目標就是動力第四章電氣主接線及設計1、電氣主接線的基本要求和設計程序2、主接線的基本接線形式3、主變壓器的選擇4、限制短路電流的方法5、電氣主接線設計舉例目標就是動力第四章電氣主接線及設計1、掌握電氣主接線的基本要求2、熟悉主接線的設計原則和步驟3、掌握主接線的基本接線形式4、掌握發電廠和變電所變壓器的選擇5、掌握限制短路電流的方法目標就是動力第一節電氣主接線的基本要求和程序一、對電氣主接線的基本要求：可靠性、靈活性和經濟性。1.可靠性：供電連續不中斷、安全、滿足電能質量的要求。可靠性包括的幾個方面；（1）發電廠在電力系統中的地位和作用。大型發電廠在電力系統中的的作用重大，它的主接線應采取可靠性高的接線形式，與電力系統連接時應采用強聯系形式。目標就是動力中小型的發電廠的可靠性可以適當降低，與電力系統連接時可采用弱聯系形式。對6-10kV的電壓級一般都有近區負荷，為滿足不同負荷對可靠性的要求，一般采用供電可靠性較高的母線接線形式，如雙母分段。（2）負荷性質和類別承擔基荷，年利用小時數在5000h以上，必須采用供電可靠性較高的接線形式。承擔腰荷，年利用小時數在3000h以下，其主接線的可靠性要綜合考慮。目標就是動力（3）設備的制造水平：設備的質量。（4）長期實踐運行經驗：運行管理水平和運行值班人員的素質。定性分析可靠性時應考慮的問題：斷路器檢修時，是否影響供電；線路、斷路器或母線故障時以及母線或母線隔離開關檢修時，停運出線回路數的多少和停電時間的長短，以及能否保證對一、二類負荷的供電；目標就是動力發電廠全部停電的可能性；大型機組突然停運時，對電力系統穩定運行的影響與后果等。目標就是動力2.靈活性：能適應各種運行狀態（正常、檢修、事故及處理、特殊、投切設備、增減負荷等）、并能靈活地進行運行方式的轉換。靈活性應包括的幾個方面：操作的方便性；調度的方便性；擴建的方便性。目標就是動力3.經濟性：投資、年運行費用、占地少，經濟效益高。（1）節省一次投資：接線簡單，節省電氣設備。（2）占地面積少：電氣主接線為配電裝置的布置提供根據。（3）電能損耗少：合理選擇變壓器等電氣設備。目標就是動力二、電氣主接線的設計原則以設計任務書為依據，以國家經濟建設的方針、政策、技術規定、標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調度靈活、滿則各項技術要求的前提下，盡可能地節省投資，就近取材，力爭設計的適用、經濟、美觀的原則。目標就是動力三、電氣主接線的設計程序電氣主接線的設計伴隨著發電廠或變電站的整體設計進行。（1）可行性研究階段（2）初步設計階段（3）技術設計階段（4）施工設計階段目標就是動力電氣主接線設計的步驟包括：1.對原始資料進行分析；（1）工程情況：包括發電廠類型、設計規劃容量、單機容量及臺數、最大負荷利用小時數及可能的運行方式等。發電廠類型：靈活性。設計規劃容量、單機容量及臺數：容量決定發電廠在電力系統中的地位和作用。目標就是動力最大單機容量不能大于系統容量的10%。最大負荷利用小時數：決定了供電負荷的種類，進而決定了對可靠性的要求。運行方式：靈活性。（2）電力系統情況：包括電力系統近期及遠景發展規劃，發電廠在電力系統中的位置（地理位置和容量）和作用，各級電壓中性點接地方式等。發電廠的總容量與電力系統容量之比大于15%，則認為該廠在電力系統中處于重要的位置。目標就是動力主變壓器和發電機的中性點接地方式：我國一般對35kV及以下電壓等級的電力系統采用中性點非直接接地，也稱為小電流接地系統；110kV及以上高壓電力系統，都采用中性點直接接地系統，又稱為大電流接地系統。發電機中性點都采用非直接接地方式，目前廣泛采用的是經消弧線圈接地方式或經中性點接地變壓器接地。目標就是動力（3）負荷情況，包括負荷的性質及地理位置、輸電電壓等級、出線回路數及輸送容量等。電力負荷的預測是電力規劃工作的一項重要內容，它的準確性直接關系到電氣主接線設計成果的質量。發電廠承擔的負荷應進可能使全部機組安全滿發，并減少母線上的電流流動。（4）環境條件：對電氣設備的選擇和配電裝置的布置有較大影響。（5）設備供貨情況。目標就是動力

2.主接線方案的擬定與選擇；經過定性分析以后，一般先確定2~3個主接線方案，然后進行經濟性比較。對于在系統中占有重要地位的大容量發電廠的主接線的可靠性要進行定量分析。（停電的頻率、每次停電的時間及影響等等）目標就是動力短路電流計算和主要電器選擇；—對選定的電氣主接線進行短路電流計算，并選擇合理的電氣設備。繪制電氣主接線圖；—對最終確定的主接線，按照工程要求，繪制工程圖。編制工程概預算。—主要設備器材費—安裝工程費—其他費用目標就是動力第二節主接線的基本形式1、單母線接線及單母線分段接線2、雙母線接線及雙母線分段接線3、帶旁路母線的單母線和母線接線4、一臺半斷路器及三分之四臺斷路器接線5、變壓器母線組接線和單元接線7、橋形接線、多角形接線8、典型主接線分析目標就是動力第二節主接線的基本形式1、普遍規律:特殊情況下，每臺發電機間互為備用；供電線路連續供電；正常運行不影響其他設備，檢修時隔離電源；2、基本環節:電源、引出線、母線。3、基本接線形式：有匯流母線和無匯流母線。目標就是動力第二節主接線的基本形式——單母1、隔離開關的操作規程:—先通后斷或在等電位狀態下進行操作，不能用作操作電器來斷開電路。2、用隔離開關分段單母線接線：—實質上仍屬于不分段的單母線接線，只是將單母線截成兩個分段，其間用分段隔離開關QS，連接起來如下頁圖所示。單母線接線目標就是動力第二節主接線的基本形式-單母線1、這樣做的好處是兩段母線可以輪流檢修，縮小檢修母線時的停電范圍，即檢修任一段母線時，只需斷開與該段母線連接的引出線和電源回路，拉開分段隔離開關QS，另一端母線仍可繼續運行。用隔離開關分段單母線接線目標就是動力第二節主接線的基本形式-單母線2、若兩個電源取并列運行方式，則當某段母線故障時。所有電源開關都將自動跳閘，全部裝置仍需短時停電，需待用分段隔離開關QS，將故障的母線段分開后才能恢復非故障母線段的供電。可見，采用隔離開關分段的單母線接線較之不分段的單母線，可以縮小母線檢修故障時的停電范圍。用隔離開關分段單母線接線目標就是動力第二節主接線的基本形式-單母線1、供電電源在發電廠是發電機或變壓器；2、母線既可保證電源并列工作，又能使任一條出線都可以從任一個電源獲得電能。目標就是動力第二節主接線的基本形式-單母線1、運行操作時，必須嚴格遵守操作順序:-接通時，先合QF兩側的QS;-切斷時，先斷開QF，再依次斷開兩側的QS。2、遵守基本原則：-防止隔離開關帶負荷合閘或拉閘；-在斷路器處于合閘狀態下，誤操作隔離開關的事故不發生在母線側隔離開關上，以避免誤操作的電弧引起母線短路事故。目標就是動力第二節主接線的基本形式-單母線單母線接線斷路器和隔離開關的配合：同一回路中在斷路器可能出現電源的一側和兩側應配置隔離開關。用戶側沒有電源可以不裝設隔離開關。發電機與出口斷路器之間可不裝設隔離開關目標就是動力接地開關的配置：當電壓在110kV及以上時，斷路器兩側的隔離開關和線路隔離開關的線路側均應配置接地開關；對35kV及以上的母線，在每段母線上也應設置1~2組接地開關。單母線接線的特點；（1）接線簡單、設備少等優點；（2）可靠性差、靈活性差等缺點（3）適用出現回路少沒有重要負荷的發電廠。第二節主接線的基本形式-單母線目標就是動力2.單母線分段接線可靠性提高；一般分2~3段；對重要用戶可提供兩條供電回路；適合小容量的發電廠的6~10kV接線，并且重要負荷少的情況。第二節主接線的基本形式-單母線目標就是動力2.單母線分段接線-為了限制短路電流，簡化繼電保護，在降壓變電站中，采用單母線分段接線時，低壓側母線分段斷路器經常處于斷開狀態，電源分列運行；-分段的數目，取決于電源數量和容量；-在重要負荷的出線回路較多、供電容量較大時，一般不予采用。第二節主接線的基本形式-單母線目標就是動力3.雙母線接線雙母線接線的可靠性分析；檢修出線斷路器、檢修母線隔離開關、檢修母線及母線故障倒閘操作的順序：雙母線接線的靈活性分析；目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力4.雙母線四分段接線220~500kV大容量配電裝置中常采用雙母三分段和四分段。進出線比較多的情況雙母線四分段接線目標就是動力旁路母線接線的三種接線方式：

-專用旁路斷路器旁路母線接線；-母聯斷路器兼作旁路斷路器的旁路母線接線；-用分段斷路器兼作旁路斷路器的旁路母線接線。目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力7—旁路斷路器兼作分段斷路器1、正常運行時：

QS1、QS3和QFP接通。2、檢修W1母線上的出線斷路器：先合QS2，斷開QS3,再合待檢修出線回路的旁路隔離開關，最后斷開要檢修的斷路器及其兩側的隔離開關。目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力8.雙母帶旁路母線接線當110kV出線在6回及以上、220kV出線在4回及以上時，應采用帶專用旁路斷路器的旁路母線。目標就是動力8.可不設置旁路設施的幾種情況：當系統條件允許斷路器停電檢修時；如雙回路供電的負荷。當接線允許斷路器停電檢修時；如一臺半斷路器。中小型發電廠枯水季節允許停電檢修出線斷路器。采用可靠性高的斷路器和全封閉組合電器。目標就是動力35~60kV配電裝置一般不采用設有專用旁路斷路器的旁路母線接線;6~10kV的配電裝置一般不設旁路母線，在下列情況下也可增設旁路母線：當采用單母或單母分段接線時，在非常容易架設旁路母線的情況；出線回路數多，斷路器檢修次數多。多數線路是向用戶單獨供電，又不允許停電；目標就是動力均為架空線路，雷雨季節跳閘次數多，增加了斷路器檢修次數。當采用雙母線接線時都不設置旁路母線；目標就是動力目標就是動力優點：（1）任一母線故障或檢修均不致停電。（2）兩組母線同時故障或一組檢修另一組故障時，功率仍能經聯絡斷路器繼續輸送。目標就是動力優點（續）（3）除聯絡斷路器內部故障時回路停電外；其他任何斷路器故障或聯絡斷路器外部故障時最多停一個回路。（4）任一斷路器檢修都不致停電，而且可同時檢修多臺斷路器。目標就是動力優點（續）（5）運行調度靈活，操作、檢修方便，隔離開關僅作為檢修時隔離電器。目標就是動力缺點：（1）每對回路中的變壓器和出現向不同方向引出，這將增加配電裝置間隔，限制這種接線的應用。（2）與雙母線帶旁路比較，這種接線所用斷路器、電流互感器多，投資大。目標就是動力缺點（續）：（3）斷路器動作頻繁，檢修次數增多。（4）二次控制接線和繼電保護都較復雜。（5）接線至少配成3串才能形成多環供電。目標就是動力目標就是動力目標就是動力3/2接線通常有兩條原則：（1）電源線宜與負荷線配對成串，即要求采用在同一個“斷路器串”上配置一條電源回路和一條出線回路。目標就是動力3/2接線通常有兩條原則：（2）配電裝置建設初期僅兩串時，同名回路宜分別接入不同側的母線，進出線應裝設隔離開關。當3/2接線達3串及以上時，同名回路可接于同一側母線上，進出線不宜裝設隔離開關。目標就是動力目標就是動力10、4/3臺斷路器接線1、形成多環路供電；2、要求同串的3個回路中電源和負荷的容量要相匹配。3、一個串上有4套斷路器，適用于發電機臺數大于出線數的大型水電廠。目標就是動力11、變壓器母線組接線1、各出線由2臺斷路器分別接在2組母線上，變壓器直接通過隔離開關接到母線上。2、適用于遠距離大容量輸電系統中。目標就是動力二.無匯流母線的主接線1、單元接線發電機-雙繞組變壓器單元接線發電機-三繞組變壓器（或自耦變壓器）單元接線發電機-變壓器擴大單元接線發電機-變壓器-線路組單元接線2、橋型接線：內橋和外橋3、角型接線目標就是動力12.發電機雙繞組變壓器特征：1、不設母線；2、發電機出口一般可以不裝設斷路器。目標就是動力12.發電機三繞組變壓器（或自耦變壓器）特征：目標就是動力12.擴大單元接線特征：（1）減少主變臺數和QF的臺數；（2）適合于中、小開機組。目標就是動力12.發電機-變壓器-線路單元接線（1）適用于一機、一變、一線的廠、所；（2）用以附近有樞紐變電所的大型區域電廠；（3）不需在發電廠內設置升高壓配電裝置，減少投資和占地；（4）由于解除了站內高壓各支路的并聯，可降低站內的短路電流。目標就是動力12.發電機-變壓器-線路單元接線目標就是動力12.單元接線目標就是動力13.橋形接線當只有兩臺主變壓器和兩條電源進線線路時，可以采用如下圖所示的接線方式。目標就是動力13.橋形接線結構特征：（1）無母線，只有兩臺變壓器和兩回線路；（2）4個回路使用3臺斷路器，中間斷路器為聯絡斷路器，連同兩側的隔離開關稱為并聯接橋；（3）聯接橋靠近變壓器為內橋接線，聯結橋靠近線路為外橋接線。目標就是動力13.橋形接線2、內橋目標就是動力13.橋形接線目標就是動力13.橋形接線目標就是動力13.橋形接線目標就是動力13.橋形接線目標就是動力13.橋形接線5、適用范圍一般可用于兩變配兩線的中小型發電廠和變電所，或作為最終接線為單母分段或雙母線接線的工程初期接線方式。目標就是動力14.角形接線當母線閉合成環形，并按照回路數利用QF分段，即構成角形接線，又稱環形接線。目標就是動力14.角形接線1、結構特點（1）多角形接線的斷路器數與回路數相同；（2）每個邊中含有一臺斷路器和兩臺隔離開關，各個邊相互連接成閉合的環形。目標就是動力14.角形接線（3）各個回路都接在兩臺斷路器之間；（4）隔離開關只用于檢修；（5）正常運行時多角形接線時閉合的。目標就是動力14.角形接線目標就是動力14.角形接線目標就是動力14.角形接線目標就是動力14.角形接線適用范圍：中小型水電廠的110KV及以上配電裝置中，當出線回路數不多，且發展比較明確時，可以采用角形接線。目標就是動力15.電氣主接線基本形式總結1、單母線、單母線分段接線適用于：小型電廠。６～10kV出線（含聯絡線）回路≯５回；35kV出線（含聯絡線）回路≯３回；110kV出線（含聯絡線）回路≯２回。2、單母線（分段）帶旁路一般用得較少。3、雙母線、雙母分段接線適用于：220kV及以下電壓等級。110~220kV出線數為5回及以上；35~60kV出線數超過8回，或連接電源較大、負荷較大時；目標就是動力出線帶電抗器的6~10kV配電裝置；4、雙母線帶旁路母線接線適用于：電壓等級高、輸送容量大、輸送距離長，停電影響范圍大的情況。110kV出線在6回及以上、220kV出線在4回及以上時可采用帶專用旁路斷路器；當出線回路相對較少時，可采用簡易接線形式。5、一臺半斷路器接線適用于：進出線為6回及以上的330kV~500kV配電裝置中。目標就是動力6、一又三分之一臺斷路器接線適用于：發電機臺數比出線臺數多的大型水電廠。7、單元接線：對于100MW及以上的發電機組在滿足地方負荷的前提下，一般都采用單元接線。當發電機容量較小，而接入的電壓等級又較高的情況下采用擴大單元接線形式。8、橋形接線：適用于只有2臺變壓器和2條出線的小容量的發電廠。9、角形接線適用于：大中型水力發電廠發展可能性很小的110kV及以上母線的接線。

目標就是動力目標就是動力目標就是動力目標就是動力地方性電廠的主接線目標就是動力區域性火電廠的主接線目標就是動力第三節主變壓器的選擇變壓器:主變壓器、聯絡變壓器和廠（站）用變壓器。一、主變壓器容量和臺數的確定原則1.單元接線的主變壓器按發電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度。:發電機容量,在擴大單元接線中為兩臺發電機容量之和,MW；:發電機額定功率因數；:廠用電率。目標就是動力第三節主變壓器的選擇2.具有發電機電壓母線接線的主變壓器(1)當發電機全部投入運行時，在滿足發電機電壓供電的日最小負荷，并扣除廠用負荷后，主變壓器應能將發電機電壓母線上的剩余功率送入系統。:發電機母線上的發電機容量之和,MW；:負荷功率因數；:發電機電壓母線上的主變壓器臺數。:發電機母線上的最小負荷,MW；目標就是動力(2)當接在發電機電壓母線上的最大一臺機組檢修或者因供熱機組熱負荷變動而需要限制本廠出力時，主變壓器應能從電力系統倒送功率，保證發電機電壓母線上最大負荷的需要。:發電機電壓母線上除最大一臺機組外，其他發電機容量之和,MW；:發電機電壓母線上的最大負荷,MW；目標就是動力(3)若發電機電壓母線上接有2臺及以上的主變壓器時，但其中容量最大的一臺因故退出運行時，其他主變壓器應能輸送母線剩余功率的70%以上。目標就是動力(4)一般情況下，接于發電機電壓母線上的主變壓器不少于2臺，對小型的發電廠和終端變電所可只設置一臺。對水電廠比重較大的系統，由于經濟運行的要求，在豐水期應充分利用水能，這時有可能停用火電廠的部分或全部機組，以節約燃料，火電廠的主變壓器應能從系統倒送功率，滿足發電機電壓母線上最大負荷的需求。:發電機電壓母線上停用部分機組后，其他發電機容量之和,MW；目標就是動力3.聯絡變壓器的容量和臺數的確定聯絡變壓器容量選擇：聯絡變壓器容量應能滿足兩種電壓網絡在各種不同運行方式下有功功率和無功功率的交換。聯絡變壓器容量應按兩級電網在正常與檢修狀態下可能出現的最大功率交換來確定，其容量一般不低于接在兩種電壓等級上的最大一臺機組的容量。一般設置一臺，最多不超過兩臺。目標就是動力4.變電站變壓器

容量一般按變電所建立后5-10年的規劃負荷考慮，并應按照其中一臺停運時其余變壓器能滿足變電所最大負荷的60%-70%,或全部重要負荷選擇。n：變電所主變壓器臺數。目標就是動力一般情況下，變電站變壓器采用2臺，樞紐變電站可能選2-4臺，地方性鼓勵的變電站或者大型工業變電站可裝設3臺。目標就是動力二、變壓器的型式和結構的選擇原則1.相數一般都采用三相變壓器。容量為600MW及以上（300MW以下）機組采用單元接線和500kV（330KV以下）電力系統中的主變壓器綜合考慮運輸條件和制造條件可選用單相變壓器（三相變壓器）。2.繞組數與結構當發電廠有兩種升高電壓級時，一般使用一個三繞組變壓器比使用兩個雙繞組變壓器更經濟。目標就是動力最大機組容量為125MW及以下的發電廠多采用三繞組變壓器，但三繞組變壓器的每個繞組的通過容量應達到變壓器額定容量的15%及以上。在一個發電廠中，三繞組變壓器的臺數一般不超過3臺。機組容量為200MW以上的發電廠采用發電機-雙繞組變壓器單元接線接入系統，而兩種升高電壓級之間應加裝聯絡變壓器（三繞組、自耦變壓器）。目標就是動力擴大單元接線的主變壓器，應優先選用低壓分裂繞組變壓器，可以大大限制短路流。在110kV及以上中性點直接接地系統中，需要選用三繞組變壓器時應優先考慮自耦變壓器。目標就是動力3.繞組的接線組別主變壓器接線組別一般都選用YN，d11的常常規接線。4.調壓方式的選取在電壓變化范圍大或頻繁的情況下應使用有載調壓。目標就是動力選用有載調壓變壓器的情況：（1）接于出力變化大的發電廠的主變壓器，特別是潮流方向不固定，且要求變壓器二次電壓維持在一定的水平；（2）當聯絡變壓器有時為受端，有時為送端，為保證供電質量，要求母線電壓恒定時。5.冷卻方法自然風冷卻，強迫風冷卻，強迫油循環水冷卻，強迫油循環風冷卻，強迫油循環導向冷卻。目標就是動力第四節限制短路電流的方法一、裝設限流電抗器發電廠和變電所20KV及以下的某些回路中加裝限流電抗器。1、加裝普通的電抗器（1）母線電抗器（2）線路電抗器2、加裝分裂電抗器目標就是動力第四節限制短路電流的方法一、裝設限流電抗器作用：限制電力設備的短路電流、維持母線電壓、將短路容量加以限制，以選擇輕型斷路器和小截面的電纜，簡化配電裝置，節約投資。帶來的問題：運行中有少量的功率損失和較大的電壓損失，所以電抗器另一端的電壓水平有所降低，應予以校驗。設置位置：分段電抗器、出線電抗器、在變壓器負荷側串聯電抗器。目標就是動力1、加裝普通電抗器（1）母線電抗器：裝于母線分段上或主變壓器低壓側回路中。目標就是動力母線電抗器:一般電抗百分值取8%～12%。使發電機出口斷路器、變壓器低壓側斷路器、母聯斷路器和分段斷路器等都能按各回路額定電流來選擇。正常運行時電壓和功率損失都較少。目標就是動力1）母線電抗器的作用無論是廠內（K1、K2點）或廠外中（K3點）發出短路，母線電抗器均能起到限制短路電流的作用。A、使得發電機出口斷路器、母聯斷路器、分段斷路器及主變壓器低壓側斷路器都能按照各自回路的額定電流選擇；B、當電廠和系統容量較小，而母線電抗器的限流作用足夠大時，線路斷路器也可按照相應線路的額定電流選擇，這種情況下可以不裝設線路電抗器。目標就是動力母線電抗器的百分百分電抗值可選的大一些，一般為8%-12%.2）百分電抗值：電抗值在其額定電流IN下所產生的電壓降與額定相電壓比值的百分數。目標就是動力（2）母線電抗器：

當電廠和系統容量較大時，除裝設母線電抗器外，還要裝設線路電抗器。目標就是動力線路電抗器的作用：主要用來限制6-10KV電纜饋線的短路電流。（1）可限制該饋線電抗器后發生短路（K3點短路）時的短路電流，使發電廠引出端和用戶處均能選用輕型電器，減小電纜截面；（2）由于短路時電壓降主要產生在電抗器中，因而母線能維持較高的剩余電壓（或稱殘壓，一般大65%UN），對提高發電機并聯運行穩定性