电气一次主接线图讲解和分析.ppt

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1、刘必祥,电力系统主接线图,电气主接线的基本要求,电气主接线的基本形式,电气主接线图的读图方法及实例,对一次主接线的要求,对主接线的基本要求就是：安全、可靠、经济、方便。一、安全性 对电气主接线的安全性，主要体现在：隔离开关的正确配置和隔离开关接线的正确绘制。隔离开关的主要用途是将检修部分与电源隔离，以保证检修人员的安全。在电气主接线图中，凡是应该安装隔离开关的地方都必须配置隔离开关，不能有遗漏之处，也不可以为乐节省投资而不装。在绘制隔离开关时，电源应接在通过瓷瓶与隔离开关的刀片联结，因为这样安装在打开和合上隔离开关时，刀片端的带电时间较短，这样可以保证操作人员的安全。,正确,错误,二、可靠性

2、电气主接线的可靠性不是绝对的。同样的形式在一些发电厂或变电所来说是可靠的，但对另一些发电厂或变电所则不一定能满足可靠性要求。所以在分析主接线图时，要考虑发电厂或变电所在整个系统中的地位和作用，也要考虑用户的负荷性质和类别。在分析电气主接线可靠性时，根据负荷性质，可按以下几个方面进行：（1）各断路器检修时，停电的范围和时间；（2）母线故障或检修时，停电范围和时间；（3）有没有使发电厂或变电所全部停电的可能。电气主接线可靠性的高低直接决定着经济损失的大小，可靠性越高停电时的经济损失越少，反之，则越多。,按重要性的不同，将负荷分为三类：类负荷停电后将造成人员伤亡和重大设备损坏的最重要负荷。如机场和军

3、事设施等电力负荷，以及电弧炼钢炉和大型铝电解槽等短时间停电就要损坏重大设备的用电。对类负荷的供电要求是任何时间都不能停电。类负荷停电后将造成减产，使用户蒙受较大的经济损失。对类负荷的供电要求是必要时可以短时期停电，不允许长时间停电。类负荷、类负荷以外的其他负荷，停电后不会造成太大的影响，属非重要负荷。对类负荷的供电要求是必要时可以长期停电。,三、经济性 电气主接线的经济性是相对而论的，在资金充足时，对经济性的要求可以放低，如果两种主接线的可靠性和方便性差不多，则选择经济性较好的一种。四、方便性 1.操作的方便性 电气主接线的应该接线简单，操作方便尽可能的使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不至于

4、在操作过程中出错。2.调度的方便性 电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式。并在发生事故时，要能尽快的切除故障。3.扩建的方便性 这不仅与资金、土地相关，还与电气主接线的接线方式有关，但对于将来的发电厂和变电所，其主接线应具有扩建的方便性。,有母线,单母线,双母线,不分段单母线接线,分段单母线接线,分段单母线带旁路母线接线,不分段双母线接线,分段双母线接线,双母线带旁路母线接线,双断路器双母线接线,一台半断路器接线,无母线,桥式连接,多角形连接,单元连接,电气主接线图的基本形式,电气主接线的基本形式：有母线接线和无母线接线。母线是汇流线，用以汇集电能和分配电能的，是发电厂

5、和变电所的重要装置。电气主接线的类型如下：,内桥接线,外桥接线,线路变压器单元接线,发电机变压器单元接线,发电机变压器扩大单元接线,有汇流母线不分段单母线接线,图2-1,不分段单母线接线,不分段单母线接线,如图是不分段单母线接线图，为了能在接通或断开电源，并在故障情况下能自动切断故障电流，每一个电源回路和出线回路中都装有断路器QF。为了保证检修人员的安全，断路器侧还装有隔离开关QS，靠近母线侧的是母线隔离开关，靠近出线回路侧得是线路隔离开关。若果出线的另一端没有接电源，也就没有倒送电能的可能，那么线路隔离开关可以不装。图中的QE是线路隔离开关的接地闸刀，可以在检测时代替临时接地线。在接通电路时

6、，应先合断路器两侧的隔离开关，再合断路器；切断电路时，应先断开断路器，在断开两侧的隔离开关。,不分段单母线接线的优点是：接线简单、操作方便、设备少、经济性好；并且，母线便于向两端延伸，扩建方便。缺点是（1）可靠性差。出现回路的断路器进行检修时，该回路要停电，直至断路器修好，也可能是长期停电；母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就是造成全厂或全所长期停电。（2）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，有较大的电流。,图2-2,分段单母线接线,有汇流母线分段单母线接线,分段单母线接线,为了克服不分段单母线的一些缺点，我们可以用断路器将母线分段，可根据电

7、源数目和功率分段。分段断路器两侧应装有隔离开关，供该断路器检修用。,分段单母线接线的运行方式,分段断路器QFd在正常工作时可以投入使用，也可以断开。如果正常运行时，QFd是接通的，则当任一端母线出现故障时，母线继电器保护会断开连在母线上的断路器和分段断路器QFd。这样另一段母线仍能继续工作。如果一条母线上的电源断开了，那么该母线上的出线可以通过分段断路器从另一条母线上得到供电。如果正常工作时分段断路器QFd是断开的，当一段母线出现故障时，连在该母线上的出线会全部停电，非故障母线段仍能照常工作。,分段单母线的可靠性,（1）任一段母线或母线的隔离开关需要检修或发生故障时，连接在该分段母线上的所有回

8、路都要停止工作，但不会形成全部停电，而是部分长期停电。（2）检修任一段电源或出线的断路器时，该回路必须长期停电。分段单母线接线的优点是：接线比较简单，操作方便，可靠性有所提高；且调度方便，扩建也较方便；还有，如果出线回路较多，增加的投资比例不高。这种接线方式一般在中、小型变电所中被广泛采用。在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时，一般不采用。,图2-3,分段单母线带旁路母线接线,有汇流母线分段单母线带旁 路母线接线,为了在回路断路器检修时能使该回路继续工作，可以设置旁路母线。图示是分段单母线带旁路母线的接线。图中的WBp即是旁路母线，在各回路的出线线路隔离开关处都装有旁路隔离开关QSp，旁路

9、母线与各出线回路相连。QF1p和QF2p为旁路断路器。正常工作时，旁路断路器与两侧的隔离开关，以及旁路隔离开关都是断开的。,若出线回路WL1的断路器需要检测时，首先合上旁路断路器QF1p两侧的隔离开关，再合上QF1p，这样可以检测旁路母线是否完好，若旁路母线是完好的，再合上旁路隔离开关QS1p，然后断开出线回路WL1的断路器QF1，在断开断路器两侧的隔离开关QS11和QS12。这样就可以用旁路断路器QF1p代替断路器QF1工作，这样既可以检修QF1，也不会使出现WL1的供电中断。这样的接线很大的提高了可靠性，但是接线复杂，增加了两台断路器还有隔离开关，也大大的增加了投资成本。所以一般很少采用。

10、,为了减少设备，节省投资，也可以采用下列的接线方式：,图2-4分段断路器兼作旁路断路器的接线,图2-5旁路断路器兼作分段断路器的接线,有汇流母线 双母线,不分段双母线接线 不分段双母线接线有三种运行方式：第一种是所有电源和出线回路都连接在同一组母线上，另一组母线作为备用；第二种是电源和出线回路均匀的连接在两组不同母线上，母联断路器断开；第三种是电源和出线回路均匀的连接在两组不同母线上，母联断路器接通。,图2-6不分段双母线接线,第一种运行方式分析：（1）检修任一段母线时，都不会中断对用户的供电。一条母线要检修，可以将这条母线上的所有出线回路转移到另一条备用母线上。（2）任一母线隔离开关要检修时

11、，只需断开该回路的断路器，而不影响其他回路的正常工作。（3）工作母线出线故障时，所有回路在短时停电后，能迅速恢复工作。（4）出线回路断路器检修时，该回路要停止工作，也就是仍要长期停电。,第一种运行方式是双母线接线按不分段单母线方式运行，第二种和第三种运行方式是双母线同时运行，如同按分段单母线方式运行。第二种和第三种运行方式可靠性相对有所提高，即当母线故障时，只有连在故障母线上的出线回路短期停电，而不是全部出线回路都短期停电。只需将故障母线上的出线回路转接到完好母线侧就可以继续工作。,不分段双母线接线的特点,（1）可靠性高。除回路断路器检修时该回路要长期停电外，其余的检修或故障只有部分或全部的短

12、时停电。（2）调度方便。多种运行方式，比较灵活。（3）便于扩建。双母线可以任意向两侧延伸，不会影响两组母线的电源和负荷的均匀分配，且扩建不会引起原有回路停电。（4）与单母线相比，增加了一组母线，用了两倍的母线隔离开关，设备较多，总的投资也较多。（5）在母线故障或母线隔离开关检修时，要进行切换母线操作，步骤多且复杂。,图2-7分段双母线接线,有汇流母线分段双母线接线,采用分段双母线接线可以减小母线故障的停电范围，图示。段和段工作母线各自用母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀的分布在两段工作母线上。分段双母线接线的可靠性比不分段双母线接线高，当一段母线发生故障时，在继电器保护下，分段断路器

13、会自动跳开，然后，故障母线所连的电源回路的断路器也跳开，即该段故障母线上所连的出线回路停电，这时，只需将故障母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复正常供电，这样就只是部分短时停电，而不是全部短时停电。,图2-8双母线带旁路母线接线,有汇流母线 双母线带有旁 路母线的接线,双母线带旁路母线，用旁路断路器代替检修中的回路断路器工作，致使回路不断电，图示是三种带旁路双母线接线图。（a）是设置专用的旁路断路器，（b）是用旁路断路器兼作母联断路器，（c）是用母联断路器兼作旁路断路器。分段双母线也可以带旁路母线，但需设置两台旁路断路器，分别接在两个母线上，这样接线更为复杂且投资业增大。,图

14、2-9双断路器双母线接线,有汇流母线双断路器双母线接线,如图所示即为双断路器双母线接线，每一个回路都设有两台断路器，分别与两组母线相连，双母线同时运行。这样的接线可靠性极高，不论是母线故障还是隔离开关、断路器要检修，都不会引起停电。即当母线发生故障时，将连在母线上的所有电源回路和出线回路的断路器全部断开，但是所有的回路都还仍连在母线上继续工作，不会出现停电现象。这种接线有较好的灵活性，且操作方便，正常运行时，也避免了切换母线过程中的操作事故。但是这种接线的设备多，投资大，维修断路器的工作量也相应增大。所以在220KV装置中很少运用。,图示为一台半断路器接线图，每一个回路经一台断路器接至一组母线

15、，分别接在两组母线上的两条回路之间装有一台半联络断路器，在两组母线之间形成一个三台断路器构成的“断路器串”平均每条回路一台半断路器，所以称一台半断路器接线，又称二分之三接线。正常运行时，两组母线同时运行。任一组母线或断路器要检修时，只要断开相连接的隔离开关就可进行，各条回路仍正常工作。有一条母线发生故障时，与它相连的断路器都会自动跳开，而不会引起任何回路停电。,一台半断路器接线,一台半断路器接线,一台半断路器接线中，对回路要采用交叉配置的原则，在一个“断路器串”上配置一条电源回路和一条出线回路，避免在联络断路器发生故障时，使两条电源回路同时被切除。一台半断路器接线的优点是：运行的可靠性和灵活性

16、很高，在检修母线或回路断路器时不必用隔离开关进行大量的倒闸操作，操作方便。并且，调度和扩建也很方便。一台半断路器接线的缺点：与单断路器双母线相比，设备投资和断路器维修量都有所增加；并且一条回路故障有二台断路器要跳开，联络断路器故障会造成相连两条回路的短时停电；再有，为了便于回路的交叉配置，要求电源数和出线数最好相等；还有这种接线的继电保护装置也比其他接线要复杂得多。,电气主接线 无母线接线,一、桥式接线 当只有两台变压器和两条线路时，宜采用桥式接线。桥式接线根据断路器的安装位置可分为内桥接线（图a）和外桥接线（图b）两种。桥式接线没有母线，因而不会发生由母线故障或检修所引起的停电，经济性和可靠

17、性有所提高。1.内桥接线 内桥接线的桥断路器QF3接在变压器侧，另外两台断路器QF1和QF2接在线路上，图（a）所示。,内桥接线在运行中的特点,（1）当一条线路发生故障时，只有该线路侧的断路器跳开，其余三条回路能正常工作。（2）当变压器发生故障时，对应出现断路器和桥断路器都会自动跳开，导致该出线回路停电。要先将故障变压器对应的隔离开关断开，再接通故障变压器对应得断路器和桥断路器，才能恢复对该回路的供电。（3）需要切除或投入一条线路时，只要将该线路侧的断路器断开或接通，其余三条回路能正常工作。（4）需要切除变压器时，要先断开该线路断路器和桥断路器以及变压器低压侧的断路器，然后再断开变压器的隔离开

18、关，最后再接通该回路的断路器和桥断路器，要投入变压器步骤相反。内桥接线在线路故障或切除、投入时，不影响其余回路故障，并且操作简单；而在变压器的切换或投入时，要使相应回路停电，且操作复杂，所以这种接线一般用在变压器不需要经常换的线路。,2.外侨接线 外侨接线的桥断路器接在线路侧，另外两台断路器接在变压器回路中，图(b)。外侨接线在运行中的特点与内桥接线的相反；在线路故障或切除、投入时，要使相应变压器短时停电，并且操作复杂；而在变压器故障或切除、投入时不影响其余回路故障，并且操作简单。所以这种接线适用于变压器需要经常切换的情况。,二、单元接线 单元接线时无母线中最简单的一种接线形式，也是主接线基本

19、形式中最简单的一种。有以下几种类型：1.线路变压器单元接线 线路变压器单元接线适用于一条线路和一台变压器的变电所，高压侧没有母线，接线非常简单。通常采用以下三种方法来保护变压器；一种是由线路断路器上的继电保护装置来保护，在变电所只装一组隔离开关，供检修变压器用（图a）；另一种是在变压器的高压侧再装一组跌落式熔断器（图b）；还有一种是在变压器高压侧装断路器（图c）。,线路变压器单元接线一般用于农村变电所或用户变电所。,2.发电机变压器单元接线 在该种单元接线中，发电机和升压变压器直接连成一个单元，经断路器接至高压母线。发电机变压器单元接线的优点是接线简单，由于不设发电机电压母线，节省了不少断路器

20、，并且发电机和变压器低压侧故障时短路电流较小。它的缺点是当发电机或变压器损坏或检修时，整个单元将被迫停止工作。,（a）是发电机双绕组变压器单元接线,（b）是发电机三绕组变压器单元接线,3.发电机变压器扩大单元接线 发电机变压器扩大单元接线就是采用两台发电机与一台变压器相连接组成，每一台发电机都装有断路器和隔离开关，当任一台发电机要检修或故障时，另一台发电机仍可继续运行。如图所示：,图（a）是发电机双绕组变压器扩大单元接线。这种接线应用比较广泛，但是发电容量较大时，如果在一台发电机端口出现短路时，另一台发电机的短路电流，加上变压器高压侧系统的短路电流数值很大，对发电机断路器的选择就会很困难。图（

21、b）是发电机分裂绕组变压器扩大单元接线。它由一个高压绕组和两个低压的分裂绕组，两个分裂绕组的额定电压和额定容量相同，匝数相等，由于两个分裂绕组有漏抗，所以两台发电机之间的电路中就有电抗，这样，短路电流就能受到限制。图（c）是发电机分裂电抗器单元接线。分裂电抗器有一个中间抽头，接变压器，分裂电抗器的两个臂与发电机相连。,三、多角形接线,多角形接线的断路器数等于电源回路和出线回路的总数，断路器接成环形电路，电源回路和出线回路都接在两台断路器之间。多角形的“角”数等于回路数，也就等于断路器数。图为三角形接线盒四角形接线：,四角形接线,三角形接线,（1）多角形接线所用的断路器数目比分段单母线接线、不分

22、段双母线接线还少一台，但是具有双断路器双母线接线的可靠性，任一台断路器需检修时，只需断开两侧的隔离开关即可进行，不会引起任何回路停止工作。（2）多角形接线中没有母线，所以不存在母线故障所产生的影响，也不存在母线检修所要的操作。（3）任一回路故障时，只跳开与之相连的两台断路器，不会影响其他回路的正常工作。（4）操作方便。所有的隔离开关只是检测时才用，也就不会发生因带负荷断开隔离开关所引起的事故。,多角形接线的优点,（1）检修任何一台断路器时，多角形就开环运行，如果又有断路器自动跳开，将使供电造成紊乱。（2）多角形接线中的电器设备可能在闭环和开环两种情况下工作，其中所流过的工作电流差别特大，这样选

23、择合适的电器会很困难。（3）由于运行方式变化大，使继电保护装置复杂化。（4）不便于扩建。,多角形接线的缺点,从特点可以看出，多角形接线不适用于回路数目较多的情况，一般应用中多为三角形和四角形。这种界限的电源回路，通常配置在多角形的对角线上，这样使所选用的电气设备的额定电流不致过大。这种接线，一般用于回路数目较少且不准备发展的110KV及以上的配电装置中。,多角形接线的应用要求,电气主接线图读图方法,1.了解发电厂或变电所的基本情况（1）发电厂或变电所在系统中的地位和作用。是指该发电厂和变电所在电力系统中的重要程度，如果全厂或全所停电或造成什么影响。还有对发电厂要了解它的总容量，对变电所要了解它

24、的供电范围。（2）发电厂或变电所的类型。对发电厂，要知道是火力发电厂、水力发电厂还是核电站；对变电所，要知道是枢纽变电所、地区变电所还是用户变电所，是中间变电所还是终端变电所。（3）对新建的或是扩建的发电厂或变电所，要了解该发电厂或变电所之所以要建或扩建的必要性。,2.了解发电机和主变压器的主要技术参数。这些技术参数可能在电气主接线图中，也可能列在设备表内。3.明确各个电压等级的主接线基本形式。一般发电厂或变电所都有二或三个电压等级，读图时应逐个阅读电气主接线图，明确各个主接线的基本形式。对于发电厂，先看发电机电压等级的主接线基本形式；再看主变压器高压侧的主接线基本形式；最后看中压侧的主接线基

25、本形式。对于变电所，先看高压侧主接线基本形式，再看中压侧的主接线基本形式，最后看低压侧的主接线基本形式。4.检查开关的配置情况。主要有两点：（1）对断路器配置的检查。与电源有联系的各侧都应配置有断路器，否则，不符合电气主接线图的要求。（2）对隔离开关配置的检查。该装隔离开关处是否装有隔离开关，检测需要；检查隔离开关绘制方法是否正确，如有将刀片端与电源相连的，则不符合电气主接线要求。,5.检查互感器的配置情况。互感器主要是能满足测量和继电保护的需要，检查时应注意（1）该装电流互感器和电压互感器的地方是否都已配置；（2）配置电流互感器的地方，查看配置电流互感器的只数；（3）查看各个电流互感器的铁芯

26、数，看是否满足需要。6.检查避雷器的配置情况。有时不绘出避雷器，如果主接线图中绘出避雷器，则要检查避雷器的配置是否齐全，如不全，应补全。,发电厂电气主接线图的读图实例,某中型热电厂的电气主接线图,实例一：,图示：已知这种发电厂有以下特点：一是总容量为2001000MW，单机容量为50200MW；二是除向用户供电外，还兼供蒸汽和热水，一般建在工业中心或城市中心；三是用发电机的电压向附近的用户供电，剩余电能用升高电压送给远方用户和系统。,图3-1某中型热电厂的电气主接线图,从图中可以看出，该热电厂装有两台发电机，接到10KV母线上，主变压器是两台三绕组变压器，每台变压器的三个绕组都分别接到三个电压

27、等级的母线上。该热电厂除了10KV的电压等级外，还有220KV和110KV两个升压的母线，我应该逐个的分析三个电压等级的母线。,该电器主接线图的特点：（1）可靠性高。10KV和220KV等级的所有出线都能满足类负荷的供电要求，如果用双回路供电，也可以满足类负荷的供电要求。（2）短路电流小。装有母线电抗器和线路电抗器，可以抑制短路电流的大小。（3）扩建方便。（4）操作复杂。10KV和220KV都是双母线接线，并且出线较多，倒换母线时有很多的操作步骤，容易产生误操作。（5）造价较高。,实例二：,中型水利发电厂的电器主接线图,水利发电厂的特点是建在水源附近，一般距离负荷中心较远，基本上没有发电机电压

28、负荷，几乎全部电能用升高电压送入系统；水利发电厂的装机台数和容量，是根据水能利用条件一次确定的，不必考虑发展和扩建；水力发电厂附近地形复杂，电气主接线应尽可能简单，使配电装置紧凑。主接线图如图所示：,图3-2某中型水利发电厂电气主接线图,从图中可以看出，整个发电厂的电器主接线比较简单，两台主变压器和四台发电机接成两个发电机变压器扩大单元，两台主变压器与两条升高电压出线接成四角形接线方式，这两条出线与系统相连接。这样接线的优点:（1）可靠性高。没有母线，不存在母线故障；任一断路器检修时，都不影响水利发电厂对系统的供电。（2）操作方便。改变运行方式时，只要操作断路器，步骤极少，不会发生隔离开关的误

29、操作，且能适应电网调度要求发电机经常开停机的情况。（3）造价较低。不需要母线装置，节省了费用。,实例三：,某火力发电厂的电气主接线图,区域性发电厂属大型发电厂，装机总容量在1000MW以上，单机容量在200MW以上。大型发电厂都健在动力资源丰富的地方大型火力发电厂建在煤炭生产基地附近。大型发电厂一般离负荷中心较远，电能几乎全部用110KV及以上的高压或超高压输电线路送至远方，担负着系统的基本负荷，其工作情况对系统的影响较大。主接线图如下图所示:,图3-3火力发电厂的电气主接线图,从图中可以看出，该发电厂有四台发电机和四台变压器，结成四组单元线，2个单元接在220KV母线，2个接在500KV母线

30、。220KV母线采用带旁路母线的不分段双母线接线方式。500KV母线为一台半断路器的接线方式。用自耦变压器作为两级升高电压之间的联络变压器，其低压绕组兼作厂用电的备用电源和起动电源。该电气主接线具有很高的可靠性，并能灵活的改变运行方式；升高压侧的开关设备较多，增加了造价，但也可以极大地减少停电机率。,变电所电气主接线图的读图实例,实例一：某110KV地区变电所电气主接线图,图示为110KV地区变电所的简明电气主接线图。该变电所为110/10KV降压变电所，装有两台主变压器。变电所的负荷都是地区负荷，用10KV线路供电。由于负荷很重，所以有4条110KV的进线。,图3-4 110KV地区变电所电

31、气主接线图,从图中可以看出，110KV测采用分段单母线接线；在10KV测，看似四分段母线，又像是分段双母线接线，而实际上是两套分段单母线接线。为了限制短路电流，图中，10KV测得分段单母线采用分开运行的方式；且在主变压器的低压侧加装分裂电抗器，每个分裂电抗器的两臂各自接10KV单母线的各分段。这样就要求10KV各段母线上的负荷尽可能相等，以免分裂电抗器中电能消耗太大，使各母线上电压不等。这种主接线比较特殊，可靠性不高，对重要负荷必须用两条接在不同分段上的线路作回路供电，而当其中一条回路出现故障或断路器检修时，又将引起两个分段上的负荷不相等，所以如果重要用户很多就不太适合。,某110KV终端变电所的电气主接线图,实例二：,从图中可以看出，110KV侧采用的是内桥接线，10KV侧采用的是分段单母线，这种接线简单、操作方便、投资较少，但是10KV母线一段出现故障就会引起部分停电，重要用户应用双回路接不同母线分段。,图3-5,隔离开关,断路器,变压器,谢谢,