第四章-電氣主接1

第四章電氣主接線及設(shè)計

主要內(nèi)容：本章以電氣主接線設(shè)計為中心，介紹主接線設(shè)計的基本要求、典型接線形式和運行方式以及主要設(shè)備的作用與配置原則，并對變壓器選擇、限制短路電流的方法等進行了詳盡的分析；綜合闡述了各種類型發(fā)電廠或變電站電氣主接線的特點和主接線設(shè)計的一般原則與步驟。4.1電氣主接線的基本要求和設(shè)計程序4.2主接線的基本接線形式4.3主變壓器的選擇4.4限制短路電流的方法4.5電氣主接線設(shè)計舉例發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計

4-1電氣主接線的基本要求和設(shè)計程序用規(guī)定的電氣設(shè)備圖形符號和文字符號并按工作順序排列，詳細的表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖

主接線是發(fā)電廠、變電站電氣部分主體，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運行可靠性、靈活性；對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定有決定性的影響。因此，主接線的設(shè)計，必須綜合處理各個方面因素，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟論證后確定。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

定性分析和衡量主接線可靠性

①斷路器檢修時，能否不影響供電；

②線路、斷路器或母線故障與檢修時，停運回路數(shù)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；

③發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性；

④大機組突然停運，對系統(tǒng)穩(wěn)定運行影響與后果。發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

一、對電氣主接線的基本要求

1、可靠性

安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。停電不僅給發(fā)電廠造成損失，而且給國民經(jīng)濟各部門帶來的損失將更加嚴重。

(1)發(fā)電廠或變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用；

(2)負荷性質(zhì)和類別；

(3)設(shè)備的制造水平；

(4)長期實踐運行經(jīng)驗。

2、靈活性(1)操作的方便性；(2)調(diào)度的方便性；(3)擴建的方便性。

3、經(jīng)濟性

(1)節(jié)省一次投資；(2)占地面積少；(3)電能損耗少。石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

二、電氣主接線的設(shè)計程序

基本建設(shè)的程序：（1）初步可行性研究：編制項目建議書（2）可行性研究：提供投資估算和經(jīng)濟效益評價，編制設(shè)計任務(wù)書。（3）初步設(shè)計：提出主要技術(shù)原則和建設(shè)標準、主要設(shè)備的投資概算。（4）施工圖設(shè)計。石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計

根據(jù)任務(wù)書要求，經(jīng)過原始資料分析，對電源和出線回路、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等不同的考慮，擬定出若干方案。從技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理方案，保留2~3個技術(shù)上相當?shù)姆桨福M行經(jīng)濟比較。最終確定出在技術(shù)上合理、經(jīng)濟上可行的最終方案。

包括發(fā)電廠類型、設(shè)計規(guī)劃容量、單機容量及臺數(shù)，最大負荷利用小時數(shù)及可能的運行方式等。發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

二、電氣主接線的設(shè)計程序

1、對原始資料分析

(1)工程情況

(2)電力系統(tǒng)情況

包括電力系統(tǒng)近期及遠景發(fā)展規(guī)劃，發(fā)電廠或變電站在電力系統(tǒng)中的位置和作用，本期工程和遠景與電力系統(tǒng)連接方式及各級電壓中性點接地方式等。

(3)負荷情況

包括負荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。

(4)環(huán)境條件

包括當?shù)氐臍鉁亍穸?、覆冰、污穢、風向、水文、地質(zhì)、海拔高度及地震等因素，對主接線中電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的實施均有影響。

(5)設(shè)備供貨情況

為使所設(shè)計的主接線具有可行性，必須對各主要電氣設(shè)備的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較。

2、主接線方案的擬定與選擇

3、短路電流計算和主要電氣設(shè)備選擇

4、繪制電氣主接線圖5、編制工程概算石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

4-2主接線的基本接線形式母線——匯集和分配電能。主接線的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式?！袇R流母線接線方式—無匯流母線接線方式

根據(jù)發(fā)電廠和變電站出線的回路數(shù)和電源數(shù)不同，來判斷是否選用有母線接線。如果進出線數(shù)目較多時（一般超過4回），我們采用有匯流母線接線方式。

—有匯流母線的接線形式可概括地分為單母線接線和雙母線接線兩大類；—無匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計有母線主接線形式無母線橋形接線（內(nèi)橋、外橋）雙母線單母線角形接線單元接線簡單單母線單母分段單母帶旁母單母分段帶旁母雙母線雙母單分段雙母帶旁母雙母雙斷路器3/2接線（一倍半）發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計

電氣設(shè)備的“五防”操作：1、防止誤分、合斷路器；2、防止帶負荷分、合隔離開關(guān)；3、防止帶電掛（合）接地線（接地開關(guān)）；4、防止帶接地線（接地開關(guān)）合斷路器（隔離開關(guān)）；5、防止誤入帶電間隔。主接線的基本構(gòu)成：電源——母線——出線石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

一、單母線接線及單母線分段接線

1、單母線接線圖4-1單母線接線特點：母線既可保證電源并列工作，又能使任一條出線都可以從任一個電源獲得電能。各回路輸送功率不一定相等，應(yīng)盡可能使負荷均衡地分配于各出線上，以減少功率在母線上的傳輸。隔離開關(guān)的操作規(guī)則：先通后斷或在等電位狀態(tài)下進行操作。不能用作操作電器來斷開電路?！袛嚯娐窌r，應(yīng)先斷開斷路器QF2，再依次斷開兩側(cè)的隔離開關(guān)QS22和QS21。——在接通電路時，先合斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)，如對饋線WL2送電時，須先合上母線隔離開關(guān)QS21，再合線路隔離開關(guān)QS22，然后再投入斷路器QF2；石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計圖4-1單母線接線操作原則：遵守的原則：——防止隔離開關(guān)帶負荷合閘或拉閘；——在斷路器處于合閘狀態(tài)下誤操作隔離開關(guān)的事故不發(fā)生在母線側(cè)隔離開關(guān)上，以避免誤操作的電弧引起母線短路事故。優(yōu)點：接線簡單，操作方便、經(jīng)濟性好，擴建方便。缺點：①可靠性差。母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時，所有回路都要停止工作，造成全廠或全站長期停電。②調(diào)度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，。應(yīng)用：一般只用在出線回路少，并且沒有重要負荷的發(fā)電廠和變電站中。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

2、單母線分段接線圖4-2單母線分段接線分段斷路器分段作用：——用分段斷路器QFd進行分段，可提高供電可靠性和靈活性。①縮小了母線故障和母線檢修時的停電范圍；②有利于電源間的相互備用和負荷的合理分配——對重要用戶可從不同段引出兩回饋線，由兩個電源供電，當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計分段的數(shù)目：取決于電源數(shù)量和容量。段數(shù)分得越多，故障時停電范圍越小，但投資越大，通常以2~3段為宜。

2、單母線分段接線圖4-2單母線分段接線分段斷路器這種連接方式運行時有兩種形式：（1）并列的QF分段單母線——QF合閘：優(yōu)點：當I組母線發(fā)生故障時，QF跳開，退出故障母線而保證非故障母線繼續(xù)運行缺點：短路電流大，在母線上必須裝設(shè)繼電保護裝置；（2）不并列的QF分段單母線——QF斷開。用QF分段的單母線—用QF把母線分為兩組與簡單的單母線相比：相同點—發(fā)生母線故障時都會造成全部停電；不同點—判明故障以后，可恢復(fù)非故障母線的運行。

應(yīng)用：每段母線上所接發(fā)電容量為12MW；每段母線上出線不多于5回；變電站有兩臺主變壓器時的6~10kV配電裝置；35~63kV配電裝置出線4~8回；110~220kV配電裝置出線3~4回

。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

二、雙母線接線及雙母線分段接線

1、雙母線接線石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計雙母線接線有兩組母線，且可互為備用。每一電源和出線的回路，都裝有一臺斷路器、兩組母線隔離開關(guān)，分別與兩組母線連接。兩組母線之間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器(簡稱母聯(lián)斷路器)QFc來聯(lián)絡(luò)。圖4-3雙母線接線母聯(lián)斷路器雙母線接線的特點：（1）供電可靠性高；（2）調(diào)度靈活；（3）擴建方便。發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

雙母線接線特點(1)檢修任一組母線都不必停止對用戶供電石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計假定運行方式:WL1、WL3、G1運行在W1母線；WL2、WL4、G2運行在W2母線；母聯(lián)投入運行。圖4-3雙母線接線檢修W1組母線操作：合QS2，拉開QS1合QS6，拉開QS5合QS10，拉開QS9拉開QFC，拉開QS11、QS12發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計圖4-3雙母線接線（2）通過倒換操作可以靈活的組成各種運行方式合QS11，合QS12；合QFC；檢查W2母線是否有故障，如無故障合QS2，拉開QS1；合QS4，拉開QS3；合QS6，拉開QS5；合QS8，拉開QS7；合QS10，拉開QS9；合QS14，拉開QS13；拉開QFC；拉開QS11、QS12。①當母聯(lián)斷路器斷開時，假定運行方式:WL1、WL2、WL3、WL4、G1、G2均運行在W1母線，按單母線運行，欲檢修W1母線，其操作如下：

雙母線接線特點發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計圖4-3雙母線接線②兩組母線同時工作，并且通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運行（即正常運行時母聯(lián)斷路器是合著的），電源和負荷平均的分配在兩組母線上，稱之為固定連接方式運行。一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電假定運行方式:WL1、WL3、G1運行在W1母線；WL2、WL4、G2運行在W2母線；母聯(lián)投入運行。如運行中W1母線故障QF1、QF3、QF5、QFC跳閘（斷開）。拉開QS1，合QS2，合QF1拉開QS5，合QS6，合QF3拉開QS9，合QS10，合QF5拉開QS11，QS12操作如下：

雙母線接線特點③有時為了系統(tǒng)的需要，亦可將母聯(lián)斷路器斷開（處于熱備用狀態(tài)），用兩組母線同時運行。即在母聯(lián)斷路器QFc處加一個備用電源自動投入裝置——備自投。

任一段母線故障或任一電源故障時，備自投裝置都可以投入運行（合上QFc），保證供電連續(xù)性。這是一種運行方式。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

雙母線接線特點圖4-3雙母線接線發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

雙母線接線特點石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計圖4-3雙母線接線(3)檢修任一組母線隔離開關(guān)不影響其它回路運行假定運行方式:WL1、WL3、G1運行在W1母線；WL2、WL4、G2運行在W2母線；母聯(lián)投入運行.合QS6，拉開QS5；合QS10，拉開QS9；拉開QF1；拉開QS15，拉開QS1；拉開QFC；拉開QS11，拉開QS12。先將與W1母線連接的負荷和電源倒到W2母線上。檢修QS1操作:發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

雙母線接線特點石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計(4)檢修任一出線斷路器可用母聯(lián)斷路器代替其工作運行方式：WL1、WL3、S1運行在W1母線；WL2、WL4、S2運行在W2母線；母聯(lián)QF6投入合QS3、拉QS4合QS8、拉QS9合QS15、拉QS14斷開QF6、拉QS12、拉QS13斷開QF1、拉QS16、拉QS1拆除QF1并在兩側(cè)接入跨條合QS2、合QS16、合Q13，合Q12、合QF6檢修QF1操作（1）雙母線接線與單母線分段接線相比，調(diào)度靈活，負荷和電源可根據(jù)實際情況運行在不同母線上，靈活性有了顯著的提高；母線及母線隔離開關(guān)檢修時不影響其它回路運行；母線及母線隔離開關(guān)故障時，可快速恢復(fù)供電等。（2）雙母線接線的缺點：在輪換檢修母線的操作過程中，使用隔離開關(guān)進行運行方式的改變時，操作過程比較復(fù)雜，容易造成誤操作；在檢修任一線路短路器時，如果利用母聯(lián)斷路器代替工作，必須用跨條將檢修斷路器短接，此時該線路需短時停電，操作復(fù)雜；母線隔離開關(guān)數(shù)目大大增加，配電裝置布置復(fù)雜，投資和占地面積增大。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

雙母線接線的優(yōu)缺點發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

雙母線接線適用范圍石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計(1)進出線回數(shù)較多，容量較大、出線帶電抗器的6~10kV配電裝置；

(2)35~60kV出線數(shù)超過8回時，或連接的電源較大、負荷較大時；

(3)110kV出線數(shù)為6回及以上時；

(4)220kV出線數(shù)為4回及以上時。發(fā)電廠電氣部分

2、雙母線分段接線石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計10.5kV發(fā)電機電壓母線接線雙母線分段接線的特點：①可靠性高；②雙母線分段接線比雙母線接線增加了兩臺斷路器；③運行的靈活性更高。缺陷：雙母線分段接線和雙母線接線方式的缺陷一樣。發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

雙母線分段接線適用范圍石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計6~10kV進出線或電源較多,輸送功率較大時,為限制短路電流,選擇輕型設(shè)備,常采用雙母線三分段或四分段。

220kV配電裝置，當進出線數(shù)為10~14回時采用三分段，15回及以上時采用四分段。

330~500kV大容量配電裝置中，出線為6回及以上時一般采用雙母線分段。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

雙母線四分段接線雙母四分段就是用分段斷路器把兩組母線各分成兩端，并且設(shè)置兩臺母聯(lián)斷路器。正常運行時，電源和線路可以均勻的分布在四條母線上。一般情況下用在進出回路數(shù)較多的配電裝置中，主要應(yīng)用于500KV的超高壓變電站中。

正常工作時，QFP及各出線上的旁路隔離開關(guān)是斷開的，旁路WP不帶電。檢修QF3操作：合QSPI、QSPP；合QFP，檢查WP是否有故障，如無故障，則：合QSP1（兩端為等電位）；斷開QF3；拉開QS32和QS31。

圖4-5單母線分段帶專用旁路斷路器的旁路母線接線發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

三、帶旁路母線的單母線和雙母線接線

1、單母線帶旁路母線的接線①單母線分段帶旁路母線接線石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計

斷路器經(jīng)過長期運行和切斷數(shù)次短路電流后都需要檢修，為了使檢修斷路器時不致中斷該回路供電，可增設(shè)旁路母線。旁路母線的接線方式有三種：有專用旁路斷路器的旁路母線接線；母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器的旁路母線接線方式；分段斷路器兼作旁路斷路器的旁路母線接線方式。檢修QF3操作：合QSPI、QSPP；合QFP，檢查WP是否有故障，如無故障，則：斷開QFP；合QSP1（對空載的旁母合閘）；合QFP；斷開開QF3；拉開QS32和QS31。

防止倒閘過程中QF3事故跳閘下QSP1帶負荷拉閘。發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

三、帶旁路母線的單母線和雙母線接線

1、單母線帶旁路母線的接線

②利用分段兼旁路斷路器的接線石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計

圖4-6分段斷路器兼作旁路斷路器的接線該接線正常工作時:QS1、QS2閉合；QS3、QS4斷開；QFd閉合（單母分段運行）；旁母WP不帶電。檢修QF1操作：合QSd(保證并列);斷開QFd；拉開QS1；合QS3；合QFd（如旁路母線是完好）則：合QS7；拉開QF1；拉開QS6、QS5。發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

三、帶旁路母線的單母線和雙母線接線

1、單母線帶旁路母線的接線

③旁路兼作分段斷路器的接線石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計

圖4-7旁路斷路器兼作分段斷路器的接線正常工作時:QSl、QS3、QFP閉合；QFP作分段斷路器.旁路母線處于帶電運行狀態(tài)。檢修QF3操作：合QS2；斷開QFP;拉開QS3；(QFP退出分段)合QFP（旁母帶電）;合QS6；斷開QF3；拉開QS5、QS4。發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

三、帶旁路母線的單母線和雙母線接線石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計

2、雙母線帶旁路母線的接線

雙母線可以帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。

圖4-8雙母線帶旁路母線的接線（專用旁路斷路器）正常運行時旁母不帶電。檢修QF1操作（假設(shè)檢修前線路運行在W2母線上）則：合QS6；合QS7；合QFP（如旁路母線無故障），則：合QS4（兩端為等電位）；斷開QF1；拉開QS3；拉開QS2發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

三、帶旁路母線的單母線和雙母線接線

3.旁路母線設(shè)置的原則

(1)6~10kV屋內(nèi)配電裝置一般不設(shè)置旁路母線。

(2)35~60kV配電裝置采用單母線分段接線且斷路器無條件停電檢修時，可設(shè)置不帶專用旁路斷路器的旁路母線；當采用雙母線時，不宜設(shè)置旁路母線。

(3)110kV及以上的高壓配電裝置中，均需設(shè)置旁路母線。當110kV出線在6回及以上、220kV出線在4回及以上時,宜采用帶專用旁路斷路器的旁路母線。

下列情況下，可不設(shè)置旁路設(shè)施：

(1)允許斷路器停電檢修時(如雙回路供電的負荷)；

(2)當接線允許斷路器停電檢修時（角形，3/2接線）；

(3)中小型水電站枯水季節(jié)允許停電檢修出線斷路器時；

(4)采用六氟化硫(SF6)斷路器及全封閉組合電器(GIS)時。

石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計

每兩回進出線用3臺斷路器構(gòu)成一串接至兩組母線，稱為一臺半斷路器接線，又稱3/2接線。發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

1、一臺半斷路器接線

四、一臺半斷路器（3/2）及三

分之四（4/3）斷路器接線石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計圖4-10一臺半斷路器接線石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計1)任一母線故障或檢修均不致停電；2）在兩組母線同時故障或一組檢修另一組故障的極端情況下，功率仍能經(jīng)聯(lián)絡(luò)斷路器繼續(xù)輸送；3）除了聯(lián)絡(luò)變壓器內(nèi)部故障時與其相連的兩回路短時停電外，聯(lián)絡(luò)斷路器外部故障或其他任何斷路器故障最多停一個回路；4）任一斷路器檢修都不致停電，而且可以同時檢修多臺斷路器；5）運行調(diào)度靈活，操作，檢修方便，隔離開關(guān)僅作為檢修時隔離電器。(1)3/2斷路器接線的優(yōu)點(2)缺點：（1）要求每對回路中的變壓器和出線向不同方向引出，這將增加配電裝置的間隔，限制該接線方式的應(yīng)用（2）與雙母線帶旁路斷路器接線方式比較，這種接線所用斷路器、電流互感器的數(shù)目多，投資大（3）斷路器動作頻繁，檢修次數(shù)增多；（4）二次控制接線和繼電保護都較復(fù)雜石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

(3)配置原則

(4)適用范圍

電源與負荷盡量布置在同一串上，避免在聯(lián)絡(luò)斷路器故障時,使兩條電源或兩條出線同時被切除；

當接線僅為兩串時，同名回路宜分別接入不同側(cè)的母線(交叉接線)，進出線應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)。

通常在330~500kV配電裝置中，當進出線為6回及以上，配電裝置在系統(tǒng)中具有重要地位，宜采用3/2斷路器接線。交叉接線非交叉接線檢修跳閘檢修跳閘發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

2、4/3斷路器接線

四、一臺半斷路器（3/2）及三分之四（4/3）斷路器接線

3條回路的進出線通過4臺斷路器接到兩組母線上。

應(yīng)用范圍：用于發(fā)電機臺數(shù)(進線)大于線路(出線)數(shù)的大型水電廠，以便實現(xiàn)在一個串的3個回路中電源與負荷容量相互匹配；石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

五、變壓器—母線接線石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計各出線回路由2臺斷路器分別接在兩組母線上，變壓器直接通過隔離開關(guān)接到母線上，組成變壓器母線組接線。圖4-12變壓器母線組接線優(yōu)點：調(diào)度靈活，電源和負荷可自由調(diào)配，可靠性較高，擴建方便。應(yīng)用：適用于長距離大容量輸電線路、系統(tǒng)穩(wěn)定性問題突出和要求線路有高度可靠性的并要求主變壓器的質(zhì)量可靠、故障率甚低的變電站中。單元接線包括：

發(fā)電機-雙繞組變壓器單元接線；發(fā)電機-三繞組變壓器（或自藕變壓器）單元接線；發(fā)電機-變壓器擴大單元接線；發(fā)電機-變壓器-線路組單元接線

石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

六、單元接線

單元接線是無母線接線中最簡單的形式，也是所有主接線基本形式中最簡單的一種。無匯流母線的接線方式:單元接線：橋型接線：內(nèi)橋接線

外橋接線角形接線：發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計1.發(fā)電機—雙繞組變壓器單元接線圖4-13(a)發(fā)電機—雙繞組變壓器單元接線

發(fā)電機—雙繞組變壓器單元接線，是大型機組廣為采用的接線形式。發(fā)電機出口不裝斷路器，為調(diào)試發(fā)電機方便可裝隔離開關(guān);對200MW及以上機組，發(fā)電機出口采用分相封閉母線，可不裝隔離開關(guān)，但應(yīng)留有可拆點，以利于機組調(diào)試。接線簡單，開關(guān)設(shè)備少，操作簡便。

優(yōu)點石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

存在的技術(shù)問題①當主變發(fā)生故障，除了跳主變高壓側(cè)斷路器外還需跳發(fā)電機磁場開關(guān)。由于大型發(fā)電機勵磁回路時間常數(shù)較大，即使磁場開關(guān)跳開后，一段時間內(nèi)通過發(fā)—變組的故障電流仍很大；若磁場開關(guān)拒跳，則后果更為嚴重。②發(fā)電機故障時，若變壓器高壓側(cè)斷路器失靈拒跳，只能通過失靈保護出口啟動母差保護或發(fā)遠方跳閘信號使線路對側(cè)斷路器跳閘；若因通道原因遠方跳閘信號失效，則只能由對側(cè)后備保護切除故障，故障切除時間大大延長，會造成發(fā)電機、主變壓器嚴重損壞。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計③發(fā)電機故障跳閘時，將失去廠用工作電源，而這種情況下備用電源的快速切換極有可能不成功，因而機組面臨廠用電中斷的威脅。

我國在600~1000MW核電機組及部分水、火電機組裝設(shè)了發(fā)電機出口斷路器或負荷開關(guān)。由于大容量機組出口斷路器價格十分昂貴，裝設(shè)與否應(yīng)經(jīng)過充分的技術(shù)與經(jīng)濟效益論證。發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計2.發(fā)電機—三繞組變壓器單元接線圖4-13(b)發(fā)電機—三繞組變壓器單元接線

圖4-13(b)為接入兩種電壓等級的發(fā)電機—三繞組變壓器單元接線，為了在發(fā)電機停止工作時，還能保持高、中壓電網(wǎng)之間的聯(lián)系，在變壓器的三側(cè)均應(yīng)裝斷路器。200MW及以上機組一般不與三繞組變壓器組成單元接線。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計3.發(fā)電機—雙繞組變壓器擴大單元接線圖4-14(a)發(fā)電機—雙繞組變壓器擴大單元接線當發(fā)電機單機容量不大，且系統(tǒng)備用容量允許時，為了減少變壓器臺數(shù)和高壓側(cè)斷路器數(shù)目、節(jié)省配電裝置占地面積，將2臺發(fā)電機與1臺變壓器相連接組成擴大單元接線。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計4.發(fā)電機—變壓器-線路單元接線圖4-13(c)發(fā)電機—變壓器-線路單元接線

適宜于一機、一變、一線的廠、站。此接線最簡單，設(shè)備最少，不需要高壓配電裝置，在我國大型水電站中得到廣泛應(yīng)用，如白山水電站、天生橋水電站。發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計5.發(fā)電機—分裂繞組變壓器擴大單元接線圖4-14(b)發(fā)電機—分裂繞組變壓器擴大單元接線

單機容量僅為系統(tǒng)容量的1%~2%或更小，而電廠的升高電壓等級又較高，如50MW機組接入220kV系統(tǒng)、100MW機組接入330kV系統(tǒng)、200MW機組接入500kV系統(tǒng)，可采用擴大單元接線。對單元接線的主要應(yīng)用：

發(fā)電機額定電壓超過10kv的，單擊容量在125MW以上的發(fā)電機采用單元接線；

有時候雖然發(fā)電機的UN煤油超過10kv，但是發(fā)電廠沒有地區(qū)負荷，這種電廠也適合采用單元接線；

接與發(fā)電機電壓母線的發(fā)電機，已經(jīng)能夠滿足地區(qū)電壓和地區(qū)負荷需要的時候，也可以采用單元接線；對于發(fā)電機電壓母線，發(fā)電機的總?cè)萘刻笠膊捎脝卧泳€。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

當只有2臺變壓器和2條線路時，宜采用橋形接線。橋形接線，根據(jù)橋斷路器的安裝位置?？煞譃閮?nèi)橋接線和外橋接線兩種。發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

七、橋形接線1、內(nèi)橋接線

特點：（1）其中一回線路檢修或故障時，其余部分不受影響并且操作簡單；

（2）變壓器切除、投入或故障時，有一回路短時停運，操作較復(fù)雜；（3）線路側(cè)斷路器檢修時，線路需較長時間停運。

使用范圍：適用于線路較長和變壓器不需要經(jīng)常切換的情況。石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計內(nèi)橋接線石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計外橋接線

2、外橋接線適用范圍：

適用于線路較短和變壓器需要經(jīng)常切換的情況；另外當系統(tǒng)中有穿越功率通過高壓側(cè),或橋形接線的2條線路接入環(huán)網(wǎng)時。特點：（1）其中那個一回線路檢修或故障時，有一臺變壓器短時停運，操作比較復(fù)雜；（2）變壓器切除、投入或故障時，不影響其余部分的聯(lián)系，操作較簡單；（3）穿越功率只經(jīng)過斷路器QF3，所造成的斷路器故障、檢修及系統(tǒng)開環(huán)的幾率小；（4）變壓器側(cè)斷路器檢修時，變壓器需要較長時間停運。發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

七、橋形接線

3、橋形接線優(yōu)缺點

4、適用范圍小容量發(fā)電廠或變電站，以及作為最終將發(fā)展為單母線分段或雙母線接線的初期接線方式。石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計

橋形接線只用3臺斷路器，比具有4條回路的單母線接線節(jié)省了1臺斷路器，并且沒有母線，投資省?？煽啃圆桓?/p>

角形接線斷路器數(shù)等于電源回路和出線回路的總數(shù)，斷路器接成環(huán)形電路，電源回路和出線回路都接在2臺斷路器之間，多角形接線的“角”數(shù)等于回路數(shù)，等于斷路器數(shù)。發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

八、角形接線

1、三角形接線2、四角形接線石大勝利學院第四章電氣主接線及設(shè)計石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

優(yōu)點

斷路器數(shù)目較少;

任一臺斷路器檢修時，不需要繁瑣的操作，不影響任何回路供電;

無母線,不存在母線故障產(chǎn)生的影響；任一回路故障，只跳開與其相連的兩臺斷路器，不影響其它回路運行。操作方便，所有隔離開關(guān)，只用于檢修時隔離電源，誤操作機會少。

缺點

檢修任何一臺斷路器時，開環(huán)運行，如此時出現(xiàn)故障，將造成解列；設(shè)備選擇困難,繼電保護裝置復(fù)雜化。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

多角形接線，一般用于回路數(shù)較少、不需再擴建的110kV及以上的配電裝置中。多用于進出線數(shù)不超過6回、地形狹窄的中、小型水利發(fā)電廠。

配置原則

主要應(yīng)用

電源應(yīng)盡量配置在多角形的對角上，使所選電氣設(shè)備的額定電流不致過大;4-3主變壓器的選擇發(fā)電廠用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送電能的變壓器稱為主變壓器，其中用于聯(lián)絡(luò)兩個升高電壓等級并可相互交換功率的變壓器稱為聯(lián)絡(luò)變壓器，而只供發(fā)電廠本身用電的變壓器則稱為廠用變壓器。一、主變壓器容量和臺數(shù)的確定原則主變壓器的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。單元接線的主變壓器采用發(fā)電機-變壓器單元接線時，主變壓器容量應(yīng)與發(fā)電機相配套。

單元接線中主變壓器容量應(yīng)按發(fā)電機額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度選擇。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計2.具有發(fā)電機電壓母線接線的主變壓器

發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)連接的升壓變壓器一般情況下應(yīng)選2臺，某些小型發(fā)電廠，或發(fā)電廠主要電能是以發(fā)電機電壓向附近供出，系統(tǒng)電源僅作為備用時，亦可選用一臺主變壓器。主變壓器容量的計算：（1）當發(fā)電機電壓母線上的負荷最小時，應(yīng)能將發(fā)電廠的最大剩余功率送至系統(tǒng)，計算中不考慮稀有的最小負荷情況。（2）當接入發(fā)電機母線上的最大一臺發(fā)電機停用時，能由系統(tǒng)倒送功率供給機壓母線的最大負荷。。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計（3）若發(fā)電機電壓母線上接有2臺及以上主變壓器，當負荷最小時且其中容量最大的一臺變壓器退出運行時，其他主變壓器應(yīng)能將發(fā)電廠最大剩余功率的70%以上送至系統(tǒng)（4）對水電廠比重較大的系統(tǒng)，由于經(jīng)濟運行的要求，在豐水期應(yīng)充分利用水能，這時有可能停用火電廠的部分或全部機組，以節(jié)約燃料，火電廠的主變壓器應(yīng)能從系統(tǒng)倒送功率，滿足發(fā)電機電壓母線上最大負荷的需要。3.連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡(luò)變壓器聯(lián)絡(luò)變壓器的臺數(shù)一般只設(shè)置1臺，最多不超過2臺，否則會造成布置和引接線的困難。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計二、變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇1、相數(shù)

—在330KV及以下的發(fā)電廠和變電所中，一般都選用三相式變壓器

—在600KV及以上的發(fā)電廠和變電所中，應(yīng)按其容量、可靠性要求、制造水平、運輸條件、負荷和系統(tǒng)情況等，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定，選擇三相變壓器還是三臺單相變壓器。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計4.變電站主變壓器變電站主變壓器容量一般應(yīng)按5~10年規(guī)劃負荷來選擇。對于樞紐變電站在中低壓側(cè)已形成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以設(shè)置兩臺主變壓器為宜；對地區(qū)性孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站可設(shè)3臺主變壓器，以提高供電可靠性。2、繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)發(fā)電廠以兩種升高電壓等級向用戶供電或與系統(tǒng)連接時，可以采用2臺雙繞組變壓器或三繞組變壓器。3、繞組聯(lián)結(jié)組號

變壓器三相繞組的聯(lián)結(jié)組號必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組聯(lián)結(jié)方式只有星形“Y”和三角形“d”兩種。我國電力變壓器的三相繞組所采用的連接方式：110KV及以上電壓側(cè)均為“YN”，即有中性點引出并直接接地石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計4-4限制短路電流的方法加裝限流電抗器

—加裝普通電抗器—加裝分裂電抗器采用低壓分裂繞組變壓器選擇適當?shù)闹鹘泳€形式和運行方式石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計一、裝設(shè)限流電抗器常用于發(fā)電廠和變電站的6~10KV配電裝置。1.加裝普通電抗器（1）母線電抗器母線電抗器裝于母線分段上或主變壓器低壓側(cè)回路中1）母線電抗器的作用：無論是在廠內(nèi)（k1、k2點）或廠外（k3點）發(fā)生短路，母線電抗器均能起到限制短路電流的作用。①使得發(fā)電機出口斷路器、母聯(lián)斷路器、分段斷路器及主變壓器低壓側(cè)斷路器都能按各自回路的額定電流選擇；②當電廠和系統(tǒng)容量較小，而母線電抗器的限流作用足夠大時，線路斷路器也可按相應(yīng)線路的額定電流選擇，這種情況下可以不裝設(shè)線路電抗器。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計2）百分電抗電抗器在其額定電流IN下產(chǎn)生的電壓降與額定相電壓比值的百分數(shù)，稱為電抗器的百分電抗。母線電抗器的百分電抗值可選的大一些，一般為8%~12%（2）線路電抗器當電廠和系統(tǒng)容量較大時，除了裝設(shè)母線電抗器外，還要裝設(shè)線路電抗器。1）線路電抗器的作用主要是用來限制6-10kv電纜饋線上的短路電流石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計①可限制該饋線電抗器后發(fā)生短路（K3點）時的短路電流，使發(fā)電廠引出端和用戶處均能選用輕型設(shè)備，減小電纜截面；②由于短路時電壓降主要產(chǎn)生在電抗器中，因而母線能維持較高的剩余電壓（或稱殘壓，一般都大于65%UN），對提高發(fā)電機并聯(lián)運行穩(wěn)定性和連接于母線上非故障用戶（尤其是電動機負荷）的工種可靠性極為有利。2）百分電抗為了既能限制短路電流，維持較高的母線剩余電壓，又不至在正常運行時產(chǎn)生較大的電壓損失（一般要求不應(yīng)大于5%UN）和較多的功率損耗，通常線路電抗器的百分電抗值選擇3%-6%3）線路電抗器的布置位置有兩種方式石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

①布置在斷路器QF的線路側(cè)；②布置在斷路器QF的母線側(cè)；2.分裂電抗器分裂電抗器在結(jié)構(gòu)上與普通電抗器相似，只是在線圈中間有一個抽頭作為公共端，將線圈分為兩個分支（稱為兩臂）。兩臂有互感耦合，而且在電氣上式連通的。

一般中間抽頭用于連接電源，兩臂1、2用來連接大致相等的負荷。裝設(shè)地點：——裝于直配電纜饋線上，每臂可以接一回或幾回出線；——裝于發(fā)電機回路中，此時它同時起到母線電抗器和出線電抗器的作用；——裝于變壓器低壓側(cè)回路中，可以是主變壓器或廠用變壓器回路。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計二、采用低壓分裂繞組變壓器（1）用于發(fā)電機—變壓器擴大單元接線；（2）用于廠用高壓變壓器三、采用不同的主接線形式和運行方式

為了減小短路電流，可選用計算阻抗較大的接線和運行方式。（1）大容量發(fā)電機采用單元接線；（2）在降壓變電站中可采用變壓器低壓側(cè)分列運行方式；（3）對具有雙回路的電路，在負荷運行的條件下可采用單回路運行；（4）對環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)，可在環(huán)網(wǎng)中穿越功率最小處開環(huán)運行等。石大勝利學院發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計發(fā)電廠電氣部分第四章電氣主接線及設(shè)計

4-5電氣主接線設(shè)計舉例某火力發(fā)電廠原始資料供熱式機組2×50MW(UN=10.5kV)；凝汽式機組2×300MW(UN=15.75kV)；廠用電率6%，機組年利用小時Tmax=6500h。

電力負荷及與電力系統(tǒng)連接情況資料

(1)10.5kV電壓級Pmax=20MW，Pmin=15MW，cosφ

=0.8，電纜饋線10回。

(2)220kV電壓級Pmax=250MW，Pmin=200MW，cosφ

=0.85，Tmax=4500h，架空線5回。

(3)500kV電壓級與容量為3500MW的電力系統(tǒng)連接，系統(tǒng)歸算到本電廠