电气主接线及大电流母线学习教案

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1、会计学1电气主接线及大电流电气主接线及大电流(dinli)母线母线第一页，共51页。 220/110/10kV地区变电所主接线图W母线；T变压器；QF断路器；L电抗器；WL馈电线；QS同步(tngb)调相机；TV电压互感器；TA电流互感器第1页/共51页第二页，共51页。第2页/共51页第三页，共51页。 电气主接线的基本电气主接线的基本(jbn)接线形式接线形式有汇流母线：单母线、单母线分段、双母线、双母有汇流母线：单母线、单母线分段、双母线、双母线分段及其增设旁路的接线，一倍半断路器接线，线分段及其增设旁路的接线，一倍半断路器接线，变压器母线组接线等。变压器母线组接线等。无汇流母线：单元接

2、线、桥形接线、角形接线等。无汇流母线：单元接线、桥形接线、角形接线等。 第3页/共51页第四页，共51页。v 几个基本概念：v 汇流母线：起汇集和分配电能的作用，也称汇流排。v 进、出线：进线指电源，出线指线路,也称馈线。v 断路器、隔离开关（母线、线路）、接地(jid)刀闸：v 断路器与隔离开关的操作顺序：v 送电操作顺序：先合上断路器两侧的隔离开关，再投入断路器。v 停电检修操作顺序：先断开断路器，再断开断路器两侧的隔离开关。待线路对方仃电后，再合上接地(jid)刀闸。QSQF第4页/共51页第五页，共51页。1. 单母线(mxin)接线接线图WQFQSQSWL4QFQSQSWL3QFQS

3、QSWL2QFQSGQF1QS1GQF2QS3QS2WL1QS4有汇流母线有汇流母线(mxin)接线接线特点：简单、清晰、设备少。当母线故障或检修或母线隔离开关检修时，整个系数全部停电。断路器检修期间也必须停止该回路的供电。适用范围：单电源(dinyun)的发电厂和变电所，且出线回路数少，用户对供电可靠性要求不高的场合。第5页/共51页第六页，共51页。2. 单母线(mxin)分段接线接线图特点：减少母线故障或检修时的停电范围。断路器检修期间必须停止该回路的供电。母线分段的数目，通常以23分段为宜，分段太多增加(zngji)了分段断路器。适用范围：610kV配电装置出线6回及以上；35kV出线

4、数为48回；110220kV出线数为34回。QF1分段断路器GWL1WL2WL3WL4G第6页/共51页第七页，共51页。u旁路母线的作用u不停电检修进出线断路器。u操作(cozu)方式（检修QF4，且WL4不停电）u如A、B段经QF1和QS1、QS2并列运行，则闭合QS5断开QF1断开QS1闭合QS3闭合QF1使W3带电（不要首先闭合QS8）。此时若W3隐含故障，则由继电保护装置动作断开QF1。u若W3充电正常，操作(cozu)可以继续进行：合上QS8断开QF4。这时WL4由母线BQS2QF1QS3 W3QS8 WL4供电。并由QF1替代断路器QF4。uQF4检修前，应把QS6、QS7断开。

5、u适用范围u中小型发电厂和35110kV的变电所。GGWL1WL4WL3WL2QS7QS6QF4WABQS8W3QS2QS4QS5QF1QS1QS3(分段(fn dun)断路器QF1兼旁母断路器 )3. 单母线分段(fn dun)加装旁路母线接线接线图第7页/共51页第八页，共51页。4. 双母线接线接线图 具有(jyu)两组母线W1，W2。每一回路经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线连接，母线之间通过母线联络断路器QF（简称母联）连接。u运行方式u母联QF断开，一组母线工作，另一组母线备用，全部进出线接于运行母线上。u母联QF断开，进出线分别接于两组母线，两组母线分裂运行。u母 联 Q

6、F 闭 合 ， 电 源(dinyun)和馈线平均分配在两组母线上。u优点u检修一组母线，可使回路供电不中断；一组母线故障，部分进出线会暂时停电。u供电可靠，调度灵活，又便于扩建。QFQS2QS1W1W2电源1电源2第8页/共51页第九页，共51页。有两组母线后，使运行的可靠性和灵活性大为提高，其特点如下： (1)检修任一组母线时，可把全部电源和负荷线路切换到另一母线。 (2)运行调度灵活，通过倒换操作可以形成不同的运行方式。当母联断路器闭合，进出线适当分配接到两组母线上，形成双母线并列运行的状态(zhungti)。有时为了系统的需要，亦可将母联断路器断开(处于热备用状态(zhungti)，。两

7、组母线各自运行。 (3)在特殊需要时，可以用母联与系统进行同期或解列操作。 (4)当个别回路需要独立工作或进行试验时，可将该回路单独接到一组母线上进行。第9页/共51页第十页，共51页。双母线接线的倒母线操作 闭合母联两侧的隔离开关QS1，QS2，合QF00向备用母线充电； 若备用母线带电(di din)后一切正常，下一步则先接通（一条或全部）回路接于备用母线侧的隔离开关，然后断开（该条或全部）回路接于工作母线上的隔离开关，这就是所谓的“先通后断”的原则； 待全部回路操作完成后，断开母联断路器及其两侧的隔离开关。第10页/共51页第十一页，共51页。2双母线带旁路母线接线带旁路母线的双母线接线

8、，如图所示。在每一回路的线路侧装一组隔离(gl)开关(旁路隔离(gl)开关)QSl4、QS24，接至旁路母线上，而旁路母线再经旁路断路器QF01及隔离(gl)开关接至两组母线上。第11页/共51页第十二页，共51页。 双母线带旁路(pn l)母线接线接线图要检修某一线路断路器时，基本(jbn)操作步骤是：先合旁路断路器两侧的隔离开关(母线侧合上一个)，再合上旁路断路器QF01对旁路母线进行充电与检查；若旁路母线正常，则待修断路器回路上的旁路隔离开关两侧已为等电位，可合上该旁路隔离开关；此后可断开待修断路器及其两侧隔离开关，对断路器进行检修。此时该回路已通过旁路断路器、旁路母线及有关旁路隔离开关

9、向其送电。第12页/共51页第十三页，共51页。第13页/共51页第十四页，共51页。 双母线分段(fn dun)接线接线图u特点u工作母线分成2段，即母线II，III段，备用母线I不分段，QF1，QF2为母联，QF3为分段断路器。u正常工作时，II，III段工作，I段备用，在分段回路中可接入分段电抗器L，当任一分段故障时，L限制相邻(xin ln)段供给的短路电流。u适用范围u610kV配电装置中；u220kV电压进出线回路数甚多时，也采用双母线四分段的接线。电源2I电源1QF1QF2QF3 L第14页/共51页第十五页，共51页。7. 一台半断路器接线接线图 在母线W1，W2之间，每串接有

10、三台断路器，两条回路(hul)，每二台断路器之间引出一回线，故称为一台半断路器接线，又称二分之三接线。u特点u具有较高的供电可靠性及运行灵活性。u母线故障，只跳开与此母线相连的断路器，任何回路不停电。u隔离(gl)开关不作操作电器，减少了误操作的几率。u使用设备较多，投资较大，二次控制接线和继电保护配置也比较复杂。W1W2QFQSQSQSQSQFQFQSQSQS1QS1u 适用范围u 大型(dxng)电厂和变电所的u 超高压配电装置。第15页/共51页第十六页，共51页。 3/2交叉接线比3/2非交叉接线具有更高的运行可靠性，可减少特殊运行方式下事故扩大。 交叉接线的配电装置(pi din z

11、hun zh)的布置比较复杂，需增加一个间隔。第16页/共51页第十七页，共51页。第17页/共51页第十八页，共51页。第18页/共51页第十九页，共51页。无汇流母线无汇流母线(mxin)接线接线第19页/共51页第二十页，共51页。u内桥与外桥接线(ji xin)的比较LT1QF1LT2QF2QF3QS2QS1内桥LQF1T1QF3QS2QS1外桥LQF2T2穿越功率u适用范围:u 用于小型发电厂和变电所，也可作为(zuwi)过渡性的接线。 桥形接线(ji xin)接线(ji xin)图第20页/共51页第二十一页，共51页。B. 扩大(kud)单元接线TGLTGGTGTTGGTGG 单

12、元接线(ji xin)及扩大单元接线(ji xin)接线(ji xin)图 A. 单元接线(ji xin)(a)发电机-双绕组(roz)变压器单元;(b)发电机-三绕组(roz)自耦变压器单元(c)发电机-三绕组(roz)变压器单元;(d)发电机-变压器-线路单元第21页/共51页第二十二页，共51页。发电机出口装设断路器的理由：发电机出口装设断路器的理由： (1)发电机组解、并列时，可减少主变发电机组解、并列时，可减少主变压器高压侧断路器操作压器高压侧断路器操作(cozu)次数，对提高供次数，对提高供电的可靠性有明显的作用。电的可靠性有明显的作用。 (2)起停机组时，可通过主变压器用厂用起停

13、机组时，可通过主变压器用厂用高压工作变压器供厂用电，减少了厂用高压系统高压工作变压器供厂用电，减少了厂用高压系统的倒闸操作的倒闸操作(cozu)， (3)当发电机出口有断路器时，厂用备用当发电机出口有断路器时，厂用备用变压器的容量可与工作变压器容量相等，且厂用变压器的容量可与工作变压器容量相等，且厂用高压备用变压器的台数可以减少。高压备用变压器的台数可以减少。第22页/共51页第二十三页，共51页。发电机出口装设断路器的缺点是：发电机出口装设断路器的缺点是：在发电机回路增加了一个在发电机回路增加了一个(y )可能的事可能的事故点。故点。但根据以往事故经验及世界发展方向，但根据以往事故经验及世界

14、发展方向，500MW及以上机组出口装设断路器有其突出优点。及以上机组出口装设断路器有其突出优点。但应装设分相隔离的断路器。但应装设分相隔离的断路器。另外主变压器应该是具有有载调压的分接另外主变压器应该是具有有载调压的分接开关，使当向厂用电供电时满足厂用电电压要求。开关，使当向厂用电供电时满足厂用电电压要求。第23页/共51页第二十四页，共51页。发电机一变压器一线路组单元接线发电机一变压器一线路组单元接线采用这种接线的原因如下：采用这种接线的原因如下： (1)在发电厂的附近没有建设开关站场地，开在发电厂的附近没有建设开关站场地，开关站不得不建在数千米以外。这时，在数千米以外对侧关站不得不建在数

15、千米以外。这时，在数千米以外对侧断路器的同期操作和保护跳闸都在发电厂进行，其信号断路器的同期操作和保护跳闸都在发电厂进行，其信号通道可使用辅助导线或架空地线载波。通道可使用辅助导线或架空地线载波。 (2)远距离输电的核电站，反应堆一发电机一远距离输电的核电站，反应堆一发电机一主变压器一线路全部单元制。发电厂每台主变压器高压主变压器一线路全部单元制。发电厂每台主变压器高压侧直接侧直接(zhji)与一条输电线路相连接，单独送电。发电与一条输电线路相连接，单独送电。发电厂内不设开关站。厂内不设开关站。这种接线，主变压器高压侧在厂内也可装设一这种接线，主变压器高压侧在厂内也可装设一台断路器，作为元件保

16、护和线路保护的断开点，也可作台断路器，作为元件保护和线路保护的断开点，也可作为同期操作之用。为同期操作之用。第24页/共51页第二十五页，共51页。 角 形 接 线 ( j i xin)接线(ji xin)图我厂500kV配电装置的接线，本期500kV出线(ch xin)2回，采用四角接线，远景按一台半断路器接线。第25页/共51页第二十六页，共51页。第三节第三节 大型大型(dxng)发电厂主接线发电厂主接线v 发电厂主接线发电厂主接线v大型火电厂一般总容量大型火电厂一般总容量(rngling)在在1000MW及以上，安装单机容量及以上，安装单机容量(rngling)为为600MW及以上及以

17、上的大型发电机组。的大型发电机组。 第26页/共51页第二十七页，共51页。第27页/共51页第二十八页，共51页。 大电流导体附近钢构件的发热 大电流导体(母线)附近存在强大的交变磁场，位于其中的钢铁构件(例如，绝缘子的金具、支持构件中的钢梁、防护遮栏的铁杆或网板、混凝土中的钢筋、金属管路等)，将由于涡流和磁滞损耗而发热。如果钢构件形成较大尺寸的闭合回路，还会感应产生环流，引起很大的功率损耗和发热。 当导体电流大于40005000A，其附近钢构件的发热便不能忽视。钢构件温度(wnd)升高，可能使材料产生热应力而引起变形或使接触连接损坏。混凝土中的钢筋受热膨胀，可能使混凝土产生裂缝。 第28页

18、/共51页第二十九页，共51页。根据规定，钢构件发热的最高允许温度根据规定，钢构件发热的最高允许温度(wnd)： 人可触及的钢构为人可触及的钢构为70；人不可触及的钢构为人不可触及的钢构为100；混凝土中的钢筋为混凝土中的钢筋为80。第29页/共51页第三十页，共51页。一、母线磁场(cchng)中简单钢构布置与发热母线是一根通有电流Ib的圆形的长直导体，当周围没有钢构时，距母线轴线d处的磁场(cchng)强度Ho和磁感应强度B。为 式中 0真空(zhnkng)或空气的磁导率， 04X10-7 Hm。第30页/共51页第三十一页，共51页。在交变磁场作用下，钢构中将产生涡流，钢构中的集肤效应十

19、分显著，使钢构中的涡流都集中在钢构表面的薄层内，使涡流损耗发热成为钢构发热的主要原因，二、减少钢构损耗和发热的措施 (1)加大钢构和载流导体(dot)之间的距离。该距离加大后，能使钢构表面磁场强度减小，因而可降低涡流和磁滞损耗。第31页/共51页第三十二页，共51页。 (2)断开载流导体附近的闭合钢构回路并加上绝缘垫。这样就消除感应电动势产生(chnshng)环流。对于包围载流导体的闭合钢构(应避免采用)，可将其割开，并以非磁性材料(如铜)焊补。 (3)采用(ciyng)短路环屏蔽。如图所示，在垂直于母线轴线的钢构中磁场强度最大的地方，用电阻率小的铜或铝作短路环，紧包在钢构上，利用短路环中的感

20、应环流削弱钢构中最热处的磁场。短路环中虽有电流流通，但因其电阻小，发热并不显著。第32页/共51页第三十三页，共51页。(4)采用(ciyng)分相封闭母线。第33页/共51页第三十四页，共51页。 分 相 封 闭 母 线敞露式母线的主要缺点是，绝缘子表面容易被灰尘污染，受气候变化影响及污染严重。 随着单机容量的增大，母线短路电动力和母线附近钢构的发热大大增加。采用电缆母线代之，但其投资太大，很少采用。采用封闭(fngb)母线是一种较好的解决方法。 第34页/共51页第三十五页，共51页。 封闭母线的类型。 (1)不隔相(亦称共相)式封闭母线。 (2)隔相式封闭母线。一般不隔相或隔相封闭母线只

21、用于大容量(rngling)机组的厂用电系统或容量(rngling)较小但污染比较严重的场所。 (3)分相封闭母线。根据金属外壳各段的连接方法，又可分为分段绝缘式和全连式(段间焊接)两种。第35页/共51页第三十六页，共51页。二、全连式分相封闭二、全连式分相封闭(fngb)母线母线 外壳 各段间通过焊接全连通。在封闭(fngb)母线的各个终端，通过短路板，将各相的外壳连接成电气通路，见图117。从工程安装方便等原因考虑，从发电机至主变压器之间的封闭(fngb)外壳分为23大段，在每段两端装置短路板，称为分段全连式。 第36页/共51页第三十七页，共51页。 全连式分相封闭母线，其三相的外壳在

22、端部通过短路板连通形成闭合回路，这就构成了类似以母线导体为一次侧、外壳为二次侧的三相1：1的空心变压器。 由于三相外壳回路短接，所以在外壳上感应产生与母线电流大小相近而方向相反的环流。由于环流的屏蔽作用，使全连式外壳的壳外磁场(cchng)减小到敞露母线的l0以下，因此，壳外钢构的发热大大减轻，可略而不计。 第37页/共51页第三十八页，共51页。 当母线三相短路时，由一相电流产生的磁场，经过外壳环流屏蔽作用。使导体之间所受的电动力大大减小。外壳之间，由于其中磁场已削弱，电动力也随着减小很多。一般情况(qngkung)下外壳采用多点接地方式。多点接地时，外壳与地构成了回路，但接地电流很小。在实

23、际应用中，也有采用整个封闭母线外壳只有一个接地点的，其目的是防止某一接地处接触不良时由于对地电流造成外壳局部过热。第38页/共51页第三十九页，共51页。全连式封闭全连式封闭(fngb)母线与敞露式母线相比有以下优点：母线与敞露式母线相比有以下优点： (1)运行可靠性高。封闭运行可靠性高。封闭(fngb)母线防尘，且各相间母线防尘，且各相间的外壳又相互分开，因而减低了相间短路的可能性。一般采用的外壳又相互分开，因而减低了相间短路的可能性。一般采用外壳多点接地，可保障人体接触时的安全。外壳多点接地，可保障人体接触时的安全。 (2)外壳环流的屏蔽作用，显著减小母线附近钢构中的外壳环流的屏蔽作用，显

24、著减小母线附近钢构中的损耗和发热。损耗和发热。 (3)短路电流通过时，由于外壳环流和涡流的屏蔽作用短路电流通过时，由于外壳环流和涡流的屏蔽作用，使母线之间的电动力大为减小，可加大绝缘子间的跨距。，使母线之间的电动力大为减小，可加大绝缘子间的跨距。 (4)由于母线和外壳可兼作强迫冷却的管道，因此母线由于母线和外壳可兼作强迫冷却的管道，因此母线载流量可做到很大。载流量可做到很大。 第39页/共51页第四十页，共51页。分相封闭母线分相封闭母线(mxin)的固定，的固定，每相单个绝缘子支持的结构如图每相单个绝缘子支持的结构如图118所示；所示；每相三个绝缘子支持的结构示意如图每相三个绝缘子支持的结构

25、示意如图119所示。所示。一般分相封闭母线一般分相封闭母线(mxin)都采用三个绝缘子支持的结构。都采用三个绝缘子支持的结构。第40页/共51页第四十一页，共51页。三、封闭母线应用 1封闭母线在大机组系统中的使用范围发电机出口回路；发电机中性点引出线和中性点接地回路；厂用电分支回路；高压(goy)变压器和启动备用变压器低压侧出口回路；电压互感器分支(三相分别封闭)；励磁变压器分支回路；励磁变压器低压侧套管至励磁整流柜的三相交流母线；灭磁开关至发电机转子集电极(滑环)的直流母线。第41页/共51页第四十二页，共51页。2封闭母线的特殊辅助设施 封闭母线设有耐振装置、伸缩装置、排水装置和检修孔。

26、为了防潮气侵入(qnr)影响绝缘状况。封闭母线自带两台压缩机，一套加压装置。为避免过压还设置了安全阀。在母线表面上还设有指针式温度计，并在母线外壳上设有玻璃视察孔。屋外部分的封闭母线受冷凝而积水，设有恒温控制的空间加热器。 为防止万一发电机引出套管漏氢，造成发电机封闭母线内氢气积储而发生危险，靠近发电机的一小段封闭母线的顶部设有格栅和放气窗通向大气，发电机中性点引出端亦如此处理。封闭母线内还设有检测氢气泄漏装置，以确保安全。第42页/共51页第四十三页，共51页。设计用周围环境温度40404040母线导体正常运行时的最高温度90909090外壳正常运行时的最高温度70707070母线接头正常运

27、行时的最高温度（镀银）105105105105相间中心距离 mm180014001400第43页/共51页第四十四页，共51页。2、厂用共箱封闭母线、厂用共箱封闭母线(mxin)型号及型式型号及型式:共箱、自然冷却，多点接地式共箱、自然冷却，多点接地式第44页/共51页第四十五页，共51页。 3封闭母线的安装与电气性能 采用分相封闭母线，导体与外壳均为铝制圆管形的，并采用瓷质支持绝缘子。封闭母线本身为自冷式，导体额定温升为50C(最高环境温度为40C)，外壳最高容许温度为80C。 从结构上看，分相封闭母线能经受三相短路电流及风荷同时作用。为防止感应电动势产生的环流流到变压器外壳和发电机底座，并

28、保证封闭母线外壳无局部过热，发电机封闭母线采取的措施有：封闭母线外壳与设备(发电机、主变压器、励磁(l c)变压器、厂总变压器、电压互感器)连接处均绝缘，并在所连接设备附近用短路铝条将三相封闭母线外壳短接；封闭母线外壳与钢支柱的所有接触面均绝缘，第45页/共51页第四十六页，共51页。整个封闭母线外壳只有一个接地点，接地点位于主变压器侧。为方便试验，发电机主回路及高压厂用变压器分支回路内均设有可拆连接片。封闭母线应防止所连接设备通过封闭母线形成振动传递，封闭母线与各设备之间连接均采用韧性连接。为防止母线的热胀冷缩引起的应力，封闭母线设置了一定数量的伸缩(shn su)连接，连接处均设有专门的手

29、孔，以便维修。母线管之间的连接均为焊接。第46页/共51页第四十七页，共51页。 思考题思考题 1.1 什么叫什么叫32断路器接线方式断路器接线方式?有什么意义有什么意义? 1.2 用用32断路器接线方式时，为什么任何一台断路器检修断路器接线方式时，为什么任何一台断路器检修时不影响发电机继续运行时不影响发电机继续运行? 1.3 内桥和外桥两种接线方式各有什么优缺点内桥和外桥两种接线方式各有什么优缺点? 1.4 发电机一变压器组单元接线中，在发电机出口安装发电机一变压器组单元接线中，在发电机出口安装(nzhung)断路器的理由是什么断路器的理由是什么? 1.5 在哪些条件时可使用发电机一变压器一

30、线路组单元接线在哪些条件时可使用发电机一变压器一线路组单元接线? 1.6 大电流导体附近钢构件发热的原因是什么大电流导体附近钢构件发热的原因是什么?有什么危害有什么危害? 1.7 封闭母线按结构型式可分哪几种类型封闭母线按结构型式可分哪几种类型? 1.8 全连式分相封闭母线外壳带危险电压吗全连式分相封闭母线外壳带危险电压吗? 1.9 在封闭母线内为什么会有氢气在封闭母线内为什么会有氢气?用什么办法可防止氢气用什么办法可防止氢气爆炸爆炸?第47页/共51页第四十八页，共51页。思考题3-1何谓(hwi)发电厂变电所内的一次设备、二次设备和电气主接线？3-2开关电器是如何分类的？多油断路器和少油断

31、路器中油各有什么作用？3-3高压断路器有哪些基本参数？3-4互感器的作用？互感器二次侧为何必须接地？3-5电流互感器在运行中，为什么二次线圈不允许开路？3-6何谓(hwi)电流互感器的准确级和10%误差倍数？3-7电压互感器一次线圈中性点不接地, 为何不能测量相对地电压？3-8画出电流互感器和电压互感器的接线形式？电容式电压互感器有哪些基本部分组成？第48页/共51页第四十九页，共51页。3-9、发电厂或变电所的电气主接线的基本接线形式(xngsh)有哪些？3-10在电气主接线中断路器，隔离开关、汇流母线、母线分段及旁路母线的作用？3-11试绘出单母线带旁路（双母线）的接线形式(xngsh)？写出检修某一出线时，不中断该回路供电的操作步骤？3-12典型发电厂的主接线分几类？各有哪些特点？第49页/共51页第五十页，共51页。本章结束点此进入(jnr)下一章第50页/共51页第五十一页，共51页。