發(fā)電廠電氣部分 第6章 電氣主接線與自用電

第6章電氣主接線與自用電定義：發(fā)電廠和變電所中的一次設備，按一定的要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也稱主電路，又稱一次接線。6.1主接線的基本要求一、可靠性衡量主接線的可靠性可以從以下幾個方面去分析：（1）斷路器檢修時是否影響供電；（2）設備和線路故障或檢修時，停電線路數(shù)目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電；（3）有沒有使發(fā)電廠和變電所全部停止工作的可能性等。二、靈活性（1）調(diào)度靈活，操作方便。（2）檢修靈活。（3）擴建靈活。（4）事故處理靈活。三、經(jīng)濟性（1）投資?。唬?）年運行費用??；（3）占地面積小。6.2單母線接線主接線的分類1．有匯流母線類接線2．無匯流母線類接線單母線接線單母不分段接線1．有母線類接線單母分段接線單母分段帶旁路母線接線雙母線接線一般雙母線接線雙母分段接線雙母帶旁路母線接線其它有母線類接線一臺半斷路器接線

雙母線雙斷路器接線變壓器—母線接線4/3斷路器接線返回QS2QFQS1WL2

WL1

WL3

WL4QEWB

電源

單母不分段接線

返回特點停電操作送電操作優(yōu)缺點適用范圍①供電電源在發(fā)電廠是發(fā)電機或變壓器，在變電所是變壓器或高壓進線；②任一出線都可以從任一電源獲得電能，各出線均勻分配于母線；③每回進出線都裝有隔離開關(guān)和斷路器。返回QS2QFQS1WL2

WL1

WL3

WL4①②③QEWB

電源

單母線接線

返回①斷開QF②斷開QS2③斷開QS1QS2QFQS1WL2

WL1

WL3

WL4①②③QEWB

電源

單母線接線

返回①合上QS1②合上QS2③合上QF優(yōu)點：

簡單清晰，設備少，投資小，運行操作方便，有利于擴建和采用成套配電裝置。缺點：

①任一回路斷路器檢修，該回路停電；②母線或任一母線隔離開關(guān)檢修，全部停電③母線故障，全部停電。返回①6～10KV配電裝置，出線回路數(shù)不超過5回；②35～63KV配電裝置，出線回路數(shù)不超過3回；③110～220KV配電裝置，出線回路數(shù)不超過2回。返回電源1WL2WL3WL4WL1QS2QFQS1QFdⅡⅠ電源2單母分段接線運行方式優(yōu)缺點使用范圍返回分段斷路器的運行方式（1）接通運行：任一母線發(fā)生短路故障時，在繼電保護的作用下，分段斷路器和接在故障段上的電源回路的斷路器自動分閘，這時非故障段母線可以繼續(xù)工作。（2）斷開運行：分段斷路器除裝繼電保護裝置外，還應裝備用電源自動投入裝置，任一電源故障，電源回路斷路器自動斷開，分段斷路器可以自動投入，保證給全部出線供電。分段斷路器還可以起到限制短路電流的作用。返回優(yōu)點（1）母線發(fā)生故障，僅故障段母線停止工作，非故障段母線可繼續(xù)工作，縮小了母線故障的影響范圍；（2）雙回路供電的重要用戶，可將雙回路接在不同分段上，保證對重要用戶的供電。缺點（1）當一段母線故障或檢修時，必須斷開接在該分段上的全部電源和引出線，這樣減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使這段單回路供電的用戶停電；（2）任一出線的斷路器檢修時，該回路線路必須停止工作。

返回①6～10KV配電裝置，出線回路數(shù)為6回及以上時，發(fā)電機電壓配電裝置，每段母線上的發(fā)電機容量為12MW及以下；②35～63KV配電裝置，出線回路數(shù)為4～8回；③110～220KV配電裝置，出線回路數(shù)為3～4回。返回單母線帶旁路母線接線

1.設置旁路母線的原因2.單母線帶旁路母線的類型（1）具有專用旁路斷路器的單母線帶旁路母線接線（2）分段斷路器兼作旁路斷路器的單母線帶旁路母線接線3.旁路母線的設置原則返回斷路器經(jīng)過一段工作時間后，要進行檢修。在前述的主接線中，當檢修斷路器時，將迫使用戶停電，尤其電壓為35kV以上的線路，輸送功率大，斷路器檢修需用時間較長，如110kV少油斷路器平均每年檢修時間為5天，220kV少油斷路器平均每年檢修時間為7天。檢修斷路器時中斷用戶供電，會帶來較大的經(jīng)濟損失，為此可增設旁路母線。返回電源1W1QS21QF1QS1QFdWBp1QSp1QS3ⅡⅠ1QFp1QS4WL1不停電檢修1QF的操作具有專用旁路斷路器的單母線帶旁路母線接線電源1W1QS21QF1QS1QFdWBp1QSp1QS3ⅡⅠ1QFp1QS4WL1①合上1QS3②合上1QS4③合上1QFp對旁路母線充電，檢查旁路母線有無故障

④合上1QSp⑤斷開1QF⑥斷開1QS2⑦斷開1QS1①②③④⑤⑥⑥返回電流方向電源1W1QS21QF1QS1QFdWBp1QSp1QS3ⅡⅠ1QFp1QS4WL1返回電源17QSQF6QS電源25QSⅡ3QS4QS1QS2QSQFdQSdⅠWBpW不停電檢修QF的操作分段斷路器兼作旁路斷路器的單母線帶旁路母線接線電源17QSQF6QS電源25QSⅡ3QS4QS1QS2QSQFdQSdⅠWBpW

①合QSd②斷開QFd③斷開2QS④合上4QS⑤合上QFd，檢查旁母有無故障，如無故可以進行下步操作⑥合上5QS⑦斷開QF⑧斷開7QS⑨斷開6QS①②③④⑤⑥⑦⑧⑨返回電流方向電源17QSQF6QS電源25QSⅡ3QS4QS1QS2QSQFdQSdⅠW分段斷路器兼作旁路斷路器的單母線帶旁路母線接線WBp返回①6～10kV配電裝置，一般不設置旁路母線，當?shù)仉娏W(wǎng)或用戶不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路母線；②35～63kV配電裝置，一般也不設置旁路母線，當斷路器不允許停電檢修時，可采用分段兼旁路斷路器的接線；③110～220kV配電裝置，一般需設置旁路母線，首先采用分段兼作旁路斷路器的接線。但在下列情況應裝設專用旁路斷路器：（1）當110kV出線為7回及以上，220kV出線為5回及以上時；（2）對在系統(tǒng)中居重要地位的配電裝置，110kV出線為6回及以上，220kV為4回及以上。④110～220kV配電裝置具備下列條件，可不設置旁路母線。（1）采用可靠性高、檢修周期長的SF6斷路器或可迅速替換的手車式斷路器時；（2）系統(tǒng)有條件允許線路斷路器停電檢修時返回QFcⅡ

Ⅰ

電源1電源2一般雙母線接線運行方式接線特點

適用范圍

返回

6.3雙母線接線（1）一組工作，一組備用，母聯(lián)斷路器斷開，相當于單母線不分段接線。（2）兩組共用，母聯(lián)斷路器閉合，負荷平均分配，相當于單母分段接線。返回（1）可輪流檢修母線而不影響正常供電。（2）檢修任一母線側(cè)隔離開關(guān)時，只影響該回路供電。（3）工作母線發(fā)生故障后，所有回路短時停電并能迅速恢復供電。（4）可利用母聯(lián)斷路替代引出線斷路器工作。（5）便于擴建。（6）由于雙母線接線的設備較多，配電裝置復雜，運行中需要用隔離開關(guān)切換電路容易引起誤操作；同時投資和占地面積也較大。返回QFc1QS

③電源1電源2Ⅰ

Ⅱ

假如Ⅰ母備用，Ⅱ母運行。檢修Ⅱ母的操作如下：返回①合上1QS①

②合上2QS②

③合上QFc，對Ⅰ母充電，檢查Ⅰ母有無故障，如無故障可以進行下一步操作2QS

④依次合上所有回路Ⅰ母側(cè)的隔離開關(guān)

⑤依次斷開所有回路Ⅱ母側(cè)的隔離開關(guān)④⑤⑦斷開1QS

⑧斷開2QS⑥斷開QFcQFc3QS

4QS

1QS

2QS1QS3

1QS2

1QFⅡ

Ⅰ

返回檢修2QS的操作（假如Ⅰ母備用，Ⅱ母工作)①斷開QF②斷開2QS③合3QS、4QS④合QFc，檢查Ⅰ母是否完好，如完好可進行下步操作⑤合所有回路備用母線側(cè)的隔離開關(guān)⑥斷開工作母線側(cè)母線隔離開關(guān)⑦斷開QFc⑧斷開3QS、4QS、1QSQFQFc3QS

4QS

1QS

2QS1QS3

1QS2

1QFⅡ

Ⅰ

返回檢修WL1的1QF操作:①斷開1QF②斷開1QS2、1QS1③將1QF兩端接線拆開，用“跨條”將缺口接通④接通4QS和3QS⑤接通1QS3和1QS2⑥接通QFc1QS1

QFWL1①6～10kV配電裝置，當短路電流較大、出線需帶電抗器時；②35～63kV配電裝置，當出線回路數(shù)超過8回或連接的電源較多、負荷較大時；③110～220kV配電裝置，出線回路數(shù)為5回及以上或該配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位、出線回路數(shù)為4回及以上。返回雙母線分段接線

一、雙母三分段接線二、雙母四分段接線三、適用范圍返回

電源1電源2雙母三分段接線返回

WB

電源1電源2雙母四分段接線返回

雙母分段接線有較高的可靠性和靈活性，但投資增多。雙母線分段接線廣泛應用于大中型發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配電裝置中。隨著機組容量的增大，輸電電壓的增高，我國在220kV或330kV～500kV配電裝置中，也采用雙母線分段接線。返回

一、具有專用旁路斷路器的一般雙母線帶旁路母線接線二、母聯(lián)兼作旁路斷路器的一般雙母線帶旁路母線接線三、雙母分段帶旁路母線接線四、適用范圍返回

QFc

Ⅱ

Ⅰ

QFpQFQS4QS5QS1QS2QS3如不停電檢修WL1回路的斷路器QF的操作：假如兩組母線同時工作，WL1接于Ⅰ母。①合上QS1②合上QS2③合上QFp對旁母充電，如旁母無故障可以進行下一步操作④合上QS3⑤斷開QF⑥斷開QS4⑦斷開QS5WL1返回

具有專用旁路斷路器的雙母帶旁路母線接線QFcQFcⅡ

Ⅰ

Ⅰ

Ⅱ（a）（b）QFcⅡ

Ⅰ

（c）

QFc

Ⅰ

Ⅱ

（d）返回

母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器的雙母帶旁路母線接線

WB電源2電源1雙母四分段帶旁路母線接線返回

一般雙母線帶旁路母線的設置原則①6～63kV配電裝置，一般不設置旁路母線；②110～220kV配電裝置，設置旁路母線的原則與分段單母線相同。雙母分段帶旁路母線的適用范圍①發(fā)電機電壓配電裝置，每段母線上的發(fā)電機容量或負荷為25MW及以上時；②220kV配電裝置，當進出線回路數(shù)為10～14回時，采用雙母三分段帶旁路母線接線；當進出線回路數(shù)為15回及以上時，采用雙母線四分段帶旁路接線。兩種情況均裝設兩臺母聯(lián)兼作旁路斷路器。③330～500kV配電裝置，當進出線回路數(shù)為6～7回時，采用雙母線三分段帶旁路母線接線，裝設兩臺母聯(lián)兼作旁路斷路器；當進出線回路數(shù)為8回及以上時，采用雙母線四分段帶旁路母線接線，裝設兩臺母聯(lián)兼作旁路斷路器，并預留一臺專用旁路斷路器的位置。返回

出線一臺半斷路器接線特點

適用范圍

返回

電源6.4其他有母線類接線（1）接線簡單，可靠性高。1）任一組母線或任一臺斷路器檢修時，各回路仍按原接線方式運行，不需要切換任何回路，避免了利用隔離開關(guān)進行大量倒閘操作。2）母線故障時，只是與故障母線相連的斷路器自動分閘，任何回路不會停電。3）在兩組母線同時故障或一組母線檢修，一組母線故障的情況下，功率仍能繼續(xù)輸送。4）除了聯(lián)絡斷路器內(nèi)部故障時（同串中的兩側(cè)斷路器將自動跳閘）與其相連的兩回路短時停電外，聯(lián)絡斷路器外部故障或其他任何斷路器故障最多停一個回路。（2）運行調(diào)度靈活。正常時兩組母線和全部斷路器投入工作，從而形成多環(huán)形供電，母線系統(tǒng)之間的元件可任意分配，其操作程序簡單，只需操作斷路器，而不需操作隔離開關(guān)。（3）運行檢修方便。所有隔離開關(guān)僅供檢修時用，避免了將隔離開關(guān)作操作用時的倒閘操作。檢修斷路器時，不需帶旁路的倒閘操作。檢修母線時，回路不需要切換。（4）所用設備多，占地面積大，投資大，二次控制接線和繼電保護較復雜。返回

一臺半斷路器接線，目前在國內(nèi)已比較廣泛地用于大型發(fā)電廠和變電所的超高壓配電裝置中，一般進出線在6回及以上宜于采用。返回

雙母線雙斷路器接線返回

變壓器－母線組接線返回

4/3斷路器接線返回

單元接線一般單元接線2．無母線類接線擴大單元接線橋形接線內(nèi)橋接線外橋接線角形接線三角形接線

四角形接線

五角形接線

六角形接線

返回

6.5無母線類接線

G

G

G

G

G

G（a）

（b）（c）（d）返回

（a）發(fā)電機——雙繞組變壓器單元接線（b）發(fā)電機——三繞組變壓器單元接線（c）發(fā)電機——雙繞組變壓器擴大單元接線（d）發(fā)電機——分裂繞組變壓器擴大單元接線（a）（b）T1

T2

T1T2

QF1

WL1

WL2

QF2

QF3QF3

QF1

QF2

WL2

WL1特點

適用范圍

返回

內(nèi)橋接線外橋接線特點：1.外橋接線：橋靠近WL側(cè)T1、T2切投方便，WL1、WL2切投不便。2.內(nèi)橋接線：橋靠近T側(cè)T1T2切投復雜，WL1、WL2切投方便。返回

適用范圍：1.外橋接線：T需頻繁操作，有穿越功率、線路較短。

2.內(nèi)橋接線：T切投較少的電站，無穿越性功率，線路較長。返回

三角形接線四角形接線返回

6.6發(fā)電廠和變電所電氣主接線實例一、中小型火電廠主接線二、大型火電廠主接線（簡圖）三、大型火電廠主接線（較詳細）四、水電廠主接線五、樞紐變電所主接線六、地區(qū)變電所主接線七、終端變電所主接線某中型熱電廠電氣主接線

返回

某大型火電廠電氣主接線（簡圖）

返回

某大型火電廠電氣主接線（較詳細）

返回

中型水電廠的電氣主接線圖

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樞紐變電所電氣主接線圖

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6.7變電所電氣主接線舉例地區(qū)變電所電氣主接線

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終端變電所電氣主接線

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6.8發(fā)電廠和變電站的自用電

發(fā)電廠和變電所的自用電，是指發(fā)電廠和變電所在生產(chǎn)、運行過程中本身的用電；在發(fā)電廠中稱為廠用電，在變電所中稱為所用電。給自用電供電的電源、接線和設備，必須可靠，以保證發(fā)電廠和變電所的正常運行。6.8.1發(fā)電廠的廠用電一、定義：發(fā)電廠和變電所的自用電，是指發(fā)電廠和變電所在生產(chǎn)、運行過程中本身的用電。在發(fā)電廠中稱為廠用電，在變電所中稱所用電。要求：（1）可靠性高；（2）耗電量盡可能少。二、廠用電率

發(fā)電廠的廠用電率與電廠的類型、機械化和自動化程度、燃料種類及蒸汽參數(shù)等因素有關(guān)。凝汽式電廠：5％～8％熱電廠：8％～10％水電廠：0.3％～2％三、火電廠的主要用電負荷（1）輸煤部分：煤場抓煤機、鏈斗運煤機、輸煤皮帶、碎煤機、篩煤機等。（2）鍋爐部分：磨煤機、給粉機、引風機、送風機、排粉機、空氣預熱器等。（3）汽機部分：凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、給水泵、凝結(jié)水泵、工業(yè)水泵、輸水泵等。（4）除灰部分：沖灰水泵、灰漿泵、碎渣機、電氣除塵器等。（5）電氣部分：變壓器冷卻風機、變壓器強油水冷電源、蓄電池充電及浮充電裝置、備用勵磁電源、硅整流裝置、控制電源等。（6）其他公用部分：化學水處理設備、中央修配廠、廢水處理設備、油處理設備、起重機、試驗室、照明等。四、水電廠的主要負荷（1）機組自用電部分：壓油裝置油泵、機組調(diào)速和軸承潤滑系統(tǒng)用油泵、水內(nèi)冷系統(tǒng)水泵、水輪機頂蓋排水泵、漏油泵、主變壓器冷卻設備等。（2）全廠公用電部分：廠房吊車、快速閘門啟閉設備、閘門室吊車、尾水閘門吊車、蓄電池組和浮充電裝置、空氣壓縮機、中央修配廠、濾油機、全廠照明等。五、廠用負荷分類1．Ⅰ類負荷：短時停電也可能影響人身或設備安全、使生產(chǎn)停頓或發(fā)電量大量下降的負荷。如：給水泵、凝結(jié)水泵、引風機、送風機、給粉機等。2．Ⅱ類負荷：允許短時停電，但較長時間停電有可能損壞設備或影響機組正常運行的負荷。如：工業(yè)水泵、疏水泵、灰漿泵、輸煤系統(tǒng)機械等。3．Ⅲ類負荷：長時間停電也不影響生產(chǎn)的負荷。如：修配車間、實驗室等4．事故保安負荷：指200MW以上機組在事故停機過程中及停機后的一段時間內(nèi)仍必須保證供電，否則可能引起主設備損壞、重要的自動控制裝置失靈或危及人身安全的負荷。如：盤車裝置、實時監(jiān)控用的計算機、熱工儀表及自動裝置等。6.8.2發(fā)電廠的廠用電接線一、基本要求

1．接線方式和電源容量應適應供電的要求，盡可能操作方便。

2．盡量縮小故障影響范圍。

3．對200MW及以上機組應設置交流足夠容量的交流事故保安電源及電能質(zhì)量指標合格的交流不間斷供電裝置。二、廠用電供電電壓等級的確定

1．火電廠（1）廠用低壓電壓：380/220V；（2）廠用高壓選擇：①60MW機組：可采用3kV；②100～300MW：宜采用6kV；③300MW及以上機組：可采用6kV或采用3kV和10kV兩種電壓等級。

2．水電廠機組廠用電只設380/220V廠用低壓電壓，由三相四線制供電。壩區(qū)和水利樞紐區(qū)可設專用的壩區(qū)變壓器，以6kV或10kV供電。

3．小容量發(fā)電廠單機在12MW及以下一般只設置380/220V廠用低壓電壓。三、廠用供電電源及其引接方式發(fā)電廠的廠用電電源，必須供電可靠，除有正常工作電源外，應設有備用電源或起動電源。對機組容量在200MW及以上的發(fā)電廠，還應設置交流事故保安電源，以滿足廠用電系統(tǒng)在各種工作狀態(tài)下的要求。1．工作電源（1）定義：工作電源是保證各段廠用母線正常工作時的電源，它不但要保證供電的可靠性，而且能滿足該段廠用負荷功率和電壓的要求。（2）引接方式：

1）高壓廠用工作電源的引接：從發(fā)電機電壓母線或單元接線主變低壓側(cè)引接。2）低壓廠用工作電源的引接：一般由對應的高壓廠用母線段上引接。下一頁返回2．備用電源或起動電源（1）定義：廠用備用電源是指在事故情況下失去工作電源時，保證給廠用電供電的備用電源，故稱事故備用電源。因此要求備用電源供電應可靠，并有足夠大的容量。起動電源是指在廠用工作電源完全消失的情況下，保證使機組快速起動時，向必需的輔助設備供電的電源。因此，起動電源實質(zhì)上是一個備用電源，不過對供電的可靠性要求更高。

（2）引接方式：1）高壓廠用備用電源的引接①發(fā)電機電壓母線，避免與工作電源接一塊；②兩個及以上電源最低一級電壓母線引接；③聯(lián)絡變低壓繞組；④廠外較低電壓電網(wǎng)或區(qū)域變電所較低電壓母線引接。2）低壓廠用備用電源的引接①從高壓廠用母線上引接，避免與工作變接在一組母線上；②200MW及以上機組，由高壓廠用起動/備用變壓器引接。（3）明備用和暗備用火電廠中一般均裝設專門的備用電源，稱為明備用。此類備用電源在正常情況下不工作或只帶少量的公用負荷，而當某一工作電源失去時，它就能自動投入以完全代替之。但在小型火電廠和水電廠中也有不另設專用備用電源，而由兩個廠用工作電源相互作為備用，稱為暗備用。

發(fā)電廠備用廠用變壓器臺數(shù)配置原則電廠類型廠用高壓變壓器廠用低壓變壓器100MW及以下機組6臺以下設1臺備用6臺及以上設2臺備用8臺以下設1臺備用8臺及以上設2臺備用100～125MW機組采用單元控制5臺以下設1臺備用5臺及以上設2臺備用8臺以下設1臺備用8臺及以上設2臺備用200MW～300MW機組每2臺設1臺備用200MW機組，每2臺機組設1臺備用300MW機組，每臺機組設1臺備用600MW機組每2臺機組設1臺或2臺備用每臺機組設1臺備用（4）自起動當工作電源斷開或廠用電壓降低時，廠用母線上電動機的轉(zhuǎn)速即下降，甚至停止運行。但由于慣性原因，轉(zhuǎn)速下降有一惰行過程，電動機不會立即停轉(zhuǎn)。若失去電壓后，電動機不與廠用母線斷開，經(jīng)過很短時間，一般在0.5～1.5s內(nèi)，廠用電壓又恢復或備用電源自動投入，此時電動機還在惰行過程中，電動機便會自動起動恢復到穩(wěn)定運行狀態(tài)，這一過程稱為電動機的自起動。

1）自起動過程中出現(xiàn)的問題：一是因為同時參加自起動的電動機數(shù)目多，很大的起動電流，在廠用變壓器和線路等元件中引起電壓降，使廠用母線電壓大大降低，危及廠用電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；二是廠用母線電壓降低，使電動機起動過程時間增長，電動機繞組發(fā)熱，影響電動機的壽命和安全。

2）解決辦法：限制同時參加自起動電動機的臺數(shù)，即對不重要電動機加裝低電壓保護裝置，首先斷開，不參加自起動；對重要電動機，加裝低電壓保護和自動重合閘裝置，分批自起動，這樣便改善了重要電動機的自起動條件。

（1）定義：對200MW及以上的發(fā)電機組，當廠用電源完全消失時，為確保在事故狀態(tài)下能安全停機，應設置交流事故保安電源，并能自動投入，保證事故保安負荷用電。

（2）引接方式：1）柴油發(fā)電機組；2）外接電源；3）蓄電池組；4）交流不停電電源。3．事故保安電源和交流不停電電源四、廠用電接線的基本形式

高低壓廠用母線通常都采用單母線接線形式，并多以成套配電裝置接受和分配電能。1.小容量火電廠的廠用電接線2.中型熱電廠