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高低压电气设备6讲


高低压电气设备

2012年8月16日

第五讲



气 主 接 线


第一节 概 一、电气主接线的概念及其重要性 ? 电气主接线:

在发电厂和变电所中,发电机、变压器、断路器、隔离开关、电 抗器、电容器、互感器、避雷器等高压电器设备,以及将他们连接在 一起的高压电缆和母线构成的电能生产、电能汇集和分配电能的电气 回路称为电气主接线。 ? 电气主接线图
用规定的电气设备图形和符号,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,称为电气之接线图。 ? 电气主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构,是电力 系统网络结构的重要组成部分,直接影响系统运行的可靠性、灵活性并 对电器的选择、配电装臵的布臵、继电保护、自动装臵和控制方式的拟 定都有决定性的关系。

二、对电气主接线的基本要求
? 可靠性 电气主接线必须满足以下三个基本要求 1.可靠性
? 灵活性 ? 经济性

? 供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力。 因此安全可靠是电力生产的首要任务,保证供电可靠性是电气主 接线最基本的要求。 ? 电气主接线的可靠性不是绝对的。 同样形式的主接线对某些发电厂或变电站来说应具有较高的可靠 性要求,对另外一些发电厂或变电站来说不一定满足较高的可靠性要 求。因此在分析主接线的可靠性时,应从以下几个方面考虑:
1)发电厂或变电站在电力系统中的地位 2)负荷性质和类别
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3)设备的制造水平

4)长期实践运行经验

二、对电气主接线的基本要求
2.灵活性
电气主接线应能适应各种运行状态,并能灵活地进行运行方式的转 换。灵活性应包括以下几个方面: 1)满足调度时的灵活性。 ?在电气主接线正常运行时,根据调度的要求,能方便的改变运行 方式。 ?在发生故障时,要能尽快地切除故障,使停电时间最短,影响范 围最小,不致过多的影响对用户供电的可靠性。 2)满足检修时的灵活性。

检修 设备时,应能方便的将其推出运行,并使设备与带电运行部分 有可靠的安全隔离,保证检修人员检修时方便和安全。
3)满足扩建时的灵活性。

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二、对电气主接线的基本要求
3.经济性要求
?在设计主接线时,主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。
?设计时满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。 经济性主要从以下几个方面考虑: 1)节省一次投资 ? 主接线应简单清晰,断路器、隔离开关、互感器、避雷器、电 抗器等高压设备的数量精良要少 ? 适当采用限制断路电流的措施,以便采用轻型便宜的电器,并 减少出线电缆的截面。 ? 能使继电保护和二次回路不过分复杂。 2)电能损耗要少

在发电厂和变电站中电能损耗主要来自主变压器
3)占地面积少 2012年8月16日

第二节

电 气 主 接 线 的 基 本 形 式
简单单母线 单母线
单母线分段 单母线带旁路 有汇流母线 简单双母线 双母线分段 双母线

? 基本形式:

双母线旁路
3/2断路器双母线 变压器—母线接线

电气主接线

单元及扩大单元接线

无汇流母线
桥形接线
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内桥接线 外侨接线

角形接线

一、单母线接线 ? 接线图:
接地刀闸

线路隔离开关

出线

? 组成: ? 断路器
断路器

? 隔离开关
? 接地隔离开关 ? 母线 ? 出线(输电线路) ? 进线(电源)
进线
QF—断路器;QS—隔离开关; QSE—接地隔离开关;W—母线; L—出线

母线隔离开关

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一、单母线接线 ? 接线特点 : 1.断路器及隔离开关的配置

1)断路器的配置:
配置的断路器的数量与进线和出线相同。

2)隔离开关的配置:
应在断路器两侧配置隔离开关,以使 检修断路器时能形成隔离电源的明显端口。

3)接地闸刀的配置: 用于线路检修时替代临时安全接地。
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一、单母线接线

2.断路器及隔离开关的操作 隔离开关和断路器运行操作时,必须严格遵守操作顺序,严禁带负 荷拉隔离开关。 操作原则为:

? 停电时,必须先断开负荷侧断路器,再拉开线路侧隔离开关,最 后拉开母线侧隔离开关。

? 送电时,必须先合上母线侧隔离开关,再合上线路侧隔离开关, 最后再合上负荷侧断路器。
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出线1 单 母 线 送 电 操 作

出线2
QS QF QS

出线3

QSo

QSl QF QSw
QS QF

W

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出线1

出线2
QS QF QS

出线3

单 母 线 停 电 操 作

QSo

QSl
QF QSw
QS QF

W

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一、单母线接线 3. 单母线接线的优缺点 1)优点:

接线简单、操作方便、设备少、经济 性好、母线便于延伸,扩建方便。
2)缺点:

? 可靠性差:
? 当母线或母线隔离开关检修或故障 时,所有回路要停止工作。 ? 断路器检修或故障时该线路停电。 ? 调度不方便:

电源只能并列运行,不能分列运行, 并且线路侧发生短路时,有较大的短路电 流。
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一、单母线接线 4.单母线接线的使用范围

1)6?10kV配电装置的出线不超过5回时

2)35?60kV配电装置的出线不超过3回时

3)110?220kV配电装置的出线不超过2回时

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二、单母线分段接线 ? 接线图: 一类用户

1.优点:
供电可靠性和灵活性有 一定的提高,因此中,小型 发电厂及变电所广泛采用。 2.使用范围: 1)6?10kV配电 装置的出线回路数为6回 及以上,每一分段上所接 容量不宜超过25MW。 2)35?60kV配 电装置的出线为4?8回时 3)110?220kV 配电装置的出线不超过3? 4回时
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分段断路器

分段隔离开关 分段隔离开关

三、单母线带旁路接线 ? 接线图:

单母线不分段带旁路接线
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单母线分段兼旁路的接线

?单母线不分段带旁路接线

旁路母线

旁路断路器

工作母线

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1.旁路母线的作用

?在不停电的情况下可以检修 主接线中的任何一台断路器。

?正常运行时,旁路母线断路 器QF及其两侧的隔离开关QS4, QS5 断开,每一出线与旁路母线 相连的旁路隔离开关QS也断开, 旁路母线处于无电状态。

?旁路母线不能代替母线工作。

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2.旁路母线在检修时的操作过程

检 修 出 线 l1 的 断 路 器 QF1

l1 QS3 QS2 QF

W2

QF1

QS1

W1

电源侧
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?单母线分段兼带旁路接线

旁路母线

旁路母线

工作母线

工作母线

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旁路断路器
? 特点: ?不设专用旁路断路器,而 由分段断路器 QF 兼任。

?正常运行时, QS3、 QS4以 及所有出线的隔离开关QS 都断 开,旁路母线处于无电状态。
分段断路器QF及两侧的隔离 开关QS1,QS2 合上,运行于单 母线分段状态。

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? 当需要检修某一断路器时,分段 断路器QF要退出分段功能,临时担 任旁路断路器工作。

? 假设检修出线L1的断路器, 其操作顺序为: 为了使WA和WB母线能保持

联系 ?先合上分段隔离开关QS5
?然后断开断路器QF和隔离开关 QS2 ?合上QS4 ?然后合上QF ?合

上L1出线隔离开关?最后断开要检
修的断路器两侧的隔离开关。
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3.单母线(或分段)加旁路母线的应用范 围 由于旁路母线系统增加了开关设备的数量,造价较昂贵,运行复 杂,因此在不允许停电检修的系统中采用。 1)6?10kV屋内配电系统不装设旁路母线。 因为负荷小(100?2000kW),供电距离短(4 ? 20km),在系统中容易 取得备用电源。

2)35kV 配电系统不装设旁路母线,因为重要用户多采用双回路供电,允许 停电检修断路器。 如果线路断路器不允许停电检修,则应装设旁路母线。

3)110 220kV 配电系统如果采用单母线分段式结构时,应装设旁路母线。

4)当采用可靠性较高的SF6断路器时,可不装设旁路母线。
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四、双母线接线
? 接线图:

备用母线

工作母线 母线联络断路器

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四、双母线接线
1.双母线接线的特点 (1)系统正常运行时:

?工作母线Ⅰ带电,备用母
线Ⅱ不带电。 相当于单母线运行。 ?当工作母线发生故障时,有 备用母线供电。

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四、双母线接线 (2)正常运行时,为了提高供电可靠性,即工作母线和备用母线各带 一部分电源和负荷运行。

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四、双母线接线

(3)不停电可以检修任意母线 如检修工作母线时,可经 “倒闸操作” 的前提下转移到备用上继续供电。 将全部电源和线路不停电

“倒闸操作”

应严格遵守操作顺序:

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一组主母线运 行,另一组主母 线备用时,当工 作母线检修时的 倒闸操作顺序

II I

QF
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四、双母线接线 (4)检修任意一台出现断路器时,可采用“跨条”连线方式。

假设被检修的断路器QF2 工作与母线Ⅱ上。其操作顺 序为:

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四、双母线接线

先断开母联断路器 QF ? 断开断路器QF2( L2 线路停电) ? 拉开其两端的隔离开关QS3,QS1 ?退出QF2 ?临时跨条QF2留下的缺口 ?合上隔离开关QS3, QS1 ?最后合上母联断路器 QF ?恢复线路L2的供电。 此时母联断路器QF代替线路断路 器QF2

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四、双母线接线 2.双母线接线的优缺点: ? 优点: ?供电可靠性高 ?调度灵活 ?便于扩建 ? 缺点: 使用设备较多,投资大,配电装置较复杂。 3.适用范围: ?6?10kV 配电系统,当断路电流较大,出线需要带电抗器时。 ? 35?60kV配电系统,当出线回路大于8回,负荷较大时。 ? 110?220kV配电系统,当出线回路大于5回以上并带重要负荷时。
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五、双母线分段接线
? 接线图 1.特点: 将双母线接线的工作 母线分为两段,与双母线 相比进一步提高了供电的 可靠性。

母联断路器

分段断路器

2.适用范围:

分段电抗器

? 6?10kV 的中、小型发电厂
? 220kV 配电系统中,当进出线回路 10?14回时。当进出线回路15以上时 两组母线可采用分段,

? 330?550kV配电系统中,当进出线回路 6 回以上时
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六、双母线带旁路母线接线
1. 双母线带旁路母线的接线形式 1)有专用旁路母线接线形式
旁路母线 断路器

此中 接线中既有母线联络 断路器 QF1,又有专用旁路断 路器QF2,2 回电源进线也参 加旁路接线。

母联断路器

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六、双母线带旁路母线接线

2)母联兼旁路接线形式 ?正常运行时QF1起母联断路器 的作用 ,旁路母线隔离开关QS3断 开。 ?当使用旁路 母线时,现断开 断 路器QF1及隔离开关QS2,再合上 QS3 ,最后合上断路器QF1给旁路母 线充电。此时断路器QF1不再起母 联断路器作用 ,而临时承担旁路断 路器的 作用 。
母联断路器兼 旁路断路器

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六、双母线带旁路母线接线
? 旁路断路器兼母联断路器接线形式 旁路断路器兼母 联断路器

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七、3/2 断路器双母线接线

? 接线图 每两回进线、出线占 用3台断路器构成一串, 接在二组母线之间,因此 也称为一台半断路器接线。

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七、3/2 断路器双母线接线
1.特点: 1) 可靠性高 ? 任何 一个元件 (一回出线、一 组母线)故障时均不影响其他元件 的 正常运行;

? 当两组母线同时故障时影响也 不大。
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。

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七、3/2 断路器双母线接线

3) 操作方便
操作时只操作断路器,而不必 用隔离开关进行倒闸操作,使误动 操作事故大为减少。 4) 检修方便 检修任何一台断路器时只需断开该 断路器本身,然后拉开两侧的隔离开关 即可检修。

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七、3/2 断路器双母线接线
5) 占用断路器较多,投资大, 继电保护较复杂。 6) 接线至少配成3串才能形成 多环供电。

2.适用范围 大型发电厂和变电所超高压 (330、550kV)配电系统

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八、变压器—母线接线

1.特点:
1)由于超高压系统的主变压器 均采用质量可靠、故障率较低的产 品,故可以直接将主变压器经隔离 开关接到两组母线,省去断路器以 节省投资。 2)当出线数为5 回及一下时, 各出线均可经双断路器分别接在两 组母线,可获得较高的供电可靠性 (如 L1、L2、L3); 当出线数为6 回及以上时,部 分出线可采用3/2断路器接线(如: L4、L5)也可获得较高的供电可靠 性。
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八、变压器—母线接线

2 . 应用范围

用于超高压远距离大容量输 电系统中对系统稳定性和供电卡 靠性影响较大的变电所主接线。

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九、单元及扩大单元接线 1.单元接线的特点 单元接线

——将发电机 与变压器或者 发电机-变压器-线路都直接串 连起来,中间没有横向联络母线 的连接形式。
优点: ? 减少了电器的数量; ? 简化了配电装置的结构;

? 降低了工程投资;
? 降低了故障的可能性; ? 降低了短路电流值;

? 检修某一回路时只影响该单元。
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九、单元及扩大单元接线 2. 几种接线形式

1)发电机-双绕组变压器单元接线 发电机出口不设置母线,输出电能均 经过主变送至升高电压电网,因为发 电机不会空载运行,故不需断路器

使用特点 :
? 200MW及以上大机组采用这种接 线形式; ? 100~125MW的火电厂采用这种 接线形式; ? 25~50MW的中小型水利发电厂 采用这种接线形式。
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九、单元及扩大单元接线

2)发电机-三绕组变压器单元接线。 发电机出口处应设断路器及隔离开关, 以便在变压器高中压绕组联合运行情况下 进行发电机的投、切操作 接线特点: 变压器的三侧都要装设断路器和 隔离开关; 当变压器某一侧停运时另外两侧 仍然可以正常供电。

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九、单元及扩大单元接线

3)扩大单元接线。 为了减少主变压器的台数,将两台 发电机与一台主变压器相连的结构。

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九、单元及扩大单元接线

4)发电机-变压器-线路单元接线 发电机发出的电能升压后,直接经的 线路送到 系统的变电站中去

适合用于无发电机电压负荷并且发电 厂离系统变电所距离较近的情况。
发电机、变压器、线路任何一个故障 将全部单元停电

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九、单元及扩大单元接线

5)变压器-线路单元接线。 适用于小容量的终端变电所活农 村变电所。

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十、桥形接线

当只有两台变压器和两条 线路时,常采用桥形接线。

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1. 内桥接线 使用特点: 当输电线路较长,故障机会较 多,而变压器又不经常切换时,采 用此连接 正常运行时桥断路器QF3处于闭合 状态。 当需要对QF3进行检修时,为了 不影响系统运行,可增设“外跨 条”。

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2. 外桥接线 使用特点:
当输电线路较短,并且变压器又因经济运 行的要求再负荷小时需要使一台主变压器退出 运行的系统中可采用此中连接形式。

3.优缺点:
优点: 高压电器少、布置简单、造价低、容 易过渡到其他接线形式 缺点: 较麻烦。 可靠性不是太高、切换操作

内桥接线中,变压器的投入和切除操作较 复杂,外桥接线中,线路的投入和切除操 作则比较复杂。
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十一、角形接线
接线特点: 将几台断路器连接成环状,在每两台断路器的连接点处引出一回进 线和出线,并在每个连接点的三侧各设置一台隔离开关。(用于进出线 回路数不多的场合)

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第三节

各类发电厂主接线的特点

一、火力发电厂电气主接线的特点 根据火力发电厂的容量及其在电力系统中的地位,一般可将火力发电 厂分为区域性火力发电厂和地方性火力发电厂。 这两类火力发电厂的电气主接线有各自的特点。

1.区域性火力发电厂的电气主接线
? 区域性火力发电厂特点 1)区域性火力发电厂的单机容量及总装机容量都较大。 我国目前这类电厂的单机容量多为200MW、300MW和少量600MW, 电厂总装机容量可达1000MW甚至2000MW以上。 2) 区域性火力发电厂多建在大型煤炭基地(有时称为“坑口电厂”)或 运煤方便的地点(如沿海或内河港口),而与负荷中心(城市)距离较远。

它们生产的电能主要经过升压变压器升至较高电压后送人系统,一般 不设发电机电压母线给当地负荷供电。
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?区域性火力发电厂的电气主接线特点 1)电气主接线多采用发电机一变压器单元接线,升高为一个或最多 两个升高电压等级。 2)220~500kV电压等级的配电装臵都采用可靠性较高的接线形式, 如:

双母线、双母线带旁路、双母线四分段带旁路以及更为灵活可靠的
3/2断路器接线等。

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图5—14为某大型区域性火电厂的电气主接线图。
特点:1) 该厂有4台300MW机组和2台 600MW机组。

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2) 500kV线路4回,采用3/2接线,每回出线均装有高压并联电抗器

以吸收线路电容充电功率;

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3) 220kV出线有7回,采用旁路母线的双母线接线。

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4)6台机组都采用发电机一变压器单元接线,且用分相封闭母线连接。

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2.地方性火力发电厂的电气主接线
? 特点: 1)地方性火电厂的单机容量和总装机容量都较小,一般都

建在负荷中心附近(城市边缘)。所发出的电能有较大部分以发 电机电压(10kV)经线路直接送到附近的用户,或升至 35kV送 到稍远些的用户,其余的电能则升压到1lOkV或220kV电压送 人系统。 2)发电机电压母线在地方性火电厂主接线中显得非常重要, 一般采用单母线分段、双母线、双母线分段等形式。
3)为限制过大的短路电流,分段断路器回路中常串人限流

电抗器, lOkV出线也常需要串人限流电抗器。这样就可以选 用便宜的轻型断路器。
4)升高电压级则根据具体情况,一般可以选用单母线、单母

线分段、双母线等接线形式。
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图5—15为某地方性中型火力发电厂的电气主接线图。
特点: 1)该厂设有四台发电机,其中G1、G2容量为100MW,发电机电压 母线采用双母线分段,设有母线分段电抗器。

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2)G1、G2一部分电能直接以10kV电缆线路供附近用户(出线都带电 抗器),剩余电能经二台三绕组变压器升压为35kV和110kV供较远用户和系 统。因为有两条架空线路供稍远一点的较大用户,故35kV采用内桥式接线。

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3) 110KV采用双母线带旁路母线接线,6回架空出线与系统相连 并供电给大型企业和城市110/10KV变电所。

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4) G3、G4容量为125MW,额定电压为13.8KV,以发电机-变 压器单元接线形式直接将电能汇入110KV系统。

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二、水力发电厂的电气主接线 1.水力发电厂电气主接线的特点
(1)水力发电厂建在有水能资源处,一般离负荷中心很远,当地负荷 很小甚至没有,电能绝大部分要以较高电压输送到远方。

因此多采用发电机一变压器单元接线或扩大单元接线。
(2)水力发电厂的电气主接线应力求简单,主变台数和高压断路器数量

应尽量减少,高压配电装臵应布臵紧凑、占地少。

(3) 水力发电厂的装机台数和容量大都一次确定,高压配电装臵也一次建 成,不考虑扩建问题。 采用单母线分段、双母线、双母线带旁路及3/2断路器接线外,桥形 和多角形接线也应用较多。
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(4)水力发电机组启动快,启停时额外耗能少,常在系统中担任调 频、调峰及调相任因此机组开停频繁,运行方式变化大,主接线应具 有较好的灵活性。 (5) 水力发电机组的运行控制比较简单,较易实现自动化,为此, 电气主接线应尽力避免以隔离开关作为操作电器。

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2.大型水力发电厂的电气主接线
1) 发电机与升压 变压器构成了单元接 线或扩大单元接线。
扩大单元中的主 变压器还采用低压分 裂的形式连接两台发 电机。 这样不仅简化了 接线,还可有效地限 制发电机侧的短路电 流。

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2)220kV电压采用 双母线带旁路接线, 3)500kV电压则采 用更为可靠的3/2 断路器接线。 4) 自耦变压器构成 500kV和220kV电源 的联络,其第三绕 组作为厂用电的备 用

2012年8月16日

图5— 17(b)为葛洲坝(大江)水电厂主接线

特点: 4台125MW发电机共用1台600MVA主变压器升压至500kV。
因为发电机容量不大,这样配臵既减少了主变台数,又减少了 500kV断路器和隔离开关的数量,因而减少了占地,降低了投资。
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3.中型水力发电厂的电气主接线
图5—18所示水电厂共有6台发电机,

特点: G1~G4中每2台发电机与1台升压变压器构成扩大单元接线。 其中T1为低压绕组分裂的变压器,T2为一台自耦变压器,高压与中压分 别联络220kV和110KV两级升高电压,第三绕组则分裂为两个相同的低压 绕组与两台发电机相连。 2012年8月16日

? 发电机G5、G6,分别经双绕组升压变压器升压后在高压侧并为一 点接人110kV系统,这种接线称为联合单元接线,能节省高压侧断路器 和隔离开关的数量,并使高压侧接线简化,减少占地面积。 220kV和110kV电压级都采用了五角形接线。

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第六章 第一节
1) 厂用电

厂 概述

用 电 及 其 接 线

一、厂用电及厂用电率 发电厂厂用辅助机械设备及电气设备的总耗电量称为厂用电或自用电。

如:各种类型的拖动电动机以及厂内其它运行操作、试验、修配、电 焊、照明等用电设备。
2) 厂用电系统

由厂用变压器(或电抗器)、厂用供电电缆、厂用成套配电装臵及 各类厂用负荷所构成的系统,称为厂用电系统。
3) 厂用电系统的可靠性,对发电厂乃至整个电力系统的可靠运行都有 直接的影响。 因此任何情况下,厂用电都是最重要的负荷,必须保证厂用电的 正常性

4) 厂用电率 是指占发电厂全部发电量的百分数,称为厂用电率。
在额定工况下,厂用电率可用下式估算
KP ?
式中 KP — Sca — cos? — PN —

S ca c o s ? PN

? 100%

(6-1)

厂用电率,%; 厂用计算负荷,kVA; 平均功率因数,一般取0.8; 发电机额定功率,kW。

厂用电量与发电厂类型,机械化和自动化程度,燃料种类及燃烧方式,蒸 汽参数等因素有关. ? 凝汽式火电厂厂用电率为5%~8%, ? 热电厂为8%~10%, ? 水电厂的厂用机械很少,厂用电率仅为0.3%~2%。
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二、厂用电负荷的分类

厂用电负荷,根据其用电设备在生产中的作用和突然中断供电时 所造成的危害程度可以分为五类。

? ?

I类负荷 Ⅱ类负荷

?
? ?

Ⅲ类负
事故保安负荷荷 不间断供电负荷

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1.I类负荷

凡是属于短时 (如手动切换电源)停电会造成主辅设备损坏 ,危急人 身安全, 使机组停止运行或发电量大幅度下降的负荷,都属于I类负荷。

如:火电厂的给水泵、凝结水泵、循环水泵、引风机、送风机、给粉机 等以及水电厂中的调速器、压油泵、润滑油泵等。 这些重要辅助机械通常都设臵两套互为备用,其分别接到两个独立 电源的母线(段)上,当一个电源断电时,另一个电源就立即自动投入。

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2.Ⅱ类负荷 允许短时停电(几秒至几分钟),恢复供电后,不造成生产紊乱的厂用 负荷,属于Ⅱ类厂用负荷。 如: ? 火电厂的输煤设备、工业水泵、疏水泵、灰浆泵和化学水处理设备, ? 水电厂的吊车、整流设备、漏油泵等。

Ⅱ类负荷一般由两段母线供电,采用手动切换。
3.Ⅲ类负荷 较长时间的停电,不会直接影响生产,仅造成生产上不方便的厂用 负荷,都属于Ⅲ类厂用负荷。 如:试验室、油处理室及中央修配厂的用电设备等。 Ⅲ类负荷一般由一个电源供电即可。
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4.事故保安负荷 如200MW及以上机组的大容量发电厂中,自动化程度较高,要求在 事故停机过程中及停机后的一段时间内,必须保证供电,否则可能引起 主要设备损坏、重要的自动控制设备控制失灵或危急人身安全地负荷 。 事故保安负荷有直流保安负荷和交流保安负荷两种:

(1)直流保安负荷。
如: 发电机的直流润滑油泵、事故氢密封油泵等。 (2)交流保安负荷。

如:盘车电动机、交流润滑油泵、交流密封油泵、消防水泵等。
为了满足事故保安负荷的供电要求,通常有蓄电池、柴油发电机、 燃气轮机或可靠的外部独立电源作为事故保安负荷的备用电源。
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5.不间断供电负荷 机组运行期间,以及保证或事故停机过程中,甚至在停机后的一 段时间内,需要连续供电并具有恒频恒压特性的负荷,称为不间断供 电负荷。因此有时被称为0I类负荷。

如 : 实时控制的计算机系统、自动控制和调节装臵等 一般采用蓄电池供电的电动发电机组、不间断供电电源(UPS)或采 用以直流蓄电池组为后备的整流一逆变装臵供电

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三、厂用电负荷的工作方式 厂用电负荷的工作方式根据其使用时间划分,有经常、不经常、连 续、短时和断续等五种情况: ? 经常 —— 指每天都要使用的用电设备; 每次使用均带负荷运转2h以上的用电设备; 每次使用均带负荷运转10~20min者;

? 不经常 —— 指仅在检修、事故或机炉起停期间使用的用电设备;
? 连续 —— ? 短时 ——

? 断续 ——

每次使用从带负荷到空载或停止,反复周期性地工作,
每一周期(工作时间加停止时间)不超过lOmin。

例如: 给水泵的运行方式为经常连续,备用励磁机为不经常连续,空压 机为经常短时,消防水泵为不经常短时,抓煤机为经常断续,起重机 则为不经常断续等等。
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第二节 厂用电接线

一、厂用电系统的电压等级
? 厂用电系统的电压等级要根据发电机额定电压、厂用电系统的可

靠性和经济性等多方面因素综合考虑,经过技术经济比较后确定。 ? 为了简化厂用电接线,并且运行维护方便,厂用电电压等级不 宜过多。

一般分为高压和低压两级。
低压级为0.4kV(380/ 220V), 高压级可在3、6、lOkV中选用一种。

超大容量机组(如600MW)则可选用两级高压。

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根据运行实践经验,大致可按下列情况考虑:

(1)高压采用3kV。
火电厂当发电机容量在60MW及以下,发电机电压为10.5kV时, lOOkW以上的电动机用3kV,lOOkW以下的电动机用380V。

(2)高压采用6kV。 火电厂发电机容量在100~300MW时,200kW以上的电动机用 6kV, 200kW以下的电动机用380V。

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(3)高压采用3kV和l0kV两级。 火电厂发电机容量为300MW以上,例如600MW时, 200kW以下的电动 机用380V,200~1800kW的电动机用3kV,超过1800kW的电动机用 lOkV。

(4)不设高压等级。
水电厂厂用机械设备少,电动机容量也不大,通常只设380/220V 一种厂用电电压(如果坝区有大型机械,如闸门启闭机、船闸或升船机

等,则需要专设坝区变压器,以6kV或lOkV供电)。

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二、厂用电源的引接方式 1.厂用工作电源的引接 1)厂用高压工作电源 厂用工作电源对可靠性要求很高,工作电源的引接方式与电气主接 线有密切联系。 (1)当主接线具有发电机电压母线时,厂用高压工作电源从机压母 线上引接;

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(2) 当发电机、变压器采用单元接线时,厂用高压工作电源从主变 压器的低压侧引接;

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(3)当主接线为扩大单元时,厂用高压工作电源从发电机出口或主变低压 侧引接。

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2)厂用低压工作电源
(1)厂用低压工作电源,一般从厂用高压母线段上引接; (2)当无高压厂用母线段时,从发电机电压母线上或从发电机出口

直接接人低压厂用变压器,以取得380/220V低压工作电源。

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2.厂用备用电源的引接 当事故情况下厂用负荷失去了工作电源时,即会自动切换到备用电源 上继续运行。因此,要求厂用备用电源具有供电的独立性,并有足够的容 量。 最好与系统紧密联系,在全厂停电情况下仍能从系统获得厂用电源。 有以下几种方式: (1)从发电机电压母线的不同分段上引接厂用备用变压器。 (2)从与电力系统联系紧密的升高电压母线上引接厂用高压备用变压器,

如有两级与系统联系的升高电压,尽量选用较低一级以节省投资。
(3)从联络两级升高电压的联络变压器的第三绕组引接厂用备用变压器。 (4)从外部电网中引接专用线路(经济性差极少采用)。

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厂用备用电源分明备用和暗备用两种。
? 明备用: 火电厂中一般采用明备用,即装设专门的备用变压器,平时不工作或仅带 很小负荷,一旦某一工作电源失去后,该备用变压器自动代替原来的工作电源。 表6—4为火电厂备用厂用变压器的设臵原则。

? 暗备用: 水电厂(也包括小火电厂)多采用暗备用,即不设专门的备用变压器,而是 两个厂用工作变压器容量选大一些,互为备用。
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暗备用减少了厂用变压器的数量,也相应节约了占地和费用。

3.起动电源的取得 在严重事故情况下可能造成全厂停电。此时所有厂用工作电源全部 失去。为保证发电机组能够快速起动,必须由起动电源向必要的辅助设 备供电。起动电源实际上是一种可靠性更高的备用电源,可以从外部可 靠独立电源经过专门的厂用高压变压器取得。 我国目前对200MW以上大型机组设臵厂用起动电源,一般以起动电 源兼作事故备用电源,统称为起动(备用)电源。

4.事故保安电源的取得
1)蓄电池组事故保安电源。

? 在正常运行时,蓄电池组承担全厂操作、信号、保护及其它直流 负荷用电;
? 在事故情况下,则提供事故照明、润滑油泵等直流保安负荷用电。 此外,还可通过逆变器将直流变成交流,向不允许间断供电的交流负荷 供电,如计算机、热工仪表和自动装臵等。

2)可快速启动的柴油发电机组或从外系统引入的独立专线,可作 为交流事故保安电源。
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三、火力发电厂厂用电接线 1.按炉分段的原则

1)接线原则:
火电厂中锅炉的辅机较多,用电量也大,如送风机、引风机、磨煤 机等容量都达到兆瓦级,用电量约占全部厂用电量的60%以上。 ? 为提高厂用电系统的可靠性,高压厂用母线通常采用单母线分段 的形式,并按锅炉台数分为若干独立的工作段。同一机炉或在生产程序 上相互有关的电动机和其它用电设备都接在同一个分段上,而作为备用 的一套则应接在另外的分段上。 这种按炉分段便于运行和检修,如一处发生故障,只影响一炉一机, 不会造成多台机组停电。 ? 当锅炉容量大(如400t/h以上)时,每台锅炉又分为A、B两个小的 分段。 ? 当公用负荷很多时,应单独设臵公用母线段。但相同的I类公用机 械的电动机不要接在同一个母线段上。
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2.火力发电厂厂用电接线举例 1)接线特点:

(1)电厂装有二机三 炉,2X50MW发电机,电 压为 10.5kV。
(2)6kV厂用高压母线 为单母线,按炉分为三 段,由三台5600kVA、 10.5/6.3kV厂用高压变 压器供电。

(3)备用电源采用明备 用方式,专设一台#0备 用厂用高变,容量也是 5600kVA,平时断开。 (4)由于机组容量不大, 未另设专用的起动电源 和事故保安电源
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(5)当某一6kV厂用工 作段失去电源时,备用 电源自动投入装臵动作, 使相应的断路器自动合 闸,由备用变压器继续 供电。6kV厂用高压电动 机直接从6kV母线上受电。
(6)厂用低压母线为 380/220V三相四线制, 也采用单母线,按两台 机组分成两大段,并用 刀闸分为两小段,由两 台560kVA、6/0.4kV厂 用低压变压器供电。#6 备用厂用低压变压器则 从6kV II 段母线受电。

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(7)高压厂用电动 机每台都个别供电。 低压厂用电动机 5.5kW及以上的I类厂用 负荷和 40kW以上的Ⅱ、 Ⅲ类厂用负荷也采用个 别供电方式。 其它电动机采用成组 供电方式,即在厂用 380/220V工作母线上引 出一条电缆,送到车间 配电盘后,再分别引向 电动机。这样可以节约 电缆,简化厂用配电装 臵。

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图6—4为4X100MW机组火电厂厂用电接线图
(1)4台厂用高压变压器分别从各自单元的主变低压侧引出。 其中#1和#2厂用高压变压器容量为20000kVA,#3和#4厂用高压变容量为

16000kVA. 这是由于水源地、输煤和公用负荷由#1和#2厂用高压变供电。

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(2)备用高压变容量为20000kVA,引自主接线的110kV配电装臵,供电给厂 用6kV备用段。每台机组都分成厂用6kV的A段和B段,除供6kV的高压电动机外, 还供本机组厂用低压变压器。

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(3)厂用低压变压器容量为1000kVA,低压母线也按机组分为两个小段。此 外还有#1、#2厂用公用变和#l、#2厂用输煤变以及厂用备用低压变等。

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图6—5为200MW机组火电厂厂用电主厂房部分接线(通用设计)

(1)厂用电电压为6kV和 380/220V两级。 发电机电压为15.75kV, 厂用高变采用低压绕组分 裂变压器,电压比 15.75 /6.3—6.3kV,从发电机 出口引接。

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(2)发电机出口至变压器 包括厂用分支采用全链式分 相封闭母线。 每台机组厂用6kV线又分 为A、B两段。 每两台200MW机组设臵一 台起动备用变压器,从 220kV高压母线引接,既作 厂用高压变压器的备用,又 供机组起动和停机的负荷。

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(3)#1高压厂变和起动 备用变的容量为40/20— 20MVA,比#2号高压厂变大, 因为 5500kW电动给水泵和 全厂公用负荷都集中由#1 机组供电,这是考虑到这 种大电厂一般分期投产。 #1机组先投运时,公用 负荷必须同时投运。虽然 #1厂高变故障时似乎会影 响其它机组,但因设臵有 起动/备用变压器且引自 与系统紧密联系的220kV母 线,备用电源自动投入保 证了全厂公用负荷的可靠 性。
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(4)低压厂用变压 器分布在6kV各段上, 380/220V母线有工作 变 IA、IB段和ⅡA、 ⅡB段,此外还有照明、 电除尘、检修等母线 分段(均分A、B小段)。 专设一台备用厂用 低压变压器,同时还 有两台柴油发电机组 作为交流保安电源供 给380V保安I、 Ⅱ段, 可靠性也很高。

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图6—6为600MW火电机组厂用电接线简图
600MW是我国目前最大的火电机组。厂用电可靠性要求特别高。高 压厂用电有3kV和10kV两级。从发电机出口引接出两台工作厂用高压变 压器,电压比为20/10.5/3.15kV,备用高压变压器也有两台,从 220KV高压母线引接,电压比为220/10.5/3.15kV。

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四、水力发电厂厂用电接线 特点: 水力发电厂厂用电比火力发电厂简单。

(1)中小型水电厂的厂用电动机单台容量很少有超过100kW的, 大多仅有380/220V一级厂用电压且只分两段,两台厂用变压器互为备 为 (暗备用)。
(2)大型水电厂因坝区有大型机械,还需用6(10)kV供电。大容量 水电厂地位重要,厂用电可靠性要求高,一般按机组台数构成单母线 分段,每段由单独的厂用变压器供电,并设臵专用备用变压器(明备 用)。

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图6—7是2X36MW的中型水电厂厂用电接线图 (1)两台发电机共用一台升压变压器构成扩大单元接线,两台厂用变 压器互为备用,由于水电站担任调峰任务,为保证全厂停机时可由系统 倒送电,两台厂用变压器分别从#1发电机机端和主变压器低压侧接引。

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(2)全部厂用负荷均由0.4/0.23kV供电,投有高压电动机。

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(3)机组自用负荷及比较重要的全厂公用负荷均直接由厂用母线供 电,有的重要负荷则由两段母线交叉供电

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图6—8为某4Xll0MW水电厂厂用电接线图 (1)采用6kV和0.4kV两级 厂用电压。 (2)两台厂用高变引自扩大 单元的主变低压侧,容量为 1800kVA,互为备用。 (3)全厂设2台低压机组自用 变压器,电源分别引自厂用 6kV的1段和2段母线,供电 给4台机组机旁盘,均互为 备用,有足够的可靠性。 (4)其它公用负荷另设2台低 压变压器,分别供给0.4kV 公用1段和2段母线,低压公 用变也互为备用。

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