1000MW发电机组电气设备培训教材第五章

第五章电厂主接线及运行

发电厂电气主接线是指在电力系统中的发电厂中，为满足预定的功率传送方式和运行等要求设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。其中的高压设备指：发电机、变压器、母线、开关电器、保护电器、输电线路等设备。

发电厂电气主接线的确定与机组容量、电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式等的拟定有着密切的关系。主接线设计是否合理、不仅关系到电厂的安全经济运行，也关系到整个电力系统的安全、灵活和经济运行。电厂容量愈大，在系统中的地位愈重要，则影响也愈大。因此，发电厂电气主接线的设计应综合考虑电厂所在电力系统的特点；电厂的性质、规模和在系统中的地位；电厂所供负荷的范围、性质和出线回路数等因素，并满足安全可靠、运行灵活、检修方便、运行经济和远景发展等要求。

大型发电厂典型的电气主接线，一般分为有母线和无母线两类，有母线类接线包括单母线、双母线及带旁路母线的接线等；无母线类主接线包括桥形、多角形和单元接线。

第一节大型发电厂主接线的基本要求

电气主接线的选择正确与否对电力系统的安全、经济运行，对电气系统的稳定和调度的灵活性，以及对发电厂的电气设备的选择，配电装置的布置，继电保护及控制方式的拟定等都有重大的影响。在选择电气主接线时，应满足下列基本要求。

1.运行的可靠性

发、供电的安全可靠性，是电力生产和分配的第一要求，主接线必须首先给予满足。因为电能的发、送、用必须在同一时刻进行，所以电力系统中任何一个环节故障，都将影响到整体，事故停电不仅是电力部门的损失，更严重的是会造成国民经济各部门的损失。

主接线若不能保证安全可靠的工作，发电厂就很难完成生产和输送数量和质量均符合要求的电能。而主接线的可靠性并不是绝对的。同样形成的接线对某些发电厂来说是可靠的，但对另一些发电厂就不能满足可靠性要求。所以在分析主接线的可靠性时，不能脱离发电厂在系统中的地位、作用以及用户的负荷性质等。

衡量主接线的可靠性可以从以下几个方面去分析：

（1）断路器检修时是否影响供电；

（2）设备或线路故障或检修时，停电线路数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

（3）有没有使发电厂全部停止工作的可能性等。

目前，对主线可靠性的衡量不仅可以定性分析，而且可以进行定量的可靠性计算。

2.具有一定的灵活性

主接线不但在正常运行的情况下，能根据调度的要求，灵活地改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备、切除故障，使停电时间最短、影响范围最小，并且在检修时能保证检修人员的安全。

3.操作应尽可能简单、方便

主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成人员误操作而发生事故。但接线过于简单，不但不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便，或造成不必要的停电。

4.经济上合理

主接线在保证安全可靠，操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用最小，占地面积最少，使发电厂尽快发挥经济效益。

5.应具有扩建的可能性

由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时，还要考虑到扩建的可能性。

第二节大型发电厂主接线的主要特点

一、1000MW大型发电厂电气主接线的基本接线形式

1000MW大型发电厂电气主接线的基本接线形式为一台半断路器接线方式。

玉环电厂装设两台1000MW汽轮发电机组，汽轮发电机与主变压器接成发电机-变压器组单元接线方式。发电机出口电压为27KV，经三台单相双绕组、总容量为3×340MVA的主变压器升高电压至500KV。500KV升压站采用一个半断路器接线方式。

发电机至主变压器采用分相封闭母线，厂用工作总变压器分支引出线和电压互感器分支引出线也采用分相封闭母线。

图4-2-1 一台半断路接线

图4-2-1所示为一台半断路接线，每一回路经一台断路器1QF或3QF接至一组母线，两回路之间设一联断路器2QF，形成了一个“串”，两个回路共用三台断路器，故又称二分之三接线。正常运行时，所有断路器都是接通的，I、II两组母线同时工作，当任何一组母线检修，或任何一台断路器检修时，各回路仍接原接线方式运行，不需要切换任何回路，避免了利用隔离开关进行大量倒闸操作，十分方便。任一组母线故障时，只是与故障母线相连的断路器自动分闸，任何回路不会停电，甚至在一组母线检修时，另一组母线故障的情况下，仍能继续运行，并且可以保证在对用户不停电的前提下，同时检修多台断路器，所以，这种接线操作简单，运行灵活，有较高的供电可靠性。

在一台半断路器的接线中，一般采用交叉配置的原则，电源线宜与出线配合成串。为了进一步提高供电可靠性，同名回路应配制在不同串内，避免当联络断路器故障时，同时切除两个电源线，此外，同名回路还宜接在不同侧的母线上。

3/2接线具有供电可靠性高、操作检修方便和运行灵活等优点：

1、在任两个断路器检修时不影响连接元件的连续供电，也不需要进行一系列的倒闸操作，减少

了一次回路发生误操作的机会。

2、当进行母线的检修或清扫时，不需要进行复杂的操作。

3、当一组母线发生短路时，母线保护动作后只跳开与该组母线相连的所有断路器，不会使任何

连接元件停电。

4、在3/2接线中，各隔离开关只作为检修断路器时隔离用，不需要象双母线方式中进行的倒闸

操作，因此减少了隔离开关误操作的机会。

5、由于不装设旁路母线，一次回路的布置清晰，配电装置占地面积小，耗用材料少。

6、当一组母线或任一连接元件发生短路并伴随断路器失灵时，失灵保护动作后需要跳开断路器

的数量最少，不会引起全厂停电。

但这种接线投资较大，继电保护复杂。

二、发电机一变压器组单元接线

大型发电机出口是否装设断路器，国内外都有着不同的观点。事实上，大型发电机出口装设断路器确实有优点也有缺点，应对其客观分析。

大型发电机出口装设断路器有如下缺点：

（1）大容量发电机出口断路器价格昂贵，国内不能生产，需要进口；

（2）发电机与主变压器之间串接发电机出口断路器后，发电机出口断路器故障或检修将影响整个机组的运行，发电机变压器回路的可靠性要比无发电机出口断路器时下降；

（3）由于主变压器作为降压变压器倒送厂用电，为了保证厂用电动机启动时高压厂用母线的电压水平，主变压器或高压厂用变压器需采用有载调压型，也会导致可靠性下降。同时此调压开关价格昂贵，投资增加。

实际上，大型发电机出口装设断路器，主要还是投资增加，每台机组约需增加投资一千万元左右。装设发电机出口断路器的优越性也很明显：

（1）机组正常起动或停机时，厂用电源均由系统通过主变压器供给。机组并网或停机只需操作出口断路器就可完成，缩短了机组起动时间，减少了误操作的几率。由于避免了高压厂用电源的切换，简化了厂用电源的控制和保护接线，从而提高了厂用电系统的可靠性。

（2）机组在汽机、锅炉或发电机故障引起跳闸时，仅需跳开发电机出口断路器，而不必连同主变压器一同切除，提高了机组保护的选择性。此时停机厂用电源仍可由系统通过主变压器倒送，避免了高压厂用电源系统的事故切换，避免了对厂用负荷的冲击，提高了厂用电系统的可靠性。

（3）当500kV采用一个半接线时，机组故障只需跳开发电机出口断路器，不需跳500kV断路器，不影响500kV接线的完整性，不会导致系统开环，提高了系统的稳定性。

（4）保护发电机。在发电机承受不平衡负荷，或发电机出口发生不对称短路时，发电机出口断路器可以迅速切除故障，使发电机免遭损坏。发电机带不平衡负荷运行、外部和内部发生不对称短路时，会在转子本体表面感应出两倍工频涡流，在转子中引起附加发热。同时，两倍工频的交变电磁转矩使机组产生倍频振动，引起金属疲劳和机械损伤。附加发热和倍频振动都会严重威胁发电机的安全运行。

（5）保护主变压器和高压厂用变压器。变压器内部因绝缘闪络形成的电弧使油分解后产生的

大量气体引起变压器内部压力的升高，将导致变压器油箱破裂或爆炸。变

压器内部故障电弧电流由系统和发电机共同提供。系统提供的电弧电流由

装在主变压器高压侧的断路器切断，切断时间大约40ms。高压系统断开后，

发电机在灭磁前仍连续不断的提供电弧电流，使油箱内部压力继续上升，

发电机转子灭磁及定子电流衰减时间通常长达数秒（与励磁系统有关），

以致保护不了变压器。而在发电机出口装设断路器可在3周波（60ms）内

切断故障电流，将发电机和故障变压器迅速隔离，从而避免变压器遭受严

重损坏。

图4-2-2所示为玉环电厂采用的发电机一双绕组变压器单元接线。发

电机和变压器的容量匹配，必须同时工作，在发电机与变压器之间装设了

断路器。1000MW发电机，因采用分相封闭线线，不宜装隔离开关，但应有

可拆连接点。

图4-2-2 发电机-双绕组变压器单元接线

此外发电厂还有发电机一三绕组变压器单元接线。它在发电机停止工作时，变压器高压和中压