第三章 电气主接线

电压等级（KV） 额定容量代号（KVA） 设计序号 产品代号 电力变压器产品代号符号见表 3.5。 表 3.5 变压器型号代表符号 序号 分类 类别 代表符号 新型号 旧型号
方案二
表 3.2 主接线方案 电压等级 220kv 110kv 接线方式 双母线带旁路接线 双母线接线
电气主接线图如下：
220KV
110KV
T1
T2
T4
T3
厂用 G1 G2 G3
图 3.2 电气主接线图
3.3.3 方案论证
表 3.3 电气主接线方案比较 方案 项目 方案一 方案二 a.接线很复杂， 操作也很复 a.接线清晰，可靠性高； 可靠性 b.开关设备较少，操作简 单。 杂； b.可靠性高， 无论检修母线 或设备故障、检修，都不致 全厂停运。 a.通过倒闸操作看形成不 灵活性 同运行方式，调度灵活性 好； b.便于扩建和发展。 a.有多种运行方式（双母、 单母、固定接线） ，从而运 行调度灵活， 但保护装置复 杂； b.便于扩建。
（五）型号含义 □ □ □
T-同步 QF-汽轮发电机
Q-氢外冷 N-氢内冷 S 或 SS-双水内冷 K-快装 G-改进 TH-湿热带
表 3.4 汽轮发电机的规格参数 型 号 QFS-125-2 额定容量 125MW 额定电压 15.75KV 功率因数 0.8 接线方式 YY 次暂态电抗 0.12
注：发电及参数如上表，要求选择发电厂的主变，联络 110KV 和 220KV 的联络变压器的型号。
续表 方案 项目 方案一 a.设备较少，投资少； 经济性 b.占地面积较少； a.投资高，设备数量多； 方案二
c.采用单元接线， 避免了选 b.占地面积多。 择大容量的出口断路器。
发电机采用了单元接线经双绕组变压器升压后送人系统母线，其中 220KV 侧用 2 台发电机供电，110KV 侧用 1 台机组供电，220KV 系统与 110KV 系统之间用三绕组自 耦变压器进行连接，其低压绕组引出作为厂用电备用电源。 根据变压器的组合情况，并依据对主接线的基本要求，从技术上进行论证各方的 优、缺点拟定主接线的初步方案为 220KV 侧采用双母线带旁路接线，110KV 侧采用双 母线接线。
3.2
3.2.1
主接线方案的选择
方案拟定的依据
电气主接线又称为电气一次接线，是将电气设备以规定的图形和文字符号，按一
定的顺序连接而成的接受和分配电能的总电路。 电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体结构，它反映各设备的作用、连接
方式和回路的相互关系， 所以它的设计直接影响着全厂电气设备的选择、配电装置 的布置、 继电保护配置、 自动装置和控制方式的确定， 对电力系统的可靠性、 灵活性、 经济性起着决定性作用。 （1）电气主接线设计的基本要求： a.可靠性： 在研究电气主接线可靠性时应重视国内外长期运行的实践经验和其可 靠性的定性分析。 主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可 靠性的综合， 在很大程度上也取决于设备的可靠程度。 可靠性的具体要求在于检修时， 不影响对系统的供电；断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和 停运时间，并且要保证对一级负荷，全部或大部分二级负荷的供电。 b.灵活性：电气主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。在调度时，应可 以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行 方式、检修运行方式以及特殊运行方式的系统调度要求。在检修时，可以方便地停运 断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的 供电；扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。 c.经济性：要节省投资，电气主接线应该力求简单，节省断路器、隔离开关、电 流和电压互感器、避雷器等一次设备；继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次 设备和控制电缆；要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器；主接 线设计要为配电布置创造条件，尽量使占地面积减少；经济合理地选择主变压器的种 类、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。 （2 ）电气主接线的设计程序 电气主接线设计在各个阶段中随着要求、 任务的不同， 其深度、 广度也有所差异， 但总的设计原则、方法和步骤基本相同。其设计步骤及内容如下： a. 对原始资料分析 1）工程情况，包括发电机类型，设计规定容量，单机容量及台数，最大负荷利 用小时数及可能的运行方式等。 2）电力系统情况，包括电气系统近期及远景发展规划，发电厂或变电站在电力 系统的地位及作用等。 3）负荷情况，包括负荷性质和地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容 量等。 4）环境条件，包括当地的气温、湿度、风向、水文、地质海拔高度及地震等因
素。 b.主接线方案的拟定与选择 根据设计任务的要求，在原始资料分析的基础上，对电源的出线回路数、电压等 级、变压器台数、容量以及母线结构等的不同因素考虑，可以确定主接线方案。
3.2.2
电气主接线的叙述
（1）线路-变压器单元接线 当只有一回供电电源线路和一台变压器时，宜采用线路-变压器单元接线。 优点：接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约投资。 缺点：该单元中任何设备发生故障或检修时，变电所要全部停电，供电可靠性不 高，只可供三级负荷。 （2）单母线接线 优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。 缺点：不够灵活，任一原件故障和检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用 隔离开关分段，但当一段母线发生故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将 故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。 （3）单母线分段接线 优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，由两个 电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不 间断供电和不致使重要用户停电。 缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，这一段母线的回路都要在检修 期间内停电。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需要向两个方 向均衡扩建。 （4）双母线接线 优点：供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于试验。 缺点：增加了一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关。当母线故障或 检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在 隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 （5）双母线带旁路母线的接线 优点：增加供电可靠性，运行操作方便，避免检修断路器时造成停电，不影响双 母线的正常运行。
100MW 以上的普遍采用同轴交流励磁机经静止半导体整流励磁方式。对于引进的 300MW 和 600MW 汽轮发电机则采用同轴交流励磁机经旋转半导体整流的无刷励磁系统。 交流励磁机系统的顶值电压可以达到 2 部额定电压， 电压反应比可根据用户要求 设计成每秒 1～2 倍额定电压，也能提供高起始反应系统。交流励磁机的副励磁机过 去大都采用感应子中频发电机，为进一步提高励磁系统可靠性，近年来采用铅镍钴磁 钢和稀土钴永磁钢永磁发电机。 在励磁电压调节技术方面，已逐步由 50 年代的电磁型调节装置过渡到当代的固 体化电路。调节装置的功能也由比较单一的按电压偏差比例调节过渡到多功能，并进 一步发展自动励磁调节器。 （四）使用条件 （1） 发电机一般使用在海拔 1000m 以下地区。 当需要在 1000～4000 之间使用时， 考虑到海拔引起的冷却效果的降低， 可由高温环境温度因海拔提高而相应降低得到补 偿，规定的温升限值可不做修正。 (2)使用地点的环境温度不超过 40℃，不低于 5℃。对各种不同绝缘等级绕组的 温升限值，应符合有关规定。对采用水冷冷却器的电机，其温升应以进入电机的冷却 介质温度算起。 (3)短路比 （额定电压下空载励磁电流与短路时达到额定电流下的励磁电流之比） ， 一般不小于下列数值： 235.3MVA 及以下 353MVA 667MVA 0.55 0.5 0.45
缺点：多装了一台断路器，增加投资和占地面积，容易造成误操作。
3.3 主接线方案
3.3.1 方案一
表 3.1 主接线方案 电压等级 220kv 110kv 电气主接线图如下： 接线方式 双母线接线 双母线接线
220KV
110KV
T1
T2
T4
T3
厂用 G1 G2 G3
图 3.1 电气主接线图
3.3.2
3
3.1
电气主接线
系统与负荷资料分析
发电厂容量的确定与国家经济发展的规划、电力负荷的增长速度、系统规模和电
网的结构以及备用容量等因素息息相关。 发电厂的装机容量标志着发电厂在电力系统 中的地位和作用。 发电厂运行方式及年利用小时数直接影响着主接线设计。从年利用小时数看，该 电厂年利用小时数为 6000h，远大于我国电力系统发电机组的平均最大负荷年利用小 时数 5000h， 所以该发电厂为带基荷的发电厂， 在电力系统占十分重要的地位， 因此， 该厂主接线要求有较高的可靠性；从负荷特点及电压等级看，该电厂具有 110KV 和 220KV 两级电压负荷。 220KV 电压等级有 4 回架空线路， 最大年利用小时数为 6000h/a, 其可靠性要求较高； 110KV 电压等级有 4 回架空线路， 最大年利用小时数为 6000h/a， 说明对其可靠性也有一定要求。
3.4.2
变压器容量、型式和台数的确定原则
（一）生产情况 目前国内生产的电力变压器系列品种繁多， 诸多厂家产品规格很不一致外形尺寸 互有差异。 现在，SL、SL1、SL2 系列等老产品已经淘汰，而 S7、SL7 系列则是推广产品， 它们与老型号变压器相比，具有损耗低、体积小、质量轻、节约电能、节约运行费用 等优点。S9 系列中小型铜芯电力变压器是全国统一设计新产品，它比 S7 系列损耗更 低、结构更强，目前已经有不少厂家生产。SC、SCL2、SG 系列等干式变压器适用于 高层建筑、地下通道、工矿企业等一些安全防火要求较高的场所。干式变压器一般便 于维护、安装简便、具有较广的应用前景。 （二）型号含义 □ □ □ / □
3.1.1
220KV 电压等级
架空线 4 回，输送容量 260MW，Tmax =6000h；cos φ =0.8。出线回路数为 4 回， 为使其出线断路器检修时不停电，应采用双母分段或双母带旁路供电，以保证其供电 的可靠性和灵活性。