1、第3章 电气主接线第3章 电气主接线3.1 3.1 对电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求3.2 3.2 电气主接线的基本形式电气主接线的基本形式3.3 3.3 发电厂和变电所主变压器的选择发电厂和变电所主变压器的选择3.4 3.4 限制短路电流的措施限制短路电流的措施3.5 3.5 各类发电厂和变电所主接线的特点及实例各类发电厂和变电所主接线的特点及实例3.6 3.6 主接线的设计原则和步骤主接线的设计原则和步骤思考题思考题第3章 电气主接线本章介绍电气主接线的基本要求、基本接线形式、特点及其适用范围，并对主变压器的选择、限制短路电流的措施进行分析；介绍互感器和避雷器在主接线中的配置，
2、以便更全面地了解主接线；最后，综合阐述各种类型发电厂和变电所主接线的特点和主接线设计的一般原则、步骤、方法。第3章 电气主接线3.1 对电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用、连接方式和回路间的相互关系。所以，它的设计直接关系到全厂(所)电气设备的选择、配电装置的布置，继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的安全、经济运行起着决定的作用。对电气主接线的基本要求，概括地说包括可靠性、灵活性和经济性三个方面。第3章 电气主接线一、一、可靠性可靠性对于一般技术系统来说，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
3、定功能的能力。电气主接线属可修复系统，其可靠性用可靠度表示，即主接线无故障工作时间所占的比例。第3章 电气主接线供电中断不仅给电力系统造成损失，而且给国民经济各部门造成损失，后者往往比前者大几十倍，至于导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等经济损失和政治影响，更是难以估量。因此，供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线必须满足这一要求。主接线的可靠性可以定性分析，也可以定量计算。因设备检修或事故被迫中断供电的机会越少、影响范围越小、停电时间越短，表明主接线的可靠性越高。显然，对发电厂、变电所主接线可靠性的要求程度，与其在电力系统中的地位和作用有关，而地位和作用则是由其容量、电
4、压等级、负荷大小和类别等因素决定的。第3章 电气主接线目前，我国机组 按单机容量 大小分类如 下:50 MW 以下 机组为小型 机 组；50200MW 机组为中型机组；200MW 以上机组为大型机组。电厂按总容量及单机容量大小分类如下：总容量 200 MW 以下，单机容 量 50 MW 以下为 小型发电厂；总容量 2001000MW，单机容量 50200 MW 为中型发电厂；总容量 1000 MW 及以上，单机容量200MW 以上为大型发电厂。第3章 电气主接线1.主接线可靠性的具体要求主接线可靠性的具体要求(1)断路器检修时，不宜影响对系统的供电。(2)断路器或母线故障，以及母线或母线隔离开
5、关检修时，应尽量减少停运出线的回路数和停运时间，并保证对一、二级负荷的供电。(3)尽量避免发电厂或变电所全部停运的可能性。(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。第3章 电气主接线2.单机容量为单机容量为 300MW 及以上的发电厂主接线可靠性的及以上的发电厂主接线可靠性的特殊要求特殊要求(1)任何断路器检修时，不影响对系统的连续供电。(2)任何断路器故障或拒动，以及母线故障，不应切除一台以上机组和相应的线路。(3)任一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重合，以及母线分段或母联断路器故障或拒动时，一般不应切除两台以上机组和相应的线路。第3章 电气主接线3.330
6、kV、500kV 变电所主接线可靠性的特殊要求变电所主接线可靠性的特殊要求(1)任何断路器检修时，不影响对系统的连续供电。(2)除母线分段及母联断路器外，任一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重合时，不应切除三回以上线路。二、二、灵活性灵活性(1)调度灵活，操作方便。应能灵活地投入或切除机组、变压器或线路，灵活地调配电源和负荷，满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的要求。第3章 电气主接线(2)检修安全。应能方便地停运线路、断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响系统的正常运行及用户的供电要求。需要注意的是过于简单的接线，可能满足不了运行方式的要求，给运行带来不便，甚至增加
7、不必要的停电次数和时间；而过于复杂的接线，不仅会增加投资，而且会增加操作步骤，给操作带来不便，并增加误操作的几率。(3)扩建方便。随着电力事业的发展，往往需要对已投运的发电厂(尤其是火电厂)和变电所进行扩建，从发电机、变压器直至馈线数均有扩建的可能。所以，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过渡到最终接线，使在扩建时一、二次设备所需的改造最少。第3章 电气主接线三、三、经济性经济性可靠性和灵活性是主接线设计在技术方面的要求，它与经济性之间往往存在矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求的前提下，做到经济合理。第3章 电气主接线(1)投资省
8、。主接线应简单清晰，以节省断路器、隔离开关等一次设备投资；应适当限制短路电流，以便选择轻型电器设备；对 110kV 及以下的终端或分支变电所，应推广采用直降式110/(610)kV 变电所和质量可靠的简易电器(如熔断器)代替高压断路器的方式；应使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节省二次设备和电缆的投资。(2)年运行费小。年运行费包括电能损耗费、折旧费及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗；后两项(大修费、日常小修维护费)取决于工程综合投资。第3章 电气主接线(3)占地面积小。主接线的设计要为配电
9、装置的布置创造条件，以便节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方都应采用三相变压器(较三台单相组式变压器占地少、经济性好)。(4)在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。第3章 电气主接线3.2 电气主接线的基本形式电气主接线的基本形式3.2.1 有汇流母线的主接线有汇流母线的主接线主接线的基本形式可分为有汇流母线和无汇流母线两大类，它们又各分为多种不同的接线形式。第3章 电气主接线有汇流母线的接线形式的基本环节是电源、母线和出线(馈线)。母线是中间环节，其作用是汇集和分配电能，使接线简单清晰，运行、检修灵活方便，进出线可有任意数目，利于安装和
10、扩建，因此适用于进出线较多(一般超过 4 回时)并且有扩建和发展可能的发电厂和变电所。但是，有母线的接线形式使用的开关电器较多，配电装置占地面积较大，投资较大，母线故障或检修时影响范围较大。第3章 电气主接线一、一、单母线接线单母线接线只有一组(可以有多段)工作母线的接线称为单母线接线。这种接线的每回进出线都只经过一台断路器并固定接于母线的某一段上。1.不分段的单母线接线不分段的单母线接线不分段的单母线接线如图 31 所示。第3章 电气主接线图 31 不分段的单母线接线第3章 电气主接线1)说明以下几点基本上是各种主接线形式所共有的。(1)供电电源在发电厂是发电机或变压器，在变电所是变压器或高
11、压进线。(2)任一出线都可以从任一电源获得电能，各出线在母线上的布置应尽可能使负荷均衡分配于母线上，以减小母线中的功率传输。第3章 电气主接线(3)每回进出线都装有断路器和隔离开关。由于隔离开关的作用之一是在设备检修时隔离电压，所以，当馈线的用户侧没有电源，且线路较短时，可不设线路隔离开关，但如果线路较长，为防止雷电产生的过电压或用户侧加接临时电源，危及设备或检修人员的安全，也可装设隔离开关；当电源是发电机时，发电机与其出口断路器之间不必设隔离开关(因为断路器的检修必然是在停机状态下进行)；双绕组变压器与其两侧的断路器之间不必设隔离开关(理由类似)。第3章 电气主接线(4)断路器有灭弧装置，而
12、隔离开关没有，所以，停送电操作必须严格遵守操作顺序，即隔离开关必须在断路器断开的情况下或等电位情况下(有旁路连接隔离开关的两个触头)才能进行操作。例如，图 31 中出线 WL1 检修后恢复送电的操作顺序为：拉开 QS14 检查 QF1 确在断开状态 合上 QS11 合上 QS13 合上 QF1。停电操作顺序相反:断开 QF1 检查 QF1 确在断开状态 断开 QS13 断开 QS11。为防止误操作，除严格执行操作规程外，可在隔离开关和相应的断路器之间加装有电磁闭锁或机械闭锁装置。第3章 电气主接线(5)接地开关(或称接地刀闸，图 31 中 QS14)的作用是在检修时取代安全接地线。当电压为 1
13、10kV 及以上时，断路器两侧隔离开关(高型布置时)或出线隔离开关(中型布置时)应配置接地开关；35kV 及以上母线，每段母线上亦应配置 12 组接地开关。第3章 电气主接线2)优点不分段单母线接线的优点是简单清晰，设备少，投资小，运行操作方便，有利于扩建和采用成套配电装置。3)缺点不分段单母线接线的缺点是可靠性、灵活性差，具体表现如下：(1)任一回路的断路器检修，该回路停电。(2)母线或任一母线隔离开关检修，全部停电。(3)母线故障，全部停电(全部电源由母线或主变压器继电保护动作跳闸)。第3章 电气主接线4)适用范围不分段单母线接线一般只适用于 6220kV 系统中只有一台发电机或一台主变压
14、器的以下三种情况：(1)610kV 配电装置，出线回路数不超过 5 回。(2)3563kV 配电装置，出线回路数不超过 3 回。(3)110220kV 配电装置，出线回路数不超过 2 回。当采用成套配电装置时，由于它的工作可靠性较高，可用于重要用户(如厂、所用电)。第3章 电气主接线2.分段的单母线接线分段的单母线接线分段的单母线接线如图 32 所示。即用分段断路器 QFd(或分段隔离开关 QSd)将单母线分成几段。第3章 电气主接线图 32 分段的单母线接线第3章 电气主接线1)优点分段的单母线接线与不分段的相比较，提高了可靠性和灵活性，具体表现如下：(1)两母线段可并列运行(分断断路器接通
15、)，也可分裂运行(分断断路器断开)。(2)重要用户可以用双回路接于不同母线段，保证不间断供电。(3)任一段母线或母线隔离开关检修，只停该段，其他段可继续供电，减小了停电范围。第3章 电气主接线(4)对于用分段断路器 QFd 分段的单母线接线，如果 QFd 在正常运行时接通，当某段母线故障时，继电保护使 QFd 及故障段电源的断路器自动断开，只停该段；如果 QFd 在正常运行时断开，当某段电源回路故障而使其断路器断开时，备用电源自动投入装置使 QFd自动接通，可保证全部出线继续供电。(5)对于用分段隔离开关 QSd 分段的单母线接线，当某段母线故障时，全部短时停电，拉开 QSd 后，完好段可恢复
16、供电。第3章 电气主接线2)缺点分段的单母线接线增加了分段设备的投资和占地面积；某段母线故障或检修时，仍有停电问题；某回路的断路器检修，该回路停电；扩建时，需向两端均衡扩建。3)适用范围(1)610kV 配电装置，出线回路数为 6 回及以上时；发电机电压配电装置，每段母线上的发电机容量为 12MW 及以下时。(2)3563kV 配电装置，出线回路数为 48 回时。(3)110220kV 配电装置，出线回路数为 34 回时。多数情形中，分段数与电源数相同。第3章 电气主接线3.单母线带旁路母线接线单母线带旁路母线接线1)有专用旁路断路器的分段单母线带旁路母线接线不分段及分段单母线均有带旁路母线的
17、接线方式。有专用旁路断路器的分段单母线带旁路接线如图 33 所示，它是在分段单母线的基础上增设旁路母线 W5 和旁路断路器QF1p、QF2p，每一出线都经过各自的旁路隔离开关(如QS15)接到旁路母线 W5 上。电源回路也可接入旁路，如图中虚线所示。进、出线均接入旁路的方式称为全旁方式。旁路母线和旁路断路器的作用是:在检修任一接入旁路的进、出线的断路器时，使该回路不停电。这也是各种带旁路接线的主要优点。第3章 电气主接线图 33 有专用旁路断路器的分段单母线带旁路母线接线第3章 电气主接线设正常运行时，QF1p、QF2p 断开，其两侧隔离开关合上，各回路的旁路隔离开关断开，W5 不带电，则检修
18、WL1 的断路器 QF1 的操作步骤为：合 QF1p，检查 W5 是否完好(若有故 障 QF1p 会 自 动 断 开)合 QS15(QS15 的 两 侧 等 电 位)断 开 QF1 断 开QS13、QS11。这样，线路 WL1 即经 QS15、QF1p 及其两侧隔离开关接于母线 W 的 段上，不中断供电，QF1 退出工作，可进行检修，从而提高了供电的可靠性和灵活性。这种仅起到代替进、出线断路器作用的旁路断路器(QF1p、QF2p)，称为专用旁路断路器。设置旁路的最明显缺点是增加了很多旁路设备，增加了投资和占地面积，接线较复杂。第3章 电气主接线2)分段断路器兼作旁路断路器的接线分段断路器兼作旁
19、路断路器的接线如图 34 所示，它是在分段单母线的基础上，增设了旁路母线 W5、隔离开关 QS3、QS4、QSd 及各出线的旁路隔离开关。W5 可以通过 QS4、QFd、QS1 接到工作母线 段，也可以通过 QS3、QFd、QS2 接到工作母线 段。一般正常运行方式是分段单母线方式，即 QFd、QS1、QS2 在闭合状态，QS3、QF4、QSd 及各出线旁路隔离开关均断开，W5 不带电，这时，QFd 起分段断路器作用。在检修线路断路器时，QFd 起旁路断路器作用。第3章 电气主接线图 34 分段断路器兼作旁路断路器的接线第3章 电气主接线例如，检修 WL1 的断路器 QF1 的操作步骤为：合
20、QSd 断开 QFd 断开 QS2 合QS4 合 QFd，检查 W5 是否完好 合 QS15 断开 QF1 及其两侧隔离开关。这样，线路 WL1 经 QS15、QS4、QFd、QS1 接于 段母线上，不中断供电，QF1 退出工作，可进行检修。设 QSd 的目的是使上述操作过程中或 QFd 检修时，保持 、段并列运行。第3章 电气主接线分段兼旁路断路器的其他接线如图 35 所示。其中，图 35(a)为不装母线分段隔离开关，在用分段代替出线断路器时，两分段分裂运行；图 35(b)因正常运行时 QFd 作分段断路器，故只能从 段供电，两分段分裂运行；图 35(c)类似图 35(b)，但在用分段代替出
21、线断路器时，都可由线路原来所在段供电，两分段分裂运行。第3章 电气主接线图 35 分段兼旁路断路器的其他接线第3章 电气主接线3)分段单母线设置旁路母线的原则(1)610kV 配电装置，一般不设旁路母线。当地区电力网或用户不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线。(2)3563kV 配电装置，一般也不设旁路母线。当线路断路器不允许停电检修时，可采用分段兼旁路断路器接线。(3)110220kV 配电装置，线路输送距离较远，输送功率较大，一旦停电，影响范围大，且其断路器的检修时间长；出线回路数越多，则断路器的检修机会越多，停电损失越大。因此，一般需设置旁路母线。首先采用分段兼旁路断路器的接线。但在下
22、列情况下需装设专用旁路断路器：第3章 电气主接线 当 110kV 出线为 7 回及以上，220kV 出线为 5 回及以上时；对在系统中居重要地位的配电装置，110kV 出线为 6 回及以上，220kV 出线为 4回及以上时。另外，变电所主变压器的 110220kV 侧断路器，宜接入旁路母线；发电厂主变压器的 110220kV 侧断路器，可随发电机停机检修，一般可不接入旁路母线。第3章 电气主接线(4)110220kV 配电装置具备下列条件时，可不设置旁路母线：采用可靠性高、检修周期长的 SF6 断路器或可迅速替换的手车式断路器时；系统有条件允许线路断路器停电检修时(如双回路供电或负荷点可由系统
23、的其他电源供电等)。应指出的是，随着高压断路器制造技术和质量的提高，近年来旁路母线(包括后述各种带旁路母线的形式)的应用愈来愈少，有些单机容量为 600MW 的发电厂也只采用一般双母线，不设旁路母线。第3章 电气主接线二、二、双母线接线双母线接线有两组工作母线的接线称为双母线接线。每个回路都经过一台断路器和两台母线隔离开关分别与两组母线连接，其中一台隔离开关闭合，另一台隔离开关断开；两母线之间通过母线联络断路器(简称母联断路器)连接。有两组母线后，使运行的可靠性和灵活性大为提高。第3章 电气主接线1.一般双母线接线一般双母线接线一般双母线接线如图 36 所示。一般在正常运行时，母联断路器 QF
24、c 及其两侧隔离开关合上，母线 W1、W2 并列工作，线路、电源均分在两组母线上，以固定连接方式运行，例如 WL1、WL3、电源 1 接于 W1，WL2、WL4、电源 2 接于 W2。第3章 电气主接线图 36 一般双母线接线第3章 电气主接线1)优点(1)供电可靠。供电可靠表现在:检修任一母线时，可以利用母联把该母线上的全部回路倒换到另一组母线上，不会中断供电。这是在进、出线带负荷情况下的倒换操作，俗称“热倒”，对各回路的母线隔离开关是“先合后拉”的。检修任一回路的母线隔离开关时，只需停该回路及与该隔离开关相连的母线。任一母线故障时，可将所有连于该母线上的线路和电源倒换到正常母线上，使装置迅
25、速恢复工作。这是在故障母线进、出线没有负荷情况下的倒换操作，俗称“冷倒”，对各回路的母线隔离开关是“先拉后合”，否则故障会转移到正常母线上。第3章 电气主接线(2)运行方式灵活。可以采用:两组母线并列运行方式(相当于单母分段运行)。两组母线分裂运行方式(母联断路器 QFc 断开)。一组母线工作，另一组母线备用的运行方式(相当于单母线运行)。多采用第 种方式，因母线故障时可缩小停电范围，且两组母线的负荷可以调配。母联断路器的作用是：当采用第 种运行方式时，用于联络两组母线，使两组母线并列运行；在第 、种运行方式倒母线操作时使母线隔离开关两侧等电位；当采用第 种运行方式时，用于在倒母线操作时检查备
26、用母线是否完好。第3章 电气主接线(3)扩建方便，可向母线的任一端扩建。(4)可以完成一些特殊功能。例如，必要时，可利用母联断路器与系统并列或解列；当某个回路需要独立工作或进行试验时，可将该回路单独接到一组母线上进行；当线路需要利用短路方式融冰时，亦可腾出一组母线作为融冰母线，不致影响其他回路；当任一断路器有故障而拒绝动作(如触头焊住、机构失灵等)或不允许操作(如严重漏油)时，可将该回路单独接于一组母线上，然后用母联断路器代替其断开电路。第3章 电气主接线2)缺点(1)在母线检修或故障时，隔离开关作为倒换操作电器，操作复杂，容易发生误操作。(2)当一组母线故障时仍短时停电，影响范围较大。(3)
27、检修任一回路的断路器，该回路仍停电。(4)双母线存在全停的可能，如母联断路器故障(短路)或一组母线检修而另一组母线故障(或出线故障而其断路器拒动)。(5)所用设备多(特别是隔离开关)，配电装置复杂。第3章 电气主接线3)适用范围当母线上的出线回路数或电源数较多、输送和穿越功率较大、母线或母线设备检修时不允许对用户停电、母线故障时要求迅速恢复供电、系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时，一般采用双母线接线，具体范围如下：(1)610kV 配电装置，当短路电流较大、出线需带电抗器时。(2)3563kV 配电装置，当出线回路数超过 8 回或连接的电源较多、负荷较大时。(3)110220kV 配电装置
28、，当出线回路数为 5 回及以上或该配电装置在系统中居重要地位、出线回路数为 4 回及以上时。第3章 电气主接线2.一般双母线带旁路接线一般双母线带旁路接线1)具有专用旁路断路器的双母线带旁路接线具有专用旁路断路器的双母线带旁路接线如图 37 所示，它是在一般双母线的基础上增设旁路母线 W5 和旁路断路器 QFp。每一出线都经过各自的旁路隔离开关接到旁路母线上(电源回路也可接入旁路)。这种接线，运行操作方便，不影响双母线的运行方式，但多用一组旁路母线、一台旁路断路器和多台旁路隔离开关，增加投资和占地面积，且旁路断路器的继电保护整定较复杂。检修线路断路器的操作步骤，与前述具有专用旁路断路器的单母线
29、分段带旁路类似。第3章 电气主接线图 37 具有专用旁路断路器的双母线带旁路接线第3章 电气主接线2)以母联断路器兼作旁路断路器的接线为了节省专用旁路断路器，节省投资和占地面积，对可靠性和灵活性要求不太高的配电装置或工程建设的初期，常以母联断路器兼作旁路断路器，其接线如图 38 所示。第3章 电气主接线图 38 母联断路器兼作旁路断路器的接线第3章 电气主接线正常运行时，QFc 起母联作用，在检修某回路的断路器时，代替该断路器，起旁路断路器作用。其中图 38(a)为正常运行时，QS 断开，W5 不带电，因 QFc 接于 W1，故只有W1 能带旁路；图 38(b)为正常运行时，QS 断开，W5
30、也不带电，W1、W2 均能带旁路；图 38(c)为正常运行时，W5 带电，W1、W2 均能带旁路；图 38(d)为正常运行时，QS断开，W5 不带电，只有 W1 能带旁路。该接线虽然节省了断路器，但代替过程中的操作较多，不够灵活；断路器既作母联又作旁路断路器，增加了继电保护的复杂性；当该断路器检修时，将同时失去母联和旁路作用。第3章 电气主接线3)一般双母线设置旁路母线的原则(1)663kV 配电装置，一般不设置旁路母线。(2)110220kV 配电装置，设置旁路母线的原则与分段单母线相同。(3)110220kV 配电装置在下列情况下，可以采用简易的旁路隔离开关代替旁路母线：配电装置为屋内型，
31、需节约建筑面积、降低土建造价时。最终出线回路数较少，而线路又不允许停电检修断路器时。第3章 电气主接线双母线带旁路隔离开关接线如图 39 所示。当 QF1 需检修时，把所有电源和线路都倒换到母线 W1 上，母线 W2 临时作为旁路母线，母联则作为旁路断路器，经母联、W2 及旁路隔离开关 QSp 向该线路供电。第3章 电气主接线图 39 双母线带旁路隔离开关接线第3章 电气主接线3.分段的双母线接线分段的双母线接线分段的双母线接线是用断路器将其中一组母线分段，或将两组母线都分段。1)双母线三分段接线双母线三分段的接线如图 310 所示，它是用分段断路器 QFd 将一般双母线中的一组母线分为两段(
32、有时在分段处加装电抗器)。该接线有两种运行方式。第3章 电气主接线图 310 双母线三分段接线第3章 电气主接线(1)上面一组母线作为备用母线，下面两段分别经一台母联断路器与备用母线相连。正常运行时，电源、线路分别接于两分段上，分段断路器 QFd 合上，两台母联断路器均断开，相当于分段单母线运行。这种方式又称工作母线分段的双母线接线，具有分段单母线和一般双母线的特点，而且有更高的可靠性和灵活性，例如，当工作母线的任一段检修或故障时，可以把该段全部回路倒换到备用母线上，仍可通过母联断路器维持两部分并列运行，这时，如果再发生母线故障也只影响一半左右的电源和负荷。用于发电机电压配电装置时，分段断路器
33、两侧一般还各增加一组母线隔离开关接到备用母线上，当机组数较多时，工作母线的分段数可能超过两段。第3章 电气主接线(2)上面一组母线也作为一个工作段，电源和负荷均分在三个分段上运行，母联断路器和分段断路器均合上，这种方式在一段母线故障时，停电范围约为 1/3。双母线三分段接线的断路器及配电装置投资较大，适用于进出线回路数较多的配电装置。第3章 电气主接线2)双母线四分段接线双母线四分段的接线如图 311 所示，它是用分段断路器将一般双母线中的两组母线各分为两段，并设置两台母联断路器。正常运行时，电源和线路大致均分在四段母线上，母联断路器和分段断路器均合上，四段母线同时运行。当任一段母线故障时，只
34、有 1/4 的电源和负荷停电；当任一母联断路器或分段断路器故障时，只有 1/2 左右的电源和负荷停电(分段单母线及一般双母线接线都会全停电)。但这种接线的断路器及配电装置投资更大，适用于进出线回路数甚多的配电装置。第3章 电气主接线图 311 双母线四分段接线第3章 电气主接线3)双母线分段带旁路接线双母线三分段或四分段均有带旁路的接线方式。双母线四分段带旁路接线如图 312所示，其中装设了两台母联兼旁路断路器，即图 38(a)、(b)所示的接线。第3章 电气主接线图 312 双母线四分段带旁路接线第3章 电气主接线4)双母线分段接线的适用范围(1)发电机电压配电装置，每段母线上的发电机容量或
35、负荷为 25MW 及以上时。(2)220kV 配电装置，当进出线回路数为 1014 回时，采用双母线三分段带旁路接线；当进出线回路数为 15 回及以上时，采用双母线四分段带旁路接线。两种情况均装设两台母联兼旁路断路器。第3章 电气主接线(3)330500kV 配电装置，当进出线回路数为 67 回时，采用双母线三分段带旁路接线，装设两台母联兼旁路断路器；当进出线回路数为 8 回及以上时，采用双母线四分段带旁路接线，装设两台母联兼旁路断路器，并预留一台专用旁路断路器的位置。对出线回路数较少的 330kV 配电装置，可采用带旁路隔离开关的接线。第3章 电气主接线三、三、一台半断路器接线一台半断路器接
36、线一台半断路器接线又称 3/2 接线，如图 313 所示，即每 2 条回路共用 3 台断路器(每条回路一台半断路器)，每串的中间一台断路器为联络断路器。正常运行时，两组母线和全部断路器都投入工作，形成多环状供电，因此，具有很高的可靠性和灵活性。第3章 电气主接线图 313 一台半断路器接线第3章 电气主接线1.优点优点(1)任一母线故障或检修(所有接于该母线上的断路器断开)，均不致停电。(2)当同名元件接于不同串，即同一串中有一回出线、一回电源时，在两组母线同时故障或一组检修另一组故障的极端情况下，功率仍能经联络断路器继续输送。(3)除了联络断路器内部故障时(同串中的两侧断路器将自动跳闸)与其
37、相连的两回路短时停电外，联络断路器外部故障或其他任何断路器故障最多停一个回路。第3章 电气主接线(4)任一断路器检修都不致停电，而且可同时检修多台断路器。(5)运行调度灵活，操作、检修方便，隔离开关仅作为检修时隔离电器。第3章 电气主接线2.缺点缺点(1)一台半断路器接线要求电源和出线数目最好相同；为提高可靠性，要求同名回路接在不同串上；对特别重要的同名回路，要考虑“交替布置”，即同名回路分别接入不同母线，以提高运行的可靠性。而由于配电装置结构的特点，要求每对回路中的变压器和出线向不同方向引出，这将增加配电装置的间隔，限制一台半断路器接线的应用。(2)与双母线带旁路比较，一台半断路器接线所用断
38、路器、电流互感器多，投资大。第3章 电气主接线(3)正常操作时，联络断路器动作次数是其两侧断路器的 2 倍；一个回路故障时要跳两台断路器，断路器动作频繁，检修次数增多。(4)二次控制接线和继电保护都较复杂。3.适用范围适用范围一台半断路器接线用于大型电厂和变电所 220kV 及以上、进出线回路数 6 回及以上的高压、超高压配电装置中。第3章 电气主接线四、四、4/3 台断路器接线台断路器接线4/3 台断路器接线如图 314 所示，即每 3 条回路共用 4 台断路器。正常运行时，两组母线和全部断路器都投入工作，形成多环状供电，因此，也具有很高的可靠性和灵活性。与一台半断路器接线相比，投资较省，但
39、可靠性有所降低，布置比较复杂，且要求同串的 3 个回路中，电源和负荷容量相匹配。目前仅加拿大的皮斯河叔姆水电厂采用，其他很少采用。第3章 电气主接线图 314 4/3 台断路器接线第3章 电气主接线五、五、变压器变压器 母线组接线母线组接线变压器 母线组接线如图 315 所示，其出线回路采用双断路器接线或一台半断路器接线，而主变压器直接经隔离开关接到母线上。正常运行时，两组母线和所有断路器均投入。这种接线调度灵活，检修任一断路器均不停电，电源和负荷可自由调配，安全可靠，且有利于扩建；一组母线故障或检修时，只减少输送功率，不会停电。可靠性较双母线带旁路高，但主变压器故障即相当于母线故障。第3章
40、电气主接线图 315 变压器 母线组接线第3章 电气主接线变压器 母线组接线应用于超高压系统中，适用于有长距离大容量输电线路、要求线路有高度可靠性的配电装置，进出线为 58 回，并要求主变压器的质量可靠、故障率甚低。当出线数为 34 回时，线路采用双断路器接线方式。第3章 电气主接线3.2.2 无汇流母线的主接线无汇流母线的主接线无汇流母线的主接线没有母线这一中间环节，使用的开关电器少，配电装置占地面积小，投资较少，没有母线故障和检修问题，但其中部分接线形式只适用于进出线少并且没有扩建和发展可能的发电厂和变电所。第3章 电气主接线一、一、单元接线单元接线发电机和主变压器直接连成一个单元，再经断
41、路器接至高压系统，发电机出口处除厂用分支外不再装设母线，这种接线形式称为发电机 变压器单元接线，如图 316 所示。1.发电机发电机 双绕组变压器单元接线双绕组变压器单元接线发电机 双绕组变压器单元接线如图 316(a)所示。其中，变压器可以是一台三相双绕组变压器或三台单相双绕组变压器。第3章 电气主接线图 316 单元接线第3章 电气主接线发电机和变压器容量配套，两者不可能单独运行，所以，发电机出口一般不装断路器，只在变压器的高压侧装断路器，断路器与变压器之间不必装隔离开关。但为了便于发电机单独试验及在发电机停止工作时由系统供给厂用电，发电机出口可装设一组隔离开关。对200MW 及以上机组，
42、若采用封闭母线可不装隔离开关(封闭母线可靠性很高，而大电流隔离开关发热问题较突出)，但应装有可拆的连接片。发电机出口也有装断路器的，其主要目的是在机组启动时可从主变压器低压侧获得厂用电，在机组解、并列时减少主变压器高压侧断路器的操作次数。第3章 电气主接线发电机 双绕组变压器单元接线，常被大、中、小型机组采用，特别是在大型机组中被广泛采用。2.发电机发电机 三绕组变压器三绕组变压器(或自耦变压器或自耦变压器)单元接线单元接线发电机 三绕组变压器(或自耦变压器)单元接线如图 316(b)所示。考虑到在电厂启动时获得厂用电，以及在发电机停止工作时仍能保持高、中压侧电网之间的联系，在发电机出口处需装
43、设断路器；为了在检修高、中压侧断路器时隔离带电部分，其断路器两侧均应装设隔离开关。第3章 电气主接线当机组容量为 200MW 及以上时，可能选择不到合适的断路器(可能现有的断路器不能承受那么大的发电机额定电流，也不能切断发电机出口短路电流)，且采用封闭母线后安装工艺也较复杂；同时，由于制造上的原因，三绕组变压器的中压侧不留分接头，只作死抽头，不利于高、中压侧的调压和负荷分配。所以，大容量机组一般不宜采用。第3章 电气主接线3.发电机发电机 变压器扩大单元接线变压器扩大单元接线发电机 变压器扩大单元接线如图 316(c)及图 316(d)所示。为了减少变压器和断路器的台数，以及节省配电装置的占地
44、面积，或者由于大型变压器暂时没有相应容量的发电机配套(例如，由于制造或运输方面的原因)，或单机容量偏小，而发电厂与系统的连接电压又较高，考虑到用一般的单元接线在经济上不合算，可以将两台发电机并联后再接至一台双绕组变压器，或两台发电机分别接至有分裂低压绕组的变压器的两个低压侧，这两种接线都称为扩大单元接线。第3章 电气主接线4.发电机发电机 变压器变压器 线路组单元接线线路组单元接线发电机 变压器 线路组单元接线如图 316(e)所示。这种接线最简单，设备最少，不需要高压配电装置。它可用于场地狭窄、附近有枢纽变电所的大型发电厂(可以有多组单元)，其电能直接输送到附近的枢纽变电所。当变电所只有一台
45、主变压器(双绕组或三绕组)和一回线路时，可采用发电机 变压器线路单元接线。第3章 电气主接线5.单元接线的特点和应用单元接线的特点和应用(1)单元接线的特点。单元接线的优点是:接线简单，开关设备少，操作简便。故障可能性小，可靠性高。由于没有发电机电压母线，无多台机并列，发电机出口短路电流有所减小，特别是图 316(d)所示接线方式可限制低压侧短路电流。配电装置结构简单，占地少，投资省。单元接线的主要缺点是单元中任一元件故障或检修都会影响整个单元的工作。第3章 电气主接线(2)单元接线的应用。单元接线一般用于下述情况:发电机额定电压超过 10kV(单机容量在 125MW 及以上)。虽然发电机额定
46、电压不超过 10kV，但发电厂无地区负荷。原接于发电机电压母线的发电机已能满足该电压级地区负荷的需要。原接于发电机电压母线的发电机总容量已经较大(6kV 配电装置不能超过120MW，10kV 配电装置不能超过 240MW)。第3章 电气主接线二、二、桥形接线桥形接线桥形接线如图 317 所示。当只有两台主变压器和两回输电线路时，采用桥形接线，所用断路器数量最少(4 个回路使用 3 台)。WL1、T1 和 WL2、T2 之间通过断路器 QF3 实现横的联系。QF3 称为桥连断路器。1.内桥接线内桥接线桥连断路器 QF3 在 QF1、QF2 的变压器侧，称内桥接线，如图 317(a)所示。第3章
47、电气主接线图 317 桥形接线第3章 电气主接线1)特点(1)其中一回线路检修或故障时，其余部分不受影响，操作较简单。例如，当 WL1 检修时，只需将 QF1 及其两侧隔离开关断开，T1、T2、WL2 不受影响；当 WL1 故障时，QF1 自动断开。(2)变压器切除、投入或故障时，有一回路短时停运，操作较复杂。例如，当 T1 切除时，要断开 QF1、QF3、QS1，然后重新合上 QF1、QF3；当 T1 故障时，QF1、QF3 自动断开，这时也要先断开 QS1，然后合上 QF1、QF3 恢复供电。两种情况 WL1 均短时停运。第3章 电气主接线(3)线路侧断路器检修时，线路需较长时间停运。另外
48、，穿越功率(由 WL1 经 QF1、QF3、QF2 送到 WL2 或反方向传送功率)经过的断路器较多，使断路器故障和检修几率大，从而系统开环的几率大。为避免此缺点，可增设正常断开的跨条，如图 317(a)中的 QS2、QS3。设两组隔离开关的目的是为了检修其中一组时，用另一组隔离电压。2)适用范围内桥接线适用于输电线路较长(则检修和故障几率大)或变压器不需经常投、切及穿越功率不大的小容量配电装置中。第3章 电气主接线2.外桥接线外桥接线桥连断路器 QF3 在 QF1、QF2 的线路侧，称为外桥接线，如图 317(b)所示，其特点及适用范围正好与内桥相反。1)特点(1)其中一回线路检修或故障时，
49、有一台变压器短时停运，操作较复杂。(2)变压器切除、投入或故障时，不影响其余部分的联系，操作较简单。第3章 电气主接线(3)穿越功率只经过的断路器 QF3，所造成的断路器故障、检修及系统开环的几率小。(4)变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。桥连断路器检修时也会造成开环。可增设 QS2、QS3 解决(同时在 QF1、QF2 的变压器侧各增设一组隔离开关)。2)适用范围外桥接线适用于输电线路较短或变压器需经常投、切及穿越功率较大的小容量配电装置中。第3章 电气主接线3.双桥形接线双桥形接线当有三台变压器和三回线路时，可采用双桥形(或称扩大桥)接线，如图 317(c)所示。4.桥形接线的发
50、展桥形接线的发展桥形接线很容易发展为分段单母线或双母线接线。桥形接线发展为双母线接线如图318 所示。由于桥形接线使用的断路器少、布置简单、造价低，容易发展为分段单母线或双母线，在 35220kV 小容量发电厂、变电所配电装置中广泛应用，但可靠性不高。当有发展、扩建要求时，应在布置时预留设备位置。第3章 电气主接线图 318 桥形发展为双母线第3章 电气主接线三、三、角形接线角形接线角形接线如图 319 所示，它将断路器布置闭合成环，并在相邻两台断路器之间引接一条回路(不再装断路器)的接线。其角数等于进、出线回路总数，等于断路器台数。第3章 电气主接线图 319 角形接线第3章 电气主接线1.
