主 编：李家坤 朱华杰 主 审：陈光会

1. 主 编：李家坤朱华杰 主 审：陈光会 发电厂及变电站电气设备 FADIANCHANG JI BIANDIANZHAN DIANQISHEBEI 5 电气主接线

2. 2 5.2 电气主接线的基本形式 3 4 5 5.3 主变压器的选择 5.4 电气主接线设计 5.5 典型电气主接线方案 目 录 5 电气主接线 1 5.1 电气主接线概述

3. 5 电气主接线 • 【知识目标】 • 1．了解电气主接线的概念及分类，掌握各种电气设备的标准图形符号和文字符号； • 2．掌握单母线接线、双母线接线、单元接线、桥形接线、多角形接线的接线形式、优缺点及应用； • 3．了解选择主变压器的原则，掌握主变压器台数、容量、型式的确定； • 4．掌握技术比较的内容、各种费用的计算，以及经济比较的方法； • 5．了解火电厂、水电站、变电站的典型主接线方案，掌握工程实际中的主接线方案的拟订和比较，确定最优方案。

4. 5 电气主接线 • 【能力目标】 • 1．能够认识电气设备的标准图形符号和文字符号； • 2．能够分析各类电气的主接线形式、优缺点及其应用； • 3．能够合理选择主变压器； • 4．能够对主接线方案进行技术经济比较； • 5．能够分析常见的典型电气主接线方案。

5. 5.1 电气主接线概述 5.1 电气主接线概述

6. 5.1.1 电气主接线的概念及其重要性 5.1 电气主接线概述 • 发电厂、变电站的电气主接线是指由发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电容器、互感器、避雷器等高压电气设备以及将它们连接在一起的高压电缆和母线等一次设备，按其功能要求通过连接线连成的用于表示电能的生产、汇集和分配的电气主回路电路，通常也称之为电气一次接线或电气主系统、主电路。

7. 5.1 电气主接线概述 • 用规定的设备图形和文字符号，按照各电气设备实际的连接顺序绘成的能够全面表示电气主接线的电路图，称为电气主接线图。主接线图中还标注出了各主要设备的型号、规格和数量。因为三相系统是对称的，所以主接线图常用单线来代表三相接线（必要时某些局部可绘出三相），也称为单线图。 • 发电厂、变电所的电气主接线可有多种形式。选择何种电气主接线，是发电厂、变电所电气部分设计中的最重要的问题，对各种电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定等都有决定性的影响，并将长期地影响电力系统运行的可靠性、灵活性和经济性。

8. 5.1.2 电气主接线的主要作用 5.1 电气主接线概述 • 发电厂和变电站中的电气主接线主要作用如下： • （1）电气主接线图是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，因此电气运行人员必须熟悉本厂（或所）电气主接线图，了解电路中各种电气设备的用途、性能及维护、检查项目和运行操作的步骤等。

9. 5.1 电气主接线概述 • （2）电气主接线表明了发电机、变压器、断路器和线路等电气设备的数量、规格、连接方式及可能的运行方式。电气主接线直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是发电厂、变电站电气部分投资大小的决定性因素。 • （3）电能生产的特点是发电、变电、输电和供、用电是在同一时刻完成的，所以电气主接线直接关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，也直接影响到工农业生产和人民生活。

10. 5.1.3 对电气主接线的基本要求 5.1 电气主接线概述 • 电气主接线代表了发电厂和变电站电气部分的主体结构，起着汇集电能和分配电能的作用，是电力系统网络结构的重要组成部分。 • 电气主接线应满足以下基本要求： • （1）保证必要的供电可靠性 • （2）具有一定的灵活性 • （3）保证维护及检修时安全、方便 • （4）尽量减少一次投资和降低年运行费用 • （5）必要时要能满足今后扩建的须求

11. 5.1 电气主接线概述 • 发电厂、变电站的电气主接线，因建设条件、能源类型、系统状况、负荷需求等多种因素而异。典型的电气主接线，线和单元可分为有母线和无母线两类。有母线类主要包括单母线接线、双母线接线等；无母线类主要包括桥形接线、多角形接线等。

12. 5.2 电气主接线的基本形式 5.2 电气主接线的基本形式

13. 单母线不分段 单母线 单母线分段 单母线分段带旁路 有汇流母线 双母线不分段 双母线分段 双母线带旁路 双母线 一台半断路器接线 电气主接线 变压器---母线组接线 多角形接线 外桥接线 无汇流母线 桥形接线 内桥接线 单元及扩大单元接线 5.2 电气主接线的基本形式 • 电气主接线可分为有汇流母线和无汇流母线两大类，具体又有多种形式，如图5.1所示： 图5.1 电气主接线分类

14. 5.2.1 单母线接线 5.2 电气主接线的基本形式 • 母线也称为汇流排，起着汇集和分配电能的作用。 • 单母线接线是指只采用一组母线的接线，具体分为单母线不分段接线、单母线分段接线、单母线分段带旁路接线三种。

15. 5.2 电气主接线的基本形式 • 5.2.1.1 单母线不分段接线 • （1）接线特点 • 当进线和出线回路数不止一回时，为了适应负荷变化和设备检修的需要，使每一回路引出线均能从任一电源取得电能，或任一电源被切除时仍能保证供电，可在引出回路与电源回路之间用母线WB连接。 单母线不分段接线如图5.2所示。 • 在主接线设备编号中，隔离开关编号前几位与该支路或支路断路器编号相同，线路侧隔离开关编号尾数为3，母线侧隔离开关编号尾数为1（双母线时是1和2）。

16. 5.2 电气主接线的基本形式 图5.2 单母线 不分段接线 QF—断路器； QS—隔离开关； QSe—接地隔离刀闸； WB—母线； L—出线

17. 5.2 电气主接线的基本形式 • 单母线接线的特点是每一回线路均经过一台断路器QF和隔离开关QS接于一组母线上。断路器用于在正常或故障情况下接通与断开电路。断路器两侧装有隔离开关，用于停电检修断路器时作为明显断开点以隔离电压。靠近母线侧的隔离开关称为母线侧隔离开关（如11QS），靠近引出线侧的称为线路侧隔离开关（如13QS）。在电源回路中，若断路器断开之后，电源不可能向外送电能时，断路器与电源之间可以不装隔离开关，如发电机出口处。若线路对侧无电源，则线路侧也可不装设隔离开关。

18. 5.2 电气主接线的基本形式 • （2）优缺点分析 • 单母线不分段接线的优点是：接线简单清晰，设备少，操作方便，投资少，便于扩建。 • 其缺点是：可靠性和灵活性较差。在母线和母线隔离开关检修或故障时，各支路都必须停止工作；引出线的断路器检修时，该支路要停止供电。

19. 5.2 电气主接线的基本形式 • （3）典型操作 • ①线路停电操作。以L1线路停电为例，其操作步骤是：断开1QF断路器，检查1QF确实断开，断开13QS隔离开关，断开11QS隔离开关。 • 停电时先断开线路断路器后断开隔离开关，其原因是断路器有灭弧能力而隔离开关没有灭弧能力，必须用断路器来切断负荷电流，若直接用隔离开关来切断电路，则会产生电弧造成短路。停电操作时隔离开关的操作顺序是先断开负荷侧隔离开关13QS，后断开母线侧隔离开关11QS。

20. 5.2 电气主接线的基本形式 • 这是因为，如果在断路器未断开的情况下，先拉开L1线路侧隔离开关13QF，即带负荷拉隔离开关，此时虽然会发生电弧短路，但由于故障点仍在线路侧，继电保护装置将跳开1QF断路器以切除故障线路，这样只影响到本线路，对其他回路设备（特别是母线）运行影响甚少。若先断开母线侧隔离开关11QS后断开负荷侧隔离开关13QS，则故障点在母线侧，继电保护装置将跳开与母线相连接的所有电源侧开关，这将导致全部停电，事故影响范围扩大。

21. 5.2 电气主接线的基本形式 • ②线路送电操作。以L1线路送电为例，其操作步骤是：检查1QF确实断开，合上11QS隔离开关，合上13QS隔离开关，合上1QF断路器。

22. 5.2 电气主接线的基本形式 • （4）适用范围 • 单母线不分段接线不能满足对不允许停电的重要用户的供电要求，一般用于出线回路较少，对供电可靠性要求不高的6k～200kV电压等级的中、小型发电厂与变电站中。

23. 5.2 电气主接线的基本形式 • 5.2.1.2 单母线分段接线 • （1）接线特点 • 当引出线数目较多时，为提高供电可靠性，可用断路器将母线分段，成为单母线分段接线， 如图5.3所示。

24. 5.2 电气主接线的基本形式 图5.3 单母线分段接线

25. 5.2 电气主接线的基本形式 • 正常运行时，单母线分段接线有两种运行方式： • ①分段断路器闭合运行。 • ②分段断路器0QF断开运行。

26. 5.2 电气主接线的基本形式 • （2）优缺点分析 • ①单母线分段接线的优点是：当母线发生故障时，仅故障母线段停止工作，另一段母线仍继续工作；两段母线可看成是两个独立的电源，这就提高了供电可靠性，可保证对重要用户的供电。 • ②单母线分段接线的缺点是：当一段母线故障或检修时，该段母线上的所有支路必须断开，停电范围较大；任一支路断路器检修时，该支路必须停电。

27. 5.2 电气主接线的基本形式 • （3）适用范围 • 单母线分段接线与单母线不分段接线相比提高了供电可靠性和灵活性，但在电源容量较大、出线数目较多时，其缺点更加明显。因此，单母线分段接线用于以下情况： • ① 电压为6～10kV时，出线回路数为6回及以上，每段母线容量不超过25MW；否则，回路数过多将影响供电可靠性。 • ② 电压为35～63kV时，出线回路数为4～8回为宜。 • ③ 电压为110～220kV时，出线回路数为3～4回为宜。

28. 5.2 电气主接线的基本形式 • 5.2.1.3 单母线分段带旁路母线接线 • 为克服出线断路器检修时该回路必须停电的缺点，可采用增设旁路母线的方法。 • （1）接线特点 • 图5.4为单母线分段带旁路接线的一种情况。旁路母线经旁路断路器90QF接至Ⅰ、Ⅱ段母线上。正常运行时，90QF回路以及旁路母线处于冷备用状态。

29. 5.2 电气主接线的基本形式 图5.4 单母线分段带旁路接线

30. 5.2 电气主接线的基本形式 • 若出线回路数不多，旁路断路器利用率不高，可将其与分段断路器合用，并有以下两种接线形式： • ①分段断路器兼作旁路断路器接线。如图5.5所示，从分段断路器0QF的隔离开关内侧引接联络隔离开关05QS和06QS至旁路母线，在分段工作母线之间再加两组串联的分段隔离开关01QS和02QS。 正常运行时，分段断路器0QF及其两侧隔离开关03QS和04QS处于接通位置，联络隔离开关05QS和06QS处于断开位置，旁路母线不带电。分段隔离开关01QS和02QS可用于检修分段断路器0QF，以连通Ⅰ、Ⅱ段母线供电。

31. 5.2 电气主接线的基本形式 图5.5 单母线分段断路器兼作旁路断路器接线

32. 5.2 电气主接线的基本形式 • ②旁路断路器兼作分段断路器接线，如图5.6所示。正常运行时，两分段隔离开关01QS、02QS一个投入、一个断开，两段母线通过901QS、90QF、905QS、旁路母线、03QS相连接，90QF起分段断路器的作用。

33. 5.2 电气主接线的基本形式 图5.6 旁路断路器兼作单母线

34. 5.2 电气主接线的基本形式 • （2）优缺点分析 • 单母线分段带旁路接线与单母线分段相比，优点就是出线断路器故障或检修时可以用旁路断路器代路送电，使线路不停电。其缺点是接线相对复杂，开合闸操作顺序较为繁锁。

35. 5.2 电气主接线的基本形式 • （3）典型操作 • 以图5.4为例，检修线路L1的断路器1QF时，要求线路不停电。其操作顺序如下：检查90QF确实断开，合上901QS，合上905QS，合上90QF，检查旁路母线电压正常；断开90QF，合上15QS，合上90QF，检查90QF三相电流平衡；断开1QF，断开13QS，断开11QS，然后按检修要求做好安全措施，即可对1QF进行检修，而整个过程L1线路不停电。

36. 5.2 电气主接线的基本形式 • （4）适用范围 • 单母线分段带旁路接线主要用于电压等级为6～10kV出线较多而且对重要负荷供电的装置中；电压等级为35kV及以上有重要联络线路或较多重要用户时也常采用。

37. 5.2.2 双母线接线 5.2 电气主接线的基本形式 • 5.2.2.1 双母线不分段接线 • （1）接线特点 • 不分段的双母线接线如图5.7所示。这种接线有两组母线（I段和Ⅱ段），在两组母线之间通过母线联络断路器0QF（以下简称母联断路器）连接；每一条引出线（L1、L2、L3、L4）和电源支路（5QF、6QF）都经一台断路器及两组母线隔离开关分别接至两组母线上。

38. 5.2 电气主接线的基本形式 图5.7 双母线接线

39. 5.2 电气主接线的基本形式 • （2）优缺点分析 • ①可靠性高 • ②灵活性好 • 通过操作可组成如下运行方式： • a.母联断路器断开，进出线分别接在两组母线上，相当于单母分段运行。 • b.母联断路器断开，一组母线运行，一组母线备用。 • c.两组母线同时工作，母联断路器合上，两组母线并联运行，电源和负荷平均分配在两组母线上，这是双母线常采用的运行方式。

40. 5.2 电气主接线的基本形式 • ③扩建方便 • ④检修出线断路器时该支路仍然会停电 • ⑤设备较多、配电装置复杂，运行中需要用隔离开关切换电路，容易引起误操作；同时投资和占地面积也较大

41. 5.2 电气主接线的基本形式 • （3）典型操作 • 以下操作均以图5.7为例说明双母线不分段接线的典型操作。 • ① I段母线运行转检修操作 • a.正常运行方式：两组母线并联运行，L1、L3、5QF接I段母线，L2、L4、6QF接Ⅱ段母线。 • 应使L1、L3出线从I段母线转接至Ⅱ段母线运行，其操作步骤如下： • 确认0QF在合闸运行，取下0QF操作电源熔断器，合上52QS，断开51QS，合上12QS，断开11QS，合上32QS，断开31QS，投上0QF操作电源熔断器。

42. 5.2 电气主接线的基本形式 • 然后断开0QF，检查0QF确已断开，断开01QS，断开02QS，然后退出I段母线电压互感器，按检修要求做好安全措施，即可对I段母线进行检修，而整个操作过程没有任何回路停电。 • 在此过程中，操作隔离开关之前取下0QF操作电源熔断器是为了使在操作过程中母联断路器0QF不跳闸，确保所操作隔离开关两侧可靠等电位。因为如果在操作过程中母联断路器跳闸，则可能会造成带负荷断开（合上）隔离开关，造成事故。

43. 5.2 电气主接线的基本形式 • b.正常运行方式：I段母线为工作母线，Ⅱ段母线为备用母线。 • 其操作步骤如下： • 依次合上母联隔离开关01QS和02QS，再合上母联断路器0QF，用母联断路器向备用母线充电，检验备用母线是否完好。若备用母线存在短路故障，母联断路器立即跳闸；若备用母线完好时，合上母联断路器后不跳闸。

44. 5.2 电气主接线的基本形式 • 然后取下0QF操作电源隔离开关，合上52QS，断开51QS，合上62QS，断开61QS，合上12QS，断开11QS，合上22QS，断开21QS，合上32QS，断开31QS，合上42QS，断开41QS，投上0QF操作电源熔断器。因为母联断路器连接两套母线，所以依次合上、断开以上隔离开关只是转移电流，而不会产生电弧。 • 最后，断开母联断路器0QF，依次断开母联隔离开关01QS和02QS。至此，Ⅱ段母线转换为工作母线，I段母线转换为备用母线，在上述操作过程中，任一回路的工作均未受到影响。

45. 5.2 电气主接线的基本形式 • ②51QS隔离开关检修 • 其正常运行方式：两组母线并联运行，L1、L3、5QF接I段母线，L2、L4、6QF接Ⅱ段母线。 • 其操作步骤为：只需将L1、L3线路倒换到Ⅱ段母线上运行，然后断开5QF回路和与51QS隔离开关相连接的I段母线，使5QF断路器和I段母线都处在停电检修状态，并做好安全措施，51QS隔离开关就可以停电检修了，具体操作步骤参考操作I段母线运行转检修操作。

46. 5.2 电气主接线的基本形式 • ③L1线路断路器1QF拒动，利用母联断路器切断L1线路 • 其正常运行方式是：两组母线并联运行，L1、L3、5QF接I段母线，L2、L4、6QF接Ⅱ段母线。 • 其操作步骤如下：首先利用倒母线的方式将L3回路和5QF回路从I母线上倒到Ⅱ母线上运行，这时L1线路、1QF、I段母线、母联、Ⅱ段母线形成串联供电电路，然后断开母联断路器0QF切断电路，即可保证线路L1可靠切断。其具体操作步骤可参考前面的操作。

47. 5.2 电气主接线的基本形式 • （4）适用范围 • 由于双母线接线具有较高的可靠性和灵活性，这种接线在大、中型发电厂和变电站中得到广泛的应用。它一般用于引出线和电源较多、输送和穿越功率较大、要求可靠性和灵活性较高的场合，包括： • ① 电压为6～10kV时，短路容量大、有出线电抗器的装置。 • ② 电压为35～60kV时，出线超过8回或电源较多、负荷较大的装置。 • ③ 电压为110～220kV时，出线为5回及以上或者在系统中居重要位置、出线为4回及以上的装置。

48. 5.2 电气主接线的基本形式 • 5.2.2.2 双母线分段接线 • 双母线分段接线如图5.8所示，I段母线用分段断路器00QF分为两组，每组母线与Ⅱ段母线之间分别通过母联断路器01QF、02QF连接。这种接线较双母线接线具有更高的可靠性和更大的灵活性。

49. 5.2 电气主接线的基本形式 图5.8 双母线分段接线

50. 5.2 电气主接线的基本形式 • 当I段母线工作、Ⅱ段母线备用时，它具有单母线分段接线的特点。I段母线的任一组段检修时，将该组母线所连接的支路倒至备用母线上运行，仍能保持单母线分段运行的特点。当具有3个或3个以上电源时，可将电源分别接到I段的两组母线和Ⅱ段母线上，用母联断路器连通Ⅱ段母线与I段某一组母线，构成单母线分三段运行，可进一步提高供电可靠性。