高低壓電氣設(shè)備6講

高低壓電氣設(shè)備

2/5/2023第五講電氣主接線第一節(jié)概述一、電氣主接線的概念及其重要性電氣主接線：

在發(fā)電廠和變電所中，發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電抗器、電容器、互感器、避雷器等高壓電器設(shè)備，以及將他們連接在一起的高壓電纜和母線構(gòu)成的電能生產(chǎn)、電能匯集和分配電能的電氣回路稱為電氣主接線。電氣主接線圖

用規(guī)定的電氣設(shè)備圖形和符號(hào)，按照各電氣設(shè)備實(shí)際的連接順序繪成的能夠全面表示電氣主接線的電路圖，稱為電氣之接線圖。

電氣主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、靈活性并對(duì)電器的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。二、對(duì)電氣主接線的基本要求電氣主接線必須滿足以下三個(gè)基本要求

可靠性

靈活性經(jīng)濟(jì)性1．可靠性

供電可靠性是指能夠長(zhǎng)期、連續(xù)、正常地向用戶供電的能力。因此安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠性是電氣主接線最基本的要求。

電氣主接線的可靠性不是絕對(duì)的。同樣形式的主接線對(duì)某些發(fā)電廠或變電站來(lái)說(shuō)應(yīng)具有較高的可靠性要求，對(duì)另外一些發(fā)電廠或變電站來(lái)說(shuō)不一定滿足較高的可靠性要求。因此在分析主接線的可靠性時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：

1）發(fā)電廠或變電站在電力系統(tǒng)中的地位2）負(fù)荷性質(zhì)和類別3）設(shè)備的制造水平4）長(zhǎng)期實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)

2/5/2023二、對(duì)電氣主接線的基本要求2．靈活性

電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性應(yīng)包括以下幾個(gè)方面：１）滿足調(diào)度時(shí)的靈活性。在電氣主接線正常運(yùn)行時(shí)，根據(jù)調(diào)度的要求，能方便的改變運(yùn)行方式。在發(fā)生故障時(shí)，要能盡快地切除故障，使停電時(shí)間最短，影響范圍最小，不致過(guò)多的影響對(duì)用戶供電的可靠性。２）滿足檢修時(shí)的靈活性。檢修設(shè)備時(shí)，應(yīng)能方便的將其推出運(yùn)行，并使設(shè)備與帶電運(yùn)行部分有可靠的安全隔離，保證檢修人員檢修時(shí)方便和安全。３）滿足擴(kuò)建時(shí)的靈活性。2/5/2023二、對(duì)電氣主接線的基本要求３．經(jīng)濟(jì)性要求

在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性和經(jīng)濟(jì)性之間。

設(shè)計(jì)時(shí)滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。經(jīng)濟(jì)性主要從以下幾個(gè)方面考慮：１）節(jié)省一次投資

主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、避雷器、電抗器等高壓設(shè)備的數(shù)量精良要少

適當(dāng)采用限制斷路電流的措施，以便采用輕型便宜的電器，并減少出線電纜的截面。能使繼電保護(hù)和二次回路不過(guò)分復(fù)雜。２）電能損耗要少在發(fā)電廠和變電站中電能損耗主要來(lái)自主變壓器３）占地面積少2/5/2023

基本形式：電氣主接線有匯流母線無(wú)匯流母線簡(jiǎn)單單母線單母線分段單母線帶旁路簡(jiǎn)單雙母線雙母線分段雙母線旁路3/2斷路器雙母線變壓器—母線接線單元及擴(kuò)大單元接線橋形接線角形接線單母線雙母線內(nèi)橋接線外僑接線第二節(jié)電氣主接線的基本形式2/5/2023一、單母線接線

接線圖：

組成：

斷路器隔離開(kāi)關(guān)接地隔離開(kāi)關(guān)母線出線（輸電線路）進(jìn)線（電源）

QF—斷路器；QS—隔離開(kāi)關(guān)；QSE—接地隔離開(kāi)關(guān)；W—母線；L—出線母線隔離開(kāi)關(guān)線路隔離開(kāi)關(guān)接地刀閘斷路器出線進(jìn)線2/5/2023一、單母線接線1．?dāng)嗦菲骷案綦x開(kāi)關(guān)的配置１）斷路器的配置：配置的斷路器的數(shù)量與進(jìn)線和出線相同。２）隔離開(kāi)關(guān)的配置：應(yīng)在斷路器兩側(cè)配置隔離開(kāi)關(guān)，以使檢修斷路器時(shí)能形成隔離電源的明顯端口。３）接地閘刀的配置：用于線路檢修時(shí)替代臨時(shí)安全接地。

接線特點(diǎn)：2/5/2023一、單母線接線２．?dāng)嗦菲骷案綦x開(kāi)關(guān)的操作隔離開(kāi)關(guān)和斷路器運(yùn)行操作時(shí)，必須嚴(yán)格遵守操作順序，嚴(yán)禁帶負(fù)荷拉隔離開(kāi)關(guān)。操作原則為：停電時(shí)，必須先斷開(kāi)負(fù)荷側(cè)斷路器，再拉開(kāi)線路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，最后拉開(kāi)母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)。送電時(shí)，必須先合上母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，再合上線路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，最后再合上負(fù)荷側(cè)斷路器。2/5/2023單母線送電操作出線1出線2出線3WQSlQFQSwQSoQSQFQSQSQF2/5/2023出線1出線2出線3WQSlQFQSwQSo單母線停電操作QFQFQSQSQS2/5/2023一、單母線接線3.單母線接線的優(yōu)缺點(diǎn)１）優(yōu)點(diǎn)：

接線簡(jiǎn)單、操作方便、設(shè)備少、經(jīng)濟(jì)性好、母線便于延伸，擴(kuò)建方便。２）缺點(diǎn)：

可靠性差：

當(dāng)母線或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修或故障時(shí)，所有回路要停止工作。

斷路器檢修或故障時(shí)該線路停電。

調(diào)度不方便：

電源只能并列運(yùn)行，不能分列運(yùn)行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時(shí)，有較大的短路電流。2/5/2023一、單母線接線４．單母線接線的使用范圍１）６１０ｋＶ配電裝置的出線不超過(guò)５回時(shí)２）３５６０ｋＶ配電裝置的出線不超過(guò)３回時(shí)３）１１０２２０ｋＶ配電裝置的出線不超過(guò)２回時(shí)2/5/2023二、單母線分段接線

接線圖：分段斷路器分段隔離開(kāi)關(guān)分段隔離開(kāi)關(guān)１．優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性和靈活性有一定的提高，因此中，小型發(fā)電廠及變電所廣泛采用。２．使用范圍：１）６１０ｋＶ配電裝置的出線回路數(shù)為６回及以上，每一分段上所接容量不宜超過(guò)２５ＭＷ。２）３５６０ｋＶ配電裝置的出線為４８回時(shí)３）１１０２２０ｋＶ配電裝置的出線不超過(guò)３４回時(shí)一類用戶2/5/2023三、單母線帶旁路接線單母線不分段帶旁路接線單母線分段兼旁路的接線

接線圖：2/5/2023旁路母線旁路斷路器工作母線單母線不分段帶旁路接線2/5/2023

在不停電的情況下可以檢修主接線中的任何一臺(tái)斷路器。正常運(yùn)行時(shí)，旁路母線斷路器QF及其兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)QS4，QS5

斷開(kāi)，每一出線與旁路母線相連的旁路隔離開(kāi)關(guān)QS也斷開(kāi)，旁路母線處于無(wú)電狀態(tài)。旁路母線不能代替母線工作。１．旁路母線的作用2/5/2023檢修出線l1的斷路器QF1QF1W1QS1QFQS2l1QS3電源側(cè)W22．旁路母線在檢修時(shí)的操作過(guò)程2/5/2023單母線分段兼帶旁路接線旁路母線旁路母線工作母線工作母線2/5/2023特點(diǎn)：

不設(shè)專用旁路斷路器，而由分段斷路器QF兼任。

正常運(yùn)行時(shí)，QS3、QS4以及所有出線的隔離開(kāi)關(guān)QS都斷開(kāi)，旁路母線處于無(wú)電狀態(tài)。分段斷路器QF及兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)QS1，QS2合上，運(yùn)行于單母線分段狀態(tài)。旁路斷路器2/5/2023當(dāng)需要檢修某一斷路器時(shí)，分段斷路器QF要退出分段功能，臨時(shí)擔(dān)任旁路斷路器工作。假設(shè)檢修出線L1的斷路器，其操作順序?yàn)椋簽榱耸筗A和WB母線能保持聯(lián)系先合上分段隔離開(kāi)關(guān)QS5

然后斷開(kāi)斷路器QF和隔離開(kāi)關(guān)QS2合上QS4然后合上QF合上L1出線隔離開(kāi)關(guān)最后斷開(kāi)要檢修的斷路器兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)。2/5/20233.單母線（或分段）加旁路母線的應(yīng)用范圍由于旁路母線系統(tǒng)增加了開(kāi)關(guān)設(shè)備的數(shù)量，造價(jià)較昂貴，運(yùn)行復(fù)雜，因此在不允許停電檢修的系統(tǒng)中采用。1）610kV屋內(nèi)配電系統(tǒng)不裝設(shè)旁路母線。因?yàn)樨?fù)荷?。?002000kW），供電距離短（420km），在系統(tǒng)中容易取得備用電源。

2）35kV配電系統(tǒng)不裝設(shè)旁路母線，因?yàn)橹匾脩舳嗖捎秒p回路供電，允許停電檢修斷路器。如果線路斷路器不允許停電檢修，則應(yīng)裝設(shè)旁路母線。3）110220kV配電系統(tǒng)如果采用單母線分段式結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)裝設(shè)旁路母線。4）當(dāng)采用可靠性較高的SF6斷路器時(shí)，可不裝設(shè)旁路母線。2/5/2023四、雙母線接線

接線圖：備用母線工作母線母線聯(lián)絡(luò)斷路器2/5/2023四、雙母線接線1．雙母線接線的特點(diǎn)（１）系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)：

工作母線Ⅰ帶電，備用母線Ⅱ不帶電。相當(dāng)于單母線運(yùn)行。

當(dāng)工作母線發(fā)生故障時(shí)，有備用母線供電。2/5/2023四、雙母線接線（２）正常運(yùn)行時(shí)，為了提高供電可靠性，即工作母線和備用母線各帶一部分電源和負(fù)荷運(yùn)行。2/5/2023四、雙母線接線（３）不停電可以檢修任意母線如檢修工作母線時(shí)，可經(jīng)“倒閘操作”將全部電源和線路不停電的前提下轉(zhuǎn)移到備用上繼續(xù)供電?！暗归l操作”應(yīng)嚴(yán)格遵守操作順序：2/5/2023一組主母線運(yùn)行，另一組主母線備用時(shí)，當(dāng)工作母線檢修時(shí)的

倒閘操作順序

IIIQF2/5/2023四、雙母線接線（４）檢修任意一臺(tái)出現(xiàn)斷路器時(shí)，可采用“跨條”連線方式。假設(shè)被檢修的斷路器QF2工作與母線Ⅱ上。其操作順序?yàn)椋?/p>

2/5/2023四、雙母線接線先斷開(kāi)母聯(lián)斷路器QF斷開(kāi)斷路器QF2（L2線路停電）拉開(kāi)其兩端的隔離開(kāi)關(guān)QS3，QS1

退出QF2

臨時(shí)跨條QF2留下的缺口合上隔離開(kāi)關(guān)QS3，QS1

最后合上母聯(lián)斷路器QF恢復(fù)線路L2的供電。此時(shí)母聯(lián)斷路器QF代替線路斷路器QF22/5/2023四、雙母線接線2．雙母線接線的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高調(diào)度靈活便于擴(kuò)建缺點(diǎn)：使用設(shè)備較多，投資大，配電裝置較復(fù)雜。３．適用范圍：６10kV配電系統(tǒng)，當(dāng)斷路電流較大，出線需要帶電抗器時(shí)。3560kV配電系統(tǒng)，當(dāng)出線回路大于8回，負(fù)荷較大時(shí)。110220kV配電系統(tǒng)，當(dāng)出線回路大于5回以上并帶重要負(fù)荷時(shí)。2/5/2023五、雙母線分段接線接線圖1．特點(diǎn)：將雙母線接線的工作母線分為兩段，與雙母線相比進(jìn)一步提高了供電的可靠性。

２．適用范圍：６10kV的中、小型發(fā)電廠220kV配電系統(tǒng)中，當(dāng)進(jìn)出線回路1014回時(shí)。當(dāng)進(jìn)出線回路15以上時(shí)兩組母線可采用分段，

330550kV配電系統(tǒng)中，當(dāng)進(jìn)出線回路6回以上時(shí)母聯(lián)斷路器分段斷路器分段電抗器2/5/2023六、雙母線帶旁路母線接線

1.雙母線帶旁路母線的接線形式1）有專用旁路母線接線形式旁路母線斷路器母聯(lián)斷路器此中接線中既有母線聯(lián)絡(luò)斷路器QF1，又有專用旁路斷路器QF2，2回電源進(jìn)線也參加旁路接線。2/5/20232）母聯(lián)兼旁路接線形式

正常運(yùn)行時(shí)QF1起母聯(lián)斷路器的作用，旁路母線隔離開(kāi)關(guān)QS3斷開(kāi)。當(dāng)使用旁路母線時(shí)，現(xiàn)斷開(kāi)斷路器QF1及隔離開(kāi)關(guān)QS2，再合上QS3，最后合上斷路器QF1給旁路母線充電。此時(shí)斷路器QF1不再起母聯(lián)斷路器作用，而臨時(shí)承擔(dān)旁路斷路器的作用。六、雙母線帶旁路母線接線母聯(lián)斷路器兼旁路斷路器2/5/2023六、雙母線帶旁路母線接線旁路斷路器兼母聯(lián)斷路器接線形式旁路斷路器兼母聯(lián)斷路器2/5/2023七、3/2斷路器雙母線接線接線圖每?jī)苫剡M(jìn)線、出線占用3臺(tái)斷路器構(gòu)成一串，接在二組母線之間，因此也稱為一臺(tái)半斷路器接線。2/5/20231．特點(diǎn)：1）可靠性高任何一個(gè)元件（一回出線、一組母線）故障時(shí)均不影響其他元件的正常運(yùn)行；當(dāng)兩組母線同時(shí)故障時(shí)影響也不大。七、3/2斷路器雙母線接線2）調(diào)度靈活正常運(yùn)行時(shí)兩組母線和全部斷路器都投入運(yùn)行，形成多環(huán)狀供電。2/5/20233）操作方便

操作時(shí)只操作斷路器，而不必用隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行倒閘操作，使誤動(dòng)操作事故大為減少。七、3/2斷路器雙母線接線4）檢修方便

檢修任何一臺(tái)斷路器時(shí)只需斷開(kāi)該斷路器本身，然后拉開(kāi)兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)即可檢修。2/5/20235）占用斷路器較多，投資大，繼電保護(hù)較復(fù)雜。6）接線至少配成3串才能形成多環(huán)供電。2.適用范圍大型發(fā)電廠和變電所超高壓（330、550kV）配電系統(tǒng)七、3/2斷路器雙母線接線2/5/2023八、變壓器—母線接線1.特點(diǎn)：1）由于超高壓系統(tǒng)的主變壓器均采用質(zhì)量可靠、故障率較低的產(chǎn)品，故可以直接將主變壓器經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)接到兩組母線，省去斷路器以節(jié)省投資。2）當(dāng)出線數(shù)為5回及一下時(shí)，各出線均可經(jīng)雙斷路器分別接在兩組母線，可獲得較高的供電可靠性（如L1、L2、L3）；當(dāng)出線數(shù)為6回及以上時(shí)，部分出線可采用3/2斷路器接線（如：L4、L5）也可獲得較高的供電可靠性。2/5/2023八、變壓器—母線接線2.應(yīng)用范圍用于超高壓遠(yuǎn)距離大容量輸電系統(tǒng)中對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和供電卡靠性影響較大的變電所主接線。2/5/2023九、單元及擴(kuò)大單元接線單元接線——將發(fā)電機(jī)與變壓器或者發(fā)電機(jī)－變壓器－線路都直接串連起來(lái)，中間沒(méi)有橫向聯(lián)絡(luò)母線的連接形式。優(yōu)點(diǎn)：減少了電器的數(shù)量；簡(jiǎn)化了配電裝置的結(jié)構(gòu)；降低了工程投資；降低了故障的可能性；降低了短路電流值；

檢修某一回路時(shí)只影響該單元。1.單元接線的特點(diǎn)2/5/2023九、單元及擴(kuò)大單元接線2.幾種接線形式1）發(fā)電機(jī)－雙繞組變壓器單元接線發(fā)電機(jī)出口不設(shè)置母線，輸出電能均經(jīng)過(guò)主變送至升高電壓電網(wǎng)，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)不會(huì)空載運(yùn)行，故不需斷路器使用特點(diǎn)：

200MW及以上大機(jī)組采用這種接線形式；

100～125MW的火電廠采用這種接線形式；25～50MW的中小型水利發(fā)電廠采用這種接線形式。2/5/2023九、單元及擴(kuò)大單元接線2）發(fā)電機(jī)－三繞組變壓器單元接線。發(fā)電機(jī)出口處應(yīng)設(shè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)，以便在變壓器高中壓繞組聯(lián)合運(yùn)行情況下進(jìn)行發(fā)電機(jī)的投、切操作接線特點(diǎn)：變壓器的三側(cè)都要裝設(shè)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)；當(dāng)變壓器某一側(cè)停運(yùn)時(shí)另外兩側(cè)仍然可以正常供電。2/5/2023九、單元及擴(kuò)大單元接線3）擴(kuò)大單元接線。為了減少主變壓器的臺(tái)數(shù)，將兩臺(tái)發(fā)電機(jī)與一臺(tái)主變壓器相連的結(jié)構(gòu)。2/5/2023九、單元及擴(kuò)大單元接線4）發(fā)電機(jī)－變壓器－線路單元接線發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能升壓后，直接經(jīng)的線路送到系統(tǒng)的變電站中去適合用于無(wú)發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷并且發(fā)電廠離系統(tǒng)變電所距離較近的情況。發(fā)電機(jī)、變壓器、線路任何一個(gè)故障將全部單元停電2/5/2023九、單元及擴(kuò)大單元接線5）變壓器－線路單元接線。適用于小容量的終端變電所活農(nóng)村變電所。2/5/2023十、橋形接線當(dāng)只有兩臺(tái)變壓器和兩條線路時(shí)，常采用橋形接線。2/5/20231.內(nèi)橋接線使用特點(diǎn)：當(dāng)輸電線路較長(zhǎng)，故障機(jī)會(huì)較多，而變壓器又不經(jīng)常切換時(shí)，采用此連接正常運(yùn)行時(shí)橋斷路器QF3處于閉合狀態(tài)。當(dāng)需要對(duì)QF3進(jìn)行檢修時(shí)，為了不影響系統(tǒng)運(yùn)行，可增設(shè)“外跨條”。2/5/20232.外橋接線使用特點(diǎn)：當(dāng)輸電線路較短，并且變壓器又因經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求再負(fù)荷小時(shí)需要使一臺(tái)主變壓器退出運(yùn)行的系統(tǒng)中可采用此中連接形式。3.優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

高壓電器少、布置簡(jiǎn)單、造價(jià)低、容易過(guò)渡到其他接線形式缺點(diǎn)：可靠性不是太高、切換操作較麻煩。內(nèi)橋接線中，變壓器的投入和切除操作較復(fù)雜，外橋接線中,線路的投入和切除操作則比較復(fù)雜。

2/5/2023十一、角形接線接線特點(diǎn)：將幾臺(tái)斷路器連接成環(huán)狀，在每?jī)膳_(tái)斷路器的連接點(diǎn)處引出一回進(jìn)線和出線，并在每個(gè)連接點(diǎn)的三側(cè)各設(shè)置一臺(tái)隔離開(kāi)關(guān)。（用于進(jìn)出線回路數(shù)不多的場(chǎng)合）2/5/2023第三節(jié)各類發(fā)電廠主接線的特點(diǎn)一、火力發(fā)電廠電氣主接線的特點(diǎn)

根據(jù)火力發(fā)電廠的容量及其在電力系統(tǒng)中的地位，一般可將火力發(fā)電廠分為區(qū)域性火力發(fā)電廠和地方性火力發(fā)電廠。這兩類火力發(fā)電廠的電氣主接線有各自的特點(diǎn)。1．區(qū)域性火力發(fā)電廠的電氣主接線

區(qū)域性火力發(fā)電廠特點(diǎn)1）區(qū)域性火力發(fā)電廠的單機(jī)容量及總裝機(jī)容量都較大。

我國(guó)目前這類電廠的單機(jī)容量多為200MW、300MW和少量600MW，電廠總裝機(jī)容量可達(dá)1000MW甚至2000MW以上。2)區(qū)域性火力發(fā)電廠多建在大型煤炭基地(有時(shí)稱為“坑口電廠”)或運(yùn)煤方便的地點(diǎn)(如沿?；騼?nèi)河港口)，而與負(fù)荷中心(城市)距離較遠(yuǎn)。它們生產(chǎn)的電能主要經(jīng)過(guò)升壓變壓器升至較高電壓后送人系統(tǒng)，一般不設(shè)發(fā)電機(jī)電壓母線給當(dāng)?shù)刎?fù)荷供電。2/5/2023

區(qū)域性火力發(fā)電廠的電氣主接線特點(diǎn)

1）電氣主接線多采用發(fā)電機(jī)一變壓器單元接線，升高為一個(gè)或最多兩個(gè)升高電壓等級(jí)。2）220～500kV電壓等級(jí)的配電裝置都采用可靠性較高的接線形式，如：

雙母線、雙母線帶旁路、雙母線四分段帶旁路以及更為靈活可靠的3／2斷路器接線等。2/5/2023

圖5—14為某大型區(qū)域性火電廠的電氣主接線圖。特點(diǎn)：1）該廠有4臺(tái)300MW機(jī)組和2臺(tái)600MW機(jī)組。2/5/2023

2）500kV線路4回，采用3／2接線，每回出線均裝有高壓并聯(lián)電抗器以吸收線路電容充電功率；2/5/20233）220kV出線有7回，采用旁路母線的雙母線接線。2/5/20234）6臺(tái)機(jī)組都采用發(fā)電機(jī)一變壓器單元接線，且用分相封閉母線連接。2/5/20232．地方性火力發(fā)電廠的電氣主接線特點(diǎn)：

1）地方性火電廠的單機(jī)容量和總裝機(jī)容量都較小，一般都建在負(fù)荷中心附近(城市邊緣)。所發(fā)出的電能有較大部分以發(fā)電機(jī)電壓(10kV)經(jīng)線路直接送到附近的用戶，或升至35kV送到稍遠(yuǎn)些的用戶，其余的電能則升壓到1lOkV或220kV電壓送人系統(tǒng)。

2）發(fā)電機(jī)電壓母線在地方性火電廠主接線中顯得非常重要，一般采用單母線分段、雙母線、雙母線分段等形式。3）為限制過(guò)大的短路電流，分段斷路器回路中常串人限流電抗器，lOkV出線也常需要串人限流電抗器。這樣就可以選用便宜的輕型斷路器。

4）升高電壓級(jí)則根據(jù)具體情況，一般可以選用單母線、單母線分段、雙母線等接線形式。2/5/2023特點(diǎn)：1）該廠設(shè)有四臺(tái)發(fā)電機(jī)，其中G1、G2容量為100MW，發(fā)電機(jī)電壓母線采用雙母線分段，設(shè)有母線分段電抗器。圖5—15為某地方性中型火力發(fā)電廠的電氣主接線圖。2/5/2023

2）G1、G2一部分電能直接以10kV電纜線路供附近用戶(出線都帶電抗器)，剩余電能經(jīng)二臺(tái)三繞組變壓器升壓為35kV和110kV供較遠(yuǎn)用戶和系統(tǒng)。因?yàn)橛袃蓷l架空線路供稍遠(yuǎn)一點(diǎn)的較大用戶，故35kV采用內(nèi)橋式接線。2/5/20233）

110KV采用雙母線帶旁路母線接線，6回架空出線與系統(tǒng)相連并供電給大型企業(yè)和城市110/10KV變電所。2/5/20234）G3、G4容量為125MW，額定電壓為13.8KV，以發(fā)電機(jī)－變壓器單元接線形式直接將電能匯入110KV系統(tǒng)。2/5/2023二、水力發(fā)電廠的電氣主接線

1．水力發(fā)電廠電氣主接線的特點(diǎn)

(1)水力發(fā)電廠建在有水能資源處，一般離負(fù)荷中心很遠(yuǎn)，當(dāng)?shù)刎?fù)荷很小甚至沒(méi)有，電能絕大部分要以較高電壓輸送到遠(yuǎn)方。因此多采用發(fā)電機(jī)一變壓器單元接線或擴(kuò)大單元接線。

(2)水力發(fā)電廠的電氣主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單，主變臺(tái)數(shù)和高壓斷路器數(shù)量應(yīng)盡量減少，高壓配電裝置應(yīng)布置緊湊、占地少。

(3)水力發(fā)電廠的裝機(jī)臺(tái)數(shù)和容量大都一次確定，高壓配電裝置也一次建成，不考慮擴(kuò)建問(wèn)題。采用單母線分段、雙母線、雙母線帶旁路及3／2斷路器接線外，橋形和多角形接線也應(yīng)用較多。2/5/2023

(4)水力發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)快，啟停時(shí)額外耗能少，常在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)頻、調(diào)峰及調(diào)相任因此機(jī)組開(kāi)停頻繁，運(yùn)行方式變化大，主接線應(yīng)具有較好的靈活性。

(5)水力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行控制比較簡(jiǎn)單，較易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，為此，電氣主接線應(yīng)盡力避免以隔離開(kāi)關(guān)作為操作電器。2/5/20232．大型水力發(fā)電廠的電氣主接線

1）發(fā)電機(jī)與升壓變壓器構(gòu)成了單元接線或擴(kuò)大單元接線。擴(kuò)大單元中的主變壓器還采用低壓分裂的形式連接兩臺(tái)發(fā)電機(jī)。這樣不僅簡(jiǎn)化了接線，還可有效地限制發(fā)電機(jī)側(cè)的短路電流。2/5/20232）220kV電壓采用雙母線帶旁路接線，3）500kV電壓則采用更為可靠的3／2斷路器接線。4)自耦變壓器構(gòu)成500kV和220kV電源的聯(lián)絡(luò)，其第三繞組作為廠用電的備用2/5/2023圖5—17(b)為葛洲壩(大江)水電廠主接線特點(diǎn)：4臺(tái)125MW發(fā)電機(jī)共用1臺(tái)600MVA主變壓器升壓至500kV。

因?yàn)榘l(fā)電機(jī)容量不大，這樣配置既減少了主變臺(tái)數(shù)，又減少了500kV斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的數(shù)量，因而減少了占地，降低了投資。2/5/20233．中型水力發(fā)電廠的電氣主接線

圖5—18所示水電廠共有6臺(tái)發(fā)電機(jī)，特點(diǎn)：G1～G4中每2臺(tái)發(fā)電機(jī)與1臺(tái)升壓變壓器構(gòu)成擴(kuò)大單元接線。

其中T1為低壓繞組分裂的變壓器，T2為一臺(tái)自耦變壓器，高壓與中壓分別聯(lián)絡(luò)220kV和110KV兩級(jí)升高電壓，第三繞組則分裂為兩個(gè)相同的低壓繞組與兩臺(tái)發(fā)電機(jī)相連。2/5/2023發(fā)電機(jī)G5、G6，分別經(jīng)雙繞組升壓變壓器升壓后在高壓側(cè)并為一點(diǎn)接人110kV系統(tǒng)，這種接線稱為聯(lián)合單元接線，能節(jié)省高壓側(cè)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的數(shù)量，并使高壓側(cè)接線簡(jiǎn)化，減少占地面積。220kV和110kV電壓級(jí)都采用了五角形接線。2/5/2023第六章廠用電及其接線

第一節(jié)概述一、廠用電及廠用電率

1)廠用電

發(fā)電廠廠用輔助機(jī)械設(shè)備及電氣設(shè)備的總耗電量稱為廠用電或自用電。如：各種類型的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)以及廠內(nèi)其它運(yùn)行操作、試驗(yàn)、修配、電焊、照明等用電設(shè)備。2)廠用電系統(tǒng)

由廠用變壓器(或電抗器)、廠用供電電纜、廠用成套配電裝置及各類廠用負(fù)荷所構(gòu)成的系統(tǒng)，稱為廠用電系統(tǒng)。3)

廠用電系統(tǒng)的可靠性，對(duì)發(fā)電廠乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行都有直接的影響。因此任何情況下，廠用電都是最重要的負(fù)荷，必須保證廠用電的正常性是指占發(fā)電廠全部發(fā)電量的百分?jǐn)?shù)，稱為廠用電率。在額定工況下，廠用電率可用下式估算4)廠用電率

（6-1）式中KP—廠用電率，%；Sca—廠用計(jì)算負(fù)荷，kVA；cos—平均功率因數(shù)，一般取0.8；PN—發(fā)電機(jī)額定功率，kW。

廠用電量與發(fā)電廠類型,機(jī)械化和自動(dòng)化程度,燃料種類及燃燒方式,蒸汽參數(shù)等因素有關(guān).凝汽式火電廠廠用電率為5％～8％，熱電廠為8％～10％，水電廠的廠用機(jī)械很少，廠用電率僅為0．3％～2％。2/5/2023二、廠用電負(fù)荷的分類

廠用電負(fù)荷,根據(jù)其用電設(shè)備在生產(chǎn)中的作用和突然中斷供電時(shí)所造成的危害程度可以分為五類。

I類負(fù)荷Ⅱ類負(fù)荷

Ⅲ類負(fù)事故保安負(fù)荷荷不間斷供電負(fù)荷

2/5/20231．I類負(fù)荷

凡是屬于短時(shí)(如手動(dòng)切換電源)停電會(huì)造成主輔設(shè)備損壞，危急人身安全,使機(jī)組停止運(yùn)行或發(fā)電量大幅度下降的負(fù)荷，都屬于I類負(fù)荷。如:火電廠的給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給粉機(jī)等以及水電廠中的調(diào)速器、壓油泵、潤(rùn)滑油泵等。

這些重要輔助機(jī)械通常都設(shè)置兩套互為備用，其分別接到兩個(gè)獨(dú)立電源的母線(段)上，當(dāng)一個(gè)電源斷電時(shí)，另一個(gè)電源就立即自動(dòng)投入。

2/5/20232．Ⅱ類負(fù)荷

允許短時(shí)停電(幾秒至幾分鐘)，恢復(fù)供電后，不造成生產(chǎn)紊亂的廠用負(fù)荷，屬于Ⅱ類廠用負(fù)荷。

如:火電廠的輸煤設(shè)備、工業(yè)水泵、疏水泵、灰漿泵和化學(xué)水處理設(shè)備，水電廠的吊車、整流設(shè)備、漏油泵等。Ⅱ類負(fù)荷一般由兩段母線供電，采用手動(dòng)切換。3．Ⅲ類負(fù)荷較長(zhǎng)時(shí)間的停電，不會(huì)直接影響生產(chǎn)，僅造成生產(chǎn)上不方便的廠用負(fù)荷，都屬于Ⅲ類廠用負(fù)荷。如:試驗(yàn)室、油處理室及中央修配廠的用電設(shè)備等。Ⅲ類負(fù)荷一般由一個(gè)電源供電即可。2/5/20234．事故保安負(fù)荷如200MW及以上機(jī)組的大容量發(fā)電廠中，自動(dòng)化程度較高，要求在事故停機(jī)過(guò)程中及停機(jī)后的一段時(shí)間內(nèi)，必須保證供電，否則可能引起主要設(shè)備損壞、重要的自動(dòng)控制設(shè)備控制失靈或危急人身安全地負(fù)荷。事故保安負(fù)荷有直流保安負(fù)荷和交流保安負(fù)荷兩種：

(1)直流保安負(fù)荷。如：發(fā)電機(jī)的直流潤(rùn)滑油泵、事故氫密封油泵等。(2)交流保安負(fù)荷。如：盤車電動(dòng)機(jī)、交流潤(rùn)滑油泵、交流密封油泵、消防水泵等。為了滿足事故保安負(fù)荷的供電要求，通常有蓄電池、柴油發(fā)電機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)或可靠的外部獨(dú)立電源作為事故保安負(fù)荷的備用電源。2/5/2023

5．不間斷供電負(fù)荷

機(jī)組運(yùn)行期間，以及保證或事故停機(jī)過(guò)程中，甚至在停機(jī)后的一段時(shí)間內(nèi)，需要連續(xù)供電并具有恒頻恒壓特性的負(fù)荷，稱為不間斷供電負(fù)荷。因此有時(shí)被稱為0I類負(fù)荷。

如:實(shí)時(shí)控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)裝置等一般采用蓄電池供電的電動(dòng)發(fā)電機(jī)組、不間斷供電電源(UPS)或采用以直流蓄電池組為后備的整流一逆變裝置供電2/5/2023三、廠用電負(fù)荷的工作方式

廠用電負(fù)荷的工作方式根據(jù)其使用時(shí)間劃分，有經(jīng)常、不經(jīng)常、連續(xù)、短時(shí)和斷續(xù)等五種情況：

經(jīng)?！该刻於家褂玫挠秒娫O(shè)備；

不經(jīng)?！竷H在檢修、事故或機(jī)爐起停期間使用的用電設(shè)備；

連續(xù)——每次使用均帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)2h以上的用電設(shè)備；

短時(shí)——每次使用均帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)10～20min者；

斷續(xù)——每次使用從帶負(fù)荷到空載或停止，反復(fù)周期性地工作，每一周期(工作時(shí)間加停止時(shí)間)不超過(guò)lOmin。例如:給水泵的運(yùn)行方式為經(jīng)常連續(xù)，備用勵(lì)磁機(jī)為不經(jīng)常連續(xù)，空壓機(jī)為經(jīng)常短時(shí)，消防水泵為不經(jīng)常短時(shí)，抓煤機(jī)為經(jīng)常斷續(xù)，起重機(jī)則為不經(jīng)常斷續(xù)等等。2/5/2023第二節(jié)廠用電接線

一、廠用電系統(tǒng)的電壓等級(jí)

廠用電系統(tǒng)的電壓等級(jí)要根據(jù)發(fā)電機(jī)額定電壓、廠用電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性等多方面因素綜合考慮，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。

為了簡(jiǎn)化廠用電接線，并且運(yùn)行維護(hù)方便，廠用電電壓等級(jí)不宜過(guò)多。一般分為高壓和低壓兩級(jí)。低壓級(jí)為0.4kV(380／220V)，高壓級(jí)可在3、6、lOkV中選用一種。超大容量機(jī)組(如600MW)則可選用兩級(jí)高壓。

2/5/2023根據(jù)運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，大致可按下列情況考慮：

(1)高壓采用3kV?；痣姀S當(dāng)發(fā)電機(jī)容量在60MW及以下，發(fā)電機(jī)電壓為10.5kV時(shí)，lOOkW以上的電動(dòng)機(jī)用3kV，lOOkW以下的電動(dòng)機(jī)用380V。(2)高壓采用6kV。火電廠發(fā)電機(jī)容量在100～300MW時(shí)，200kW以上的電動(dòng)機(jī)用6kV，200kW以下的電動(dòng)機(jī)用380V。2/5/2023火電廠發(fā)電機(jī)容量為300MW以上，例如600MW時(shí)，200kW以下的電動(dòng)機(jī)用380V，200～1800kW的電動(dòng)機(jī)用3kV，超過(guò)1800kW的電動(dòng)機(jī)用lOkV。(4)不設(shè)高壓等級(jí)。水電廠廠用機(jī)械設(shè)備少，電動(dòng)機(jī)容量也不大，通常只設(shè)380／220V一種廠用電電壓(如果壩區(qū)有大型機(jī)械，如閘門啟閉機(jī)、船閘或升船機(jī)等，則需要專設(shè)壩區(qū)變壓器，以6kV或lOkV供電)。(3)高壓采用3kV和l0kV兩級(jí)。2/5/2023二、廠用電源的引接方式1．廠用工作電源的引接

1)廠用高壓工作電源廠用工作電源對(duì)可靠性要求很高，工作電源的引接方式與電氣主接線有密切聯(lián)系。(1)當(dāng)主接線具有發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí)，廠用高壓工作電源從機(jī)壓母線上引接；

2/5/2023(2)當(dāng)發(fā)電機(jī)、變壓器采用單元接線時(shí)，廠用高壓工作電源從主變壓器的低壓側(cè)引接；

2/5/2023(3)當(dāng)主接線為擴(kuò)大單元時(shí)，廠用高壓工作電源從發(fā)電機(jī)出口或主變低壓側(cè)引接。

2/5/20232)廠用低壓工作電源(1)廠用低壓工作電源，一般從廠用高壓母線段上引接；(2)當(dāng)無(wú)高壓廠用母線段時(shí)，從發(fā)電機(jī)電壓母線上或從發(fā)電機(jī)出口直接接人低壓廠用變壓器，以取得380／220V低壓工作電源。

2/5/20232．廠用備用電源的引接

當(dāng)事故情況下廠用負(fù)荷失去了工作電源時(shí)，即會(huì)自動(dòng)切換到備用電源上繼續(xù)運(yùn)行。因此，要求廠用備用電源具有供電的獨(dú)立性，并有足夠的容量。最好與系統(tǒng)緊密聯(lián)系，在全廠停電情況下仍能從系統(tǒng)獲得廠用電源。有以下幾種方式：

(1)從發(fā)電機(jī)電壓母線的不同分段上引接廠用備用變壓器。(2)從與電力系統(tǒng)聯(lián)系緊密的升高電壓母線上引接廠用高壓備用變壓器，如有兩級(jí)與系統(tǒng)聯(lián)系的升高電壓，盡量選用較低一級(jí)以節(jié)省投資。

(3)從聯(lián)絡(luò)兩級(jí)升高電壓的聯(lián)絡(luò)變壓器的第三繞組引接廠用備用變壓器。(4)從外部電網(wǎng)中引接專用線路(經(jīng)濟(jì)性差極少采用)。

2/5/20232/5/2023廠用備用電源分明備用和暗備用兩種。

明備用：火電廠中一般采用明備用，即裝設(shè)專門的備用變壓器，平時(shí)不工作或僅帶很小負(fù)荷，一旦某一工作電源失去后，該備用變壓器自動(dòng)代替原來(lái)的工作電源。表6—4為火電廠備用廠用變壓器的設(shè)置原則。

暗備用：

水電廠(也包括小火電廠)多采用暗備用，即不設(shè)專門的備用變壓器，而是兩個(gè)廠用工作變壓器容量選大一些，互為備用。暗備用減少了廠用變壓器的數(shù)量，也相應(yīng)節(jié)約了占地和費(fèi)用。

2/5/20233．起動(dòng)電源的取得

在嚴(yán)重事故情況下可能造成全廠停電。此時(shí)所有廠用工作電源全部失去。為保證發(fā)電機(jī)組能夠快速起動(dòng)，必須由起動(dòng)電源向必要的輔助設(shè)備供電。起動(dòng)電源實(shí)際上是一種可靠性更高的備用電源，可以從外部可靠獨(dú)立電源經(jīng)過(guò)專門的廠用高壓變壓器取得。我國(guó)目前對(duì)200MW以上大型機(jī)組設(shè)置廠用起動(dòng)電源，一般以起動(dòng)電源兼作事故備用電源，統(tǒng)稱為起動(dòng)(備用)電源。4．事故保安電源的取得1）蓄電池組事故保安電源。

在正常運(yùn)行時(shí)，蓄電池組承擔(dān)全廠操作、信號(hào)、保護(hù)及其它直流負(fù)荷用電；

在事故情況下，則提供事故照明、潤(rùn)滑油泵等直流保安負(fù)荷用電。此外，還可通過(guò)逆變器將直流變成交流，向不允許間斷供電的交流負(fù)荷供電，如計(jì)算機(jī)、熱工儀表和自動(dòng)裝置等。

2）可快速啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)組或從外系統(tǒng)引入的獨(dú)立專線，可作為交流事故保安電源。2/5/2023三、火力發(fā)電廠廠用電接線

1．按爐分段的原則1）接線原則：

火電廠中鍋爐的輔機(jī)較多，用電量也大，如送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)等容量都達(dá)到兆瓦級(jí)，用電量約占全部廠用電量的60％以上。

為提高廠用電系統(tǒng)的可靠性，高壓廠用母線通常采用單母線分段的形式，并按鍋爐臺(tái)數(shù)分為若干獨(dú)立的工作段。同一機(jī)爐或在生產(chǎn)程序上相互有關(guān)的電動(dòng)機(jī)和其它用電設(shè)備都接在同一個(gè)分段上，而作為備用的一套則應(yīng)接在另外的分段上。

這種按爐分段便于運(yùn)行和檢修，如一處發(fā)生故障，只影響一爐一機(jī)，不會(huì)造成多臺(tái)機(jī)組停電。

當(dāng)鍋爐容量大(如400t／h以上)時(shí)，每臺(tái)鍋爐又分為A、B兩個(gè)小的分段。當(dāng)公用負(fù)荷很多時(shí)，應(yīng)單獨(dú)設(shè)置公用母線段。但相同的I類公用機(jī)械的電動(dòng)機(jī)不要接在同一個(gè)母線段上。2/5/20232．火力發(fā)電廠廠用電接線舉例

1）接線特點(diǎn)：

（1）電廠裝有二機(jī)三爐，2X50MW發(fā)電機(jī)，電壓為10.5kV。（2）6kV廠用高壓母線為單母線，按爐分為三段，由三臺(tái)5600kVA、10.5／6.3kV廠用高壓變壓器供電。（3）備用電源采用明備用方式，專設(shè)一臺(tái)#0備用廠用高變，容量也是5600kVA，平時(shí)斷開(kāi)。（4）由于機(jī)組容量不大，未另設(shè)專用的起動(dòng)電源和事故保安電源2/5/2023（5）當(dāng)某一6kV廠用工作段失去電源時(shí)，備用電源自動(dòng)投入裝置動(dòng)作，使相應(yīng)的斷路器自動(dòng)合閘，由備用變壓器繼續(xù)供電。6kV廠用高壓電動(dòng)機(jī)直接從6kV母線上受電。（6）廠用低壓母線為380／220V三相四線制，也采用單母線，按兩臺(tái)機(jī)組分成兩大段，并用刀閘分為兩小段，由兩臺(tái)560kVA、6／0.4kV廠用低壓變壓器供電。＃6備用廠用低壓變壓器則從6kVII段母線受電。2/5/2023

(7)高壓廠用電動(dòng)機(jī)每臺(tái)都個(gè)別供電。低壓廠用電動(dòng)機(jī)5.5kW及以上的I類廠用負(fù)荷和40kW以上的Ⅱ、Ⅲ類廠用負(fù)荷也采用個(gè)別供電方式。其它電動(dòng)機(jī)采用成組供電方式，即在廠用380/220V工作母線上引出一條電纜，送到車間配電盤后，再分別引向電動(dòng)機(jī)。這樣可以節(jié)約電纜，簡(jiǎn)化廠用配電裝置。2/5/2023

圖6—4為4X100MW機(jī)組火電廠廠用電接線圖(1)4臺(tái)廠用高壓變壓器分別從各自單元的主變低壓側(cè)引出。其中#1和#2廠用高壓變壓器容量為20000kVA，#3和#4廠用高壓變?nèi)萘繛?6000kVA.這