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第五章 电气主接线. 5.1 概述 5.2 电气主接线的基本形式 √ 5.3 各类发电厂电气主接线的特点 5.4 发电厂主变压器的选择 √ 5.5 限制短路电流的方法 5.6 电气主接线设计. 5.2 电气主接线的基本形式. ○ 、主接线的基本形式. 作者:李长松 版权所有. 所谓电气主接线的基本形式是指典型的、常用的连 接形式。不同的电压等级,主接线的形式会不一样。. 主接线的基本形式按有无汇流母线分为两大类: 有汇流母线的基本接线形式 无汇流母线的基本接线形式. ○ 、主接线的基本形式. 作者:李长松 版权所有.
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第五章 电气主接线 5.1 概述 5.2 电气主接线的基本形式√ 5.3 各类发电厂电气主接线的特点 5.4 发电厂主变压器的选择√ 5.5 限制短路电流的方法 5.6 电气主接线设计
○、主接线的基本形式 作者:李长松 版权所有 • 所谓电气主接线的基本形式是指典型的、常用的连 接形式。不同的电压等级,主接线的形式会不一样。 主接线的基本形式按有无汇流母线分为两大类: • 有汇流母线的基本接线形式 • 无汇流母线的基本接线形式
○、主接线的基本形式 作者:李长松 版权所有 • 对每一种基本接线形式,要求掌握: • 接线图:进出线环节如何与母线连接;开关设备如何连接 • 可能存在的运行方式和运行特点 • 优缺点:可靠性高或可靠性低及其具体体现 • 适用场合:适用的电压等级;适用的出线回数等
一、有汇流母线的基本接线形式 作者:李长松 版权所有 有汇流母线的接线形式可分为两大类: 1. 单母线 (一) 单母线 2. 单母线分段 3. 单母线(分段)带旁路 1. 双母线 2. 双母线分段 (二) 双母线 3. 双母线(分段)带旁路 4. 3/2断路器接线 5. 变压器-母线组接线
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WL1 WL2 WL3 QS4 QS5 QF3 QS3 WB QS1 QS2 QF1 QF2 G2 G1 1. 单母线:最原始、最简单的接线 WL:线路(出线) QS1/QS2:电源隔离开关 QS3:母线隔离开关 QS4:线路隔离开关 QF1/QF2:电源断路器 QF3:出线断路器 WB:母线 QS5:接地开关
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WL1 WL2 WL3 QS4 QS5 QF3 QS3 WB QS1 QS2 QF1 QF2 G2 G1 1. 单母线:最原始、最简单的接线 单母线接线特点: 只有一组母线,所有电源和出线都经过一台QF和QS接至母线上。母线保证发电机G1、G2并列工作,同时任何一条引出线都可以从母线上获得电源。
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WL1 WL2 WL3 QS4 QS5 QF3 QS3 WB QS1 QS2 QF1 QF2 G2 G1 1. 单母线:最原始、最简单的接线 倒闸操作: • 根据QF和QS的作用不同,在倒闸操作中必须保证正确的操作顺序。以投切线路WL1为例,顺序如下: • 切除WL1(断电)拉开 QF3 → QS4 → QS3 • 投入WL1(送电)合上 QS3 → QS4 → QF3
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WL1 WL2 WL3 QS4 QS5 QF3 QS3 WB QS1 QS2 QF1 QF2 G2 G1 1. 单母线:最原始、最简单的接线 倒闸操作: 可以发现,基本的操作原则是: • 操作QS必须是在QF断开的时候进行 • 投入QS时,从电源侧往负荷侧合上QS • 退出QS时,从负荷侧往电源侧拉开QS
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WL1 WL2 WL3 QS4 QS5 QF3 QS3 WB QS1 QS2 QF1 QF2 G2 G1 1. 单母线:最原始、最简单的接线 优点: • 接线简单、清晰,所用电气设备少,操作方便,投资小,便于扩建 • QS隔离开关不作为操作电器,仅用作隔离电压
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WL1 WL2 WL3 QS4 QS5 QF3 QS3 WB QS1 QS2 QF1 QF2 G2 G1 1. 单母线:最原始、最简单的接线 缺点:可靠性、灵活性较差。体现在: ①母线和母线侧隔离开关检修(清扫)时,在检修期间所有回路必须停止工作。
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WL1 WL2 WL3 QS4 QS5 QF3 QS3 WB QS1 QS2 QF1 QF2 G2 G1 1. 单母线:最原始、最简单的接线 缺点:可靠性、灵活性较差。体现在: ②母线和母线侧隔离开关短路,QF母线侧绝缘套管损坏时,所有电源回路断路器,均会因继电保护动作而跳闸,使所有出线在修复期间内停电。
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WL1 WL2 WL3 QS4 QS5 QF3 QS3 WB QS1 QS2 QF1 QF2 G2 G1 1. 单母线:最原始、最简单的接线 缺点:可靠性、灵活性较差。体现在: ③某一电源或出线断路器检修时,必须停止该回路的工作。
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WL1 WL2 WL3 QS4 QS5 QF3 QS3 WB QS1 QS2 QF1 QF2 G2 G1 1. 单母线:最原始、最简单的接线 适用场合: • 纯粹的单母线不能满足重要用户的要求,只适用于容量小、出线少的发电厂和变电所中。 • 如果采用成套配电装置,由于其工作可靠性高,也可以对重要用户供电。如发电厂的厂用电就常采用单母线接线。
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WL1 WL2 WL4 WL3 QS4 QF3 QS3 WB QS1 QS2 QF1 QFd QF2 G2 G1 2. 单母线分段 为了解决纯粹单母线缺点中的前两个问题,提高供电可靠性,可以用断路器将母线分段,从而形成单母线分段接线。 如图: QFd两侧的隔离开关用于检修QFd时隔离电压。
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WL1 WL2 WL4 WL3 QS4 QF3 QS3 WB QS1 QS2 QF1 QFd QF2 G2 G1 2. 单母线分段 优点:具有单母线接线简单、经济、方便、易于扩建的特点。可靠性比纯粹单母线有所提高。 ①母线或母线隔离开关发生故障时,仅有故障段停电,非故障段可继续工作。 ②对重要用户,可以从不同分段引出双回线,以保证可靠地向其供电。
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WL1 WL2 WL4 WL3 QS4 QF3 QS3 WB QS1 QS2 QF1 QFd QF2 G2 G1 2. 单母线分段 缺点:每个母线段都相当于一个单母线,所以仍有可靠性低的方面 ①当母线某分段检修或故障时,仍必须断开该段母线上的全部回路,因此,电源减少,部分用户供电受到限制和中断。 ②任一回路断路器检修时,该回路仍必须停止工作。 这个缺点对单母线 (分段或不分段)都存在
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 3. 单母线(分段)带旁路接线 为了解决在检修断路器期间该回路必须停电的问题,可采用加装“旁路母线”的方法。即: 增加一条称为“旁路母线”的母线,该母线由“旁路断路器”供电。在检修出线断路器时,就可以将该条线路转移到旁路母线上,旁路断路器就代替出线断路器工作。 (1) 单母线带旁路:“专用旁路断路器” (2) 单母线分段带旁路:又包括“专用旁路断路器”和“分段断路器兼作旁路断路器”两种接线
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 QSp WBp QS2 QS4 QFp QF1 QS3 QS1 WB 电源1 电源2 (1) 单母线带旁路:专设旁路断路器QFp和旁路母线WBp 优点: • 供电可靠性提高,保证了对重要用户的不间断供电,倒闸操作相对简单 缺点: • 增加了设备,从而增大了投资和占地面积
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 QSp WBp QFp WB QFd 电源1 电源2 (2) 单母线分段带旁路:①专设旁路断路器 QFp和旁路母线 WBp 正常运行时:旁路断路器QFp和每条出线的QSp均是断开的,为单母线分段运行。 检修出线断路器时:倒闸操作与前类似 • 可靠性有所提高
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 QSp QS7 QS3 QS4 QF1 QFd QS6 QS1 QS2 QS5 电源2 电源1 (2) 单母线分段带旁路:②分段断路器 QFd 兼作旁路断路器 正常运行时: QFd、QS1、QS2闭合, QS3、QS4断开,QS5(母线分段隔离开关)断开,QSp断开,为单母线分段运行。 旁路母线WBp平时不带电。
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 QSp QS7 QS3 QS4 QF1 QFd QS6 QS1 QS2 QS5 电源2 电源1 (2) 单母线分段带旁路:②分段断路器 QFd 兼作旁路断路器 检修QF1时: 母线分段隔离开关QS5合上,使两段母线在检修期间并列运行。旁路母线可接至任一段母线上。
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 QSp QS7 QS3 QS4 QF1 QFd QS6 QS1 QS2 QS5 电源2 电源1 (2) 单母线分段带旁路:②分段断路器 QFd 兼作旁路断路器 具体倒闸操作步骤如下:
(一)单母线接线形式 作者:李长松 版权所有 3. 单母线(分段)带旁路接线 适用情况: • 6~10kV一般不设旁路母线,因为供电负荷小,供电距离短,而且一般可在网络中取得备用电源,同时大多为电缆出线,事故跳闸次数很少。 • 35~60kV可不设旁路母线,因为重要用户多系双回线供电,有可能停电检修断路器。其次,断路器年平均检修时间短,通常为2-3天。 • 110~220kV一般要设置旁路母线,因为110-220kV线路的输送距离远,输送功率大,停电影响长,断路器平均每年检修时间约需5-7天。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 单母线接线形式简单,所用设备少,相对而言可靠性就低。不论是否母线分段,当母线(段)故障或母线隔离开关故障时,接在该母线(段)上的所有回路都必须停电,故障排除后方能恢复供电。这个恢复时间可能很长,显然降低了供电可靠性。 分析上述问题产生的原因,就在于每个回路只通过唯一的回路连接在唯一的一条母线上。 因此,为了解决上述问题,不使部分用户的供电受到限制或中断,保证对无备用电源的重要用户的连续供电,可以增加一条母线,形成双母线接线形式。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WL1 WL2 QS7 QF1 QS5 QS6 QS1 Ⅱ QFm Ⅰ QS2 QS3 QS4 1. 双母线 接线形式: • 有两组母线(Ⅰ、Ⅱ)。 • 每一个电源回路和出线回路均通过一台断路器和两台隔离开关分别接到两组母线上。 • 两组母线通过一台母联断路器QFm相连。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WL1 WL2 QS7 QF1 QS5 QS6 QS1 Ⅱ QFm Ⅰ QS2 QS3 QS4 运行方式: 1. 双母线 A. 一组母线工作,另一组母线备用 • 母联 QFm 断开,所有进出线接在工作母线上的QS全部闭合,接在备用母线上的QS全部断开。备用母线平时不带电,相当于单母线运行。 • 任一组母线都可以是工作或备用。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WL1 WL2 QS7 QF1 QS5 QS6 QS1 Ⅱ QFm Ⅰ QS2 QS3 QS4 运行方式: 1. 双母线 B. 两组母线并联运行 • 母联QFm及两侧QS闭合,两组母线均是工作母线。由于母线继电保护的要求,一般把电源和出线均匀分布在两组母线上。 相当于单母线分段运行。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 1. 双母线 优点: • 可靠性高,运行灵活,扩建方便 缺点: • 增加了母线长度,每回路多了一组母线QS,从而配电装置架构增加,占地面积增大,投资增多。 • 同时,在由于母线故障或检修而进行倒闸操作时,QS作为倒换操作电器,极为容易导致误操作。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 1. 双母线 缺点: • 当工作母线故障时,将造成整个配电装置在倒母线期间停电。 (可以采取两组母线同时工作的运行方式或某组母线分段来解决) • 检修任一回路QF时,该回路必须停电。即使可以用母联来代替,也需短时停电,而且这样检修期间为单母线分段运行,可靠性有所降低。 (可以采取加装旁路母线来解决)
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 1. 双母线 适用情况: 由于可靠性高,广泛适用于6~220kV进出线较多,输送和穿越功率较大,运行可靠性和灵活性要求高的场合。 • 6~10kV,当发电机电压负荷较大,出线较多,且有重要用户时,有采用双母线的必要。 • 35~60kV,出线超过8回,或连接电源较多,负荷较大时采用。这样检修设备比较方便。 • 110~220kV,出线回数为5回以上时采用。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 Ⅲ Ⅱ Ⅰ 2. 双母线分段 为了消除工作母线故障时造成整个配电装置停电的缺点,可以将双母线接线中的一组母线用断路器分段,从而形成双母线分段接线形式。 如图:
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 Ⅲ Ⅱ Ⅰ 2. 双母线分段 • 原Ⅰ组母线分为两段(Ⅰ、Ⅱ段),原Ⅱ组母线(Ⅲ段)仍为备用,平时不带电。 • Ⅰ、Ⅱ段母线各通过一台母联与母线Ⅲ相连; Ⅰ、Ⅱ段母线间通过一台分段断路器连接。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 Ⅲ Ⅱ Ⅰ 2. 双母线分段 • 双母线分段既具有单母线分段的特点,又具有双母线的特点。 • 任一分段检修或故障时,可将该分段上所有回路转移至备用母线,则备用母线与完好分段通过母联并列运行。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 Ⅲ Ⅱ Ⅰ 2. 双母线分段 • 母线分段处可以加装分段电抗器,限制短路电流水平。 • 优点:可靠性、灵活性高,广泛应用于6~10kV,进出线较多,输送和穿越功率较大时。 • 缺点:增加了母联和分段QF,增加了投资和占地面积。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WBp QFp Ⅱ Ⅰ 电源1 电源2 QFm 3. 双母线带旁路 在检修某一回路断路器时,为了不使该回路停电,可采取增设旁路母线的方法。 (1)双母线带旁路专用旁路断路器 接线形式如图:
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WBp QFp Ⅱ Ⅰ 电源1 电源2 QFm 3. 双母线带旁路 • 220kV出线5回及以上,110kV出线7回及以上,一般应装设专用的旁路断路器
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WBp QS3 QFp QS4 QS1 QS2 Ⅱ Ⅰ 3. 双母线带旁路 (2)为了节省断路器及配电装置间隔,可以用母联兼作旁路或旁路兼作母联 A.旁路兼作母联 • 运行方式以旁路为主。 • 正常运行时,QFp要起到母联的作用,因此QFp、QS1、QS3、QS4是闭合的,QS2是断开的。此时,旁路母线WBp带电。 • 检修时,先转为单母线运行
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 WBp QS3 QFm QS4 QS1 QS2 Ⅱ Ⅰ 3. 双母线带旁路 (2)为了节省断路器及配电装置间隔,可以用母联兼作旁路或旁路兼作母联 • 运行方式以母联为主。 • 正常运行时,QFm按母联工作,因此QFm、QS1、QS4闭合,QS2、QS3断开。此时,旁路母线WBp不带电。 B.母联兼作旁路 • 检修时,合上QS3,拉开QS4,变为单母线。再用QFm代替出线QF。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 4. 3/2断路器双母线接线 接线方式: 每两回进、出线占用3台断路器构成一串,接在两组母线之间,因而称为“3/2断路器接线”,也称“一台半断路器接线”。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 4. 3/2断路器双母线接线 特点: ①可靠性高。任何一个元件(一回出线、一台主变)故障均不影响其他元件的运行,母线故障时与其相连的断路器都会跳开,但各回路供电均不受影响。当每一串中均有一电源一负荷时,即使两组母线同时故障都影响不大。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 4. 3/2断路器双母线接线 特点: ②调度灵活。正常运行时两组母线和全部断路器都投入运行,形成多环状供电,调度方便灵活。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 4. 3/2断路器双母线接线 特点: ③操作方便。只需操作断路器,而不必利用隔离开关进行倒闸操作,从而使误操作事故大大减少。隔离开关仅供检修时隔离电压用。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 4. 3/2断路器双母线接线 特点: ④检修方便。只检修任一台断路器只需断开该断路器自身,然后拉开两侧的隔离开关即可检修。检修母线时也不需切换回路,都不影响各回路的供电。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 4. 3/2断路器双母线接线 缺点: ①占用断路器较多,投资较大,同时使继电保护也比较复杂 ②接线至少配成3串才能形成多环状供电。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 4. 3/2断路器双母线接线 适用范围: 3/2断路器接线具有很高的可靠性,是现代大型电厂和变电所超高压(330kV、500kV及以上电压等级)配电装置的常用接线形式。
(二)双母线接线形式 作者:李长松 版权所有 三峡水电厂电气主接线
二、无汇流母线的基本接线形式 作者:李长松 版权所有 无汇流母线的接线形式的特点是:断路器数量等于或 少于出线回路数。可分为三大类: 1. 发电机-变压器单元 (一) 单元接线 2. 扩大单元 3. 发电机-变压器-线路单元 1. 内桥 (二) 桥型接线 2. 外桥 (三) 角形接线 三角形、四角形、五角形
(一)单元接线 作者:李长松 版权所有 各元件串联相连,之间没有任何横向联系的接线。 1. 发电机-变压器单元接线 发电机电压等级不设母线,各台发电机直接与各自主变压器连接,所有电能经变压器全部送入升高电压等级(35kV及以上)进入系统,供给远方用户。 由于发电机仅在升高电压侧并联工作,因此,在升高电压侧必须有母线。
(一)单元接线 作者:李长松 版权所有 T T 厂用 厂用 G G 1. 发电机-变压器单元接线 图(A)为发电机-双绕组变压器单元接线。 • 由于两者不可能单独工作,因此发电机和变压器容量相同,之间可不装设断路器。 • 为了便于对发电机进行试验,可设一组隔离开关。 升高电压 升高电压 (A) (B)