第四章電氣主接線及設計

第四章電氣主接線及設計1第一節電氣主接線的概念

一、電氣主接線定義也稱為電氣主系統或電氣一次接線。指發電廠或變電站中的一次設備（發電機、變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、母線和輸電線等）按照電力生產的順序和功能要求連接而成的接受和分配電能的電路，是發電廠、變電所電氣部分的主體，也是電力系統網絡的重要組成部分。第一節電氣主接線的概念一、電氣主接線定義22.電氣主接線圖就是用國家規定的電氣設備圖形與文字符號，詳細標示電氣主接線組成的電路圖。通常采用單線表示對稱的三相線路和電力設備，即為單線圖。3、發電廠和變電站中的主接線的主要作用

2.電氣主接線圖3（1）電氣主接線反映了：發電機、變壓器、線路、斷路器和隔離開關等有關電氣設備的數量；各回路中電氣設備的連接關系；發電機、變壓器和輸電線路及負荷間以怎樣的方式連接。電氣主接線直接關系著全廠電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定。是發電廠、變電站電氣部分投資大小的決定性因素。（1）電氣主接線反映了：4（2）由于電能生產的特點是：發電、變電、輸電和用電是再同一時刻完成的，所以主接線的好壞，直接關系著電力系統的安全、穩定、靈活和經濟運行，也直接影響到工農業生產和人民生活。（3）電氣主接線圖是電氣運行人員進行各種操作和事故處理的重要依據。

所以電氣主接線擬定是一個綜合性的問題。（2）由于電能生產的特點是：發電、變電、輸電和用電是再同一時54、繪制電氣主接線圖必須遵循以下規則：（1）一次設備或元件必須采用規定的圖形符號和文字代號；（2）圖中斷路器和隔離開關等開關電器都按斷開位置畫出。但控制室內的主接線模擬圖版上顯示為設備的實際運行狀態。（3）電氣主接線圖一般用單線圖表示，但對三相接線不完全相同的局部圖面，則可在局部畫成三線圖。4、繪制電氣主接線圖必須遵循以下規則：6常用一次設備的圖形和文字符號常用一次設備的圖形和文字符號7[工學]發電廠電氣部分第四章課件85、對電氣主接線的基本要求：概括地說是應滿足可靠性、靈活性、經濟性三項基本要求。（1）必須保證發供電的安全可靠性

①涵義：連續不中斷、安全和符合電能質量要求。

②負荷（用戶）的分類：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級

③具體衡量要求全廠QF、設備、線路等檢修時停電范圍、時間以及保證對Ⅰ、Ⅱ級負荷供電的情況。5、對電氣主接線的基本要求：9（2）應具有一定的靈活性涵義：適應各種運行方式（正常、檢修、事故及處理、特殊、投切設備、增減負荷等）的變化。具體衡量要求（a）調度靈活；（b）檢修安全、方便；（c）擴建方便，能根據擴建的要求，方便地從初期接線過渡到遠景接線。

（2）應具有一定的靈活性10(3)經濟性主接線應在滿足可靠性和靈活性的前提下，做到：投資省：主接線應力求簡單清晰；控制、保護不過于復雜；限制短路電流；一次設計，分期投資建設、投產占地面積?。褐鹘泳€方案應盡量節約配電裝置占地和節省構架、導線、絕緣子及安裝費用。電能損失?。汉侠磉x擇主變壓器的種類、容量、臺數等，避免兩次變壓而增加電能損失。(3)經濟性11第二節電氣主接線的設計原則和設計流程一、電氣主接線的設計概述電氣主接線是發電廠、變電所電氣設計的首要部分，也是構成電力系統的重要環節。主接線的確定對電力系統及發電廠、變電所本身運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關，并對電氣設備選擇和布置、繼電保護和控制方式等都有較大的影響。因此，必須處理好各方面的關系，綜合分析有關影響因素，經過技術、經濟比較，合理確定主接線方案。第二節電氣主接線的設計原則和設計流程一、電氣主接線12二、電氣主接線的設計原則電氣主接線設計的基本原則是以設計任務書為依據，以國家經濟建設的方針、政策、技術規定、標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、運行靈活、維護方便等基本要求下，力爭節約投資，降低造價，并盡可能采用先進技術，堅持供電可靠、技術先進、安全使用、經濟美觀的原則。

二、電氣主接線的設計原則13三、電氣主接線的設計程序主接線的設計伴隨著發電廠或變電所的整體設計，即按照工程基本建設程序，歷經可行性研究階段、初步設計階段、施工圖設計階段等三個階段?？尚行匝芯侩A段屬于設計前期工作階段，主要包括初步可行性研究、項目建議書編制、可行性研究、設計任務書編制等內容，初步設計和施工圖設計屬于設計工作階段，在設計工作階段后面還有一個施工運行階段。

三、電氣主接線的設計程序14電氣主接線設計的步驟：對原始資料的分析：包括工程情況、電力系統情況、負荷情況、環境條件、設備供貨情況；主接線方案的擬定和選擇；短路電流計算和主要電氣設備選擇；繪制電氣主接線圖；編制工程概算。電氣主接線設計的步驟：15四、電氣主接線的設計依據電氣主接線的設計依據是設計任務書，主要包括以下內容：（1）發電廠、變電所在電力系統中的地位和作用。（2）發電廠、變電所的分期和最終建設容量。（3）負荷的性質（4）電力系統備用容量的大小以及系統對電氣主接線提供的具體資料。（5）環境條件，如當地的氣溫、濕度、覆冰、污穢、風向、水文、地質、海拔高度等，這些因素對主接線中電氣設備的選擇和配電裝置的實施均有影響。四、電氣主接線的設計依據16五、電氣主接線與技術經濟比較1.電氣主接線方案的初步擬定根據設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，可擬定出若干個主接線方案，以不遺漏最優方案為原則。按照主接線的基本要求，從技術上對擬出的方案進行分析比較，淘汰明顯不合理的方案，最終保留2～3個技術上相當，又能滿足任務書要求的方案，再進行經濟比較。對于重要發電廠或變電所的電氣主接線還應進行可靠性的定量計算。

五、電氣主接線與技術經濟比較172.經濟比較計算（1）綜合總投資計算方案的綜合總投資為

式中Z0——主體設備投資，包括變壓器、配電裝置以及明顯的大額費用，如拆遷、征地等費用。——不明顯的附加費用比例系數，如現場安裝費用、基礎加工、輔助設備的費用等。對110kV可取90，對35kV取100。

2.經濟比較計算18（2）年運行費用計算年運行費用主要包括變壓器的電能損耗費及設備的檢修、維護和折舊等費用，按投資百分率計算，即F=a△A+Fj+Fz

式中Fj——檢修維護費，一般取0.022～0.042Z；Fz——折舊費，取0.058Z；α——電能電價，可參考各地區實際電價；△A——變壓器電能損失。（2）年運行費用計算19（3）經濟比較的方法在幾個主接線方案中，綜合總投資Z和年運行費用F均為最小的方案，應優先選用，若某方案的Z大而F小，或反之，則應進一步進行經濟比較，比較的方法有靜態比較法和動態比較法兩種。在中小工程中常使用靜態比較法（此方法不計資金的利息）。這里介紹常用的抵償年限法。設第一方案的綜合總投資大，年運行費小；第二方案的綜合總投資小，年運行費大，則如果T小于5年，則采用投資大的第一方案。若T大于5年，則應選擇投資小的第二方案為宜。（3）經濟比較的方法20第三節電氣主接線的基本接線形式主接線的分類：根據是否有母線，主接線接線形式可以分為有母線和無母線兩大類型。母線也稱匯流母線，起匯集和分配電能的作用，有母線的主接線：由于設置了母線，使得電源和引出線之間連接方便，接線清晰，接線形式多，運行靈活，維護方便，便于安裝和擴建。但有母線的主接線使用的開關電器多，配電裝置占地面積較大，投資較大。無母線的主接線：使用的開關電器少，配電裝置占地面積較小，投資較小。第三節電氣主接線的基本接線形式主接線的分類：根據是否21有母線類——有母線類主接線包括單母線、雙母線、帶旁路母線的接線及二分之三斷路器接線等一、單母線接線母線起匯集和分配電能的作用。每一條進出線回路都組成一個接線單元，每個接線單元都與母線相連，可分為：不分段單母線和單母線分段接線是電力系統特別是大型發電廠、變電站高、中壓電壓等級普遍采用的接線形式。有母線類——有母線類主接線包括單母線、雙母線、帶旁路母線的接22電源1電源2WBL1L2L3L4QS12QS11QF1QE1、單母線接線（無分段）（1）結構特征：只有一組母線，接在母線上的所有電源和出線回路，都經過開關電器連接在該母線上并列運行；各回路都裝有斷路器和隔離開關。電源1電源2WBL1L2L3L4QS12QS11QF1QE123（2）電氣主系統中開關電器的配置原則：在電氣回路中，在斷路器可能出現電源的一側或兩側均應配置隔離開關。若饋線的用戶側沒有電源時，斷路器通往用戶的那一側，可以不裝設隔離開關。若電源是發電機，則發電機與出口斷路器之間可以不裝隔離開關。但有時為了便于對發電機單獨進行調整和試驗，也可以裝設隔離開關或設置可拆卸點。當電壓在110kV及以上時，斷路器兩側的隔離開關和線路隔離開關的線路側均應配置接地開關。對35kV及以上的母線，在每段母線上亦應設置1～2組接地開關，以保證電器和母線檢修時的安全。（2）電氣主系統中開關電器的配置原則：24（3）各電器作用斷路器用以正常工作時投切該回路及故障時切除該回路，保障非故障部分正常運行；隔離開關用以在切斷電路時建立明顯可見的斷開點，將電源與停運設備可靠隔離，以保證檢修安全；母線隔離開關，線路隔離開關；（3）各電器作用25接地開關的作用：電氣設備檢修時需要接地以確保人身安全；當電壓等級在110KV及以上時，線路隔離開關或斷路器兩側的隔離開關（布置較高時）都應設置接地開關，母線也應設置接地開關或接地器；接地開關與主開關相互閉鎖，只有在對方斷開時方能合上。

35KV及以下電網一般臨時安裝接地線。

接地開關的作用：26（4）斷路器與隔離開關的操作順序隔離開關不作為操作電器，所以斷路器和隔離開關在正常運行操作時，必須嚴格遵守操作順序。操作順序為：接通電路時，先合上斷路器兩側的隔離開關，再合斷路器；切斷電路時，先斷開斷路器，再拉開兩側的隔離開關。合：QS11→QS12→QF；分：QF→QS12→QS11。

嚴禁在未斷開斷路器的情況下，拉合隔離開關。

（4）斷路器與隔離開關的操作順序27(5)特點

優點：簡單、經濟。布置、安裝簡單，配電裝置建造費用低；斷路器與隔離開關間易實現可靠的防誤閉鎖，操作安全、方便，母線故障的幾率低；易擴建和采用成套式配電裝置。缺點：不夠靈活可靠。主母線、母隔故障或檢修，全廠停電；任一回路斷路器檢修，該回路停電。(5)特點28(6)適用范圍單母接線只能用于某些出線回數較小，對供電可靠性要求不高的，沒有重要負荷的校容量發電廠和變電所中。小型骨干水電站４臺以下或非骨干水電站發電機電壓母線的接線；６～10kV出線（含聯絡線）回路不超過５回；35kV出線（含聯絡線）回路不超過３回；110kV出線（含聯絡線）回路不超過２回。出線回路數增多時，可用斷路器或隔離開關將母線分段，成為單母線分段接線

(6)適用范圍292、單母線分段接線（1）接線方法各段母線為單母線結構；可靠性要求不高時，也可利用分段隔離開關分段；根據電源的數目和功率，母線可分為2～3段。2、單母線分段接線30（2）特點①優點：接線簡單清晰，經濟性好；有一定靈活性（運行方式）；任一母線或母線隔離開關檢修時，僅停檢修段；

d)任一段母線故障時，繼電保護裝置可使分段斷路器跳閘，減小了母線故障影響范圍，保障了重要用戶的供電，提高了可靠性。（2）特點d)任一段母線故障時，繼電保護裝置可使分段斷路器跳31②缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，必須斷開接在該分段上的全部電源和出線，這樣就減少了系統的發電量，并使該段單回路供電的用戶停電；任一出線斷路器檢修時，該回路必須停止工作。（3）適用范圍：單母線不分段接線不滿足時采用。為了在檢修斷路器時不中斷該回路供電，可加裝旁路斷路器及旁路母線。

②缺點：為了在檢修斷路器時不中斷該回路供電，可加裝旁路斷路器323、單母線帶旁路母線的接線

單母線帶旁路母線接線方式的最大優點是供電可靠性高。斷路器故障檢修時，可不停電進行檢修，供電可靠，運行靈活，適用于向重要用戶供電，出線回路較多的變電所尤為適用；該接線方式僅適用于110kV及以下電壓等級

的母線。旁路斷路器在同一時間只能代替一個線路斷路器的工作。但母線出現故障或檢修時，仍會造成整個主母線停止工作3、單母線帶旁路母線的接線單母線帶旁路母線接線方334、單母線分段帶旁路母線接線1）帶專用旁路斷路器的單母線分段帶旁路母線接線在單母線分段的基礎上又增加了旁路母線WP、專用旁路斷路器QFP及旁路隔離開關QSPⅠ、Ⅱ和QSPP各出現回路除通過斷路器與匯流母線連接外，還通過旁路隔離開關與旁路母線相連接。電源回路也可以接入旁路，如圖虛線所示，這種進出線全接入旁路的形式叫全旁路方式。

4、單母線分段帶旁路母線接線1）帶專用旁路斷路器的單母線分段34a)旁路母線的作用：檢修任一進出線斷路器時，不中斷對該回路的供電；b)缺點配電裝置占地面積增大，增加了斷路器和隔離開關數量，接線復雜，投資增大a)旁路母線的作用：35c)檢修斷路器時的不停電倒閘操作過程正常運行時，QFP、QSP是斷開的，旁路母線WP不帶電。QSPP合閘，QSPⅠ和QSPⅡ一合一斷，則QSP對一段母線上各進出線斷路器的檢修處于“熱備用“狀態。若檢修WL1的斷路器QF3，步驟：①若QSPⅠ合，合上QSPP 、QFP ;②合上出線旁路隔離開關QSP③斷開出線WL1的斷路器QF3④斷開QS32和QS31c)檢修斷路器時的不停電倒閘操作過程36d)旁路母線的設置原則：①一般斷路器切斷的短路故障次數達到需要檢修的次數后（或長期運行后），就需要檢修，如不允許停電檢修，就需要設置旁路母線；②由于線路故障多，出線斷路器檢修較頻繁，故出線應接入旁路；③考慮到變壓器是靜止元件，故障率低，且在變電所一般由多臺變壓器并列運行，而發電廠發電機——變壓器回路的斷路器可以安排在發電機檢修時一起檢修，故主變進線回路接入旁路的情況較少；④對于采用手車式成套開關柜的6~35KV配電裝置，由于斷路器可以快速更換，也可以不設置旁路母線。d)旁路母線的設置原則：372）母線分段斷路器兼作旁路斷路它是在單母線分段接線的基礎上，增加了旁路母線W3、隔離開關QS3、QS4，分段隔離開關QSd及各出線回路中相應的旁路隔離開關，分段斷路器QFd兼作旁路斷路器，與圖4-5所示的接線相比，少用一臺斷路器，節省了投資。2）母線分段斷路器兼作旁路斷路用一臺斷路器，節省了投資。38旁路母線可以經過QS4、QFd、QS1接至母線W2，也可以經QS3、QFd\QS2接至母線W1分段隔離開關QSd的作用是：可使QFd作旁路斷路器時，保持兩段工作母線并列運行。旁路母線可以經過QS4、QFd、QS1接至母線W2，也可以經39檢修線路斷路器時的不停電倒閘操作過程：初始條件：①平時旁路母線不帶電，QS1、QS2及QFd合閘，QS3、QS4及QSd斷開，按單母線分段方式運行。②若檢修WL1上的QF1時；步驟為：合上QSd；斷開QFd,斷開QS2，合上QS4，合上QFd；合上出線旁路隔離開關QS1p；斷開出線WL1的斷路器QF1;斷開QS12和QS11.檢修線路斷路器時的不停電倒閘操作過程：40其他簡易旁路母線接線形式下圖a、b、c所示接線與圖4-5相比較，均省去一組隔離開關其他簡易旁路母線接線形式41旁路接線適用范圍

旁路母線系統普遍應用在35KV及以上的電氣主接線中，考慮到不同電壓等級斷路器檢修的時間，投資的經濟性和供電可靠性等，一般在電壓為35KV而出線8回以上，110KV6回以上，220KV4回及以上的戶外配電裝置才考慮加裝旁路母線。當采用可靠性較高的SF6斷路器時，可不設旁母；6~10KV屋內配電裝置時因為負荷小，供電距離短在系統中容易取得備用電源，兒科不設旁母；旁路接線適用范圍42二、雙母線接線1、不分段的雙母線（1）結構特征：有兩組母線W1、W2，兩組母線間通過母線聯絡斷路器QFc相連

每回進出線均經過一組斷路器和兩組母線隔離開關分別接至兩組母線。正常運行時只合一組隔離開關。二、雙母線接線1、不分段的雙母線每回進出線均經過一組斷路器43（2）運行方式固定聯接分段運行方式——一組母線工作，另一組母線備用。（3）優點可輪流檢修母線，而不中斷對用戶的供電，檢修母線W1；檢修任一回路母線隔離開關時，只中斷該回路的供電；當一組母線出線故障時，通過迅速切換支路可減少停電時間；檢修任一斷路器時，通過加跨條，可使該斷路器所在回路不必長時間停電；在個別回路需要獨立工作或進行試驗（如發電機或線路檢修后需要試驗）時，可將該回路分出，單獨接到一組母線上。雙母線接線擴建方便。（2）運行方式44（4）適用范圍：廣泛應用于對可靠性要求高、出線回路數較多的6~220KV配電裝置中；一般35kV出線回路為8回，110～220kV出線為4回及以上的220kV母線。（5）缺點：檢修任一回路斷路器時，該回路仍需停電；任一母線故障仍會短時停電；母線斷路器故障時，要導致兩組母線停電；變更運行方式時，要用各回路母線側的隔離開關進行倒閘操作，操作步驟較為復雜，容易出現誤操作。增加了大量的母線隔離開關盒母線長度，雙母線的配電裝置結構較復雜，占地面積大，投資大。（4）適用范圍：45（6）為了消除該接線的缺點，在實際工作中可采用如下措施：要求運行人員除嚴格執行操作規程外，在隔離開關盒相應的斷路器之間裝設連鎖裝置；在正常工作時，雙母線采用固定聯接運行方式；采用雙母線分段接線；為了檢修出線斷路器時，避免該回路短時停電，可裝設旁路母線；（6）為了消除該接線的缺點，在實際工作中可采用如下措施：462、雙母線分段接線將一組母線用分段斷路器QFd分為兩段（W1和W2），兩個分段母線（W1和W2）與另一組母線（W3）之間都用母聯斷路器連接，也稱為雙母線三分段接線。

QFC1QFC2QFd電源1電源2QF1QF2WL1WL2W1W2W3W1和W2作為工作母線，W3作為備用母線，全部進出線均分在W1和W2兩個分段上運行。

2、雙母線分段接線將一組母線用分段斷路器QFd分為兩段（47這種接線具有單母線分段和雙母線接線的特點，有較高的供電可靠性與運行靈活性;所使用的電氣設備較多，使投資增大。當檢修某回路出線斷路器時，則該回路停電，或短時停電后再用“跨條”恢復供電。雙母線分段接線常用于大中型發電廠的發電機電壓配電裝置中。這種接線具有單母線分段和雙母線接線的特點，有較高的供電可靠性48帶叉接電抗器的雙母線分段接線在中、小型發電廠的6~10KV配電裝置中，為限制6~10KV系統中的短路電流，常采用用叉接電抗器分段的雙母線接線形式。W1和W2兩段母線經分段電抗器、斷路器及隔離開關并列運行，W3備用。帶叉接電抗器的雙母線分段接線493、帶旁路母線的雙母線接線采用帶旁路母線的雙母線接線，目的是為了不停電檢修任一回路斷路。3、帶旁路母線的雙母線接線采用帶旁路母線的雙母線接線，目的是501）結構特征：增設了一組旁路母線W3及專用旁路斷路器QFp回路；各回路除通過斷路器與兩組匯流母線連接外，還通過旁路隔離開關與旁路母線相連接；應該注意：旁路母線只為檢修斷路器時不中斷供電而設，它不能代替匯流母線。

2）評價:①可靠性、靈活性都相當高任一一組母線檢修時不中斷供電，檢修任一一回路母線隔離開關時，只中斷該回路的供電；任一一組母線故障時僅短時停電；檢修任一回路斷路器時，該回路不停電②所用的電氣設備數量較多，操作、接線及配電裝置較復雜，占地面積較大，經濟性較差1）結構特征：513）適用范圍：（a）220KV出線在4回及以上、110KV出線在6回及以上時，宜采用有專用旁路斷路器的旁路母線接線。（b）由于六氟化硫斷路器工作可靠，可以長時間不檢修，當使用六氟化硫斷路器且與系統聯系緊密時，可以不設置旁路母線（c）當出線回數較少時，可采用簡易接線形式，以節省斷路器和占地，改善其經濟性。3）適用范圍：52雙母線加旁路母線應設專用旁路斷路器，規定220KV線路出線回路數為4回及以上；110KV線路回路數為6回及以上；35KV線路回路數為8回及以上；當220KV出線在5回以上，110KV出線為7回以上時，規定一般應裝設專用旁路斷路器。另外，我國曾特別規定110~220KV樞紐變電站，當220KV出線為4回或110KV出線為6回時，也可裝設旁路斷路器。雙母線加旁路母線應設專用旁路斷路器，規定220KV線路出線回53當出線回路數較少時，為了減少斷路器的數目，可不設專用的旁路斷路器，而用母聯斷路器兼作旁路斷路器，其接線如圖當出線回路數較少時，為了減少斷路器的數目，可不設專用的旁路斷54三、一臺半斷路器接線1、結構特征兩組母線之間接有若干串斷路器，每一串有3臺斷路器，中間一臺稱作聯絡斷路器，每兩臺之間接入一條回路，共有兩條回路。完全串：兩個回路三臺斷路器不完全串：一個回路兩臺斷路器。由多個串構成多環路。

三、一臺半斷路器接線1、結構特征552、主要優點：①多環路供電，運行調度十分靈活；②可靠性高③隔離開關只作為隔離電器，避免了復雜的倒閘操作和誤操作3、主要缺點：所用斷路器、電流互感器等設備多、投資較大；繼電保護及二次回路的設計、調整、檢修等比較復雜；2、主要優點：564、進一步提高可靠性的措施：為了避免兩個電源回路或去同一系統的兩回路同時停電，同名回路（兩個電源回路或兩回線路）的配置原則為——交叉配置的原則：同名回路應布置在不同串中；電源回路宜與出線回路配合成串。此外，同名回路還宜接在不同側的母線上。在只有兩串的情況下，對于特別重要的同名回路，應分別接入不同的母線，稱為交叉換位，當接線的串數多于兩串時，也可不進行交叉換位，進出線不裝隔離開關5、適用范圍：大型電廠和變電所的500KV配電裝置4、進一步提高可靠性的措施：57四、變壓器母線組接線各出線回路由兩臺斷路器分別接在兩組母線上，而在工作可靠、故障率很低的主變壓器的出口不裝設斷路器，直接通過隔離開關接到母線上，組成變壓器母線組接線。這種接線調度靈活，電源和負荷可自由調配，安全可靠，有利于擴建。當變壓器故障時，和它連接于同一母線上的斷路器跳閘，由隔離開關隔離故障，使變壓器退出運行后，該母線即可恢復運行。四、變壓器母線組接線各出線回路由兩臺斷路器分別接在兩組母線58無母線類：五、單元接線方式1、結構特征發電機與變壓器直接連接，中間不設母線（1）發電機——雙繞組變壓器單元接線（圖a）發電機和變壓器容量匹配；由于發電機和變壓器不可能單獨運行，故發電機出口不裝斷路器但為了調試發電機方便，可裝一組隔離開關無母線類：五、單元接線方式59（2）發電機——三繞組變壓器（或自耦變）單元接線（圖b）為了再發電機停運時，不影響高、中壓側電網間的功率交換，在發電機出口應裝設斷路器及隔離開關為保證在斷路器檢修時不停電，高中壓側斷路器兩側均應裝隔離開關。（2）發電機——三繞組變壓器（或自耦變）單元接線（圖b）601）優點①接線簡化，使用的電器最少，操作簡便，降低故障的可能性，提高了工作的可靠性；②配電裝置簡單，投資少，占地?。虎郯l電機出口短路電流??；④繼電保護簡單。2）缺點:任一元件故障或檢修全停，檢修時靈活性差3）適用范圍①臺數不多的大（b接線除外）中型區域發電廠；②分期投產或裝機容量不等的無機壓負荷的小型水電站。

1）優點61(c)發電機——變壓器——線路單元接線（圖c）用以附近有樞紐變電所的大型區域電廠由于線路很短，不需在發電廠內設置升高電壓配電裝置，減少投資和占地由于解除了站內高壓各支路的并聯，可降低站內的短路電流特點：簡單經濟但某一元件故障全停。適用范圍：一發一變一線。(c)發電機——變壓器——線路單元接線（圖c）特點：簡單經濟622、擴大單元接線為了減少變壓器及其高壓側斷路器的臺數，節約投資與占地面積，可采用擴大單元接線。擴大單元接線的缺點是運行靈活性較差。2、擴大單元接線63特點比單元接線少一臺主變，更為簡單經濟，一機停電不影響廠用電，但主變故障或檢修全停。低壓側加刀閘，廠用電供電較可靠和靈活。適用范圍系統有備用容量時大中型水電廠有２～３臺發電機的情況（但擴大單元容量還受制造限制）。特點643、單元接線的優點：接線簡單清晰、用的設備少，投資小；配電裝置簡單、節省占地、經濟性好；可以采用封閉母線、故障的可能性小，可靠性高；沒有多臺發電機并列運行，發電機電壓側短路電流??；由于不設發電機電壓母線，減少了發電機電壓側發生短路故障的幾率。3、單元接線的優點：65[工學]發電廠電氣部分第四章課件66六、橋形接線當只有兩臺主變壓器和兩條電源進線線路時，可以采用如圖所示的接線方式。六、橋形接線671、結構特征無母線，只有兩臺變壓器和兩回線路四個回路使用三臺斷路器，中間的斷路器稱為聯絡斷路器，連同兩側的隔離開關稱為并聯接橋。聯接橋靠近變壓器為內橋接線，聯接橋靠近線路為外橋接線1、結構特征682、內橋接線內橋接線如（a）所示，橋臂置于線路斷路器的內側。其特點：（1）線路發生故障時，僅故障線路的斷路器跳閘，其余三條支路可繼續工作，并保持相互間的聯系。（2）變壓器故障時，聯絡斷路器及與故障變壓器同側的線路斷路器均自動跳閘，使未故障線路的供電受到影響，需經倒閘操作后，方可恢復對該線路的供電。（3）橋斷路器故障檢修全廠分列為兩部分；出線斷路器故障檢修該回路停電（4）線路運行時變壓器操作復雜。內橋接線適用于輸電線路較長、線路故障率較高、穿越功率少和變壓器不需要經常改變運行方式的場合。2、內橋接線693、外橋接線外橋接線如（b）所示，橋臂置于線路斷路器的外側。其特點：（1）變壓器發生故障時，僅跳故障變壓器支路的斷路器,其余支路可繼續工作，并保持相互間的聯系。（2）線路發生故障時，聯絡斷路器及與故障線路同側的變壓器支路的斷路器均自動跳閘，需經倒閘操作后，方可恢復被切除變壓器的工作。（3）線路投入與切除時，操作復雜，影響變壓器的運行。這種接線適用于線路較短、故障率較低、主變壓器需按經濟運行要求經常投切以及電力系統有較大的穿越功率通過橋臂回路的場合。3、外橋接線704、橋式接線的特點橋式接線屬于無母線的接線形式，簡單清晰，設備少，造價低，也易于發展過渡為單母線分段或雙母線接線。但因內橋接線中變壓器的投入與切除要影響到線路的正常運行，外橋接線中線路的投入與切除要影響到變壓器的運行，而且更改運行方式時需利用隔離開關作為操作電器，故橋式接線的工作可靠性和靈活性較差。為了提高供電可靠性，克服內外橋形接線的不足，使運行方式的調度操作更為方便，確保安全可靠供電，可在高壓母線與主變壓器進線之間增設斷路器，其原理接線如（c），這種接線方式在35/10kV的變電站中大量采用。4、橋式接線的特點715、適用范圍一般可用于兩變配兩線的中小型發電廠和變電所，或作為最終接線為單母分段或雙母線接線的工程初期接線方式5、適用范圍72七、多角形接線1、結構特點角形接線又稱環形接線，斷路器數等于回路數；各回路都與兩臺斷路器相連，即接在“角”上；每個邊中含有一臺斷路器和兩臺隔離開關，各個邊相互連接成閉合的環形隔離開關只用于檢修正常運行時多角形接線時閉合的七、多角形接線每個邊中含有一臺斷路器和兩臺隔離開關，各個邊相732、特點（a）可靠性和靈活性較高，任一斷路器檢修時不停電，隔離開關不作為操作電器；（b）接線簡單清晰，沒有母線；（c）難于發展擴建（d）繼電保護復雜（e）檢修任一斷路器時，多角形將變成開環運行，可靠性顯著降低，若再發生故障，可能造成功率平衡遭到的嚴重破壞3、適用范圍：中小型水電廠的110KV及以上配電裝置中2、特點74七、發電廠和變電所的典型電氣主接線1、中小型地區性電廠的電氣主接線中小型地區性電廠的特點建設在工業企業或靠近城市的負荷中心，通常還兼供部分熱能，所以它需要設置發電機電壓母線，使部分電能通過6~10KV的發電機電壓向附近用戶供電；機組多為中、小型機組，總裝機容量也較??；以1~2種升高電壓將剩余電能送往電力系統七、發電廠和變電所的典型電氣主接線1、中小型地區性電廠的電75[工學]發電廠電氣部分第四章課件762、大型區域發電廠的電氣主接線大型區域發電廠一般是指單機容量為200MW及以上的大型機組、總裝機容量為1000MW及以上的發電廠，其中包括大容量凝氣式電廠、大容量水電廠和核電廠等（1）大型區域性火電廠的特點：大型區域性電廠建設在燃料產地，一般距負荷中心較遠，擔負著系統的基本負荷，在系統中地位重要；電廠附近沒有符合，不設置發電機電壓母線，發電機與變壓器間采用簡單可靠的單元接線直接接入220~500KV配電裝置，通過遠距離輸電線路將電能送入電力系統。升高電壓1~2級，最多不超過3級2、大型區域發電廠的電氣主接線77（2）大型區域性發電廠的主接線，應注意以下問題：①發電機出口斷路器的設置200MW及其以上的大容量機組較少采用擴大單元接線，一般不考慮裝發電機出口斷路器，選用分相封閉母線②發電機啟動電源與備用電源一般從與系統相連接的高壓主母線上引接啟動變壓器，兼作高壓備用廠用變，或利用自耦聯絡變的第三繞組③單元接線的形式與主變的選擇——單機容量為200MW及其以上的大機組（2）大型區域性發電廠的主接線，應注意以下問題：78[工學]發電廠電氣部分第四章課件793、水電廠的電氣主接線水電廠的特點通常建設在水力資源豐富的江河湖泊峽谷處，廠址較為狹窄，建設規模比較明確一般遠離負荷中心，不設發電機電壓母線，采用單元接線或擴大單元接線一般水電站還承擔調峰任務，大型水電廠擔負著系統的基本負荷，在系統中地位重要3、水電廠的電氣主接線80[工學]發電廠電氣部分第四章課件814、變電所的電氣主接線變電所電氣主接線的設計業應該按照其在系統中的地位、作用、負荷性質、電壓等級、出線回路數等特點，選擇合理地主接線形式樞紐變電所的電壓等級高，變壓器容量大，線路回數多，通常匯集著多個大電源和大功率聯絡線，聯系著幾部分高壓和中壓電網，在電力系統中居于重要的樞紐地位。樞紐變電所的電壓等級不宜多于三級，最好不要出現兩個中壓等級，以免接線過分復雜。4、變電所的電氣主接線82[工學]發電廠電氣部分第四章課件83第四節發電廠變電所主變壓器的選擇（一）確定主變壓器容量、臺數的原則一、發電廠主變壓器容量、臺數的原則主變壓器容量、臺數直接影響主接線的的形式和配電裝置的結構。它的確定應綜合各種因素進行分析，做出合理的選擇。第四節發電廠變電所主變壓器的選擇（一）確定主變壓841．具有發電機電壓母線接線的主變壓器容量、臺數的確定（1）當發電機電壓母線上負荷最小時，能將發電機電壓母線上的剩余有功和無功容量送入系統。（2）當接在發電機電壓母線上最大一臺發電機組停用時，主變壓器應能從系統中倒送功率。（3）根據系統經濟運行的要求（如水電站充分利用豐水季節的水能）而限制本廠輸出功率時，能供給發電機電壓的最大負荷。（4）發電機電壓母線與系統連接的變壓器一般為兩臺。對小型發電廠，接在發電機電壓母線上的主變壓器宜設置一臺。對裝設兩臺或以上主變壓器的發電廠，當其中容量最大的一臺因故退出運行時，其它主變壓器在允許正常過負荷范圍內，應能輸送母線剩余功率的70%以上。1．具有發電機電壓母線接線的主變壓器容量、臺數的確定852．單元接線的主變壓器容量的確定單元接線時變壓器容量應按發電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度來確定。采用擴大單元時，應盡可能采用分裂繞組變壓器，其容量亦應等于按上述（1）或（2）算出的兩臺發電機容量之和。2．單元接線的主變壓器容量的確定86二、變電所主變壓器容量、臺數的原則1.主變壓器容量的確定（1）主變壓器容量一般按變電所建成后5～10年的規劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10～20年的負荷發展。對于城郊變電所，主變壓器容量應與城市規劃相結合。（2）根據負荷的性質和電網的結構來確定主變壓器的容量。對重要變電所，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力允許時間內，應滿足Ⅰ類及Ⅱ負荷的供電；對一般性變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能保證全部負荷的70～80%。二、變電所主變壓器容量、臺數的原則872．主變壓器臺數的確定（1）對城市郊區的一次變電所，在中、低壓側已構成環網的情況下，變電所以裝設兩臺主變壓器為宜。（2）對地區性孤立的一次變電所或大型工業專用變電所，可考慮裝設3臺主變壓器。（3）對不重要的較低電壓等級的變電所，可以只裝設一臺主變壓器。

2．主變壓器臺數的確定88（二）變壓器型式的選擇原則一、變壓器相數的確定電力變壓器按相數可分為單相變壓器和三相變壓器兩類，三相變壓器與同容量的單相變壓器組相比較，價格低、占地面積小，而且運行損耗減少12～15％。因此，在330kV及以下電力系統中，一般都選用三相變壓器。但是，隨著電壓的提高，容量的增大，變壓器的外形尺寸及重量均會增大，可能會出現由制造廠到發電廠（或變電所）的運輸困難：如隧洞的高度、橋梁的承載能力不足等。若受到限制時，則宜選用兩臺小容量的三相變壓器取代一臺大容量的三相變壓器，或者選用單相變壓器組。（二）變壓器型式的選擇原則89二、變壓器繞組數的確定變壓器按其繞組數可分為雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式。當發電廠只升高一級電壓時或35kV及以下電壓的變電所，可選用雙繞組普通式變壓器。當發電廠有兩級升高電壓時，常使用三繞組變壓器作為聯絡變壓器，其主要作用是實現高、中壓的聯絡。其低壓繞組接成三角形抵消三次諧波分量。110kV及以上電壓等級的變電所中，也經常使用三繞組變壓器作聯絡變壓器。當中壓為中性點不直接接地電網時，只能選用普通三繞組變壓器。自耦變壓器特點是其中兩個繞組除有電磁聯系外，在電路上也有聯系。

二、變壓器繞組數的確定90三、變壓器調壓方式的確定通過切換變壓器的分接頭開關，改變變壓器高壓繞組的匝數，從而改變其變比，實現電壓調整。切換方式有兩種：一種是不帶電壓切換，稱為無激磁調壓，調整范圍通常在±2×2.5％以內；另一種是帶負荷切換，稱為有載調壓，調整范圍可達30％，其結構復雜，價格較貴。

三、變壓器調壓方式的確定91發電廠在以下情況時，宜選用有載調壓變壓器：（1）當潮流方向不固定，且要求變壓器副邊電壓維持在一定水平時；（2）具有可逆工作特點的聯絡變壓器，要求母線電壓恒定時；（3）發電機經常在低功率因數下運行時。變電所在以下情況時，宜選用有載調壓變壓器：（1）地方變電所、工廠、企業的自用變電所經常出現日負荷變化幅度很大的情況時，又要求滿足電能質量往往需要裝設有載調壓變壓器；（2）330kV及以上變電站，為了維持中、低壓電壓水平需要裝設有載調壓變壓器；（3）110kV及以下的無人值班變電站，為了滿足遙調的需要應裝設有載調壓變壓器。發電廠在以下情況時，宜選用有載調壓變壓器：92四、變壓器繞組接線組別的確定我國110kV及以上電壓，變壓器三相繞組都采用“YN”聯接；35kV采用“Y”聯接，其中性點多通過消弧線圈接地；35kV以下高壓電壓，變壓器三相繞組都采用“D”聯接。因此，普通雙繞組一般選用YN，d11接線；三繞組變壓器一般接成YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。近年來，也有采用全星形接線組別的變壓器，即變壓器高、中、低三側均接成星形。這種接線零序組抗大，有利于限制短路電流，也便于在中性點處連接消弧線圈。缺點是正弦波電壓波形發生畸變，并對通信設備產生干擾，同時對繼電保護整定的準確度和靈敏度均有影響。四、變壓器繞組接線組別的確定93五、變壓器冷卻方式的選擇變壓器的冷卻方式主要有自然風冷卻、強迫空氣冷卻、強迫油循環水冷卻、強迫油循環風冷卻、強迫油循環導向冷卻、水內冷變壓器、SF6充氣式變壓器等。五、變壓器冷卻方式的選擇94第五節限制短路電流的方法當發電機有發電機電壓母線時，其短路電流可能高達十幾萬甚至幾十萬安培，這將使母線、斷路器等一次設備遭受到嚴重的沖擊(發熱和電動力)。為了安全，必須加大設備型號，而無法采用價格便宜的輕型開關電器和較小截面的導線，這不僅會使投資大為增加，甚至會因短路電流太大而無法選到合乎要求的設備。因此，應當采取某些限制短路電流的措施。

第五節限制短路電流的方法95一、選擇適當的主接線形式和運行方式1、發電機組采用單元接線發電機和升壓變壓器采用單元接線而不在機端并聯運行，將大大減少發電機機端短路的短路電流。2、環形電網開環運行在環形電網某一穿越功率最小處開環運行，或將發電廠高壓母線分裂運行，就是將本來并聯運行的兩部分分開運行，當然使短路時的阻抗增大，短路電流變小。

一、選擇適當的主接線形式和運行方式96

3、并聯運行的變壓器分開運行多數降壓變電所中裝有兩臺變壓器，其低壓側母線常采用單母線分段接線，當分段斷路器分開運行時，會使短路電流大為減少。為保證供電可靠性，分段斷路器上可裝設“備用電源自動投入裝置”，當一臺變壓器故障退出運行時，分段斷路器能自動合閘，恢復對失電母線段及所帶出線的供電。

3、并聯運行的變壓器分開運行97二、裝設限流電抗器1、在發電機電壓母線上裝設分段電抗器裝在發電機電壓母線(6kV或10kV)分段處的電抗器能有效地降低發電機出口斷路器、母線分段斷路器、母線聯絡斷路器以及變壓器低壓側斷路器所承受的短路電流。由于正常通過分段的電流不大，可以選較大電抗百分數(8%~12%)，而兩段母線間的電壓降也不會太大，電能損耗也少，因此優先采用。

二、裝設限流電抗器982、在發電機電壓電纜出線上裝設出線電抗器6~10kV出線上短路時，母線分段電抗器能起限流作用，有時還須在出線上裝設電抗器,以使發電機電壓直配線的短路電流限制到輕型廉價的開關所能開斷的范圍內(SNl0-10I型少油斷路器開斷電流為16kA)。由于出線電抗器的額定電流較小(300~600A)，雖額定電抗標么值僅取3%~6%，但實際的有名值電抗較大，限流作用也大，但出線加裝電抗器會使配電裝置復雜,占地增多，正常運行時損耗增大。2、在發電機電壓電纜出線上裝設出線電抗器993、裝設分裂電抗器分裂電抗器兩臂在正常運行時，負荷應相同或相近。使電抗器所造成的電壓降較小，而在分裂電抗器某一臂所帶線路發生短路時，短路電流受到很大的限制,這是分裂電抗器的優點。3、裝設分裂電抗器100

三、采用低壓繞組分裂變壓器

三、采用低壓繞組分裂變壓器101第六節電氣主接線設計舉例

某火力發電廠原始資料供熱式機組2×50MW(UN=10.5kV)；凝汽式機組2×300MW(UN=18kV)；廠用電率6%，機組年利用小時Tmax=6500h。電力負荷及與電力系統連接情況資料(1)10.5kV電壓級Pmax=20MW，Pmin=15MW，cosφ=0.8，電纜饋線10回。(2)220kV電壓級Pmax=250MW，Pmin=200MW，cosφ=0.85，Tmax=4500h，架空線5回。(3)500kV電壓級與容量為3500MW的電力系統連接，系統歸算到本電廠500kV母線上的標幺電抗0.021(基準容量為100MV·A)，500kV架空線4回，備用線1回。

第六節電氣主接線設計舉例1021、對原始資料的分析設計電廠容量:2×50+2×300MW=700MW;占系統總容量700/(3500+700)×100%=16.7%;超過系統檢修備用容量8%~15%和事故備用容量10%的限額。說明該廠在系統中的作用和地位至關重要。由于年利用小時數為6500h>5000h，遠大于電力系統發電機組的平均最大負荷利用小時數。該電廠在電力系統中將主要承擔基荷,從而在設計電氣主接線時務必側重考慮可靠性。1、對原始資料的分析10310.5kV電壓級:地方負荷容量最大為20MW,共有10回電纜饋線,與50MW發電機機端電壓相等，采用直饋線為宜。18kV電壓級:300MW發電機出口電壓，既無直配負荷,又無特殊要求,擬采用單元接線形式。220kV電壓級:出線回路數為5回，為保證檢修出線斷路器不致對該回路停電，擬采取帶旁路母線接線形式為宜。500kV電壓級:與系統有4回饋線，最大可能輸送的電力為700-15-200-700×6%=443MW。500kV電壓級的接線對可靠性要求應當很高。10.5kV電壓級:地方負荷容量最大為20MW,共有10回電1042、主接線方案的擬定(1)10kV電壓級10kV出線回路多,發電機單機容量為50MW，根據設計規程規定：當每段母線超過24MW時，采用雙母線分段接線，將2臺50MW機組分別接在兩段母線上。剩余功率通過主變壓器送往電壓220kV。50MW機組為供熱式機組,通?！耙詿岫姟?機組年負荷小時數較低,即10kV電壓級與220kV電壓之間按弱聯系考慮,只設1臺主變壓器；10kV電壓最大負荷20MW，遠小于2×50MW發電機組裝機容量，即使在1臺發電機檢修的情況下，也可保證該電壓等級負荷要求。為選擇輕型電氣設備，應在分段處加裝母線電抗器，各條電纜饋線上裝設線路電抗器。

2、主接線方案的擬定105Pmax=20MWPmin=15MW5220kV500kV5Pmax=20MWPmin=15MW5220kV500kV5106(2)220kV電壓級出線回路數大于4回，為使其出線斷路器檢修時不停電，擬采用單母線分段帶旁路接線或雙母線帶旁路接線。從10kV送來剩余容量：2×50-[(2×50×6%)+20]=74MW，不能滿足220kV最大負荷250MW的要求。擬以1臺300MW機組按發電機—變壓器單元接線形式接至220kV母線上，

剩余容量或機組檢修時不足容量應如何處理?由聯絡變壓器與500kV接線連接，相互交換功率。

(2)220kV電壓級107300MW282MW74MW250MW106MW176MW300MW282MW74MW250MW106MW176MW108(3)500kV電壓級500kV負荷容量大，為保證可靠性，有多種接線形式，經定性分析篩選后，可選用的方案為雙母線帶旁路接線和一臺半斷路器接線。通過聯絡變壓器與220kV連接，并通過一臺三繞組變壓器聯系220kV及10kV電壓，以提高可靠性。將一臺300MW機組與變壓器組成單元接線，直接將功率送往500kV電力系統。(3)500kV電壓級109廠備用電源廠備用電源110第四章電氣主接線及設計

第四章電氣主接線及設計111第一節電氣主接線的概念

一、電氣主接線定義也稱為電氣主系統或電氣一次接線。指發電廠或變電站中的一次設備（發電機、變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、母線和輸電線等）按照電力生產的順序和功能要求連接而成的接受和分配電能的電路，是發電廠、變電所電氣部分的主體，也是電力系統網絡的重要組成部分。第一節電氣主接線的概念一、電氣主接線定義1122.電氣主接線圖就是用國家規定的電氣設備圖形與文字符號，詳細標示電氣主接線組成的電路圖。通常采用單線表示對稱的三相線路和電力設備，即為單線圖。3、發電廠和變電站中的主接線的主要作用

2.電氣主接線圖113（1）電氣主接線反映了：發電機、變壓器、線路、斷路器和隔離開關等有關電氣設備的數量；各回路中電氣設備的連接關系；發電機、變壓器和輸電線路及負荷間以怎樣的方式連接。電氣主接線直接關系著全廠電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定。是發電廠、變電站電氣部分投資大小的決定性因素。（1）電氣主接線反映了：114（2）由于電能生產的特點是：發電、變電、輸電和用電是再同一時刻完成的，所以主接線的好壞，直接關系著電力系統的安全、穩定、靈活和經濟運行，也直接影響到工農業生產和人民生活。（3）電氣主接線圖是電氣運行人員進行各種操作和事故處理的重要依據。

所以電氣主接線擬定是一個綜合性的問題。（2）由于電能生產的特點是：發電、變電、輸電和用電是再同一時1154、繪制電氣主接線圖必須遵循以下規則：（1）一次設備或元件必須采用規定的圖形符號和文字代號；（2）圖中斷路器和隔離開關等開關電器都按斷開位置畫出。但控制室內的主接線模擬圖版上顯示為設備的實際運行狀態。（3）電氣主接線圖一般用單線圖表示，但對三相接線不完全相同的局部圖面，則可在局部畫成三線圖。4、繪制電氣主接線圖必須遵循以下規則：116常用一次設備的圖形和文字符號常用一次設備的圖形和文字符號117[工學]發電廠電氣部分第四章課件1185、對電氣主接線的基本要求：概括地說是應滿足可靠性、靈活性、經濟性三項基本要求。（1）必須保證發供電的安全可靠性

①涵義：連續不中斷、安全和符合電能質量要求。

②負荷（用戶）的分類：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級

③具體衡量要求全廠QF、設備、線路等檢修時停電范圍、時間以及保證對Ⅰ、Ⅱ級負荷供電的情況。5、對電氣主接線的基本要求：119（2）應具有一定的靈活性涵義：適應各種運行方式（正常、檢修、事故及處理、特殊、投切設備、增減負荷等）的變化。具體衡量要求（a）調度靈活；（b）檢修安全、方便；（c）擴建方便，能根據擴建的要求，方便地從初期接線過渡到遠景接線。

（2）應具有一定的靈活性120(3)經濟性主接線應在滿足可靠性和靈活性的前提下，做到：投資省：主接線應力求簡單清晰；控制、保護不過于復雜；限制短路電流；一次設計，分期投資建設、投產占地面積?。褐鹘泳€方案應盡量節約配電裝置占地和節省構架、導線、絕緣子及安裝費用。電能損失小：合理選擇主變壓器的種類、容量、臺數等，避免兩次變壓而增加電能損失。(3)經濟性121第二節電氣主接線的設計原則和設計流程一、電氣主接線的設計概述電氣主接線是發電廠、變電所電氣設計的首要部分，也是構成電力系統的重要環節。主接線的確定對電力系統及發電廠、變電所本身運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關，并對電氣設備選擇和布置、繼電保護和控制方式等都有較大的影響。因此，必須處理好各方面的關系，綜合分析有關影響因素，經過技術、經濟比較，合理確定主接線方案。第二節電氣主接線的設計原則和設計流程一、電氣主接線122二、電氣主接線的設計原則電氣主接線設計的基本原則是以設計任務書為依據，以國家經濟建設的方針、政策、技術規定、標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、運行靈活、維護方便等基本要求下，力爭節約投資，降低造價，并盡可能采用先進技術，堅持供電可靠、技術先進、安全使用、經濟美觀的原則。

二、電氣主接線的設計原則123三、電氣主接線的設計程序主接線的設計伴隨著發電廠或變電所的整體設計，即按照工程基本建設程序，歷經可行性研究階段、初步設計階段、施工圖設計階段等三個階段?？尚行匝芯侩A段屬于設計前期工作階段，主要包括初步可行性研究、項目建議書編制、可行性研究、設計任務書編制等內容，初步設計和施工圖設計屬于設計工作階段，在設計工作階段后面還有一個施工運行階段。

三、電氣主接線的設計程序124電氣主接線設計的步驟：對原始資料的分析：包括工程情況、電力系統情況、負荷情況、環境條件、設備供貨情況；主接線方案的擬定和選擇；短路電流計算和主要電氣設備選擇；繪制電氣主接線圖；編制工程概算。電氣主接線設計的步驟：125四、電氣主接線的設計依據電氣主接線的設計依據是設計任務書，主要包括以下內容：（1）發電廠、變電所在電力系統中的地位和作用。（2）發電廠、變電所的分期和最終建設容量。（3）負荷的性質（4）電力系統備用容量的大小以及系統對電氣主接線提供的具體資料。（5）環境條件，如當地的氣溫、濕度、覆冰、污穢、風向、水文、地質、海拔高度等，這些因素對主接線中電氣設備的選擇和配電裝置的實施均有影響。四、電氣主接線的設計依據126五、電氣主接線與技術經濟比較1.電氣主接線方案的初步擬定根據設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，可擬定出若干個主接線方案，以不遺漏最優方案為原則。按照主接線的基本要求，從技術上對擬出的方案進行分析比較，淘汰明顯不合理的方案，最終保留2～3個技術上相當，又能滿足任務書要求的方案，再進行經濟比較。對于重要發電廠或變電所的電氣主接線還應進行可靠性的定量計算。

五、電氣主接線與技術經濟比較1272.經濟比較計算（1）綜合總投資計算方案的綜合總投資為

式中Z0——主體設備投資，包括變壓器、配電裝置以及明顯的大額費用，如拆遷、征地等費用?！幻黠@的附加費用比例系數，如現場安裝費用、基礎加工、輔助設備的費用等。對110kV可取90，對35kV取100。

2.經濟比較計算128（2）年運行費用計算年運行費用主要包括變壓器的電能損耗費及設備的檢修、維護和折舊等費用，按投資百分率計算，即F=a△A+Fj+Fz

式中Fj——檢修維護費，一般取0.022～0.042Z；Fz——折舊費，取0.058Z；α——電能電價，可參考各地區實際電價；△A——變壓器電能損失。（2）年運行費用計算129（3）經濟比較的方法在幾個主接線方案中，綜合總投資Z和年運行費用F均為最小的方案，應優先選用，若某方案的Z大而F小，或反之，則應進一步進行經濟比較，比較的方法有靜態比較法和動態比較法兩種。在中小工程中常使用靜態比較法（此方法不計資金的利息）。這里介紹常用的抵償年限法。設第一方案的綜合總投資大，年運行費??；第二方案的綜合總投資小，年運行費大，則如果T小于5年，則采用投資大的第一方案。若T大于5年，則應選擇投資小的第二方案為宜。（3）經濟比較的方法130第三節電氣主接線的基本接線形式主接線的分類：根據是否有母線，主接線接線形式可以分為有母線和無母線兩大類型。母線也稱匯流母線，起匯集和分配電能的作用，有母線的主接線：由于設置了母線，使得電源和引出線之間連接方便，接線清晰，接線形式多，運行靈活，維護方便，便于安裝和擴建。但有母線的主接線使用的開關電器多，配電裝置占地面積較大，投資較大。無母線的主接線：使用的開關電器少，配電裝置占地面積較小，投資較小。第三節電氣主接線的基本接線形式主接線的分類：根據是否131有母線類——有母線類主接線包括單母線、雙母線、帶旁路母線的接線及二分之三斷路器接線等一、單母線接線母線起匯集和分配電能的作用。每一條進出線回路都組成一個接線單元，每個接線單元都與母線相連，可分為：不分段單母線和單母線分段接線是電力系統特別是大型發電廠、變電站高、中壓電壓等級普遍采用的接線形式。有母線類——有母線類主接線包括單母線、雙母線、帶旁路母線的接132電源1電源2WBL1L2L3L4QS12QS11QF1QE1、單母線接線（無分段）（1）結構特征：只有一組母線，接在母線上的所有電源和出線回路，都經過開關電器連接在該母線上并列運行；各回路都裝有斷路器和隔離開關。電源1電源2WBL1L2L3L4QS12QS11QF1QE1133（2）電氣主系統中開關電器的配置原則：在電氣回路中，在斷路器可能出現電源的一側或兩側均應配置隔離開關。若饋線的用戶側沒有電源時，斷路器通往用戶的那一側，可以不裝設隔離開關。若電源是發電機，則發電機與出口斷路器之間可以不裝隔離開關。但有時為了便于對發電機單獨進行調整和試驗，也可以裝設隔離開關或設置可拆卸點。當電壓在110kV及以上時，斷路器兩側的隔離開關和線路隔離開關的線路側均應配置接地開關。對35kV及以上的母線，在每段母線上亦應設置1～2組接地開關，以保證電器和母線檢修時的安全。（2）電氣主系統中開關電器的配置原則：134（3）各電器作用斷路器用以正常工作時投切該回路及故障時切除該回路，保障非故障部分正常運行；隔離開關用以在切斷電路時建立明顯可見的斷開點，將電源與停運設備可靠隔離，以保證檢修安全；母線隔離開關，線路隔離開關；（3）各電器作用135接地開關的作用：電氣設備檢修時需要接地以確保人身安全；當電壓等級在110KV及以上時，線路隔離開關或斷路器兩側的隔離開關（布置較高時）都應設置接地開關，母線也應設置接地開關或接地器；接地開關與主開關相互閉鎖，只有在對方斷開時方能合上。

35KV及以下電網一般臨時安裝接地線。

接地開關的作用：136（4）斷路器與隔離開關的操作順序隔離開關不作為操作電器，所以斷路器和隔離開關在正常運行操作時，必須嚴格遵守操作順序。操作順序為：接通電路時，先合上斷路器兩側的隔離開關，再合斷路器；切斷電路時，先斷開斷路器，再拉開兩側的隔離開關。合：QS11→QS12→QF；分：QF→QS12→QS11。

嚴禁在未斷開斷路器的情況下，拉合隔離開關。

（4）斷路器與隔離開關的操作順序137(5)特點

優點：簡單、經濟。布置、安裝簡單，配電裝置建造費用低；斷路器與隔離開關間易實現可靠的防誤閉鎖，操作安全、方便，母線故障的幾率低；易擴建和采用成套式配電裝置。缺點：不夠靈活可靠。主母線、母隔故障或檢修，全廠停電；任一回路斷路器檢修，該回路停電。(5)特點138(6)適用范圍單母接線只能用于某些出線回數較小，對供電可靠性要求不高的，沒有重要負荷的校容量發電廠和變電所中。小型骨干水電站４臺以下或非骨干水電站發電機電壓母線的接線；６～10kV出線（含聯絡線）回路不超過５回；35kV出線（含聯絡線）回路不超過３回；110kV出線（含聯絡線）回路不超過２回。出線回路數增多時，可用斷路器或隔離開關將母線分段，成為單母線分段接線

(6)適用范圍1392、單母線分段接線（1）接線方法各段母線為單母線結構；可靠性要求不高時，也可利用分段隔離開關分段；根據電源的數目和功率，母線可分為2～3段。2、單母線分段接線140（2）特點①優點：接線簡單清晰，經濟性好；有一定靈活性（運行方式）；任一母線或母線隔離開關檢修時，僅停檢修段；

d)任一段母線故障時，繼電保護裝置可使分段斷路器跳閘，減小了母線故障影響范圍，保障了重要用戶的供電，提高了可靠性。（2）特點d)任一段母線故障時，繼電保護裝置可使分段斷路器跳141②缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，必須斷開接在該分段上的全部電源和出線，這樣就減少了系統的發電量，并使該段單回路供電的用戶停電；任一出線斷路器檢修時，該回路必須停止工作。（3）適用范圍：單母線不分段接線不滿足時采用。為了在檢修斷路器時不中斷該回路供電，可加裝旁路斷路器及旁路母線。

②缺點：為了在檢修斷路器時不中斷該回路供電，可加裝旁路斷路器1423、單母線帶旁路母線的接線

單母線帶旁路母線接線方式的最大優點是供電可靠性高。斷路器故障檢修時，可不停電進行檢修，供電可靠，運行靈活，適用于向重要用戶供電，出線回路較多的變電所尤為適用；該接線方式僅適用于110kV及以下電壓等級

的母線。旁路斷路器在同一時間只能代替一個線路斷路器的工作。但母線出現故障或檢修時，仍會造成整個主母線停止工作3、單母線帶旁路母線的接線單母線帶旁路母線接線方1434、單母線分段帶旁路母線接線1）帶專用旁路斷路器的單母線分段帶旁路母線接線在單母線分段的基礎上又增加了旁路母線WP、專用旁路斷路器QFP及旁路隔離開關QSPⅠ、Ⅱ和QSPP各出現回路除通過斷路器與匯流母線連接外，還通過旁路隔離開關與旁路母線相連接。電源回路也可以接入旁路，如圖虛線所示，這種進出線全接入旁路的形式叫全旁路方式。

4、單母線分段帶旁路母線接線1）帶專用旁路斷路器的單母線分段144a)旁路母線的作用：檢修任一進出線斷路器時，不中斷對該回路的供電；b)缺點配電裝置占地面積增大，增加了斷路器和隔離開關數量，接線復雜，投資增大a)旁路母線的作用：145c)檢修斷路器時的不停電倒閘操作過程正常運行時，QFP、QSP是斷開的，旁路母線WP不帶電。QSPP合閘，QSPⅠ和QSPⅡ一合一斷，則QSP對一段母線上各進出線斷路器的檢修處于“熱備用“狀態。若檢修WL1的斷路器QF3，步驟：①若QSPⅠ合，合上QSPP 、QFP ;②合上出線旁路隔離開關QSP③斷開出線WL1的斷路器QF3④斷開QS32和QS31c)檢修斷路器時的不停電倒閘操作過程146d)旁路母線的設置原則：①一般斷路器切斷的短路故障次數達到需要檢修的次數后（或長期運行后），就需要檢修，如不允許停電檢修，就需要設置旁路母線；②由于線路故障多，出線斷路器檢修較頻繁，故出線應接入旁路；③考慮到變壓器是靜止元件，故障率低，且在變電所一般由多臺變壓器并列運行，而發電廠發電機——變壓器回路的斷路器可以安排在發電機檢修時一起檢修，故主變進線回路接入旁路的情況較少；④對于采用手車式成套開關柜的6~35KV配電裝置，由于斷路器可以快速更換，也可以不設置旁路母線。d)旁路母線的設置原則：1472）母線分段斷路器兼作旁路斷路它是在單母線分段接線的基礎上，增加了旁路母線W3、隔離開關QS3、QS4，分段隔離開關QSd及各出線回路中相應的旁路隔離開關，分段斷路器QFd兼作旁路斷路器，與圖4-5所示的接線相比，少用一臺斷路器，節省了投資。2）母線分段斷路器兼作旁路斷路用一臺斷路器，節省了投資。148旁路母線可以經過QS4、QFd、QS1接至母線W2，也可以經QS3、QFd\QS2接至母線W1分段隔離開關QSd的作用是：可使QFd作旁路斷路器時，保持兩段工作母線并列運行。旁路母線可以經過QS4、QFd、QS1接至母線W2，也可以經149檢修線路斷路器時的不停電倒閘操作過程：初始條件：①平時旁路母線不帶電，QS1、QS2及QFd合閘，QS3、QS4及QSd斷開，按單母線分段方式運行。②若檢修WL1上的QF1時；步驟為：合上QSd；斷開QFd,斷開QS2，合上QS4，合上QFd；合上出線旁路隔離開關QS1p；斷開出線WL1的斷路器QF1;斷開QS12和QS11.檢修線路斷路器時的不停電倒閘操作過程：150其他簡易旁路母線接線形式下圖a、b、c所示接線與圖4-5相比較，均省去一組隔離開關其他簡易旁路母線接線形式151旁路接線適用范圍

旁路母線系統普遍應用在35KV及以上的電氣主接線中，考慮到不同電壓等級斷路器檢修的時間，投資的經濟性和供電可靠性等，一般在電壓為35KV而出線8回以上，110KV6回以上，220KV4回及以上的戶外配電裝置才考慮加裝旁路母線。當采用可靠性較高的SF6斷路器時，可不設旁母；6~10KV屋內配電裝置時因為負荷小，供電距離短在系統中容易取得備用電源，兒科不設旁母；