第六章电气主接线

第六章电气主接线第一节主接线概述第二节有汇流母线的接线第三节无汇流母线的接线第四节发电厂和变电所主接线举例第五节厂用电接线第一节电气主接线概述一、电气主接线的概念构成了电能生产、汇集和分配的电气主回路。这个电气主回路被称为电气一次系统，又叫做电气主接线。电能生产：发电厂，包括发电机，变压器，母线等汇集分配：变电所，包括变压器，电压，电流互感器，断路器，隔离开关等二、电气主接线的基本形式电气主接线分为有汇流母线和无汇流母线两大类，具体又有多种形式：简单单母线单母线单母线分段单母线带旁路简单双母线有汇流母线双母线分段双母线双母线带旁路电气主接线3/2断路器双母线变压器-母线接线单元及扩大单元接线内桥接线无汇流母线桥形接线外桥接线角形接线三、电气主接线图中的几个概念电气主接线图：用规定的设备图形和文字符号，按照各电气设备实际的连接顺序而绘成的能够全面表示电气主接线的电路图，单相图三相图一次设备：变压器T，断路器QF，发电机G隔离开关QS，母线W，电抗器L，双绕组变压器，三绕组变压器，自耦变压器电压互感器TV：将高电压转换成低电压，供各种设备和仪表使用。电流互感器TA：变换电流避雷器B：保护电气设备免遭雷电冲击波袭击母线：专门用来接受和分配电能的导体。功能：汇集和分配电能，使接线简单清晰，运行方便。断路器：用来接通或开断电路的控制电器功能：专用灭弧装置，开断或闭合负荷电流和开断短路电流。隔离开关：将电源与停运设备可靠隔离的电器功能：无灭弧装置，用于隔离。有母线隔离开关，线路隔离开关，接地开关。四、对主接线的基本要求1、可靠性检修设备时，尽量减少对系统供电的影响2、灵活性调度，检修以及扩建时的灵活性。3、经济性力求投资少，占地少，电能损耗少。第二节有汇流母线的接线一、单母线接线1简单单母线这种主接线最简单，只有一组（指三相）母线，所有进、出线回路均连接到母线上（一）断路器及隔离开关的配置每一回路都配置一台断路器。隔离开关配置在断路器的两侧，以使断路器检修时能形成隔离电源的明显断口。母线隔离开关（如QS1,QS2）线路隔离开关（如QS3）变压器（或发电机）侧隔离开关（如QS4）。（二）断路器和隔离开关的联锁（1）隔离开关和断路器在运行操作时，必须严格遵守如下操作顺序，严禁带负荷拉（合）刀闸停电时，QF2－QS3－QS2送电时,QS2－QS3－QF2（2）为防止人员误操作，在隔离开关与相应的断路器之间，必须装机械闭锁或电磁闭锁倒闸操作的基本要求1）正确使用电器，如断路器可以用于接通或断开电路，隔离开关可以用于隔离电压或切换电路等。2）保证最大安全性不影响其他支路正常运行，即使发生故障也应该对整个装置影响最小。3）根据运行方式和操作要求，使操作步骤最小4）任何设备不允许在无保护状态下投入运行。操作过程中，操作人员行走路径最短。倒闸操作必须严格遵守有关规程规定，认真执行操作监护制度，保证电网安全、稳定、经济运行。倒闸操作必须按以下顺序操作：线路送电时，操作顺序为：先闭合母线隔离开关，再闭合线路隔离开关，最后闭合断路器线路停电时，操作顺序为：先拉开断路器，再拉开线路隔离开关，最后拉开母线隔离开关。起用母线，应先进行充电检查，后接入使用。隔离开关操作并联供电电路原则，先接通并联分支，再拉本分支，遵循等电位操作原则。总之，严禁带负荷拉（合）刀闸。（三）普通单母线接线的优缺点优点：接线简单清晰，设备少、投资低，操作方便，扩建方便。缺点：可靠性不高，不够灵活。调度不方便，电源只能并列运行，且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。（四）适用范围普通单母线不能作为惟一电源供电给一类负荷，可用出线回路比较少，没有重要负荷的发电厂和变电所，如中小型发电厂近区负荷供电接线6kV或10kV，中小型变电所35kV或110kV出线回路不多的情况。二、单母线分段接线（一）断路器及隔离开关的配置与一般单母线接线相比，单母分段接线增加QF以及QS1、QS2。当负荷量较大且出线回路很多时，还可以用几台分段断路器将母线分成多段，如图（二）特点及适用范围优点：提高供电的可靠性。可利用QF，使仅有一半线路停电，另一段母线上的各回路仍可正常运行。重要负荷分别从两段母线上各引出一条供电线路保证可靠性缺点：对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线数目；母线或母线侧隔离开关检修时，相应母线所接回路都要停电。具体应用范围如下：（1）6～10kV配电装置总出线回路数为6回及以上时，每一分段上所接的总容量，不宜超过25MW。（2）35～60kV配电装置总出线回路数为4～8回时。（3）110～220kV配电装置总出线回路数为3～4回时。三、单母线带旁路母线接线带旁路母线的单母线接线，如下图所示：（一）旁路母线的作用设置旁母目的：就是可以不停电地检修任一台出线断路器。（图中加虚线部分后也适于进线断路器）要特别指出：旁路母线不能代替母线工作正常运行时，专用旁路断路器QF及其两侧的隔离开关QS4、QS5断开，每一回出线与旁路母线相连的旁路隔离开关（如QS）也全部断开，旁路母线处于无电状态。如检修L4的断路器QF1操作步骤如下：1154S,QSQFQQFQSQS断开断开合上若旁母正常进行充电检查合上合上4单母线分段带旁母接线分段断路器QF兼作旁路断路器，出线断路器检修时倒闸操作为：QSQFQSQQSQSQFQS合上合上）（或合上）（或，再拉开断开合上34125S四、双母线接线1普通双母线接线图中W1为工作母线，W2为备用母线，两组母线通过母线联络断路器QF（简称母联）连接在正常运行时1、相当于单母线的运行方式正常运行时，只有工作母线带电，所有电源和出线回路都连接到工作母线上，若其发生故障，可在短时间内将所有电源和负荷均转移到备用母线上，迅速恢复供电2、相当于单母线分段的运行方式正常运行时，工作母线和备用母线各自带一部分电源和负荷，母联断路器合上，这种运行方式相当单母线分段运行检修母线时检修母线时不中断供电，只需将欲检修地母线上所有回路通过倒闸操作切换到另一组母线上，即可不中断供电地进行检修。检修母线隔离开关时检修任一进、出线的母线隔离开关时，只需断开该回路及与此隔离开关相连的一组母线，所有其余回路均可不停电地转移到另一组母线上继续运行。步骤如下：1)合上母联断路器两侧的隔离开关。2)合上母联断路器给备用母线充电。3)此时两组母线已处于等电位状态。根据“先通后断”的操作顺序，逐条线路进行倒闸操作：先合上备用母线隔离开关，再断开其工作母线隔离开关；直到所有线路均已倒换到备用母线上。4)最后断开母联断路器，拉开其两侧隔离开关。5)工作母线已被停电并隔离，验明无电后，随即用接地闸刀接地，即可进行检修。双母线接线的优缺点（1）优点：调度灵活：两组母线可同时或单独工作母联断路器接通：相当于单母线分段运行；母联断路器断开：相当于单母线运行。供电可靠：可在不中断供电的条件下，轮流检修一组母线。（2）缺点：设备多，投资大，配电装置较为复杂。在变更运行方式时，倒闸操作步骤比较复杂，易发生事故。检修任一回路断路器时，该回路仍需停电或短时停电。适用范围：出线带电抗器的6～10kV配电装置，35～60kV出线超过8回，或连接电源较大，负荷较大时，110～220kV出线大于5回时。QF将工作母线分段，每段母线用QF1，QF2与备用母线相连，电源和出线均匀分布在两段工作母线上。五、双母线分段接线当一段工作母线故障后，将故障段母线所连回路切换到备用母线即可恢复供电，这样只有部分短时停电，而不必全部短时停电。6～10kV配电装置中，当进出线或母线上电源较多，输送和通过功率较大时，为限制短路电流，可在分段出处加装母线电抗器。六、双母线带旁路母线接线双母线带旁路母线的几种接线形式七、3/2断路器双母线接线3/2断路器双母线接线简称为3/2断路器接线，每两回进、出线占用3台断路器构成一串，接在二组母线之间，因而称为3/2断路器接线，也称一台半断路器接线。见右图特点：（1）可靠性高。任一断路器或母线故障或检修时，所有回路都不停止工作。（2）调度灵活。正常运行时两组母线和全部断路器都投入工作，形成多环状供电，调度方便灵活。（3）操作方便。只需操作断路器，不需进行倒闸操作，使误操作事故大为减少。（4）检修方便。检修断路器只需断开该断路器自身及两侧的隔离开关即可。检修母线时也不需切换回路。缺点：所用设备较多，投资较高，故使继电保护及二次回路的设计、调整、检修比较复杂。适用范围是现代大型电厂和变电所超高压（330、500kV及以上电压）配电装置的常用接线形式。超高压系统的主变压器均采用质量可靠、故障率甚低的产品，故可省去断路器以节约投资。万一主变故障时，即相当于母线故障。应用范围这种接线适用于超高压远距离大容量输电系统中对系统稳定性和供电可靠性影响较大的变电所主接线。八、变压器－母线接线习题1：画电气主接线图：220kV有4回出线，2台主变压器接入220kV，采用双母线带旁路母线的方式。要求断路器合隔离开关齐全，可用简单画法表示。习题2：一座220kV变电所共有220、110、10kV三个电压等级，安装2台120kVA自耦变压器，其220kV侧有4回出线，采用双母线接线方式，110kV侧有2回出线，采用单母线带旁路母线的方式，10kV侧有6回出线，采用单母线分段接线方式，画电气主接线图：要求断路器合隔离开关齐全，可用简单画法表示。无母线的主接线无母线接线的特点，是在电源与引出线之间，或接线中各元件之间，没有母线相连。常见的有单元接线、桥形接线、角形接线。九单元及扩大单元接线单元接线就是将发电机与变压器或者发电机－变压器－线路都直接串联起来。简化了配电装置的结构，降低了投资单元及扩大单元接线（a）发电机－双绕组变压器单元接线；（b）发电机－三绕组（或自耦）变压器单元接线；（c）扩大单元接线；（d）发电机－变压器－线路单元接线；（e）变压器－线路单元接线（用于降压变电所）（1）发电机－双绕组变压器单元接线发电机出口不装断路器，常采用安全可靠的分相式全封闭母线来连接发电机和变压器。一般200MW及以上大机组都采用这种形式接线。（2）发电机－三绕组变压器单元接线一般中等容量的发电机需升高两级电压向系统送电时，多采用发电机－三绕组变压器（或三绕组自耦变压器）单元接线。这时三侧都要装断路器和隔离开关，以便某一侧停运时另外两侧仍可继续运行。（3）扩大单元接线为减少主变压器的台数，可将两台发电机与一台大型主变相连，构成扩大单元接线。也有的电厂将两台200MW发电机经一台低压侧分裂绕组变压器升高至500kV向系统送电这种接线使发电厂内不必设置复杂的高压配电装置，也简化了电厂的运行管理。它适于无发电机电压负荷且发电厂离系统变电所距离较近的情况。（4）发电机－变压器－线路单元接线对于小容量的终端变电所或农村变电所，可以采用这种接线形式。（5）变压器－线路单元接线十、桥形接线当只有两台变压器和两条线路时，常采用桥形接线。桥形接线分为内桥和外桥两种形式，（a）内桥；（b）外桥（1）内桥接线所谓“内桥”是因为“桥”设在靠近变压器一侧，另外两台断路器则接在线路上。用于线路较长，变压器不需经常切换的情况。（2）外桥接线“桥”布置在靠近线路一侧。若线路较短，且变压器又因经济运行的要求在负荷小时需使一台主变退出运行，则采用外桥接线比较方便。（3）优缺点及适用范围优点：是高压电器少，布置简单，造价低，较易地过渡成单母分段或双母线接线。缺点：可靠性不太高，切换操作较麻烦适用范围：用于容量较小的发电厂或变电所中，或作为其建设初期的一种过渡性接线。十一、角形接线将几台断路器连接成环状，在每两台断路器的连接点处引出一回进线或出线，并在每个连接点的三侧各设置一台隔离开关，即构成角形接线，见图（a）三角形接线；（b）四角形接线；（c）五角形接线适用范围角形接线不易扩建，适用于最终进出线回路为3～5回的110kV及以上的