第4章 电气主接线(山东电力院发输变电讲义)

第4章电气主接线4.1电气主接线设计的基本要求4.2各级电压配电装置的基本接线设计4.3电气主接线型式设计4.4主接线设计中的设备配置4.5发电机及变压器中性点的接地方式4.1电气主接线设计的基本要求(含接入系统设计要求)4.1.1主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求4.1.1.1可靠性。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。4.1.1.2灵活性。灵活性是指适应发电厂、变电所不同时期各种不同运行工况要求的能力。主接线应满足调度灵活性、检修灵活性及扩建灵活性。4.1.1.3经济性。主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。(1)投资省(2)占地面积少。4.1.2接入系统设计要求4.1.2.1发电厂接入系统设计要求（16.5.4)4.1.2.2对发电机与主变压器的要求。(1)容量为60MW及以下机组的发电厂，接于发电机电压母线的主变压器不应少于2台，其总容量应在考虑逐年负荷发展的基础上满足下列要求：1)发电机电压母线的负荷为最小时，能将剩余功率送人电力系统2)发电机电压母线的最大一台发电机停运或因供热机组热负荷变动而需限制本厂出力时，应能从电力系统受电，以满足发电机电压母线最大负荷的需要。(2)与容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器，若不受运输条件的限制，应用三相变压器；与容量为600MW机组单元连接的主变压器应综合运输和制造条件，经技术经济比较可采用单相或三相变压器。当选用单相变压器组时，应按所连接电力系统的设备的条件确定是否需要装设备相.(3)容量为200MW及以上的发电机与主变压器为单元连接·时；·该变压器的容量可按电机的最大连续容量扣除一台厂用工作变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温升在标准环境温度或冷却水温度下不超过65度的条件进行选择。(4)最小机组容量为IOOMW及以上发电厂的出线电压不应超过两种。发电厂附近少量的负荷宜由地区网供电。对热电厂附近地区负荷的供电电压及供电方式应经技术经济比较确定。(5)当最大机组容量为125MW及以下的发电厂以两种升高，电压向用户供电或与电力系统连接时，其主变压器宜采用三绕组变压器，但每个绕组的通过功率应达到该变压器额定量的15％以上。容量为200MW及以上的机组不宜采用三绕组变压器，如；高压和中压间需要联系时，在发电厂设置联络变压器或经变电所进行联络。若两种升高电压均系中性点直接接地系统，且技术经济合理时，可选用自耦变压器，主要潮流方向应为低压和中压向高压送电。（6)对潮流变化大和电压偏移大的联络变压器可采用有载调压变压器。4.1.3国家标准电压系列三相交流3kV及以上的设备与系统的额定电压为：3、6、10、35、66、110、220、330、500、750kV.4.2各级电压配电装置的基本接线设计4.2.16~220kV高压配电装量的基本接线对于6~220kV高压配电装置的接线，大致分为两类：(1)有汇流母线的接线：单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、双母线分段接线、一台半接线、三分之四接线、增设旁路母线的接线等。(2)无汇流母线的接线：变压器一线路组单元接线、扩大单元接线、联合单元接线、桥形接线、角形接线等。变压器-线路单元接线内桥接线外桥接线单母线接线单母线分段接线双母线接线21双母线单分段接线旁路母线专用旁路断路器双母线增设旁路母线的接线旁路母线母联兼旁路断路器双母线分断兼旁路母线旁路单母线增设旁路母线的接线角形接线角形接线旁路母线双母线双母线四分段带旁路母线接线一个半断路器接线变压器-母线接线4.3电气主接线型式设计4.3.1大中型火力发电厂的电气主接线设计大中型火力发电厂包括发电机组容量为125一600MW组的凝汽式火力发电厂，也包括50MW级及以上的供热式机组的热电厂。4,3.1.1大型电厂的电气主接线特点与接线方式（1）主接线特点。大型电厂一般指总容量为1000MW及以上、单机容量为200MW及以上。其接线特点是：1)发电机一变压器采用简单可靠的单元接线方式。有发电机一变压器单元接线、扩大单元接线、联合单元接线和发电机一变压器一线路单元接线等，直接接入高压或超高压配电装置。2)大型电厂的所有发电机一变压器单元有部分接入超高压配电装置、部分接入20kV配电装置；也有全部接入超高压配电装置的。3)接入220kV配电装置的单机容量最大一般不超过300MW。(2)接线方式。1)发电机一变压器单元接线。一台机组接一台主变压器(双绕组、三绕组或自耦变压器)。100MW发电机电压为10.5kV，一般与变压器单元连接，但也可接至发电机电压母线。125MW发电机则与变压器单元连接。200MW及以上大机组一般都采用与双绕组变压器组成单元接线而不与三绕组变压器组成单元接线，当发电厂具有两种升高的电压等级时，则装设联络变压器。其原因为：a)-d)8回220kV40MVA360MVA2*300MW360MVA40MVA750MVA4*300MW360MVA联络变500kV6*300MWYM电厂接线6个发电机-变压器单元分别接入220kV、500kV配电装置，设联络变，其第三绕组做厂用启动或备用电源。2)发电机一变压器扩大单元接线(分裂变压器或双卷变压器)。两台或两台以上机组接一台主变压器。这种接线适用范围较广，扩大单元的主变压器容量要与电力系统的总容量和备用容量相适应，一般不大于系统总装机容量的10％，并要满足主变压器故障或检修时系统稳定运行的要求。当发电机的容量与升高电压等级所能传输容量相比，发电机容量较小而不配合时，可采用两台发电机接一台主变压器的扩大单元接线，以减少主变压器、高压断路器和高压配电装置间隔。当采用扩大单元接线时，发电机出口应装设断路器和隔离开关。200-300MW机组接至500kV配电装置时，相对机组容量较小，因而可采用两台200--300MW机组与一台主变压器接成扩大单元。500kV220kV240MVA4*200MW2*200MWJZ电厂2*200MW机组扩大单元接线3)发电机一变压器一线路组联合接线。两组或两组以上单元接线在高压侧的联合。4)发电机一变压器一线路组单元接线。属无母线类。为了节约用地和投资厂内升压站不设高压或超高压配电装置，发电机经变压器升压直接以送电线路接到附近的枢纽变电所。也有在两单元接线问加连接桥断路器形成桥型接线。连接桥可接在两线路断路器的内侧或外侧。也有在内侧和外侧同时加连接桥，形成角形接线。技术经济合理时，容量为200MW及以上的机组可采发机电—变压器一线路组的单元接线。大型电厂采用发电机一变压器一线路单元接线，厂内不设高压配电装置，将电能直接输送到附近枢纽变电所。接至7km外枢纽变电所220kV2*300MW2*320MW(2*320MW+2*300MW)DG电厂接线5)一厂两站接线个别大型电厂建设互不联系的同一电压或两种电压的两个配电装置，使在同一场地上有多台机组的一座大容量区域发电厂在电气上分为为两座发电厂。这对系统采说，相当于两座独立的发电厂，它们之间的电气距离等于由发电厂的两个升压站到并列运行的枢纽变电所的线路长度之和，这样可限制发电厂内高压配电装置过大的短路电流。6回220kV4回220kV扩建原有4*200MW2*250MW2*125MWDH电厂接线（一厂两站）4.3.1.2大中型火力发电厂的电气主接线设计有关规定(1)容量为60MW及以下机组的发电机电压选择(2)若接入电力系统发电厂的机组容量相对较小，与电力系统不相配合，且技术经济合理时，可将两台发电机与一台变压器（双绕组变压器或分裂绕组变压器)作扩大单元连接，也可将两组发电机双绕组变压器组共用一台高压侧断路器作联合单元连接。（3）发电机电压母线可采用双母线或双线分段的接地方式。为限制短路电流、可在母线分段回路装设电抗器。如不能满足要求，可在发电机或主变压器回路装设分裂电抗器，也可在直配线上装设电抗器（4）母线分段电抗器的额定电流应按母线上因事故面切除最大一台发电机时可能通过电抗器电流进行选择；当无确切负何资料时，也可按该发电机额定电流的50%—80％选择。(5)技术经济合理时，容量为200MW及以上的机组可采用发电机－变压器－线路组的单元接线。(6)隔离开关的配置要求，参见4．4．2．1第(3)、(4)项。(7)300—500kV线路并联电抗器回路不宜装设断路器或负荷开关厂但在某些特定的功能和运行方式等条件下，也可装设。接入300-500kV联络变压器低压侧的并联电抗器与其电源的连接宜采用单母线接线方式。(8)断路器的配置要求，参见4．1.1.l．(9)容量为200MW及以上发电机的引出线、厂用分支线以及电压互感器与避雷器等回路的引下线应采用全连式分相封闭母线(10)发电机中性点的接地方式可采用不接地、经消弧线圈或高电阻接地的方式。容量为300MW及以上的发电机应采用经消弧线圈或高电阻接地的方式。(11)35-220kV配电装置的接线方式应按发电厂在系统中的地位、负荷的重要性、出线回路数、设备特点、配电装置型式以及发电厂的单机和规划容量等条件确定。(12)当发电厂以220kV电压接入系统时，如采用双母线分段接线，可按下列条件设置分段断路器：1）容量为200MW及以下的机组；当发电厂总装机容量在800MW及以上，且220k配电装置进出线回路数达10—14回时,可采用双母线单分段接线,当发电厂总装机容量在1000MW及此上，且220kV配电装置进出线回路数达15回及以上时，可采用双母线双分段接线。2)容量为300MW机组，当发电厂总装机在三台及以上，在选用双母线分段接线时，应考虑电力系统稳定和地区供电可靠性的要求，当任一台断路器发生故障或拒动时；按系统稳定和地区供电可允许切除机组的台数和出线回路数来确定采用双母线单分段或双分段接线。对容量超过10000MW的大型电力系统，如发电厂装有3-4台机组时，可采用双母线单分段接线；机组超过四台时，可采用双母线双分段接线。对容量在5000~10000MW：的中型电力系统，当发电厂装有三台机组时，可采用双母线单分段接线；当发电厂装有四台机组时，可采用双母线双分段接线。3)当采用双母线双分段接线的220kV配电装置布置困难时，也可考虑采用双母线单分段接线。(13)330~500kV配电装置的接线必须满足系统稳定性和可靠性的要求、同时也应考虑运行的灵活性和建设的经济性。当进出线回路数为6回及以上，配电装置在系统中具有重要地位时，宜采用一台半断路器接线；进出线回路数少于六回，如能满足系统稳定性和可靠性的要求时,也可采用双母线接线。4.3.2小型火力发电厂的电气主接线设计4.3.2.1发电机额定电压选择4.3.2.2发电机电压母线接线方式4.3.2.3根据短路电流，装设电抗器4.3.2.4电抗器额定电路选择4.3.2.5隔离开关设置4.3.2.6断路器设置4.3.2.735-110kV配电装置接线4.3.2.8发电机中性点4.3.2.9变压器中性点4.3.335-110kV变电所电气主接线设计4.3.435-110kV无人值班变电所电气主接线设计4.3.5220kV变电所电气主接线设计4.3.5.1220kV变电所中的110kV配电装置，当出线回路数在6回以下时宜采用单母线或分段单母线接线，6回及以上时，宜采用双母线接线。200kV终端变电所的配电装置，当能满足运行要求时，宜采用断路器较少的或不用断路器的接线，如线路变压器组或桥形接线等，当能满足电力系统继电保护要求时，也可采用线路分支接线。220kV配电装置出线在4回及以上时，宜采用双母线或其他接线。采用双母线或单母线的110~220kV配电装置，当断路器为少油(或压缩空气)型时，除断路器有条件停电检修外，应设置旁路母线。当110kV出线回路数为6回及以上，220kV出线为4回及以上时；可装设专用旁路断路器。4.3.5.235~63KV配电装置,当出线回路数为4-7回时,宜采用单母线或分段单母线，8回及以上时采用双母线；除断路器允许停电检修外,可设置旁路隔离开关或旁路母线。当出线为8