第四章 电气主接线及设计1讲解

WI WII
QS1 QS2 QS3 QS4 QS5
QS6
QF1 T1
QF2 QF3 T2
四、一台半断路器及4/3接线
1、一台半断路器接线
WL1
(1)3/2断路器接线的特点
(2)配置原则 (3)交叉接线特点
QS11 QF1
QS12 QS13
QS21
(4)适用范围
QF2 QS22
2、4/3接线
QS31 QS33
另外当系统中有穿越功率通过高压侧,或桥形接线的2条
线路接入环网时。 WL1 优缺点
适用范围
QS12
小容量发电厂或变 QF1
电站，以及作为最终 QS11
WL2
WL1
WL2
QS22 QF2 QS21
QS5 QS3
QS6 QS4
QS1 QS31 QF3 QS32 QS2
将发展为单母线分段 QS1 QS31 QF3 QS32 QS2
1、对原始资料的分析 设计电厂容量:2×50+2×300MW=700MW; 占系统总容量700/(3500+700) ×100%=16.7%; 超过系统检修备用容量8%~15%和事故备用容量10%的 限额。 说明该厂在系统中的作用和地位至关重要。 由于年利用小时数为6500h>5000h，远大于电力系统发 电机组的平均最大负荷利用小时数。 该电厂在电力系统中将主要承担基荷,从而在设计电气主 接线时务必侧重考虑可靠性。
4-4 限制短路电流的方法
一、选择适当的主接线形式和运行方式
1、发电机组采用单元接线 2、环形电网开环运行 3、并联运行的变压器分开运行 二、装设限流电抗器
1、在发电机电压母线上装设分段电抗器 2、在发电机电压电缆出线上装设出线电抗器 3、装设分裂电抗器 三、采用低压绕组分裂变压器
4-5 电气主接线设计举例
双母线接线的适用范围
(1)6~10kV配电装置，当短路电流较大出线需带电抗器; (2)35~60kV配电装置当出线回路超过8回时，或连接的电 源较多、负荷较大。 (3)110~220kV配电装置出线回路为5回及以上时。
2、双母线分段接线
应用：6~10kV进出线或电源较多,输送功率较大时,为限 制短路电流,选择轻型设备,常采用双母线三分段。
(1)节省一次投资；(2)占地面积少；(3)电能损耗少。
二、电气主接线设计的原则
三、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器选择
4、绘制电气主接线图
5、编制工程概算
发电厂电气主接线设计举例
某火力发电厂原始资料 供热式机组2× 50MW (UN=10.5kV)； 凝汽式机组2×300MW(UN=18kV)； 厂用电率6%，机组年利用小时Tmax=6500h。 电力负荷及与电力系统连接情况资料 (1)10.5kV电压级Pmax=20MW，Pmin=15MW， cos φ =0.8，电缆馈线10回。 (2)220kV电压级Pmax=250MW，Pmin=200MW， cos φ =0.85， Tmax=4500h，架空线5回。 (3)500kV电压级与容量为3500MW的电力系统连接，系 统归算到本电厂500kV母线上的标幺电抗0.021(基准容量为 100MV·A)，500kV架空线4回，备用线1回。
为选择轻型电气设备，应在分段处加装母线电抗器，各
条电缆馈线上装设线路电抗器。
220kV
500kV
5
Pmax=20MW
5
Pmin=15MW
(2)220kV电压级 出线回路数大于4回，为使其出线断路器检修时不停电， 拟采用单母线分段带旁路接线或双母线带旁路接线。 从10kV送来剩余容量： 2×50-[(2×50×6%)+20]=74MW， 不能满足220kV最大负荷250MW的要求。 拟以1台300MW机组按发电机—变压器单元接线形式接 至220kV母线上， 剩余容量或机组检修时不足容量应如何处理? 由联络变压器与500kV接线连接，相互交换功率。
10.5kV电压级:地方负荷容量最大为20MW,共有10回电缆 馈线,与50MW发电机机端电压相等，采用直馈线为宜。
18kV电压级: 300MW发电机出口电压，既无直配负荷, 又无特殊要求,拟采用单元接线形式。
220kV电压级:出线回路数为5回，为保证检修出线断路 器不致对该回路停电，拟采取带旁路母线接线形式为宜。
2、双母线带旁路母线的接线
(1)普通双母线带旁路母线的接线
(2)利用旁路兼母联(母联兼旁路)的双母线带旁路接线 3、旁路母线设置的原则 4、电源侧断路器是否接入旁路母线
5、设置旁路设施 WL1
WL2
WL3
WL4
QS16 QF4
QS17 QF5
QS18 QF6
QS19 QF7
QS7 QS8 QS9 QS10 QS11 QS12 QS13 QS14 QS15
第四章 电气主接线及设计
250MW
282MW 74MW
106MW 176MW
300MW
发电厂电气部分
(3)500kV电压级 500kV负荷容量大，为保证可靠性，有多种接线形式， 经定性分析筛选后，可选用的方案为双母线带旁路接线和 一台半断路器接线。 通过联络变压器与220kV连接，并通过一台三绕组变压 器联系220kV及10kV电压，以提高可靠性。 将一台300MW机组与变压器组成单元接线，直接将功率 送往500kV电力系统。
厂 备 用 电 源
某新建热电厂原始资料如下
1、发电厂规模： ①装机容量：2台QFQ-50-2机组，额定电压10.5kV，功 率因数为0.8；2台QFN-100-2机组，额定电压10.5kV，功率 因数为0.85。 ②厂用电率：按10%考虑。 2、电力负荷及与电力系统连接情况： ①10.5kV电压级:电缆馈线14回,每回平均输送容量3MW。 10.5kV最大综合负荷为35MW，最小负荷为25MW，功率 因数为0.8。 ②60kV电压级: 架空线路2回,60kV最大负荷为30MW,最 小负荷为20MW，功率因数为0.8。 ③220kV电压级: 架空线路6回，220kV与电力系统连接， 接受该厂的剩余功率。
QF3 QS32
QS2 WL3
T1 T2
WL2 WI
WII WL4
六、单元接线
1、发电机-双绕组变压器单元接线 2、发电机-三绕组变压器(自耦变压器)单元接线
3、发电机-变压器-线路单元接线
4、发电机-双绕组变压器扩大单元接线
5、发电机-分裂变压器扩大单元接线
QS12
QS1 QF1
T
QS2
G ~
QS1 QF1
某新建热电厂原始资料如下
1、发电厂规模： ①装机容量：2台QFQ-50-2机组，额定电压10.5kV，功 率因数为0.8；2台QFN-100-2机组，额定电压10.5kV，功率 因数为0.85。 ②厂用电率：按10%考虑。 2、电力负荷及与电力系统连接情况： ①10.5KV电压级：电缆馈线18回，每回平均输送容量 3MW。10kV最大综合负荷为50MW，最小负荷为40MW， 功率因数为0.8。 ②60kV电压级: 架空线路8回,60kV最大负荷为60MW,最 小负荷为40MW,功率因数为0.85。 ③220kV电压级: 架空线路6回，220KV与电力系统连接， 接受该厂的剩余功率。
500kV电压级:与系统有4回馈线，最大可能输送的电力为 700-15-200-700×6%=443MW。500kV电压级的接线对可靠 性要求应当很高。
2、主接线方案的拟定 (1)10kV电压级 10kV出线回路多,发电机单机容量为50MW， 根据设计规程规定：当每段母线超过24MW时，采用双 母线分段接线，将2台50MW机组分别接在两段母线上。 剩余功率通过主变压器送往电压220kV。 50MW机组为供热式机组,通常“以热定电”,机组年负荷 小时数较低,即10kV电压级与220kV电压之间按弱联系考虑, 只设1台主变压器； 10kV电压最大负荷20MW，远小于2×50MW发电机组装 机容量，即使在1台发电机检修的情况下，也可保证该电 压等级负荷要求。
4-3 主变压器的选择
一、主变压器容量和台数的确定原则
1、单元接线的主变压器 2、具有发电机电压母线接线的主变压器
3、连接两种升高电压母线的联络变压器
4、变电站主变压器 二、变压器型式和结构的选择原则 1、三相变压器与单相变压器 2、双绕组变压器与三绕组变压器 3、普通型变压器与自耦变压器 4、分裂绕组变压器的选用 5、调压方式 6、绕组接线组别 7、冷却方式的选择
Tห้องสมุดไป่ตู้
QS2
G ~
QS3 QF3
T
QS1 QS2
QF1 QF2
G1
G2
~
~
QS3 QF3
T
QS1
QS2
QF1
G1 ~
QF2
G2 ~
QF1 QS11
T QS21 QF2 QS22
QS3
QF3
G ~
七、桥形接线
1、内桥接线
适用于线路较长和变压器不需要经常切换的情况。
2、外桥接线 适用于线路较短和变压器需要经常切换的情况。
4-2 主接线的基本接线形式 一、单母线接线及单母线分段接线
1、单母线接线 2、单母线分段接线
6~10kV出线在6回及以上时，每段所接 容量不超过25MW；35~60kV出线回路数 不超过8回；110~220kV出线回路数不宜 超过4回。
二、双母线接线及双母线分段接线
1、双母线接线 (1)检修任一组母线都不必停止对用户供电 (2)一组母线故障后能迅速恢复供电 (3)检修任一组母线隔离开关不影响其它回路运行 (4)检修任一出线断路器可用母联断路器代替其工作
第四章 电气主接线及设计
4-1 电气主接线设计原则和程序
一、对电气主接线的基本要求 1、可靠性 (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。
2、灵活性 (1)操作的方便性； (2)调度的方便性； (3)扩建的方便性。 3、经济性
(1)与3/2接线相比有何特点 QS32 QF3
(2)应用范围
T1
WL2 WL3 T2
WI
WII T3
五、变压器—母线接线
WL1
WL2
WI
QS1
QS11
QF1
QS12 QS13
QS21 QF2
QS22
WII QS2
T1 T2
WL1
QS1
QS11
QF1
QS12 QS13
QS21 QF2
QS22
QS31 QS33
QF4 QS42
不适用于回路数较多的情况。一般最多 用到六角形，以减少开环运行所带来的 不利影响。
适用于110kV及以上的配电装置。
QS11
QF1
QS1
QS12
QS22 QF2
QS2 QS21
T1
T2
QS3
WL2
九、典型主接线分析
1、火力发电厂电气主接线 (1)地方性火电厂的特点 (2)区域性火电厂 2、水力发电厂电气主接线 3、变电站电气主接线
220~500kV容量较大的发电厂或变电所高压接线，有时 采用双母线三分段或四分段接线。
三、带旁路母线的单母线和双母线接线
1、单母线带旁路母线的接线 ①普通单母线带旁路母线接线 ②单母线分段带旁路接线
③利用分段兼旁路(旁路兼分段) 单母线分段接线
单母线(或分段)带旁路母线的应用范围 (1)6~10kV屋内配电装置一般情况下不装设旁路母线。 (2)35~60kV配电装置一般不设旁路母线，因为重要用户 多为双回路供电，允许停电检修断路器。如果线路断路器 不允许停电检修，在采用单母线分段接线时可考虑增设旁 路母线，但多用分段断路器兼作旁路断路器。 (3)110~220kV如果采用单母分段，一般应设置旁路母线 且以专用旁路断路器为宜。 (4)凡采用SF6断路器的接线，可不装设旁路母线。
QF1
QF2
或双母线接线的初期 T1
T2
T1
T2
接线方式
八、角形接线
1、三角形接线 2、四角形接线
优点
WL1
QS1 QS11 QF1 QS12
QS2
WL2
QS21
QS32
QF2 QS22
QF3 QS31
WL1
缺点
QS3
QS4
配置原则
T1
QS31
QS41
应用
QF3
QS32
多角形接线，一般用于回路数较少、