第四章發(fā)電廠和變電站的主設(shè)備及主系統(tǒng)

第四章發(fā)電廠和變電站的主設(shè)備及主系統(tǒng)4.8電氣主接線

10/19/20221對接線方式有些什么基本要求?接線的基本形式有哪些?有何特點?典型的接線方式?問題：

10/19/20222電氣主接線:也稱為電氣主系統(tǒng)或電氣一次接線。它是由電氣一次設(shè)備按電力生產(chǎn)的順序和功能要求連接而成的接受和分配電能的電路，是發(fā)電廠、變電所電氣部分的主體，也是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。電氣主接線反映了：1）發(fā)電機、變壓器、線路、斷路器和隔離開關(guān)等有關(guān)電氣設(shè)備的數(shù)量。2）各回路中電氣設(shè)備的連接關(guān)系。3）發(fā)電機、變壓器和輸電線路及負荷間以怎樣的方式連接。4.8電氣主接線

10/19/20223電氣主接線直接關(guān)系到電力系統(tǒng)運行的可靠性、靈活性和安全性，直接影響發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置，保護與控制方式選擇和檢修的安全與方便性。所以電氣主接線是電力設(shè)計、運行、檢修部門以及有關(guān)技術(shù)人員必須深入掌握的主要內(nèi)容。電氣主接線圖：就是用國家規(guī)定的電氣設(shè)備圖形與文字符號，詳細表示電氣主接線組成的電路圖。電氣主接線圖一般用單線圖表示（即用單相接線表示三相系統(tǒng)），但對三相接線不完全相同的局部圖面（如各相中電流互感器的配置）則應(yīng)畫成三線圖。4.8電氣主接線

10/19/20224常用一次設(shè)備的圖形和文字符號：G(F)名稱圖形符號文字符號(舊符號)T(B)T(B)T(B)雙繞組變壓器三繞組變壓器三繞組自耦變壓器發(fā)電機G4.8電氣主接線

10/19/20225名稱圖形符號(舊符號)文字符號(舊符號)斷路器隔離開關(guān)熔斷器電抗器QF(DL)QS(G)FU(RD)L(DK)4.8電氣主接線

10/19/20226名稱圖形符號(舊符號)文字符號(舊符號)手車斷路器母線電纜終端頭QF(DL)W(MX)L(XL)避雷器F4.8電氣主接線

10/19/20227一、對電氣主接線的基本要求

應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟性三項基本要求。可靠性

(1)電能生產(chǎn)的特點要求電氣主接線首先應(yīng)滿足可靠性的要求。電能不能大量儲存，發(fā)電、輸電和用電必須在同一瞬間完成的，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都會造成供電中斷。4.8電氣主接線

10/19/20228分析主接線的可靠性時，要考慮發(fā)電廠與變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用、負荷的性質(zhì)、設(shè)備的可靠性和運行實踐等因素。4.8電氣主接線

(2)可靠性不是絕對的,對于不重要的用戶,太高的可靠性將造成浪費。10/19/202292.靈活性(1)調(diào)度靈活：能按照調(diào)度的要求，方便而靈活地投切機組、變壓器和線路，調(diào)配電源和負荷，以滿足在正常、事故、檢修等運行方式下的切換操作要求。(2)檢修安全、方便：可以方便地停運斷路器、母線及其二次設(shè)備進行檢修，而不致影響電網(wǎng)的運行和對其它用戶的供電。應(yīng)盡可能的使操作步驟少，便于運行人員掌握，不易發(fā)生誤操作。4.8電氣主接線

10/19/202210(3)擴建方便能根據(jù)擴建的要求，方便地從初期接線過渡到遠景接線：在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入新機組、變壓器或線路而不互相干擾，對一次設(shè)備和二次設(shè)備的改造為最少。4.8電氣主接線

10/19/2022113.經(jīng)濟性

主接線應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下，做到:1）節(jié)約投資

4.8電氣主接線

2）占地面積小

3）年運行費用小10/19/202212二、電氣主接線的基本接線形式

(1)電氣主接線的基本環(huán)節(jié)是電源（發(fā)電機或變壓器）和出線，它們之間如何連接是電氣主接線的主體。(3)對于進出線數(shù)目少，不再擴建和發(fā)展的電氣主接線，不設(shè)置母線而采用簡化的中間環(huán)節(jié)。(2)當同一電壓等級配電裝置中的進出線數(shù)目較多時（一般超過4回），需設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)(掌握中間環(huán)節(jié)是關(guān)鍵)。4.8電氣主接線

10/19/202213有母線的主接線：由于設(shè)置了母線，使得電源和引出線之間連接方便，接線清晰，接線形式多，運行靈活，維護方便，便于安裝和擴建。母線也稱匯流母線，起匯集和分配電能的作用。(4)主接線的分類：根據(jù)是否有母線，主接線接線形式可以分為有母線和無母線兩大類型。但有母線的主接線使用的開關(guān)電器多，配電裝置占地面積較大，投資較大。無母線的主接線：使用的開關(guān)電器少，配電裝置占地面積較小，投資較小。

4.8電氣主接線

10/19/202214有匯流母線

單母線接線雙母線接線

帶有旁路母線的接線

無匯流母線

單元接線

橋形接線多角形接線二、電氣主接線的基本接線形式

一個半接線

10/19/202215（一）有母線的基本接線形式

1.單母線接線及其母線分段的接線⑴單母線接線如圖所示。a)結(jié)構(gòu)特征：只有一組母線W，接在母線上的所有電源和出線回路，都經(jīng)過開關(guān)電器連接在該母線上并列運行。4.8電氣主接線

10/19/202216各回路都裝有斷路器和隔離開關(guān)，斷路器用以正常工作時投切該回路及故障時切除該回路；隔離開關(guān)用以在切斷電路時建立明顯可見的斷開點，將電源與停運設(shè)備可靠隔離，以保證檢修安全。母線隔離開關(guān)：與母線相連接的隔離開關(guān)，如圖中的QS11；線路隔離開關(guān)：與線路相連接的隔離開關(guān)，如圖中的QS12。4.8電氣主接線

10/19/202217b)倒閘操作原則：斷路器與隔離開關(guān)間的操作順序:保證隔離開關(guān)“先通后斷”（在等電位狀態(tài)下，隔離開關(guān)也可以單獨操作），這種斷路器與隔離開關(guān)間的操作順序必須嚴格遵守，絕不能帶負荷拉刀閘（即隔離開關(guān)），否則將造成誤操作，產(chǎn)生電弧而導致嚴重的后果。母線隔離開關(guān)與線路隔離開關(guān)間的操作順序：母線隔離開關(guān)“先通后斷”，即接通電路時，先合母線隔離開關(guān)，后合線路隔離開關(guān)；切斷電路時，先斷開線路隔離開關(guān)，后斷開母線隔離開關(guān)。以避免萬一斷路器的實際開合狀態(tài)與指示狀態(tài)不一致時，誤操作發(fā)生在母線隔離開關(guān)上，產(chǎn)生的電弧會引起母線短路，使事故擴大。4.8電氣主接線

10/19/202218例如：對WL1送電時，先合上QS11，再合上QS12，最后合上QF1。對WL1停電時，先斷開QF1，再依次拉開QS12和QS11。c)接地開關(guān)(圖中QS13)的作用：保證檢修安全:當電壓等級在110kV及以上時，線路隔離開關(guān)或斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)（布置較高時）都應(yīng)設(shè)置接地開關(guān)，母線也應(yīng)設(shè)置接地開關(guān)或接地器，以代替人工掛接地線，保證出線、斷路器和母線檢修時，檢修人員的安全。4.8電氣主接線

10/19/202219d)評價：主要優(yōu)點是接線簡單清晰，設(shè)備少，操作方便，造價便宜，只要配電裝置留有余地，母線可以向兩端延伸，可擴性好。e)適用范圍：單母線接線只能用于某些出線回數(shù)較少，對供電可靠性要求不高的小容量發(fā)電廠和變電所中。主要缺點是可靠性和靈活性都較差：1)母線和母線隔離開關(guān)檢修時，全部回路均需停運；2)母線故障時，繼電保護會切除所有電源，全部回路均需停運；3)任一斷路器檢修時，其所在回路也將停運；4)它只有一種運行方式。4.8電氣主接線

10/19/202220⑵單母線分段接線把單母線分成兩段，并在兩段之間裝設(shè)能夠分段運行的開關(guān)電器，稱為單母線分段接線，如圖所示。用隔離開關(guān)分段的單母線接線特點：運行的可靠性和靈活性都較差，適用于由雙回路供電的、允許短時停電的二類負荷。分段運行：正常情況下分段開關(guān)是打開的。并列運行：正常情況下分段開關(guān)是閉合的。4.8電氣主接線

10/19/202221用斷路器分段的單母線接線分段斷路器除了具有分段隔離開關(guān)的作用外，該斷路器還裝有繼電保護，除能切斷負荷電流或故障電流外，還可自動分、合閘，因此運行的可靠性和靈活性都較大。但該接線仍不能克服出線斷路器檢修時的停電問題。適用范圍：中、小容量發(fā)電廠和變電所的6-10kV配電裝置和出線回路數(shù)較少的35-220kV配電裝置中。4.8電氣主接線

10/19/2022222．帶旁路母線的單母線分段接線(1)帶專用旁路斷路器的單母線分段帶旁路母線接線a)結(jié)構(gòu)特征：如圖所示。1)在單母線分段的基礎(chǔ)上又增加了旁路母線W3、專用旁路斷路器QFp及旁路回路隔離開關(guān)QS1和QS2。2)各出線回路除通過斷路器與匯流母線連接外，還通過旁路隔離開關(guān)與旁路母線相連接。4.8電氣主接線

10/19/202223b)旁路母線的作用是：檢修任一進出線斷路器時，不中斷對該回路的供電。d)適用范圍：110kV及以上的高壓配電裝置。c)評價：單母線分段接線增設(shè)旁路母線后，可以使單母線分段接線在檢修任一出線斷路器時不中斷對該回路的供電。但配電裝置占地面積增大，增加了斷路器和隔離開關(guān)數(shù)量，接線復(fù)雜，投資增大。

4.8電氣主接線

10/19/202224e)檢修斷路器時的不停電倒閘操作過程：正常運行時，旁路斷路器QFp、各進出線回路的旁路隔離開關(guān)是斷開的，旁路斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)是合上的，旁路母線W3不帶電。若檢修WL1的斷路器QF1，使該出線不停電的操作步驟為：

1)合上QFp;給旁路母線W3充電，檢查旁路母線W3是否完好，如果旁路母線有故障，QFp在繼電保護控制下自動切斷故障，旁路母線不能使用；如果QFp合閘成功，說明旁路母線完好。2)合上出線旁路隔離開關(guān)QS1p；此時QS1p的兩端等電位。也可以先斷開QFp，然后合上QS1p，再合上QFp，以避免萬一合上QS1p前，發(fā)生線路故障，QF1事故跳閘，造成QS1p合到短路故障上。3)斷開出線WL1的斷路器QF1;

4)斷開QS12和QS11。4.8電氣主接線

10/19/2022253．雙母線接線(1)結(jié)構(gòu)特征：如圖所示。1)有兩組母線W1、W2，兩組母線間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器QFc相連；2)每回進出線均經(jīng)一組斷路器和兩組母線隔離開關(guān)分別接至兩組母線。正常運行時只合一組隔離開關(guān)。(2)運行方式:1)兩組母線同時工作將母聯(lián)斷路器QFc合閘，而進出線均衡地分配在兩組母線上，相當于單母線分段的運行方式。當一組母線故障時，在繼電保護作用下，母聯(lián)斷路器斷開，僅停故障的母線。4.8電氣主接線

10/19/2022262)一組母線工作，另一組母線備用全部電源和出線接于工作母線上，母聯(lián)斷路器斷開，按單母線方式運行。工作母線故障時，全部短時停電。(3)優(yōu)點：1)運行方式靈活，有多種運行運行方式。由于每個回路均可以換接至兩組母線的任一組上運行，使得雙母線接線的可靠性和靈活性大大提高。2)任一組母線檢修時不中斷供電，檢修任一回路母線隔離開關(guān)時，只中斷該回路的供電。

3)任一組母線故障時僅短時停電，停電時間是接于該母線上的所有回路切換至另一組母線所需時間，故障母線上的回路經(jīng)短時停電便可恢復(fù)供電。

4.8電氣主接線

10/19/202227(4)缺點：1)檢修任一回路斷路器時，該回路仍需停電。2)任一母線故障仍會短時停電。3)變更運行方式時，要用各回路母線側(cè)的隔離開關(guān)進行倒閘操作，操作步驟較為復(fù)雜，容易出現(xiàn)誤操作。4)增加了大量的母線隔離開關(guān)和母線長度，雙母線的配電裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，占地面積大，投資大。(5)適用范圍：雙母線接線廣泛應(yīng)用于對可靠性要求較高、出線回路數(shù)較多的6~220kV配電裝置中。

4.8電氣主接線

10/19/202228(6)倒母線操作：例如，如果圖中接線在母線W1工作、母線W2備用的運行方式下，欲檢修母線W1時的倒閘操作步驟如下：①檢查母線W2是否完好，合QFc兩側(cè)隔離開關(guān)及QFc，向母線W2充電，若其母線完好，則QFc不會因繼電保護動作而跳閘，便可繼續(xù)倒閘操作；②合上所有回路與母線W2連接的隔離開關(guān)，之后再斷開所有回路與母線W1連接的隔離開關(guān)，以實現(xiàn)全部回路由母線W1換接至母線W2。③斷開QFc及其兩側(cè)隔離開關(guān)，此時母線W1不帶電，母線W2變?yōu)楣ぷ髂妇€。4.8電氣主接線

10/19/2022294．雙母線分段接線雙母線接線難以滿足大型電廠和變電所對主接線可靠性的要求：不分段的雙母線接線在母聯(lián)斷路器故障或一組母線檢修，另一組運行母線故障時，有可能造成嚴重的或全廠（所）停電事故。(1)雙母線三分段接線：如圖所示。將一組母線用分段斷路器QFd分為兩段（W1和W2），兩個分段母線（W1和W2）與另一組母線（W3）之間都用母聯(lián)斷路器連接，也稱為雙母線三分段接線。4.8電氣主接線

10/19/202230雙母線三分段接線在一組母線檢修合并母聯(lián)斷路器故障時，會發(fā)生全廠（所）停電事故。為進一步提高大型電廠和變電所主接線可靠性，可將兩組母線均用分段斷路器分為兩段，就構(gòu)成了雙母線四分段接線（見圖）。另外該接線母線故障時的停電范圍只有1/4，可靠性進一步提高。

(2)雙母線四分段接線：4.8電氣主接線

10/19/2022315．雙母線帶旁路母線接線為了使雙母線接線在檢修任一回路斷路器時不中斷該回路的供電，可增設(shè)旁路母線。(1)結(jié)構(gòu)特征：如圖所示。1)增設(shè)了一組旁路母線W3及專用旁路斷路器QFp回路。2)各回路除通過斷路器與兩組匯流母線連接外，還通過旁路隔離開關(guān)與旁路母線相連接。應(yīng)該注意的是旁路母線只為檢修斷路器時不中斷供電而設(shè)，它不能代替匯流母線。

(2)評價：1)可靠性、靈活性都相當高。10/19/202232b)任一組母線故障時僅短時停電。

c)檢修任一回路斷路器時，該回路不停電。2)所用的電氣設(shè)備數(shù)量較多，操作、接線及配電裝置較復(fù)雜，占地面積較大，經(jīng)濟性較差。

(3)適用范圍：a)任一組母線檢修時不中斷供電，檢修任一回路母線隔離開關(guān)時，只中斷該回路的供電。

220kV出線在4回及以上、110kV出線在6回及以上時，宜采用有專用旁路斷路器的旁路母線接線。

4.8電氣主接線

10/19/2022336．一臺半斷路器接線(1)結(jié)構(gòu)特征：如圖所示。1)每兩個回路經(jīng)三臺斷路器（稱為一串）接在兩組母線之間,構(gòu)成一串,兩個回路中間的斷路器稱為聯(lián)絡(luò)斷路器;2)由多個串構(gòu)成多環(huán)路。完全串：兩個回路三臺斷路器。不完全串：一個回路兩臺斷路器。4.8電氣主接線

10/19/2022341)多環(huán)路供電，可靠性高。任一組母線故障或檢修時，只斷開與此母線相連的所有斷路器，所有回路都不會停電。任一斷路器檢修時，所有回路都不會停電(每個回路都經(jīng)過兩臺斷路器供電)。

甚至在一組母線檢修另一組母線故障或兩組母線同時故障的極端情況下，也不中斷供電。(2)優(yōu)點：2）隔離開關(guān)只作為隔離電器，避免了復(fù)雜的倒閘操作和誤操作。4.8電氣主接線

10/19/202235(3)主要缺點是：所用斷路器、電流互感器等設(shè)備多、投資較大；繼電保護及二次回路的設(shè)計、調(diào)整、檢修等比較復(fù)雜。

(4)適用范圍：大型電廠和變電所的500kV配電裝置。4.8電氣主接線

10/19/202236二、無母線的基本接線形式

1．橋形接線(1)結(jié)構(gòu)特征：如圖所示。1)無母線，只有兩臺變壓器和兩回線路(常見形式)。2)四個回路使用三臺斷路器，中間的斷路器稱為聯(lián)絡(luò)斷路器，連同兩側(cè)的隔離開關(guān)稱為聯(lián)接橋。聯(lián)接橋靠近變壓器為內(nèi)橋接線，聯(lián)接橋靠近線路為外橋接線。4.8電氣主接線

10/19/2022372)外橋接線適用于線路較短(故障率較低)、主變壓器需經(jīng)常投切(因經(jīng)濟運行的需要)、以及電力系統(tǒng)有較大的穿越功率通過聯(lián)橋回路的場合。圖中的虛線部分為跨條，加跨條可使聯(lián)絡(luò)斷路器檢修時，穿越功率可從“跨條”中通過，減少了系統(tǒng)的開環(huán)機會。跨條回路中裝設(shè)兩臺隔離開關(guān)的目的是能輪流停電檢修任意一臺隔離開關(guān)。1)內(nèi)橋接線適用于變壓器不需要經(jīng)常切換、輸電線路較長(故障率高，故障斷開機會較多)、電力系統(tǒng)穿越功率較少的場合。

(2)特點：4.8電氣主接線

10/19/202238(4)適用范圍：橋形接線一般可用于兩變配兩線的中小型發(fā)電廠和變電所，或作為最終接線為單母線分段或雙母線接線的工程初期接線方式。3)易于發(fā)展過渡為單母線分段或雙母線接線；4)但可靠性和靈活性不夠高。

1)橋形接線簡單清晰，沒有母線;

2)所用斷路器數(shù)量最少，經(jīng)濟性好;(3)評價：4.8電氣主接線

10/19/2022392．多角形接線(1)結(jié)構(gòu)特征：如圖所示。1)多角形接線的斷路器數(shù)與回路數(shù)相同;2)每個邊中含有一臺斷路器和兩臺隔離開關(guān)，各個邊互相連接成閉合的環(huán)形;3)每個回路都接在兩臺斷路器之間。4)難于發(fā)展擴建；1)可靠性和靈活性較高。任一斷路器檢修時不停電，隔離開關(guān)不作為操作電器；

2)接線簡單清晰，沒有母線;

3)所用斷路器數(shù)量少，經(jīng)濟性好;5)繼電保護復(fù)雜；(2)評價：4.8電氣主接線

10/19/202240(3)適用范圍：中小型水電廠的110kV及以上配電裝置中。

6)檢修任一斷路器時，多角形將變成開環(huán)運行，可靠性顯著降低，若再發(fā)生故障，可能造成兩個及以上回路停電，多角形接線將被分割成兩個互相獨立的部分，功率平衡遭到嚴重破壞。一般多角形不要超過六角形。設(shè)計時應(yīng)將電源回路按對角原則配置，以減少設(shè)備（如斷路器）故障時或開環(huán)運行合并一個回路故障時的影響范圍。4.8電氣主接線

10/19/2022413．單元接線(1)結(jié)構(gòu)特征：如圖所示。發(fā)電機與變壓器直接連接，中間不設(shè)母線。(2)單元接線1)發(fā)電機—雙繞組變壓器單元接線a)由于發(fā)電機和變壓器不可能單獨運行，故發(fā)電機出口不裝斷路器（當發(fā)電機、主變壓器故障時，通過斷開主變壓器高壓側(cè)斷路器和發(fā)電機的勵磁回路來切除故障電流）;b)但為調(diào)試發(fā)電機方便，可裝一組隔離開關(guān)。對于200MW及以上機組，發(fā)電機引出線采用封閉母線，可不裝隔離開關(guān)，但應(yīng)有可拆的連接片。

4.8電氣主接線

10/19/2022422)發(fā)電機一三繞組變壓器（或自耦變）單元接線

a)為了在發(fā)電機停運時，不影響高、中壓側(cè)電網(wǎng)間的功率交換，在發(fā)電機出口應(yīng)裝設(shè)斷路器及隔離開關(guān)；b)為保證在斷路器檢修時不停電，高中壓側(cè)斷路器兩側(cè)均應(yīng)裝隔離開關(guān)；c)由于200MW及以上機組的發(fā)電機出口斷路器制造很困難，造價也很高，故200MW及以上機組一般都是采用發(fā)電機一雙繞組變壓器單元接線。4.8電氣主接線

10/19/202243(3)擴大單元接線當發(fā)電機容量不大時，可由兩臺發(fā)電機與一臺變壓器組成擴大單元接線，減少了變壓器及其高壓側(cè)斷路器的臺數(shù)，配電裝置間隔也減少，節(jié)約投資與占地。圖a所示是發(fā)電機-變壓器擴大單元接線。圖b所示是發(fā)電機—分裂低壓繞組變壓器的擴大單元接線，它的優(yōu)點是可以限制其低壓側(cè)的短路電流。4.8電氣主接線

10/19/202244接線簡單清晰、用的設(shè)備少;2)配電裝置簡單、節(jié)省占地、經(jīng)濟性好;3)可以采用封閉母線、故障的可能性小，可靠性高;4)沒有多臺發(fā)電機并列運行，發(fā)電機電壓側(cè)短路電流小。(4)評價：4.8電氣主接線

10/19/202245三、發(fā)電廠和變電所的典型電氣主接線

1．大型區(qū)域發(fā)電廠的電氣主接線大型區(qū)域發(fā)電廠一般是指單機容量為200MW及以上的大型機組、總裝機容量為1000MW及以上的發(fā)電廠，其中包括大容量凝汽式電廠、大容量水電廠和核電廠等。1)大型區(qū)域性電廠建設(shè)在燃料產(chǎn)地，一般距負荷中心較遠，擔負著系統(tǒng)的基本負荷，在系統(tǒng)中地位重要。2)電廠附近沒有負荷，不設(shè)置發(fā)電機電壓母線，發(fā)電機與變壓器間采用簡單可靠的單元接線直接接入220～5