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1、第六节 电气主主接线设设计电气主接接线体现现了发电电厂、变变电站电电气系统统的主体体结构，也也是构成成电力系系统的重重要环节节，与电电力系统统整体及及发电厂厂、变电电所本身身运行的的可靠性性、灵活活性和经经济性密密切相关关，并且且对电气气设备选选择、配配电装置置布置、继继电保护护和控制制方式的的拟定有有较大影影响。因因此，电电气主接接线方案案设计是是电力系系统设计计和发电电厂、变变电所电电气设计计的主要要部分，必必须正确确处理好好各方面面的影响响，全面面分析其其相互关关系，通通过技术术经济综综合比较较，合理理确定主主接线方方案，以以满足可可靠性、灵灵活性和和经济性性三项基基本要素素。 一、电电
2、气主接接线设计计原则发电厂、变变电所电电气主接接线设计计的基本本原则是是以设计计任务书书为依据据，以国国家经济济建设的的方针、政政策、技技术规定定、标准准为准绳绳，结合合实际工工程情况况，综合合分析装装机容量量、机组组台数、接接入系统统方式、主主要负荷荷性质及及线路回回数，及及燃料、水水源、厂厂区地形形、地质质、水文文、气象象、交通通运输等等基础资资料，在在保证供供电可靠靠、调度度灵活、满满足各项项技术要要求的前前提下，兼兼顾运行行维护方方便，并并尽可能能地节约约投资。二、选择择主接线线的依据据在选择电电气主接接线时，应应以下列列各点作作为设计计依据：1发电电厂、变变电所在在电力系系统中的的地
3、位和和作用 分析所所设计的的发电厂厂、变电电所的类类型、性性质、规规模，在在电力系系统地理理接线图图与电气气接线图图中所处处的位置置及所担担负的任任务，从从而明确确其对电电气主接接线可靠靠性、灵灵活性、经经济性的的具体要要求。电力系统统中的发发电厂有有大型主主力电厂厂、中小小型地区区电厂及及企业自自备电厂厂三种类类型。大大型主力力火电厂厂靠近煤煤矿或沿沿海、沿沿江地区区，并接接入33305000kV超超高压电电网；地地区电厂厂靠近负负荷中心心的城镇镇，一般般接入11102200kV电电网，也也有接入入更高一一级电压压电网的的；企业业自备电电厂则以以对本企企业供电电供热为为主，并并与地区区电网相
4、相连；中中小型电电厂常用用发电机机电压馈馈线向附附近供电电。电力系统统中变电电所有系系统枢纽纽变电所所、地区区重要变变电所和和一般变变电所三三种类型型。一般般系统枢枢纽变电电所汇集集多个大大电源，进进行系统统功率交交换和以以高压供供电，电电压为33305000kV；地区重重要变电电所电压压为22203300kV；一般变变电所多多为终端端和分支支变电所所，电压压为1110kVV，但也也有2220kVV的。2发电电厂、变变电所的的分期和和最终建建设规模模了解系统统的逐年年电力电电量平衡衡，以及及系统装装机容量量、备用用容量、最最大单机机容量等等状况。对对于发电电厂，应应根据电电力系统统规划容容量、
5、负负荷增长长速度和和电网结结构等因因素，明明确初期期装机容容量与台台数，最最终规划划容量及及分期投投运的机机组台数数、容量量、时间间等。对对变电所所，应根根据系统统5110年发发展规划划及本所所负荷资资料，确确定主变变压器台台数、容容量及分分期装设设计划。3供电电负荷的的数量和和性质分析由本本厂、所所供电的的主要负负荷的生生产特点点、电力力、电量量要求、功功率因数数和保安安负荷要要求，各各电压等等级负荷荷水平（最最大值、最最小值）及及逐年增增长情况况等。对对于一级级负荷必必须有两两个独立立电源供供电，且且当任何何一个电电源失去去后，能能保证对对全部一一级负荷荷不间断断供电；对于二二级负荷荷一般
6、要要有两个个独立电电源供电电，且当当任何一一个电源源失去后后，能保保证全部部或大部部分二级级负荷的的供电；对于三三级负荷荷一般只只需要一一个电源源供电。4系统统备用容容量大小小系统备用用容量的的大小将将会影响响运行方方式的变变化，例例如：检检修母线线或断路路器时，是是否允许许线路、变变压器或或发电机机停运；故障时时允许切切除部分分线路、变变压器和和机组的的数量等等。因此此设计主主接线时时需要设设置有一一定数量量的备用用容量，一一般不宜宜小于发发电负荷荷的200255，以以适应负负荷的突突然增长长、机组组设备的的检修和和事故停停运等各各种情况况。5电压压等级与与接入系系统方式式为避免发发电厂、变
7、变电所的的设备与与接线过过于复杂杂，总的的电压等等级不宜宜多于三三级。当当厂、所所接入系系统环网网中时，应应了解环环网中的的潮流变变化、调调压要求求、稳定定措施等等。对系系统主干干线路，系系统联络络线，必必须保证证供电可可靠性，检检修其线线路断路路器时不不应停电电，同名名双回路路，应分分别接在在两段母母线上。三、电气气主接线线的设计计程序电气主接接线的设设计伴随随着发电电厂或变变电所的的整体设设计，在在各个阶阶段中随随着要求求、任务务的不同同，其深深度和广广度也有有所差异异，但总总的设计计思想、方方法和步步骤相同同。具体体设计的的步骤概概括如下下：1对原原始资料料进行分分析明确本程程情况，分分
8、析所设设计的发发电厂或或变电站站在电力力系统中中的位置置，明确确负荷的的性质、输输电电压压等级、出出线回路路数及输输送容量量等情况况。分析析当地的的环境条条件，调调查了解解设备制制造情况况。2拟定定主接线线方案拟订主接接线方案案并进行行经济比比较，即即主要对对各方案案的综合合总投资资和年运运行费用用进行综综合效益益比较，选选出最终终方案。3绘制制电气主主接线图图四、发电电厂、变变电站电电气主接接线的设设计162200kV配配电装置置的基本本接线形形式62220kVV高压配配电装置置的接线线方式，决决定于电电压等级级及出线线回路数数。基本本接线形形式主要要有：单单母线、单单母线分分段，双双母线、
9、双双母线分分段，增增设旁路路母线或或旁路隔隔离开关关的接线线，一个个半断路路器接线线等有汇汇流母线线的接线线；变压压器线路组组合的单单元接线线、桥形形接线和和角形接接线等无无汇流母母线的接接线。233305000kV超超高压配配电装置置的基本本接线形形式我国33305000kV超超高压配配电装置置采用的的接线有有：双母母线三分分段(或四分分段)带旁路路母线(或带旁旁路隔离离开关)接线、一一个半断断路器接接线、变变压器母线接接线和335角形接接线。3大型型电厂的的电气主主接线大型电厂厂一般指指总容量量为10000MMW及以以上、单单机容量量为2000MWW及以上上的电厂厂。其接接线的特特点是：
10、(1)采用简简单可靠靠的单元元接线方方式。有有发电机机变压压器单元元接线、发发电机变压器器扩大单单元接线线和发电电机变变压器线路单单元接线线等，直直接接入入高压或或超高压压配电装装置。 (2)大型电电厂的所所有发电电机一变变压器单单元有部部分接入入超高压压配电装装置、部部分接入入2200kV配配电装置置的，也也有全部部接入超超高压配配电装置置的。 (3)接入2220kVV配电装装置的单单机容量量不宜过过大。发电机一一变压器器单元接接线 2000MW及及以上大大机组一一般都采采用与双双绕组变变压器组组成单元元接线而而不与三三绕组变变压器组组成单元元接线的的方式，当当发电机机升压为为两种电电压等级
11、级时，则则可设置置联络变变压器。发电机一一变压器器扩大单单元接线线当发电机机的容量量与升高高电压等等级所能能传输的的容量相相比，发发电机容容量较小小而不配配合时，可可采用两两台发电电机接一一台主变变压器的的扩大单单元接线线，以减减少主变变压器、高高压断路路器台数数和高压压配电装装置间隔隔。当采采用扩大大单元接接线时，发发电机出出口应装装设断路路器和隔隔离开关关。 20003000MW机机组接至至5000kV配配电装置置时，相相对机组组容量较较小，因因而可采采用两台台20003000MW机机组与一一台主变变压器接接成扩大大单元。发电机变压器器线路路单元接接线大型电厂厂采用发发电机一一变压器器一线
12、路路单元接接线，厂厂内不设设高压配配电装置置，电功功率能直直接输送送到附近近枢纽变变电所。在在下列情情况下宜宜采用本本接线： (1)某些地地区发电电燃料丰丰富，同同一地区区有几个个大型电电厂，工工业发达达和集中中，则汇汇总起来来建设一一个公用用的枢纽纽变电所所较为经经济。 (2)有的电电厂场地地狭窄，厂厂内不设设高压配配电装置置，不仅仅解决了了电厂占占地面积积庞大的的困难，而而且也为为电厂总总平面布布置创造造有利条条件，汽汽机房前前可布置置冷却塔塔或紧靠靠河流，从从而缩短短循环冷冷却水管管道。 (3)有时电电厂距现现有枢纽纽变电所所较近，直直接从那那里引出出线路较较为方便便，因而而在电厂厂内也
13、不不设高压压配电装装置。在大型电电厂内不不设高压压配电装装置，必必须在电电力系统统设计中中作好规规划。一厂两站站接线个别大型型电厂同同一电压压或两种种电压的的两个配配电装置置互不联联系，使使在同一一场地上上有多台台机组的的一座大大容量区区域发电电厂在电电气上分分成为两两座发电电厂，这这对电力力系统来来说，相相当于两两座独立立的发电电厂，它它们之间间的电气气距离等等于由发发电厂的的两个升升压站到到并列运运行的枢枢纽变电电所的线线路长度度之和，这这样可限限制发电电厂内高高压配电电装置过过大的短短路电流流。4中小小型电厂厂的电气气主接线线中型电厂厂一般指指总容量量为2000MWW及以上上至10000
14、MMW以下下的电厂厂，安装装的单机机容量一一般为5501255MW。小小型电厂厂一般指指总容量量在2000MWW以下的的电厂，安安装的单单机容量量一般不不超过330MWW。中小型电电厂一般般建设在在工业企企业或城城镇附近近，除少少数为凝凝汽式电电厂外，多多数为热热电厂，常常设610kkV发电电机电压压配电装装置向附附近供电电。(1） 发电机机的连接接方式 1)容容量为11260MMW的发发电机，当当有发电电机电压压直配线线时，应应根据地地区网络络的需要要，采用用63kVV或10.5kVV。发电电机与变变压器单单元连接接且有厂厂用分支支引出时时，一般般采用66.3kkV。 2)1100MMW发电
15、电机电压压为100.5kkV，一一般为变变压器单单元连接接，但也也可接至至发电机机电压母母线。1125MMW发电电机组则则为变压压器单元元连接。连接于66kV配配电装置置的发电电机总容容量不能能超过1120MMW，连连接于110kVV配电装装置的发发电机总总容量不不能超过过2400MW，以以免母线线分段过过多和短短路电流流太大。(2) 主变压压器的连连接方式式 1)为为了保证证发电厂厂电压出出线供电电可靠性性，接在在发电机机电压母母线上的的主变压压器一般般不少于于两台。 2)当当发电厂厂用两种种电压升升压，且且机组容容量为1125MMW及以以下时，一一般采用用两台三三绕组变变压器与与两种升升高
16、电压压母线连连接，但但每一个个绕组的的通过功功率应达达到该变变压器容容量的115以以上。 3)若若两种升升高电压压母线均均系中性性点直接接接地系系统，且且送电方方向主要要由变压压器低、中中压向高高压侧输输送时，选选用自耦耦变压器器连接较较为经济济。4)当两两种升高高电压母母线间交交换功率率较大时时，可采采用降压压型自耦耦变压器器连接。(3) 发电机机电压配配电装置置的接线线发电机电电压配电电装置采采用单母母线分段段或双母母线分段段接线，采采用的原原则是：每段母母线上发发电机容容量为112MWW时，一一般采用用单母线线分段接接线；每每段母线线上发电电机总容容量或负负荷为224MWW及以上上时，一
17、一般采用用双母线线分段接接线。5. 变变电所的的电气主主接线 355000kV变变电所的的电气主主接线有有：变压压器线路单单元接线线、桥形形接线、35角形接线、单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路母线或旁路隔离开关以及1个半断路器接线。变电所采采用哪种种电气主主接线，应应根据变变电所在在电力系系统中的的地位、变变电所的的电压等等级、出出线回路路数、设设备特点点、负荷荷性质等等条件，以以及满足足运行可可靠、简简单灵活活、操作作方便和和节约投投资等要要求来决决定。第七节 主变压压器的选选择发电厂、变变电站中中的变压压器按照照其作用用可分为为三类：主变压压器、联联络变压压器和厂厂（所）用
18、用变压器器。主变变压器是是指用来来向电力力系统或或用户输输送功率率的变压压器，联联络变压压器是指指用于两两种电压压等级之之间交换换功率的的变压器器，厂（所所）用变变压器是是指只供供本厂（所所）用电电的变压压器。主主变压器器的选择择是发电电厂变电电站电气气系统设设计的重重要内容容，也是是电网设设计的一一部分。一、发电电厂主变变压器容容量和台台数的确确定1具有有发电机机电压母母线的主主变压器器连接在发发电机电电压母线线与系统统之间的的主变压压器容量量，应按按下列条条件计算算。 (1)当发电电机电压压母线上上为最小小负荷时时，能将将发电机机电压母母线上剩剩余容量量送人系系统，但但可不考考虑出现现频率
19、极极少的最最小负荷荷的特殊殊情况； (2)当发电电机电压压母线上上最大一一台发电电机组停停用时，能能由系统统供给发发电机电电压的最最大负荷荷。在电电厂分期期建设过过程中，在在事故断断开最大大一台发发电机组组的情况况下，通通过变压压器向系系统取得得电能时时，可以以考虑变变压器的的允许过过负荷能能力和限限制非重重要负荷荷； (3)根据系系统经济济运行的的要求(如充分分利用丰丰水季节节的水能能)而限制制本厂输输出功率率时，能能供给发发电机电电压的最最大负荷荷； (4)按上述述条件计计算时，应应该考虑虑负荷曲曲线的变变化和逐逐年负荷荷的发展展。特别别注意发发电厂初初期运行行，当发发电机电电压母线线负荷
20、不不大时，能能将发电电机电压压母线上上的剩余余容量送送入系统统；(5)发发电机电电压母线线与系统统连接的的变压器器一般选选用两台台。对主主要由发发电机电电压供电电、而系系统电源源仅作为为备用的的地方电电厂，则则允许只只装设一一台主变变压器作作为发电电厂与系系统间的的联络。对对小型发发电厂，接接在发电电机电压压母线上上的主变变压器宜宜设置一一台。对对装有两两台主变变压器的的发电厂厂，其变变压器容容量按能能承担770的的电厂容容量选择择，即当当其中一一台主变变压器退退出运行行时，另另一台主主变压器器仍能承承担全部部电厂的的容量。2单元元接线的的主变压压器发电机与与主变压压器为单单元连接接时，主主变
21、压器器的容量量可按下下列条件件中的较较大者选选择： (1)按发电电机的额额定容量量扣除本本机组的的厂用负负荷后，留留有100裕度度； (2)按汽轮轮发电机机组的最最大连续续输出容容量扣除除本机组组的厂用用负荷。当采用扩扩大单元元接线时时，应采采用分裂裂绕组变变压器，其其容量应应等于按按上述(1)或或(2)算出的的两台机机组容量量之和。3连接接两种升升高电压压母线的的联络变变压器 (1)满足两两种电压压网络在在各种不不同运行行方式下下，网络络间的有有功功率率和无功功功率的的交换； (2)其容量量一般不不小于接接在两种种电压母母线上最最大一台台机组的的容量，以以保证最最大一台台机组故故障或检检修时
22、，通通过联络络变压器器来满足足本侧负负荷的要要求；同同时也可可在线路路检修或或故障时时，通过过联络变变压器将将其剩余余容量送送入另一一侧系统统； (3)为了布布置和引引接的方方便，联联络变压压器一般般装设一一台，最最多不超超过两台台。(4)联联络变压压器一般般采用自自耦变压压器。在在按上述述原则选选择容量量时，要要注意低低压侧接接有大量量无功设设备的情情况，必必须全面面考虑有有功功率率和无功功功率的的交换，以以免限制制自耦变变压器容容量的充充分利用用。二、变电电所主变变压器容容量和台台数的确确定1主变变压器容容量的确确定(1)主主变压器器容量一一般按变变电所建建成后5510年的的规划负负荷选择
23、择，并适适当考虑虑到远期期1020年的的负荷发发展。也也可由上上一级电电压电网网与下一一级电压压电网间间的潮流流交换容容量来确确定。对对于城郊郊变电所所，主变变压器应应与城市市规划相相结合。(2)根根据变电电所所带带负荷的的性质和和电网结结构来确确定主变变压器的的容量。对对于有重重要负荷荷的变电电所，变变电所内内装设22台(组)及以上上变压器器时，若若一组故故障或切切除，剩剩下的变变压器容容量应保保证该所所全部负负荷的770，在在计及过过负荷能能力后的的允许时时间内，应应保证用用户的一一级和二二级负荷荷；对一一般性变变电所，当当一台主主变压器器停运时时，其余余变压器器的容量量应能保保证全部部负
24、荷的的7080。5002200kV变变压器的的5000kV及及2200kV侧侧均为星星形接线线，故从从结构上上要求55002200kV变变压器具具有35563kkV的第第三绕组组，第三三绕组的的容量应应不小于于变压器器容量(对自耦耦变压器器为串联联绕组容容量)的15，最最大不超超过变压压器容量量的(11-1/K122)倍。具具体容量量也可根根据变电电所装设设的无功功补偿容容量来确确定。 (3)同级电电压的单单台降压压变压器器容量的的级别不不宜太多多，应从从全网出出发，推推行系列列化、标标准化。2主变变压器台台数的确确定 (1)对大城城市郊区区的一次次变电所所，在中中、低压压侧已构构成环网网的情
25、况况下，变变电所以以装设两两台主变变压器为为宜。 (2)对地区区性孤立立的一次次变电所所或大型型企业专专用变电电所，在在设计时时应考虑虑装设334台主变变压器的的可能性性。(3)对对于规划划只装设设两台变变压器的的变电所所，应结结合远景景负荷的的发展，研研究其变变压器基基础是否否需要按按大于变变压器容容量的要要求设计计，以便便负荷发发展时，有有调换更更大容量量的变压压器的可可能性。三、主变变压器型型式的选选择1 发发电厂、变变电所主主变压器器相数的的选择选择主变变压器的的相数，需需考虑如如下原则则： (1)当不受受运输条条件限制制时，在在电压为为3300kV及及以下的的发电厂厂和变电电所，应应
26、尽可能能选用三三相变压压器。 (2)当发电电厂与系系统连接接的电压压为5000kVV时，经经过技术术经济比比较，以以确定是是选用三三相变压压器，还还是在容容量过大大而制造造有困难难时选用用两台同同容量的的三相变变压器或或单相变变压器组组。对于于单机容容量为3300MMW、并并直接升升压到5500kkV的，一一般选用用三相变变压器。 (3)对于5000kVV变电所所，除需需考虑运运输条件件外，尚尚应根据据所供负负荷和系系统的情情况，分分析一台台(或一组组)变压器器故障或或停电检检修时对对系统的的影响。2 发发电厂、变变电所主主变压器器绕组数数的选择择 (1) 最最大机组组容量为为1255MW及及
27、以下的的发电厂厂，当有有两种电电压等级级向用户户供电或或与系统统连接时时，宜采采用三绕绕组变压压器，每每个绕组组的通过过容量应应达到该该变压器器额定容容量的115及及以上。两两种电压压等级的的三绕组组变压器器一般不不超过两两台。 (2)对于2000MWW及以上上的机组组，其升升压变压压器一般般不宜采采用三绕绕组变压压器。 (3)联络变变压器一一般应选选用三绕绕组变压压器，其其低压绕绕组可考考虑接高高压厂用用起动备用变变压器或或无功补补偿装置置。 (4)在具有有三种电电压的变变电所中中，如通通过主变变压器各各侧绕组组的功率率均达到到该变压压器容量量的155以上上，或低低压侧虽虽无负荷荷，但在在变
28、电所所内需装装设无功功补偿设设备时，主主变压器器宜选用用三绕组组变压器器。 (5)对深入入至负荷荷中心、具具有直接接从高压压降为低低压供电电条件的的变电所所，为简简化电压压等级或或减少重重复降压压容量，可可采用双双绕组变变压器。 3 发电厂厂、变电电所主变变压器的的绕组连连接方式式变压器绕绕组的连连接方式式必须和和系统电电压相位位一致，否否则不能能并列运运行。电电力系统统采用的的绕组连连接方式式一般是是和，高、中中、低三三侧绕组组如何组组合要根根据具体体工程来来确定。我国1110kVV及以上上电压变变压器绕绕组都采采用连连接；335kVV亦采用用连接接，其中中性点多多通过消消弧线圈圈接地。35
29、kV以下电压，变压器绕组都采用连接。由于355kV采采用连连接方式式，与2220、1100kV系系统的线线电压相相角位移移为O(相位00点)，这样样当电压压比为2220110035kkV，高高、中压压为自耦耦连接时时，变压压器的第第三绕组组如向335kVV供电，其其连接方方式就不不能选用用三角形形接法，否否则从电电压相位位看就不不能与现现有355kV系系统并网网。因而而设计中中应选用用三个或或两个绕绕组全星星形接线线的变压压器。4主变变压器阻阻抗和电电压调整整方式的的选择(1) 主变压压器阻抗抗的选择择变压器的的阻抗实实质就是是绕组间间的漏抗抗。阻抗抗的大小小主要决决定于变变压器的的结构和和使
30、用的的材料。当当变压器器的电压压比和结结构、型型式、材材料确定定之后，其其阻抗大大小一般般和变压压器容量量关系不不大。从电力系系统稳定定和供电电电压质质量考虑虑，希望望主变压压器的阻阻抗越小小越好；但阻抗抗偏小又又会使系系统短路路电流增增加，高高、低压压电器设设备选择择遇到困困难；另另外阻抗抗的大小小还要考考虑变压压器并联联运行的的要求。主主变压器器阻抗的的选择要要考虑如如下原则则： 1)各各侧阻抗抗值的选选择必须须从电力力系统稳稳定、无无功分配配、继电电保护、短短路电流流、调相相调压和和并联运运行等方方面进行行综合考考虑，并并应以对对工程起起决定作作用的因因素来确确定； 2)对对双绕组组普通
31、变变压器，一一般按标标准规定定值选择择； 3)对对三绕组组的普通通型和自自耦型变变压器，其其最大阻阻抗是放放在高、中中压侧还还是高、低低压侧，必必须按上上述第(1)条条原则来来确定。目目前国内内生产的的变压器器有“升压型型”和“降压型型”两种结结构。“升压型型”的绕组组排列顺顺序为自自铁芯向向外依次次为中、低低、高，所所以高、中中压侧阻阻抗最大大；“降压型型”的绕组组排列顺顺序为自自铁芯向向外依次次为低、中中、高，所所以高、低低压侧阻阻抗最大大。(2) 主变压压器电压压调整方方式的选选择变压器的的电压调调整是用用分接开开关切换换变压器器的分接接头，从从而改变变变压器器变比。切切换方式式有两种种
32、：不带带负荷切切换，称称为无励励磁调压压，调整整范围通通常在土土5以内内；另一一种是带带负载切切换，称称为有载载调压，调调整范围围可达22030。选择有载载调压方方式的原原则如下下：1) 对于2220kVV及以上上的降压压变压器器和发电电厂的联联络变压压器，仅仅在电网网电压可可能有较较大波动动的情况况下，采采用有载载调压方方式；。2) 35kVV及以上上用户为为满足内内部网络络的要求求，一般般宜选用用有载调调压变压压器。3) 对于1110kVV及以下下的变压压器，设设计时宜宜考虑至至少有一一级变压压器采用用有载调调压方式式。100kV的的公用配配电变压压器一般般选择无无激磁调调压变压压器。4)发电电厂的升升压变压压器，一一般选择择无激磁磁调压变变压器。当当发电机机运行出出力昼夜夜变化大大时，发发电厂与与电网连连接的联联络变压压器，其其传输功功率的送送受方向向昼夜变变化多时时，设计计中应优优先考虑虑选用有有载调压压方式。15