电气主接线及厂用电系统

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1、第二章 电气主接线及厂用系统接线第一节 电气主接线概述发电厂电气主接线是由各种电气元件（如发电机、变压器、开关、 刀闸等）及其连接线所组成的输送和分配电能的电路，也称一次接线或 电气主系统。用规定的设备文字和图形符号将发电机、变压器、母线、 开关电器、测量电器、保护电器、输电线路等有关电气设备，按工作顺 序排列，详细表示电气设备的组成和连接关系的单线接线图，称为电气 主接线图。一、对电气主接线的基本要求电气主接线的选择正确与否对电力系统的安全、经济运行，对电 力系统稳定和调度的灵活性，以及对发电厂的电气设备的选择，配电装 置的布置，继电保护及控制方式的拟定等都有重大的影响。在选择电气 主接线时

2、，应注意发电厂在电力系统中的地位、进出回路数、电压等级、 设备特点及负荷性质等条件，并应满足下列基本要求。1. 运行的可靠性发、供电的安全可靠性，是电力生产和分配的第一要求，主接线必 须首先满足。因为电能的发、送、用必须在同一时刻进行，所以电力系 统中任何一个环节故障，都将影响到整体。主接线的可靠性并不是绝对 的，同样形式的接线对某些电厂来说是可靠的，但对另一些电厂就不能 满足可靠性要求；另外，可靠性也是不断发展的，随着电力技术的不断 进步，过去被认为可靠的接线，今天却未必可靠。目前，对主接线可靠性的衡量不仅可以定性分析，而且可以进行定 量的可靠性计算。主接线可靠性的具体要求：（1）断路器检修

3、时，不宜影响对系统的供电；（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数 和停运时间，并要求保证机组的正常运行以及对系统的正常供电；（3）尽量避免发电厂全部停电的可靠性。2. 具有一定的灵活性主接线不但在正常运行情况下，能根据调度的要求灵活地改变运行 方式，达到调度的目的；而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出 设备、切除故障，使停电时间最短、影响范围最小，并且在检修设备时 能保证检修人员的安全。3. 应力求简单、清晰、操作简便，便于运行人员掌握。4. 合理的经济性主接线在保证安全可靠，操作灵活方便的基础上，还应使投资和年 运行费用最小，占地面积最少，电能损失最小，使发电厂尽快地

4、发挥经 济效益。5. 应具有扩建的可能性主接线在扩建时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小二、电气主接线的形式电气主接线是根据电力系统和发电厂或变电所具体条件确定的，它 以电源和出线为主体。电气主接线的基本形式可分为有母线接线和无母 线接线两大类。有母线的主接线形式包括：单母线接线、双母线接线、 一台半断路器接线等多种形式。无母线的主接线形式主要有单元接线、 桥形接线和角形接线等。本厂主接线采用双母线接线方式，发变组采用 单元接线方式。现主要介绍本电厂有关的基本接线形式。1. 双母线接线它具有两组母线：工作母线I和备用母线II。每回电源和馈线路都 经一台断路器和两组隔离开关分别接至两组

5、母线，母线之间通过母线联 络断路（简称母联）器连接，称为双母线接线。有两组母线后，使运行 的可靠性和灵活性大为提高，其特点如下：丿1丿JJLI r.LL:1;.-0iJ电源af 岂卿卫国2-3取另纯接线检修任一组母线时，不会停止对用户连续供电。例如，检修母线I时，可把全部电源和负荷线路切换到母线II上。运行调度灵活，通过倒换操作可以形成不同的运行方式。当母联 断路器闭合，进出线适当分配接到两组母线上，形成双母线同时运行的 状态。有时为了系统的需要，亦可将母联断路器断开（处于热备用状态）， 两组母线同时运行。此时这个电厂相当于分裂为两个电厂各自向系统送 电。显然，两组母线同时运行的供电可靠性比仅

6、用一组母线运行时高。在特殊需要时，可以用母联与系统进行同期或解列操作。当个别 回路需要独立工作或进行试验（如发电机或线路检修后需要试验）时， 可将该回路单独接到备用母线上运行。2. 发电机变压器单元接线所谓单元制接线方式是指每台机组的发电机、变压器作为一个整体 与电力系统相连，厂用电由本台机组的高压厂用变压器接带，该单元内 设备与其它机组间相互不发生连接。此种接线方式在发电机出口不设出 口断路器，而是通过封闭母线将发电机与主变压器压器相连接后接入电 力系统。如下图所示为发电机双绕组变压器单元接线。目前我国及许多国家的大容量机组（特别是 200MW 以上的机组）的单元接线中，发电机出口一般 不装

7、设断路器，其理由是，大电流大容量断路器（或 负荷开关）投资较大，而且在发电机出口至主变压 器之间采用自冷全连式离相封闭母线后，此段线路 范围的故障可能性亦已降低。甚至在发电机出口也 不装隔离开关，只设有可拆的连接片，以供发电机 测试时用。工发变组单元按线全连式分相封闭母线，其三相的外壳在端部通过短路板连通形成闭 合回路，这就构成了类似以母线导体为一次测、外壳为二次测的三相1： 1 的空心变压器。由于三相外壳回路短接（即二次侧处于短路），而且铝 壳电阻很小，所以在外壳上感应产生与母线电流大小相近而方向相反的 环流。由于环流的屏蔽作用（环流产生的磁场与母线导体的磁场方向相 反，即环流产生反磁场），

8、使全连式外壳的壳外磁场减小到敞露母线的 10以下，因此，壳外钢构的发热、电动力大大减轻。发电机引出线及厂用分支母线采用全链型自冷式离相封闭母线。母 线额定电流为： 主母线 12500A 厂用分支母线 2000A 励磁分支母线 3000A 中性点接地母线 15A至于在发电机变压器之间不设隔离刀闸，其理由为：考虑发电机进 行一年一次的直流耐压和测量泄漏电流等预防性试验及发电机大修中 的耐压试验，都在拆开发电机端子与母线连接的接头进行，而在发电机 停机后起动前要测量静子绕组绝缘电阻时只需将发电机电压互感器的 小车及发电机中性点接地变压器刀闸断开即可，测量包括发电机静子绕 组和主变压器低压绕组、高压厂

9、用变压器高压侧绕组在内的 发电机电 压系统绝缘。因此，对于预防性试验、大修或运行中停机后的绝缘试验， 都可不在发电机出口装设隔离刀闸。如果装设隔离刀闸，虽然对发电机 进行空载特性试验和在主变压器高压侧倒换分头后测量分接开关的接 触电阻等比较方便，但在大电流回路中装设隔离刀闸需增加母线的接头 和伸缩头，而且运行中也易造成接头发热问题，有的电厂因隔离开关调 整不好，发热严重，已经将原装的拆除。发电机变压器单元接线主要有这样几种形式：发电机双绕组变压 器单元接线、发电机三绕组变压器（或自耦变压器）单元接线、发电 机变压器扩大单元接线、发电机变压器线路组单元接线等。单元接线的特点：（1）接线简单，开关

10、设备少，操作简单；（2）故障可能性小，可靠性高；（3）由于没有发电机电压母线，无多台机并列，发电机出口短路 电流有所减小；（4）配电装置结构简单，占地少，投资省；（5）此接线的主要缺点是单元中任意一元件故障或检修都会影响 整个单元的工作。3. 关于发电机中性点接地方式的问题发电机中性点通常采用非直接接地方式具体有三种：中性点不接 地方式、中性点经消弧线圈接地、中性点经高电阻接地。一般情况下， 当全系统对地电容电流之和较小时（如 36KV 系统小于等于 30A； 10KV系统小于等于20A； 35KV系统小于等于10A）,才采用中性点不 接地这种方式。对于 300MW 机组的发电机中性点通常采用

11、经消弧线圈 接地、经高电阻接地两种方式。中性点经消弧线圈接地方式是利用消弧线圈的电感电流去补偿 发电机主回路的电容电流，使发电机单相接地短路电流可以减小到忽 略不计的程度，避免或减少了对发电机铁芯的烧损度，从而使发电机 在上述情况下能持续运行一段时间，但这种方式在发电机允许范围的 过电压相对略高。该方式有完全补偿、欠补偿、过补偿三种方式。中性点经高电阻接地方式是利用电阻串入电容回路，改变接地电 流相位，加速泄放接地回路中的残余电荷，促使接地电弧自行熄灭， 限制了弧光过电压。为了减小电阻值，一般是在发电机中性点接入单 相配电接地变压器，电阻接在变压器的二次侧。这样，中性点接地电 阻的一次值是实际

12、值的K2倍（K为变压器变比）。发电机中性点经高 电阻接地后，为定子接地保护提供了电源（即定子接地保护从配电变 压器二次侧引出），便于检测，但人为加大了发电机单相短路电流， 故发生单相接地故障时需保护动作停机。三、我厂主接线方式1）我厂发变组单元接线本期工程2X300MW发电机出口经自冷全连式离相封闭母线与主 变压器压器连接，主变压器高压侧经导线与开关相连，开关通过刀闸 分别与220kV I、II母线相连接，从发电机出口封闭母线引出分支 为高压厂用变压器提供电源。发电机与主变压器之间的离相封闭母线上除高压厂用变压器分支母线外，还有两支分支母线，一支接励磁变，另一支接发电机出口 电压互感器及避雷器

13、。励磁变降压后通过可控硅整流装置将交流电变 为直流电后经灭磁开关、直流励磁母线送入发电机转子。电压互感器 是为了给保护、测量装置提供发电机出口电压信号专门设置的电器设 备，避雷器是为了防止过电压影响发电机、主变压器低压侧绝缘的电 器设备。发电机出线端配置 3 组电压互感器和 1 组避雷器。发电机中性点采用高阻接地方式，经变压器与地相连，变压器二 次侧接电阻,阻值仅有零点几欧姆，该电阻经过变压器反映到一次侧 后达到数百欧姆，这样可以将过电压限制在 2.6 倍额定相电压以下， 故障电流限制在 10-15A 以内，同时为定子接地保护装置提供检测信 号。主变压器选用强迫油循环风冷三相双绕组铜线圈无载调

14、压变压器其容量为380MVA,接线组别为YN,dll，阻抗为20%，电压变比为 236土 2X2.5%/20kV；主变压器高压侧经油气套管接入升压站内 220kV GIS 配电装置，主变压器高压侧中性点直接接地，中性点接地 处设置了接地刀闸、放电间隙及无间隙金属氧化物避雷器。2）本厂升压站系统本厂建设 220kV 升压站一座，升压站 220kV 电气主接线采用双 母线接线型式，母线之间通过母线联络断路器（简称母联）连接，两组 母线上各配备一组 PT, 每条线路都经一台断路器和两组隔离开关分别 接至两组母线上。其接线方式见图出线以两回 220kV 线路接入 220kV 孝义变电站，导线截面选用L

15、GJ-2X400mm2,线路长度约 2X10km。升压站设备采用微机监控系统进行监控，取消常规一对一硬手操 不设模拟屏。受占地约束及环境特点（四级污秽、七度地震区）， 220kV 配电 装置电气设备采用全封闭式组合电器（GIS）布置方式。两台机组共设1台容量为50/31.5-31.5MVA的启/备变，高压电源取自升压站 220kV 母线经降压后供厂用启/备电源。启/备变调压方式采用有载调压方式。高压厂用起动备用变压器中性点直接接地。第二节 厂用电一次接线及其方式一.厂用电概述1. 厂用电和厂用电率发电机组在启动、运转、检修过程中，有大量用电动机拖动的 机械设备，用以保证机组的主要设备和输煤、除灰、除尘及水处理等 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、检 修、照明等用电设备都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。厂用电由发电厂本身供给，其耗电量与电厂类型、机械化和自 动化程度、燃料种类及其燃烧方式、蒸汽参数等因素有关。厂用电耗 电量占发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。厂用电率是发电厂运行的主要经济指标之一，一般凝汽式电厂的 厂用电率为 5一 8。降低厂用电率可以降低电能成本，同时相应 增大了对系统的供电量。2. 对厂用电接线的基本要求发电厂厂用电系统电厂的重要组成部分，合理