水电站电气主接线及电气设备配置

3.典型操作 4.适用范围
停电：先断路器后隔离开关 (先负荷侧再母线侧)
不能满足不允许停电的供电要求，一般用于6～220kV系统中，出线回 路较少，对供电可靠性要求不高的中、小型发电厂与变电站中。
单母线分段接线
1.接线特点
（1）分段断路器闭合运行 一个电源故障时，仍可以使两段母 线都有电，可靠性比较好，但线路故障 时短路电流较大。
01QS
04QS 901Q S 2E线 04QS 02QS
21QS Ⅱ段
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单母线分段带旁路母线接线
L1 15QS 13QS 11QS 905QS 1QF 11QS I段 01QS 02QS 03QS 90QF 901QS 2QF 21QS Ⅱ段 L2 23QS
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双母线接线
1.接线特点
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，停电线路数量的多 少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户 的供电； 3）有没有使发电厂或变电所全部停止工作的可能 性等。
即：因事故被迫中断供电的机会越小、影响范围 越小、停电时间越短，可靠性越高。
电能质量：


电压 ±5%
4.典型操作
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双母线分段接线
主要适用于大容量进出线较多的装置中： （1）220kV进出线为10～14回的装置； （2）6～10kV配电装置中，进出线回路数或者母线上电源较多，输送 的功率较大，短路电流较大时，常采用双母线分段接线，并在分段处装 设母线电抗器。
双母线带旁路母线接线
1.接线特点 2.优缺点分析
有横向联络接线
无横向联络接线：单元接线
主接线的基本接线形式
普通规律：
各台G都有停机的可能，——各台G之间互为备用。 供电线路应做到连续供电←每回线应能从任一台G获得电源 正常运行的，任一主要设备的投退不影响其它设备←QF； 检修设备时，应隔离电源←QS
单母线接线
只有一条母线，且每一支路均有QF 主接线的基本构成：电源——母线——出线
（2）分段断路器断开运行 在0QF处装设备自投装置，重要 用户可以从两段母线引接采用双回 路供电，还可以限制短路电流。 优点： 提高了运行灵活性和供电可靠性 缺点： 停电范围较大
2.优缺点分析
3.适用范围
（1）6～10k：出线回路数为6回及以上； （2）35～63kV：出线回路数为4～8回； （3）110～220kV：出线回路数为3～4回。
水电站电气主接线及电气设备配置
第一节 电气主接线概述
电气主接线：由多种电气设备通过连接线，按其功能要求 组成的接受和分配电能的电路，也称电气一次接线或电气 主系统。 即，将电气一次设备按一定顺序连接起来的电路。可表示 电能生产流程的电路。 用规定的设备文字和图形符号将各电气设备，按连接顺序 排列，详细表示电气设备的组成和连接关系的接线图，称 为电气主接线图。可表示电能生产流程的电路图。
采用母联断路器兼作旁路断路器的接线： （1）大大提高了主接线系统的工作可靠性 （2）母联断路器兼做旁路断路器接线经济 （3）代路过程中降低了可靠性
3.典型操作
4.适用范围
两组母线带旁路 设有旁路跨条 一般用在220kV线路一组母线带旁路 4回及以上出线或者110kV 线路有6回及以 上出线的场合。
两组母线通过母联断路器连接；每一条引出线和电源支路都经一台 断路器与两组母线隔离开关分别接至两组母线上。
2.优缺点分析
（1）可靠性高 3. （适用范围 2）灵活性好 （ （3 1）扩建方便 ）6～10kV短路容量大，有 （4）检修出线断路器时 出线电抗器的装置； 该支路仍然会停电 （ 2）35～60kV出线超过8回或 电源较多，负荷较大的装置； （5）设备较多、配电装 （ 3）110～220kV出线为5回及 置复杂，易引起误操作， 以上，或者在系统中居重要位 投资和占地面积也较大 置、出线为4回及以上的装置。
节省一次投资； 占地面积少（占地面积少、搬迁费、安装费等）； 电能损耗少（在发电厂和变电站中，电能损耗主 要来自变压器，应经济合理地选择变压器型式、 容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损 耗）。
（5）理应具有扩建的可能性（预留备用出线回路 和备用容量）。 在设计时，不仅要考虑最终接线的实现，还要考 虑从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施 工的可行方案。使其尽可能地不影响连续供电或 在停电时间最短的情况下，将来可以顺利完成过 渡方案的实施，使改造工作量最少。
单母线接线
1.接线特点 2.优缺点分析
优点：接线简单清晰，设备少，操作方便， 投资少，便于扩建。 线路侧隔离开关 缺点：可靠性和灵活性较差。在母线和母 线隔离开关检修或故障时，各支路都必须 停止工作；引出线的断路器检修时，该支 路要停止供电。 母线侧隔离开关
特点：每一回路均经过一台断路器QF和隔离开关QS接于一组母线上。
（3）操作应尽可能简单、方便。
电气主接线应该在满足可靠性的条件下，接线简 单，操作方便。尽可能的使操作步骤少，以免在 操作过程中出错。
（4）技术上先进，经济上合理。
在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与 经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性 的前提下做到经济合理。 经济性应考虑：
C、设备的制造水平 电气设备制造水平决定设备的质量和可靠程度， 并直接影响主接线的可靠性。因此，主接线设计 必须同时考虑设备的故障率及其对供电的影响。 D、长期实践运行经验
（2）具有一定的运行灵活性
电气主接线在正常运行情况下，能根据调度的要 求，灵活地改变运行方式，实现安全、可靠、经 济地供电； 在系统故障或电气设备检修及故障时，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，并且在检修设备时能保证检修人员的安 全。
第二节 电气主接线的基本形式
一、水电站电气主接线的基本特点
（1）水电厂大都建设在水力资源丰富的大江河流上，远离负荷中心，因此发 电厂发出的电能除自用外，一般均采用升高电压由高压输电线路送入电力系 统，而由发电机电压母线直接向用户供电的情况很少。 （2）如果水电厂主要担任峰荷和腰荷，在运行中开、停机操作频繁，机组利 用小时数较低，要求主接线应具有适应各种运行情况的灵活性，以充分发挥 水电厂在电力系统中的作用。 （3）水电厂能迅速起动，投入系统并带上负荷，容易实现自动化和远动化。
B、负荷性质 负荷按其重要性有Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类之分。 担任基荷的发电厂，设备利用率较高，主要供应 Ⅰ、Ⅱ类负荷用电，必须采用供电较为可靠的接 线形式，且保证有两路电源供电。
承担腰荷的发电厂，其接线的可靠性要求需进行 综合分析。（如钢铁企业虽属Ⅰ类用户，但不是 该企业中所有负荷都绝对不允许停电；农业用电 虽属Ⅲ类用户，但在抗旱排涝时期，就必须保证 供电。）
有汇流母线的接线形式在进出线较多时采用。 无汇流母线的接线使用电气设备较少，配电装置 占地面积小，通常用于进出线回路少，不再扩建 和发展的发电厂或变电站。
二、电气主接线形式
电气主接线的基本类型
单母线 有母线类接线 双母线 多角形接线 线） 无母线类接线（简易接 桥形接线
频率 ±0.5Hz

波形
电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主 接线对某些发电厂和变电站来说是可靠的，而对 另外一些发电厂和变电站来说则不一定能满足可 靠性要求。 所以，在分析电气主接线可靠性时，要考虑发电 厂和变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷 性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因 素。
一个半断路器接线
1.接线特点 2.优缺点分析
电气主接线的作用： （1）将各电源点送来的电能汇聚并分配 （2）电气主接线方案的确定对发电厂变电所电气 设备的选择、配电装置的布置、二次接线、继电 保护及自动装置的配置有重大影响。 （3）对发电厂和变电所运行的可靠性、灵活性、 经济性和安全性有重要影响；同时也直接关系到 电力系统的安全、稳定和经济运行。 （4）电气主接线是电气运行人员进行各种操作和 事故处理的重要依据之一。
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单母线分段带旁路母线接线
1.接线特点
（1）分段断路器兼作旁路断路器 （2）旁路断路器兼作分段断路器
2.优点
出线断路器故障或检修时可以用 旁路断路器代路送电，使线路不停电。
3.适用范围
主要用于电压为6～10kV出 线较多而且对重要负荷供电的装置 中；35kV及以上有重要联络线路 或较多重要用户时也采用。
（4）水电厂的总装机数和总容量，是根据河流水文情况和综合利用条件来确 定的，因此可以不再考虑机组扩建的可能性。为考虑系统发展情况，在水电 厂电气主接线中可以预留扩建输电线路出线的位置。
（5）水电厂一般都建设在狭窄的山区，升压变电所和其他配电装置的布置， 往往受到地区的限制，因此用尽可能简化接线，节省占地面积，减少土石方 开挖量。 （6）电站所在河流如属于梯级开发，则对应各级电站应有一个全面规划，整 个梯级的电能如汇集到一个电站集中送出，这样其余各电站的主接线可以得 到很大的简化。 （7）水电站年负荷利用小时数一般不高，特别是调节能力较差的电站，在非 洪水期的空闲机组较多，因此部分机组以低功率因数运行或做调相运行以改 善系统的无功容量不足。 （8）水电厂自用电与火电厂自用电相比，容量小，一般仅占电站容量的 1%~3%，重要性也低，因此水电厂的自用电接线比较简单。
4.典型操作
单母线分段带旁路母线接线
L1
15QS
13QS 905QS 1QF 11QS I段 2QF 90QF 901QS 902QS
Ⅱ段
01QS
0QF
02QS
单母线分段带旁路母线接线
L1 15QS 13QS 25QS L2 23QS
1QF
05QS
06QS 0QF
2QF
11QS I段
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
03QS
A、发电厂和变电站的地位和作用 大型发电厂或超高压变电站，由于它们在电力系 统中的地位很重要，供电容量大、范围广，发生 事故可能使系统运行稳定遭到破坏，甚至瓦解， 造成巨大损失。因此，其电气主接线应采取供电 可靠性高的接线形式。
从发电厂接入电力系统的方式来看，大型发电厂 一般距负荷中心较远，电能需用较高电压输送， 其容量也较大，此时宜采用双回路或环网等强联 系形式接入系统。
（1）保证必要的供电可靠性和电能的质量
保证必要的供电可靠性和电能的质量是电气主接 线的最基本要求。
停电不仅给发电厂造成损失，而且给国民经济各 部门带来的损失将更加严重。在经济发达地区， 故障停电的经济损失是实时电价的数十倍，乃至 上百倍。至于导致人身伤亡、设备损坏、产品报 废、城市生活混乱等经济损失和政治影响，更是 难以估量。所以，电气主接线必须保证供电可靠 性。
电气主接线图一般画成单线图（即用单相接线表示三相系 统），简单明了。 （三线图在施工时采用。）
在电气主接线图中，所有电器均按它们的正常状态画出， 就是电器处在所有电路无压及无任何外力的状态。
绘制要求： A、B、C三相用一相粗线表示，但电流互感器用 三线配置。
中性线在图中用虚线（或细实线）表示
所有电器均用规定的电气符号表示，并按它们的 “正常状态”画出。（如：QF、QS是断开位置）
电气主接线的选择正确与否对电力系统的安全、 经济运行，对电力系统的稳定和调度的灵活性， 以及对电气设备的选择，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，应注意发电厂或变电所在电力 系统中的地位、进出线回路数、电压等级、设备 特点及负荷性质等条件，并应满足下列基本要求： 安全、可靠、经济、方便
中小型发电厂的主接线，没有必要为追求过高的 可靠性而采用复杂的接线形式。在与电力系统的 接入方式上，可采用单回线弱联系方式。 中小型发电厂和变电站一般靠近负荷中心，且常 常有6~10KV电压级的近区负荷，容量不大。此时， 6~10KV电压级宜采用供电可靠性较高的母线接线 形式，以便适应近区各类负荷对供电可靠性的要 求。