電氣主接線及大電流母線PPT課件

1、 220/110/10kV地區(qū)變電所主接線圖W母線；T變壓器；QF斷路器；L電抗器；WL饋電線；QS同步調(diào)相機；TV電壓互感器；TA電流互感器第1頁/共51頁第2頁/共51頁 電氣主接線的基本接線形式v有匯流母線：單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段及其增設(shè)旁路的接線，一倍半斷路器接線，變壓器母線組接線等。v無匯流母線：單元接線、橋形接線、角形接線等。 第3頁/共51頁v幾個基本概念：u匯流母線：起匯集和分配電能的作用，也稱匯流排。u進、出線：進線指電源，出線指線路,也稱饋線。u斷路器、隔離開關(guān)（母線、線路）、接地刀閘：v斷路器與隔離開關(guān)的操作順序：u送電操作順序：先合上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)

2、，再投入斷路器。u停電檢修操作順序：先斷開斷路器，再斷開斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)。待線路對方仃電后，再合上接地刀閘。QSQF第4頁/共51頁1. 單母線接線u接線圖WQFQSQSWL4QFQSQSWL3QFQSQSWL2QFQSGQF1QS1GQF2QS3QS2WL1QS4有匯流母線接線特點：簡單、清晰、設(shè)備少。當母線故障或檢修或母線隔離開關(guān)檢修時，整個系數(shù)全部停電。斷路器檢修期間也必須停止該回路的供電。適用范圍：單電源的發(fā)電廠和變電所，且出線回路數(shù)少，用戶對供電可靠性要求不高的場合。第5頁/共51頁2. 單母線分段接線u接線圖特點：減少母線故障或檢修時的停電范圍。斷路器檢修期間必須停止該回路的供

3、電。母線分段的數(shù)目，通常以23分段為宜，分段太多增加了分段斷路器。適用范圍：610kV配電裝置出線6回及以上；35kV出線數(shù)為48回；110220kV出線數(shù)為34回。QF1分段斷路器GWL1WL2WL3WL4G第6頁/共51頁u旁路母線的作用不停電檢修進出線斷路器。u操作方式（檢修QF4，且WL4不停電）如A、B段經(jīng)QF1和QS1、QS2并列運行，則閉合QS5斷開QF1斷開QS1閉合QS3閉合QF1使W3帶電（不要首先閉合QS8）。此時若W3隱含故障，則由繼電保護裝置動作斷開QF1。若W3充電正常，操作可以繼續(xù)進行：合上QS8斷開QF4。這時WL4由母 線 B Q S2 Q F1 Q S3 W

4、3QS8 WL4供電。并由QF1替代斷路器QF4。QF4檢修前，應(yīng)把QS6、QS7斷開。u適用范圍中小型發(fā)電廠和35110kV的變電所。GGWL1WL4WL3WL2QS7QS6QF4WABQS8W3QS2QS4QS5QF1QS1QS3(分段斷路器QF1兼旁母斷路器 )3. 單母線分段加裝旁路母線接線u接線圖第7頁/共51頁4. 雙母線接線u接線圖 具有兩組母線W1，W2。每一回路經(jīng)一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)分別與兩組母線連接，母線之間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器QF（簡稱母聯(lián)）連接。u運行方式母聯(lián)QF斷開，一組母線工作，另一組母線備用，全部進出線接于運行母線上。母聯(lián)QF斷開，進出線分別接于兩組母線，兩組母

5、線分裂運行。母聯(lián)QF閉合，電源和饋線平均分配在兩組母線上。u優(yōu)點檢修一組母線，可使回路供電不中斷；一組母線故障，部分進出線會暫時停電。供電可靠，調(diào)度靈活，又便于擴建。QFQS2QS1W1W2電源1電源2第8頁/共51頁有兩組母線后，使運行的可靠性和靈活性大為提高，其特點如下： (1)檢修任一組母線時，可把全部電源和負荷線路切換到另一母線。 (2)運行調(diào)度靈活，通過倒換操作可以形成不同的運行方式。當母聯(lián)斷路器閉合，進出線適當分配接到兩組母線上，形成雙母線并列運行的狀態(tài)。有時為了系統(tǒng)的需要，亦可將母聯(lián)斷路器斷開(處于熱備用狀態(tài))，。兩組母線各自運行。 (3)在特殊需要時，可以用母聯(lián)與系統(tǒng)進行同期或

6、解列操作。 (4)當個別回路需要獨立工作或進行試驗時，可將該回路單獨接到一組母線上進行。第9頁/共51頁雙母線接線的倒母線操作 閉合母聯(lián)兩側(cè)的隔離開關(guān)QS1，QS2，合QF00向備用母線充電； 若備用母線帶電后一切正常，下一步則先接通（一條或全部）回路接于備用母線側(cè)的隔離開關(guān)，然后斷開（該條或全部）回路接于工作母線上的隔離開關(guān)，這就是所謂的“先通后斷”的原則； 待全部回路操作完成后，斷開母聯(lián)斷路器及其兩側(cè)的隔離開關(guān)。第10頁/共51頁2雙母線帶旁路母線接線帶旁路母線的雙母線接線，如圖所示。在每一回路的線路側(cè)裝一組隔離開關(guān)(旁路隔離開關(guān))QSl4、QS24，接至旁路母線上，而旁路母線再經(jīng)旁路斷路

7、器QF01及隔離開關(guān)接至兩組母線上。第11頁/共51頁 雙母線帶旁路母線接線u接線圖要檢修某一線路斷路器時，基本操作步驟是：先合旁路斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)(母線側(cè)合上一個)，再合上旁路斷路器QF01對旁路母線進行充電與檢查；若旁路母線正常，則待修斷路器回路上的旁路隔離開關(guān)兩側(cè)已為等電位，可合上該旁路隔離開關(guān)；此后可斷開待修斷路器及其兩側(cè)隔離開關(guān)，對斷路器進行檢修。此時該回路已通過旁路斷路器、旁路母線及有關(guān)旁路隔離開關(guān)向其送電。第12頁/共51頁第13頁/共51頁 雙母線分段接線u接線圖u特點工作母線分成2段，即母線II，III段，備用母線I不分段，QF1，QF2為母聯(lián)，QF3為分段斷路器。正常工

8、作時，II，III段工作，I段備用，在分段回路中可接入分段電抗器L，當任一分段故障時，L限制相鄰段供給的短路電流。u適用范圍610kV配電裝置中；220kV電壓進出線回路數(shù)甚多時，也采用雙母線四分段的接線。電源2I電源1QF1QF2QF3 L第14頁/共51頁7. 一臺半斷路器接線u接線圖 在母線W1，W2之間，每串接有三臺斷路器，兩條回路，每二臺斷路器之間引出一回線，故稱為一臺半斷路器接線，又稱二分之三接線。u特點具有較高的供電可靠性及運行靈活性。母線故障，只跳開與此母線相連的斷路器，任何回路不停電。隔離開關(guān)不作操作電器，減少了誤操作的幾率。使用設(shè)備較多，投資較大，二次控制接線和繼電保護配置

9、也比較復雜。W1W2QFQSQSQSQSQFQFQSQSQS1QS1u適用范圍大型電廠和變電所的超高壓配電裝置。第15頁/共51頁 3/2交叉接線比3/2非交叉接線具有更高的運行可靠性，可減少特殊運行方式下事故擴大。 交叉接線的配電裝置的布置比較復雜，需增加一個間隔。第16頁/共51頁第17頁/共51頁第18頁/共51頁無匯流母線接線第19頁/共51頁u內(nèi)橋與外橋接線的比較LT1QF1LT2QF2QF3QS2QS1內(nèi)橋LQF1T1QF3QS2QS1外橋LQF2T2穿越功率u適用范圍: 用于小型發(fā)電廠和變電所，也可作為過渡性的接線。 橋形接線u接線圖第20頁/共51頁B. 擴大單元接線TGLTG

10、GTGTTGGTGG 單元接線及擴大單元接線u接線圖 A. 單元接線(a)發(fā)電機-雙繞組變壓器單元;(b)發(fā)電機-三繞組自耦變壓器單元(c)發(fā)電機-三繞組變壓器單元;(d)發(fā)電機-變壓器-線路單元第21頁/共51頁發(fā)電機出口裝設(shè)斷路器的理由： (1)發(fā)電機組解、并列時，可減少主變壓器高壓側(cè)斷路器操作次數(shù)，對提高供電的可靠性有明顯的作用。 (2)起停機組時，可通過主變壓器用廠用高壓工作變壓器供廠用電，減少了廠用高壓系統(tǒng)的倒閘操作， (3)當發(fā)電機出口有斷路器時，廠用備用變壓器的容量可與工作變壓器容量相等，且廠用高壓備用變壓器的臺數(shù)可以減少。第22頁/共51頁發(fā)電機出口裝設(shè)斷路器的缺點是：在發(fā)電機

11、回路增加了一個可能的事故點。但根據(jù)以往事故經(jīng)驗及世界發(fā)展方向，500MW及以上機組出口裝設(shè)斷路器有其突出優(yōu)點。但應(yīng)裝設(shè)分相隔離的斷路器。另外主變壓器應(yīng)該是具有有載調(diào)壓的分接開關(guān)，使當向廠用電供電時滿足廠用電電壓要求。第23頁/共51頁發(fā)電機一變壓器一線路組單元接線采用這種接線的原因如下： (1)在發(fā)電廠的附近沒有建設(shè)開關(guān)站場地，開關(guān)站不得不建在數(shù)千米以外。這時，在數(shù)千米以外對側(cè)斷路器的同期操作和保護跳閘都在發(fā)電廠進行，其信號通道可使用輔助導線或架空地線載波。 (2)遠距離輸電的核電站，反應(yīng)堆一發(fā)電機一主變壓器一線路全部單元制。發(fā)電廠每臺主變壓器高壓側(cè)直接與一條輸電線路相連接，單獨送電。發(fā)電廠內(nèi)

12、不設(shè)開關(guān)站。這種接線，主變壓器高壓側(cè)在廠內(nèi)也可裝設(shè)一臺斷路器，作為元件保護和線路保護的斷開點，也可作為同期操作之用。第24頁/共51頁 角形接線u接線圖我廠500kV配電裝置的接線，本期500kV出線2回，采用四角接線，遠景按一臺半斷路器接線。第25頁/共51頁第三節(jié) 大型發(fā)電廠主接線v 發(fā)電廠主接線大型火電廠一般總?cè)萘吭?000MW及以上，安裝單機容量為600MW及以上的大型發(fā)電機組。 第26頁/共51頁第27頁/共51頁 大電流導體附近鋼構(gòu)件的發(fā)熱 大電流導體(母線)附近存在強大的交變磁場，位于其中的鋼鐵構(gòu)件(例如，絕緣子的金具、支持構(gòu)件中的鋼梁、防護遮欄的鐵桿或網(wǎng)板、混凝土中的鋼筋、金屬

13、管路等)，將由于渦流和磁滯損耗而發(fā)熱。如果鋼構(gòu)件形成較大尺寸的閉合回路，還會感應(yīng)產(chǎn)生環(huán)流，引起很大的功率損耗和發(fā)熱。 當導體電流大于40005000A，其附近鋼構(gòu)件的發(fā)熱便不能忽視。鋼構(gòu)件溫度升高，可能使材料產(chǎn)生熱應(yīng)力而引起變形或使接觸連接損壞。混凝土中的鋼筋受熱膨脹，可能使混凝土產(chǎn)生裂縫。 第28頁/共51頁根據(jù)規(guī)定，鋼構(gòu)件發(fā)熱的最高允許溫度： 人可觸及的鋼構(gòu)為70；人不可觸及的鋼構(gòu)為100；混凝土中的鋼筋為80。第29頁/共51頁一、母線磁場中簡單鋼構(gòu)布置與發(fā)熱母線是一根通有電流Ib的圓形的長直導體，當周圍沒有鋼構(gòu)時，距母線軸線d處的磁場強度Ho和磁感應(yīng)強度B。為 式中 0真空或空氣的磁導

14、率， 04X10-7 Hm。第30頁/共51頁在交變磁場作用下，鋼構(gòu)中將產(chǎn)生渦流，鋼構(gòu)中的集膚效應(yīng)十分顯著，使鋼構(gòu)中的渦流都集中在鋼構(gòu)表面的薄層內(nèi)，使渦流損耗發(fā)熱成為鋼構(gòu)發(fā)熱的主要原因，二、減少鋼構(gòu)損耗和發(fā)熱的措施 (1)加大鋼構(gòu)和載流導體之間的距離。該距離加大后，能使鋼構(gòu)表面磁場強度減小，因而可降低渦流和磁滯損耗。第31頁/共51頁 (2)斷開載流導體附近的閉合鋼構(gòu)回路并加上絕緣墊。這樣就消除感應(yīng)電動勢產(chǎn)生環(huán)流。對于包圍載流導體的閉合鋼構(gòu)(應(yīng)避免采用)，可將其割開，并以非磁性材料(如銅)焊補。 (3)采用短路環(huán)屏蔽。如圖所示，在垂直于母線軸線的鋼構(gòu)中磁場強度最大的地方，用電阻率小的銅或鋁作短

15、路環(huán)，緊包在鋼構(gòu)上，利用短路環(huán)中的感應(yīng)環(huán)流削弱鋼構(gòu)中最熱處的磁場。短路環(huán)中雖有電流流通，但因其電阻小，發(fā)熱并不顯著。第32頁/共51頁(4)采用分相封閉母線。第33頁/共51頁 分 相 封 閉 母 線敞露式母線的主要缺點是，絕緣子表面容易被灰塵污染，受氣候變化影響及污染嚴重。 隨著單機容量的增大，母線短路電動力和母線附近鋼構(gòu)的發(fā)熱大大增加。采用電纜母線代之，但其投資太大，很少采用。采用封閉母線是一種較好的解決方法。 第34頁/共51頁 封閉母線的類型。 (1)不隔相(亦稱共相)式封閉母線。 (2)隔相式封閉母線。一般不隔相或隔相封閉母線只用于大容量機組的廠用電系統(tǒng)或容量較小但污染比較嚴重的場所

16、。 (3)分相封閉母線。根據(jù)金屬外殼各段的連接方法，又可分為分段絕緣式和全連式(段間焊接)兩種。第35頁/共51頁二、全連式分相封閉母線 外殼 各段間通過焊接全連通。在封閉母線的各個終端，通過短路板，將各相的外殼連接成電氣通路，見圖117。從工程安裝方便等原因考慮，從發(fā)電機至主變壓器之間的封閉外殼分為23大段，在每段兩端裝置短路板，稱為分段全連式。 第36頁/共51頁 全連式分相封閉母線，其三相的外殼在端部通過短路板連通形成閉合回路，這就構(gòu)成了類似以母線導體為一次側(cè)、外殼為二次側(cè)的三相1：1的空心變壓器。 由于三相外殼回路短接，所以在外殼上感應(yīng)產(chǎn)生與母線電流大小相近而方向相反的環(huán)流。由于環(huán)流的

17、屏蔽作用，使全連式外殼的殼外磁場減小到敞露母線的l0以下，因此，殼外鋼構(gòu)的發(fā)熱大大減輕，可略而不計。 第37頁/共51頁 當母線三相短路時，由一相電流產(chǎn)生的磁場，經(jīng)過外殼環(huán)流屏蔽作用。使導體之間所受的電動力大大減小。外殼之間，由于其中磁場已削弱，電動力也隨著減小很多。一般情況下外殼采用多點接地方式。多點接地時，外殼與地構(gòu)成了回路，但接地電流很小。在實際應(yīng)用中，也有采用整個封閉母線外殼只有一個接地點的，其目的是防止某一接地處接觸不良時由于對地電流造成外殼局部過熱。第38頁/共51頁全連式封閉母線與敞露式母線相比有以下優(yōu)點： (1)運行可靠性高。封閉母線防塵，且各相間的外殼又相互分開，因而減低了相

18、間短路的可能性。一般采用外殼多點接地，可保障人體接觸時的安全。 (2)外殼環(huán)流的屏蔽作用，顯著減小母線附近鋼構(gòu)中的損耗和發(fā)熱。 (3)短路電流通過時，由于外殼環(huán)流和渦流的屏蔽作用，使母線之間的電動力大為減小，可加大絕緣子間的跨距。 (4)由于母線和外殼可兼作強迫冷卻的管道，因此母線載流量可做到很大。 第39頁/共51頁分相封閉母線的固定，每相單個絕緣子支持的結(jié)構(gòu)如圖118所示；每相三個絕緣子支持的結(jié)構(gòu)示意如圖119所示。一般分相封閉母線都采用三個絕緣子支持的結(jié)構(gòu)。第40頁/共51頁三、封閉母線應(yīng)用 1封閉母線在大機組系統(tǒng)中的使用范圍發(fā)電機出口回路；發(fā)電機中性點引出線和中性點接地回路；廠用電分支

19、回路；高壓變壓器和啟動備用變壓器低壓側(cè)出口回路；電壓互感器分支(三相分別封閉)；勵磁變壓器分支回路；勵磁變壓器低壓側(cè)套管至勵磁整流柜的三相交流母線；滅磁開關(guān)至發(fā)電機轉(zhuǎn)子集電極(滑環(huán))的直流母線。第41頁/共51頁2封閉母線的特殊輔助設(shè)施 封閉母線設(shè)有耐振裝置、伸縮裝置、排水裝置和檢修孔。為了防潮氣侵入影響絕緣狀況。封閉母線自帶兩臺壓縮機，一套加壓裝置。為避免過壓還設(shè)置了安全閥。在母線表面上還設(shè)有指針式溫度計，并在母線外殼上設(shè)有玻璃視察孔。屋外部分的封閉母線受冷凝而積水，設(shè)有恒溫控制的空間加熱器。 為防止萬一發(fā)電機引出套管漏氫，造成發(fā)電機封閉母線內(nèi)氫氣積儲而發(fā)生危險，靠近發(fā)電機的一小段封閉母線的

20、頂部設(shè)有格柵和放氣窗通向大氣，發(fā)電機中性點引出端亦如此處理。封閉母線內(nèi)還設(shè)有檢測氫氣泄漏裝置，以確保安全。第42頁/共51頁設(shè)計用周圍環(huán)境溫度40404040母線導體正常運行時的最高溫度90909090外殼正常運行時的最高溫度70707070母線接頭正常運行時的最高溫度（鍍銀）105105105105相間中心距離 mm180014001400第43頁/共51頁2、廠用共箱封閉母線型號及型式:共箱、自然冷卻，多點接地式第44頁/共51頁 3封閉母線的安裝與電氣性能 采用分相封閉母線，導體與外殼均為鋁制圓管形的，并采用瓷質(zhì)支持絕緣子。封閉母線本身為自冷式，導體額定溫升為50C(最高環(huán)境溫度為40C

21、)，外殼最高容許溫度為80C。 從結(jié)構(gòu)上看，分相封閉母線能經(jīng)受三相短路電流及風荷同時作用。為防止感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的環(huán)流流到變壓器外殼和發(fā)電機底座，并保證封閉母線外殼無局部過熱，發(fā)電機封閉母線采取的措施有：封閉母線外殼與設(shè)備(發(fā)電機、主變壓器、勵磁變壓器、廠總變壓器、電壓互感器)連接處均絕緣，并在所連接設(shè)備附近用短路鋁條將三相封閉母線外殼短接；封閉母線外殼與鋼支柱的所有接觸面均絕緣，第45頁/共51頁整個封閉母線外殼只有一個接地點，接地點位于主變壓器側(cè)。為方便試驗，發(fā)電機主回路及高壓廠用變壓器分支回路內(nèi)均設(shè)有可拆連接片。封閉母線應(yīng)防止所連接設(shè)備通過封閉母線形成振動傳遞，封閉母線與各設(shè)備之間連接均采用韌性連接。為防止母線的熱脹冷縮引起的應(yīng)力，封閉母線設(shè)置了一定數(shù)量的伸縮連接，連接處均設(shè)有專門的手孔，以便維修。母線管之間的連接均為焊接。第46頁/