第 5 章 电气主接线

1. 第5章 电气主接线

2. 第5章 电气主接线 • 教学要求： • 熟悉电气主接线的基本形式、接线特点及应用 • 了解发电厂变电站电气主接线的设计步骤； • 掌握电气主接线设计中的主变压器的选择和方案的经济技术比较。 • 重 点：常用主接线的接线特点及适用范围 • 难 点：技术经济比较确定最优方案 电气一次

3. 第5章 电气主接线 目录 §5-1 概述 §5-2 电气主接线的基本形式 §5-3 主变压器的选择 §5-4 电气主接线方案的技术经济比较计算 §5-5 电气主接线方案的实例分析 §5-6 互感器的配置与主接线全图 电气一次

4. §5-1 概述 5.1.1 主接线的定义 1、电气主接线（主电路）：指发电厂或变电站中的一次设备按照设计要求连接起来，表示生产、汇聚和分配电能的电路。 2、电气主接线图：指电气主接线中的设备用标准的图形符号和文字符号表示的电路图。图5-1 5.1.2 主接线的作用： 1、可以了解各种电气设备的规范、数量、联接方式和作用， 以及和各电力回路的相互关系和运行条件等。 2、主接线的选择正确与否，对电气设备选择、配电装置布置、运行可靠性和经济性等都有重大的影响。 5.1.3 标准的图形符号和文字符号 表5-1 电气一次

5. 图5-1 电气一次

6. 表5-1 主要设备的图形符号和文字符号表 电气一次

7. §5-1 概述 • 5.1.4 不同形式的主接线图 • 1、主接线全图：全面画出电路中的所有一次设备。 • 2、主接线简图：酌情省略互感器等设备的主接线。 • 3、主接线模拟图：是主接线的模型，着重表示运行中各电力元件的运行状态。 • 特点：准确反映设备的现场情况； • 可以做操作前的模拟演示； • 主接线电压等级线路用不同颜色表示； • 在设备旁标注本站统一的运行编号。 电气一次

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14. §5-1 概述 5.1.5 电气主接线图的绘制特点 1、单线图：局部的TA才用三相表示；中性线（或接地线）用虚线表示。 2、所有的电气设备用规定的标准图形文字符号表示法，按正常状态画出 3、标示设备的型号和主要技术参数 图 5-1 电气一次

15. §5-1 概述 5.1.6 对电气主接线图的基本要求 1、保证供电可靠性和电能质量 2、应力求接线简单，运行灵活和操作方便 3、保证运行、维护和检修的安全和方便 4、应尽量降低投资，节约运行费用 5、满足扩建的要求，实现分期过渡 6、设备先进、经济合理 电气一次

16. §5-2 电气主接线的基本形式 • 普通规律： • 特殊情况下，各台G都有停机的可能，←各台G之间互为备用； • 供电线路应做到连续供电←每回线应能从任一台G获得电源； • 正常运行的，任一主要设备的投退不影响其它设备←QF； • 检修设备时，应隔离电源←QS。 有母线类 无母线类 电气一次

17. 有母线类 5.2.1 单母线接线 三个及以上的主接线单元通过一组汇流母线相互并联。 • 发电厂、变电站主要任务： • 提供电能，电压变换→系统或负荷 • 主接线的基本环节： • 电源→中间环节（母线）→引出线 • 母线的作用： • 汇聚和分配电能（有利于电能的交换） 只有一条母线，且每一支路均有QF 电气一次

18. 1 、 不分段的单母线接线 （1）接线形式：图5-3 整个配电装置只有一组母线，所有电源和引出线均接在母线上，每条引出线都设置断路器QF和隔离开关QS。 图5-3 电气一次

19. 1 、 不分段的单母线接线 • （2）运行分析： • 断路器QF的作用：便于投入和切除任意一条进出线。 • 隔离开关QS作用：检修断路器QF时保证它与带电部分可靠隔离 若没有母线QSB，检修断路器QF时，母线要停电 • QF和QS的操作顺序：“先通后断”原则 送电操作： 先合母线侧隔离开关QSB，再合线路侧隔离开关QSL，最后合断路器QF 停电操作： 先断断路器QF，再断线路侧隔离开关QSL，最后断母线侧隔离开关QSB 图5-3 电气一次

20. 1 、 不分段的单母线接线 • （3）特点： • 优点：简单、经济。 ①接线简单（设备少）、清晰、明了； ②布置、安装简单，配电装置建造费用低； ③断路器与隔离开关间易实现可靠的防误闭锁,操作安全、方便，母线故障的几率低； ④易扩建和采用成套式配电装置。 ⑤有利用电源互为备用及负荷间的合理分配；正常投切与故障投切互不干扰，灵活方便。 • 缺点：不够灵活可靠。 ①主母线、母隔故障或检修，全厂停电； ②任一回路断路器检修，该回路停电。 图5-3 电气一次

21. 1 、 不分段的单母线接线 • (4)适用范围 • 小型骨干水电站４台以下或非骨干水电站发电机电压母线的接线； • ６～10kV出线（含联络线）回路≯５回； • 35kV出线（含联络线）回路≯３回； • 110kV出线（含联络线）回路≯２回。 练习：试画出三个电源，三回出线的单母线不分段接线图 图5-3 电气一次

22. 2、 分段的单母线接线 （1）接线形式：图5-4 分段隔离开关 把单母线分成二段或三段，在各段之间接上分段断路器或分段隔离开关的接线 。 分段断路器 图5-4 电气一次

23. 2、 分段的单母线接线 （2）运行方式 • 母线并联运行：QF闭合运行 • 正常运行时：相当于不分段的单母线接线。若电源1停止供电，则电源2通过QFd闭合向Ⅰ段母线供电，不影响对负荷的供电，可靠性高。 • 若Ⅰ段母线故障时，继电保护装置使QFd自动跳开，Ⅰ段母线被切除；Ⅱ段母线继续供电 。 • 母线分裂运行：QF断开运行 • 正常运行时，相当于两个不分段的单母线接线。若电源1停止供电，Ⅰ段母线失压时，可由自动重合闸装置自动合上QFd，Ⅰ段母线恢复供电。 • 若Ⅰ段母线故障时，不影响Ⅱ段，Ⅱ段母线继续供电 。 图5-4 电气一次

24. 2、 分段的单母线接线 （2）运行方式 • 分段开关采用隔离开关的分析： 母线并联运行：Ⅰ段母线故障→全所停电→找出故障断开分段QSd→恢复Ⅱ段母线供电 • 母线分裂运行：Ⅰ段母线失电→查出原因→切除Ⅰ段母线上所有进出线→合上分段隔离开关QSd→Ⅰ段母线恢复供电 图5-4 电气一次

25. 2、 分段的单母线接线 （3）特点 • 优点： • 具有不分段单母线简单，清晰，经济，方便等优点； • 缩小了母线故障和母线检修时的停电范围（停一半）； • 提高了供电可靠性，灵活性。 • 缺点： • 当一段母线及母线隔离开关故障或检修时，该母线上的所有回路都要在检修期停电； • 任一回路断路器检修，该回路停电。 图5-4 电气一次

26. 2、 分段的单母线接线 • （4）适用： • 单母线不分段接线不满足时采用。 • 6～10KV配电装置出线回路数在6回及以上； • 35～60KV配电装置出线回路数在4～8回； • 110～220KV配电装置出线回路数在4回。 图5-4 电气一次

27. 3、 单母线带旁路母线接线 旁路隔离开关 （1）接线形式：图5-5 旁路母线WBa是通过旁路断路器QFa与主母线WB相连，通过旁路隔离开关QSa与每一出线相连。旁路隔离开关QSa倒闸操作用。 旁路母线 旁路断路器 主母线 图5-5 电气一次

28. 3、 单母线带旁路母线接线 （2）运行方式 旁路隔离开关 • 正常运行时: 旁路断路器QFa和旁路隔离开关QSa均在断开位置，旁路母线WBa不带电。但QFa两侧的隔离开关处于合闸位置。 旁路母线 旁路断路器 主母线 电气一次

29. 3、 单母线带旁路母线接线 （2）运行方式 • 当检修出线断路器1QF时：QSa按等电位原则→先并后切 • ①先合旁路断路器QFa向旁路母线WBa充电，检查旁路母线WBa是否完好，使WBa带电; • ②再合该回路旁路隔离开关1QSa，实现旁路与正常工作回路并联运行; • ③再断开该回路出线断路器1QF; • ④最后分别断开1QF两侧隔离开关1QSL和1QSB。使1QF退出运行，即可对1QF进行检修。此时，线路1仍然保持供电。 • 主母线WB→旁路断路器QFa→旁路母线WBa→旁路隔离开关1QSa→对线路1供电 这是利用旁路断路器QFa替代1QF来完成通断电路及保护作用 图5-5 电气一次

30. 3、 单母线带旁路母线接线 • （3）特点 • 同一电压等级，各回路经过断路器、隔离开关接至公共母线。把每一回线与旁路母线相连。 • 优点：每一进出线回路的断路器检修，这一回路可不停电 • 缺点：设备多，操作复杂。 • (4)适用 • 35kV及以上有重要联络线路或较多重要用户时采用，回路多采用专用旁母，否则采用简易接线。 图5-5 电气一次

31. 4、 单母线分段带旁路母线接线 旁路母线 （1）接线形式：图5-6 旁路断路器 • 单母线分段的目的：减少母线故障的停电范围 • 旁路母线的作用：使任意一台出线QF故障或检修时，该回路不停电。 分段断路器 图5-6 电气一次

32. 4、 单母线分段带旁路母线接线 • 分两种： • 采用专用旁路断路器QFa • 利用QFd兼作QFa • （2）运行方式 • （3）特点 • （4）适用 • 6～10kv出线较多而且对重要负荷供电的装置； • 35kv及以上有重要联络线路或较多重要用户。 对单母线的评价:工作母线或母线 隔离开关在故障或检修时要停电。 电气一次

33. 5.2.2 双母线接线 1、不分段的双母线接线 （1）接线方式：图5-7 解决了工作母线在故障或检修时要停电的问题。 母联隔离开关 母联断路器 电气一次 图5-7

34. 1、 不分段的双母线接线 （2）运行方式：分两种 ① 一组母线工作，一组母线备用的运行方式。 正常运行时，每条进出线的两组母线隔离开关，只能合上其中一组，另一组必须断开，否则变成单母线。 ② 两组母线同时工作的运行方式。都是工作母线，并通过QFj并联。 图5-7 电气一次

35. 1、 不分段的双母线接线 • （3）双母线接线特点 : • 优点：① 可以轮流检修母线而不影响正常供电; • 设Ⅰ段母线工作，Ⅱ段母线备用。检修Ⅰ段母线的倒闸操作： • A、依次合上母联隔离开关QSjⅠ和QSjⅡ； • B、再合上母联断路器QFj，向备用母线充电，检查备用母线是否完好； • C、再断开母联断路器QFj控制回路电源，以防止QFj在以下操作中误跳开； • D、再依次合上所有Ⅱ段母线侧隔离开关； • E、再依次断开Ⅰ段母线侧的母线隔离开关； • F、再投入母联断路器QFj控制回路电源； • G、再断开母联断路器QFj; • H、再依次断开母联隔离开关QSjⅠ和QSjⅡ • 此时，Ⅱ段母线转换为工作母线， Ⅰ段母线转换为备用母线。 图5-7 电气一次

36. 1、 不分段的双母线接线 ②检修任一回路的母线隔离开关时，只影响该回路供电； ③工作母线故障后，所有回路短时停电并能迅速回复供电； ④检修任一断路器时，可以利用母联断路器替代引出线QF工作； ⑤便于扩建。 • 缺点： • ①设备较多，配电装置复杂，经济性较差； • ②运行中需要用QS作为操作电器切换电路，容易发生误操作； • ③当Ⅰ段母线故障时，在切换母线过程中，仍要短时地切除较多的电源及出线。 图5-7 电气一次

37. 1、 不分段的双母线接线 • （4）适用： • 35～60KV配电装置当出线回路数超过8回； • 110～220KV配电装置当出线回路数为5回及以上。 • 2、双母线分段接线：图5-8 • 减少母线故障的停电范围 • 3、双母线带旁路母线接线：图5-9 • 解决了工作母线和出线断路器在故障或检修时要停电的问题 图5-7 电气一次

38. 5.2.3 一台半断路器接线 1、接线方式：图5-10 有两组母线，每一回路经一台断路器接至一组母线，两个回路间有一台断路器联络，组成一个“串”电路，每回进出线都与两台断路器相连，而同一“串”支路的两条进出线共用三台断路器。 解决了隔离开关繁琐的倒闸操作 图5-10 电气一次

39. 5.2.3 一台半断路器接线 2、运行方式： 正常运行时，两组母线同时工作，所有断路器均闭合。 3、接线特点： （1）运行灵活可靠：正常运行时成环形供电，任意一组母线发生 短路故障，均不影响各回路供电。 （2）操作方便：隔离开关只起隔离电压作用，避免用隔离开关进 行倒闸操作。任意一台断路器或母线检修，只需 拉开对应的断路器及隔离开关，各回路仍可继续 运行。 （3）二次接线和继电保护比较复杂，投资较大。 图5-10 电气一次

40. 5.2.3 一台半断路器接线 4、注意： 为提高运行可靠性，防止同名回路（两个变压器或两回供电线路）同时停电，一般采用交替布置的原则。重要的同名回路交替接入不同侧母线；同名回路接到不同串上；把电源与引出线接到同一串上。 一台半断路器接线不是双母线接线。 图5-10 电气一次

41. 无母线类 5.2.4 桥形接线 —内桥接线 • 适用于仅有两台变压器和两条出线的装置中。 • 内桥接线 • 1、接线方式：图5-11 连接桥断路器接在靠近变压器侧的接线方式。 图5-11 电气一次

42. 5.2.4 桥形接线 —内桥接线 2、运行方式： a、线路 L1 故障或检修： 只需先断开 1QF ，再断开 1QSL 和 1QSB ，其余三回路可以继续工作，不影响供电。 L2 2QSL 2QSB 2QF b、变压器 1T故障或检修： 先断开 1QF和3QF，再断开 QS1， 1T退出运行。如果线路 L1仍需恢复供电，再合 1QF和3QF。 2T QS2 2QF 2T L2 2QF 图5-11 电气一次

43. 5.2.4 桥形接线 —内桥接线 4、适用范围 双线双变的水电站、变电所35～220kV侧： 线路较长，故障几率较多，而主变年负荷利用小时数高（不经常切换）且无功率穿越的场合。 • 3、特点： • 优点： • ①接线简单、经济（断路器最少）； • ②布置简单占地小，可发展为单母线分段接线; • ③线路投、切灵活，不影响其它电路的工作。 • 缺点: ①变压器投切操作复杂，故障检修影响其它回路 • ②桥断路器故障检修全厂分列为两部分； • ③出线断路器故障检修该回路停电。 图5-11 电气一次

44. 5.2.4 桥形接线 —外桥接线 • 外桥接线 • 1、接线方式：图5-12 连接桥断路器接在靠近线路侧的接线方式。 图5-12 电气一次

45. 5.2.4 桥形接线 —外桥接线 2、运行方式： a、线路 L1 故障或检修： 先断开 1QF和3QF，再断开 QS1， L1退出运行。如果变压器 1T仍需恢复供电，再合 1QF和3QF。 L2 QS2 L2 2QF 2T 2QF b、变压器 1T故障或检修： 只需先断开 1QF ，再断开 1QS，其余三回路可以继续工作，不影响供电。 2T 2QS 2QF 图5-12 电气一次

46. 5.2.4 桥形接线 —外桥接线 4、适用范围 双线双变的水电站、变电所35～220kV侧： 主变年负荷利用小时数低（经常切换），而线路较短、故障几率少或有功率穿越的场合。 • 3、特点： • 优点： • ①接线简单、经济（断路器最少）； • ②布置简单占地小，可发展为单母线分段接线; • ③变压器投、切灵活，不影响其它电路的工作。 • 缺点: ①线路投切操作复杂，故障检修影响其它回路； • ②桥断路器故障检修全厂分列为两部分； • ③变压器断路器故障检修该变压器停电。 图5-12 电气一次

47. 5.2.5 单元接线 1、发电机-变压器单元接线 （1）接线形式：图5-13 a、发电机-双绕组变压器单元：G与T之间不装QF，可装QSG； b、发电机-三绕组变压器单元：G与T之间可装QSG，有时可装3QF c、发电机-自耦变压器单元：G与T之间可装QSG，有时可装3QF • 元件的作用： • QSG：使调试发电机比较方便 • 1QF，2QF：控制电路的通断和保护作用 • QS：保证维修工作人员人生安全（先通后断） • 3QF：使发电机停机时，主变压器仍能正常工作 图5-13 电气一次

48. 1、发电机-变压器单元接线 图5-13 电气一次

49. 1、发电机-变压器单元接线 • （2）特点： • 优点 • ①接线简化，使用的电器最少，操作简便，降低故障的可能性，提高了工作的可靠性； • ②配电装置简单，投资少，占地小； • ③发电机出口短路电流小； • ④继电保护简单。 • 缺点: • 任一元件故障或检修全停，检修时灵活性差 （3）适用范围 ①台数不多的大（b接线除外）中型不带近区负荷的区域发电厂 ②分期投产或装机容量不等的无机端负荷的小型水电站。 图5-13 电气一次

50. 2、发电机-变压器扩大单元接线 （1）接线形式：图5-14 采用两台或三台发电机与一台变压器相联组成的单元 ；每台发电机回路都装有QF和QS。 • 元件的作用 • 1QF、2QF的作用：控制发电机组投入或退出运行。当任一台发电机需要停机运行或退出时，可操作相应的QF，而不影响另一台发电机和变压器的运行。 • 1QS、2QS的作用：保证停电检修的安全。 图5-14 电气一次