发电厂电气部分-第四章1

第四章电气主接线及设计主接线的基本要求、典型接线形式以及主要设备的作用、配置原则，主变压器选择、限制短路电流的方法、各种类型发电厂或变电站电气主接线的特点和主接线设计的一般原则、步骤。第一节电气主接线的基本要求一、主接线的基本要求电气主接线：又称为电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。对主接线的基本要求：可靠性、灵活性、经济性柜编号柜型号用途容量备用联络电流互感器和避雷器所用电备用同左同左同左同左同左同左同左同左同左同左§·35§·35同左同左同左¦¶(40¦¶4)¦¶(40¦¶4)主变出线GN6-10T/400GM6系列ZW7-35GW4-35DLSJ-35RXWO.RW10-10-35-66GW4-35D架空线x┴备用电源GN6-10T/400GM6系列GN6-10T/600ZnO-10制图张启忠班级电力05-2校核附录变电站主接线方式1．可靠性可靠性：是指一个元件、一个系统在规定的时间内及一定条件下完成预定功能的能力。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求。分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。(1)发电厂或变电站在电力系统中的地位和作用。(2)负荷性质和类别。(3)设备的制造水平。(4)长期实践运行经验。主接线可靠性的具体要求：通常定性分析和衡量主接线可靠性时，从以下几方面考虑：（1）断路器检修时，能否不影响供电；（2）线路、断路器或母线故障时以及母线或母线隔离开关检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对I、Ⅱ类负荷的供电；（3）尽量避免发电厂或变电站全部停电的可能性；（4）对装有大型机组的发电厂及超高压变电所，应满足可靠性的特殊要求。评估供电可靠性的主要指标有停电频率、每次停电的持续时间及用户在停电时的生产损失。2．灵活性灵活性包括以下几个方面：(1)调度灵活，操作方便(2)检修安全(3)扩建的方便3．经济性经济性主要从以下几方面考虑：(1)节省一次投资(2)年运行费小(3)占地面积小(4)在可能情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益发电厂和变电站基本建设的程序一般分为：初步可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图设计等四个阶段。电气主接线设计在各阶段中随着要求、任务的不同，其深度、广度也有所差异，但总的设计原则、方法和步骤基本相同。其设计步骤和内容如下：二、电气主接线的设计程序1．对原始资料分析（1）工程情况（2）电力系统情况（3）负荷情况（4）环境条件（5）设备供货情况2．主接线方案的拟定与选择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．编制工程概算主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种连接方式，它以电源和出线为主体。由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样，因而为便于电能的汇集和分配，在进出线数较多时(一般超过4回)，采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。而与有母线的接线相比，无汇流母线的接线使用电气设备较少，配电装置占地面积较小，通常用于进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂或变电站。有汇流母线的接线形式可概括地分为单母线接线和双母线接线两大类。无汇流母线的接线形式主要有单元接线、桥形接线和角形接线。第二节主接线的基本接线形式什么叫馈线？馈线与出线有何区别？什么叫馈线柜？所谓馈线就是指纯粹的由电源母线分配出去的配电线路，直接到负荷的负荷线。而出线尽管也是从电源母线分配出去的线路，但是它可能是连接别的电源的联络线，所谓“馈”，含有赠与、给的含义。与“出”是一种事物的两种不同说法。是电力系统常用的技术词汇。所谓的馈电柜，就是通过该柜子把电能馈出（分配）给不同负荷（用户）的电力配电装置。馈线就是供电线，馈线是总的说法，出线是对于馈线柜而言的。若从负载来看，馈线柜的出线也是向它供电的线，也可称为馈线。馈线柜是将线路重新分配的接线柜。“十一五”国家级规划教材图4—1所示为单母线接线，其供电电源在发电厂是发电机或变压器，在变电站是变压器或高压进线回路。一、单母线接线及单母线分段接线(一）单母线接线图4—1单母线接线“十一五”国家级规划教材每条回路中都装有断路器和隔离开关，紧靠母线侧的隔离开关称作母线隔离开，靠近线路侧的隔离开关称为线路隔离开关。由于断路器具有开合电路的专用灭弧装置，可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流，故用来作为接通或切断电路的控制电器。若馈线的用户侧没有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设线路隔离开关。但是由于隔离开关费用不大，为了阻止过电压的侵入或用户启动自备柴油发电机的误倒送电，也可以装设。若电源是发电机，则发电机与其出口断路器之间可以不装隔离开关，因为该断路器的检修必然在停机状态下进行；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连接点。QE是线路隔离开关的接地开关，用于线路检修时替代临时安全接地线。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。此外，对35kV及以上的母线，在每段母线上亦应设置1～2组接地开关或接地器，以保证电器和母线检修时的安全。倒闸操作:发电厂和变电所电气设备有运行、备用和检修三种工作状态。由于正常供电的需要或故障的发生，而转换设备工作状态的操作称为“倒闸操作”。倒闸操作正确与否，直接影响安全运行。倒闸操作“五防”①防止带负荷拉合隔离开关②防止带地线合隔离开关③防止带电挂接地线④防止误拉合断路器⑤防止误入带电间隔根据QF和QS的作用不同，在倒闸操作中必须保证正确的操作顺序。以投切线路WL2为例，顺序如下：切除WL2（断电）顺序拉开QF2→QS22→QS21投入WL2（送电）顺序合上QS21→QS22→QF2停送电操作必须严格遵守运行操作顺序：a隔离开关与断路器的关系是“隔离开关先合后断”b母线侧隔离开关与线路侧隔离开关关系是“母线侧隔离开关先合后断”c隔离开关“先合后断”必须在断路器断开的情况下或等电位的情况下才能进行操作。停电时为何不能先断QS21？如果先断QS21，主控室装置也显示QF2已经断开，但如果其实际没有断开，此时断开QS22，将产生大电弧，对地放电，属于带负荷拉刀闸，相当于母线对地短路，母线保护动作，整个出线全部停电，发电机产生电能送不出去，整个出线无电，将造成大面积停电。如先断QS22，就算出现故障，只会造成一条出线停电。可以发现，基本的操作原则是：操作QS必须是在QF断开的时候进行；投入QS时，从电源侧往负荷侧合上QS；退出QS时，从负荷侧往电源侧拉开QS。为了防止误操作，除严格按照操作规程实行操作票制度外，还应在隔离开关和相应的断路器之间，加装电磁闭锁、机械闭锁或电脑钥匙。单母线接线优点是：接线简单，操作方便、设备少、经济性好，并且，母线便于向两端延伸，扩建方便。同时，QS隔离开关不作为操作电器，仅用作隔离电压。单母线接线缺点是：①可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就是要造成全厂或全所长期停电。②调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。应用：一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。单母线分段接线如图4—2所示。单母线用分段断路器QFD进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性；(二）单母线分段接线图4—2单母线分段接线对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电；两段母线同时故障的几率很小，可以不予考虑。在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一段母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。通常，为了限制短路电流，简化继电保护，在降压变电站中，采用单母线分段接线时，低压侧母线分段断路器常处于断开状态，电源是分列运行的。为了防止因电源断开而引起的停电，应在分段断路器QFD上装设备用电源自动投入装置，在任一分段的电源断开时，将QFD自动接通。分段的数目，取决于电源数量和容量。段数分得越多，故障时停电范围越小，但使用断路器的数量亦越多，且配电装置和运行也越复杂，通常以2～3段为宜。应用：中、小容量发电厂和变电站的6～10kV接线中。但是，由于这种接线对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线数目，使整个母线系统可靠性受到限制，所以，在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时，一般不予采用。一般每段母线上所接发电机容量为12MW左右，每段母线上出线不多于5回；35-63KV配电装置出线4-8回；110-220KV出线3-4回。双母线接线有两组母线，并且可以互为备用，如图4-3所示。每一电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器(简称母联断路器)QFC来实现。二、双母线接线及双母线分段接线(一）双母线接线图4—3双母线分段接线有两组母线后，使运行的可靠性和灵活性大为提高。其特点如下：(1)供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电。检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此隔离开关相连的该组母线，其他电路均可通过另一组母线继续运行.上述所有操作均涉及到“倒母线”，其操作步骤必须正确。例如a：欲检修任一工作母线，可（通过母联）把全部电源和线路倒换到备用母线上。其步骤是：其一，先合上母联断路器两侧的隔离开关，再合母联断路器QFC，向备用母线充电，这时，两组母线等电位。其二，为保证不中断供电，按“先通后断(先合后拉)”原则进行操作，即先接通备用母线上的隔离开关(母线侧及出线侧)，再断开工作母线上的隔离开关。其三，完成母线转换后，再断开母联断路器QFC及其两侧的隔离开关，即可使原工作母线退出运行进行检修。以上操作是在进、出线带负荷情况下的母线倒换，称为“热倒”b：任一母线故障时，可将所有连接于该母线上的线路和电源倒换到正常母线上，使装置迅速恢复工作。这是在故障母线的进、出线没有负荷的情况下倒换操作，称为“冷倒”，对各回路的母线隔离开关是“先拉后合（先断后通）”，否则故障会转移到正常母线上。(2)调度灵活：各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要；通过倒换操作可以组成各种运行方式。①当母联断路器断开，一组母线运行，另一组母线备用，全部进出线均接在运行母线上，即相当于单母线运行。②两组母线同时工作（并列运行），并且通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，即称之为固定连接方式运行。这也是目前运行中最常采用的运行方式，它的母线继电保护相对比较简单。③有时为了系统的需要，亦可将母联断路器断开(处于热备用状态)，两组母线同时运行（分裂）。此时，这个电厂相当于分裂为两个电厂各向系统送电，这种运行方式常用于系统最大运行方式时，以限制短路电流。双母线接线还可以完成一些特殊功能。例如：用母联与系统进行同期或解列操作；当个别回路需要单独进行试验时(如发电机或线路检修后需要试验)，可将该回路单独接到备用母线上运行；当线路利用短路方式熔冰时，亦可用一组备用母线作为熔冰母线，不致影响其他回路工作等。(3)扩建方便：向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。由于双母线接线有较高的可靠性，广泛用于：出线带电抗器的6～10kV配电装置；35～60kV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110～220kV出线数为5回及以上时。缺点：1）操作复