发电厂电气部分电气主接线及设计

（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。
✓ 变电站的低压侧： 常采用单母线分段或双母线接线。
用于本厂（站）用电的变压器，也称自用变。
二、主变压器容量和台数的确定
原则：尽量减少变压器台数，提高单台容量。
1、发电厂主变压器容量和台数的选择
（1）单元接线的主变压器
A、容量选择
应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度选择
S N 1 .1 P N ( 1 G K P )/co Gs(M )VA
2）水力发电厂的升高电压侧的接线：
✓ 当出线数不多时，应优先考虑采用多角形接线等类型 的无汇流母线的接线；
✓ 当出线数较多时，可根据其重要程度采用单母线分段、 双母线或一台半断路器接线等。
某中型水电厂主接线
1）该电厂有4 台发电机 G1~G4，每两台机与一台 双绕组变压器接成扩大单 元接线；
2）110kV侧只有2回出线， 与两台主变压器接成4角 形接线。
e1
N1
d dt
e2
N2
d dt
i1
U1
i2 u1
只要一、二
u1
e1e2Biblioteka u 2ZL次绕组的匝数不 同，就能达到改
u2 变压的目的。
U2
第三节 主变压器的选择
一、有关的几个概念
1、主变压器
发电厂、变电站中向系统、用户输送功率的变压器。
2、联络变压器
用于两种电压等级之间交换功率的变压器。
3、厂（站）变压器
算中不考虑稀有的最小负荷情况。即 S N P N ( 1 K G P ) / c G o P m c s in n o ( M s ) V
式中 PNG—发电机电压母线上的发电机容量之和，MW；
Pmin —发电机电压母线上的最小负荷，MW；
cos —负荷功率因数； n —发电机电压母线上的主变压器台数；
某110KV终端变电站主接线
某500KV枢纽变电站主接线
小结：
图 双母线带旁路母线的接线
图 一台半断路器接线
图 单元接线
图 桥形接线
第三节 主变压器的选择
基本工作原理
变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的 两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一 次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕 组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。
✓ 当送电方向主要由低压侧向中、高压侧，或由低中压侧送向高压 侧是，宜采用自耦变压器；
✓ 200MW及以上的机组，采用双绕组变加联络变，联络变一般为三 绕组（包括自耦变压器）；
✓ 扩大单元接线优选低压分裂绕组变； ✓ 110KV及以上中性点直接接地系统中，凡需选用三相变压器时，
均可选用自耦变。
三、主变压器型式的选择
5）220kV与500kV用自耦变压器T5联络，其低压绕 组作为厂用备用电源。
3、变电站电气主接线
变电站的主接线，要根据变电站在电力系统中的地位、作 用、种类、负荷性质和容量、电网结构等多种因素确定。
（1）变电站分类（回顾） 枢纽变电站、地区变电站、中间变电站和终端变电站。
1）枢纽变电站：位于电力系统的枢纽点，它连接电力系统 高压和中压的几个部分，汇集多个电源；若枢纽变电所发 生事故出现全所停电时，将导致系统解列，甚至出现全系 统崩溃的灾难局面。
根据变电站的类型不同，可分别采用相应的接线 形式
1）330～500kV配电装置可能的接线形式有一台半断路器、 双母线分段(三分段或四分段)带旁路、变压器—母线组接 线；
2）220kV配电装置可能接线形式有双母线带旁路、双母线分 段(三分段或四分段)带旁路及一台半断路器接线等；
3）110kV配电装置可能接线形式有不分段单母线、分段单母 线、分段单母线带旁路、双母线、双母线带旁路、变压器 一线路组及桥形接线等；
B、台数选择
一般装设2台，对大型变电站经技术经济论证后，可选 用3~4台主变。
三、主变压器型式的选择
型号（型式） 型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式 等内容，表示方法为
如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有 载调压，额定容量250000kVA，高压额定电压220kV电力变压器。
3、绕组联接方式
变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致！ 否则不能并列运行。
（3）连接两种升高电压母线的联络变压器
A、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。
B、台数选择
联络变压器的台数一般只设置1台，最多不超过2台。
2、变电站主变压器容量和台数的选择
A、容量选择
✓ 所选择的n台主变压器的容量和，应该大于等于变电站 的最大综合计算负荷。即
负荷的需要。即 S N P m c a o x P N ' '( 1 G s K P ) / c G n o ( M s )
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。
B、台数选择
接于发电机电压母线上的主变压器一般来说不小于2台， 但对主要向发电机电压供电的地方电厂、系统电源主要作 为备用时，可以只装1台。
SmaxKti n1cP im oiasx1%
式中 Pima,xcosi —各出线的远景最大负荷和自然功率因数；
K t —同时系数，出线回路数越多其值越小，一般取
0.8~0.95；
% —线损率，取5%。
若为三绕组变压器还应考虑中、低压侧间的负荷同时系数。
✓ 一般变电所
1台主变停运时，其余变压器应能满足全部负荷的70%~80%
某大型水电厂主接线
1）该电厂有6台发电机，G1~G4与分裂变压器T1、 T2接成扩大单元接线，将电能送到500kV配电装置；
2）G5、G6与双绕组变压器T3、T4接成单元接线， 将电能送到220kV配电装置；
3）500kV配电装置采用一台半断路器接线；
4）220kV配电装置采用有专用旁路断路器的双母线 带旁路接线，只有出线进旁路；
荷的需要。即 S N P m c a o x P N '( 1 s K G P ) / c G n o ( M s ) V
式中
P'—发电机电压母线上除最大一台机组外，其他发电机容量
NG之和，MW；
Pm ax—发电机电压母线上的最大负荷，MW；
4）对水电厂比重较大的系统，由于经济运行的要求，在丰水期应充分 利用水能，这时有可能停用火电厂的部分或全部机组，以节约燃料， 火电厂的主变压器应能从系统倒送功率，满足发电机电压母线上最大
4）35—63kV配电装置可能接线形式有不分段单母线、分段 单母线、双母线、分段单母线带旁路(分段兼旁路断路器)、 变压器一线路组及桥形接线等；
5）6～10KVkV配电装置常采用分段单母线，有时也采用双 母线接线，以便于扩建。6～l0kV馈线应选用轻型断路器， 若不能满足开断电流及动、热稳定要求，应采取限制短路 电流措施，例如使变压器分裂运行或在低压侧装设电抗器、 在出线上装设电抗器等。
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。
水力发电厂电气主接线的特点：
1）水力发电厂发电机电压侧的接线： 多采用单元接线或扩大单元接线；当有少量地区负荷时， 可采用单母线或单母线分段接线。
三、主变压器型式的选择
1、相数选择
✓ 容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和 330kV及以下的电力系统中，一般都应选用三相变压器；
✓ 容量为600MW机组单元连接的主变压器和500kV电力 系统中的主变压器应综合考虑运输和制造条件，结合 能技术经济比较，可采用单相变压器；
✓ 单相变压器一般不设备用相，但对于大容量的单相变 压器，是否需要设置备用相，应根据系统要求，经技 术经济比较后确定。
2、水力发电厂电气主接线
水力发电厂具有以下特点：
1）水电厂以水能为资源，建在江、河、湖、泊附近，一般距负荷中 心较远，绝大多数电能都是通过高压输电线送入电力系统，发电机电 压负荷很小或甚至全无；
2）水电厂的装机台数和容量是根据水能利用条件一次确定的，一般 不考虑发展和扩建；
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
三、主变压器型式的选择
2、绕组数选择
双绕组、三绕组、自耦式、低压绕组分裂等
1）当只有升高一级电压的发电厂或35KV及以下变电站时， 可选双绕组变压器；
2）有两种升高电压的发电厂及三种电压的变电站，可选双 绕组变压器后三绕组变压器（包括自耦变压器）
✓ 当最大机组容量为125MW及以下的发电厂，当有两种升高电压时， 宜采用三绕组变压器；
✓ 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 n1SNSⅠ SⅡ
最大综合计算负荷的计算
某中型热电厂的主接线分析
该热电厂装有两台发电机，接到10kV母线上； 1）10kV母线为双母线三分段接线，母线分段及电缆出线
均装有电抗器，用以限制短路电流，以便选用轻型电 器；发电厂供给本地区后的剩余电能通过两台三绕组 主变压器送入110kV及220kV电压级； 2）110kV为单母线分段接线，重要用户可用双回路分别 接到两分段上； 3）220kV为有专用旁路断路器的双母线带旁路母线接线， 只有出线进旁路，主变压器不进旁路。
2）中间变电站：将发电厂或枢纽变电站与负荷中心联系起 来的变电站，它一般汇集2—3个电源，在系统中起交换功 率的作用或使高压长距离输电线路分段的作用；
3）地区变电站：一般是220kV的变电站，它处于地区电网的 枢纽点，高压侧接受或交换功率，并供给中压侧和低压侧 负荷；
4）终端变电站：处于电力网的末端，一般是降压变电站， 也称为末端变电站。它直接向本地负荷供电而不向其他地 区输送电能。
式中 P NG — 发电机容元 量接 ，线 在中 扩容 为 大量 两 单M 之 台 ； W 和 发
coG s— 发电机额定功率因数；
KP — 厂用电率。
B、台数选择
每单元的主变压器为一台。
（2）接于发电机电压母线上的主变压器
A、容量选择
1）当发电机电压母线上的负荷最小时（特别是发电厂投入运行初期， 发电机电压负荷不大），应能将发电厂的最大剩余功率送至系统，计
2）当发电机电压母线上接有2台及以上主变压器，当负荷最小且其中 容量最大的一台变压器退出运行时，其他主变压器应能将发电厂最大
剩余功率的70%以上送至系统。即
S N P N ( 1 K P G ) / c G P o m c i s 7 n o % n 1 0 s ( M )
3）当发电机电压母线上的负荷最大且其中容量最大的一台机组退出运 行时，主变压器应能从系统倒送功率，满足发电机电压母线上最大负
(2) 区域性火力发电厂
区域性火电厂属大型电厂，建在煤炭生产基地或港口 附近，为凝汽式电厂，一般距负荷中心较远，电能几 乎全部用高压或超高压输电线路送至远方。
单机容量为200MW以上， 目前以600MW为主力机组， 总装机容量1000MW及以上。
区域性火电厂主接线分析
该发电厂有4×300MW及2×600MW共6台发电机，分 别与6台双绕组主变压器接成单元接线，其中2个单元接到 220kV配电装置，4个单元接到500kV配电装置；
1）220kV为有专用旁路断路器的双母线带旁路接线；
2） 500kV为一台半断路器接线；
3） 220kV与500kV用自耦变压器联络(由3台单相变压器组 成)，其低压侧35kV为单母线接线，接有2台厂用高压启动 ／备用变压器及并联电抗器；
4）各主变压器的低压侧及220kV母线，分别接有厂用高压 工作或备用变压器。