1、第三章：电气主接线l 对电气主接线的基本要求l 电气主接线的基本接线形式l 发电厂和变电所主变压器的选择l 限制短路电流的方法l 发电厂和变电所的典型电气主接线l 电气主接线设计原则和步骤l 电气主接线的设计举例概述概述 电气主接线也称为电气主系统或电气一次接线，他是由一次设备按电力生产的顺序和功能要求连接而成的接受和分配电能的电路，是发电厂、变电所电气部分的主体。也是电力系统网络的重要组成部分。电气主接线反映了发电机、变压器、线路、断路器和隔离开关等有关电气设备的数量、各回路中电气设备的连接关系及发电机、变压器、与输电线路、负荷间以怎样的方式连接，直接关系到电力体统运行的可靠性、灵活性和安全
2、性。第一节：对电气主接线的基本要求 对电气主接线的基本要求，概括的说应满足可靠性、灵活性、经济型。一一.可靠性可靠性1.发电厂和变电所在电力系统中的地位和作用；不同类型的发电厂和变电所的可靠性要求是不同的2.发电厂和变电所接入电力系统的方式；接入方式的选择与容量的大小、电压等级、负荷性质以及地理位置和输送电能距离等因素有关。3.发电厂和变电所的运行方式及负荷性质；在不同的季节所带负荷的性质可能不同、运行方式也不同，因此，要具体分析。4.设备的可靠性程度直接影响主接线的可靠性；主接线的可靠性是以、二次设备在运行中可靠性的综合，采用高质量的原件和设备，既可提高可靠性，又可简化接线。5.长期实践运行
3、经验的积累是提高可靠性的重要条件;通常从以下几个方面定性分析和衡量主接线的可靠性 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及母线断路器隔离开关检修时，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、类负荷的供电；3）发电厂或变电所全部停电的可能性；4）大机组和超高压的电气主接线能否满足对可靠性的特殊要求二、灵活性二、灵活性1.调度灵活 2.检修安全方便 3.扩建方便三、经济型三、经济型1.节约投资 2.占地面积少 3.年运行费用少第二节：电气主接线的基本接线形式 根据是否有母线，主接线的接线形式可以分为有母线、无母线两大类；u在进出线数较多时（一般超过4回），
4、为便于电能的汇集和分配，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。u但有母线后，配电装置占地面积较大，使用断路器等设备增多 一、有汇流母线的电气主接线 二、无汇流母线的电气主接线 一、有汇流母线主要体现为四种形式：主要体现为四种形式：1）单母线接线 2）双母线接线 3）一台半断路器接线 4）变压器母线组接线基本知识一：1、断路器：现场将其称为“开关”，具有灭弧作用，正常运行时可接入或断开电路，故障情况下，受继电器的作用，能将电路自动切断。2、隔离开关：可辅助切换操作，或用以与带电部分可靠地隔离。3、母线：起汇集和分配电能的作用。4、操作时：1）先合上隔离开关，后合上断
5、路器；2）先拉开断路器，后拉开隔离开关；3）对于断路器两端的隔离开关：先合上电源侧的隔离开关，后合上负荷侧的隔离开关；先拉开负荷侧的隔离开关，后拉开电源侧的隔离开关。基本知识二：1、同一回路中在断路器可能出现电源的一侧或两侧均应配置隔离开关，以便检修断路器时隔离电源。2、若馈线的用户侧无电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设线路隔离开关。若费用不大，为阻止过电压的侵入，也可装设。3、若电源是发电机，则发电机与其出口断路器之间可不装隔离开关。但为了便于对发电机单独进行调整和试验，也可装设隔离开关或设置可拆连接点。1.单母线接线特点：简单清晰、设备少、投资少运行操作方便，有利于扩建。可靠性和灵
6、活性较差，母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所接的电源；与之相接的所有的电力装置，在整个检修期间均需停止工作。图31 不分段的单母线接线（1）母线分段单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性。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。分段的数目，取决于电源数量和容量。通常以23段为宜。（2）加设旁路母线目的：为了检修出线断路器，不致中断该回路供电。当检修电源回路断路器期间不允许断开电源时，旁路母线还可与电源回路连接。图32分段的单母线接线图33 有专有旁路断路器的分段单母线带旁路母线接线图34 分段断路器兼作旁路断路器的接线图35 分段兼旁路断路器的其他接线
7、(a)不装母线分段隔离开关；（b）、（c）正常运行时旁路母线带电2.双母线接线双母线接线每回线路都经过一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线连接，母线之间通过断路器（简称母联）连接。双母线接线的特点：（1）供电可靠（2）调度灵活（3）扩建方便图36 一般双母线接线 常运行时，与工作母线连接的隔离开关接通，而备用母线连接的隔离开关常运行时，与工作母线连接的隔离开关接通，而备用母线连接的隔离开关及母联开关断开，其特点如下：及母联开关断开，其特点如下：（1）关于检修时的供电可靠性）关于检修时的供电可靠性（a）当工作母线检修或短路故障时，可利用母联开关把工作母线上的全部接线通过开关，倒换到备用母线上，
8、再将工作母线退出，进行检修，不致停电或仅短时停电（b）检修任一回路的母线隔离开关，仅停该线路，其余线路可以不停电，通过另一组母线继续运行。（c）检修任一出线断路器时，可采用搭跨条的办法只使该出线短时停电，跨条搭好后即可供电。（2 2）运行调度的灵活性）运行调度的灵活性(a)投入母联，两组母线同时运行，具有单母线分段接线的特点(b)断开母联，两组母线分裂运行。同样，为提高供电可靠性和检修出线断路器，不致对该回路停电，亦可采用双母线分段接线及双母线带旁路接线形式。前者广为火力发电厂用于发电机电压母线接线，后者则更广泛地被用于35kV以上多路出线时的接线形式(a)在特殊需要时，可用母联与系统进行同期
9、或解列操作。(b)当个别回路需独立工作或试验时可将该回路单独接到备用母线上进行。（3）特殊运行特殊运行图37 具有专用旁路断路器的双母线带旁 路接线图38 母联断路器兼作旁路断路器的接 线图39 双母线带旁路隔离开关接线图310 双母线三分段接线图311 双母线四分段接线图312 双母线四分段带旁路接线3.一台半断路器接线每两个回路用三台断路器接在两组母线，两回路间设一台联络断路器，形成一串，称为一台半断路器接线，又称二分之三接线。它又属于一个回路由两台断路器供电的双重连接的多环形接线。当只有两串时一般采用交叉连接形式，以提高可靠性。在进线和出线端安装隔离开关，以提高可靠性。特点：特点：具有很
10、高的可靠性。任一母线故障或检修，均不停电；任一断路器检修也不引起停电；甚至于两组母线同时故障的极端情况下，功率仍能继续输送。图313 一台半断路器接线4.变压器母线组接线特点：这种接线所用的断路器的台数，比双母线双断路器接线或双母线一台半断路器接线都要少，投资较省；它是一种多环路供电系统，当变压器质量有保证时，整个接线又具有较高的可靠性、运行调度灵活和便于扩建图315 变压器母线组接线二、无汇流母线二、无汇流母线主要体现为三种形式：主要体现为三种形式：1）单元接线 2）桥型接线 3）角型接线1.单元接线单元接线发电机与变压器直接连接成一个单元，组成发电机-变压器组，称为单元接线。发电机出口一般
11、不装设断路器，为调试发电机方便可装设隔离开关。对于200MW以上的机组，发电机出口多采用分相封闭母线，为减少开断点，可不装隔离开关，但应留有可拆点，以利于机组调试。特点：特点：接线简单，开关设备少，操作简便；因不设发电机电压级母线，使得在发电机和变压器低压侧短路时，短路电流相对于具有母线时，有所减小。图316单元接线关于发电机出口是否装设断路器的问题：关于发电机出口是否装设断路器的问题：目前我国及许多国家的大容量机组（特别是20OMW以上的机组）的单元接线中，发电机出口一般不装设断路器。其理由是，大电流大容量断路器（或负荷开关）投资较大，而且在发电机出口至主变压器之间采用封闭母线后，此段线路范
12、围的故障可能性亦已降低。甚至在发电机出口也不装隔离开关，只设有可拆的连接片，以供发电机测试时用。发发电机出口也有装设断路器的，其理由电机出口也有装设断路器的，其理由是：是：（1）发电机组解、并列时，可减少主变压器高压侧断路器操作次数，特别是5OOkV或220kV为一台半断路器接线时，能始终保持一串内的完整性。当电厂接线串数较少时，保持各串不断开（不致开环），对提高供电送电的可靠性有明显的作用。（2）起停机组时，可用厂用高压工作变压器提供厂用电，减少了厂用高压系统的倒闸操作，从而可提高运行可靠性。当厂用工作变压器与厂用起动变压器之间的电气功角相差较大（一般 150）时，这种运行方式更为需要。（3
13、）当发电机出口有断路器时，厂用备用变压器的容量可与工作变压器容量相等，且厂用高压备用变压器的台数可以减少。如我国规程规定，两台机组（不设出口断路器）要设置一台厂用备用变压器，而前苏联的设计一般为6台机组设置一台厂用备用变压器。这种单元接线，避免了由于额定电流或短路电流过大，这种单元接线，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择出口断路器时，受到制造条件或价格甚高等原因使得选择出口断路器时，受到制造条件或价格甚高等原因造成的困难。造成的困难。发电机与自耦变压器或三绕组变压器组成的单元接线：发电机与自耦变压器或三绕组变压器组成的单元接线：为了在发电机停止工作时，还能保持和中压电网之间的联系，在变
14、压器的三侧均应装断路器。发电机一变压器线路组成单元接线。它适宜于一机、一变、一线的厂、所。此接线最简单，设备最少，不需要高压配电装置。2.桥形接线 当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线的断路器最少。依照连接桥对于变压器的位置可分为内桥和外桥。运行时，桥臂上的联络断路器QF处于闭合状态。当输电线路较长、故障机率较多、两台变压器又都经常运行时，采用内桥接线较适宜；而在输电线路（以下简称线路）较短、且变压器随经济运行要求需经常切换或系统有穿越功率流经本厂（如两回线路均接入环形电网）时，则采用外桥接线更为适宜。在内桥接线中，当变压器故障时，需停相应线路；在外桥接线中，当线路故障时，需停相应的
15、变压器；在桥式接线中，隔离开关又作为操作电器，所以桥式接线可靠性较差。但由于这种接线使用的断路器少、布置简单、造价低，往往在3522OkV配电装置中得到采用。图317桥形接线3.角形接线角形接线中，断路器数等于回路数，且每条回路都与两台断路器相连接，检修任一台断路器都不致中断供电，隔离开关作为隔离电压的器件，只在检修设备时起隔离电源之用，从而具有较高的可靠性和灵活性。角形接线在开环和闭环两种运行状态时，各支路所通过的电流差别很大，可能使电器选择造成困难，并使继电保护复杂化。为防止在检修某断路器出现开环运行时，恰好又发生另一断路器故障，造成系统解列或分成两部分运行，甚至造成停电事故，一般应将电源
16、与馈线回路相互交替布置，如四角形接线按“对角原则”接线，将会提高供电可靠性。此外，角形接线也不便于扩建。这种接线多用于最终规模较明确的110kV及以上的配电装置中，且以不超过六角形为宜。图319 角形接线v 主变压器：在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器；v 联络变压器：用于两种电压等级之间交换功率的变压器；v 厂（所）用变压器或称自用变压器：只供本厂（所）用电的变压器。第三节：发电厂和变电所主变压器的选择一：主变压器台数、容量的选择原则一：主变压器台数、容量的选择原则二：主变压器形式的选择二：主变压器形式的选择一：主变压器台数、容量的选择原则一：主变压器台数、容量的选择原
17、则变压器台数、容量的确定原则 主变压器的台数、容量直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统510年发展规、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。1.关于主变压器台数选择问题 发电厂或变电所主变压器的台数与电压等级、接线形式、传输容量以及和系统的联系有密切关系。通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，在一种电压等级下，主变压器应不少于 2台；对弱联系的中、小型电厂和低压侧电压为610kV的变电所或与系统联系只是备用性质时，可只装1台主变压器；对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所
18、，可设3台主变压器。2.关于主变压器容量的选择问题如果变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足不了变电所负荷的需要，这在技术上是不合理的。因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电设备的投资。为此，在选择发电厂主变压器时，应遵循以下基本原则。1单元接线的主变压器容量的确定原则 单元接线时变压器容量应按来确定。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。2具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则 连接在发电
19、机电压母线与系统之间的主变压器的容量，应考虑以下因素：1）当后，主变压器应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统；2）当接在发电机电压母线上的。此时，应适当考虑发电机电压母线上负荷可能的增加以及变压器的允许过负荷能力；3）若发电机电压母线上接有两台或以上的主变压器时，当其中；4）对水电比重较大的系统，由于经济运行之要求，应充分利用水能。在，以满足发电机电压母线上最大负荷的要求。3连接两种升高电压母线的联络变压器容量的确定原则 1）联络变压器容量应能。2）联络变压器容量一般，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侧负荷的要求；同时，也可在线路检修或故障时，通过联络变压器
20、将剩余容量送入另一系统。3）联络变压器为了布置和引线方便，。其第三绕组，即低压绕组兼作厂用备用电源或引接无功补偿装置。4变电所主变压器容量确定原则 变电所主变压器容量，一般应。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对；对。是一种静止电器，运行实践证明它的工作是比较可靠的。，事故率较小。通常设计时，不必考虑另设专用备用变压器。但大容量单相变压器组是否需要设置备用相，应根据电力系统要求，经过经济技术比较后确定。按照以上原则确定变压器容量后，最终应选用靠近的国家系列标准规格。1.相数选择 2.绕组数选择 3.绕组连接方式 4.调压方式的选择 5.变压器的冷却方式选择主变压器型式时，应
21、考虑以下问题。单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。但是由于变压器的制造条件和运输条件的限制，特别是大型变压器，尤其需要考察其运输可能性，从制造厂到发电厂（或变电所）之间，变压器尺寸是否超过运输途中隧洞、涵洞、桥洞的允许通过限额；1相数的确定 变压器重量是否超过运输途中车辆、船舶、码头、桥梁等运输工具或设施的允许承载能力。若受到限制时，则宜选用两台小容量的三相变压器取代一台大容量三相变压器，或者选用单相变压器组。对500kV及以上电力系统中的主变压器相数的选择，除按容量、制造水平、运输条件确定外，更重要的是考虑负荷和系统情况、保证供电可靠
22、性，进行综合分析，在满足技术、经济的条件下来确定选用2.绕组数选择绕组数选择 国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分类有双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分裂式等型式变压器。发电厂如以两种升高电压级向用户供电或与系统连接时，可以采用：一般当；因为一台三绕组变压器的价格及所使用的控制电器和辅助设备，与相应的两台双绕组变压器相比都较少。但，否则绕组未能充分利用，反而不如选用两台双绕组变压器合理。对于，由于机组容量大，额定电流及短路电流都甚大，发电机出口断路器制造困难，价格昂贵，且对供电可靠性要求较高。所以，一般，而封闭母线回路中一般不装置断路器和隔离开关。况且，三绕组变压器由于制造上的原因
23、，中压侧不留分接头，只作死抽头，不利于高、中压侧的调压和负荷分配。为此，一般以采用双绕组变压器加联络变压器更为合理。v其，低压绕组可作为厂用备用电源或厂用启动电源，亦可连接无功补偿装置。当采用扩大单元接线时，应优先选用，这样，可以大大限制短路电流。v在110kV及以上中性点直接接地系统中，凡需，它损耗小、体积小、效率高，但限制短路电流的效果较差，变比不宜过大。3绕组接线组别的确定绕组接线组别的确定 变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星形“Y”和三角形“D”两种。因此，变压器三相绕组的连接方式应根据具体工程来确定。我国110kV及以
24、上电压，变压器三相绕组都采用“Y。”连接；35 kV采用“Y”连接，其中性点多通过消弧线圈接地；35 kV以下高压电压，变压器三相绕组都采用“D”连接。在发电厂和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响等因素，根据以上绕组连接方式的原则，主变压器接线组别一般都选用YN，dll常规接线。近年来，国内外亦有采用全星形接线组别的变压器。所谓“全星形”变压器，一般是指其接线组别为：YN，yno，yo（YN，yno，yno）或YN，yo（YN，yno）的三绕组变压器或自耦变压器。它不仅与 35 kV电网并列时，由于相位一致比较方便，而且零序阻抗较大，有利于限制短路电流。同时
25、，也便于在中性点处连接消弧线圈。但是，由于全星形变压器三次谐波无通路，因此，将引起正弦波电压畸变，并对通信设备发生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。4调压方式的确定 为了保证发电厂或变鬼所的供电质量，电压必须维持在允许范围内。通过变压器的分接头开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在上2。25以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30，其结构较复杂，价格较贵，只在以下情况下才予以选用：1）接于出力变化大的发电厂的主变压器，特别是潮流方向不固定，且要求变压器副边电压维持在一定水平时；
26、2）接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器。为保证供电质量，要求母线电压恒定时；3）发电机经常在低功率因数下运行时。5冷却方式的选择 电力变压器的冷却方式，随其型式和容量不同而异，一般有以下几种类型。（1）自然风冷却一般适于7500kVA以下小容量变压器。为使热量散发到空气中，装有片状或管形辐射式冷却器，以增大油箱冷却面积（2）强迫空气冷却又简称风冷式。容量大于10000kVA的变压器，在绝缘允许的油箱尺寸下，即使有辐射器的散热装置仍达不到要求时，常采用人工风冷。在辐射器管间加装数台电动风扇，用风吹冷却器，使油迅速冷却，加速热量散出。风扇的启停可以自动控制，亦可人工操作。（3
27、）强迫油循环水冷却单纯的加强表面冷却可以降低油温，但当油温降到一定程度时，油的粘度增加，以致使油的流速降低，对大容量变压器已达不到预期冷却效果，故采用潜油泵强迫油循环，让水对油管道进行冷却，把变压器中热量带走。在水源充足的条件下，采用这种冷却方式极为有利，散热效率高，节省材料，减小变压器本体尺寸。但要一套水冷却系统和有关附件，且对冷却器的密封性能要求较高。即使只有极微量的水渗入油中，也会严重地影响油的绝缘性能，故油压应高于水压（11.5）x105Pa，以免水渗入油中。（4）强迫油循环风冷却其原理同于强迫油循环水冷却。（5）强迫油循环导向冷却近年来大型变压器都采用这种冷却方式。它是利用潜油泵将冷
28、油压入线圈之间、线饼之间和铁芯的油道中，使铁芯和绕组中的热量直接由具有一定流速的油带走，而变压器上层热油用潜油泵抽出，经过水冷却器或风冷却器冷却后，再由潜油泵注入变压器油箱底部，构成变压器的油循环。（6）水内冷变压器变压器绕组用空心导体制成。在运行中，将纳水注入空心绕组中，借助水的不断循环，将变压器中热量带走。但水系统比较复杂，且变压器价格较高。第四节：第四节：限制短路电流的方法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 为了减小短路电流，可选用计算阻抗较大的接线和运行方式。如对大容量发电机可采用单元接线，尽可能在发电机电压级不采用母线；在降压变电所中可采用变压器低压侧分列运行方式，
29、即所谓“母线硬分段”接线方式；对具有双回路的电路，在负荷允许的条件下可采用单回路运行；对环形供电网络，可在环网中穿越功率最小处开环运行等。这些接线形式和采取的运行方式，其目的在于增大系统阻杭，减小短路电流。但这样可能会降低主接线的供电可靠性和灵活性二、加装限流电抗器 限流电抗器分为 1）普通型电抗器 2）分裂电抗器 3）低压分裂绕组变压器 限制短路电流的目的，在于使发电机回路及用户侧能采用轻型断路器。所谓“轻型”，是指断路器额定电流与所控制的电路额定电流相适应，两者额定容量匹配，使断路器及其相应的电器比较经济合理。反之，短路电流过大，就不得不选用更高等级的开断电流较大的断路器，即重型断路器，从
30、而使它及其相应的电器的选用不能作到经济合理。一般对610kV馈线及12MW发电机出口采用SN10型少油断路器；25MW发电机出口选S N3型少油断路器；50 MW发电机出口选S N4型少油断路器 上述选择均属轻型断路器。1加装普通电抗器 依据安装地点和作用，加装的普通电抗器可分为母线电抗器和线路电抗器两种。（1）线路电抗器 主要用来限制电缆馈线回路短路电流。由于电缆的电抗值较小且有分布电容，即使在电缆馈线末端发生短路，也和母线短路相差不多。为了出线能选用轻型断路器，同时馈线的电缆也不致因短路发热而需加大截面，常在出线端加装出线电抗器。它只能在电抗器以后如K 3点短路时，才有限制短路电流的作用。
31、；图323图324线路电抗器安装的各种情况：1)由于架空线路本身的感抗值人较大，不长一段线路就可以把出线上的短路电流限制到装设轻型断路器的数值，因此通常在架空线路上不装设电抗器。2)当线路电抗器后发生短路时（如K3点），电压降主要产生在电抗器上，这不仅限制了短路电流，而且能在母线上维持较高的剩余电压，一般都大于 65U。，这对非故障用户，尤其对电动机极为有利，能提高供电可靠性。3)（一般要求不应大于5 U 在直配线路上安装电抗器时，总投资加大，使配电装置构造复杂，在正常运行时亦将产生较大的电压损失。）和较多的功率损耗。所以，通常线路电抗器的额定电流多为 300600 A，电抗百分值取3 6 4
32、)出线电抗器在直配线路中的连接位置有两种方式，都能限制短路电流，从安装和运行角度来看，各有利弊。5)电抗器 L布置在断路器 QF外侧，如图3-24(a)所示，断路器则有可能因切除电抗器故障而损坏；6)电抗器若布置在断路器内侧，如图3-24(b)所示，当母线和断路器接线之间发生单相接地时，寻找接地点，操作比较多，而且出线电流互感器至母线的电气距离一般也较长，增加了母线系统故障机会。目前，我国采用图 3-24(a)的接线方式较多。(2)母线电抗器l母线电抗器装设在母线分段的地方，如图3-23中LI电抗器。其目的是让发电机出口断路器、变压器低压侧断路器、母联断路器和分段断路器等都能按各回路额定电流来
33、选择，不因短路电流过大而使容量升级。l母线分段处往往是正常工作情况下，电流流动最小的地方，在此装设电抗器，所引起的电压损失和功率损耗都比装在其它地方为小。无论厂内（KI或KZ点）或厂外（K3点）短路时，电抗器LI均能起到限流作用。l为了运行操作方便和减小母线各段间的电压差，母线分段一般不宜超过三段。母线电抗器用于限制并列运行发电机所提供的短路电流，其额定电流通常按母线上因事故切除最大一台发电机时可能通过电抗器的电流进行选择，一般取发电机额定电流的5080，电抗百分值取为812。2加装分裂电抗器 分裂电抗器在结构上与普通电抗器相似，只是绕组中心有一个抽头，如图3-25(a)所示。中间抽头3一般用
34、来连接电源，两个分支（又称两臂）1和2用来连接大致相等的两组负荷，从等值电路可以看出它的限流作用。图3-25（b）为分裂电抗器等值电路图；图3-25（C）为正常运行时，分裂电抗器的等值电路图。两个分支的自感相同，每个分支的自感电抗人XL=L。两个分支间有磁的耦合，若互感为M，则互感系数为 (一般为0.40.6)(2-1)式中L1、L2 分支1和2的电感。=LMLLM21 图325 于是，互感抗为 XMM=L f f XL （2 2）正常运行时，使两个分支电流大小相等，由于两电流反向流过两臂，每一分支的电压降为 UI XL I XMI XL（1-f）（2-3）若取f=0.5，则U0.5I XL，
35、即正常运行时，电抗器的运行电抗为0.5 XL。当分支1出线短路时，若忽略分支 2的负荷电流，分支1上的电压降为A U IXL，即短路时，电抗器的电抗为人。可见，当分裂电抗器的电抗值与普通电抗器的电抗值相同时，两者在短路时的限流作用一样。正常运行时，分裂电抗器的电压损失只是普通电抗器的一半，但比普通电抗器多供一倍的出线，则减少了电抗器的数目，减少了设备的占地面积，有利于设备布置，故被广泛应用。一般分裂电抗器的电抗百分值取812。分裂电抗器在主接线中的装设，如图2-22所示。图（a）装设在直配电缆馈线上，每个臂可以接一回出线或几回出线；图（b）为分裂电抗器串接在发电机回路中。此时，不仅起着出线电抗
36、器的作用，而且也起着母线电抗器的作用；图（C）为装设在变压器回路中。三、采用低压分裂绕组变压器 当发电机容量较大时，采用低压分裂绕组变压器，组成扩大单元接线，如图 3-26（a）所示。由于分裂绕组变压器在正常工作和低压侧短路时其电抗值不相同，从而起到限制短路电流效果。设X1为高压绕组电抗；X2，X2 分别为高压绕组开路时，两个低压分裂绕组的漏抗；X12为高低压绕组正常工作时的等值电抗。由图3-26（b）等值电路可知，在正常工作时，若通过高压绕组电流为I，每个低压绕组流过相同的电流为I2，其电压降关系式为 I X12=I X1+I/2*X2 故得 X12X1+X2 （24）正常工作时的等值电路图
37、如图3-26（c）所示。假设高压侧开路，低压侧一台发电机出口处短路，通过两分裂绕组的电抗为 X22=X2+X2如果 X2=X2则 X22=2X2 （2-5）由式（2-4）和式（2-5）可得 X12=X1+1/4 X22 （2-6）可见，低压分裂绕组正常运行时的电抗值，只相当于两分裂绕组出线（如2）发生短路时，来自另一发电机的短路电流将遇到X22（即2X2）的限制。遇到X1+X2=X12+X22的限制，这些电抗值都很大，能起到限制短路电流的作用。所以，对大容量发电机组，特别是复式双轴汽轮发电机组或具有双绕组的发电机，采用低压分裂绕组接线比较方便。如用于厂用高压变压器，可将两个低压分裂绕组接至厂用
38、电的两个不同的分段上。低压分裂绕组变压器，近年来在我国大容量发电厂中已逐步得到应用。图326 前面介绍的主接线基本形式，从原则上讲它们分别适用于各种发电厂和变电所。但是，由于发电厂的类型、容量、地理位置以及在电力系统中的地位、作用、馈线数目、输电距离的远近以及自动化程度等因素，对不同发电厂或变电所的要求各不相同，所采用的主接线形式也就各异。下面仅对不同类型发电厂的主接线特点作一介绍。分类为：分类为：1.火力发电厂电气主火力发电厂电气主接线接线.2.水力发电厂电气主水力发电厂电气主接线接线 3.变电所电气主接线变电所电气主接线一、一、火力发电厂电气主接线火力发电厂电气主接线 火力发电厂的能源主要
39、是以煤炭作为燃料，所生产的电能除直接供地方负荷使用外，都以升高电压送往电力系统。其一，凝汽式火电厂，在电力系统中地位和作用都较为重要，其电能主要以升高电压送往系统。其二，热电厂，它不仅生产电能还兼供热能，为工业和民用提供蒸汽和热水形成热力网，可提高发电厂的热效率。由于受供热距离的限制，一般热电厂的单机容量多为中、小型机组。无论是凝汽式火电厂或热电厂，它们的电气主接线应包括发电机电压接线形式及12级升高电压级接线形式的完整接线，且与系统相连接。发电厂升高电压级的接线形式，应根据输送容量大小、电压等级、出线回路数多少以及重要性等予以具体分析，区别对待，情况如下：可以采用双母线、单母线分段等接线，当
40、出线回路数较多时，还应增设旁路母线；当出线数不多，最终接线方案已明确者，也可采用桥形接线、角形接线；对电压等级较高、传递容量较大、地位重要者亦可选用一台半断路器接线形式。为了使发电厂升高电压级的配电装置布置简单、运行检修方便，一般升高电压等级不宜过多，通常以两级电压为宜，最多不应超过三级。图330 某中型热电厂的主接线举例说明：某热电厂发电机电压采用双母线分段主接线，主要供给地区负荷。l为限制短路电流，在电缆馈线回路中，装有出线电抗器；在母线分段处装设有母线电抗器。l10 kV母线各段之间，通过分段断路器和母联断路器相互联系，以提高供电的可靠性和灵活性。l在满足10kV地区负荷供电的前提下，将
41、G1、G2的剩余功率通过变压器T1、T2升压送往高压侧。G3、G4发电机采用双绕组变压器分别接成单元接线，直接将电能送入系统。单元接线省去了发电机出口断路器，既节约又提高了供电可靠性。为了检修调试方便，在发电机与变压器之间装设了隔离开关。该厂升高电压有 35 kV和 110 kV两种电压等级。变压器T1和 T2采用三绕组变压器，将1OkV母线上剩余电能按负荷分配送往两级电压系统。当任一侧故障或检修时，其余两级电压之间仍可维持联系，保证可靠供电。l35 kV侧仅有两回出线，故采用内桥接线形式；l10kV电压级由于较为重要，出线较多，采用双母线带旁路母线接线，并设有专用旁路断路器。l其旁路母线只与
42、各出线相接，以便不停电检修断路器。而进线断路器一般故障率较小，未接入旁路。l通常110kV电压以上，母线间隔较大，发生故障几率小，况且电压高，断路器价格昂贵，所以通常只采用双母线，较少采用双母线分段接线形式。这样可以减少占地面积。正常运行时，大多采用双母线按固定连接方式并联运行。图328举例说明：图为四台300MW大容量机组的凝汽式火力发电厂电气主接线。发电机与变压器采用容量配套的单元接线形式。G1、G2分别组成的发电机一变压器单元接线未采用封闭母线，在发电机与变压器之间装设了隔离开关。而在厂用变压器分支回路装设了断路器；G3及G4按发电机一变压器单元接线，采用分相封闭母线，主回路及厂用分支回
43、路均未装隔离开关和断路器厂用高压变压器采用低压分裂绕组变压器。在T13、T14厂用高压变压器的低压侧装设断路器，以便进行投切和控制。该厂升高电压级有220kV和500kV两级电压。500kV采用一台半断路器接线；22OkV采用双母线带旁路接线，并且变压器进线回路亦接入旁路母线。两种升高电压之间设有联络变压器T5。联络变压器T5选用三绕组自耦变压器，其低压侧作为厂用电备用电源和启动电源。二、水力发电厂电气主接线水力发电厂具有以下特点：l）水电厂以水能为资源，建在江、河、湖、泊附近，一般距负荷中心较远，绝大多数电能都是通过高压输电线送入电力系统，发电机电压负荷很小或甚至全无。2）水电厂的装机台数和
44、容量是根据水能利用条件一次确定的，一般不考虑发展和扩建。但可能因设备供应或负荷增长情况以及由于水工建设工期较长，为尽早发挥设备效益而常常分期施工。3）水电厂多建在山区狭谷中，地形比较复杂。为了缩小占地面积，减少土石方的开挖量和回填量，应尽量简化接线，减少变压器和断路器等设备的数量，使配电装置布置紧凑。4）水轮发电机启动迅速、灵活方便。一般正常情况下，从启动到带满负荷只需45min；事故情况下还可能不到lmin。而火电厂则因机、炉特性限制，一般需 6 8 h。l 水电厂常被用作系统事故备用和检修备用。对具有水库调节的水电厂，通常在洪水期承担系统基荷，枯水期多带尖峰负荷。很多水电厂还担负着系统的调
45、频、调相任务。水电厂的负荷曲线变化较大、机组开停频繁、设备年利用小时数相对火电厂为小，其接线应具有较好的灵活性。（5）水电厂比较容易实现自动化和远动化。水电厂电气主接线应尽可能地避免把隔离开关作为操作电器以及具有繁琐倒换操作的接线形式。根据以上特点，水电厂的主接线常采用单元接线、扩大单元接线；当进出线回路不多时，宜采用桥形接线和多角形接线；当回路数较多时，根据电压等级、传输容量、重要程度，可采用单母线分段、双母线，双母线带旁路和一台半断路器接线形式。举例说明1：图226所示中等容量水电厂主接线 由于没有发电机电压负荷，所以采用了发电机一变压器扩大单元接线，水电厂扩建可能性较小，其10kV高压侧
46、采用四角形接线，隔离开关仅作检修时隔离电压之用，不作操作电器，易于实现自动化。举例说明2：图3-29为一大容量水电厂主接线。G5、G6以单元接线形式直接把电能送往220kV电力系统.G1G4发电机采用低压分裂绕组变压器组成扩大单元接线。这样，不仅简化接线，而且限制了发电机电压短路电流。升高电压220kV侧采用带旁路的双母线接线。500kV侧为一台半断路器接线，并以自耦变压器作为两级电压间的联络变压器，其低压绕组兼作厂用电的备用电源和启动电源。图329 大容量水电厂主接线三、变电所电气主接线 根据变电所在电力系统中的地位、负荷性质、出线回路数、设备特点、周围环境及变电所的规划容量等条件和具体情况
47、，并满足供电可靠、运行灵活、操作方便、节约投资和便于扩建等要求。通常主接线的高压侧，应尽可能采用断路器数目较少的接线，以节省投资，减少占地面积。随出线数的不同，可采用桥形、单母线、双母线及角形等接线形式 如果电压为超高压等级，又是重要的枢纽变电所，宜采用双母线分段带旁路接线或采用一台半断路器接线低压侧常采用单母线分段或双母线接线，以便于扩建。610kV馈线应选轻型断路器，如SN10型或ZN13型，若不能满足开断电流及动稳定和热稳定要求时，应采用限流措施。在变电所中最简单的限制短路电流方法，是使变压器低压侧分列运行，如图2-28中QF断开，即按硬分段方式运行。一般尽可能不装母线电抗器，因其体积大
48、、价格高且限流效果较小。若分列运行仍不能满足要求，则可装设分裂电抗器或出线电抗器。图228为变电所主接线l 110kV高压侧采用单母线分段，10kV侧亦为单母线分段，两段母线分列运行。l 为使出线能选用轻型断路器，在电缆馈线中装有线路电抗器、并按两台变压器并列工作条件选择。图229为大容量枢纽变电所主接线 采用两台三绕组自耦变压器连接两种升高电压。220kV侧采用双母线带旁路接线形式，并设专用旁路断路器。500kV侧为一台半断路器接线且采用交叉接线形式。虽然在配电装置布置上比不交叉多用一个间隔，增加了占地面积，但供电可靠性明显地得到提高。35kV低压侧用于连接静止补偿装置。一、电气主接线的设计
49、原则二、电气主接线的设计程序概述u 电气主接线的没计是发电厂或变电所电气设计的主体。它与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电器选择和布置、继 电保护和控制方式等都有较大的影响。u 因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂或 变电所的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济 比较，合理地选择主接线方案。一、电气主接线设计原则电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳；结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下、兼顾运行、维护方便，尽可能地
50、节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。在工程设计中，经上级主管部门批准的设计任务书或委托书是必不可少的。它将根据国家经济发展及电力负荷增长率的规划，给出该设计的电厂（变电所）的容量、机组台数、电压等级、出线回路数、主要负荷要求、电力系统参数和对电厂的具体要求，以及设计的内容和范围。这些原始资料是设计的依据，必须进行详细的分析和研究，从而可以初步拟定一些主接线方案。国家方针政策、技术规范和标准是根据国家实际状况、结合电力工业的技术特点而制定的准则，是把科学、技术总结成条理化，也是长期生产实践的结晶，设计时必须严格遵循。结合对主接线的基本要
