2、电力系统的接线

第二章电力系统的接线电力系统的接线----包括：发电厂、变电所内的电气主接线发电厂、变电所之间的连接关系，即电网接线。电力系统接线的重要性：影响供电的安全、可靠和经济性。影响调度操作的灵活及方便性。影响电气设备的选择。影响故障工况下的故障隔离、检修以及修复后供电的恢复操作等。2.1电气主接线基本概念电气主接线－－由发电厂/变电所的主要高压电气设备（发电机、变压器、断路器、隔离开关、母线等）及连接线按照一定顺序连接而成，用来接受和分配电能的电路。发电厂、变电所电气部分的核心。又称：电气一次接线、一次电路、电气主系统、主电路2.1电气主接线电气主接线图－－采用国家规定的设备图形符号及文字符号，按电能产生、汇集和分配的顺序，表示出各设备的连接关系的电路接线图。即电气主接线的图形表示，一般用单线图----简单、明了。2.1电气主接线断路器QF：具有专用灭弧装置，可开断或闭合负荷电流和自动开断短路电流，主要用作接通或切断电路的控制开关。隔离开关QS：无灭弧装置，其通断电流的能力极低，仅在设备停运退出工作后，形成一定距离的断口，保证停运设备与带电部分安全隔离，起隔离电压的作用。2.1电气主接线2.1电气主接线呈现在下图中控制屏上的即葛洲坝二江电厂的电气主接线方式图。2.1电气主接线－对电气主接线的基本要求2.1电气主接线－－对电气主接线的基本要求2.1电气主接线－－对电气主接线的基本要求四、其他－接线尽可能简单明了，倒闸操作步骤最少。2.1电气主接线－－主接线的基本形式主接线的三大基本环节：电源（发电机或变压器或高压进线）母线出线（馈线）母线（汇流排）：中间环节，在进出线较多时帮助汇集和分配电能。优点：使接线简单清晰，运行方便，利于安装和扩建。缺点：配电装置占地面积增大、使用的开关设备增多。两大类主接线形式有汇流母线的接线形式：1)单母线接线2)双母线接线3)一台半断路器接线(“3/2”接线)无汇流母线的接线形式：1)单元接线2)扩大单元接线3)桥形接线4)（多）角形接线2.1电气主接线－－主接线的基本形式2.1电气主接线－－单母线接线单母线接线图QSLQSW单母线接线概述：仅一组汇流母线；每个电源和出线回路都通过断路器和隔离开关接至母线；尽量使负荷均匀分配在母线上，减少功率在母线上的传输；任一回路故障，该回路的断路器能够切除该回路，而使其他电源和线路能继续工作；（QS4－接地刀闸，检修线路或设备时合上，起安全地线作用。)2.1电气主接线－－单母线接线2.1电气主接线－－单母线接线倒闸操作－－将设备由一种状态（运行、检修或备用）改变为另一种状态的操作。－－对接地刀闸、刀闸和断路器之间的倒闸操作时，必须严格按一定顺序进行。与断路器配合时，隔离开关严格遵循：“先通后断”原则送电：先合隔离开关，最后合断路器断电：先断断路器，再断隔离开关2.1电气主接线－－单母线接线倒闸操作示例：线路1需停电进行检修时：“逐级停电”---负荷侧到电源侧（断开QF2—确认QF2断开—断开QS3—断开QS2—合上QS4）。线路1检修完送电时：刚好相反，“逐级送电”---电源侧到负荷侧（拉开QS4—检查确认QF2断开—合QS2—合QS3—最后合QF2）。2.1电气主接线－－单母线接线优点：（1）接线简单、明了；（2）采用设备少、投资省；（3）操作方便、配电装置的建造容易，便于扩建。缺点：可靠性、灵活性较差----表现在：（1）母线、母线隔离开关故障或检修，都必须全厂、站长时间停电；（2）检修出线回路断路器时，该回路必须停电。适用：可靠性、灵活性要求不高的小容量配电装置，一般仅一台发电机或变压器且出线回路不宜过多。2.1电气主接线－－单母线接线2.1电气主接线－－单母线接线可用断路器（隔离开关）将汇流单母线分段；运行方式：两段母线可以并列或分裂运行，运行方式较灵活。（正常时并列运行，即分段开关合上，可靠性高。）分段数目的考虑：取决于电源的容量和数量，多数情况下，分段数等于电源的数量。另：引出线在各分段上分配时，应该尽量使母线各分段的授、受功率平衡，避免母线上过多的功率流动。2.1电气主接线－－单母线接线单母分段的优点：可轮流检修一段母线，减小停电范围；重要用户可从不同分段实现双回路供电；提高了供电可靠性。单母分段的缺点：当检修出线断路器时，该回路仍须停电。适用：6～220kv变电所或中、小容量发电厂6～10kv接线。2.1电气主接线－－单母线接线思考：如果采用隔离开关分段，某段母线故障时，停电情况如何？跟采用断路器分段相比较。当某段母线故障时，继电保护使QF1及故障电源相关的断路器自动跳闸，只故障段停电完好段不停电；若用分段隔离开关分段，当某段母线故障时，全部短时停电，拉开分段隔离开关后，完好段可迅速恢复供电。2.1电气主接线－－单母线接线电源侧断路器是否接入旁母线？根据实际需要决定2.1电气主接线－－单母线接线单母带旁母的运行方式：－－正常运行时：旁母不带电，QF2断开，相当单母运行。2.1电气主接线－－单母线接线－－检修出线L3的断路器时：先检查旁母（合QF2，试充电）；旁母无故障的话，带上旁母（合上QS3）----出线此时能从主母线和旁母同时获得电源；最后退出要检修的断路器QF1，接着断开QS2、QS1；整个倒闸过程中，用户不会停电。（示例：单母带旁母接线，不停电检修出线断路器的倒闸操作过程演示。）适用：110kv及以上高压配电装置，出线回路数较多或对供电可靠性有特殊要求的情形。QF1兼作分段和旁路断路器，两段汇流母线均可带旁母。特点：相对节约了投资，具有较高可靠性、灵活性，但接线较复杂。适用：出线回路数较多，容量不佷大的中小型发电厂以及35~110kV变电所。2.1电气主接线－－单母线接线单母分段带旁母2.1电气主接线－－双母线接线双母线接线图，如下所示：每一回路设一台断路器；每一电源和线路的断路器都通过两组隔离开关分别连接到两组母线上；两组母线通过母联断路器QF相连。母联断路器2.1电气主接线－－双母线接线双母接线的运行方式—两类三种标准运行方式/固定连接运行方式（正常运行方式）：母联闭合，电源、负荷平均分配在两组母线上；双母线同时并列运行，最常用。（相当于单母分段）母联断路器2.1电气主接线－－双母线接线非标准运行方式：一组母线运行，另一组母线备用（相当单母线，多在检修母线时采用）；双母同时运行，但母联断开，进出线分别接于两组母线上（“分裂运行”，可减少短路电流。）母联断路器2.1电气主接线－－双母线接线优点:供电可靠性高，即：1)轮流检修主母线时，所有用户不会停电（隔离开关“先合后拉”——“热倒”）；2)检修任一回路的母线隔离开关时，只影响该回路及其相连母线的供电（其它电路均可通过另一组母线继续运行）；3）任一母线若故障，能利用正常母线使无故障线路迅速恢复供电（隔离开关“先拉后合”——“冷倒”）；调度灵活（运行方式多样化）扩建方便2.1电气主接线－－双母线接线主要缺点：工作母线故障，该母线上全部回路仍将短时停电；在母线检修或故障时，需要用隔离开关来操作切换电路，易引起误操作；配电装置结构较复杂，占地面积较大；母线隔离开关数目大大增加，接线复杂。适用：出线回路或母线电源数目多、大容量的重要变电站和水电厂。2.1电气主接线－－双母线接线为了克服双母接线的缺点：2.1电气主接线－－双母线接线特点：兼具单母分段和双母接线的特点；运行方式多样、灵活；但母联、分段断路器均随分段数目而增加。分段数目：取决于主母线负荷大小及出线回路数（如220KV回路数，若10～14回，双母三分段；15回及以上，双母四分段）。适用：6～10kv机压母线负荷24MW（分段处加装限流电抗器以限制短路电流），或220kv及以上进出线回路数较多时。2.1电气主接线－－双母线接线双母带旁母接线----具有专用旁路断路器的双母带旁路母线接线2.1电气主接线－－双母线接线双母带旁母接线的优点：检修接入旁路的出线断路器，该回路不会停电；运行操作方便。缺点：投资、配电装置体积增加；继电保护整定复杂。一般适用：110kV及以上高压配电装置，对出线回路供电可靠性有特殊要求时；110KV出线6回及以上，220KV出线4回及以上时，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线。双母线接线在出线回路数较少时，为了省投资，有时也可将母联和旁路断路器合二为一，仅须增加一组隔离开关。2.1电气主接线－－一台半断路器接线－－（“特殊的双母线接线”）2.1电气主接线－－一台半断路器接线正常运行方式：全部QF闭合，两组母线同时工作，形成多环形供电，运行调度非常灵活可靠。“3/2接线”两组母线，每一回路经一台QF接至一组母线；两个回路间有一台QF联络，组成一个“串”电路；每回进出线都与两台QF相连，而同一“串”支路的两条回路共用三台断路器。2.1电气主接线－－一台半断路器接线多环形供电，运行可靠灵活。2.1电气主接线－－一台半断路器接线3/2接线的优点：1)运行灵活可靠。兼有环形和双母接线的优点；正常运行时成环形供电，任一组母线发生短路故障，均不影响各回路供电。2)操作方便。任一台断路器或母线检修，只需拉开对应的断路器及隔离开关，各回路仍可继续运行。隔离开关仅作检修隔离电压操作，不易误操作。2.1电气主接线－－一台半断路器接线缺点：二次接线和继电保护比较复杂；用断路器多，投资较大。适用：大型厂、所超高压配电装置（330～500kv）特别是多回路、超高压（500～750kv）、远距离送电时应用。2.1电气主接线－－发电机--变压器单元接线发电机与变压器直接串联成一个单元（亦称发变组），其间没有横向联系，称为发电机--变压器单元接线（简称单元接线）。2.1电气主接线－－发电机--变压器单元接线适用：将发电机发出的全部电能以升高电压（35KV以上）输入电网的大中型电厂中。根据采用变压器的不同，又可分为：1)发电机--双绕变单元接线只有一个升高电压级；发、变直接相连，机端电压侧不设母线，可不装设QF或QS；发电机与变压器容量应相当；为了发电机检修后调试方便，亦可在发电机出口装设QS。2.1电气主接线－－发电机--变压器单元接线2)发电机--三绕（或自耦）变单元接线有两个升高电压级；发电机和变压器之间应装设断路器---为了在发电机停止工作时，还能保持高压和中压电网之间的联系。优点：接线简单清晰，设备少，投资少，操作简便，继电保护简化。缺点：当一组单元中某个元件故障或检修时，整个单元将停止运行。2.1电气主接线－－发电机--变压器扩大单元接线采用多台发电机与一台变压器相连的接线称为扩大单元接线。当变压器的一个绕组(通常是低压绕组)，分成相同的若干部分，这些部分在电路上不相连，而仅有微弱的磁联系（磁路上仅有松散的耦合）----分裂变压器。(分裂的每一部分叫分裂变压器的一个支路)？三绕变？双分裂2.1电气主接线－－发电机--变压器扩大单元接线与单元接线相比：为了适应机组独立开停的需要，每一发电机回路都须装设断路器。减少了主变、主变高压侧的断路器的数量，简化了高压侧接线，节省了投资和场地。适用：在我国许多大中型电厂（没有机端电压负荷的）获得了广泛的应用，如葛洲坝大江电厂。2.1电气主接线－－桥形接线当只有两台主变和两条线路时,若采用两组单元接线，当线路或变压器发生故障或检修时，变压器-线路单元将整个停止工作，供电的可靠性很低；如在两组单元之间增加横向联系--桥电路，即构成桥形接线。2.1电气主接线－－桥形接线内桥接线－－桥靠近变压器侧主变故障或检修时：线路将暂时停电，需要进行操作恢复。线路故障或检修时：变压器能继续运行，其余三个回路的供电不受影响。适用：变压器无需经常切换，线路较长（故障几率多）的情形，如火电厂。外桥接线－－桥靠近线路侧主变故障或检修时：其余三回路可以继续工作，线路不会停电。线路