发电厂电气部分第四章 电气主接线及设计

4、电源侧断路器是否接入旁路母线
变电站的主变压器可靠性较高，通常不需检修,但是高压 侧断路器有定期检修需要，则应接入; 发电厂升压变压器高压侧断路器的定期检修,可安排在发 电机组检修期同步进行，则不需接入。
5、设置旁路设施
35~60KV配电装置采用单母线分段接线且断路器无条件 停电检修时，可设置不带专用旁路断路器的旁路母线；当采 用双母线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离 开关。 6~10KV配电装置一般不设置旁路母线，特别是当采用 手车式成套开关柜时，由于断路器可迅速置换，可以不设旁 路设施。而6~10KV单母线接线及单母线分段接线的配电装 置，在采用固定式成套开关柜时，由于容易增设旁路母线， 故可考虑装设。
应用范围： 通常用于发电机台数(进 线)大于线路(出线)数的大型 水电厂，以便实现在一个串 的3个回路中电源与负荷容量 相互匹配；与一台半断路器
WL1
WL2 WI QS11 QF1
QS13
QS12 QS21 QF2 QS22 QS31 QF3 QS32
QS43
QS41 QS23 QF4 QS42 WII
WL1
小容量发电厂或变电站，以及作 为最终将发展为单母线分段或双 母线接线的初期接线方式，也可 用于大型发电机组的启动/备用变 压器的高压侧接线方式。
QS5 QS3 QS1 QF1 T1 QS31 QF3
QS6 QS4 QS32 QS2 QF2 T2
八、角形接线
WL1
1、三角形接线 2、四角形接线
单母线接线系统
单母线接线 单母线分段接线 单母线分段带旁路接线 双母线接线 双母线分段接线 双母线带旁路接线 发电机—双绕组变单元接线 发电机—三绕组变单元接线 发—变—线单元接线 内桥接线 外桥接线 三角形接线 四角形接线
有汇流母线的接线形式
双母线接线系统 3/2接线 单元接线
无汇流母线的接线形式
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
3、旁路母线设置的原则 110kV出线在6回及以上、220kV出线在4回及以上时, 宜采用带专用旁路断路器的旁路母线。 在出线回数较少的情况下，为节省投资，采用母联断 路器或分段断路器兼作旁路断路器的接线方式。 下列情况下，可不设置旁路设施 (1)当系统条件允许断路器停电检修时(如双回路供电 的负荷)； (2)当接线允许断路器停电检修时（如角形、一台半 断路器接线等）； (3)中小型水电站枯水季节允许停电检修出线断路器 时； (4)采用六氟化硫(SF6)断路器及封闭组合电器(GIS)时。
九、典型主接线分析
1、火力发电厂电气主接线 (1)地方性火电厂的特点 建设在城市附近或工业负荷中心； 为提高能源利用率和环境保护要求，逐步对小火电实行 关停的政策，当前在建或运行的地方性火电厂多为热电 厂，以推行热电联产，在提供蒸汽和热水热能的同时，生 产的电能大部分都用发电机电压直接送给地方用户，只将 剩余的电能以升高电压送往电力系统。一般热电厂的单机 容多为中小型机组。通常电气主接线包括发电机电压接线 及1~2级升高电压级接线。
设计步骤和内容为： 1、对原始资料分析 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
4-2 主接线的基本接线形式
按照主接线母线设置情况，可分如下两大类： 特点：接线简单清晰、运行 方便，便于安装和扩建，但 占地面积较大。适用于进出 线数较多的（所）。
2、单母线分段接线
6~10kV出线在6回及以上时，每段所接容量不超过 25MW；35~60kV出线回路数不超过8回；110~220kV 出线回路数不宜超过4回。
二、双母线接线及双母线分段接线
1、双母线接线
2、双母线分段接线
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 ①单母线分段带专用旁路断路器接线
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
(3)交叉接线特点
WL1 WL2 WL1 WL2
交叉接线比
WI WI QS11 QF4 QS42 QS51 QF2 QF5 QS52 QS33 QF3 QS32 QS62 WII QS61 QS63 QF6 QS32 QS22 QS31 QS33 QF3 QS62 WII QS43 QS12 QS21 QF2 QS52 QS61 QS63 QF6 QF1 QS13 QS42 QS51 QF5 QS41 QF4 QS43
QS31 QF3 QS32
QS4
QS41 QF4 QS42
QS11 QS22 QF1 QS1 T1 QS3 QS12 QS21 QF2 QS2 T2
WL2
3、多角形接线的优点 4、多角形接线的缺点 检修任何一台断路器时，多角形就开环运行，如此时 出现故障，又有断路器自动跳开，将使供电造成紊乱； 由于运行方式变化大，电气设备可能在闭环和开环两 种情况下工作，其中所流过的工作电流差别较大，给电 气设备的选择带来困难，使继电保护装置复杂化； 不便于扩建。
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 5、发电机-分裂变压器扩大单元接线
QS12
QS3 QF3 T
QS3 QF3 T
QS2 QF2
QF1 QS11 T QS21 QF2 QS22
QS2
QS1 QF1
G1 ~
QS1 QF1
(2)区域性火电厂 建在煤炭生产基地附近，为凝汽式电厂，一般距负荷中 心较远，电能几乎采用高压或超高压输电线路送至远方， 担负着系统的基本负荷，装机总容量在1000MW以上，单 机容量为200MW以上，目前以600MW为主力机组。
2、水力发电厂电气主接线 (1)一般远离负荷中心，当地负荷很小甚至没有，电能绝 大部分要以较高电压输送到远方。主接线不设发电机电压 母线，多采用发—变组单元接线或扩大单元接线。 (2)主接线应力求简单，主变台数和高压断路器数量应尽 量减少，高压配电装置应布置紧凑、占地少，以减少土石 方开挖量和回填量。 (3)装机台数和容量大都一次确定，高压配电装置也一次 建成，不考虑扩建问题。 (4)水轮发电机组启动快，常在系统中担任调频、调峰及 调相任务，因此机组开停频繁，运行方式变化大，主接线 应具有较好的灵活性。 (5)水轮发电机组的运行控制比较简单，较易实现自动 化，为此主接线应尽力避免以隔离开关作为操作电器。
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。
一、对电气主接线的基本要求 1、可靠性 (1)发电厂或变电站在电力系统中的地位和作用； (2)负荷性质和类别； (3)设备的制造水平； (4)长期实践运行经验。 通常定性分析和衡量主接线可靠性时应考虑： ①断路器检修时，能否不影响供电； ②线路、断路器或母线故障与检修时，停运出线回路 数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大机组突然停运，对系统稳定运行影响与后果。
发电厂电气部分
主讲：廖志伟 博士 副教授 华南理工大学 电力学院
发电厂、变电所电气部分
第四章 电气主接线Βιβλιοθήκη 设计第四章 电气主接线及设计
主要教学内容 要求理解的内容 教学重点及难点 计划授课时数 学完后，学生应具备的能力
4-1 电气主接线设计原则和程序
主接线是发电厂、变电站电气部分主体，是电力 系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行可靠 性、灵活性；对电器选择、配电装置布置、继电保 护、自动装置和控制方式的拟定有决定性的影响。 因此，主接线的设计，必须综合处理各个方面因 素，经技术、经济论证后确定。
四、一台半断路器及4/3接线
1、一台半断路器接线 (1)3/2断路器接线的特点 任一母线故障或检修， 均不致停电；任一断路 器检修也不会引起停 电；甚至于在两组母线 同时故障的极端情况 下，功率仍能继续输送。 具有可靠性高，调度灵 活，操作检修方便等优 点，但投资较大，保护 较复杂。
(2)配置原则 电源线与负荷线配对成串，即要求采用在同一个 “断路器串”上配置一条电源回路和一条出线回路，以 避免在联络断路器发生故障时,使两条电源回路或两条 出线回路同时被切除； 配电装置建设初期仅两串时，同名回路宜分别接 入不同侧的母线，进出线应装设隔离开关。当一台半 断路器接线达三串及以上时，同名回路可接于同一侧 母线，进出线不宜装设隔离开关。
优点：接线简单，开关设备少，操作简便。 存在的技术问题： ①当主变发生故障，除了跳主变高压侧断路器外还需跳发电机磁 场开关。 ②发电机故障时，若变压器高压侧断路器失灵拒跳，只能通过失 灵保护出口启动母差保护或发远方跳闸信号使线路对侧断路器跳 闸；若因通道原因远方跳闸信号失效，则只能由对侧后备保护切 除故障，故障切除时间大大延长，会造成发电机、主变压器严重 损坏。 ③发电机故障跳闸时，将失去厂用工作电源，而这种情况下备用 电源的快速切换极有可能不成功，因而机组面临厂用电中断的威 胁。
非交叉接线具 有更高的运行 可靠性，可减 少特殊运行方 式下事故扩大。
QS11 QF1 QS12 QS21 QS22 QS31 QS13
QS41
T1
T2
T1
T2
(4)适用范围 3/2断路器接线是现代大型电厂和变电所超高压、特 高压配电装置，对供电可靠性要求较高时常用接线形 式。 2、4/3接线 4/3台断路器接线的一个串中有4台断路器，连接3 回进出线回路。
特点：使用设备相对较少，占 地面积少。只适用于进出线数 少，不再扩建和发展的厂(所)。
桥形接线 多角形接线
4-2 主接线的基本接线形式 一、单母线接线及单母线分段接线
1、单母线接线
1、单母线接线 优点：接线简单，操作方便，设备少，经济性好，并 且母线便于向两端延伸，便于扩建。 缺点：可靠性差，母线范围内发生故障或母线及母线 QS检修时，需停止供电；各单元QF检修时，该单元中 断工作；调度不方便，电源只能并列运行，不能分列 运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。 应用：只用在出现回路少，并且没有重要负荷的发电 厂和变电站中。
WL1 WL2 WL3 WL4 WP QS12 QS14 QS17 QS19
QS11 QF4 QS5 WI QS1 QF1 T1
QS13 QF5 QS6 QS7 QF6
QS15 QS16 QF7 QS8 QS9
QS18 QF8 QS10 WII
QS2 QF2
QS3
QS4 QF3 T2
②分段断路器兼作旁路断路器接线
5、多角形接线的配置原则
电源应尽量配置在多角形的对角上，使所选电气设备 的额定电流不致过大； 当有故障发生解列开环时，不至于使负荷失去电源。
6、多角形接线的应用
多角形接线，一般用于回路数较少、不适用于回路数 较多的情况。一般最多用到六角形，以减少开环运行所 带来的不利影响。 适用于110kV及以上的配电装置。
G1 ~
QS3
QF2
G2 ~
G2 ~
QF3
G ~
七、桥形接线
1、内桥接线 适用于线路较长和变压器不需要经常切换的情况。 特点： 在线路故障或切除、 投入时，不影响其余回 路工作，并且操作简 单； 在变压器故障或切除、 投入时，要使相应线路 短时停电，并且操作复 杂。
2、外桥接线 外桥接线在运行中的特点与内桥接线相反，适用于线 路较短和变压器需要经常切换的情况。另外当系统中有穿 越功率通过高压侧,或桥形接线的2条线路接入环网时。 3、桥形接线的应用范围 WL2