电力系统主接线Word下载.docx

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供电可靠性是电力生产和电能分配的首要任务，电气主接线应首先满足这一要求。

电力系统的发电、送电和用电是同时完成的，并且在任何时刻都保持着平衡关系，无论那部分故障，都将影响整个电力系统的正常运行。

事故停电不仅会造成损失，若在系统中担负基本负荷的电厂解列，可能会造成电网崩溃等恶性事故。

因此，保证供电可靠性是电力生产头等重要的任务。

电气主接线的可靠性是其各组成元件（包括一次部分和二次部分）的综合。

因此，在设计时除了尽可能选用工作可靠的一次设备和二次设备外，还应设计这些设备元件的合理连接方式。

特别要注意择优选用那些经过长期运行被认为可靠性比较高的接线方式。

电气主接线的可靠性并不是绝对的，而是相对比较而言。

同样的主接线对某些发电厂或变电所来说是可靠地，而对另一些重要的发电厂或变电所来说可能还不够可靠。

因此，分析和评价主接线的可靠性，不能脱离发电厂和变电所在电力系统中的地位和作用。

2.1.2保证电能质量

电压、频率和波形是表征电能质量的基本指标。

电气主接线的设计是否合理对电压和频率有着重要影响。

例如有些接线方案坑内在某一单元故障时，迫使其他元件一同退出运行，或使回路阻抗增大，或造成发电厂一部分容量受阻，从而造成电力系统频率或某一部分电压下降，甚至出现电压和频率的崩溃。

因此，在拟定主接线方案时必须注意研究如何保证电能质量。

2.1.3具有一定的灵活性和方便性

电力系统是一个紧密联系的整体。

发电厂和变电所由中心调度所和地区调度所统一调度指挥。

发电厂和变电所电气主接线的运行方式随整个电力系统的运行要求而改变。

因此，所设计的电气主接线应能灵活地投入和切除某些机组、变压器或线路，从而达到调配电源盒负荷的目的；

并能满足电力系统在事故运行方式、检修运行方式和特殊运行方式下的调度要求。

当需要检修时，应能很方便的使断路器、母线及继电保护设备退出运行进行检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户供电。

此外，电气主接线方案还必须能够容易地从初期接线过渡到最终接线，以满足扩建的要求。

该工程受外部条件影响，前期只能单回出线，待外部条件满足时要过渡到双回出线，因此能够在不全厂停电条件下完成线路过渡显得尤为重要，在设计时必须优先考虑。

2.1.4具有一定的经济性

电气主接线的经济性是指投资省、占地面积小、电能损耗少三个方面。

因此，在满足可靠性、灵活性要求的前提下，电气主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器及避雷器等一次设备的投资；

要尽可能的简化继电保护和二次回路，以节省二次设备和控制电缆；

应采取限制短路电流的措施，以便选择轻型的电器和小截面的载流导体；

同时，设计电气主接线要为配电装置的布置创造条件，以节约用地和材料。

此外，还应经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，要避免出现两次变压，以减少变压器的电能损耗。

2.2电气主接线方案的确定

电气主接线的接线形式种类繁多，但常用的基本形式只有几种，包括单母线接线，双母线接线、带旁路母线的接线、桥形接线、多角形接线盒单元接线等。

鉴于该工程为小容量机组，为节省投资，简化系统，本文仅讨论单母线的接线型式。

本期2台发电机均以“发电机-变压器组”型式接入110kV系统。

对单母线的几种接线型式分析如下：

2.2.1不分段单母线接线型式

不分段单母线接线型式是有母线接线中最简单的型式，这种接线方式投资最省，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置，缺点是接线不够灵活，一旦设备故障极易造成全厂供、用电中断。

这种接线方式一般用于用户重要性等级较低的配电装置中，现代电厂中一般较少采用这种接线方式。

见图2.1。

2.2.2单母线分段接线

单母线分段接线较不分段母线接线具有更高的可靠性，在检修其中一条母线时也不会中断另一段的运行。

缺点是处于检修期间的母线上所有回路均要停电，扩建时需向两个方向均衡扩建，这种接线方式较多应用于中小容量发电厂的主接线。

见图2.2。

图2.1不分段单母线接线图2.2单母线分段接线2.2.3单母线分段带旁路接线

为进一步克服单母线接线在检修时造成回路停电的缺点，确保供电可靠，可以再增设一条旁路母线，如图2.3。

利用旁路断路器切换各母线的运行和检修方式，可以大大提高供、用电的可靠性。

但缺点也是显而易见的，设备多，投资和占地面积增大。

2.3电气主接线方案的论证三种接线方式各有优劣，针对本工程的实际情况应充分考虑自身厂用电

的可靠性，且当前只能

有单回出线，远期再增加一回出线，并再扩建3台发电机。

单母线分段带旁路接线方式是三种方案里最可靠和运行最灵活的，但设备多，初投资大，分段单母线接线方式介于其他两种接线方式之间，且能够满足将来扩建的需求，其供、用电可靠性也能够保证，故本次选择分段单母线接线方式作为该厂的主接线方式。

单母线分段的数目取决于电源的数目、电网的接线及主接线的运行方式，一般以2-3段为宜；

其连接的回路数一般比不分段的单母线接线增加一倍，但仍不宜过多。

主接线图见附录1，图2.4电气主接线图。

第3章厂用电系统的方案选择及论证

3.1厂用电源方案设计

3.1.1厂用电压等级的选择

在DL5000-2000《火力发电厂设计技术规程》中，当有发电机电压直配线时，应根据地区网络的需要，采用6.3kV或10.5kV。

火力发电厂中，厂用电一般采用高压和低压两种电压等级供电，高压厂用电电压常采用3、6、10kV，低压厂用电电压一般采用380/220V。

为减少变压器数量，简化系统及减少投资，高压厂用电电压直接采用发电机出口电压等级10kV，低压厂用电通过低压厂用变压器变为380/220V。

3.1.2高压厂用电接线方案

本工程高压厂用电电压选用10kV等级，根据《火力发电厂厂用电设计规定》（DL/T5153-2002）采用按炉分段原则，每台炉设一段高压厂用段，每台机组对应的高压电动机分别接在对应10KV母线上。

对于公用系统高压电动机平衡分布在不同机组的高压段上。

高压厂用电源通过发电机出口分支电抗器引接，以限制短路电流。

启动、备用电源设置一台高备变，其高压侧取自110kV母线，低压侧接入10kV备用段，10kV备用段至三段工作段均设置联络线，可在工作段失电后自动切换至备用段工作。

3.1.3低压厂用电接线设计

本工程低压厂用电电压为380/220V，采用与高压段一致的分段原则。

共设三台低压厂用工作变，厂用工作变压器电源取自对应的10KV厂用工作段。

全厂设一台低压厂用备用变做为明备用，其电源取自10KV备用段，通过低压侧联络线分别接至三段工作段。

3.1.4全厂辅助系统厂用电接线

根据《火力发电厂厂用电设计规定》（DL/T5153-2002）要求，距离主厂房较远的附属车间均设置低压动力中心，全厂输煤、化水、灰库均设置就地动力中心，电源分别取自厂用主厂房10kVⅠ段、Ⅱ段及备用段。

距离主厂房或就地动力中心较近的附属车间设置就地MCC柜，为保证可靠供电，就地MCC柜均为双电源进线，在工作电源失电后备用电源自动投入运行。

3.2厂用电接线方案的论证

该接线方案较简单，选择的电压与工业用电一致，节省了设备投资及占地面积。

对于多台的公用设备分别接在不同的工作段上，能有效保障机组正常运行，减少因某段失电造成停机的概率。

距离主厂房较远的附属车间设置动力中心，能有效减少电压降，保证电能质量。

厂用电接线图见附录2，厂用电接线图。

第4章主要设备选型

4.1发电机的选择发电机型号：

QF-30-2

额定容量37.5MVA额定功率30MW功率因数0.8（滞后）额定电压10.5kV额定电流：

2062A额定转速3000r/min短路比（保证值）≥0.5瞬变电抗（饱和）X’d0.218超瞬变电抗（饱和）X’’d0.1274

其中1号容量为1250KVA，2号、3号容量为1000KVA1250KVA

4.2主变压器的选择4.2.1主变压器容量的选择

DL5000-2000《火力发电厂设计技术规程》规定：

单元接线中的主变压器容量SN应按发电机额定容量扣除本机组的厂用电负荷后，留有10%的裕度选择，即：

SN≈1.1PNG（1－KP）/cosφG（MVA）

PNG——发电机容量，在扩大单元接线中为两台发电机容量之和，MW；

cosφG——发电机额定功率因数；

KP——厂用电率。

发电机额定容量为30MW，厂用电率取15%，发电机功率因数0.8，经计算后得：

SN≈1.1×

30×

（1-0.15）/0.8=35（MVA）

通过以上计算，选择40MVA容量的变压器是较合理的。

4.1.2主变型式的选择

110kV的发电厂，一般都选用三相变压器，主要优点是投资省、占地面积小、损耗小。

对于只有一种电压向用户供电或接入系统的发电厂，采用双绕组变压器，我国电力变压器三相绕去所采用的连接方式110kV及以上电压侧均为“YN”，即有中性点引出并直接接地。

故该工程选择型号为SF11-40000/110的主变压器两台，该变压器为三相、双绕组、自然油循环风冷、户外变压器。

其主要技术数据为：

系统标称电压：

高压侧121kV，低压侧10.5kV；

额定变比：

121±

2×

2.5％/10.5kV；

额定容量：

40MVA；

联接组别标号：

YN,d11；

短路阻抗：

Ud=10.5%；

4.3高压启动、备用变压器4.2.1启动、备用变压器容量的选择

单台机组用电负荷约为4.5MW，为保证用电的可靠性，选择高压启动、备用变压器时按同时满足两台机组运行，同时还需考虑为化工园区提供一路馈线，负荷约为7MW，计算如下：

SN≈1.1PNG/cosφG（MVA）

PNG——厂用电负荷，MW；

cosφG——全厂平均功率因数。

厂用电负荷取9+7MW，全厂平均功率因数近似取0.83，计算后得

16/0.83=21.2（MVA）

通过计算，高压启动、备用变压器选择25MVA容量是较合理的。

4.2.2启动、备用变压器型式的选择

启动、备用变压器型式与主变压器基本相同，变压器型号为：

SFZ11-25000/121，有载

调压。

主要技术数据为：

系统标称电压：

115±

8×

1.25％/10.5kV；

25MVA；

4.4电抗器的选择

限流电抗器一般用于配电线路。

从同一母线引出的分支馈线上往往串有限流电抗器，以限制馈线的短路电流，并维持母线电压，不致因馈线短路而致过低。

本次选择XKSGK-10.5-1500型干式空心限流电抗器主要参数见列表：

4.5导体的选择

根据《导体和电器选择设计技术规定》（DL/T5222-2005）之要求，结合工程所在地的地理及气象条件，发电机出口至发电机小室导体30MW发电机母线每相选用2（TMY-100X10）矩型铜母线；

发电机厂用分支每相选用TMY-80×

10的矩形铜母线；

主变低压侧至发电机小室内采用共箱封闭母线，额定电流分别为Ie=3000A；

主变、高备变高压侧采用高压交联聚乙烯单芯电缆：

YJLW02-240mm2；

高备变低压侧采用交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电缆：

YJV22-8.7/10-5（3X185）。

第5章结论；

电力工程设计中，电气主接线设计是一项繁琐而复杂的；

本文通过对30MW热电机组的主接线方案讨论，认为；

通过论证和比较，该方案是合理的，可行的，各方面较；

参考文献；

[1]电力工程电气设计手册.水利电力出版社，19；

[2]电力系统设计技术规程DL/T5429-20；

[3]《火力发电厂设计技术规程》DL5000-2；

[4]《火力发电厂厂用电设计规定》DL

第5章结论

电力工程设计中，电气主接线设计是一项繁琐而复杂的综合性工作，必须遵循国家的有关法规，法律，方针，政策，依据相应的国家规范、标准和设计规程，结合具体工程的不同情况不同要求，按照严格的设计程序，与其他专业相互协调，由宏观到微观，要逐步的细化和充实，反复地比较和优化，最后提出技术上先进可靠，经济合理的设计方案。

本文通过对30MW热电机组的主接线方案讨论，认为单母线分段的接线方式较适合小型热电厂的接线方式，造价相对较低，且可靠性也能够保证，也有利于后续扩建工作。

根据一般工业用电的电压等级和30MW发电机出口电压等级，高压厂用电电压取10kV较为合理，能够减少变压器、断路器等设备，减少一次设备投资和故障点，为限制厂用电短路电流对发电机造成冲击，在厂用分支增加限流电抗器，提高系统可靠性。

通过对各用电负荷的合理分段和增加备自投设备，能够有效保障用电的可靠性。

通过论证和比较，该方案是合理的，可行的，各方面较为均衡，该原则性设计能够被采用。

第二章各种类型发电厂和变电所主接线的特点；

由于发电厂的类型、容量、地理位置以及在电力系统中；

一、火力发电厂电气主接线；

火力发电厂的能源主要是以煤炭作为燃料，所生产的电；

当发电厂机端负荷比重较大，出线回路数又多时，发电；

发电机升高电压级的接线形式，应根据输送容量大小、；

为了使发电厂升高电压级的配电装置布置简单、运行检；

下图为一热电厂主接线图；

热电厂主接线图；

该

第二章各种类型发电厂和变电所主接线的特点

由于发电厂的类型、容量、地理位置以及在电力系统中的地位、作用、馈线数目、输电距离的远近以及自动化程度等因素，对不同发电厂或变电所的要求各不相同，所采用的主接线形式也就各异。

下面仅对不同类型发电厂的主接线特点作一介绍。

一、火力发电厂电气主接线

火力发电厂的能源主要是以煤炭作为燃料，所生产的电能除直接供地方负荷使用外，都以升高电压送往电力系统。

因此，厂址的决定，应从以下两方面考虑：

其一，为了减少燃料的运输，发电厂要建在动力资源较丰富的地方，如煤矿附近的矿口电厂。

这种矿口电厂通常装机容量大，设备年利用小时数高，主要用作发电，多为凝汽式火电厂，在电力系统中地位和作用都较为重要，其电能主要以升高电压送往系统。

其二，为了减少电能输送损耗，发电厂建设在城市附近或工业负荷中心。

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。

这种靠近城市和工业中心的发电厂，多为热电厂，它不仅生产电能还兼供热能，为工业和民用提供蒸汽和热水形成热力网，可提高发电厂的热效率。

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。

无论是凝汽式火电厂或热电厂，它们的电气主接线应包括发电机电压接线形式及1～2级升高电压级接线形式的完整接线，且与系统相连接。

当发电厂机端负荷比重较大，出线回路数又多时，发电机电压接线一般均采用有母线的接线形式。

实践中通常当发电机容量在6MW以下时，多采用单母线；

在12MW及以上时，可采用双母线或单母线分段；

当容量大于25MW以上时，可采用双母线分段接线，并在母线分段处及电缆馈线上安装母线电抗器和出线电抗器限制短路电流，以便能选择轻型断路器；

在满足地方负荷供电的前提下，对100MW及以上的发电机组，多采用单元接线形式或扩大单元接线直接升高电压。

这样，不仅可以节省设备，简化接线，便于运行，且能减少短路电流。

特别当发电机容量较大，又采用双绕组变压器构成单元接线时，还可省去发电机出口断路器。

发电机升高电压级的接线形式，应根据输送容量大小、电压等级、出线回路数多少以及重要性等予以具体分析，区别对待，可以采用双母线、单母线分段等接线，当出线回路数较多时，还应增设旁路母线；

当出线数不多，最终接线方案已明确者，也可采用桥形接线、角形接线；

对电压等级较高、传递容量较大、地位重要者亦可选用一台半断路器接线形式。

为了使发电厂升高电压级的配电装置布置简单、运行检修方便，一般升高电压等级不宜过多，通常以两级电压为宜，最多不应超过三级。

下图为一热电厂主接线图。

发电机电压采用双母线分段接线，主要供给地区负荷。

为了限制短路电流，在电缆馈线回路中，装有出线电抗器；

在母线分段处装有母线电抗器。

10KV母线各段之间，通过分段断路器和母联断路器相互联系，以提高供电的可靠性和灵活性。

在满足10KV地区负荷供电的前提下，将G1、G2的剩余功率通过变压器T1、T2升压送往高压侧。

G3、G4发电机采用双绕组

变压器分别接成单元接线，直接将电能送入系统，接线清晰，便于实现机、炉、电单元集中控制或机、炉集中控制，亦避免了发电机电能多次变压送入系统，从而减少损耗。

单元接线省去了发电机出口断路器，既节约又提高了供电可靠性。

为了检修调试方便，在发电机与变压器之间装设了隔离开关。

热电厂主接线图

该厂升高电压有35KV和110KV两种电压等级。

变压器T1和Y2采用三绕组变压器，将10KV母线上剩余电能按负荷分配送往两级电压系统。

当任一侧故障或检修时，其余两级电压之间仍可维持联系，保证可靠供电。

35KV仅有两回出线，故采用内桥接线形式；

110KV电压级由于较为重要，出线较多，采用双母线带旁路母线接线，并设有专用旁路断路器。

其旁路母线只与各出线相接，以便不停电检修断路器。

而进线断路器一般故障率较小，未接入旁路。

通常110KV电压以上，母线间隔较大，发生故障几率小，况且电压高，断路器价格昂贵，所以通常只采用双母线，较少采用双母线分段接线形式。

这样可以减少占地面积。

正常运行时，大多采用双母线按固定连接方式并联运行。

下图为四台300MW大容量机组的凝汽式火力发电厂电气主接线。

发电厂与变压器采用容量配套的单元接线形式。

G1、G2分别组成的发电机－变压器单元接线未采用封闭母线，在发电机与变压器之间装设了隔离开关。

而在厂用变压器分支回路装设了断路器；

G3及G4按发电机－变压器单元接线，采用分相封闭母线，主回路及厂用分支回路均未装隔离开关和断路器。

厂用高压变压器采用低压分裂变压器。

在T13、T14厂用高压变压器的低压侧装设断路器，以便进行投、切和控制。

该厂升高电压级有220KV和500KV两级电压。

500KV采用一台半断路器接线；

220KV采用双母线带旁路接线，并且变压器进线回路亦接入旁路母线。

两种升高电压之间设有联络变压器T5。

联络变压器T5选用三绕组自耦变压器，其低压侧作为厂用电备用电源和启动电能。

凝汽式发电厂主接线图

二、水力发电厂的电气主接线

水力发电厂具有以下特点：

1）水电厂以水能为资源，建在江、河、湖、泊附近，一般距负荷中心较远，绝大多数电能都是通过高压输电线送入电力系统，发电机电压负荷很小或甚至全无。

2）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。

但可能因设备供应或负荷增长情况以及由于水工建设工期较长，为尽早发挥设备效益而常常分期施工。

3）水电厂多建在山区峡谷中，地形比较复杂。

为了缩小占地面积，减少土石方的开挖量和回填量，应尽量简化接线，减少变压器和断路器等设备的数量，使配电装置布置紧凑。

4）水轮发电机启动迅速、灵活方便。

一般正常情况下，从启动到带满负荷只需4～5min；

事故情况下还可能不到1min。

而火电厂则因机、炉特性限制，一般需6～8h。

因此，水电厂常被用作系统事故备用和检修备用。

对具有水库调节的水电厂，通常在洪水期承担系统基荷，枯水期多带尖峰负荷。

很多水电厂还担负着系统的调频、调相任务。

因此，水电厂的负荷曲线变化较大、机组开停频繁、设备年利用小时数相对火电厂为小，其接线应具有较好的灵活性。

5）根据水电厂的生产过程和设备特点，比较容易实现自动化和运动化。

因此，

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。

根据以上特点，水电厂的主接线常采用单元接线、扩大单元接线；

当进出线回路不多时，宜采用桥形接线和多角形接线；

当回路数较多时，根据电压等级、传输容量、重要程度，可采用单母线分段、双母线，双母线带旁路和一台半断路器接线形式。

下图所示为中等容量水电厂主接线。

由于没有发电机电压负荷，所以采用了发电机－变压器扩大单元接线。

水电厂扩建可能性较小，其110KV高压侧采用四角形接线，隔离开关仅作为检修时隔离电压之用，不作操作电器，易于实现自动化。

中等容量水电厂主接线

大容量水电厂的电气主接线与区域性火力发电厂的主接线有许多相似的特点。

当占地比较困难时，应予特殊考虑。

三、变电所电气主接线

变电所主接线的设计要求，基本上和发电厂相同，即根据变电所在电力系统中的地位、负荷性质、出线回路数、设备特点、周围环境及变电所的规划容量等条件和具体情况，并满足供电可靠、运行灵活、操作方便、节约投资和便于扩建等要求。

根据变电所的类别和要求，可分别采用相应的接线方式。

通常主接线的高压侧，应尽可能采用断路器数目较少的接线，以节省投资，减少占地面积。

随出线数的不同，可采用桥形、单母线、双母线及角形等接线形式。

如果电压为超高压等级，又是重要的枢纽变电所，宜采用双母线分段带旁路接线或采用一台半断路器接线。

变电所的低压侧常采用单母线分段或双母线接线，以便于扩建。

6～10KV馈线应