侧的一相上 （3）旁路母线一般装设一组接地刀闸，设在旁路回 中性点、发电机和变压器出口、桥形接线的跨条上。 应装设电压互感器。 宜装设一台避雷器。 （7）下列情况变压器中性点应装设避雷器： （5）桥形接线中的跨条宜用两组隔离开关串联，这样 路隔离开关的旁路母线侧。 6.阻波器和耦合电容的配臵 （3）中性点直接接地系统一般按三相配臵，非直接接地系统根据 （4）发电机出口一般装设两组电压互感器。 （6）自耦变压器必须在两个自藕合 1）中性点直接接地系统，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时 便于进行不停电检修。 需要按两相或者三相配臵。 （4）63kV及以上主变压器进线隔离开关的主变压器 （5）500kV采用双母线时每回出线和每组母线的三相装设电压 的绕组出线上装设避雷器，避雷器装 应根据系统通讯对载波电话的规划要求配臵。 2）中性点直接接地系统，变压器中性点为全绝缘，但是变电站为单进 （4）一台半断路器接线中，线路－线路串根据需要设三到四组电 侧宜装设一组接地刀闸。 设于变压器与断路器之间。 （6）中性点直接接地的普通变压器中性点应通过隔离 互感器，500kV采用一个半断路器接线时，每回出线三相装设电压 线且为单台变压器运行时； 流互感器，线路－变压器串，如果变压器套管电流互感器可以利用， 互感器，主变压器进线和每组母线根据需要在一相或者三相装设 开关接地，自耦变压器中性点则不必装设隔离开关。 3）中性点不接地或经消弧线圈接地系统，多雷区单进线变压器中性点 可以装设三组电流互感器。 电压互感器。
《发电厂电气部分》(含答案版)
《发电厂电气部分》(含答案版)
能源和发电
1、火、水、核等发电厂的分类
依据一次能源的不同，发电厂可分为：火力发电厂、水力发电厂、核电厂、风力发电厂等。
火电厂的分类：
（1）按蒸汽压力和温度分：中低压发电厂，高压发电厂，超高压发电厂，亚临界压力发电厂，超临界压力发电厂。
（2）按输出能源分：凝汽式发电厂，热电厂
（3）按原动机分：凝汽式汽轮发电厂，燃气轮机发电厂，内燃机发电厂，蒸汽--燃气轮轮机发电厂。
水力发电厂的分类：
按集中落差的方式分类：堤坝式水电厂（坝后式，河床式），引水式水电厂，混合式水电厂。
（2）按径流调节的程度分类：无调节水电厂，有调节水电厂（根据水库对径流的调节程度：日调节水电厂，年调节水电厂，多年调节水电厂）。
核电厂的分类：压水堆核电厂，沸水堆核电厂。
2、抽水蓄能电厂的作用
调峰，填谷，调频，调相，备用。
3、火电厂的电能生产过程及其能量转换过程P14
火电厂的电能生产过程概括的说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。整个过程可以分为三个系统：1、燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；2、锅炉中产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机转子旋转，将热能转变为机械能，称为汽水系统；3、由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，把机械能变为电能，称为电气系统。
能量的转换过程是：燃料的化学能－热能－机械能－电能。
4、水力发电厂的基本生产过程
答：基本生产过程是：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变成机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换成电能。
第四章 电气主接线及设计
19
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 （1）主要设备器材费 （2）安装工程费 （3）其他费用
20
4.2 主接线的基本接线形式
有汇流母线： 基本环节：电源、母线和出线（馈线）。 母线：是中间环节，作用是汇集和分配 电能，使接线简单清晰，运行、检修灵 活方便，进出线可有任意数目，利于安 装和扩建。 接线形式：单母线接线、双母线接线。
25
5、适用范围
一般只适用于6~220kV系统中只有一台发 电机或一台主变压器的以下三种情况： 1）6~10kV配电装置，出线回路数不超过5回。 2）35~63kV配电装置，出线回路数不超过3回。 3）110~220kV配电装置，出线回路数不超过2回。
26
二、单母线分段接线
1、接线形式 2、优点：提高供电可靠性和灵活性。
18
（4）环境条件 包括当地的气温、温度、覆冰、污秽、 风向、水文、地质、海拔高度及地震等因素， 对主接线中电气设备的选择和配电装置的实 施均有影响。 （5）设备供货情况 是设计能否成立的重要前提，为使所 设计的主接线具有可行性，必须对各主 要电气设备的性能、制造能力和供货情 况、价格等资料汇集并分析比较。
13
2、以国家经济建设的方针、政策、技术规定、 标准为准绳。`国家建设的方针、政策、技 术规范和标准是根据电力工业的技术特点、 结合国家实际情况而制定的，它是科学、技 术条理化的总结，是长期生产实践的结晶， 设计中必须严格遵循，特别应贯彻执行资源 综合利用、保护环境、节约能源和水源、节 约用地、提高综合经济效益和促进技术进步 的方针。
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 （1）主要设备器材费 （2）安装工程费 （3）其他费用
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4.2 主接线的基本接线形式
有汇流母线： 基本环节：电源、母线和出线（馈线）。 母线：是中间环节，作用是汇集和分配 电能，使接线简单清晰，运行、检修灵 活方便，进出线可有任意数目，利于安 装和扩建。 接线形式：单母线接线、双母线接线。
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5、适用范围
一般只适用于6~220kV系统中只有一台发 电机或一台主变压器的以下三种情况： 1）6~10kV配电装置，出线回路数不超过5回。 2）35~63kV配电装置，出线回路数不超过3回。 3）110~220kV配电装置，出线回路数不超过2回。
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二、单母线分段接线
1、接线形式 2、优点：提高供电可靠性和灵活性。
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（4）环境条件 包括当地的气温、温度、覆冰、污秽、 风向、水文、地质、海拔高度及地震等因素， 对主接线中电气设备的选择和配电装置的实 施均有影响。 （5）设备供货情况 是设计能否成立的重要前提，为使所 设计的主接线具有可行性，必须对各主 要电气设备的性能、制造能力和供货情 况、价格等资料汇集并分析比较。
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2、以国家经济建设的方针、政策、技术规定、 标准为准绳。`国家建设的方针、政策、技 术规范和标准是根据电力工业的技术特点、 结合国家实际情况而制定的，它是科学、技 术条理化的总结，是长期生产实践的结晶， 设计中必须严格遵循，特别应贯彻执行资源 综合利用、保护环境、节约能源和水源、节 约用地、提高综合经济效益和促进技术进步 的方针。
105. 第四章第十三节：电气主接线(二)
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。
4.13.3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。
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％U N）。通常线路电抗器的百分电流值为3％～6％。
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％。
第4章电气主接线及设计
2、主接线可靠性的基本要求：
断路器检修时，能否不影响供电； 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，尽量减少停运出线回路数和停电时 间，并能保证对全部Ⅰ类及全部或大部分Ⅱ类用 户的供电； 尽量避免发电厂或变电站全部停电的可能性； 大型机组突然停运时，不危及电力系统稳定运行。
线上，便可以恢复工作。
（不分段的）双母线接线运行方式
WL1 WL2
③ QFC断开，两组母线同时运行.
QFC处于热备用状态。 QF3
此时相当于分裂为两部分，
各向系统输送功率。
QS31
QS32
QF1
QFC
WL3
WL4
W2 W1
QF2
常用于系统最大运行方式时，限制短路电流。
3）（不分段的）双母线接线的优点：
第四章 电气主接线及设计
学习目的： ☞重点掌握对电气主接线的基本要求及各种基本
主接线形式的特点和适用范围，了解各种类型 发电厂和变电所主接线的特点； ☞掌握发电厂和变电所主变压器的选择、限制短 路电流的方法； ☞掌握发电厂、变电所电气主接线设计举例。
本章是本课程的重点之一！
第一节 电气主接线设计原则和程序
2) 两种运行方式: 断路器断开，电源分裂运行；
S1
断路器合上，电源并列运行 ；
QFD S2
2、单母线分段接线
发电厂电气部分-第四章 电气主接线及设计2ppt课件
✓ 对重要变电所
nSN Smax
1台主变停运时，其余变压器容量能满足变电站最大负 荷的60%~70%（35~110KV变电站为60%，220~500KV 变电站为70%），以及在计及过负荷能力允许范围内， 应能满足所有Ⅰ类负荷和Ⅱ类负荷的需要。即
n1SN0.6~0.7Smax n1SNSⅠSⅡ
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3)水电厂多建在山区峡谷中，地形比较复杂； 为了缩小占地面积，减小土石方的开挖量和回填量，应尽量简化接
线，减少变压器和断路器等设备的数量，使配电装置布置紧凑。
4）水轮发电机启动迅速、灵活方便； 5）根据水电厂的生产过程和设备特点，比较容易实现自动化和远动 化。
因此，电气主接线应尽可能地避免隔离开关作为操作电器以及具 有繁琐倒换操作的接线形式。
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（2）降压变电站主接线常用接线形式
✓ 变电站主接线的高压侧： 1）应尽可能采用断路器数目少的接线，以节省投资，减 少占地面积；
2）随出线数的不同，可采用桥形、单母线、双母线及角 形等接线形式；
3)如果电压较高又是极为重要的枢纽变电站，宜采用带旁 路的双母线分段或一台半断路器接线。
式中
PN''G—发电机电压母线上停运部分机组后，其他发电机容量
之和，MW；
对1)~4)中的主变容量的计算结果进行比较，取其中最大者。
华南理工大学网络教育发电厂电气部分随堂练习问题详解
B）产生AC、DC谐波；
C）需40% ~ 60%无功补偿；
D）缺乏直流短路器;
参考答案：ABCD
第三章常用计算的基本理论和方法·第一节导体载流量和运行温度计算
1.关于导体发热，下面哪句话是错误的（）
A）正常最高允许温度，对裸铝导体而言为+70℃，
B）正常最高允许温度，当接触面镀锡时为85℃
C）导体的短时最高允许温度小于正常最高允许温度，。
D）交变磁场使附近钢构中产生很大的涡流损耗
参考答案：CD
8.按照对流条件的不同，可分为（）两种情况。
A）自然对流散热；
B）强迫对流散热；
C）辐射；
参考答案：AB
第三章常用计算的基本理论和方法·第二节载流导体短路时发热计算
1.不属于短时发热的特点的是（）
A）发热时间短（0.15秒--8秒）
B）全部用来使导体温度升高，基本上是绝热过程
参考答案：A
3.按能否再生分，可以分为（）
A）一次能源、二次能源
B）常规能源、新能源
C）可再生能源、非再生能源
D）含能体能源、过程性能源
参考答案：C
4.按能源本身的性质分，可以分为（）
A）一次能源、二次能源
B）常规能源、新能源
C）可再生能源、非再生能源
D）含能体能源、过程性能源
参考答案：D
5.按能源本身的性质分，可以分为（）
C）需40% ~ 60%无功补偿；
D）缺乏直流短路器;
参考答案：ABCD
第三章常用计算的基本理论和方法·第一节导体载流量和运行温度计算
1.关于导体发热，下面哪句话是错误的（）
A）正常最高允许温度，对裸铝导体而言为+70℃，
B）正常最高允许温度，当接触面镀锡时为85℃
C）导体的短时最高允许温度小于正常最高允许温度，。
D）交变磁场使附近钢构中产生很大的涡流损耗
参考答案：CD
8.按照对流条件的不同，可分为（）两种情况。
A）自然对流散热；
B）强迫对流散热；
C）辐射；
参考答案：AB
第三章常用计算的基本理论和方法·第二节载流导体短路时发热计算
1.不属于短时发热的特点的是（）
A）发热时间短（0.15秒--8秒）
B）全部用来使导体温度升高，基本上是绝热过程
参考答案：A
3.按能否再生分，可以分为（）
A）一次能源、二次能源
B）常规能源、新能源
C）可再生能源、非再生能源
D）含能体能源、过程性能源
参考答案：C
4.按能源本身的性质分，可以分为（）
A）一次能源、二次能源
B）常规能源、新能源
C）可再生能源、非再生能源
D）含能体能源、过程性能源
参考答案：D
5.按能源本身的性质分，可以分为（）
第4章 电气主接线及设计
1.单母线接线 母线隔离开关 线路隔离开关 在断路器可能出现电源的一侧或两侧均应配置开关若馈线的用户侧没有 电源隔离开关费用不大，为了阻止过电压的侵入或用户启动自备柴油发 电机的误倒送电，也可以装设。 若电源是发电机，则发电机与其出口断路器之间可以不装隔离开关但 有时为了便于对发电机单独进行调整和试验，也可以装设隔离开关或设 置可拆连接点。 QE是线路隔离开关的接地开关，用于线路检修时替代临时安全接地线 当电压在1lOkV及以上时，断路器两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧 均应配置接地开关。此外，对35kV及以上的母线，在每段母线上亦应设置 1-2组接地开关或接地器，以保证电器和母线检修时的安全。
二、电气主接线的设计程序
电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。 与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行 可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和 布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。 因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂或变 电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们 之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方 案。 程序一般分为：初步可行性研究、可行性研究、初 步设计、施工图设计4各阶段。各阶段的主要工作参见 P102。
电气主接线的设计步骤如下： 1.对原始资料的分析， 2主接线方案的拟定， 3.短路电流计算和主要电气设备选择， 4.绘制电气主接线图， 5.编制工程概算。
二、电气主接线的设计程序
电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。 与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行 可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和 布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。 因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂或变 电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们 之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方 案。 程序一般分为：初步可行性研究、可行性研究、初 步设计、施工图设计4各阶段。各阶段的主要工作参见 P102。
电气主接线的设计步骤如下： 1.对原始资料的分析， 2主接线方案的拟定， 3.短路电流计算和主要电气设备选择， 4.绘制电气主接线图， 5.编制工程概算。
电气主接线设计
三、带旁路母线的单母线和双母线接线 为了使单母线分段或双母线的配电装置检修出线断 路器时，不致于中断该回路供电，可增设旁路母线。 三种接线方式： 有专用旁路断路器的旁路母线接线； 母联断路器兼作旁路断路器的旁路母线； 用分段断路器兼作旁路断路器的旁路母线。
三、带旁路母线的单母线和双母线接线 1、单母线分段带旁路母线的接线 、
三、电气主接线的设计程序 1.对原始资料分析 ⑴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 方式等。 ⑵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电压中性 点接方式等。 ⑶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。
1、一台半断路器接线 、 缺点： ⑴要求每对回路中的变压器和出线向不同方向引出，这 将增加配电装置的间隔，限制这种接线的应用。 ⑵与双母线带旁路比较，这种接线所用断路器、电流互 感器多，投资大。 ⑶断路器动作频繁，检修次数增多。 ⑷二次控制接线和继电保护都较复杂。
1 1 1、 台半断路器接线 、 3
2、双母线带旁路母线的接线 、 双母线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中 的回路断路器工作，使该回路不致停电。 分为：设专用旁路断路器；旁路断路器兼作母联断 路器；母联断路器兼作旁路断路器。
第四章 电气主接线及其设计
对超高压变电所
①任何断路器的维修不影响对系统的连续供电； ②除母线分段或母联断路器外，任一台断路器维修和 另一台断路器故障或拒动，不应切除三回以上线路。
（2）灵活性
1）调度灵活、操作方便；2）维修安全；3）扩建方 便。
（3）经济性
1）投资省；2）年运行费小；3）占地面积小；4）可 能时一次设计，分期投资、投产，发挥经济效益。
4、绘制电气主接线 对最终确定的主接线，按工程要求，绘 制工程图。 5、编制工程概算 工程概算：根据国家现阶段下达的定额、 价格、费率，结合市场经济现状，设备费、安 装费及其他费用逐级计算，列表汇总相加得到。 概算的构成 （1）主要设备器材费 （2）安装工程费 （3）其他费用
第二节 主接线的基本形式
第四章 电气主接线及其设计
第一节 电气主接线设计原则和程序
一、电气主接线定义 1、电气主接线
将所有的电气一次设备按生产顺序、功能要求连 接起来，组成接受和分配电能，并用国家统一的图形 和文字符号表示的电路。
2、单线图
表示电气设备一相的连接情况，局部三相配置不 同的地方画成三线图。电气主接线一般画成单线图。
3、分段的双母线接 线方式 分段的双母线接 线是将其中一组母线 分段，或两组母线分 段。双母线分段接线 常用于大中型发电厂 的发电机电压配电装 置中。 （1）双母线三分段 接线 图示为双母线三 分段接线。
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两臂间的互感抗 Xm=fXL
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正常运行时
U 31 (U 32 ) j I X L j I fX L j I (1 f ) X L
若f=0.5，
一臂短路时
忽略另一臂 负荷电流时
X XL
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绕组接线组别的确定
------变压器三相绕组的连接方式有“Y”和“△”两种，应根据具
体工程确定；接线组别必须和系统电压相位一致，采用时钟法表 示
我国110KV及以上电压等级中，变压器三相绕组都采 用“YN ”连接；
接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的 联络变压器，为保证供电质量，要求母线电压恒定。 发电机经常在低功率因数下运行。
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冷却方式
-----随形式和容量不同而异
自然风冷：7500KVA以下小容量变，
= XL /4
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(f = 0.5 时)
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采用低压分裂绕组变压器
正常工作时，高低压绕组 的等值电抗(穿越电抗)：
高压侧有电源，低压侧一端短路 时的等值电抗（半穿越电抗） ：
' ' x1~2' x1 x2 x2
一般性变电所，当一台主变停， 其余主变容量应能满足全部负 荷的70%~80%。
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联络主变压器
1)联络变的容量应能满足两种电压网络在 各种不同运行方式下，网络间的有功和无功 功率的交换。 2)联络变容量一般不小于接在两种电压母线 上最大一台机组的容量，以保证最大一台机 组故障或检修时，通过联络变来满足本侧负 荷的要求；同时在线路检修或故障时，通过 联络变将剩余容量送入另一系统
缺点：
一臂负荷变动过大时， 另一臂将产生较大的电 压波动；
一臂短路，另一臂接 注意：分裂电抗器的短路 有负荷时，由于互感电 等值电抗与每臂自感抗间 势的作用，将在另一臂 的关系取决于其运行中的 接线方式及短路点的位置。 中产生感应过电压。
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分裂电抗器的等值电路
当3端开路，自1端到2端流过I，电压降
U12 ( j I X L j I X m ) ( j I X L j I X m ) j I (1 f ) X L j I (1 f ) X L
当2端开路，自3端到1端流过I
U 31 j I X L
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2、主变压器台数的确定
----与电压等级、接线形式、传输容量、和系统的联系等因 素有密切关系。
与系统有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，在一种电 压等级下，主变应不少于2台。 对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设3台 主变。
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若3端无电源，2端有电源， 1端短路时，短路等值电抗 为： 2（1+f）XL = 3 XL (f = 0.5 时) 若1、2端有电源，3端短路 时，短路等值电抗为： （1+f）XL/2 - f XL
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线路电抗器
适用范围：
6~10KV 电缆馈线。
仅在采用其它方法不见效时才采用。 接入方式：在DL和线路之间 取值范围： 300~600A， Xk%选为3%~6%。
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母线电抗器
适用范围：
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发电厂主变压器
2）具有发电机电压 母线
当发电机电压母线上负荷最小时，扣 除厂用负荷后，主变压器应能将剩余 有功和无功送往系统；
发电机电压母线上最大一台发电机检 修或故障时，主变能从系统倒送功率 保证母线上最大负荷的需要；
发电机电压母线上有两台或以上主变 时，当其中容量最大的一台因故退出 运行时，其余主变在允许的正常过负 荷范围内，应能输送母线剩余功率的 70%以上； 因系统经济运行要求需限制本厂出力 时，应具有从系统倒送功率的能力， 满足电压母线上最大负荷的要求。
X (1 f ) X L 0.5 X L
考虑电动机 X 12 2( X L X M ) 短路瞬间反 2 X L (1 f ) 馈电流时
3X L
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优点： 正常工作时电压损失较小， 短路时限流作用强。 取值范围： XL%一般取8%~12%
与系统弱联系的中、小型电厂和低压侧电压为6~10KV的变电 所，或与系统联系只是备用性质时，可只装1台变压器。 联络变为布置和引线方便，通常只选一台，在中性点接地方 式允许条件下，以选自耦变为宜。其第三绕组，即低压绕组兼 作厂用备用电源或引接无功补偿装置。
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强迫空气冷却：容量大于10000KVA
强迫油循环水冷却
强迫油循环导向冷却
水内冷变压器
采用充气式变压器
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习题1
请画出该电网的 结构示意 选择发电厂及变 电站的主变压器 的容量和型式
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主要用来限制发电厂内部的短路电流 接入方式：母线分段处 取值范围： Xk%选为8%~12%
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分裂电抗器
每臂自感L，
互感M， 互感系数f
M f L
每臂自感抗
(0.4~0.6)
XL=ωL
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a. 一般当最大机组容量为125MW及以下的发电厂，多采用三绕 组变压器。但每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的 15%及以上，否则选两台双绕组变合理。
b. 对于最大机组为200MW以上的发电厂，一般采用双绕组变 压器，加联络变压器。 c. 在110KV及以上中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变 的场所，均可优先选用自耦变。它损耗小，体积小，效率高，但 限流效果差，且变比不宜过大。
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绕组数的确定
-----发电厂如以两种升高电压等级向用户供电或与系统连接时， 可采用二台双绕组或一台三绕组或自耦变。
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习题1供选择的变压器的型号
SFPS7-63000/110
SFPS7-50000/110
SFP7-120000/110
S7-10000/35 SF7-25000/110 SF7-20000/110
第四章
电气主接线及设计（2）
基本要求： 1、掌握发电厂、变电站主变压器的选择方法 2、掌握限制短路电流的目的及方法 3、电气主接线运行的基础知识
20Baidu Nhomakorabea3-8-7
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五、主变压器的选择
联络变压器
主变压器 厂用变压器
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调压方式的确定
------包括无激磁调压和有载调压两种，其调压范围分别在10%以
内和30%。发电厂主变很少采用有载调压，220KV及以上的降压 变压器仅在电网电压变化较大时采用有载调压。
采用有载调压的情况：
接于出力变化大的发电厂的主变，特别是潮流方向不 固定，且要求变压器副边电压维持在一定水平。
双回路按单回路运行。
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装设限流电抗器
3X k Ie Xk % Ue
X k L
Xk ---电抗器一相的感抗
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最大负荷功率因数
最大负荷利用小时数（h） 低压侧线电压（kV） 负荷等级％（I II III）
0.8
4500 10 I: 30%
0.85
4000 10 II: 40%
0.85
5000 10 III: 30%
0.85
4500 10
调 压 要 求 （kV）
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最大负荷时
最小负荷时
10
11
10
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1、主变压器容量的确定
发电厂主变压器 1）单元接线
按发电机额定容量扣除本机组的厂 用负荷后，留10%的裕度确定。
扩大单元接线的变压器容量，按上 述算出的两台机容量之和确定。
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SFP7-180000/110
S7-12500/35 SF7-31500/110 SFZ7-25000/110
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六、限制短路电流的措施 1、限制短路电流的目的
采用轻型电器和截面较小的母线和电缆、金具等。
2、限制短路电流的措施
1）采用适宜的主接线形式及运行方式 2）装设限流电抗器 3）采用低压分裂绕组变压器
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采用适宜的主接线形式及运行方式
对大容量发电机采用单元接线。
限制接入发电机电压母线的发电机台数和容量， 尽可能在发电机电压级不用母线。 母线分段断路器断开运行。 合理断开环网。
k sp
x2' ~ 2''
x1~ 2
高压侧开路，低压侧一端短路时，两个分 3 ~ 4 裂低压绕组间的短路电抗（分裂电抗）：
35KV采用“Y”连接，其中性点多通过消弧线圈接地。 35KV以下，采用“△”连接。
在发电厂和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并 列要求以及限制三次谐波对电源的影响等因素，主变压 器的接线组别一般都选用YN /△-11常规接线。
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3、主变压器型式的选择
相数的确定
-------主变选择三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、运
输条件和可靠性要求等因素。
330KV及以下电力系统，一般都应选三相变压器。 500KV及以上电力系统中的主变相数的选择，除按容 量、制造水平、运输条件确定外，更重要的是考虑负荷 和系统情况，保证供电可靠，进行综合分析，在满足技 术、经济的条件下，来确定选用单相变还是三相变。
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已知： 发电厂为火电厂，厂用电率为8% 3#、4#机组额定容量分别为100MW，COSΦ H = 0.85 1#、2#机组额定容量分别为50MW，COSΦ H = 0.85
厂站名称 项目 最大负荷（MW） 最小负荷（MW） 电厂 40 20 变电站1 10 5 变电站2 30 20 变电站3 25 15
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变电站主变压器
变电所主变容量，一般应按5~10 年规划负荷、负荷性质、电网结 构等综合考虑，确定其容量。
重要变电所，应考虑一台主变 停运，其余主变容量在计及过 负荷能力允许时间内，应满足I、 II类负荷的供电。