电气主接线3主接线及限制短路电流课件

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1、电气主接线及限制短路电流的措施电气主接线及限制短路电流的措施o典型电气主接线分析典型电气主接线分析v火力发电厂电气主接线火力发电厂电气主接线v水力发电厂电气主接线水力发电厂电气主接线v变电站电气主接线变电站电气主接线o限制短路电流的措施限制短路电流的措施o主变压器的选择主变压器的选择o电气主接线设计举例电气主接线设计举例电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流火力发电厂电气主接线火力发电厂电气主接线1 1、地方性火力发电厂、地方性火力发电厂特点：特点：单机容量和总装机容量都较小，一般都建在负荷中单机容量和总装机容量都较小，一般都建在负荷中心附近（城市边缘），因而有心附

2、近（城市边缘），因而有大量发电机电压负荷大量发电机电压负荷。所发出的电能有较大部分以发电机电压（所发出的电能有较大部分以发电机电压（10kV10kV）经线）经线路直接送到附近的用户，或升至路直接送到附近的用户，或升至35kV35kV送到稍远些的用送到稍远些的用户。在满足这些地方负荷后，剩余的电能才升压到户。在满足这些地方负荷后，剩余的电能才升压到110kV110kV或或220kV220kV电压送入系统。在本厂发电机故障或检电压送入系统。在本厂发电机故障或检修时，可由系统倒送电能给地方负荷。多为热电厂。修时，可由系统倒送电能给地方负荷。多为热电厂。电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主

3、接线及限制短路电流火力发电厂电气主接线火力发电厂电气主接线1 1、地方性火力发电厂、地方性火力发电厂o发电机电压等级均设母线发电机电压等级均设母线v母线形式母线形式根据机组容量和负荷性质来确定，一般采用根据机组容量和负荷性质来确定，一般采用单母线（或分段）和双母线（或分段）。单母线（或分段）和双母线（或分段）。v发电机电压负荷大多通过电缆馈线引出。根据情况考发电机电压负荷大多通过电缆馈线引出。根据情况考虑加装母线分段电抗器或电缆出线电抗器。虑加装母线分段电抗器或电缆出线电抗器。电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流火力发电厂电气主接线火力发电厂电气主接线1 1、地方

4、性火力发电厂、地方性火力发电厂o升高电压等级均设母线升高电压等级均设母线v在满足发电机电压负荷的前提下，在满足发电机电压负荷的前提下，100MW100MW及以上机组，及以上机组，多采用多采用单元接线单元接线直接接至升高电压母线。直接接至升高电压母线。v升高电压母线应根据多方面因素（如电压等级、出线升高电压母线应根据多方面因素（如电压等级、出线回数、用户性质、与系统交换功率大小等）确定。回数、用户性质、与系统交换功率大小等）确定。v升高电压等级一般不超过两级。升高电压等级一般不超过两级。电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流火力发电厂电气主接线火力发电厂电气主接线1

5、1、地方性火力发电厂、地方性火力发电厂电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流火力发电厂电气主接线火力发电厂电气主接线2 2、区域性火电厂、区域性火电厂 特点：特点：没有发电机电压负荷，单机容量与总容量都没有发电机电压负荷，单机容量与总容量都较大。大多建在大型煤炭基地或运煤方便的地方，而较大。大多建在大型煤炭基地或运煤方便的地方，而与负荷中心（城市）距离较远。生产的电能全部经升与负荷中心（城市）距离较远。生产的电能全部经升压变压器升至较高电压后送入系统。多为凝汽式电厂。压变压器升至较高电压后送入系统。多为凝汽式电厂。v多采用多采用发电机变压器单元接线发电机变压器单元接

6、线、发电机变压器发电机变压器线路单元接线线路单元接线，升高为一个最多两个升高电压等级，升高为一个最多两个升高电压等级v220kV220kV500kV500kV的升高电压侧接线可靠性要求高，一般的升高电压侧接线可靠性要求高，一般采用采用双母线、双母线带旁路、一台半断路器双母线、双母线带旁路、一台半断路器等接线等接线电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流火力发电厂电气主接线火力发电厂电气主接线2 2、区域性火电厂、区域性火电厂电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流水力发电厂电气主接线水力发电厂电气主接线1 1、特点、特点v建在有水能资源处，一

7、般离负荷中心很远，没有发电建在有水能资源处，一般离负荷中心很远，没有发电机电压负荷或很小，电能全部升压后送入系统。因此，机电压负荷或很小，电能全部升压后送入系统。因此，主接线中可不设发电机电压母线，多采用主接线中可不设发电机电压母线，多采用发电机变发电机变压器单元接线压器单元接线或或扩大单元接线扩大单元接线。单元接线能减少配电。单元接线能减少配电装置占地面积，也便于水电厂自动化调节装置占地面积，也便于水电厂自动化调节v水轮机组起停迅速，常用作系统备用或调峰，因此主水轮机组起停迅速，常用作系统备用或调峰，因此主接线应该力求简单，以利用自动化装置进行操作，避接线应该力求简单，以利用自动化装置进行操

8、作，避免误操作。免误操作。电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流水力发电厂电气主接线水力发电厂电气主接线1 1、特点、特点v受地形限制，应尽量采用受地形限制，应尽量采用简化的接线简化的接线，减少变压器和，减少变压器和断路器的数量，使配电装置紧凑，缩小占地面积。断路器的数量，使配电装置紧凑，缩小占地面积。vv水力发电厂的装机台数和容量大都一次确定，高压配水力发电厂的装机台数和容量大都一次确定，高压配水力发电厂的装机台数和容量大都一次确定，高压配水力发电厂的装机台数和容量大都一次确定，高压配电装置也一次建成，不考虑扩建问题电装置也一次建成，不考虑扩建问题电装置也一次建成

9、，不考虑扩建问题电装置也一次建成，不考虑扩建问题。这样，除可采。这样，除可采用单母线分段、双母线、双母线带旁路及用单母线分段、双母线、双母线带旁路及3/23/2断路器断路器接线外，桥型和多角形也应用较多。接线外，桥型和多角形也应用较多。电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流水力发电厂电气主接线水力发电厂电气主接线2 2、大型水力发电厂的电气主接线、大型水力发电厂的电气主接线电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流限制短路电流的方法限制短路电流的方法 在大容量发电厂和电力网中，短路电流可达到在大容量发电厂和电力网中，短路电流可达到几万安至几十

10、万安，以致在选择发电厂和变电所的电几万安至几十万安，以致在选择发电厂和变电所的电气设备及线路的电缆截面时，由于要满足短路电流热气设备及线路的电缆截面时，由于要满足短路电流热稳定和电动力稳定的要求，使得必须选择重型的电气稳定和电动力稳定的要求，使得必须选择重型的电气设备，从而发电厂和变电所以及供电网的投资增大。设备，从而发电厂和变电所以及供电网的投资增大。因此，在设计大容量发电厂和变电所的主接线因此，在设计大容量发电厂和变电所的主接线时，必须采取限制短路电流的措施使短路电流水平降时，必须采取限制短路电流的措施使短路电流水平降低，以便采用价格较便宜的轻型电器以及截面较小的低，以便采用价格较便宜的轻

11、型电器以及截面较小的电缆。电缆。电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流限制短路电流的方法限制短路电流的方法 限制短路电流的方法从根本上讲，是增大电源限制短路电流的方法从根本上讲，是增大电源至短路点的等效阻抗，就是说，要减少并列，增加串至短路点的等效阻抗，就是说，要减少并列，增加串联。联。限制短路电流的措施概括为如下几种：限制短路电流的措施概括为如下几种：一、装设限流电抗器一、装设限流电抗器 二、采用低压分裂绕组变压器二、采用低压分裂绕组变压器 三、采用不同主接线形式和运行方式三、采用不同主接线形式和运行方式电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短

12、路电流1.1.装设限流电抗器装设限流电抗器 常用于发电厂和变电站的常用于发电厂和变电站的6-10kV6-10kV配电装置。依据电抗器配电装置。依据电抗器的结构分为的结构分为普通电抗器普通电抗器和和分裂电抗器分裂电抗器两类。两类。1 1、加装普通电抗器加装普通电抗器 1 1）线路电抗器）线路电抗器 出出线线端端加加装装线线路路电电抗抗器器用用来来限限制制电电缆缆馈馈线线支支路路短短路路电电流。流。通常在架空线路上不装设电抗器通常在架空线路上不装设电抗器。线线路路电电抗抗器器不不仅仅限限制制短短路路电电流流，而而且且能能在在母母线线上上维维持持较较高高的的剩剩余余残残压压（大大于于6565U UN

13、 N）。通通常常线线路路电电抗抗器器的的百百分分值为值为3 36 6。电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流 2 2）母线电抗器）母线电抗器 装装设设在在母母线线分分段段的的地地方方，其其目目的的是是让让发发电电机机出出口口断断路路器器、变变压压器器低低压压侧侧断断路路器器、母母联联断断路路器器和和分分段段断断路路器器等等都都能按各回路额定电流来选择，不因短路电流过大而升级。能按各回路额定电流来选择，不因短路电流过大而升级。一一般般设设计计主主接接线线时时，为为了了限限制制发发电电机机电电压压母母线线短短路路电电流流，应应首首先先考考虑虑在在分分段段断断路路器器回回

14、路路或或联联络络断断路路器器回回路路中中以以及及主主变变压压器器回回路路中中安安装装电电抗抗器器，只只有有经经过过计计算算认认为为限限制制效效果果不够时，才考虑装设线路电抗器。不够时，才考虑装设线路电抗器。1.1.装设限流电抗器（续）装设限流电抗器（续）电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流 2 2、分裂电抗器、分裂电抗器 分裂电抗器在结构分裂电抗器在结构上与普通电抗器相似，上与普通电抗器相似，只是线圈中心有一个只是线圈中心有一个抽头抽头3 3，中间抽头一般，中间抽头一般用来连接电源、两个用来连接电源、两个 分支（又称两臂）分支（又称两臂）1 1和和 a a）分裂电

15、抗器接线图）分裂电抗器接线图 2 2用来连接大致相等的用来连接大致相等的 b b）分裂电抗器等值电路图）分裂电抗器等值电路图两组负荷。两组负荷。c c）正常运行时的等值电路图）正常运行时的等值电路图 1.1.装设限流电抗器（续）装设限流电抗器（续）电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流 当分裂电抗器的电抗值与普通电抗器的电抗值相同时，当分裂电抗器的电抗值与普通电抗器的电抗值相同时，两者在短路时的限流作用一样，但两者在短路时的限流作用一样，但正常运行时电压损失只正常运行时电压损失只有普通电抗器的一半有普通电抗器的一半，而且比普通电抗器多供一倍的出线，而且比普通电抗器多

16、供一倍的出线，减少了电抗器的数目。减少了电抗器的数目。运运行行中中当当两两个个分分支支负负荷荷不不等等或或者者负负荷荷变变化化过过大大时时，将将引引起起两两臂臂电电压压偏偏差差，造造成成电电压压波波动动，甚甚至至可可能能出出现现过过电电压压。所以一般分裂电抗器的电抗百分值取所以一般分裂电抗器的电抗百分值取8 81212。分分裂裂电电抗抗器器在在主主接接线线中中，可可以以装装设设在在电电缆缆馈馈线线上上，每每个个臂臂可可以以接接一一回回出出线线或或几几回回出出线线。分分裂裂电电抗抗器器串串接接在在发发电电机机回回路路中中，不不仅仅起起着着出出线线电电抗抗器器的的作作用用，而而且且也也起起着着母母

17、线线电抗器的作用。电抗器的作用。1.1.装设限流电抗器（续）装设限流电抗器（续）电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流2.2.采用低压分裂绕组变压器采用低压分裂绕组变压器 当当发发电电机机容容量量较较大大时时，采采用用分分裂裂低低压压绕绕组组变变压压器器组组成成扩扩大大单单元元接接线线。分分裂裂绕绕组组变变压压器器在在正正常常工工作作和和低低压压侧侧短短路路时时其其电电抗抗值值不不相相同同，从从而而起起到到限限制制短短路路电电流流效效果。果。低低压压分裂分裂绕组绕组正常运行正常运行时时的的电电抗抗值值，只相当两分裂，只相当两分裂绕组绕组短路短路电电抗的抗的1/41/

18、4。当一个分裂。当一个分裂绕组绕组出出线发线发生短路生短路时时，来自系来自系统统的短路的短路电电流流则则遇到限制。遇到限制。电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流3.3.选择适当的主接线形式和运行方式选择适当的主接线形式和运行方式（1 1）对具有大容量机组的发电厂中采用）对具有大容量机组的发电厂中采用单元接线单元接线；（2 2）在在降降压压变变电电所所中中，可可采采用用变变压压器器低低压压侧侧分分列列运运行行方方式，即所谓式，即所谓母线硬分段接线母线硬分段接线；（3 3）对对具具有有双双回回路路电电路路，在在负负荷荷允允许许条条件件下下可可按按单单回回路路运行；运行

19、；（4 4）对对环环形形供供电电网网络络，可可在在环环网网中中穿穿越越功功率率最最小小处处开开环环运行。运行。电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流主变压器的选择主变压器的选择油油浸浸式式变变压压器器电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流330kV330kV、220kV220kV、110kV 110kV、直流变压器、直流变压器电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流主变压器的选择（续）主变压器的选择（续）o在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户输送在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为功

20、率的变压器，称为主变压器主变压器o用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联联络变压器络变压器o只供本厂（站）用电的变压器，称为只供本厂（站）用电的变压器，称为厂（站）用变厂（站）用变压器或自用变压器压器或自用变压器电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流主变压器的选择（续）主变压器的选择（续）o正确合理地选择正确合理地选择主变压器的台数、容量和类型主变压器的台数、容量和类型，是电，是电力系统规划和主接线设计中的一个主要问题。力系统规划和主接线设计中的一个主要问题。v台数选得过多，容量选得过大：投资大，占地面积大，台数选得过

21、多，容量选得过大：投资大，占地面积大，运行损耗大。运行损耗大。v台数选得过少，容量选得过小：将可能台数选得过少，容量选得过小：将可能“封锁封锁”发电发电机剩余功率的输出或者满足不了可靠性要求及负荷机剩余功率的输出或者满足不了可靠性要求及负荷（发展）的需要。（发展）的需要。电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流1 1 变压器台数与容量的确定变压器台数与容量的确定1.1.单元接线的主变单元接线的主变1 1）单元接线中变压器容量单元接线中变压器容量 S=（发电机容量厂用负荷）（发电机容量厂用负荷）1.12 2）扩大单元接线中变压器容量扩大单元接线中变压器容量 尽量采用分裂

22、绕组变压器尽量采用分裂绕组变压器 按单元接线的原则计算出的两台机容量之和来确定按单元接线的原则计算出的两台机容量之和来确定电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流1.2 1.2 具有发电机电压母线接线的主变具有发电机电压母线接线的主变选择条件：选择条件：1 1）发发电电机机全全部部投投入入运运行行时时，在在满满足足发发电电机机电电压压供供电电的的最最小小日日负负荷荷，并并扣扣除除厂厂用用负负荷荷后后，主主变变压压器器应应保保证证能能将将发发电电厂厂全全部部剩剩余余功功率送入系统率送入系统。2 2）当当接接在在发发电电机机电电压压母母线线上上最最大大一一台台机机组组检检

23、修修或或者者因因供供热热机机组组热热负负荷荷变变动动而而需需要要限限制制本本厂厂出出力力时时，主主变变压压器器应应能能从从电电力力系系统统倒倒送功率，保证发电机电压母线上最大负荷的需要送功率，保证发电机电压母线上最大负荷的需要。3 3）当当变变电电所所采采用用两两台台以以上上主主变变时时，每每台台容容量量的的选选择择应应考考虑虑一一台台停运时可停运时可保证输送剩余功率的保证输送剩余功率的7070以上以上。电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流1.2 1.2 具有发电机电压母线接线的主变（续）具有发电机电压母线接线的主变（续）4 4）具有发电机电压母线的发电厂，为确保

24、对发电机具有发电机电压母线的发电厂，为确保对发电机电压上的负荷供电可靠性，电压上的负荷供电可靠性，接于发电机电压母线上的接于发电机电压母线上的主变压器不应少于主变压器不应少于2 2台台。5 5）主变容量考虑满足主变容量考虑满足5-105-10年负荷的逐年发展。年负荷的逐年发展。6 6）变电所一般不少于两台变压器变电所一般不少于两台变压器，当只有一个电源，当只有一个电源或变电所重要负荷有备用电源时才考虑采用一台变压或变电所重要负荷有备用电源时才考虑采用一台变压器。器。电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流1 1.3.3 变电变电站主站主变压变压器的器的选择选择 1 1

25、）主变台数的选择）主变台数的选择变电所一般不少于两台变压器，当只有一个电源或变变电所一般不少于两台变压器，当只有一个电源或变电所重要负荷有备用电源时才考虑采用一台变压器。电所重要负荷有备用电源时才考虑采用一台变压器。电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流2 2）主变容量的选择）主变容量的选择若装设两台变压器时，总安装容量可取：若装设两台变压器时，总安装容量可取：式中，式中，PM变电所的最大负荷。变电所的最大负荷。当变电所采用两台以上主变时，当变电所采用两台以上主变时，每台容量的选择每台容量的选择应考虑一台停运时可保证重要负荷的供电应考虑一台停运时可保证重要负荷的供电

26、。此外，变。此外，变电所容量选择还应考虑年电力负荷的发展和电所容量选择还应考虑年电力负荷的发展和运行方式的变化。运行方式的变化。1 1.3.3 变电变电站主站主变压变压器的器的选择选择电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流2 2 主变型式和结构的选择原则主变型式和结构的选择原则1 1、相数、相数 o300MW300MW机组和机组和330kV330kV以下的系统，一般应选用三相变压以下的系统，一般应选用三相变压器。器。v因为单相变压器组相对投资较大，占地多，运行因为单相变压器组相对投资较大，占地多，运行损耗大，配电装置复杂。损耗大，配电装置复杂。v考虑到制造能力和运输

27、条件时，可以用两台小容考虑到制造能力和运输条件时，可以用两台小容量三相变压器或单相变压器组。量三相变压器或单相变压器组。o600MW600MW机组和机组和500kV500kV以上的系统，可靠性要求特别高，以上的系统，可靠性要求特别高，应综合考虑，进行技术经济比较来确定，可以采用应综合考虑，进行技术经济比较来确定，可以采用单单相组成三相变压器相组成三相变压器。电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流2 2 主变型式和结构的选择原则主变型式和结构的选择原则2 2、绕组数与结构、绕组数与结构（双绕组；三绕组；多绕组；自耦式；（双绕组；三绕组；多绕组；自耦式；低压绕组分裂式）

28、低压绕组分裂式）o有两个升高电压等级时，优先采用有两个升高电压等级时，优先采用三绕组三绕组变压器变压器。但要保证每个绕组的实际通过容量达到额定容量的但要保证每个绕组的实际通过容量达到额定容量的1515及以上，否则未充分利用。及以上，否则未充分利用。o容量为容量为200MW200MW及以上的机组，发电机出口回路和常用分支及以上的机组，发电机出口回路和常用分支回路大多采用回路大多采用分相封闭母线分相封闭母线，此时宜采用，此时宜采用双绕组变压器双绕组变压器作主变，然后通过联络变和其它电压等级联系。作主变，然后通过联络变和其它电压等级联系。o采用扩大单元接线时，可选用采用扩大单元接线时，可选用低压分裂

29、绕组变压器低压分裂绕组变压器。电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流2 2 主变型式和结构的选择原则主变型式和结构的选择原则2 2、绕组数与结构、绕组数与结构（双绕组；三绕组；多绕组；自耦式；（双绕组；三绕组；多绕组；自耦式；低压绕组分裂式）低压绕组分裂式）o与同容量的普通变压器相比，与同容量的普通变压器相比，自耦变压器自耦变压器消耗材料少，消耗材料少，体积小、重量轻、造价低，同时功率损耗也低，输电体积小、重量轻、造价低，同时功率损耗也低，输电效率较高，便于运输和安装。效率较高，便于运输和安装。在在220kV220kV及以下降压变电及以下降压变电所中应用很广泛。所中

30、应用很广泛。o联络变宜选三绕组变压器联络变宜选三绕组变压器。当两个升高电压等级均为。当两个升高电压等级均为中性点直接接地的系统时，优先用自耦变压器。中性点直接接地的系统时，优先用自耦变压器。电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流2 2 主变型式和结构的选择原则主变型式和结构的选择原则3 3、绕组接线组别、绕组接线组别v变压器三相绕组接线方式必须与系统电压相位一变压器三相绕组接线方式必须与系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有接方式只有星形星形“Y”“Y”和和三角形三角形“d”“d”两种两种v发电厂

31、和变电站中，一般考虑系统或机组的同步发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列要求及限制并列要求及限制3 3次谐波对电源的影响等因素，根次谐波对电源的影响等因素，根据以上变压器绕组连接方式的原则，主变压器接据以上变压器绕组连接方式的原则，主变压器接线组别一般都是选用线组别一般都是选用YNYN，d11d11常规接线。常规接线。电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流电气主接线设计举例o电气主接线设计的一般步骤1、分析原始资料2、拟定主接线方案3、方案的经济性比较最小费用法v计算综合投资Z，v计算运行费用F4、确定最终的主接线方案（经济性可靠性）电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流小结o电气主接线的基本要求v可靠性、经济性、灵活性o主接线的基本接线形式v有汇流母线：单母、双母、一台半断路器接线、4/3台断路器接线v无汇流母线：单元接线、桥形接线、角形接线o限制短路电流的方法v普通电抗器 分裂电抗器 低压分裂绕组变压器 主接线形式和运方o主变压器的选择v主变压器 联络变压器 厂用变压器 容量、台数、型式、连接点电气主接线电气主接线3 3主接线及限制短路电流主接线及限制短路电流