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1、电气工程基础第八章电气工程基础第八章第1页，本讲稿共39页主要内容主要内容 发电厂、变电站的电气主接线基本形式；厂用电接线形式；输电网、配电网的接线方式第2页，本讲稿共39页电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求电气主接线的概念：发电厂和变电所的电气主接线图是由各种电气设备的图形符号和联接线组成的表示电能生产流程的电路图。第3页，本讲稿共39页电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求作用：（1）可以了解各种电气设备的规范、数量、联接方式和作用，以及和各电力回路的相互关系和运行条件等。（2）主接线的选择正确与否，对电气设备选择、配电装置布置、运行可靠性和经济性等都有重大的影响。第4页，本讲稿共
2、39页电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求基本要求：（1）可靠性：电力系统最基本的要求（2）灵活性：能适应各种运行状态，灵活进行运行方式的转换；不仅正常运行时能安全可靠地供电，在系统故障或电气设备检修及故障时，也能适应调度的要求。（3）经济性：投资省、占地面积少、电能损耗少（4）其他：主接线应简单明了，运行方便，倒闸操作步骤最少。另外具有可扩建性。第5页，本讲稿共39页电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求设计原则：（1）待设计的发电厂、变电所的地理位置及其在系统中的地位和作用；（2）待设计的发电厂、变电所与系统的连接方式和推荐的主接线；（3）待设计的发电厂、变电所的出线回路数、用途及运
3、行方式、传输容量；（4）发电厂、变电所母线的电压等级，自耦变压器各侧的额定电压及调压范围；（5）装设各种无功补偿装置的必要性、型式、数量和接线；（6）高压、中压及低压各侧和系统短路电流及容量，以及限制短路电流的措施；（7）变压器的中性点接地方式；（8）本地区及本电厂或变电所负荷增长的过程。第6页，本讲稿共39页电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求设计步骤：（1）搜集、整理、综合分析基础数据，包括负荷（2）选择和确定发电机、变压器的数量、台数、型式，并拟定可能采用的主接线形式；（3）发电厂、变电所自用电源的引接；（4）计算短路电流及设备的选择；（5）各方案的经济技术比较；（6）确定最终方案；
4、（7）确定相应的配电布置方案。第7页，本讲稿共39页发电厂、变电所主变压器选择发电厂、变电所主变压器选择主变压器：在发电厂中向电力系统输送功率的变压器；在变电所中向用户输送功率的变压器联络变压器：用于两种电压等级之间交换功率的变压器自由变压器：向厂用电系统供电的厂用变压器第8页，本讲稿共39页发电厂、变电所主变压器选择发电厂、变电所主变压器选择为什么要进行主变压器的选择？主变容量选择太大或台数太多，会造成投资浪费，增加系统运行费用；容量太小或台数太少，有无法满足负荷的供电需求，同时也会是发电机的发电能力得不到充分利用。怎样选择主变压器？主变压器的选择包括主变压器容量、台数的确定和形式的选择第9
5、页，本讲稿共39页发电厂、变电所主变压器选择发电厂、变电所主变压器选择主变容量确定1具有发电机电压母线接线的主变容量确定2变电所主变容量确定3联络变压器容量确定4单元接线的主变容量确定第10页，本讲稿共39页发电厂、变电所主变压器选择发电厂、变电所主变压器选择具有发电机电压母线接线的主变容量确定（1）母线上所连发电机满出力运行时,扣除发电机供电的日最小负荷并厂用负荷后的全厂剩余功率能通过主变送入系统（2）当发电机母线上最大一台机组故障或检修时，母线上所连的主变应能从电力系统倒送功率来满足发电机电压母线最大可能负荷。（3）当发电机电压母线上接两台或以上的主变时，当一台出故障或检修，剩余运行的主变
6、能承担剩余功率的70%。（4）对水电比重较大的系统，火电厂主变具有从系统倒送功率的能力，以满足发电机电压母线上最大负荷的要求第11页，本讲稿共39页发电厂、变电所主变压器选择发电厂、变电所主变压器选择变电所主变容量确定 一般应按5-10年规划负荷为依据第12页，本讲稿共39页发电厂、变电所主变压器选择发电厂、变电所主变压器选择联络变压器容量确定（1）满足两种电压网络在各种不同运行方式下，网络间的功率交换。（2）联络变压器容量一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变来满足本侧负荷的要求。同时，也可在线路检修或故障时，通过联络变将剩余容量送入另一
7、系统。（3）一般联络变只设一台第13页，本讲稿共39页发电厂、变电所主变压器选择发电厂、变电所主变压器选择单元接线的主变容量确定发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，再留有10%的裕度（发电机额定容量本机组的厂用负荷）/90%第14页，本讲稿共39页发电厂、变电所主变压器选择发电厂、变电所主变压器选择主变台数确定主变台数与电压等级、接线形式、传输容量和与系统的联系有很大关系。一般为14第15页，本讲稿共39页发电厂、变电所主变压器选择发电厂、变电所主变压器选择变电所主变简易接线变电所只装设1台2台变压器；大型枢纽变电所（尤其是特高压变电所），在同一电压等级下主变台数不应少于2台。330-500
8、kv的大型变电所推荐采用4台自耦变压器。第16页，本讲稿共39页发电厂、变电所主变压器选择发电厂、变电所主变压器选择发电厂主变与系统有强联系的大、中型发电厂，主变不少于两台与系统有若联系的中、小型发电厂，主变可只装一台第17页，本讲稿共39页发电厂、变电所主变压器选择发电厂、变电所主变压器选择主变形式选择主变形式选择 相数相数：单相和三相 绕组数绕组数：双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压分裂绕组等型式 绕组接线组别绕组接线组别：星形“Y”和三角形“”调压方式调压方式：调节发电机出口电压、投切调相机、补偿电容和改变变压器变比 冷却方式冷却方式：自然风冷却、强迫空气冷却、强迫油循环水冷却、强迫
9、油循环风冷却、强迫油循环向冷却、水内冷变压器第18页，本讲稿共39页主接线基本形式主接线基本形式 主接线的基本环节是电源（发电机、变压器）和引出线。母线（汇流排）的作用：中间环节，汇总和分配电能。第19页，本讲稿共39页主接线基本形式主接线基本形式主接线方式有汇流母线无汇流母线（无母线）单母线双母线简单单母线单母分段单母带旁母单母分段带旁母双母线双母单分段双母带旁母双母双断路器3/2接线（一倍半）桥形接线（内桥、外桥）多边形接线单元接线扩大单元接线第20页，本讲稿共39页主接线基本形式主接线基本形式单母线接线第21页，本讲稿共39页主接线基本形式主接线基本形式 优点：优点：（1）接线简单、清晰
10、；（2）采用设备少、投资省；（3）操作方便、便于扩建和采用成套配电装置缺点：缺点：（1）母线、母线隔离开关故障或检修期间，连接在母线上所有回路都需长时间停止工作。（2）检修出线回路断路器时，该回路必须停电。隔离开关的操作规程：隔离开关的操作规程：先通后断或在等电位状态下进行操作，不能用作操作电器来断开电路。第22页，本讲稿共39页主接线基本形式主接线基本形式双母线接线第23页，本讲稿共39页主接线基本形式主接线基本形式可靠性高（1）检修任一组母线不会中断对用户的供电（2）当检修任一回路的母线隔离开关时只断开该回路（用操作过程来说明）（3）工作母线故障时，可将全部回路转移到备用母线上，做到迅速恢
11、复供电（4）检修任意工作回路母线时不中断供电，可用母联断路器代替回路断路器（5）在不中断供电的情况下进行单独回路的试验（切换到备用母线）第24页，本讲稿共39页主接线基本形式主接线基本形式运行灵活-方式多变：单母分段、单母线、固定联接方式扩建方便 可不影响两组母线的电源和负荷自由组合负荷，向母线任意方向扩建。第25页，本讲稿共39页主接线基本形式主接线基本形式双母线操作程序（1）检修工作母线操作（2）检修任意回路断路器操作第26页，本讲稿共39页主接线基本形式主接线基本形式缺点：（1）接线复杂，操作繁琐，容易引起误操作（2）工作母线故障会引起置短时停电（3）检修出线断路器会造成该回路短时停电。
12、（用临时跨条、母联）（4）占地面积达，投资费用大第27页，本讲稿共39页主接线基本形式主接线基本形式改进：（1）在隔离开关和断路器之间装设闭锁装置，运行人员严格按照操作制度进行操作。（2）双母分列运行、双母单分段、双分段（3）加旁母第28页，本讲稿共39页主接线形式缺点（1）母线、母线隔离开关故障或检修期间，连接在母线上所有回路都需长时间停止工作。（2）检修出线回路断路器时，该回路必须停电（3）增大投资（4）检修任一回路母线隔离开关，使该回路停电简单单母线存在存在单母分段减少停电回路数目存在加分段断路器单母带旁母存在/加旁母、旁路断路器单母分段带旁母减少停电回路数目加分段断路器、旁母、旁路断路
13、器（有时两断路器合并为一个）双母线短时停电存在（可以是短时停电）加母联断路器、备用母线双母单分段短时停电（范围减小）加母联断路器、备用母线、分段断路器存在双母带旁母短时停电/加母联断路器、备用母线、旁路断路器（有时两断路器合并为一个）/双母双断路器/加一倍断路器/3/2接线（一倍半）/加1/2倍断路器/桥形接线（内桥、外桥）适应于两台变压器、两台断路器情况。内桥用于线路较长、变压器不许经常切换情况，外桥则相反单元接线经济可靠，但当单元中任一元件故障、检修，会引起整个单元的停运扩大单元接线同上多角形接线断路器少、可靠性高，运行灵活、操作方便设备检修时需开环；电器选择和继保整定困难；不易扩建第29
14、页，本讲稿共39页厂用电接线厂用电接线以上全面介绍了主接线的基本形式，从原则上说这些接线方式对各种发电厂和变电所都是适用的，但是根据具体问题具体分析的原则，不同类型的发电厂和变电所由于他们的地位和作用以及容量大小等因素的不同，所采用的接线方式也都各自具有一定的特点。发电厂在电力生产过程中，对大量电动机配置机械设备，用以保证主要设备（如锅炉、汽轮机或水轮机、发电机等）和辅助设备的正常运行。这些电动机以及全厂的运行操作、试验、修配、照明等等用电设备的总耗电量，统称为厂用电。厂用点的内容包括厂用电率、厂用负荷及厂用电接线。第30页，本讲稿共39页厂用电接线厂用电接线厂用电率：厂用电量占同一时期内全厂
15、总发电量的比值，用Kp表示。作用：（1）是发电厂运行经济性的重要指标。（2）降低厂用电率不仅能降低发电成本，还能相应增大对系统的供电量。第31页，本讲稿共39页厂用电接线厂用电接线厂用负荷（1）I类负荷。（2）II类负荷（3）III类负荷（4）事故保安负荷 允许短时停电的交流保安负荷不允许停电的交流保安负荷 直流保安负荷 第32页，本讲稿共39页厂用电接线厂用电接线厂用电接线设计原则：（1）保证对厂用负荷可靠持续供电；（2）能灵活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求；（3）具有可行性、先进性还需考虑：（1）厂用电电压等级的确定；（2）厂用电源的引接第33页，本讲稿共39页厂用电接线厂用电
16、接线（1）厂用电电压等级的确定发电厂厂用电系统电压等级是根据发电机额定电压、厂用电动机电压和厂用电网络的可靠运行等因素相互配合，通过经济、技术综合比较后确定。发电厂和变电所中一般供电网络的电压：低压供电网络为0.4KV；高压供电网络有3、6、10KV；且电压等级不一过多。一般确定原则：发电机容量发电机容量60MW 以下100200KW1000KW 3KV 6KV 10KV 第34页，本讲稿共39页厂用电接线厂用电接线厂用电源的引接厂用电源分类工作电源厂用备用电源事故保安电源保证发电厂、变电所正常运行的基本电源一般不应少于两个工作电源当厂用工作电源事故失电时起后备作用的电源独立于工作电源采用蓄电
17、池组、柴油发电机、可靠外部独立电源第35页，本讲稿共39页厂用电接线厂用电接线第36页，本讲稿共39页厂用电接线厂用电接线第37页，本讲稿共39页短路电流的限制短路电流的限制短路是电力系统中经常发生的故障；短路电流直接影响电气的安全，危害主接线的运行。当大容量发电厂采用有母线的主接线方式时，短路电流经常可达几万安或者几十万安，为使电器能承受短路电流的冲击，往往需选用加大容量的电器（即重型电器）-加大投资、大开断电流的高压电器制造困难。为能合理选择轻型电器，在主接线设计时可采用限制短路电流的方法。第38页，本讲稿共39页短路电流的限制短路电流的限制限制短路电流措施：限制短路电流措施：1、选择合适的网络结构-选择适当的主接线形式和运行方式2、采用高阻抗设备：高阻抗变压器、发电机，分裂绕组变压器3、加装限流电抗器：（1）出线电抗器：主要用来限制电缆馈线回路的短路电流。架空线一般不设（2）母线电抗器：一般装设在母线分段的地方第39页，本讲稿共39页