各种类型发电厂、变电站主接线的特点
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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 馈线应选轻型断路器，如SN10型或ZN13型，若不能满足开断电流及动稳定和热稳定要求时，应采用限流措施。
在变电所中最简单的限制短路电流方法，是使变压器低压侧分列运行，如下图中QF断开，即按硬分段方式运行。
一般尽可能不装母线电抗器，因其体积大、价格高且限流效果较小。
若分列运行仍不能满足要求，则可装设分裂电抗器或出线电抗器。
变电所主接线
上图为变电所主接线，110KV高压侧采用单母线分段，10KV侧亦为单母线分段，两段母线分列运行。
为使出线能选用轻型断路器，在电缆馈线中装有线路电抗器、并按两台变压器并列工作条件选择。
下图为大容量枢纽变电所主接线，采用两台三绕组自耦变压器连接两种升高电压。
220KV侧采用双母线带旁路接线形式，并设专用旁路断路器。
500KV侧为一台半断路器接线且采用交叉接线形式。
虽然在配电装置布置上比不交叉多用一个间隔，增加了占地面积，但供电可靠性明显地得到提高。
35KV低压侧用于连接静止补偿装置。
枢纽变电所主接线。
