第四章电气主接线及设计

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 概念：由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络。

一、对电气主接线的要求 • 基本要求：可靠性、灵活性、经济性

1. 可靠性 • 安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线的最基本要求 • 电气主接线的可靠性不是绝对的

影响电气主接线可靠性的因素： • 发电厂或变电站在电力系统中的地位和作用 • 负荷性质和类别 • 设备的制造水平 • 长期实践运行经验

2. 灵活性 • 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 • 经济性： • 节省一次投资 • 占地面积少 • 电能损耗少

二、电气主接线设计的原则 • 设计基本原则：（1）前提：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

（2）要求： 兼顾运行、维护方便，尽可能地节约投资、就近取材，力争设备元件和设计的先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则

三、电气主接线的设计程序 • 按照工程基本建设程序，分为四个阶段：可行性研究阶段初步设计阶段技术设计阶段施工设计阶段

设计步骤和内容 • 对原始资料的分析 • 主接线方案的拟定与选择 • 短路电流计算和主要电器选择 • 绘制电气主接线图 • 编制工程概算

原始资料的分析包括 工程情况电力系统情况负荷情况环境条件设备供货情况

概算的构成部分： 主要设备器材费安装工程费概算的构成其他费用

4.2 主接线的基本接线形式

母线的接线形式 • 有汇流母线：单母线接线、双母线接线 • 无汇流母线：桥形接线、角形接线、单元接线

一、单母线接线及单母线分段接线 1.单母线接线 • 隔离开关分类：母线隔离开关、线路隔离开关作用：用作设备停运后退出工作断开电路，隔离电压

接地开关QE • QE为线路隔离开关的接地开关，用于线路检修是替代临时安全地线 • 110kV时，应在断路器两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧配置 • 35kV以上的母线，每段应配置1至2组接地开关

S—电源（发电机或变压器）进线 • QF—断路器 • W—母线 • QS—隔离开关 • QE—接地开关 • WL—出线（输电线路）

操作顺序 • 接通电路: （1）应先合断路器两侧的隔离开关（2）再投入断路器QF2 • 切断电路：（1）应先断开断路器QF2 （2）在依次断开QS22和QS21

单母线接线的优缺点 • 优点：接线简单、操作方便、设备少、经济性好、母线便于延伸，扩张方便 • 缺点：可靠性差、调度不方便 • 适用：出线回路少，无重要负荷的电厂和变电站

2. 单母线分段接线 • QFd分段，可提高供电可靠性和灵活性 • 特点：两个电源供电；一段发生故障，QFd自动隔离故障段 • 适用：中小容量电厂和变电站的6-10kV接线

二、双母线接线及双母线分段接线 1.双母线接线（1）两组母线（2）每一电源和出线回路都有一台断路器，两组母线隔离开关，与两组母线相连（3）母线间通过QFC母线联络断路器相连

特点 • 供电可靠 • 调度灵活 • 扩建方便适用 • 出线带电抗器6-10kV配电装置，35-60kV出线回路数超过8回，连接电源较大、负荷较大时，110-220kV出线数5回及以上

2. 双母线分段接线 • 作用 1.缩小母线故障的停电范围 2.增加了可靠性 • 适用 1、电厂发电机电压配电装置 2、220-500kV大容量配电装置 3、6-10kV配电装置

特点： 1.分段断路器将工作母线分为两段 2.每段母线用各自的母联断路器与备用母线相连 3.电源和出线回路均匀分布在母线上

三、带旁路母线的单母线和双母线接线 • 旁路母线的接线方式： • 有专用旁路断路器 • 母联断路器兼作旁路断路器 • 分段断路器兼作旁路断路器

1. 单母线分段带旁路母线的接线 图4-5 带专用旁路断路器的旁路母线接线

图4-6 分段断路器兼作旁路断路器的接线

图4-7 旁路断路器兼作分段断路器的接线

2. 双母线带旁路母线的接线 • 作用：双母线可以带旁路母线，用旁路替代检修中的回路断路器，使该回路不致停电

图4-8 双母线带旁路母线的接线 （a）设专用旁路断路器；（b）旁路断路器兼作母联断路器；（c）母联断路器兼作旁路断路器。

3. 旁路母线设置的原则 • 当110kV的出线在6回以上、220kV的出线在4回以上，采用带专用旁路断路器的旁路母线 • 出线回路较少时，采用母联断路器或分段断路器与旁路断路器之间互相间用的带旁路母线的接线方式

不设旁路设备的原则： • 系统条件允许断路器停电检修 • 接线允许断路器停电检修 • 中小型水电站枯水季节允许停电检修出线断路器 • 采用高可靠的六氟化硫（SF6）断路器及全封闭组合电器（GIS）

图4-9 用母联断路器代替出线断路器的途径 • 对于特殊需要时，可使用“跨条”代替旁路母线

四、一台半断路器及台断路器接线 1.一台半断路器接线 • 适用：在330-500kV的配电装置中，进出线为6回以上，配电装置占重要地位，采用一台半断路器接线

图4-10 一台半断路器接线 • 特点 • 任一母线出现故障不会停电 • 任一断路器检修，不会停电 • 两组母线同时故障，仍能传输功率

一台半断路器接线原则 • 电源线宜与负荷线配对——要求采用在同一个“断路器串”上配置一条电源回路和一条出线回路。 • 配电装置建设初期仅有两串时，同名回路宜分别接入不同侧的母线，进出线装设隔离开关。

图4-11 一台半断路器的配置方式 • 图中（a）交叉接线，（b）非交叉接线。 • 交叉接线比非交叉接线有更高的运行可靠性。注：图中未画出隔离开关。

2. 台断路器接线 • 组成：一个串有4台断路器，连接3回进出线回路。 • 应用：发电机台数（进线）大于线路（出线）的大型水电厂。 • 特点：投资节省，可靠性降低，布置复杂

五、变压器母线组接线 • 组成： 2台断路器分别接在两组母线，变压器直通隔离开关接在母线。 • 优点：接线灵活，电源、负荷自由分配，安全可靠，利于扩建

图4-12 变压器母线组接线 适用：远距离，大容量输电系统，对系统稳定和供电可靠性要求较高的变电站中

六、单元接线 • 单元接线是无母线接线中最简单的、最基本的形式。 • 优点：接线简单，开关设备少，操作简单，减小了在发电机和变压器低压侧短路的几率和短路电流。

图4-14 扩大单元接线 • 发电机-双绕组变压器扩大单元接线 • 发电机-分裂绕组变压器扩大单元接线

七、桥型接线 • 使用条件：只有2台变压器和2条线路 • 分类：内桥接线、外桥接线 • 组成：3台断路器，没有母线 • 特点：节省投资，但可靠性不高

图4-15 桥型接线 • 内桥接线 • 外桥接线

特点 • 只用3台QF，比有4条回路的单母线省了1台QF，且无母线，投资省，但可靠性不高适用 • 小容量发电厂或变电站 • 单母分段或双母线工程的初期接线形式 • 大型机组启动/备用变压器的高压侧接线形式

八、多角形接线 • 断路器数=电源回路＋出线回路=接线“角”数 • 优点：断路器数目少于单母线或双母线接线，但更可靠；检修、故障时，不会引起回路停电；没有母线；操作方便。 • 缺点：开环运行时，供电出现紊乱；运行方式变化大，出现工作电流差别大。

图4-16 多角形接线 • 四角形接线 • 三角形接线

优点 • QF数目比单母线分段或双母线少1台，可靠性＝双母线接线 • 任一QF检修时，只需断开其两侧的QS，任何回路不停电 • 无母线故障影响 • 任一回路故障时，只需跳开与之相连的两台QF，不影响其它回路工作 • 操作方便，所用QS仅用于隔离电源，不作操作用，不会产生带负荷断开QS事故

第四章 电气主接线及设计