第四章電氣主接線及設計主要內(nèi)容：

1.

電氣主接線設計原則和程序

2.

主接線的基本接線形式

3.

主變壓器的選擇

4.

限制短路電流的方法

5.

各類發(fā)電廠和變電站的主接線的特點

6.

電氣主接線設計舉例第一節(jié)電氣主接線設計原則和程序1、可靠性Ⅰ類負荷：即使短時停電也會造成人員傷亡和重大設備損壞，任何時間都不能停電Ⅱ類負荷：停電將造成減產(chǎn)，使用戶蒙受較大的經(jīng)濟損失，僅在必要時可短時停電Ⅲ類負荷：Ⅰ、Ⅱ類負荷以外的其他負荷，停電不會造成大的影響，必要時可長時間停電（1）發(fā)電廠、變電站在電力系統(tǒng)中的作用和地位（2）負荷性質(zhì)和類別Ⅰ類負荷、Ⅱ類負荷、Ⅲ類負荷可靠性、經(jīng)濟性、靈活性三個方面一、對電氣主接線的基本要求定性分析和衡量主接線可靠性的標準：斷路器檢修時，能否不影響供電線路、斷路器或母線故障時，以及母線或母線隔離開關檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保證對Ⅰ、Ⅱ類負荷的供電發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性(4)大型機組突然停運時，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響及后果等因素（4）運行經(jīng)驗（3）設備制造水平二、主接線的設計原則

以設計任務書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則三、主接線的設計程序1.對原始資料分析：工程、電力系統(tǒng)、負荷、環(huán)境和供貨2.主接線的擬定和選擇3.短路計算和主設備的選擇4.繪制主接線5.編制工程概算(可行性研究、初步設計、技術設計、施工設計)原則：以進出線為主體，多于4回設母線作為中間環(huán)節(jié)。有匯流母線的電氣主接線單母線接線雙母線接線一臺半斷路器接線臺斷路器接線變壓器母線組接線無匯流母線的電氣主接線單元接線橋形接線角形接線第二節(jié)主接線的基本形式（1）供電電源：在發(fā)電廠是發(fā)電機或變壓器，在變電站是變壓器或高壓進線單母線接線1.單母線接線一、單母線接線及單母線分段接線（2）電源可以在母線上并列運行，任一出線可以從任一電源獲得電能，各出線在母線的布置盡可能使負荷均衡分配于母線上，以減小母線中的功率傳輸（5）倒閘操作單母線接線操作順序：退出線路WL2：斷開QF2→斷開QS22→斷開QS21恢復供電：合上QS21→合上QS22→合上QF2電氣“五防”是指：防止誤分、合斷路器；防止帶負荷分、合隔離開關；防止帶電掛接地線或合接地刀閘；防止帶接地線（接地刀閘）合斷路器（隔離開關）；防止誤入帶電間隔。防止誤操作的措施：除嚴格按照操作規(guī)程實行操作票制度外，還應加裝電磁閉鎖、機械閉鎖或電腦鑰匙倒閘操作程序示意圖：2.單母線分段接線單母線分段接線（1）電源可以并列運行也可以分列運行（2）重要用戶可以從不同段引出兩回饋線（3）任一母線或母線隔離開關檢修，只停該段，其他段繼續(xù)供電（4）任一母線段故障，則只有該母線段停電（5）電源分列運行時，任一電源斷開，則QFd自動接通優(yōu)點：缺點：增了分段設備的投資和占地面積；某段母線故障或檢修仍有停電問題；某回路的斷路器檢修，該回路停電；擴建時，需向兩端均衡擴建適用范圍：廣泛應用于小容量發(fā)電廠的6-10kV接線和6-220kV變電站中二、雙母線接線及雙母線分段接線1.雙母線接線優(yōu)點：(1)供電可靠①可輪流檢修一組母線，而不使供電中斷②一組母線故障后，能迅速恢復供電③檢修任一出線的母線隔離開關時，只需停該隔離開關所在的線路和與此隔離開關相連的母線(2)運行方式靈活①單母線運行②固定連接方式運行③兩組母線分列運行分裂為兩個電廠，限制短路電流。④特殊功能同期或者解列、融冰(3)擴建方便向雙母線的任一方向擴建，不會影響兩組母線的電源和負荷的自由組合分配，也不會造成原有回路停電缺點：（1）所用設備多（尤其是隔離開關），配電裝置復雜（2）母線故障或檢修時，隔離開關作為操作電器，容易誤操作（3）當一組母線故障時，仍會短時停電（4）檢修任一回出線斷路器，該回路停電適用范圍：（1）6-10kV配電裝置，出線帶電抗器時（2）35-63kV配電裝置，出線數(shù)超過8回，或電源較多、負荷較大時（3）110-220kV配電裝置，出線回數(shù)為5回及以上2.雙母線分段接線優(yōu)點：與雙母線接線相比，增加了母聯(lián)斷路器QF2和分段斷路器QF3、限流電抗器L，提高了供電可靠性和靈活性。缺點：增加了母聯(lián)斷路器和分段斷路器的數(shù)量，配電裝置投資增大。三、帶旁路母線的單母線和雙母線接線旁路母線的作用：檢修任一接入旁路母線的進、出線的斷路器時，使該回路不停電檢修QF1：合QFP1兩側的隔離開關→合QFP1→合QS15→斷開QF1→斷開QS13、QS111.單母線分段帶旁路母線接線專用旁路斷路器檢修電源側斷路器旁路母線通過旁路隔離開關接至電源，然后斷開電源側的斷路器，出線不會停電適用范圍：用于出線較多的110KV及以上的高壓配電裝置中,對35KV以下的有特殊重要的一、二類用戶時，亦可用這種接線。分段斷路器兼旁路斷路器接線形式(a）(b)(c)2.雙母線帶旁路母線接線具有專用旁路斷路器的雙母線帶旁路接線優(yōu)點：不會造成短時停電。缺點：1多裝了一臺斷路器和一套旁母線。2投資大，配電裝置占地面積增多。增加了誤操作的幾率。臨時設置跨條：圖4－9趨勢：隨著設備可靠性提高，備用容量的增加，保護的完善，逐步取消旁路接線。3.旁路母線設置的原則（1）6-10kV配電裝置一般不設旁路母線（2）35-63kV配電裝置，一般也不設旁路母線，當斷路器不允許停電檢修時，對于單母分段可設置不帶專用旁路斷路器的旁母（3）110-220kV一般需設旁路母線，出線回數(shù)較少時,

可采用分段斷路器或母聯(lián)斷路器兼旁路斷路器的接線，下列情況需裝設專用旁路斷路器：①110kV出線7回及以上，220kV出線5回及以上時②對在系統(tǒng)中居重要地位的配電裝置

110kV出線6回及以上，220kV出線4回及以上時四.一臺半斷路器接線優(yōu)點：任一母線故障或檢修均不致停電任一斷路器檢修，不引起停電當同一串中有一條進線、一條出線時，當兩組母線同時故障的極端情況下，可以通過聯(lián)絡斷路器繼續(xù)輸送功率隔離開關不作操作電氣，僅在檢修時起隔離電壓的作用除聯(lián)絡斷路器內(nèi)部故障外，其余任何斷路器故障最多停一個回路兩條原則：（1）電源線宜與負荷線配對成串，即要求同一個斷路器串中，配置一條電源線和一條出線回路（2）當初期只有兩串時，同名回路宜分別接于不同的母線側，當達到三串時，同名線路可接于同側母線交叉接線非交叉接線缺點：所用斷路器多，投資大，二次控制線和繼電保護復雜，斷路器動作頻繁，檢修次數(shù)多應用范圍：廣泛應用于超高壓電網(wǎng)中，500kV變電站一般都采用這種接線方式五.變壓器母線組接線優(yōu)點：可靠性較高調(diào)度靈活擴建方便缺點：使用斷路器和隔離開關多，投資大適用范圍：遠距離、大容量輸電系統(tǒng)中，對系統(tǒng)穩(wěn)定和供電可靠性要較高的變電站中采用無匯流母線的電氣主接線六.單元接線(a)發(fā)電機－雙繞組變壓器單元接線;(c)發(fā)電機－變壓器-線路單元接線(b)發(fā)電機－三繞組變壓器單元接線擴大單元接線（a）發(fā)電機－變壓器擴大單元接線（b）發(fā)電機－分裂繞組變壓器擴大單元接線適用范圍：發(fā)電機單機容量偏?。▋H為系統(tǒng)容量的1%－2%）或更小，而電廠的升高電壓等級又較高，可采用擴大單元接線。單元接線的特點：

優(yōu)點：（1）接線簡單，開關設備少，操作簡便（2）故障可能性小，可靠性高（3）由于沒有發(fā)電機電壓母線，無多臺機并列，發(fā)電機出口短路電流相對減?。?）配電裝置簡單，占地少，投資省缺點：單元中任一元件故障或檢修都會影響整個單元的工作適用范圍：

200MW及以上大機組一般采用與雙繞組變壓器組成單元接線，當電廠具有兩種升高電壓等級時，則裝設聯(lián)絡變壓器。

七.橋形接線只有兩臺變壓器和兩條線路時，宜采用橋形接線，使用斷路器最少。內(nèi)橋：橋連斷路器設置在變壓器側外橋：橋連斷路器設置在線路側（a）內(nèi)橋（b）外橋內(nèi)橋：特點：（1）一回線路檢修或故障時，其余部分不受影響，操作簡單。（2）變壓器切除、投入或故障時，相應回路短時停電，操作復雜。（3）線路側斷路器檢修時，線路需較長時間停電。（4）穿越功率經(jīng)過的斷路器較多，使斷路器故障和檢修機率大。適用范圍：輸電線路較長(相對來說線路的故障機率較大)，而變壓器又不需經(jīng)常投、切及穿越功率不大的小容量配電裝置中。外橋（3）線路側斷路器檢修時，變壓器需較長時間停電。特點：（1）一回線路檢修或故障時，有一臺變壓器短時停運，操作較復雜。（2）變壓器切除、投入或故障時，不影響其余部分，操作簡單。（4）穿越功率只經(jīng)過斷路器QF3，使斷路器故障和檢修及系統(tǒng)開環(huán)的機率小。適用范圍：輸電線路較短，變壓器經(jīng)常投、切及穿越較大的小容量配電裝置中。八.角形接線（a）三角形接線（b）四角形接線（2）檢修任一斷路器時，只需斷開其兩側的隔離開關，不會引起停電優(yōu)點：（1）使用斷路器少，且閉環(huán)運行時，可靠性和靈活性較高（4）任一回路故障，只跳開與其相連的的2臺斷路器，不影響其他回路供電（3）隔離開關只用于檢修時隔離電壓，不作操作電器缺點：（1）角形中任一臺斷路器檢修，變開環(huán)運行，可靠性降低。此時恰好有線路故障，則會影響其他回路供電，因此，一般將電源與饋線回路交替布置。（2）運行方式變化大，可能使設備選擇發(fā)生困難，并使繼電保護裝置復雜化適用范圍：用于最終規(guī)模較明確的110kV及以上的配電裝置中，且以不超過六角形為宜電氣主接線方式小結有匯流母線無匯流母線單母線接線雙母線接線一臺半斷路器接線變壓器母線組接線單母線接線單母線分段接線單母線帶旁路母線接線單母線分段帶旁路母線接線雙母線接線雙母線分段接線雙母線帶旁路母線接線雙母線分段帶旁路母線接線單元接線橋形接線角形接線九.各種類型發(fā)電廠的變電所主接線的特點一、火力發(fā)電廠電氣主接線

1、中小型火電廠電氣主接線

2、大型火電廠電氣主接線二、水力發(fā)電廠電氣主接線

1、中等容量水電廠主接線

2、大容量水電廠主接線三、變電所電氣主接線

一、火力發(fā)電廠電氣主接線1、中小型火電廠電氣主接線特點：包括發(fā)電機電壓接線及1-2級升高電壓接線，且與系統(tǒng)相連接（1）設發(fā)電機電壓母線

1）當機組容量小于6MW時，采用單母線；當機組容量大于等于12MW時，采用雙母線或單母線；當機組容量大于25MW時，采用雙母分段接線，并加裝母線電抗器和出線電抗器。

2）通常有2臺及以上的主變壓器與升高電壓級聯(lián)系，以便將剩余功率輸送到系統(tǒng)或從系統(tǒng)倒送功率

3）出線回路較多，供電距離較短，一般多采用電纜供電，為限制短路電流，可以加裝出線電抗器（2）在滿足當?shù)刎摵傻那疤嵯?，?00MW以上的機組，多采用單元接線或擴大單元接線（3）升高電壓等級升高電壓等級不多于兩級，接線方式具體分析，區(qū)別對待

1）可用雙母線、單母線分段等接線，出線數(shù)多時，增設旁路母線。

2）出線不多，最終接線方案已明確時，可采用橋形、角形接線。中型熱電廠主接線2.大型火電廠接線（1）在系統(tǒng)中地位重要，主要承擔基本負荷，電利用小時數(shù)高，對主接線要求較高（2）地區(qū)負荷少，可不設發(fā)電機電壓母線，發(fā)電機與主變壓器采用單元接線或擴大單元接線，大型機組出口至變壓器之間采用封閉母線（3）升高電壓部分多為220kV及以上電壓等級，220kV一般采用雙母線帶旁路母線接線，330-500kV當進出線為6回及以上時，采用一臺半斷路器接線。聯(lián)絡變壓器一般采用自耦變壓器區(qū)域性火電廠主接線二、水力發(fā)電廠電氣主接線發(fā)電機電壓接線：采用單元接線、擴大單元接線（發(fā)電機電壓負荷很小或全無）。發(fā)電廠升高電壓接：（1）當出線回路不多時，采用橋形接線或多角形接線（2）當出線回路較多時，可用單母線分段、雙母線，雙母線帶旁路和一臺半斷路器接線形式。機組的爬坡能力強：可擔任調(diào)頻和調(diào)相任務。中等水電廠主接線大容量的水電廠主接線三、變電所電氣主接線變電站主接線的設計要求，基本上和發(fā)電廠相同，即根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、負荷性質(zhì)、出線回路數(shù)等條件和具體情況確定。通常變電站主接線的高壓側，應盡可能采用斷路器數(shù)目較少的接線，以節(jié)省投資，隨出線數(shù)的不同，可采用橋形、單母線、雙母線及角形接線等。如果變電站電壓為超高壓等級，又是重要的樞紐變電站，宜采用雙母線分段帶旁路接線或采用一臺半斷路器接線。變電站的低壓側常采用單母線分段或雙母線接線，以便于擴建。6～10kV饋線應選輕型斷路器，若不能滿足開斷電流及動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求時，應采用限流措施。在變電站中最簡單的限制短路電流方法是使變壓器低壓側分列運行；若分列運行仍不能滿足要求，則可在變壓器低壓側裝設電抗器或出線電抗器，一般盡可能不裝限流效果較小的母線電抗器。10kV變電所電氣主接線典型方案

變壓器一次側采用線變組單元接線。1、一路外供電源（1）裝有一臺變壓器

一次側電氣主接線二次側電氣主接線圖續(xù)上頁變壓器二次側采用單母線接線。

續(xù)上頁

變壓器一次側采用單母線接線。1、一路外供電源（2）裝有兩臺或以上變壓器變壓器一次側電氣主接線圖

二次側采用單母線分段接線。低壓配電屏采用抽出式柜，其插接頭可起到隔離作用。續(xù)上頁變壓器二次側電氣主接線圖

續(xù)上頁

設兩路外供電源采用一用一備運行方式。2、兩路外供電源一次側電氣主接線圖變壓器一次側采用單母線接線。續(xù)上頁

低壓主接線仍采用單母線分段接線形式低壓配電屏采用固定分隔式，斷路器為插入式安裝。二次側電氣主接線圖10kV配電所電氣主接線典型方案

設變電所由兩路外供電源供電，其中電源1容量可供全部負荷，電源2容量可供部分重要的負荷。

采用單母線分段接線。電氣主接線圖第三節(jié)主變壓器的選擇主變壓器：在發(fā)電廠和變電所中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送電能的變壓器聯(lián)絡變壓器：用于兩個電壓等級之間交換電能的變壓器廠（所）變壓器：用于本廠（所）用電的變壓器，也稱自變一、變壓器臺數(shù)的選擇1.發(fā)電廠變壓器臺數(shù)的選擇1）為保證供電可靠性，接在發(fā)電機電壓母線上的主變壓器一般不少于兩臺2）每單元接線變壓器為一臺。擴大單元接線時，兩臺發(fā)電機配一臺變壓器2.變電所變壓器臺數(shù)的選擇1）變電所中一般裝設兩臺主變壓器，以免一臺主變故障或檢修時中斷供電2）對大型超高壓樞紐變電所，為減小單臺容量，可裝設2~4臺主變壓器二.發(fā)電廠變電所變壓器容量的選擇1發(fā)電廠主變壓器容量的選擇1）單元接線的主變?nèi)萘窟x擇按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用電負荷后，留有10%的裕度為廠用電率發(fā)電機額定功率額定功率因數(shù)2）接于發(fā)電機電壓母線上的主變?nèi)萘堪聪率鰲l件，取最大的計算結果選擇容量：a)當發(fā)電機電壓母線上的負荷最小時，扣除廠負荷后，主變將最大剩余功率送入電力系統(tǒng)。即第i臺發(fā)電機的額定視在功率第i臺發(fā)電機的廠用電率發(fā)電機電壓母線上最小負荷的視在功率mn發(fā)電機電壓母線上的主變臺數(shù)和發(fā)電機臺數(shù)b)發(fā)電機電壓母線上的最大一臺發(fā)電機停機，主變應能從電力系統(tǒng)倒送功率，滿足發(fā)電機電壓母線上的最大負荷和廠用電的需要。即最大一臺發(fā)電機的額定視在功率和最大負荷的視在功率c)若發(fā)電機電壓母線上接有兩臺及以上主變時，其中一臺容量最大的主變退出運行時，應該能輸送母線最大剩余功率的70%以上，即3)聯(lián)絡變壓器的容量選擇一般不應小于接在兩種電壓母線上最大一臺發(fā)電機的容量，以保證該發(fā)電機停運時，通過聯(lián)絡變壓器來滿足本側負荷的需要。2、變電所主變壓器容量選擇

1）所選擇的n臺主變壓器的容量和，應該大于等于變電所的最大綜合計算負荷，即

nSN≥Smax

最大綜合計算負荷的計算

（n-1)SN≥(0.6~0.7)Smax

且(n-1)SN≥S（Ⅰ+Ⅱ）2)裝有兩臺及以上主變的變電所，當一臺主變停運時，其余主變?nèi)萘恳话銘獫M足60%（220kV及以上電壓等級的變電所應滿足70%）的全部最大綜合計算負荷，以及滿足全部1類負荷S1和11類負荷S11

各出線的遠景最大負荷和自然功率因數(shù)

同時系數(shù)，出線回路數(shù)越多其值越小，一般取0.8~0.95

線損率，取5%三、變壓器型式和結構的選擇1.相數(shù)的選擇（1）300MW及以下機組單元接線的主變壓器和330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都應選用三相變壓器。如受到運輸條件限制，亦可選單相變壓器組。（2）600MW機組單元接線的主變壓器和500kV電力系統(tǒng)中的主變壓器，經(jīng)綜合比較，選擇單相組成三相變壓器

包括：相數(shù)的選擇、繞組數(shù)的選擇、繞組接線組別的選擇、調(diào)壓方式的選擇、冷卻方式的選擇2.繞組數(shù)的選擇（1）只有一種升高電壓向系統(tǒng)供電的發(fā)電廠或只有兩種電壓的變電所，采用雙繞組變壓器。（2）有兩種升高電壓向用戶供電或與系統(tǒng)連接的發(fā)電廠以及有三種電壓的變電所，可以采用雙繞組變壓器或三繞組變壓器

1）最大機組容量為125MW及以下，而且變壓器各側繞組的通過容量均達到變壓器額定容量的15%及以上時，應優(yōu)先考慮采用三繞組變壓器。當某側的通過容量少于15%時，可采用雙繞組變壓器加聯(lián)絡變壓器2）最大機組為200MW及以上的發(fā)電廠，宜采用發(fā)電機－雙繞組變壓器單元加聯(lián)絡變壓器。聯(lián)絡變壓器宜采用三繞組（包括自耦變壓器），其低壓側作廠用電和啟動電源。3）當采用擴大單元接線時，宜采用低壓分裂繞組變壓器，以限制短路電流。4）在有三種電壓的變電所中，如變壓器各側繞組的通過容量均達到變壓器額定容量的15%及以上，或低壓側雖沒有負荷，但需在該側接無功補償設備時，宜采用三繞組變壓器。5）110kV及以上的中性點直接接地系統(tǒng)中，凡需選用三繞變壓器的場所，均可優(yōu)先選用自耦變壓器圖2-13.繞組接線組別的選擇變壓器三相繞組的接線組別必須與系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行

在我國：110kV及以上電壓，變壓器三相繞組接成“YN”，稱為中性點直接接地系統(tǒng)，也稱大電流接地系統(tǒng)。35kV采用“Y”或“D”，35kV以下（不包含0.4kV）一般都為“D”，中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地，稱為中性點非直接接地系統(tǒng)，也稱小電流接地系統(tǒng)

主變壓器接線組別一般都采用YN，d11常規(guī)接線，三繞組變壓器采用YN,YN0,d11接線4.調(diào)壓方式的選擇無激磁調(diào)壓：范圍較小和有載調(diào)壓：可達30％，運行方式變化較大的情形；5.冷卻方式的選擇(1)自然風冷卻(2)強迫空氣冷卻(3)強迫油循環(huán)水冷卻(4)強迫油循環(huán)風冷卻(5)強迫油循環(huán)導向冷卻：效率最高(6)水內(nèi)冷第四節(jié)限制短路電流的方法一、選擇適當?shù)闹鹘泳€形式和運行方式1、大容量發(fā)電機可采用單元接線。2、降壓變電所，變壓器低壓側分列運行，也稱為母線硬分段。3、雙回路線路，在負荷允許的條件下，按單回路運行。4、環(huán)形供電網(wǎng)，在穿越功率最小處開環(huán)運行。1、加裝母線電抗器L1目的：讓發(fā)電機出口斷路器、變壓器低壓斷路器、母聯(lián)斷路器和分段斷路器等均能按各回路額定電流來選擇位置：母線分段處，損耗最小作用范圍：無論廠內(nèi)（K1、K2）或廠外（K3）短路時，L1均可起限流作用二、加裝限流電抗器(常用于發(fā)電廠和變電所的6～10kV配電裝置)作用：①限制該電抗器后發(fā)生故障時的短路電流；②由于短路時電壓降主要產(chǎn)生在電抗器中，因而能在母線維持較高的剩余電壓。正常運行時，L2上的電壓降不應大于5%額定電壓，K3處短路時，母線電壓維持大于65%額定電壓；2、加裝線路電抗器L2目的：限制電纜饋線短路電流3、加裝分裂電抗器當分裂電抗器的分支電抗值與普通的電抗值相等時：—正常運行時，電壓損失約為普通電抗器的一半?！搪窌r，限流作用與普通電抗器相同。－出線比普通電抗器多3、加裝分裂電抗器三、采用低壓分裂繞組變壓器當發(fā)電機容量較大時，采用低壓分裂繞組變壓器，組成擴大單元接線，可以起到限制短路電流的效果。—正常運行時，低壓分裂繞組的電抗值只相當于兩分裂繞組短路電抗的四分之一?！搪窌r，短路電抗比正常時電抗大，有顯著的限流作用。應用(1)用于發(fā)電機-主變壓器擴大單元接線(2)用