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1、电气主接线的设计Design of main power line,一、电气主接线的设计原则 The main design principles of electrical wiring,合理地选择发电机以及其容量和台数,电压等级及接入系统方式的确定,发电机电压母线,正确地选用接线形式,旁路母线的设置原则,电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家相关的方针、政策、法规、规程为准则，结合工程实际情况的具体特点，全面、综合地加以分析，力求保证供电可靠、调度灵活、操作方便、节省投资的原则。,1、合理地选择发电机以及其容量和台数 Reasonable choice of generato
2、rs and its capacity and Number,(1)应根据发电厂在系统中的地位和作用，以优先选取大容量、高效率的标准系列发电机组为原则，结合任务书提出的具体情况及现场条件来确定。 (2)为了便于管理，火力发电厂内一个厂房的机组不宜超过六台。 (3)确定水轮发电机组装机容量，应按保证出力和经济用水，并注意丰水期和枯水期的运行方式。 (4)发电厂最大单机容量一般不宜大于系统总容量的10%。,2、电压等级及接入系统方式的确定 Mode voltage level and the determination of access systems,（1）发电厂或变电所的电压等级不宜过多，以
3、不超过三个电压级为原则。 （2）大型发电厂宜采用简单可靠的单元接线方式直接接入高压或超高压系统。 （3）中、小型发电厂6-10KV发电机电压级接线宜采用供电可靠性较高的母线接线形式，而与系统的连接则可采用单回线弱联系的接入方式。 （4）35KV及其以上高压线路多采用架空线路；10KV线路可用架空线路，也可用电缆线路。,3、发电机电压母线Generator voltage bus,具有发电机电压母线的电厂，一般选择双母线分段，每一分段接一台发电机，接入母线的发电机总容量只需稍大于地方负荷即可。若地方负荷较大，选择不到合适的轻型开关时，就要考虑采取限制短路电流的措施。,4、正确地选用接线形式Cor
4、rect selection of cable in the form,（1）单母接线适用于小容量发电厂、变电所。（2）单母分段接线应用于610kV时，每段容量小于25MW；3560kV时，出线回路数小于八回；110220kV时，出线回路数小于四回。,（3）单母带旁路母线接线多用于35kV以上系统的屋外配电装置。35kV时，出线回路数大于八回；110kV时，出线回路数大于六回；220kV时，出线回路数大于五回。（4）单母分段带旁路母线接线出线不多，容量不大的中小型发电厂；35110kV变电所。（5）双母接线用于发电厂、变电所出线带电抗器的610kV配电装置； 3560kV出线数目超过八回或连接
5、电源较多、负荷较大；110220kV出线数为五回及其以上的情况。,（6）双母带旁母接线应用同单母带旁路母线接线。（7）双母分段接线用于大型发电厂610kV侧接线。（8）一个半断路器接线应用于220kV以上特别是500750kV超高压、大容量系统。（9）桥型接线内桥：当变压器不需要经常切除，而输电线路较长，系统没有穿越功率流经本所时；外桥：当变压器经常切除，而输电线路短且有系统穿越功率流经本所时。,（10）角形接线应用于全部回路数小于56回，工作电流不大，最终规模明确的110kV及以上的配电装置中（水电站较多），一般线路不超过六角形，以四角形应用最广。（11）单元接线应用于将全部电能送出，没有机
6、压负荷的发电厂。（12）变压器母线组接线应用于220kV及其以上超高压变电所中。,5、旁路母线的设置原则Bypass bus setting principles,采用分段单母线或双母线的110-220KV配电装置，当断路器不允许停电检修时，一般需设置旁路母线。主变压器的110-220kV侧断路器，宜接入旁路母线。,说明：当有旁路母线时，应首先采用以分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。当220KV出线为五回线及其以上、110KV出线为七回线及其以上时，一般装设专用的旁路断路器；当采用可靠性较高SF6的断路器可不用旁路母线；对于6-lOkV屋内配电装置一般不设旁路母线。,二、电气主接线设
7、计的基本要求Electrical wiring design of the basic requirements of the main,对主接线的基本要求可概括成六字：“可靠、灵活、经济。 1、可靠性 分析和衡量主接线运行可靠性可见模块一项目五的内容。 2、灵活性 电气主接线的灵活性要求有以下几个方面: （1）调度灵活，操作简便。 （2）检修安全。 （3）扩建方便。 3、经济性 在满足技术要求的前提下，做到经济合理： （1）投资省。 （2）占地面积小。 （3）电能损耗少。,三、电气主接线的设计步骤 Design steps of main power line,1、拟定主接线方案：根据设计任
8、务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟定出2-3个技术上相当，又都能满足任务书要求的方案； 2、技术、经济比较：对2-3个方案，进行全面的技术、经济比较； 3、电气主接线可靠性分析：对于在系统中占有重要地位的大容量发电厂或变电所主接 线，还应进行可靠性定量分析计算比较； 4、主接线方案的评定，最终确定出最佳方案：最后获得最优的技术合理、经济可行的主接线方案； 5、绘制电气主接线单线图。,四、电气主接线可靠性计算简介 Introduction to Reliability Analysis of Main Electrical Connection,对要求较高且经济技术相当，容量又较大的几个不同
9、主接线方案比较时，对主接线的可靠性要进行进一步的定量计算。 可靠性是指系统、设备在规定的条件下和预定的时间内，完成规定功能的概率。通过对主接线的可靠性的定量计算，不仅可作为设计和评价主接线的依据、作为选择主接线最优方案的依据，而且对已运行的主接线，可寻求可能的供电通路，选择最佳运行方式，还可作为寻找主接线的薄弱环节，以便合理安排检修计划和采取相应对策的依据。,可靠性计算以概率论和数理统计为基础，用定量的概率值来衡量设备或系统的可靠程度。主接线可靠性计算需基于个设备的可靠性基础性数据（如设备的故障率、修复率、平均工作时间、平均停运时间以及检修时间等），这些数据都应来自长期运行实践资料的积累，且应
10、符合实际情况。这些资料随着设备本身质量和运行、检修水平的提高而不断变化，需不断加以修正才能反映生产设备的现状。这无疑是一项庞大而复杂的工作。此外，主接线中包含着许多相互连接的设备，利用数学模型来计算可靠性相当复杂。因此可靠性计算目前只作为主接线选择时的一个参考。,五、主接线方案的经济比较Economic Comparison of Main Wiring,1、计算综合投资,2、计算年运行费,3、经济比较,1、计算综合投资Calculation of integrated investment,综合总投资Z主要包括变压器综合投资、电装置综合投资以及不可预见的附加投资等。,式中 Z0主体设备的综合
11、投资。包括变压器、开关设备、配电装置等的综合投资；不明显的附加费用比例系数。如基础加工、电缆沟道开挖费用等，一般220kV 取70、110kV取90。,（万元）,2、计算年运行费用Annual operating cost calculation,年运行费用U包括变压器的电能损耗、设备的维修费和折旧费三项。,式中 A-主变压器每年的电能损耗，kWh； U1-设备的维修费，一般为（0.022-0.042）Z；U2-设备的折旧费，一般为（0.005-0.058）Z；-电能电价,即每千瓦时的平均售价，可参考各地区的实际电价。,（万元）,变压器的电能损耗的计算随所选变压器的形式的不同而有差异，分别计算
12、如下：,(1)双绕组变压器n台同容量变压器并列运行,(kWh),n-相同变压器的台数；SN-每台变压器的额定容量，kVA；S-n台变压器担负的总负荷，kVA；,t-对应于负荷S运行的小时数，h； P0、Q0-每台变压器的空载有功损(kW)和无功损耗（kvar）； PK、QK-每台变压器的短路有功损耗(kW)和无功损耗（kvar）； K-无功功率经济当量，即为单位无功损耗引起的有功损耗系数，kW/kvar，发电机母线上的变压器取K=0.02,系统中的变压器取0.1- 0.15。,式中：,容量比为100/100/100、100/100/50时,（kWh）,式中 S1、S2、S3-n台变压器第一、二
13、、三侧所承担的总负荷，kVA； S3N-第三绕组的额定容量，kVA。,(2)三绕组变压器n台同容量并列运行,容量比为100/50/50时,（kWh）,3、经济比较Economic Comparison,在几个主接线方案中，分别进行综合投资和年运行费用计算后，再通过经济比较，选出经济上最优的方案。其中Z与U均为最小的方案应优先选用。若某方案的Z大而U小，或反之，则应进一步进行经济比较，比较的方法有以下两种：,静态比较法,动态比较法,(1)静态比较法,静态比较法就是不考虑资金的时间效益，认为资金与时间无关，是静态的。静态比较法又分为：,抵偿年限法,年计算费用法,在甲、乙两方案中，如果出现综合投资Z
14、JZY，而年运行费用UJUY的矛盾情况时，由抵偿年限T确定最优方案。,(年),当T5-8年，则采用综合投资Z小的方案。,抵偿年限法:,年计算费用法,（i=1、2、3）,取T=58年，把总投资分摊到每一年中，求出每一年的计算费用Ci，取Ci最小者为最优方案。,当多于两个的方案进行比较时，可计算每个方案的年计算费用Ci:,(2)动态比较法,一般发电厂建设时各种费用的支付时间不同，因此在方案比较时应充分计及资金的时间效益，须进行动态比较。一般采用年费用最小法进行方案的动态比较。,年费用是指各项费用(包括投资、折旧、维护及电能损耗等费用)平均分摊到以后(工程投 产后)的n年内，每年所必须支付的费用。,
15、式中 AC年费用(平均分布在m+1到m+n期间的n年内)，万元； O 折算到第m年的总投资(即第m年的本利和)，万元； U 折算年的运行费，万元。 R0-电力工业的投资回收率 ，现阶段暂定为0.1 n -发电厂的经济使用年限，水电厂50年，火电厂25年，变电所20-25年。 m为施工年限。,（万元）,利用前两种方法可以确定出主接线的最佳方案。但是近年来又出现了利用经济效益最佳点来确定最佳方案的方法:,从右图中的各条曲线可见:若可靠度要求越高，则投资Z将增加，但由于可靠性高了，故障引发的损失减小了，所以维修费可减少，同时备品备件也可适当减少。若可靠度低，虽然造价Z降低，但因质量差，易造成事故损失，使维修费、备品备件增多，总费用增加。因而，一般选取ab段比较合适，因为增加不多的资金却可获得相当的技术。,4、经济效益最佳点Economic benefits of the best points,电气主接线是电力工程中的主电路图，它表示电力装置各元件及其相互连接顺序的接线图，有时也被叫作一次接线。 电气主接线一般按正常方式绘制，采用全国通用的图形符号和文字代号，并将所用设备的型号、发电机的主要参数、母线以及电缆截面等标注在单线图上。单线图还应示出电压互感器、电流互感器、避雷器等设备的配置及其一次接线方式，以及变压器的联接组别和中性点的接地方式等。,
