第5章 主接线和厂用电接线

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1、第五章第五章 电气主接线和厂用电接线电气主接线和厂用电接线 发电厂的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分，它表明该厂的发电机、变压器、 断路器、隔离开关、母线和输电线路等之间是如何连接及如何接入系统的。 发电厂电气主接线的确定与机组容量、电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和 控制方式等的拟定有着密切的关系。 主接线设计是否合理， 不仅关系到电厂的安全经济运行， 也关系到整个电力系统的安全、灵活和经济运行。电厂容量愈大，在系统中的地位愈重要， 则影响也愈大。因此，发电厂电气主接线的设计应综合考虑电厂所在电力系统的特点；电厂 的性质、规模和在系统中的地位；电厂所供负荷的范围、性质和出线回路

2、数等因素，并满足 安全可靠、运行灵活、检修方便、运行经济和远景发展等要求。 第一节第一节 电气主接线电气主接线 一、主接线的基本接线形式一、主接线的基本接线形式 在近几年来，600MW 汽轮发电机组是大型机组所采用的主要机型。在电厂总容量不是 很大， 并靠近负荷中心或为了适应分期建设的需要， 或系统尚未出现 500kV 电压等级等原因， 600MW 汽轮发电机组也可以接入 220kV 系统。当电厂容量较大时，则多接入 500kV 系统。 我国目前装备 600MW 汽轮发电机组的电厂常用的主接线型式有： 采用两级升高电压的电厂， 一般 220kV 采用双母线带旁路接线，500kV 采用一个半断路

3、器接线，在 220kV 与 500kV 间 采用联络变压器连接；采用单一升压电压等级的有双母线四分段或一个半断路器接线。 1双母线带旁路接线 双母线是我国最常用的主接线型式，600MW 汽轮 发电机组电厂在分期建设的一期工程阶段（一般为 2 台 600MW 机组）可采用双母线带旁路接线。双母线带旁 路接线见图 5-1 所示。 双母线带旁路接线有以下优点： （1） 母线可以轮流检修而不致使供电中断。 当一组 母线检修时，可将该母线上的电源和负荷切换到另一组 母线上运行。 （2） 双母线通常采用单母线分段运行。 如遇一组母 线故障只影响一半左右的电源和负荷停电，而且可将故 障母线上的负荷和电源倒向

4、正常母线上运行，能迅速恢 复供电。 （3） 当进出线母线隔离开关需要检修时， 只需该进 线（或出线）和一组母线停电，而不影响其他回路的正 常供电。 图 5-1 双母线带旁路母线接线图 209 （4）调度灵活，各电源和负荷可以任意在一组母线上运行，并可根据潮流变化或其他要 求改变运行方式。 （5）扩建方便，双母线可以向左右任意一个方向扩建出线，且扩建时不影响供电。 （6）便于试验，当需要时可以空出一组母线供母线或出线试验而不影响供电，还可将母 联断路器与被试线路断路器串联运行，形成双重保护，以保证试验时的安全。此外，当进出 线断路器出现异常（如不能操作）时，也可采用上述串联运行方式将线路停下。

5、（7） 由于设有旁路母线， 出线断路器需要检修时可用旁路断路器代替， 而线路可不停电。 （8）双母线在我国具有丰富的运行和检修经验。 （9）双母线进出线断路器与保护为一对一方式，故保护方式比较简单。由于发电机变 压器组只有一台断路器，故可在单元控制室控制，有利于单元机组机、电、炉之间协调配合。 （10）布置清晰，便于运行人员记忆和操作。 双母线也有它的缺点： （1）在改变运行方式时，母线隔离开关作为操作电器操作，而倒闸操作比较复杂，因而 易造成误操作。 （2）双母线存在全停的可能，如母联断路器故障（短路）或一组母线检修而另一组母 线故障（或出线故障断路器拒动） 。 2具有两级升高电压等级接线

6、双母线带旁路接线的缺点 对于大容量电厂和500kV系统的 影响尤为严重。因此，双母线一 般只用在分期建设的一期（2 600MW）工程阶段，二期工程阶 段常采用一台半断路器接线接入 500kV 系统，见图 5-2。对于具 有两个升高电压等级的电厂，在 220kV与500kV之间一般采用联 络变压器，而不采用发电机三 绕组变压器单元接线， 这是因为： （1）采用三绕组变压器虽 有运行灵活的优点，但要求在发 电机出口装设断路器。采用双绕 组变压器可以节省发电机断路器 的投资。 图 5-2 具有两级升高电压 4300MW 电厂主接线 （2）由于制造上的原因，三绕组变压器中压侧的调压抽头一般为死抽头，对

7、高、中压 侧调压及负荷分配不利，故不如双绕组变压器加联络变压器灵活方便。 （3）当电厂设置 500kV220kV 联络变压器时，其第三绕组可作为电厂第二起动备用 电源，从而提高备用电源可靠性，并减少一个中压侧断路器间隔，降低起动备用变压器投资。 （4）由于 220kV 能满足一期工程二台机组的负荷输出，且系统 220kV 与 500kV 有较强 的联系，一般厂内 220kV 与 500kV 之间的正常交换潮流不大，因此，不需较大容量的联络变 210 压器。 我国 220kV 配电装置常采用旁路母线， 以满足断路器检修时不影响进出线正常运行的要 求，但随着断路器制造质量日益提高，预计不久的将来旁

8、路母线的应用范围将会逐渐减少。 当电厂机组台数较多或电厂采用 500kV 电压接入系统时， 双母线带旁路接线便不能满足可靠 性要求。常用的接线方式有双母线三分段或四分段和一个半断路器的接线。 3双母线四分段接线 双母线四分段带旁路母 线接线方式如图 5-3 所示。它 将两组母线各分为二段，形成 双母线四分段接线。正常时母 联和分段断路器均合上，四个 分段同时运行，每段母线上均 接有 1/4 左右的机组和负荷。 这样，当任意一段母线故障时 只影响 1/4 电源和负荷停电； 当任一母联或分段断路器故障 时，只影响一半左右的电源和 负荷停电。显然双母线四分段 比双母线具有更高的可靠性。 由图 5-3

9、 可见，具有 4 台 600MW 汽轮发电机组和四回 出线的双母线四分段的接线方式，若不设专用旁路断路器，则共使用了 12 台断路器，平均每 回路占用一个半断路器，与一个半断路器接线所用断路器相当。如果采用专用旁路断路器或 进出线数少于 8 回采用四分段接线方式时，每回线占用断路器数多于一个半。因此，在机组 及出线数较少时，不宜采用双母线四分段接线方式。 图 5-3 双母线四分段带旁路母线接线图 此外，研究结果指出，四台机组和四回出线的电厂采用双母线四分段带旁路与一个半断 路器接线相比，无论是 500kV 送电线路还是发电机变压器回路，一个半断路器接线的可靠性 指标（包括故障率和停运时间）都比

10、双母线四分段带旁路母线为好。其次，就故障后果而言， 一个半断路器接线方式没有切除三个及以上回路的可能，而双母线四分段存在这种可能。由 于双母线四分段是由双母线发展起来的，我国在双母线运行方面有较丰富的经验，而一个半 断路器接线相对来说运行经验还不足，保护也略为复杂一些，因此在我国部分地区，500kV 系统也采用双母线四分段接线。 4角形接线 将几台断路器连接成环状，在每两台断路器的连接点处引出一回进线或出线，并在每个 连接点的三侧各设置一台隔离开关，即构成角形接线，如三角形接线、四角形接线、五角形 接线等，见图 5-4。 （1）角形接线的优点 角形接线使用断路器的数目少，所用的断路器数等于进、

11、出线回路数，比单母分段和双 母线都少用一台断路器，经济性较好。 211 （a） （b） （c） 图 5-4 角形接线 （a）三角形接线： （b）四角形接线， （c）五角形接线 每一回路都可经由两台断路器从两个方向获得供电通路。任一台断路器检修时都不会中 断供电。如将电源回路和负荷回路交错布置，将会提高供电可靠性和运行的灵活性。 隔离开关只用于检修，不作为操作电器，误操作可能性小，也有利于自动化控制。 角形接线比较容易过渡到 3/2 接线，有时可作为 3/2 接线的前期接线形式。 （2）角形接线的缺点 角形接线开环运行与闭环运行时工作电流相差很大，且每一回路连接两台断路器，每一 断路器又连着两个

12、回路，使继电保护整定和控制都比较复杂。 在开环运行时，若某一线路或断路器故障，将造成供电紊乱，使相邻的完好元件不能发 挥作用被迫停运，降低了可靠性。 （3）角形接线的适用范围 角形接线适用于最终进出线回路为 35 回的 110kV 及以上的配电装置，如本厂三期就 采用了四角形接线的形式。角形接线一般不宜超过六角。 5一个半断路器接线（3/2 接线） 一个半断路器接线是国外大机组、超高压系统的主要接线方式之一。近十余年来，国内 在 330500kV 系统中，一个半断路器接线方式的应用日益增多，已显示出这种接线方式的 优越性，并逐渐积累了不少运行经验。本厂远期扩展时就使用了这种接线方式。 一个半断

13、路器接线方式如图 5-5 所示。由图 5-5（a）可见，它既是一种双母线接线，又 是一种多环接线。因此，一个半断路器接线兼有环形接线和双母线接线的优点，克服了一般 双母线和环形（角形）接线的缺点，这是一种布置清晰、可靠性很高和运行灵活的接线。一 个半断路器接线与双母线带旁路母线比较，隔离开关少，配电装置结构简单，占地面积小， 土建投资少，隔离开关不当作操作电器使用，不易因误操作造成事故。一个半断路器接线的 主要优点是： （1）元件检修的情况 任何一组母线或一台断路器检修需退出工作时都不会影响机组运行，并且隔离开关不参 加倒闸操作， 减少了因误操作引起事故的可能性。 例如： 500kV W1 母

14、线检修， 只要断开 QFl、 QF4、 QF7、 QSl2、 QS42、 QS72 等即可， 不影响供电， 并可以检修 W1 母线上的 QS11、 QS41、 QS71 等母线隔离开关。QF1 检修时，只需断开 QF1 及 QS11、QS12 即可，也不用旁路。 212 （2）一个元件 故障的情况 1）任何一组母 线故障不影响机组和 出线运行。如 500kV W2 母线故障时，保 护动作，QF3、QF6、 QF9 跳闸，其他进出 线能继续工作，并通 过 W1 母线并联运 行。 2）一个断路器 故障最多影响二回进 出线停电。靠近母线 侧断路器故障时，只 影响一回线停电，如 QF1 故障， QF2

15、、 QF4 和 QF7 跳闸，只影响 L1 出线停运。进出线之间联络断路器故障时，影响二回线停电。例如 QF2 故障，QF1、QF3 跳闸，将使 T1 和 L1 停运。 （a） （b） 图 5-5 一个半断路器接线图 （3）一个元件正常检修，又发生另一元件故障的情况 1）500kV W1 母线检修（QF1、QF4、QF7 断开） ，W2 母线又发生故障时，母线保护动 作，QF3、QF6、QF9 跳闸，但不影响电厂向外供电，但若出线并未通过系统连接，则各机 组将在不同的系统运行，出力可能不均衡，母线上如有无电源串的出线将停电。 2）一个断路器检修，另一组母线故障，最多影响一回线停电。例如 QF2

16、 检修，W2 母 线故障，T1 停运；又如 I 段母线故障，则 L1 停运。 3）线路故障而断路器拒动，最多停二回进出线。例如 L2 线路故障，QF4 跳闸，而 QF5 拒动，则由 QF6 跳闸，使 T2 停运。若 QF5 跳闸，QF4 拒动，扩大到 QF1、QF7 跳闸，使 I 母停运，但不影响其他进出线运行。 4）一个断路器检修，另外一台断路器故障，一般情况只使二回进出线停电，但在某些 情况下可能出现同名进出线全部停电的情况。例如，当只有 T1、T2 两串时，QF2 检修，QF6 故障，则 QF3、QF5 跳闸，则 T1、T2 将停运，即二台机组全停。又如 L1、L2 系同名双回 线，当 QF2 检修，又发生 QF4 故障，则 QFl、QF5 和 QF7 跳闸，L1 和 L2 同时停运。为了 防止同名回路同时停电，可按图 5-5（b）来布置同名回路，即将同名回路交叉布置在不同串 中的不同母线侧， 本厂就采用了这种方式来提高系统的可靠性。 采用这种布置方式时， 当 QF2 检修，