发电厂第四章PPT

第四章电气主接线及设计教学目标与要求1、掌握电气主接线的概念及电气主接线的基本要求；2、掌握电气主接线的基本形式、特点及应用范围；3、掌握主变压器的选择原则、方法；4、掌握电气主接线的设计原则和程序；5、熟悉限制短路电流的措施；6、熟悉各类型发电厂变电所主接线的特点；第一节电气主接线的概念一、电气主接线定义1、定义——也称为电气主系统或电气一次接线。指发电厂或变电站中的一次设备（发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和输电线等）按照电力生产的顺序和功能要求连接而成的接受和分配电能的电路，是发电厂、变电所电气部分的主体，也是电力系统网络的重要组成部分。2.电气主接线图就是用国家规定的电气设备图形与文字符号，详细标示电气主接线组成的电路图。通常采用单线表示对称的三相线路和电力设备，即为单线图。3、发电厂和变电站中的主接线的主要作用（1）电气主接线反映了：①发电机、变压器、线路、断路器和隔离开关等有关电气设备的数量；②各回路中电气设备的连接关系；③发电机、变压器和输电线路及负荷间的连接方式。电气主接线直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定。是发电厂、变电站电气部分投资大小的决定性因素。（2）由于电能生产的特点是：发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线的好坏，直接关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，也直接影响到工农业生产和人民生活。（3）电气主接线图是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据。所以电气主接线拟定是一个综合性的问题。4、绘制电气主接线图必须遵循以下规则：（1）一次设备或元件必须采用规定的图形符号和文字代号；（2）图中断路器和隔离开关等开关电器都按断开位置画出。但控制室内的主接线模拟图版上显示为设备的实际运行状态。（3）电气主接线图一般用单线图表示，但对三相接线不完全相同的局部图面，则可在局部画成三线图。常用一次设备的图形和文字符号二、对电气主接线的基本要求：满足可靠性、灵活性、经济性三项基本要求。1、可靠性——首要任务，最基本要求涵义：连续不中断、安全和符合电能质量要求。（1）分析和评估主接线可靠性时应考虑问题：①发电厂与变电所在系统中的地位和作用；对于大、中型发电厂和变电所，在电力系统中的地位非常重要，其电气主接线应具有很好的可靠性。对于小型发电厂和变电所就没有必要过分地追求过高的可靠性而选择复杂的主接线形式。②用户的负荷性质；负荷（用户）的分类：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级对Ⅰ类负荷供电的基本要求是：任何时候都不允许停电；对Ⅱ类负荷供电的基本要求是：必要时仅允许短时间停电；Ⅲ类负荷对供电没有特殊的要求，可以较长时间的停电。③设备的可靠性电气主接线是由电气设备组成的，选择可靠性高、性能先进的电气设备室保证主接线可靠性的基础。④运行实践应重视国内外长期积累的运行实践经验，优先选用经过长期实践考验的主接线形式，以及可靠性的定性分析，辅之以可靠性的定量分析。（2）考虑主接线供电可靠性时，应全面地看待以下五个问题：①客观衡量标准是运行实践；②包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的结合；③可靠性不是绝对的；④可靠性是发展的；5）衡量主接线运行可靠性评判标准是：①设备或线路【包括母线侧隔离刀闸】等故障或检修时，停电范围的大小和停电时间的长短，能否保证供电。②QF检修时，停运出线回数的多少和停电时间的长短，能否保证对重要用户的供电③发电厂、变电所全停的可能性。④大型机组突然停电，对电力系统稳定运行的影响与后果。保证电能质量电压、频率和波形是表征电能质量的基本指标。电气主接线的设计是否合理，对电压和频率有重要影响。2、灵活性①涵义：适应各种运行方式（正常、检修、事故及处理、特殊、投切设备、增减负荷等）的变化。②具体衡量要求（a）调度灵活；（b）检修安全、方便；（c）扩建方便，能根据扩建的要求，方便地从初期接线过渡到远景接线。3、经济性主接线应在满足可靠性和灵活性的前提下，做到经济合理。投资省：主接线应力求简单清晰；控制、保护不过于复杂；限制短路电流；一次设计，分期投资建设、投产占地面积小：主接线方案应尽量节约配电装置占地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。年运行费用小：年运行费用包括电能损耗费、折旧费及大修费、日常小修的维护费等。三、电气主接线的设计原则电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准则，结合工程实际情况，在保证供电可靠、运行灵活、维护方便等基本要求下，力争节约投资，降低造价，并尽可能采用先进技术，坚持供电可靠、技术先进、安全使用、经济美观的原则。四、电气主接线的设计程序主接线的设计伴随着发电厂或变电所的整体设计，即按照工程基本建设程序，历经可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计和施工图设计阶段等四个阶段。下达设计任务书之前进行的工作属于可行性研究阶段，初步设计主要是确定建设标准、各项技术援助和总概算。电气主接线设计的步骤：①对原始资料的分析：包括工程情况、电力系统情况、负荷情况、环境条件、设备供货情况；②主接线方案的拟定和选择；③短路电流计算和主要电气设备选择；④绘制电气主接线图；⑤编制工程概算。五、电气主接线技术经济比较1.电气主接线方案的初步拟定根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定出若干个主接线方案，以不遗漏最优方案为原则。按照主接线的基本要求，从技术上对拟出的方案进行分析比较，淘汰明显不合理的方案，最终保留2～3个技术上相当，又能满足任务书要求的方案，再进行经济比较。对于重要发电厂或变电所的电气主接线还应进行可靠性的定量计算。2.经济比较计算（1）综合总投资计算方案的综合总投资为式中Z0——主体设备投资，包括变压器、配电装置以及明显的大额费用，如拆迁、征地等费用。——不明显的附加费用比例系数，如现场安装费用、基础加工、辅助设备的费用等。对110kV可取90，对35kV取100。0(1)100II（2）年运行费用计算年运行费用主要包括变压器的电能损耗费及设备的检修、维护和折旧等费用，按投资百分率计算，即式中——检修维护费，一般取——折旧费，取α——电能电价，可参考各地区实际电价；△A——变压器电能损失。jZFAFFjF0.022~0.042IZF0.058I（3）经济比较的方法在几个主接线方案中，综合总投资I和年运行费用F均为最小的方案，应优先选用，若某方案的I大而F小，或反之，则应进一步进行经济比较，比较的方法有静态比较法和动态比较法两种。在中小工程中常使用静态比较法（此方法不计资金的利息）。这里介绍常用的抵偿年限法。设第一方案的综合总投资大，年运行费小；第二方案的综合总投资小，年运行费大，则如果T小于5年，则采用投资大的第一方案。若T大于5年，则应选择投资小的第二方案为宜。1212IITFF第二节主接线的基本接线形式主接线的分类：根据是否有母线，主接线接线形式可以分为有母线和无母线两大类型。电气主接线的基本环节是电源（发电机或变压器）和出线，它们之间如何连接是电气主接线的主体。有母线的主接线：由于设置了母线，使得电源和引出线之间连接方便，接线清晰，接线形式多，运行灵活，维护方便，便于安装和扩建。无母线的主接线：使用的开关电器少，配电装置占地面积较小，投资较小。单母线接线系统双母线接线系统3/2接线单母线接线单母线分段接线单母线分段带旁路接线双母线接线双母线分段接线双母线带旁路接线有汇流母线的接线形式特点：接线简单清晰、运行方便，又便于安装和扩建。但占地面积较大，使用断路器等设备增多。适用于进出线回路数较多的厂（所）。无汇流母线的接线形式单元接线桥形接线多角形接线发电机—双绕组变单元接线发电机—三绕组变单元接线发—变—线单元接线内桥接线外桥接线三角形接线四角形接线特点：使用设备相对较少，占地面积少。只适用于进出线回路数少，不再扩建和发展的厂（所）。有母线类——有母线类主接线包括单母线、双母线及二分之三断路器接线等一、单母线接线母线起汇集和分配电能的作用。每一条进出线回路都组成一个接线单元，每个接线单元都与母线相连，可分为：不分段单母线、单母线分段接线、单母分段带旁母是电力系统特别是大型发电厂、变电站高、中压电压等级普遍采用的接线形式。QS2QS3QF2QS1L1G1WQS4G2L2L3L4QF1图4-1单母线接线1、单母线接线（无分段）一）结构特征：只有一组母线，接在母线上的所有电源和出线回路，都经过开关电器连接在该母线上并列运行；各回路都装有断路器和隔离开关。二）基本概念电源（进线）：在发电厂是发电机或变压器，在变电所是变压器或高压进线回路，功率流向是指向母线流。出线（也称馈线）：指用户线路，功率流向是从母线流向用户。母线侧隔离开关(刀闸)【QSW】：紧靠母线的隔离开关，如QS1、QS2等线路侧隔离开关(刀闸)【QSL】：紧靠线路的隔离开关，如QS3等。QS的配置原则：①当出线回路对侧有电源，QF两侧均必须装设QSW、QSL；对侧无电源时，可以不装设QSL。②发电机与QF之间也可以不装设QS。但有时为了便于对发电机单独进行调整和试验，也可以装设隔离开关或设置可拆卸点。③当电压在110kV及以上时，断路器两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧均应配置接地开关。④对35kV及以上的母线，在每段母线上亦应设置1～2组接地开关，以保证电器和母线检修时的安全。各电器作用：1）断路器【QF】：用来接通和切断电路。它带有灭弧装置，能够切断强大的电流。2）隔离开关【QS】：简称刀闸①在停电检修一次设备时，形成明显的断口，以确保检修人员的安全。②用来倒换电源操作。③没有灭弧装置，不能开闭5A以上的电流；3）接地开关：①电气设备检修时需要接地以确保人身安全；②当电压等级在110KV及以上时，线路隔离开关或断路器两侧的隔离开关（布置较高时）都应设置接地开关，母线也应设置接地开关或接地器；③接地开关与主开关相互闭锁，只有在对方断开时方能合上。④35KV及以下电网一般临时安装接地线。断路器与隔离开关的操作程序隔离开关不作为操作电器，所以断路器和隔离开关在正常运行操作时，必须严格遵守操作顺序。操作时必须严格遵守下述两个基本原则：①QS与QF的关系：QS“先通后断”先通：接通电路时，先合QS，后合QF。后断：断开电路时，先断QF，后断QS。严禁在未断开断路器的情况下，拉合隔离开关。②母线侧刀闸QSW与线路侧刀闸QSL的关系是：母线侧刀闸QSW“先通后断”合：QS21→QS22→QF；分：QF→QS22→QS21。其意义在于：万一发生误操作，可使误操作事故影响范围降底到最小程度。而不至于使误操作发生在母线隔离开关上，产生电弧会引起母线短路。误操作：用隔离开关带负荷拉闸或带负荷合闸，即破坏了QS的操作程序，这一种操作称为误操作。防止误操作的方法：①严格按照操作规程实行操作票制度。②在隔离开关和相应的QF之间，加装电磁闭锁、机械闭锁或防误操作的电脑钥匙。三）运行特点分析：1）分析方法；①首先分析主接线的供电可靠性。【母线、母线侧刀闸、断路器事故停电范围的大小、检修设备是否中断供电】②其次分析检修及调度操作的灵活性和方便性。③再次简单分析经济性。【占地面积的多少，主设备的多少等】2）单母接线的特点：①接线简单清晰，设备投资少，操作方便。②QS只起检修时隔离电压用。③可靠性和灵活性都较差。母线（W）或者与母线相连的QS故障或检修时，整个装置必须停电。检修任一出线QSL或QF，该线路必须停电。母线或母线隔离开关上发生短路故障或断路器靠母线侧绝缘套管损坏时，所有断路器都将自动断开，造成全部停电；检修电源及其回路中的QF、QS时，如果系统电能不充裕时，会产生功率缺额。④扩建方便。【从主接线形式来说，只要配电装置留有余地，母线可向两端延伸，可扩性好】3）适用范围：单母接线只能用于某些出线回数较小，对供电可靠性要求不高的，没有重要负荷的小容量发电厂和变电所中。①小型骨干水电站４台以下或非骨干水电站发电机电压母线的接线；②６～10kV出