发电厂电气部分第四章

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第四章电气主接线

4-1 设计电气主接线时主要应收集、分析的原始资料有哪些？

答：对原始资料分析：（包括内容如下）

1）工程情况

包括发电厂类型（凝汽式火电厂、热电厂、或者堤坝式、引水式、混合式等水电厂）；设计规划容量（近期、远景）；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。

发电厂容量的确定是与国家经济发展计划、电力负荷增长速度、系统规模和电网结构以及备用容量等因素有关。发电厂装机容量标志着电厂的规模和在电力系统中的地位与作用。在设计时，可优先选用大型机组。但是，最大单机容量不宜大于系统总容量的10%，以保证该机在检修或事故情况下系统的供电可靠性。当前在我国，单机300、600MW容量的机组已形成电网的助力机组，1000MW级的核电、火电机组已相继投入运行。最大单机容量代表国家电力工业和制造工业水平，在一定程度上反映国家先进程度和人民生活水准。

发电厂运行方式及年利用小时数直接影响着主接线设计。a)承担基荷为主的发电厂，设备利用率高，一般年利用小时数在5000h以上；b)承担腰荷者，设备利用小时数应在3000～5000 h；c)承担峰荷者，设备利用小时数在3000h以下。不同的发电厂其工作特性有所不同，对于核电厂或单机容量300MW以上的火电厂以及径流式水电厂等应优先担任基荷，相应主接线需选用以供电可靠为中心的接线形式。

水电厂是电力系统中最灵活的机动能源，启、停方便，多承担系统调峰、调相任务。根据水能利用及库容的状态可酌情担负基荷、腰荷和峰荷。因此，其主接线应以供电调度灵活为主进行选择接线形式。

2）电力系统情况

包括电力系统近期及远景发展规划（5～10年）；发电厂或变电所在电力系统中的位置（地理位置和容量位置）和作用；本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。

按发电厂的容量与电力系统容量之比，若大于15％，则该厂就可认为是在系统中处于比较重要地位的电厂，应选择可靠性较高的主接线形式。因为它的装机容量已超过了电力系统的事故备用和检修备用容量，一旦全厂停电，会影响系统供电的可靠性。

为简化网络结构及电厂主接线，减少电压等级，电厂接入系统电压不应超过两级，容量为100~300MW机组宜接入220kV系统，容量为600MW及以上的机组宜接入500kV及以上系统，且出线数目应尽量减少，以利于简化配电装置的规模及其维护。

主变压器和发电机中性点接地方式是一个综合性问题。它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰等。一般我国对35 kV电压以下电力系统采用中性点非直接接地系统（中性点不接地或经消弧线圈接地），又称小电流接地系统；

对110 kV以上高压电力系统，皆采用中性点直接接地系统，又称大电流接地系统。发电机中性点都采用非直接接地方式；目前广泛采用的是中性点经消弧线圈接地方式或经单相配电变压器（二次侧接电阻）接地。

3）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。电力负荷在原始资料是设计主接线的基础数据，电力负荷预测是电力规划工作的重要组成部分，也是电力规划的基础。对电力符合的预测不仅应有短期负荷预测，还应有中长期负荷预测，对电力负荷预测的准确性，直接关系着电厂和变电站电气主结线设计成果的质量。一个优良的设计，应能经受当前及较长远时间（5~10年）的检验。

发电厂承担的负荷应尽可能地使全部机组安全满发，并按系统提出的运行方式，在机组间经济合理分布负荷，减少母线上电流流动，使电机运转稳定和保持电能质量符合要求。4）环境条件

当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度及地震等因素，对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。

特别是我国土地辽阔，各地气象、地理条件相差甚大，应予以重视。对重型设备的运输条件亦应充分考虑。对于330kV及以上电压的电气设备和配电设备，要遵循《电磁辐射防护规定》，严格控制噪声、静电感应的场强水平及电晕无线电干扰，同时对高电压大容量重型设备的运输条件亦应充分考虑。

5）设备供货情况

为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。

4-2 隔离开关与断路器的主要区别何在？在运行中，对它们的操作程序应遵循哪些重要原则？

答：断路器具有专用灭弧装置，可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流，故用来作为接通和切断电路的控制电器。而隔离开关没有灭弧装置，其开合电流极小，只能用来做设备停用后退出工作时断开电路。

4-3 主母线和旁路母线各起什么作用？设置专用旁路断路器和以母联断路器或者分段断路器兼作旁路断路器，各有什么特点？检修出线断路器时，如何操作？

答：主母线主要用来汇集电能和分配电能。旁路母线主要用与配电装置检修短路器时不致中断回路而设计的。设置旁路短路器极大的提高了可靠性。而分段短路器兼旁路短路器的连接和母联短路器兼旁路断路器的接线，可以减少设备，节省投资。当出线和短路器需要检修时，先合上旁路短路器，检查旁路母线是否完好，如果旁路母线有故障，旁路断路器在合

上后会自动断开，就不能使用旁路母线。如果旁路母线完好，旁路断路器在合上就不会断开，先合上出线的旁路隔离开关，然后断开出线的断路器，再断开两侧的隔离开关，有旁路短路器代替断路器工作，便可对短路器进行检修。

4-4发电机——变压器单元接线中，在发电机和双绕组变压器之间通常不装设断路器，有何利弊？

4-6 选择主变压器时应考虑哪些因素？其容量、台数、型式应根据哪些原则来选择？

答：影响主变压器选择的因素主要有：容量、台数、型式。其中单元接线时变压器应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后=（发电机的额定容量－厂用容量－支配负荷的最小容量）×70%。为了确保发电机电压上的负荷供电可靠性，所接主变压器一般不应小于两台，对于工业生产的余热发电厂的中、小型电厂，可装一台主变压器与电力系统构成弱连接。除此之外，变电所主变压器容量，一般应按5~10年规划负荷来选择。主变压器型式可根据：1）相数决定，容量为300MW及以下机组单元连接的变压器和330kV及以下电力系统中，一般选择三相变压器，容量为60MW的机组单元连接的主变压器和500kV电力系统中的主变压器经综合考虑后，可采用单要组成三相变压器组。2）绕组数与结构：最大机组容量为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器，机组容量为200MW以上的发电厂采用发电机双绕组变压器单元接线，在110kV以上的发电厂采用直接接接系统中，凡需选用三绕组变压器的场合，均可采用自耦变压器。

4-8 电气主接线中通常采用哪些方法限制短路电流？

答：短路电流要比额定电流大的多，有可能超过电器设备的承载能力，将电气设备烧毁，因此，必须限制短路电流，其中限制短路电流的方法有：

1）在发电厂和变电所的6~10kV配电装置中，加装限流电抗器限制短路电流。a)在母线分段处设置母线电抗器，目的是发电机出口断路器，变压器低压侧断路器，母联断路器等能按各自回路额定电流来选择，不因短路电流过大而使容量升级；b)线路电抗器：主要用来限制电缆馈线回路短路电流；c)分裂电抗器。

2）采用低压分裂绕组变压器。当发电机容量越大时，采用低压分裂绕组变压器组成扩大单元接线以限制短路电流。

3）采用不同的主接线形式和运行方式。

4-10某220KV系统的重要变电站装置2台120MV.A的主变压器，220KV侧有4回进线，110KV侧有10回出线且均为Ⅰ,Ⅱ负荷，不允许停电检修出线断路器，应采取何种接线方式为好？画图并简要说明。

解：1、因为进出线比较多，“220KV侧有4回进线，110KV侧有10回出线”，采用双母线

接线是比较方便的；2、“不允许停电检修出线断路器”，只能用旁路入接线形式了；

因而，该电气主接线（220KV及110KV）应该采用双母线带旁路式接线形式。

作业图（注意静触头与母线的连接）

4-11 某新建地方热电厂有2*25MW+2*50MW共四台发电机，cos=0.8,UN=6.3kv,发电机电压级有10条电缆馈线，其最大综合负荷为30MW,最小为20MW，厂用电率为10%，高压侧为110KV，有4回线路与电力系统相连，试初步设计该厂主接线图，并选择主变压器台数和容量。主接线图上应画出各主要设备及馈线，可不标注型号和参数。