水電站電氣主接線與電氣設(shè)備配置

水電站電氣主接線與電氣設(shè)備配置第一頁(yè)，共39頁(yè)。第一節(jié)電氣主接線概述電氣主接線：由多種電氣設(shè)備通過連接線，按其功能要求組成的接受和分配電能的電路，也稱電氣一次接線或電氣主系統(tǒng)。即，將電氣一次設(shè)備按一定順序連接起來(lái)的電路?？杀硎倦娔苌a(chǎn)流程的電路。用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號(hào)將各電氣設(shè)備，按連接順序排列，詳細(xì)表示電氣設(shè)備的組成和連接關(guān)系的接線圖，稱為電氣主接線圖?？杀硎倦娔苌a(chǎn)流程的電路圖。電氣主接線圖一般畫成單線圖（即用單相接線表示三相系統(tǒng)），簡(jiǎn)單明了。（三線圖在施工時(shí)采用。）在電氣主接線圖中，所有電器均按它們的正常狀態(tài)畫出，就是電器處在所有電路無(wú)壓及無(wú)任何外力的狀態(tài)。第二頁(yè)，共39頁(yè)。繪制要求：A、B、C三相用一相粗線表示，但電流互感器用三線配置。中性線在圖中用虛線（或細(xì)實(shí)線）表示所有電器均用規(guī)定的電氣符號(hào)表示，并按它們的“正常狀態(tài)”畫出。（如：QF、QS是斷開位置）第三頁(yè)，共39頁(yè)。電氣主接線的選擇正確與否對(duì)電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和調(diào)度的靈活性，以及對(duì)電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置，繼電保護(hù)及控制方式的擬定等都有重大的影響。在選擇電氣主接線時(shí)，應(yīng)注意發(fā)電廠或變電所在電力系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、電壓等級(jí)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件，并應(yīng)滿足下列基本要求：安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、方便第四頁(yè)，共39頁(yè)。（1）保證必要的供電可靠性和電能的質(zhì)量保證必要的供電可靠性和電能的質(zhì)量是電氣主接線的最基本要求。停電不僅給發(fā)電廠造成損失，而且給國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門帶來(lái)的損失將更加嚴(yán)重。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，故障停電的經(jīng)濟(jì)損失是實(shí)時(shí)電價(jià)的數(shù)十倍，乃至上百倍。至于導(dǎo)致人身傷亡、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報(bào)廢、城市生活混亂等經(jīng)濟(jì)損失和政治影響，更是難以估量。所以，電氣主接線必須保證供電可靠性。第五頁(yè)，共39頁(yè)。1）斷路器檢修時(shí)是否影響供電；2）設(shè)備或線路故障或檢修時(shí)，停電線路數(shù)量的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電；3）有沒有使發(fā)電廠或變電所全部停止工作的可能性等。即：因事故被迫中斷供電的機(jī)會(huì)越小、影響范圍越小、停電時(shí)間越短，可靠性越高。第六頁(yè)，共39頁(yè)。電能質(zhì)量：電壓±5%

頻率±0.5Hz

波形第七頁(yè)，共39頁(yè)。電氣主接線的可靠性不是絕對(duì)的。同樣形式的主接線對(duì)某些發(fā)電廠和變電站來(lái)說是可靠的，而對(duì)另外一些發(fā)電廠和變電站來(lái)說則不一定能滿足可靠性要求。所以，在分析電氣主接線可靠性時(shí)，要考慮發(fā)電廠和變電站在系統(tǒng)中的地位和作用、用戶的負(fù)荷性質(zhì)和類別、設(shè)備制造水平及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等諸多因素。第八頁(yè)，共39頁(yè)。A、發(fā)電廠和變電站的地位和作用大型發(fā)電廠或超高壓變電站，由于它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位很重要，供電容量大、范圍廣，發(fā)生事故可能使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定遭到破壞，甚至瓦解，造成巨大損失。因此，其電氣主接線應(yīng)采取供電可靠性高的接線形式。從發(fā)電廠接入電力系統(tǒng)的方式來(lái)看，大型發(fā)電廠一般距負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，電能需用較高電壓輸送，其容量也較大，此時(shí)宜采用雙回路或環(huán)網(wǎng)等強(qiáng)聯(lián)系形式接入系統(tǒng)。第九頁(yè)，共39頁(yè)。中小型發(fā)電廠的主接線，沒有必要為追求過高的可靠性而采用復(fù)雜的接線形式。在與電力系統(tǒng)的接入方式上，可采用單回線弱聯(lián)系方式。中小型發(fā)電廠和變電站一般靠近負(fù)荷中心，且常常有6~10KV電壓級(jí)的近區(qū)負(fù)荷，容量不大。此時(shí)，6~10KV電壓級(jí)宜采用供電可靠性較高的母線接線形式，以便適應(yīng)近區(qū)各類負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。第十頁(yè)，共39頁(yè)。B、負(fù)荷性質(zhì)負(fù)荷按其重要性有Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類之分。擔(dān)任基荷的發(fā)電廠，設(shè)備利用率較高，主要供應(yīng)Ⅰ、Ⅱ類負(fù)荷用電，必須采用供電較為可靠的接線形式，且保證有兩路電源供電。承擔(dān)腰荷的發(fā)電廠，其接線的可靠性要求需進(jìn)行綜合分析。（如鋼鐵企業(yè)雖屬Ⅰ類用戶，但不是該企業(yè)中所有負(fù)荷都絕對(duì)不允許停電；農(nóng)業(yè)用電雖屬Ⅲ類用戶，但在抗旱排澇時(shí)期，就必須保證供電。）第十一頁(yè)，共39頁(yè)。C、設(shè)備的制造水平電氣設(shè)備制造水平?jīng)Q定設(shè)備的質(zhì)量和可靠程度，并直接影響主接線的可靠性。因此，主接線設(shè)計(jì)必須同時(shí)考慮設(shè)備的故障率及其對(duì)供電的影響。D、長(zhǎng)期實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)第十二頁(yè)，共39頁(yè)。（2）具有一定的運(yùn)行靈活性電氣主接線在正常運(yùn)行情況下，能根據(jù)調(diào)度的要求，靈活地改變運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地供電；在系統(tǒng)故障或電氣設(shè)備檢修及故障時(shí)，能盡快地退出設(shè)備、切除故障，使停電時(shí)間最短、影響范圍最小，并且在檢修設(shè)備時(shí)能保證檢修人員的安全。第十三頁(yè)，共39頁(yè)。（3）操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便。電氣主接線應(yīng)該在滿足可靠性的條件下，接線簡(jiǎn)單，操作方便。盡可能的使操作步驟少，以免在操作過程中出錯(cuò)。第十四頁(yè)，共39頁(yè)。（4）技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理。在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。通常設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。經(jīng)濟(jì)性應(yīng)考慮：節(jié)省一次投資；占地面積少（占地面積少、搬遷費(fèi)、安裝費(fèi)等）；電能損耗少（在發(fā)電廠和變電站中，電能損耗主要來(lái)自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器型式、容量和臺(tái)數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗）。第十五頁(yè)，共39頁(yè)。（5）理應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性（預(yù)留備用出線回路和備用容量）。在設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮最終接線的實(shí)現(xiàn)，還要考慮從初期接線過渡到最終接線的可能和分階段施工的可行方案。使其盡可能地不影響連續(xù)供電或在停電時(shí)間最短的情況下，將來(lái)可以順利完成過渡方案的實(shí)施，使改造工作量最少。第十六頁(yè)，共39頁(yè)。電氣主接線的作用：（1）將各電源點(diǎn)送來(lái)的電能匯聚并分配（2）電氣主接線方案的確定對(duì)發(fā)電廠變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、二次接線、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的配置有重大影響。（3）對(duì)發(fā)電廠和變電所運(yùn)行的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性和安全性有重要影響；同時(shí)也直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。（4）電氣主接線是電氣運(yùn)行人員進(jìn)行各種操作和事故處理的重要依據(jù)之一。第十七頁(yè)，共39頁(yè)。第十八頁(yè)，共39頁(yè)。第十九頁(yè)，共39頁(yè)。第二十頁(yè)，共39頁(yè)。第二節(jié)電氣主接線的基本形式第二十一頁(yè)，共39頁(yè)。一、水電站電氣主接線的基本特點(diǎn)（1）水電廠大都建設(shè)在水力資源豐富的大江河流上，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，因此發(fā)電廠發(fā)出的電能除自用外，一般均采用升高電壓由高壓輸電線路送入電力系統(tǒng)，而由發(fā)電機(jī)電壓母線直接向用戶供電的情況很少。（2）如果水電廠主要擔(dān)任峰荷和腰荷，在運(yùn)行中開、停機(jī)操作頻繁，機(jī)組利用小時(shí)數(shù)較低，要求主接線應(yīng)具有適應(yīng)各種運(yùn)行情況的靈活性，以充分發(fā)揮水電廠在電力系統(tǒng)中的作用。（3）水電廠能迅速起動(dòng)，投入系統(tǒng)并帶上負(fù)荷，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和遠(yuǎn)動(dòng)化。（4）水電廠的總裝機(jī)數(shù)和總?cè)萘?，是根?jù)河流水文情況和綜合利用條件來(lái)確定的，因此可以不再考慮機(jī)組擴(kuò)建的可能性。為考慮系統(tǒng)發(fā)展情況，在水電廠電氣主接線中可以預(yù)留擴(kuò)建輸電線路出線的位置。（5）水電廠一般都建設(shè)在狹窄的山區(qū)，升壓變電所和其他配電裝置的布置，往往受到地區(qū)的限制，因此用盡可能簡(jiǎn)化接線，節(jié)省占地面積，減少土石方開挖量。（6）電站所在河流如屬于梯級(jí)開發(fā)，則對(duì)應(yīng)各級(jí)電站應(yīng)有一個(gè)全面規(guī)劃，整個(gè)梯級(jí)的電能如匯集到一個(gè)電站集中送出，這樣其余各電站的主接線可以得到很大的簡(jiǎn)化。（7）水電站年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)一般不高，特別是調(diào)節(jié)能力較差的電站，在非洪水期的空閑機(jī)組較多，因此部分機(jī)組以低功率因數(shù)運(yùn)行或做調(diào)相運(yùn)行以改善系統(tǒng)的無(wú)功容量不足。（8）水電廠自用電與火電廠自用電相比，容量小，一般僅占電站容量的1%~3%，重要性也低，因此水電廠的自用電接線比較簡(jiǎn)單。第二十二頁(yè)，共39頁(yè)。有匯流母線的接線形式在進(jìn)出線較多時(shí)采用。無(wú)匯流母線的接線使用電氣設(shè)備較少，配電裝置占地面積小，通常用于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的發(fā)電廠或變電站。第二十三頁(yè)，共39頁(yè)。二、電氣主接線形式電氣主接線的基本類型

有橫向聯(lián)絡(luò)接線

無(wú)橫向聯(lián)絡(luò)接線：?jiǎn)卧泳€第二十四頁(yè)，共39頁(yè)。主接線的基本接線形式

普通規(guī)律：各臺(tái)G都有停機(jī)的可能，——各臺(tái)G之間互為備用。供電線路應(yīng)做到連續(xù)供電←每回線應(yīng)能從任一臺(tái)G獲得電源正常運(yùn)行的，任一主要設(shè)備的投退不影響其它設(shè)備←QF；檢修設(shè)備時(shí)，應(yīng)隔離電源←QS單母線接線只有一條母線，且每一支路均有QF主接線的基本構(gòu)成：電源——母線——出線第二十五頁(yè)，共39頁(yè)。單母線接線

1.接線特點(diǎn)2.優(yōu)缺點(diǎn)分析3.典型操作4.適用范圍特點(diǎn)：每一回路均經(jīng)過一臺(tái)斷路器QF和隔離開關(guān)QS接于一組母線上。母線側(cè)隔離開關(guān)線路側(cè)隔離開關(guān)優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少，操作方便，投資少，便于擴(kuò)建。缺點(diǎn)：可靠性和靈活性較差。在母線和母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，各支路都必須停止工作；引出線的斷路器檢修時(shí)，該支路要停止供電。停電：先斷路器后隔離開關(guān)(先負(fù)荷側(cè)再母線側(cè))不能滿足不允許停電的供電要求，一般用于6～220kV系統(tǒng)中，出線回路較少，對(duì)供電可靠性要求不高的中、小型發(fā)電廠與變電站中。第二十六頁(yè)，共39頁(yè)。單母線分段接線1.接線特點(diǎn)2.優(yōu)缺點(diǎn)分析3.適用范圍（1）分段斷路器閉合運(yùn)行

一個(gè)電源故障時(shí)，仍可以使兩段母線都有電，可靠性比較好，但線路故障時(shí)短路電流較大。（2）分段斷路器斷開運(yùn)行

在0QF處裝設(shè)備自投裝置，重要用戶可以從兩段母線引接采用雙回路供電，還可以限制短路電流。優(yōu)點(diǎn)：提高了運(yùn)行靈活性和供電可靠性缺點(diǎn)：停電范圍較大（1）6～10k：出線回路數(shù)為6回及以上；（2）35～63kV：出線回路數(shù)為4～8回；（3）110～220kV：出線回路數(shù)為3～4回。動(dòng)畫點(diǎn)擊第二十七頁(yè)，共39頁(yè)。單母線分段帶旁路母線接線

1.接線特點(diǎn)2.優(yōu)點(diǎn)3.適用范圍4.典型操作（1）分段斷路器兼作旁路斷路器（2）旁路斷路器兼作分段斷路器

出線斷路器故障或檢修時(shí)可以用旁路斷路器代路送電，使線路不停電。

主要用于電壓為6～10kV出線較多而且對(duì)重要負(fù)荷供電的裝置中；35kV及以上有重要聯(lián)絡(luò)線路或較多重要用戶時(shí)也采用。第二十八頁(yè)，共39頁(yè)。單母線分段帶旁路母線接線L11QF0QF01QSI段Ⅱ段90QF901QS15QS902QS13QS905QS2QF02QS11QS第二十九頁(yè)，共39頁(yè)。單母線分段帶旁路母線接線L11QF0QF01QSI段Ⅱ段06QS03QS15QS13QS11QS02QS04QS05QS901QS2E線04QS23QS25QS2QF21QSL2動(dòng)畫點(diǎn)擊第三十頁(yè)，共39頁(yè)。單母線分段帶旁路母線接線L11QF90QF01QSI段Ⅱ段905QS15QS13QS11QS02QS03QS901QSL22QF21QS23QS11QS動(dòng)畫點(diǎn)擊第三十一頁(yè)，共39頁(yè)。雙母線接線

1.接線特點(diǎn)2.優(yōu)缺點(diǎn)分析3.適用范圍4.典型操作

兩組母線通過母聯(lián)斷路器連接；每一條引出線和電源支路都經(jīng)一臺(tái)斷路器與兩組母線隔離開關(guān)分別接至兩組母線上。（1）可靠性高（2）靈活性好（3）擴(kuò)建方便（4）檢修出線斷路器時(shí)該支路仍然會(huì)停電（5）設(shè)備較多、配電裝置復(fù)雜，易引起誤操作，投資和占地面積也較大（1）6～10kV短路容量大，有出線電抗器的裝置；（2）35～60kV出線超過8回或電源較多，負(fù)荷較大的裝置；（3）110～220kV出線為5回及以上，或者在系統(tǒng)中居重要位置、出線為4回及以上的裝置。動(dòng)畫點(diǎn)擊第三十二頁(yè)，共39頁(yè)。雙母線分段接線

主要適用于大容量進(jìn)出線較多的裝置中：

（1）220kV進(jìn)出線為10～14回的裝置；

（2）6～10kV配電裝置中，進(jìn)出線回路數(shù)或者母線上電源較多，輸送的功率較大，短路電流較大時(shí)，常采用雙母線分段接線，并在分段處裝設(shè)母線電抗器。第三十三頁(yè)，共39頁(yè)。雙母線帶旁路母線接線

1.接線特點(diǎn)2.優(yōu)缺點(diǎn)分析3.典型操作4.適用范圍采用母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器的接線：兩組母線帶旁路一組母線帶旁路設(shè)有旁路跨條（1）大大提高了主接線系統(tǒng)的工作可靠性（2）母聯(lián)斷路器兼做旁路斷路器接線經(jīng)濟(jì)（3）代路過程中降低了可靠性

一般用在220kV線路4回及以上出線或者110kV線路有6回及以上出線的場(chǎng)合。第三十四頁(yè)，共39頁(yè)。一個(gè)半斷路器接線

1.接線特點(diǎn)2.優(yōu)缺點(diǎn)分析3.典型操作4.適用范圍（1）運(yùn)行靈活可靠（2）操作方便（3）一臺(tái)母線側(cè)斷路器故障或拒動(dòng)，只影響一個(gè)回路工作；聯(lián)絡(luò)斷路器故障或拒動(dòng)，造成二條回路停電。（4）一臺(tái)半斷路器接線的二次線和繼電保