发电厂电气一次系统

2）具有发电机电压母线接线的主变压器容 量的确定原则 （1）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。(2)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。此时应适当考虑母线上负荷 可能的增加和变压器的允许过负荷能力 。（3）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。（4）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。
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。
a. 最大机组容量为125MW及以下，多采用三绕组变压器。（ 但三绕组变的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） b. 最大机组为200MW以上，双绕组变压器＋联络变压器。 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。
三、双母线接线
1、双母线接线的运 行方式： 1）一组工作、一组 备用方式； 2）双母线同时运行
2、双母线接线的特点
优点： 1）两条母线互为备用，一条母线检修时，另一条母线可以继续工作 ，不会中断对用户的供电； 2）任一母线侧隔离开关检修时，只影响本支路供电； 3）工作母线故障时，所有回路能迅速切换至备用母线而恢复供电； 3）可将个别回路单独接在备用母线上进行特殊工作或试验；因而可 靠性高，运行方式灵活，便于扩建 缺点： 1）工作母线故障会造成所有回路短时停电； 2）出线断路器检修时，该回路要停电； 3）开关设备多，投资及占地面积大； 4）倒闸操作出现短时停电，倒闸操作过程复杂，易误操作； 5）一条母线检修，另一条单母线运行，可靠性降低。
优点： a、接线简单、清晰、设备少、 投资小、操作方便； b、便于扩建和使用成套配电装 置； 缺点： a、不够灵活可靠，任一元件（ 母线及母线侧隔离开关）检修 时，所有回路必须全部停电； b、任一出线断路器检修时，该 回路要停电； c、母线、母线侧隔离开关故障或 断路器靠母线侧绝缘套管损坏 时，所有回路必须全部停电； 因而可靠性低。
第三节 主变压器的选择
一、主变压器容量和台数的确定
• 主变压器：用来向电力系统或用户输送功 率的变压器
• 联络变压器：用于两种电压等级之间交换 功率的变压器 • 厂用变压器：只供本厂用电的变压器
• 1、发电厂主变压器：
• 1）单元接线的主变压器 容量的确定原则 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。
第二节 电气主接线的基本形式
一、电气主接线分类 • 电气主接线的基本形式包括：有母线接线和无母 线接线两大类。 • 有母线接线有： 单母线接线、单母线分段接线、单母线带旁路接 线、双母线接线、双母线分段接线、双母线带旁 路接线、3/2台断路器接线、4/3台断路器接线和 变压器母线组接线等形式； • 无母线接线有： 单元接线、桥形接线和角形接线等。
一、单母线接线
（1）电气设备： 1）、QF：断路器；作用：接通 和切断电路；特点：有专门的灭 弧装置，可用于切断或闭合负荷 电流以及切断故障电流； 2）、 QS1：母线侧隔离开关 QS2：线路侧隔离开关 作用：隔离电压 特点：无专用灭弧装置，开 合电流能力极低； 3）、WB：母线，用于电能的 汇集和分配
对于大型机组应采用分相封闭母线； 对于小型机组可采用扩大单元接线； 对于附近有高电压、大容量变电站的发电厂，可采用发 电机 - 变压器 - 线路组单元接线。
单元接线带发电机出口断路器（GCB）的接线方式与不带发 电机出口断路器（GCB）的接线方式的比较 带发电机出口断路器（GCB）接线方式的优点： ① 机组正常起、停不需切换 厂用电，只需操作发电机 出口开关，厂用电可靠性 高。 ② 机组在发电机开关以内发 生故障时（如发电机、汽 机、锅炉故障），只需跳 开发电机开关，减少机组 事故时的操作量。
四、单元接线
结构：发电机与变压器直接连接成一个单元，组成发电机-变 压器组。 • 优点： ① 接线简单，开关设备少， 操作简单。 ② 不设发电机电压级母线， 发电机和变压器低压侧短 路的几率和短路电流相对 于具有发电机电压级母线 时，有所减小。
QF1
QF2
QF3
T
T
QS1 QF1
~
G
~
G
① ② ③
二、电气主接线图中的代表符号
Hale Waihona Puke Baidu
主要显示系统中发电机、变压器、电力线路、母线及断路器等主要 元件间的电气接线。
三、对电气主接线的基本要求
对主接线的基本要求就是：安全、可靠、经济、方便。 1安全性 对电气主接线的安全性，主要体现在：隔离开关的正 确配置和隔离开关接线的正确绘制。 隔离开关的主要用途是将检修部分与电源隔离，以 保证检修人员的安全。在电气主接线图中，凡是应该安装 隔离开关的地方都必须配置隔离开关，不能有遗漏之处， 也不可以为了节省投资而不装。 在绘制隔离开关时，电源应接在通过瓷瓶与隔离开 关的刀片联结，因为这样安装在打开和合上隔离开关时， 刀片端的带电时间较短，这样可以保证操作人员的安全。
三、经济性 电气主接线的经济性是相对而论的，在资金充足时，对经济性的 要求可以放低，如果两种主接线的可靠性和方便性差不多，则选择经 济性较好的一种。 四、方便性 1.操作的方便性 电气主接线的应该接线简单，操作方便尽可能的使操作步骤少， 以便于运行人员掌握，不至于在操作过程中出错。 2.调度的方便性 电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行 方式。并在发生事故时，要能尽快的切除故障。 3.扩建的方便性 这不仅与资金、土地相关，还与电气主接线的接线方式有关，但 对于将来的发电厂和变电所，其主接线应具有扩建的方便性。
按重要性的不同，将负荷分为三类： Ⅰ类负荷——停电后将造成人员伤亡和重大设 备损坏的最重要负荷。如机场和军事设施等电力 负荷，以及电弧炼钢炉和大型铝电解槽等短时间 停电就要损坏重大设备的用电。对Ⅰ类负荷的供 电要求是任何时间都不能停电。 Ⅱ类负荷——停电后将造成减产，使用户蒙受 较大的经济损失。对Ⅱ类负荷的供电要求是必要 时可以短时期停电，不允许长时间停电。 Ⅲ类负荷——Ⅰ 、Ⅱ类负荷以外的其他负荷 ，停电后不会造成太大的影响，属非重要负荷。 对Ⅲ类负荷的供电要求是必要时可以长期停电。
倒闸操作：
1、给出线WL1送电 操作：先合QS1，后合QS2，再合QF 2、给出线WL1断电 操作：先断QF ，后断QS2，再断QS1 3、 QF和QS的操作顺序：保证隔离开 关“先通后断”或在等电位状态下 运行。 4、 QS1和QS2的操作顺序：通电时先 通母线侧隔离开关，后通线路侧隔 离开关；断电时相反； 5、防止误操作的措施：a、操作票制 度；b、 QF和QS之间加装电磁闭锁 、机械闭锁或电脑钥匙。
二、主变压器型式的选择
1）相数的确定
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。
300MW及以下: 一般都应选三相变压器。 600MW及以上: 除制造、运输条件外，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。
2）绕组数的确定 按绕组分类：双绕组、三绕组、自耦和低压绕组分裂等
二、单母线分段运行
（1）优点：a、母线发生故障时，分段断路 器自动将故障段切除，仅故障母线段停电 ，保证正常段母线段不间断供电，缩小停 电范围；b、对重要用户由两侧共同供电， 提高供电可靠性； （2）缺点：a、当一段母线故障或检修时， 与该段所连的所有电源和出线均需断开单 回供电用户要停电；b、任一出线断路器检 修，该回路要停电。c、扩建时需向两个方 面均衡扩建。
3、双母线接线的倒闸操作1（倒母线）
倒母线：当双母线接线采用一组母线工作、一组母线备用的方式运行时，需检 修工作母线，可将工作母线经倒闸操作转换为备用状态之后，进行母线停 电检修工作，这个操作称为倒母线。 将工作母线I转换为备用状态的基本操 作： 1）合母联断路器两侧隔离开关 2）合母联断路器向备用母线充电，检验 备用母线是否完好； 3）切断母联断路器控制回路电源 4）依次合入与II组母线连接的母线隔离 开关（除母联断路器外） 5）依次断开与I组母线连接的母线隔离开 关（除母联断路器外） 6）投入母联断路器控制回路电源，拉开 母联断路器及两侧隔离开关
③对保护主变压器、高压厂用变压器有利。 a、对于主变压器、高压厂用工作变压器发生内部故障时 ，由于发电机励磁电流衰减需要一定时间，在发电机-变 压器组保护动作切除主变压器高压侧开关后，发电机在 励磁电流衰减阶段仍向故障点供电，而装设发电机开关 后由于能快速切开发电机开关，而使主变压器受到更好 的保护，这一点对于大型机组非常有利。 b、避免或减少了由于高压开关的非全相操作而造成的对 发电机的危害。对于发电机变压器组接线，其高压开关 由于额定电压较高（500KV），敞开式开关相间距离较 大，不能做成三相机械连动，高压开关的非全相工况即 使在正常操作时也时有发生，高压开关的非全相运行会 在发电机定子上产生负序电流，而发电机转子承受负序 磁场的能力是非常有限的，严重时会导致转子损坏。而 目前的发电机出口开关在设计和制造中都考虑了三相机 械连动，有效防止了非全相操作的发生。
倒闸操作：电气设 备由一种状态转换 到另一种状态或系 统改变运行方式时 ，需要一系列倒闸 操作才能完成。倒 闸操作主要是指拉 开或合上某些断路 器和隔离开关、拉 开或合上某些直流 操作回路、切除或 投入某些继电保护 和自动装置、改变 某些继电保护和自 动装置的整定值、 拆除或装设临时接 线、检查设备的绝 缘等。例：给出线 WL1送电
发电厂电气一次系统
第一节 第二节 第三节 第四节 电气主接线的基本要求 电气主接线的基本形式 主变压器的选择 限制短路电流的方法
能源管控中心
第一节 电气主接线的基本要求
一、电气主接线定义 发电厂电气主接线 发电厂电气主接线是由多种电气设备通过连接线 ，按其功能要求组成的汇集和分配电能的电路， 又称一次接线或电气主系统。 电气主接线图 用规定的设备文字和图形符号将发电机、变压器 、母线、开关电器、测量电器、保护电器、输电 线路等有关电气设备，按照工作顺序排列，详细 表示电气设备的组成和连接关系的单线接线图， 称电气主接线图。
二、可靠性
电气主接线的可靠性不是绝对的。同样的形式在一些 发电厂或变电所来说是可靠的，但对另一些发电厂或变电 所则不一定能满足可靠性要求。所以在分析主接线图时， 要考虑发电厂或变电所在整个系统中的地位和作用，也要 考虑用户的负荷性质和类别。 在分析电气主接线可靠性时，根据负荷性质，可按以下几 个方面进行： （1）各断路器检修时，停电的范围和时间； （2）母线故障或检修时，停电范围和时间； （3）有没有使发电厂或变电所全部停电的可能。 电气主接线可靠性的高低直接决定着经济损失的大小 ，可靠性越高停电时的经济损失越少，反之，则越多。
④发电机开关以内故障只 需跳开发电机开关，不 需跳主变压器高压侧 500KV开关，对系统的 电网结构影响较小，对 电网有利。 ⑤虽然初期投资大，但便 于检修、调试，缩短故 障恢复时间，提高了机 组可用率，同时每年可 节约大量的运行费用。
我国在600-1000MW核电机组及部分水、火电机组装设了发电机出口断路器或 负荷开关。国外发电机出口断路器制造水平已达到：额定电流40-50kA，额 定开断电流200kA以上，价格很贵，高达200万美元。国内制造水平远远落后 ，基本不能满足要求。
二、单母线分段运行
1.分段断路器闭合运行：两个电源 分别接在两段母线上；两段母 线上的负荷应均匀分配；两段 母线电压相等。当一段母线发 生故障时，继电保护将跳开分 段断路器和故障侧电源断路器 。另一侧可以继续运行。 2.分段断路器断开运行：两个电源 分接在两端段母线上；两段母 线电压可能不相等。当任一电 源故障时，其出口断路器自动 断开，然后由备用电源自动投 入装置自动接通分段断路器， 保证全部引出线继续供电。