第四章 电气主接线及设计 第一节第一节 电气主接线的概念电气主接线的概念 一、电气主接线定义 也称为电气主系统或电气一次接线指发电厂或变电站中的一次设备（发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和输电线等）按照电力生产的顺序和功能要求连接而成的接受和分配电能的电路，是发电厂、变电所电气部分的主体，也是电力系统网络的重要组成部分2.电气主接线图l就是用国家规定的电气设备图形与文字符号，详细标示电气主接线组成的电路图l通常采用单线表示对称的三相线路和电力设备，即为单线图3、发电厂和变电站中的主接线的主要作用（1）电气主接线反映了：发电机、变压器、线路、断路器和隔离开关等有关电气设备的数量；各回路中电气设备的连接关系；发电机、变压器和输电线路及负荷间以怎样的方式连接l 电气主接线直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定是发电厂、变电站电气部分投资大小的决定性因素2）由于电能生产的特点是：发电、变电、输电和用电是再同一时刻完成的，所以主接线的好坏，直接关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，也直接影响到工农业生产和人民生活3）电气主接线图是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据。
l所以电气主接线拟定是一个综合性的问题4、绘制电气主接线图必须遵循以下规则：（1）一次设备或元件必须采用规定的图形符号和文字代号；（2）图中断路器和隔离开关等开关电器都按断开位置画出但控制室内的主接线模拟图版上显示为设备的实际运行状态3）电气主接线图一般用单线图表示，但对三相接线不完全相同的局部图面，则可在局部画成三线图常用一次设备的图形和文字符号5、对电气主接线的基本要求：l概括地说是应满足可靠性、灵活性、经济性三项基本要求1）必须保证发供电的安全可靠性 涵义：连续不中断、安全和符合电能质量要求负荷（用户）的分类：、级 具体衡量要求 全厂QF、设备、线路等检修时停电范围、时间以及保证对、级负荷供电的情况2）应具有一定的灵活性 涵义：适应各种运行方式（正常、检修、事故及处理、特殊、投切设备、增减负荷等）的变化具体衡量要求 （a）调度灵活；（b）检修安全、方便；（c）扩建方便，能根据扩建的要求，方便地从初期接线过渡到远景接线3)经济性主接线应在满足可靠性和灵活性的前提下，做到：l投资省：主接线应力求简单清晰；控制、保护不过于复杂；限制短路电流；一次设计，分期投资建设、投产l占地面积小：主接线方案应尽量节约配电装置占地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。
l电能损失小：合理选择主变压器的种类、容量、台数等，避免两次变压而增加电能损失第二节 电气主接线的设计原则和设计流程一、电气主接线的设计概述l电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节主接线的确定对电力系统及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响因此，必须处理好各方面的关系，综合分析有关影响因素，经过技术、经济比较，合理确定主接线方案二、电气主接线的设计原则电气主接线的设计原则l电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、运行灵活、维护方便等基本要求下，力争节约投资，降低造价，并尽可能采用先进技术，坚持供电可靠、技术先进、安全使用、经济美观的原则三、电气主接线的设计程序电气主接线的设计程序l主接线的设计伴随着发电厂或变电所的整体设计，即按照工程基本建设程序，历经可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段等三个阶段可行性研究阶段属于设计前期工作阶段，主要包括初步可行性研究、项目建议书编制、可行性研究、设计任务书编制等内容，初步设计和施工图设计属于设计工作阶段，在设计工作阶段后面还有一个施工运行阶段。
电气主接线设计的步骤：对原始资料的分析：包括工程情况、电力系统情况、负荷情况、环境条件、设备供货情况；主接线方案的拟定和选择；短路电流计算和主要电气设备选择；绘制电气主接线图；编制工程概算四、电气主接线的设计依据电气主接线的设计依据电气主接线的设计依据是设计任务书，主要包括以下内容：（1）发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用2）发电厂、变电所的分期和最终建设容量3）负荷的性质 （4）电力系统备用容量的大小以及系统对电气主接线提供的具体资料5）环境条件，如当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等，这些因素对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均有影响五、电气主接线与技术经济比较电气主接线与技术经济比较1.电气主接线方案的初步拟定电气主接线方案的初步拟定 根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定出若干个主接线方案，以不遗漏最优方案为原则按照主接线的基本要求，从技术上对拟出的方案进行分析比较，淘汰明显不合理的方案，最终保留23个技术上相当，又能满足任务书要求的方案，再进行经济比较对于重要发电厂或变电所的电气主接线还应进行可靠性的定量计算2.经济比较计算经济比较计算 （1）综合总投资计算 方案的综合总投资为 式中 Z0主体设备投资，包括变压器、配电装置以及明 显的大额费用，如拆迁、征地等费用。
不明显的附加费用比例系数，如现场安装费 用、基础加工、辅助设备的费用等对110kV 可取90，对35kV取1002）年运行费用计算 年运行费用主要包括变压器的电能损耗费及设备的检修、维护和折旧等费用，按投资百分率计算，即 F=aA+Fj+Fz 式中 Fj检修维护费，一般取0.0220.042Z；Fz折旧费，取0.058Z；电能电价，可参考各地区实际电价；A变压器电能损失3）经济比较的方法 在几个主接线方案中，综合总投资Z和年运行费用F均为最小的方案，应优先选用，若某方案的Z大而F小，或反之，则应进一步进行经济比较，比较的方法有静态比较法和动态比较法两种在中小工程中常使用静态比较法（此方法不计资金的利息）这里介绍常用的抵偿年限法设第一方案的综合总投资大，年运行费小；第二方案的综合总投资小，年运行费大，则如果T小于5年，则采用投资大的第一方案若T大于5年，则应选择投资小的第二方案为宜第三节 电气主接线的基本接线形式l主接线的分类：根据是否有母线，主接线接线形式可以分为有母线和无母线两大类型l母线也称汇流母线，起汇集和分配电能的作用，有母线的主接线：由于设置了母线，使得电源和引出线之间连接方便，接线清晰，接线形式多，运行灵活，维护方便，便于安装和扩建。
但有母线的主接线使用的开关电器多，配电装置占地面积较大，投资较大无母线的主接线：使用的开关电器少，配电装置占地面积较小，投资较小有母线类有母线类主接线包括有母线类主接线包括单母线、双母线、带旁路母单母线、双母线、带旁路母线的接线及二分之三断路器接线线的接线及二分之三断路器接线等等一、单母线接线l 母线起汇集和分配电能的作用每一条进出线回路都组成一个接线单元，每个接线单元都与母线相连，可分为：不分段单母线和单母线分段接线 l是电力系统特别是大型发电厂、变电站高、中压电压等级普遍采用的接线形式电源电源电源电源1 1电源电源电源电源2 2WBWBL1L2L3L4QS12QS11QF1QE1、单母线接线（无分段）单母线接线（无分段）（1）结构特征：只有一组母线，接在母线上的所有电源和出线回路，都经过开关电器连接在该母线上并列运行；l各回路都装有断路器和隔离开关2）电气主系统中开关电器的）电气主系统中开关电器的配置原则配置原则：l在电气回路中，在断路器可能出现电源的一侧或两侧均应配置隔离开关若馈线的用户侧没有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设隔离开关若电源是发电机，则发电机与出口断路器之间可以不装隔离开关。
但有时为了便于对发电机单独进行调整和试验，也可以装设隔离开关或设置可拆卸点l当电压在110kV及以上时，断路器两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧均应配置接地开关对35kV及以上的母线，在每段母线上亦应设置12组接地开关，以保证电器和母线检修时的安全3）各电器作用）各电器作用l断路器用以正常工作时投切该回路及故障时切除该回路，保障非故障部分正常运行；l隔离开关用以在切断电路时建立明显可见的断开点，将电源与停运设备可靠隔离，以保证检修安全；母线隔离开关，线路隔离开关；l接地开关的作用：电气设备检修时需要接地以确保人身安全；当电压等级在110KV及以上时，线路隔离开关或断路器两侧的隔离开关（布置较高时）都应设置接地开关，母线也应设置接地开关或接地器；接地开关与主开关相互闭锁，只有在对方断开时方能合上35KV及以下电网一般临时安装接地线4）断路器与隔离开关的）断路器与隔离开关的操作顺序操作顺序l隔离开关不作为操作电器，所以断路器和隔离开关在正常运行操作时，必须严格遵守操作顺序l l操作顺序操作顺序为：接通电路时，先合上断路器两侧的隔离开关，再合断路器；切断电路时，先断开断路器，再拉开两侧的隔离开关。
合：合：QSQS1111QSQS1212QF QF；分：；分：QFQSQFQS1212QSQS1111严禁在未断开断路器的情况下，拉合隔离开关严禁在未断开断路器的情况下，拉合隔离开关严禁在未断开断路器的情况下，拉合隔离开关严禁在未断开断路器的情况下，拉合隔离开关5)特点特点 优点：简单、经济a)布置、安装简单，配电装置建造费用低；b)断路器与隔离开关间易实现可靠的防误闭锁，c)操作安全、方便，母线故障的几率低；d)易扩建和采用成套式配电装置缺点：不够灵活可靠a)主母线、母隔故障或检修，全厂停电；b)任一回路断路器检修，该回路停电6)适用范围适用范围l单母接线只能用于某些出线回数较小，对供电可靠性要求不高的，没有重要负荷的校容量发电厂和变电所中小型骨干水电站台以下或非骨干水电站发电机电压母线的接线；10kV出线（含联络线）回路不超过回；35kV出线（含联络线）回路不超过回；110kV出线（含联络线）回路不超过回1.出线回路数增多时，可用断路器或隔离开关将母线分段，成为单母线分段接线 2、单母线分段接线单母线分段接线（1）接线方法）接线方法l各段母线为单母线结构；l可靠性要求不高时，也可利用分段隔离开关分段；l根据电源的数目和功率，母线可分为23段。
2）特点）特点 优点：a)接线简单清晰，经济性好；b)有一定灵活性（运行方式）；c)任一母线或母线隔离开关检修时，仅停检修段；1.d)任一段母线故障时，继电保护装置可使分段断路器跳闸，减小了母线故障影响范围，保障了重要用户的供电，提高了可靠性缺点：l当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开接在该分段上的全部电源和出线，这样就减少了系统的发电量，并使该段单回路供电的用户停电；l任一出线断路器检修时，该回路必须停止工作3）适用范围：）适用范围：l单母线不分段接线不满足时采用l为了在检修断路器时不中断该回路供电，可加装旁路断路器及旁路母线3、单母线带旁路母线的接线、单母线带旁路母线的接线 单母线带旁路母线接线方式的最大优点是供电可靠性高断路器故障检修时，可不停电进行检修，供电可靠，运行灵活，适用于向重要用户供电，出线回路较多的变电所尤为适用；该接线方式仅适用于110kV及以下电压等级 的母线旁路断路器在同一时间只能代替一个线路断路器的工作但母线出现故障或检修时，仍会造成整个主母线停止工作4、单母线分段带旁路单母线分段带旁路母线接线母线接线1）带专用旁路断路器的单母线分段带旁路母线接线 l在单母线分段的基础上又增加了旁路母线WP、专用旁路断路器QFP及旁路隔离开关QSP、和QSPP l各出现回路除通过断路器与汇流母线连接外，还通过旁路隔离开关与旁路母线相连接。
l电源回路也可以接入旁路，如图虚线所示，这种进出线全接入旁路的形式叫全旁路方式1.a)旁路母线的作用：旁路母线的作用：l检修任一进出线断路器时，不中断对该。