第三章 电气主接线.

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1 第三章 电气主接线

2 §3.1 概述

3 概述 一、电气主接线定义 二、电气主接线图 三、电气主接线作用
由发电机、变压器、断路器等一次设备按其功能要求，通过连接线连接而成的用于表示电能的生产、汇集和分配的电路，通常也称一次接线或电气主系统。 用规定的文字和图形符号按实际运行原理排列和连接，详细地表示电气设备的基本组成和连接关系的接线图。 电气主接线图一般画成单线图,但对三相接线不完全相同的局部（如各相电流互感器的配备情况不同）则画成三线图。 电气主接线代表发电厂和变电站电气部分的主体结构，汇集电能和分配电能，是电力系统网络结构的重要组成部分。 电气主接线中一次设备的数量、类型、电压等级、设备间的相互连接方式，及与电力系统连接情况，反映发电厂或变电站的规模和在电力系统中的地位。 电气主接线形式对电气设备选择、配电装置布置、继电保护与自动装置配置起着决定性作用，直接影响系统运行可靠性、灵活性、经济性。

4 概述 四、电气主接线基本要求 五、电气主接线分类 （1）保证供电可靠性。 （2）具有一定的灵活性。 （3）简单清晰、操作方便。
   （2）具有一定的灵活性。    （3）简单清晰、操作方便。    （4）设备投资省，占地面积少，年运行费用少。     （5）能满足扩建的要求。 有母线 单母线接线、双母线接线等 无母线 桥形接线、多角形接线和单元接线等

5 思考练习 思考练习 1.什么是电气主接线?对主接线有哪些基本要求? 2.电气主接线的作用是什么?电气主接线有哪些基本类型?

6 §3.2 单母线接线

7 一、单母线接线 1.接线特点 2.优缺点分析 3.典型操作 4.适用范围 每一回线路均经过一台断路器QF和隔离开关QS接于一组母线上。
优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，投资少，便于扩建。 L1线路停电操作： 断开1QF断路器，检查1QF确实断开，断开13QS隔离开关，断开11QS隔离开关。 线路侧隔离开关 缺点：可靠性和灵活性较差。在母线和母线隔离开关检修或故障时，各支路都必须停止工作；引出线的断路器检修时，该支路要停止供电。 一般用于6～220kV系统中，出线回路较少，对供电可靠性要求不高的中、小型发电厂与变电站中。 母线侧隔离开关 L1线路送电操作： 检查1QF确实断开，合上11QS隔离开关，合上13QS隔离开关，合上1QF断路器。

8 二、单母线分段接线 1.接线特点 2.优缺点分析 3.适用范围 （1）分段断路器闭合运行： （2）分段断路器断开运行：
两个电源分别接在两段母线上；两段母线上的负荷应均匀分配。 可靠性比较好，但线路故障时短路电流较大。 每个电源只向接至本段母线上的引出线供电，可以限制短路电流，两段母线上的电压可不相同 。 可在0QF处装设备自投装置，重要用户可以从两段母线引接采用双回路供电。 优点：供电可靠性较高 缺点：停电范围仍较大 （1）当母线发生故障时，仅故障母线段停止工作，另一段母线仍继续工作。 （2）两段母线可看成是两个独立的电源，提高了供电可靠性，可对重要用户供电。 （1）当一段母线故障或检修时，该段母线上的所有支路必须断开，停电范围较大。 （2）任一支路的断路器检修时，该支路必须停电。 （1）6～10k：出线回路数为6回及以上； （2）35～63kV：出线回路数为4～8回； （3）110～220kV：出线回路数为3～4回。

9 三、单母线分段带旁路母线接线 1.接线形式 2.优点 3.适用范围 基本接线形式
旁路母线经旁路断路器90QF接至I、II段母线上。正常运行时，90QF回路以及旁路母线处于冷备用状态。 分段断路器兼作旁路断路器 正常运行时，分段断路器0QF及其两侧隔离开关03QS和04QS处于接通位置，联络隔离开关05QS和06QS处于断开位置，分段隔离开关01QS和02QS中，一组断开，一组闭合，旁路母线不带电。 旁路断路器兼作分段断路器 正常运行时，两分段隔离开关01QS、02QS一个投入一个断开，两段母线通过901QS、90QF、905QS、旁路母线、03QS相连接，90QF起分段断路器作用。 出线断路器故障或检修时可以用旁路断路器代路送电，使线路不停电。 主要用于电压为6～10kV出线较多而且对重要负荷供电的装置中；35kV及以上有重要联络线路或较多重要用户时也采用。

10 三、单母线分段带旁路母线接线 4.典型操作 要求线路L1不停电，检修断路器1QF，其操作顺序如下： 检查90QF确断 合上901QS，
检查旁路母线电压正常， 断开90QF， 合上15QS， 合上90QF， 检查90QF三相电流平衡， 断开1QF， 断开13QS， 断开11QS， 按检修要求做好安全措施，即可对1QF进行检修 L1 1QF 0QF 01QS I段 Ⅱ段 90QF 901QS 15QS 902QS 13QS 905QS 2QF 02QS 11QS 动画点击

11 思考练习 思考练习 1.母线分段有何作用？母线带旁路母线有何作用? 2.举例说明带旁路母线接线中，出线断路器检修线路不停电的倒闸操作。

12 §3.3 双母线接线

13 一、双母线接线 1.接线特点 2.优缺点分析 3.适用范围 4.典型操作: I母线运行转检修操作
两组母线通过母联断路器连接；每一条引出线和电源支路都经一台断路器与两组母线隔离开关分别接至两组母线上。 1）正常运行方式：两组母线并联运行，L1、L3、5QF接I母线，L2、L4、6QF接II母线。 2）正常运行方式：I母线为工作母线，Ⅱ母线为备用母线。 确认0QF在合闸运行， 取下0QF操作电源保险， 合上52QS，断开51QS， 合上12QS，断开11QS， 合上32QS，断开31QS， 投上0QF操作电源保险。 断开0QF，查0QF已断开， 断开01QS，断开02QS， 退出I母线电压互感器， 按要求做好安全措施， 对I母线进行检修. 合上01QS和02QS， 合上母联断路器0QF， 取下0QF操作电源保险， 合上52QS，断开51QS， 合上62QS，断开61QS， 合上12QS，断开11QS， 合上22QS，断开21QS， 合上32QS，断开31QS， 合上42QS，断开41QS， 投上0QF操作电源保险， 断开母联断路器0QF， 断开01QS和02QS。 （1）可靠性高 （2）灵活性好 （3）扩建方便 （1）6～10kV短路容量大，有出线电抗器的装置； （2）35～60kV出线超过8回或电源较多，负荷较大的装置； （3）110～220kV出线为5回及以上，或者在系统中居重要位置、出线为4回及以上的装置。 （4）检修出线断路器时该支路仍然会停电 （5）设备较多、配电装置复杂，易引起误操作，投资和占地面积也较大

14 二、双母线分段接线 该接线较双母线接线具有更高的可靠性和更大的灵活性。 主要适用于大容量进出线较多的装置中：
   （1）220kV进出线为10～14回的装置；    （2）6～10kV配电装置中，进出线回路数或者母线上电源较多，输送的功率较大，短路电流较大时，常采用双母线分段接线，并在分段处装设母线电抗器。 该接线较双母线接线具有更高的可靠性和更大的灵活性。

15 三、双母线带旁路母线接线 1.接线特点 2.优缺点分析 3.典型操作 4.适用范围 （1）大大提高了主接线系统的工作可靠性
有专用旁路断路器的双母线带旁路接线： 采用母联断路器兼作旁路断路器的接线： （1）大大提高了主接线系统的工作可靠性 （2）母联断路器兼做旁路断路器接线经济 （3）代路过程中降低了可靠性 两组母线带旁路 一组母线带旁路 设有旁路跨条 一般用在220kV线路4回及以上出线或者110kV线路有6回及以上出线的场合。

16 四、一个半断路器接线 1.接线特点 2.优缺点分析 3.典型操作 4.适用范围
有两组母线，每一回路经一台断路器接至一组母线，两个回路间有一台断路器联络，形成一串，每回进出线都与两台断路器相连，而同一串的两条进出线共用三台断路器。 正常运行时，两组母线同时工作，所有断路器均闭合。 （1）运行灵活可靠 （2）操作方便 （3）一台母线侧断路器故障或拒动，只影响一个回路工作；联络断路器故障或拒动，造成二条回路停电。 （4）一台半断路器接线的二次线和继电保护比较复杂，投资较大。 广泛应用于进出线回路数为6回及以上，在系统中占重要地位的大型发电厂和变电站的330～500kV的配电装置中。 动画点击

17 五、变压器－母线组接线 变压器直接接入母线，各出线回路采用双断路器接线 。 调度灵活，电源与负荷可自由调配，安全可靠，利于扩建。
调度灵活，电源与负荷可自由调配，安全可靠，利于扩建。   出线双断路器接线 出线一台半断路器接线

18 思考练习 思考练习 一个半断路器接线有何优缺点?

19 §3.4 无母线接线

20 一、桥形接线 1.内桥接线 2.外桥接线 适用于仅有两台变压器和两回出线的装置中 。 （1）线路操作方便 （2）正常运行时变压器操作复杂。
（3）在实际接线中可采用设外跨条来提高运行灵活性。 适用于：两回进线两回出线且线路较长、故障可能性较大和变压器不需要经常切换运行方式的发电厂和变电站中。 （1）变压器操作方便 （2）线路投人与切除时，操作复杂 （3）桥回路故障或检修时设内跨条 适用于：两进两出且线路较短、故障可能性小和变压器需常切换，线路有穿越功率通过。 动画点击 动画点击

21 二、多角形接线 特点： 适用范围： （1）检修任一断路器都不中断供电。 （2）容易实现自动化和遥控 。
（3）运行可靠性高 （4）任一断路器故障或检修时，则开环运行，要求接线最多不超过6角 （5）设备选择和继电保护整定难 。 （6）不便于扩建和发展。 适用范围：    适用于最终容量和出线数已确定的110kV及以上的水电厂中。

22 三、单元接线 1.单元接线 2.扩大单元接线 发电机－变压器单元接线的特点：
   （1）接线简单清晰，电气设备少，配电装置简单，投资少，占地面积小。    （2）不设发电机电压母线，发电机或变压器低压侧短路时，短路电流小。    （3）操作简便，降低故障的可能性，提高了工作的可靠性，继电保护简化。    （4）任一元件故障或检修全部停止运行，检修时灵活性差。     单元接线适用于：机组台数不多的大、中型不带近区负荷的区域发电厂以及分期投产或装机容量不等的无机端负荷的中、小型水电站。 特点：    （1）减小了主变压器和主变高压侧断路器的数量，减少了高压侧接线的回路数，从而简化了高压侧接线，节省了投资和场地。    （2）任一台机组停机都不影响厂用电的供给。    （3）当变压器发生故障或检修时，该单元的所有发电机都将无法运行。 扩大单元接线用于：在系统有备用容量时的大中型发电厂中。

23 思考练习 思考练习 1.在发电机－变压器单元接线中，如何确定是否装设发电机出口断路器?
2.在桥形接线中，内桥接线和外桥接线各使用于什么场合? 3.多角形接线有何优缺点?

24 §3.5 限制短路电流的方法

25 限制断路电流的目的 能够选择到符合要求的断路器； 能够选择到轻型断路器。

26 一、装设限流电抗器 1. 普通电抗器 (1) 母线电抗器 母线电抗器的作用： 装设在母线分段处； 一般用于发电厂机压母线分段处；
用于限制并列运行发电机所提供的短路电流。 母线电抗器的参数： 额定电流通常按母线上事故切除最大一台发电机时可能通过电抗器的电流进行选择，一般取(50%~80%)IGN； 电抗百分值取为8%~12%。

27 一、装设限流电抗器 1. 普通电抗器 (2) 线路电抗器 线路电抗器的作用：
主要用来限制电缆馈线回路短路电流（因为电缆的电抗值较小而分布电容较大）； 能在母线上维持较高的剩余电压（一般都大于65%UN）。 线路电抗器的参数： 额定电流取所在线路额定电流； 电抗百分值取3%~6%。

28 一、装设限流电抗器 2. 分裂电抗器 分裂电抗器在结构上与普通电抗器相似，只是绕组中心有一个抽头，将电抗器分为两个分支，即两个臂1和2，一般中间抽头用来连接电源，分支1和2用来连接大致相等的两组负荷。 1 2 3 3 1 2

29 一、装设限流电抗器 2. 分裂电抗器 (1) 正常运行： 1 2 3 XM XL 式中， 为每臂的自感电抗； 为互感电抗； f 为互感系数，
* 2. 分裂电抗器 (1) 正常运行： 式中， 为每臂的自感电抗； 为互感电抗； f 为互感系数， 所以 若取 f = 0.5，则在正常运行时，每臂的运行电抗

30 一、装设限流电抗器 2. 分裂电抗器 (2) 分支短路： 1 2 3 XM XL 设分支1短路 若忽略分支2的负荷电流，则
* 2. 分裂电抗器 (2) 分支短路： 设分支1短路 若忽略分支2的负荷电流，则 即短路时，臂1的电抗为 。 1 2 3 XM XL * 若分支2接电源，可能送来的短路电流为 ，3端开路，如右图， 则 若f =0.5，则 。

31 一、装设限流电抗器 2. 分裂电抗器 分裂电抗器的优点： 分裂电抗器的缺点： 正常运行时电抗小，而在故障时电抗大；
占地面积减小（一个电抗器可供2路负荷）。 分裂电抗器的缺点： 当两个分支负荷不等或者负荷变化过大时，将引起两臂电压产生偏差，造成电压波动，甚至可能出现过电压。

32 二、采用低压分裂绕组变压器 分裂绕组变压器有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。
~ 当发电机容量较大时，采用低压分裂绕组变压器组成扩大单元接线，当一台发电机端口短路时，另一台发电机送来的短路电流就受到限制。

33 二、采用低压分裂绕组变压器 两个低压分裂绕组布置上对称，没有电气上的联系，只有较弱的磁的联系。 X1≈0； 。
假设高压侧开路，低压侧短路时： 正常运行时： 可见，低压分裂绕组正常运行时的电抗值只相当于两分裂绕组短路电抗的1/4。

34 三、采用不同的接线形式和运行方式 ~ 对大容量发电机采用单元接线，在发电机电压级不设母线；
在降压变电所，变压器低压侧分列运行（母线硬分段）； Xs ~ QF0 Xt 分列前（QF0在合位）： Id= Us / (Xs +0.5*Xt ) 分列后（QF0在开位）： Id= Us / (Xs + Xt ) Id

35 三、采用不同的接线形式和运行方式 ~ ~ 双回路采用单回路运行； 环形供电网开环运行。 问题：供电可靠性降低 措施：加装自动投入装置 QF1

36 §3.6 典型主接线分析

37 1. 火力发电厂电气主接线 火力发电厂可分为两大类： 地方性火电厂 区域性火电厂

38 1. 火力发电厂电气主接线 (1) 地方性火力发电厂
建设在城市或工业负荷中心，且多为热电厂，在为工业和民用提供蒸汽和热水热能的同时，生产的电能大部分都用发电机电压直接馈送给地方用户，只将剩余的电能以升高电压送往电力系统。 由于受供热距离的限制，一般热电厂的单机容量多为中、小型机组。 电气主接线包括发电机电压级接线及1-2级升高电压级接线，且与系统相连接。

39 1. 火力发电厂电气主接线 (1) 地方性火力发电厂 某中型热电厂的主接线
T2 10kV T1 G1 ~ G2 G3 G4 110kV 220kV 由于机端负荷较大，出线回路数多，因而发电机电压级接线一般均采用有母线的接线方式。 发电机的容量不同，接线形式也不一样，可为单母线、单母线分段、双母线、双母线分段。

40 1. 火力发电厂电气主接线 (1) 地方性火力发电厂 某中型热电厂的主接线
T2 10kV T1 G1 ~ G2 G3 G4 110kV 220kV 在满足地方负荷供电的前提下，对一些较大容量机组，可采用单元接线或扩大单元接线。 当机组容量较大时，可在母线分段处和出线上加装电抗器，以限制短路电流。

41 1. 火力发电厂电气主接线 (1) 地方性火力发电厂 某中型热电厂的主接线
T2 10kV T1 G1 ~ G2 G3 G4 110kV 220kV 升高电压级接线应根据输送容量、电压等级、出线数及重要性决定。可采用双母线，单母线分段，桥形接线，角形接线等。

42 1. 火力发电厂电气主接线 (2) 区域性火力发电厂
区域性火电厂属大型电厂，建在煤炭生产基地或港口附近，为凝汽式电厂，一般距负荷中心较远，电能几乎全部用高压或超高压输电线路送至远方。 单机容量为200MW以上， 目前以600MW为主力机组。

43 1. 火力发电厂电气主接线 (2) 区域性火力发电厂 某区域性火力发电厂的主接线 不同串上的电源应交叉布置 ~ 500kV G1 G2
厂用电 不同串上的电源应交叉布置 某区域性火力发电厂的主接线

44 1. 火力发电厂电气主接线 (2) 区域性火力发电厂 某区域性火力发电厂的主接线 联络变压器应上旁路母线。 ~ 500kV G1 G2
厂用电 联络变压器应上旁路母线。 某区域性火力发电厂的主接线

45 1. 火力发电厂电气主接线 (2) 区域性火力发电厂 500kV G1 ~ G2 220kV G3 G4 厂用电 某区域性火力发电厂的主接线

46 2. 水力发电厂电气主接线 水力发电厂的特点： 水电厂一般距负荷中心较远，机压负荷很小或完全没有，几乎全部电能通过高压输电线路送入系统；
水电厂的装机台数和容量是根据水能利用条件一次确定的，一般不考虑发展和扩建； 水电厂多建在山区峡谷中，地形复杂，应尽量简化接线； 水电厂的负荷曲线变化较大，机组开停频繁，其接线应具有较好的灵活性； 水电厂容易实现自动化和远动化，电气主接线应尽可能地避免把隔离开关作为操作电器以及具有繁琐倒换操作的接线形式。

47 2. 水力发电厂电气主接线 500kV G2 ~ G3 G1 G5 G4 G6 某大型水力发电厂的主接线

48 2. 水力发电厂电气主接线 110kV L1 T2 G3 ~ G4 T1 G1 G2 L2 某中等容量水电厂的主接线

49 3. 变电站电气主接线 通常变电站主接线的高压侧，应尽可能采用断路器数目较少的接线，以节省投资，随出线数的不同，可采用桥形、单母线、双母线接线及角形接线等。 如果变电站电压为超高压等级，又是重要的枢纽变电站，宜采用双母线双分段带旁路接线或采用一台半断路器接线。

50 3. 变电站电气主接线 220kV 至静止补偿装置 500kV 35kV 某枢纽变电所主接线

51 3. 变电站电气主接线 10kV T1 110kV T2 某变电所主接线