第二章 电力系统的接线方式

电力工程与管理教研室北京市德外朱辛庄北农路2号华北电力大学电话：[phone]网址：电力网电气接线电气接线与地理接线不同，电气接线只考虑电气连接，不考虑之间相隔物体的多少，距离的长短。电力网电气接线又分为网络接线与变电所接线两部分网络电气接线指在同一电压等级上，各条线路之间的连接方式，主要描述各变电所之间线路的连接方式或线路在连接过程中有无分支、有无汇集的电路图。NCEPU电气学院2.1电网接线根据是否备用分为有备用接线和无备用接线两类还可分为放射网和环网两类NCEPU电气学院辐射式NCEPU电气学院有备用辐射式NCEPU电气学院环形网两端供电网NCEPU电气学院2.2主接线基本形式主接线方式有汇流母线无汇流母线（无母线）单母线双母线简单单母线单母分段单母带旁母单母分段带旁母双母线双母单分段双母带旁母双母双断路器3/2接线（一倍半）桥形接线（内桥、外桥）多边形接线单元接线扩大单元接线NCEPU电气学院2.2电气主接线的基本要求设计步骤：1）搜集、整理、综合分析基础数据，包括负荷2）选择和确定发电机、变压器的数量、台数、型式，并拟定可能采用的主接线形式；3）发电厂、变电所自用电源的引接；4）计算短路电流及设备的选择；5）各方案的经济技术比较；6）确定最终方案；7）确定相应的配电布置方案。NCEPU电气学院2.2电气主接线的基本要求概括讲，电气主接线应具有可靠性、经济性和灵活性三个方面可靠性要求停电的机会少、被迫中断供电的时间短；灵活性要求接线能够适应各种运行状态、并能灵活地进行运行方式的转换；经济性要求在满足可靠和灵活的前提下做到经济合理NCEPU电气学院2.2发电厂、变电所主变压器选择主变压器：在发电厂中向电力系统输送功率的变压器；在变电所中向用户输送功率的变压器联络变压器：用于两种电压等级之间交换功率的变压器自由变压器：向厂用电系统供电的厂用变压器NCEPU电气学院2.2发电厂、变电所主变压器选择主变容量选择太大或台数太多，会造成投资浪费，增加系统运行费用；容量太小或台数太少，有无法满足负荷的供电需求，同时也会使发电机的发电能力得不到充分利用。主变压器的选择包括主变压器容量、台数的确定和形式的选择NCEPU电气学院2.2发电厂、变电所主变压器选择主变容量确定1．具有发电机电压母线接线的主变容量确定2．变电所主变容量确定3．联络变压器容量确定4．单元接线的主变容量确定NCEPU电气学院2.2单元接线的主变容量确定单元接线时，变压器容量应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应按单元接线的计算原则算出的两台机容量之和来确定（发电机额定容量—本机组的厂用负荷）/90%NCEPU电气学院2.2具有发电机电压母线接线的主变容量确定母线上所连发电机满出力运行时,扣除发电机供电的日最小负荷并厂用负荷后的全厂剩余功率能通过主变送入系统当发电机母线上最大一台机组故障或检修时，母线上所连的主变应能从电力系统倒送功率来满足发电机电压母线最大可能负荷。当发电机电压母线上接两台或以上的主变时，当一台出故障或检修，剩余运行的主变能承担剩余功率的70%。对水电比重较大的系统，火电厂主变具有从系统倒送功率的能力，以满足发电机电压母线上最大负荷的要求NCEPU电气学院2.2连接两种升高电压的联络变压器容量的确定联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种不同运行方式下，网络间的有功功率和无功功率交换两络变压器容量一般不应小于接在两种电压木线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本册负荷的要求联络变压器为了布置和引线方便，在中性点接地方式允许条件下，以选自藕变压器为宜NCEPU电气学院2.2发电厂、变电所主变压器容量选择联络变压器容量确定（1）满足两种电压网络在各种不同运行方式下，网络间的功率交换。（2）联络变压器容量一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变来满足本侧负荷的要求。同时，也可在线路检修或故障时，通过联络变将剩余容量送入另一系统。（3）一般联络变只设一台NCEPU电气学院2.2发电厂、变电所主变压器台数选择主变台数确定主变台数与电压等级、接线形式、传输容量和与系统的联系有很大关系。一般为1~4变电所主变简易接线变电所只装设1台—2台变压器；大型枢纽变电所（尤其是特高压变电所），在同一电压等级下主变台数不应少于2台。330-500kv的大型变电所推荐采用4台自耦变压器。NCEPU电气学院2.2发电厂、变电所主变压器选择主变形式选择相数：单相和三相绕组数：双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压分裂绕组等型式绕组接线组别：星形“Y”和三角形“Δ”调压方式：调节发电机出口电压、投切调相机、补偿电容和改变变压器变比冷却方式：自然风冷却、强迫空气冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环向冷却、水内冷变压器NCEPU电气学院2.3母线、绝缘子选择敞露母线及其选择母线有较大功率通过，短路时又承受着很大的发热和电动力效应母线一般采用铝质材料，只有在持续工作电流较大，且位置特别狭窄的发电机出线端部或有较严重腐蚀场所才选用铜材母线截面形状要满足散热良好，截面系数大，集肤效应小，安装检修简单和连接方便等要求工程上多采用矩形、双槽形、圆管形截面，当工作电流较大（大于8000A）时采用封闭母线NCEPU电气学院2.3母线、绝缘子选择绝缘子是母线结构的重要部分，绝缘子应具有足够的绝缘强度与机械强度，并有较好的耐热耐潮防污性能。绝缘子按作用分为电站用绝缘子、电器用绝缘子和线路绝缘子。电站用绝缘子的作用是支撑和固定发电厂变电所屋内外配电装置的硬母线，并使母线与地绝缘。电站绝缘子又分支柱绝缘子和套管绝缘子，后者用于母线穿过墙壁或楼板之处起绝缘作用。电器绝缘子用来固定电器的载流部分。分支持绝缘子和套管绝缘子。线路绝缘子用来固结架空输电线的导线和屋外配电装置的软母线，并使它们之间以它们与接地部分之间绝缘。线路绝缘子又分为针式绝缘子和悬式绝缘子两种。NCEPU电气学院2.4短路电流的限制短路是电力系统中经常发生的故障；短路电流直接影响电气的安全，危害主接线的运行。当大容量发电厂采用有母线的主接线方式时，短路电流经常可达几万安或者几十万安，为使电器能承受短路电流的冲击，往往需选用加大容量的电器（即重型电器），加大投资、大开断电流的高压电器制造困难。为能合理选择轻型电器，在主接线设计时可采用限制短路电流的方法。NCEPU电气学院2.4短路电流的限制限制短路电流措施：1、选择合适的网络结构-----选择适当的主接线形式和运行方式2、采用高阻抗设备：高阻抗变压器、发电机，分裂绕组变压器3、加装限流电抗器：1）出线电抗器：主要用来限制电缆馈线回路的短路电流。架空线一般不设2）母线电抗器：一般装设在母线分段的地方NCEPU电气学院2.5断路器选择各种断路器的主要特点断路器选择方式额定电压额定电流开断电流关合电流热稳定校验动稳定校验NCEPU电气学院2.6隔离开关的选择隔离开关选择方式种类和形式额定电压额定电流热稳定校验动稳定校验