主編：李家坤

朱華杰主審：陳光會5電氣主接線發(fā)電廠及變電站電氣設備FADIANCHANGJIBIANDIANZHANDIANQISHEBEI15.1電氣主接線概述15.2電氣主接線的基本形式25.3主變壓器的選擇35.4電氣主接線設計45.5典型電氣主接線方案55電氣主接線目錄25電氣主接線35電氣主接線45.1電氣主接線概述5.1電氣主接線概述5發(fā)電廠、變電站的電氣主接線是指由發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關、電抗器、電容器、互感器、避雷器等高壓電氣設備以及將它們連接在一起的高壓電纜和母線等一次設備，按其功能要求通過連接線連成的用于表示電能的生產、匯集和分配的電氣主回路電路，通常也稱之為電氣一次接線或電氣主系統(tǒng)、主電路。5.1.1電氣主接線的概念及其重要性5.1電氣主接線概述6用規(guī)定的設備圖形和文字符號，按照各電氣設備實際的連接順序繪成的能夠全面表示電氣主接線的電路圖，稱為電氣主接線圖。主接線圖中還標注出了各主要設備的型號、規(guī)格和數量。因為三相系統(tǒng)是對稱的，所以主接線圖常用單線來代表三相接線（必要時某些局部可繪出三相），也稱為單線圖。發(fā)電廠、變電所的電氣主接線可有多種形式。選擇何種電氣主接線，是發(fā)電廠、變電所電氣部分設計中的最重要的問題，對各種電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方式的擬定等都有決定性的影響，并將長期地影響電力系統(tǒng)運行的可靠性、靈活性和經濟性。5.1電氣主接線概述7發(fā)電廠和變電站中的電氣主接線主要作用如下：（1）電氣主接線圖是電氣運行人員進行各種操作和事故處理的重要依據，因此電氣運行人員必須熟悉本廠（或所）電氣主接線圖，了解電路中各種電氣設備的用途、性能及維護、檢查項目和運行操作的步驟等。5.1.2電氣主接線的主要作用5.1電氣主接線概述85.1電氣主接線概述95.1.3對電氣主接線的基本要求5.1電氣主接線概述10發(fā)電廠、變電站的電氣主接線，因建設條件、能源類型、系統(tǒng)狀況、負荷需求等多種因素而異。典型的電氣主接線，線和單元可分為有母線和無母線兩類。有母線類主要包括單母線接線、雙母線接線等；無母線類主要包括橋形接線、多角形接線等。5.1電氣主接線概述115.2電氣主接線的基本形式5.2電氣主接線的基本形式12電氣主接線可分為有匯流母線和無匯流母線兩大類，具體又有多種形式，如圖5.1所示：有匯流母線無匯流母線內橋接線多角形接線外橋接線橋形接線單母線不分段單元及擴大單元接線單母線分段帶旁路單母線分段雙母線單母線雙母線帶旁路一臺半斷路器接線雙母線分段雙母線不分段變壓器---母線組接線電氣主接線圖5.1電氣主接線分類5.2電氣主接線的基本形式13母線也稱為匯流排，起著匯集和分配電能的作用。單母線接線是指只采用一組母線的接線，具體分為單母線不分段接線、單母線分段接線、單母線分段帶旁路接線三種。5.2.1單母線接線5.2電氣主接線的基本形式145.2.1.1單母線不分段接線（1）接線特點當進線和出線回路數不止一回時，為了適應負荷變化和設備檢修的需要，使每一回路引出線均能從任一電源取得電能，或任一電源被切除時仍能保證供電，可在引出回路與電源回路之間用母線WB連接。單母線不分段接線如圖5.2所示。在主接線設備編號中，隔離開關編號前幾位與該支路或支路斷路器編號相同，線路側隔離開關編號尾數為3，母線側隔離開關編號尾數為1（雙母線時是1和2）。5.2電氣主接線的基本形式15圖5.2單母線不分段接線QF—斷路器；QS—隔離開關；QSe—接地隔離刀閘；WB—母線；L—出線

5.2電氣主接線的基本形式16單母線接線的特點是每一回線路均經過一臺斷路器QF和隔離開關QS接于一組母線上。斷路器用于在正?；蚬收锨闆r下接通與斷開電路。斷路器兩側裝有隔離開關，用于停電檢修斷路器時作為明顯斷開點以隔離電壓?？拷妇€側的隔離開關稱為母線側隔離開關（如11QS），靠近引出線側的稱為線路側隔離開關（如13QS）。在電源回路中，若斷路器斷開之后，電源不可能向外送電能時，斷路器與電源之間可以不裝隔離開關，如發(fā)電機出口處。若線路對側無電源，則線路側也可不裝設隔離開關。5.2電氣主接線的基本形式175.2電氣主接線的基本形式18（3）典型操作①線路停電操作。以L1線路停電為例，其操作步驟是：斷開1QF斷路器，檢查1QF確實斷開，斷開13QS隔離開關，斷開11QS隔離開關。停電時先斷開線路斷路器后斷開隔離開關，其原因是斷路器有滅弧能力而隔離開關沒有滅弧能力，必須用斷路器來切斷負荷電流，若直接用隔離開關來切斷電路，則會產生電弧造成短路。停電操作時隔離開關的操作順序是先斷開負荷側隔離開關13QS，后斷開母線側隔離開關11QS。5.2電氣主接線的基本形式19這是因為，如果在斷路器未斷開的情況下，先拉開L1線路側隔離開關13QF，即帶負荷拉隔離開關，此時雖然會發(fā)生電弧短路，但由于故障點仍在線路側，繼電保護裝置將跳開1QF斷路器以切除故障線路，這樣只影響到本線路，對其他回路設備（特別是母線）運行影響甚少。若先斷開母線側隔離開關11QS后斷開負荷側隔離開關13QS，則故障點在母線側，繼電保護裝置將跳開與母線相連接的所有電源側開關，這將導致全部停電，事故影響范圍擴大。5.2電氣主接線的基本形式20②線路送電操作。以L1線路送電為例，其操作步驟是：檢查1QF確實斷開，合上11QS隔離開關，合上13QS隔離開關，合上1QF斷路器。5.2電氣主接線的基本形式21（4）適用范圍單母線不分段接線不能滿足對不允許停電的重要用戶的供電要求，一般用于出線回路較少，對供電可靠性要求不高的6k～200kV電壓等級的中、小型發(fā)電廠與變電站中。5.2電氣主接線的基本形式225.2.1.2單母線分段接線（1）接線特點當引出線數目較多時，為提高供電可靠性，可用斷路器將母線分段，成為單母線分段接線，如圖5.3所示。5.2電氣主接線的基本形式23圖5.3單母線分段接線5.2電氣主接線的基本形式24正常運行時，單母線分段接線有兩種運行方式：①分段斷路器閉合運行。②分段斷路器0QF斷開運行。5.2電氣主接線的基本形式25（2）優(yōu)缺點分析①單母線分段接線的優(yōu)點是：當母線發(fā)生故障時，僅故障母線段停止工作，另一段母線仍繼續(xù)工作；兩段母線可看成是兩個獨立的電源，這就提高了供電可靠性，可保證對重要用戶的供電。②單母線分段接線的缺點是：當一段母線故障或檢修時，該段母線上的所有支路必須斷開，停電范圍較大；任一支路斷路器檢修時，該支路必須停電。5.2電氣主接線的基本形式26（3）適用范圍單母線分段接線與單母線不分段接線相比提高了供電可靠性和靈活性，但在電源容量較大、出線數目較多時，其缺點更加明顯。因此，單母線分段接線用于以下情況：①電壓為6～10kV時，出線回路數為6回及以上，每段母線容量不超過25MW；否則，回路數過多將影響供電可靠性。②電壓為35～63kV時，出線回路數為4～8回為宜。③電壓為110～220kV時，出線回路數為3～4回為宜。5.2電氣主接線的基本形式275.2.1.3單母線分段帶旁路母線接線為克服出線斷路器檢修時該回路必須停電的缺點，可采用增設旁路母線的方法。（1）接線特點圖5.4為單母線分段帶旁路接線的一種情況。旁路母線經旁路斷路器90QF接至Ⅰ、Ⅱ段母線上。正常運行時，90QF回路以及旁路母線處于冷備用狀態(tài)。5.2電氣主接線的基本形式28圖5.4單母線分段帶旁路接線5.2電氣主接線的基本形式29若出線回路數不多，旁路斷路器利用率不高，可將其與分段斷路器合用，并有以下兩種接線形式：①分段斷路器兼作旁路斷路器接線。如圖5.5所示，從分段斷路器0QF的隔離開關內側引接聯絡隔離開關05QS和06QS至旁路母線，在分段工作母線之間再加兩組串聯的分段隔離開關01QS和02QS。正常運行時，分段斷路器0QF及其兩側隔離開關03QS和04QS處于接通位置，聯絡隔離開關05QS和06QS處于斷開位置，旁路母線不帶電。分段隔離開關01QS和02QS可用于檢修分段斷路器0QF，以連通Ⅰ、Ⅱ段母線供電。5.2電氣主接線的基本形式30圖5.5單母線分段斷路器兼作旁路斷路器接線5.2電氣主接線的基本形式31②旁路斷路器兼作分段斷路器接線，如圖5.6所示。正常運行時，兩分段隔離開關01QS、02QS一個投入、一個斷開，兩段母線通過901QS、90QF、905QS、旁路母線、03QS相連接，90QF起分段斷路器的作用。5.2電氣主接線的基本形式32圖5.6旁路斷路器兼作單母線5.2電氣主接線的基本形式33（2）優(yōu)缺點分析單母線分段帶旁路接線與單母線分段相比，優(yōu)點就是出線斷路器故障或檢修時可以用旁路斷路器代路送電，使線路不停電。其缺點是接線相對復雜，開合閘操作順序較為繁鎖。5.2電氣主接線的基本形式34（3）典型操作以圖5.4為例，檢修線路L1的斷路器1QF時，要求線路不停電。其操作順序如下：檢查90QF確實斷開，合上901QS，合上905QS，合上90QF，檢查旁路母線電壓正常；斷開90QF，合上15QS，合上90QF，檢查90QF三相電流平衡；斷開1QF，斷開13QS，斷開11QS，然后按檢修要求做好安全措施，即可對1QF進行檢修，而整個過程L1線路不停電。5.2電氣主接線的基本形式35（4）適用范圍單母線分段帶旁路接線主要用于電壓等級為6～10kV出線較多而且對重要負荷供電的裝置中；電壓等級為35kV及以上有重要聯絡線路或較多重要用戶時也常采用。5.2電氣主接線的基本形式365.2.2.1雙母線不分段接線（1）接線特點不分段的雙母線接線如圖5.7所示。這種接線有兩組母線（I段和Ⅱ段），在兩組母線之間通過母線聯絡斷路器0QF（以下簡稱母聯斷路器）連接；每一條引出線（L1、L2、L3、L4）和電源支路（5QF、6QF）都經一臺斷路器及兩組母線隔離開關分別接至兩組母線上。5.2.2雙母線接線5.2電氣主接線的基本形式37圖5.7雙母線接線5.2電氣主接線的基本形式38（2）優(yōu)缺點分析①可靠性高②靈活性好通過操作可組成如下運行方式：a.母聯斷路器斷開，進出線分別接在兩組母線上，相當于單母分段運行。b.母聯斷路器斷開，一組母線運行，一組母線備用。c.兩組母線同時工作，母聯斷路器合上，兩組母線并聯運行，電源和負荷平均分配在兩組母線上，這是雙母線常采用的運行方式。5.2電氣主接線的基本形式395.2電氣主接線的基本形式40（3）典型操作以下操作均以圖5.7為例說明雙母線不分段接線的典型操作。①I段母線運行轉檢修操作a.正常運行方式：兩組母線并聯運行，L1、L3、5QF接I段母線，L2、L4、6QF接Ⅱ段母線。應使L1、L3出線從I段母線轉接至Ⅱ段母線運行，其操作步驟如下：確認0QF在合閘運行，取下0QF操作電源熔斷器，合上52QS，斷開51QS，合上12QS，斷開11QS，合上32QS，斷開31QS，投上0QF操作電源熔斷器。5.2電氣主接線的基本形式41然后斷開0QF，檢查0QF確已斷開，斷開01QS，斷開02QS，然后退出I段母線電壓互感器，按檢修要求做好安全措施，即可對I段母線進行檢修，而整個操作過程沒有任何回路停電。在此過程中，操作隔離開關之前取下0QF操作電源熔斷器是為了使在操作過程中母聯斷路器0QF不跳閘，確保所操作隔離開關兩側可靠等電位。因為如果在操作過程中母聯斷路器跳閘，則可能會造成帶負荷斷開（合上）隔離開關，造成事故。5.2電氣主接線的基本形式42b.正常運行方式：I段母線為工作母線，Ⅱ段母線為備用母線。其操作步驟如下：依次合上母聯隔離開關01QS和02QS，再合上母聯斷路器0QF，用母聯斷路器向備用母線充電，檢驗備用母線是否完好。若備用母線存在短路故障，母聯斷路器立即跳閘；若備用母線完好時，合上母聯斷路器后不跳閘。5.2電氣主接線的基本形式43然后取下0QF操作電源隔離開關，合上52QS，斷開51QS，合上62QS，斷開61QS，合上12QS，斷開11QS，合上22QS，斷開21QS，合上32QS，斷開31QS，合上42QS，斷開41QS，投上0QF操作電源熔斷器。因為母聯斷路器連接兩套母線，所以依次合上、斷開以上隔離開關只是轉移電流，而不會產生電弧。最后，斷開母聯斷路器0QF，依次斷開母聯隔離開關01QS和02QS。至此，Ⅱ段母線轉換為工作母線，I段母線轉換為備用母線，在上述操作過程中，任一回路的工作均未受到影響。5.2電氣主接線的基本形式44②51QS隔離開關檢修其正常運行方式：兩組母線并聯運行，L1、L3、5QF接I段母線，L2、L4、6QF接Ⅱ段母線。其操作步驟為：只需將L1、L3線路倒換到Ⅱ段母線上運行，然后斷開5QF回路和與51QS隔離開關相連接的I段母線，使5QF斷路器和I段母線都處在停電檢修狀態(tài)，并做好安全措施，51QS隔離開關就可以停電檢修了，具體操作步驟參考操作I段母線運行轉檢修操作。5.2電氣主接線的基本形式45③L1線路斷路器1QF拒動，利用母聯斷路器切斷L1線路其正常運行方式是：兩組母線并聯運行，L1、L3、5QF接I段母線，L2、L4、6QF接Ⅱ段母線。其操作步驟如下：首先利用倒母線的方式將L3回路和5QF回路從I母線上倒到Ⅱ母線上運行，這時L1線路、1QF、I段母線、母聯、Ⅱ段母線形成串聯供電電路，然后斷開母聯斷路器0QF切斷電路，即可保證線路L1可靠切斷。其具體操作步驟可參考前面的操作。5.2電氣主接線的基本形式46（4）適用范圍由于雙母線接線具有較高的可靠性和靈活性，這種接線在大、中型發(fā)電廠和變電站中得到廣泛的應用。它一般用于引出線和電源較多、輸送和穿越功率較大、要求可靠性和靈活性較高的場合，包括：①電壓為6～10kV時，短路容量大、有出線電抗器的裝置。②電壓為35～60kV時，出線超過8回或電源較多、負荷較大的裝置。③電壓為110～220kV時，出線為5回及以上或者在系統(tǒng)中居重要位置、出線為4回及以上的裝置。5.2電氣主接線的基本形式475.2.2.2雙母線分段接線雙母線分段接線如圖5.8所示，I段母線用分段斷路器00QF分為兩組，每組母線與Ⅱ段母線之間分別通過母聯斷路器01QF、02QF連接。這種接線較雙母線接線具有更高的可靠性和更大的靈活性。5.2電氣主接線的基本形式48圖5.8雙母線分段接線5.2電氣主接線的基本形式49當I段母線工作、Ⅱ段母線備用時，它具有單母線分段接線的特點。I段母線的任一組段檢修時，將該組母線所連接的支路倒至備用母線上運行，仍能保持單母線分段運行的特點。當具有3個或3個以上電源時，可將電源分別接到I段的兩組母線和Ⅱ段母線上，用母聯斷路器連通Ⅱ段母線與I段某一組母線，構成單母線分三段運行，可進一步提高供電可靠性。5.2電氣主接線的基本形式50雙母線分段接線主要適用于大容量進出線較多的裝置中，如：（1）電壓為220kV進出線為10～14回的裝置。（2）在6～10kV配電裝置中，當進出線回路數或者母線上電源較多，輸送的功率較大時，短路電流較大，為了限制短路電流、選擇輕型設備、提高接線的可靠性，常采用雙母線分段接線，并在分段處裝設母線電抗器。5.2電氣主接線的基本形式515.2.2.3雙母線帶旁路接線（1）接線特點有專用旁路斷路器的雙母線帶旁路接線如圖5.9所示。旁路斷路器可代替出線斷路器工作，使出線斷路器檢修時線路供電不受影響。雙母線帶旁路接線正常運行多采用兩組母線固定連接方式，即雙母線同時運行的方式，此時母聯斷路器處于合閘位置，并要求某些出線和電源固定連接于I段母線上，其余出線和電源連至Ⅱ段母線。兩段母線固定連接回路的確定既要考慮供電可靠性，又要考慮負荷的平衡，并盡量使母聯斷路器通過的電流最小。5.2電氣主接線的基本形式52圖5.9有專用旁路斷路器的雙母線帶旁路接線5.2電氣主接線的基本形式53雙母線帶旁路接線采用固定連接方式運行時，通常設有專用的母線差動保護裝置。運行時，如果一段母線發(fā)生短路故障，則保護裝置動作，跳開與該母線連接的所有出線、電源和母聯斷路器，維持未發(fā)生故障的母線正常運行。然后，可按操作規(guī)程的規(guī)定將與故障母線連接的出線和電源回路倒換到未發(fā)生故障的母線上運行，重新恢復送電。用旁路斷路器代替某出線斷路器供電時，應將旁路斷路器90QF與該出線對應的母線隔離開關合上，以維持原有的固定連接方式。5.2電氣主接線的基本形式54當出線數目不多，安裝專用的旁路斷路器利用率不高時，可采用母聯斷路器兼作旁路斷路器的接線，以節(jié)省資金，其具體連接如圖5.10（a）、（b）、（c）所示。5.2電氣主接線的基本形式55圖5.10母聯斷路器兼作旁路斷路器接線(a)兩組母線帶旁路；(b)一組母線帶旁路；(c)設有旁路跨條

5.2電氣主接線的基本形式56（2）優(yōu)缺點分析雙母線帶旁路接線大大提高了主接線系統(tǒng)的工作可靠性，當電壓等級較高、線路較多時，因一年中斷路器累計檢修時間較長，這一優(yōu)點更加突出。而母聯斷路器兼作旁路斷路器的接線經濟性比較好，但在代路供電過程中需要將雙母線同時運行改成單母線運行，降低了可靠性。5.2電氣主接線的基本形式57（3）典型操作以圖5.9為例，介紹1QF運行轉檢修，線路不停電的典型操作。其正常運行方式為：采用固定連接方式，1QF、2QF接I段母線，3QF、4QF接Ⅱ段母線，90QF回路以及旁路母線冷備用。其操作步驟如下：①給旁路母線充電，檢查90QF確實斷開，合上901QS，合上905QS，合上90QF，查旁路母線電壓正常。5.2電氣主接線的基本形式58②用旁路斷路器給線路送電，斷開90QF，合上15QS，合上90QF，檢查90QF三相電流平衡。③斷開1QF，檢查1QF確實斷開，斷開13QS，斷開11QS，然后按檢修要求作安全措施，即可對1QF進行檢修。（4）適用范圍這種接線一般用在220kV線路4回及以上出線或者110kV線路6回及以上出線的場合。5.2電氣主接線的基本形式595.2電氣主接線的基本形式605.2.2.5一臺半斷路器接線（1）接線特點一臺半斷路器接線如圖5.11所示，圖示標號中略去了斷路器后的QF和隔離開關后的QS。它有兩組母線，每一回路經一臺斷路器接至一組母線，兩個回路間有一臺斷路器聯絡，形成一串電路（如圖5.11中從50111QS、5011QF，經5012QF、5013QF到50132QS的這一豎串電路），每回進出線都與兩臺斷路器相連，而同一串的兩條進出線共用三臺斷路器，故而得名一臺半斷路器接線或叫做二分之三（3/2）接線。正常運行時，兩組母線同時工作，所有斷路器均閉合。5.2電氣主接線的基本形式61圖5.11一臺半斷路器接線5.2電氣主接線的基本形式625.2電氣主接線的基本形式63一般采用交替布置的原則：重要的同名回路交替接入不同側母線；同名回路接到不同串上；把電源與引出線接到同一串上。這樣布置，可避免聯絡斷路器檢修時，因同名回路串的母線側斷路器故障，使同一側母線的同名回路一起斷開。同時，為使一臺半斷路器接線優(yōu)點更突出，接線至少應有三個串（每串為三臺斷路器）才能形成多環(huán)接線，這樣可靠性更高。5.2電氣主接線的基本形式64（3）典型操作①I段母線由運行轉檢修a.斷開5011QF，檢查5011QF在分閘位置；b.斷開5021QF，檢查502lQF在分閘位置；c.斷開50111QS，檢查50111QS分閘到位；d.斷開50211QS，檢查5021lQS分閘到位；e.進行保護的投退和安全措施后，即可對I段母線進行檢修。5.2電氣主接線的基本形式65②I段母線由檢修轉運行a.拆除全部措施以及進行保護投退切換；b.檢查5011QF確實斷開，合上50111QS，檢查50111QS合閘到位；c.檢查5021QF確實斷開，合上50211QS，檢查50211QS合閘到位；d.合上5011QF，檢查5011QF在合閘位置；e.合上5021QF，檢查5021QF在合閘位置。5.2電氣主接線的基本形式66③1E出線由運行轉檢修a.斷開5012QF，檢查5012QF在分閘位置；b.斷開5013QF，檢查5013QF在分閘位置；c.斷開50136QS，檢查50136QS分閘到位；d.在進行保護的投退和安全措施后，即可對1E線路進行檢修。5.2電氣主接線的基本形式67④1E線路由檢修轉運行a.撤出安全措施和進行保護的投退；b.檢查5012QF確實斷開；c.檢查5013QF確實斷開；d.合上50136QS，檢查50136QS合閘到位；e.合上5013QF，檢查5013QF在合閘位置；f.合上5012QF，檢查5012QF在合閘位置。5.2電氣主接線的基本形式68⑤5012QF由運行轉檢修a.斷開5012QF，檢查5012QF確實斷開；b.斷開50122QS，檢查50122QS分閘到位；c.斷開50121QS，檢查50121QS分閘到位；d.在進行保護的投退和安全措施后，即可對5012QF進行檢修。5.2電氣主接線的基本形式69⑥5012QF由檢修轉運行a.撤除安全措施和進行保護的投退；b.檢查5012QF確實斷開；c.合上50122QS，檢查50122QS合閘到位；d.合上50121QS，檢查50121QS合閘到位；e.合上5012QF，檢查5012QF在合閘位置。5.2電氣主接線的基本形式70（4）適用范圍一臺半斷路器接線廣泛應用于大型發(fā)電廠和變電站的330～500kV配電裝置中。當進出線回路數為6回及以上，并在系統(tǒng)中占重要地位時，宜采用一臺半斷路器接線。5.2電氣主接線的基本形式715.2.2.6變壓器-母線組接線除前面常見的幾種接線之外，還可以采用如圖5.12所示的變壓器母線組接線。這種接線變壓器直接接入母線，各出線回路采用雙斷路器接線（如圖5.12（a）所示）或者一臺半斷路器接線（如圖5.12（b）所示），其調度靈活，電源與負荷可以自由調配，安全可靠，利于擴建。因為變壓器運行可靠性較高，所以直接接入母線，對母線運行不產生明顯的影響。一旦變壓器故障，連接于母線上的斷路器跳開，但不影響其他回路供電，再用隔離開關把故障變壓器退出后，即可進行倒閘操作使該母線恢復運行。5.2電氣主接線的基本形式72圖5.12變壓器-母線組接線（a）雙斷路器接線；（b）一臺半斷路器接線

5.2電氣主接線的基本形式735.2.3.1橋形接線橋形接線適用于僅有兩臺變壓器和兩回出線的裝置中，接線如圖5.13所示。橋形接線僅用三臺斷路器，根據橋回路斷路器（3QF）的位置不同，可分為內橋和外橋兩種接線。橋形接線正常運行時，三臺斷路器均閉合工作。（1）內橋接線內橋接線如圖5.13（a）所示，橋回路置于線路斷路器內側（靠變壓器側），此時線路經斷路器和隔離開關接至橋接點，構成獨立單元；變壓器支路只經隔離開關與橋接點相連，是非獨立單元。5.2.3無母線接線5.2電氣主接線的基本形式74圖5.13橋形接線（a）內橋接線；（b）外橋接線

5.2電氣主接線的基本形式75內橋接線的特點為：①線路操作方便。②正常運行時變壓器操作復雜。③橋回路故障或檢修時兩個單元之間將失去聯系；同時，出線斷路器故障或檢修時將造成該回路停電。為此，在實際接線中可采用設外跨條的方法來提高運行的靈活性。5.2電氣主接線的基本形式76（2）外橋接線外橋接線如圖5.13（b）所示，橋回路置于線路斷路器外側（遠離變壓器側），此時變壓器經斷路器和隔離開關接至橋接點，構成獨立單元；而線路支路只經隔離開關與橋接點相連，是非獨立單元。5.2電氣主接線的基本形式77外橋接線的特點為：①變壓器操作方便。②線路投入與切除時操作復雜。③橋回路故障或檢修時全廠分裂為兩部分，使兩個單元之間失去聯系；同時，出線側斷路器故障或檢修時，將造成該側變壓器停電。為此，在實際接線中可采用設內跨條來提高運行靈活性。5.2電氣主接線的基本形式785.2電氣主接線的基本形式795.2.3.2單元接線單元接線是將不同性質的電力元件（發(fā)電機、變壓器、線路）串聯形成一個單元，然后再與其他單元并列。由于串聯的電力元件不同，單元接線有如下幾種形式：（1）發(fā)電機-變壓器單元接線發(fā)電機變壓器單元接線如圖5.14所示。5.2電氣主接線的基本形式80圖5.14單元接線（a）發(fā)電機雙繞組變壓器單元；（b）發(fā)電機三繞組變壓器單元；（c）發(fā)電機自耦變壓器單元

5.2電氣主接線的基本形式815.2電氣主接線的基本形式82（2）擴大單元接線采用兩臺發(fā)電機與一臺變壓器組成的單元接線稱為擴大單元接線，如圖5.15所示。在這種接線中，為了適應機組開停的需要，每一臺發(fā)電機回路都裝設斷路器，并在每臺發(fā)電機與變壓器之間裝設隔離開關，以保證停機檢修的安全。裝設發(fā)電機出口斷路器的目的是使兩臺發(fā)電機可以分別投入運行或當任一臺發(fā)電機需要停止運行或發(fā)生故障時，可以操作該斷路器，而不影響另一臺發(fā)電機與變壓器的正常運行。5.2電氣主接線的基本形式83圖5.15擴大單元接線（a）發(fā)電機

雙繞組變壓器擴大單元接線；（b）發(fā)電機分裂繞組變壓器擴大單元接線

5.2電氣主接線的基本形式845.2電氣主接線的基本形式85（3）發(fā)電機-變壓器-線路單元接線發(fā)電機變壓器線路單元接線如圖5.16所示。它是將發(fā)電機、變壓器和線路直接串聯，中間除了自用電外沒有其他分支引出。這種接線實際上是發(fā)電機變壓器單元和變壓器線路單元的組合，常用于l～2臺發(fā)電機、一回輸電線路，且不帶近區(qū)負荷的梯級開發(fā)的水電站，以把電能送到梯級開發(fā)的聯合開關站。5.2電氣主接線的基本形式86圖5.16發(fā)電機-變壓器-線路單元接線5.2電氣主接線的基本形式875.2.3.3多角形接線多角形接線也稱為多邊形接線，如圖5.17所示。它相當于將單母線按電源和出線數目分段，然后連接成一個環(huán)形的接線，比較常用的有三角形、四角形、五角形接線。5.2電氣主接線的基本形式88圖5.17多角形接線（a）四角形接線；（b）多角形接線

5.2電氣主接線的基本形式89多角形接線具有如下特點：①每個回路位于兩個斷路器之間，具有雙斷路器接線的優(yōu)點，檢修任一斷路器都不中斷供電。②所有隔離開關只用作隔離電器使用，不作操作電器用，故容易實現自動化和遙控控制。③正常運行時，多角形是閉合的，任一進出線回路發(fā)生故障僅使該回路斷開，其余回路不受影響，因此運行可靠性高。④任一斷路器故障或檢修時，則形成開環(huán)運行，此時若環(huán)上某一元件再發(fā)生故障就會出現非故障回路被迫切除并將系統(tǒng)解裂。這種缺點隨角數的增加更為突出，故多角形接線最多不超過六角。5.2電氣主接線的基本形式90⑤開環(huán)和閉環(huán)運行時流過斷路器的工作電流不同，這將給設備選擇和繼電保護整定帶來一定的困難。⑥此接線的配電裝置不便于擴建和發(fā)展。因此，多角形接線多用于最終容量和出線數已確定的110kV及以上電壓等級的水電廠中，且接線不宜超過六角形。5.2電氣主接線的基本形式915.3主變壓器的選擇5.3主變壓器的選擇925.3主變壓器的選擇93變壓器的運行可靠性高，發(fā)生故障的幾率小，檢修周期長，損耗低，所以在選擇時一般不考慮主變壓器的備用。主變壓器臺數的選擇是與發(fā)電廠（變電站）的接入方式、機組的臺數、容量及基本接線方式密切相關，大體上要求主變應與其他的各個環(huán)節(jié)的可靠性應相一致。5.3.1主變臺數的選擇5.3主變壓器的選擇94變電站主變壓器臺數可按如下原則確定：（1）對于只供電給二類、三類負荷的變電站，原則上只裝設一臺變壓器。（2）對于供電負荷較大的城市變電站或有一類負荷的重要變電站，應選用兩臺相同容量的主變壓器。每臺變壓器的容量應滿足一臺變壓器停運后，另一臺變壓器能供給全部一類負荷的需要；在無法確定一類負荷所占比重時，每臺變壓器的容量可按計算負荷的60%～80%選擇。5.3主變壓器的選擇95（3）對于大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側已構成環(huán)網的情況下，以裝設兩臺主變壓器為宜；對地區(qū)性孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站，在設計時應考慮裝設三臺主變壓器的可能性；對于規(guī)劃只裝兩臺主變壓器的變電站，其變壓器的基礎宜按大于變壓器容量的1～2級設計。5.3主變壓器的選擇965.3.2主變容量的選擇5.3主變壓器的選擇97變電站的容量是由供電地區(qū)供電負荷（綜合最大負荷）決定的，如果已知供電地區(qū)的計算負荷，則變電站容量為：式中——變電站計算負荷，kW；——平均功率因數，一般取0.6～0.8。（5.1）5.3主變壓器的選擇98主變容量的確定可按以下方法選擇：（1）發(fā)電機-變壓器單元接線中，主變的容量應與所接的發(fā)電機的容量相配套；擴大單元接線的變壓器容量應不小于擴大單元中發(fā)電機總的視在功率。（2）接于發(fā)電機匯流主母線上的一臺主變，其容量應為該母線上發(fā)電機的總容量扣除接在該母線上的近區(qū)負荷的最小值。5.3主變壓器的選擇99（3）接于發(fā)電機匯流主母線上的兩臺并聯運行的主變，其總容量也按上述原則(2)選擇。由于并聯運行的變壓器的功率分配與變比、短路阻抗有關，因此，兩主變應盡量采用同型號、同容量甚至相同廠家的同一批產品。（4）接于發(fā)電機匯流母線上的兩臺非并列運行的主變，一臺與電網相連，另一臺接負荷。則第一臺主變壓器的容量應為接于該母線的發(fā)電機總容量減去另一臺主變與近區(qū)變的最小負荷之和。另一臺主變容量則按所送最大的視在功率確定。5.3主變壓器的選擇100（5）梯級聯合開發(fā)的中心水電站，其主變容量應在考慮本站情況的基礎上再加上由其他梯級電站轉送來的最大功率。實際選擇的變壓器容量是在根據上述原則選擇的基礎上取相近并稍大的標準值。5.3主變壓器的選擇1015.3.3主變型式的選擇5.3主變壓器的選擇1025.3.3.2繞組數的確定國內電力系統(tǒng)中采用的變壓器按其繞組數分類有雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等變壓器。如以兩種升高電壓級向用戶供電或與系統(tǒng)連接時，可以采用兩臺雙繞組變壓器或三繞組變壓器，亦可選用自耦變壓器。5.3主變壓器的選擇103在110kV及以上高、中壓側中性點均直接接地的電網中，凡需選用三繞組變壓器的場所，均可優(yōu)先選用自耦變壓器，因為它損耗小、體積小、效率高，具有較好的經濟效益，但限制短路電流的效果較差，故變比不宜過大。當機組為125MW及以下容量的發(fā)電廠有兩級升高電壓時，一般優(yōu)先考慮采用三繞組變壓器。但當兩種升高電壓的負荷相差很大，流過三繞組變壓器某一側的功率經常小于該變壓器額定容量的15%時，則宜選兩臺雙繞組變壓器。5.3主變壓器的選擇104對于200MW及以上的機組，其升壓變壓器一般不選用三繞組變壓器。否則，發(fā)電機出口必須設置十分昂貴的大容量斷路器。聯絡變壓器一般都選用三繞組變壓器（多為自耦三繞組變壓器），其第三繞組（低壓繞組）可接發(fā)電廠廠用啟動／備用變壓器，并可接大功率無功設備（調相機、靜止補償器或并聯電抗器）。5.3主變壓器的選擇1055.3.3.3繞組連接組別的確定變壓器三相繞組的連接組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式有星形“Y（y）”和三角形“D（d）”兩種，對于高壓繞組分別用大寫字母D、Y表示，中間或低壓繞組分別用小寫字母d、y表示，對于有中性點引出線的星形連接方式在字母后面加一個N（或n）。高、中、低壓繞組連接字母標志按額定電壓遞減次序標注，中、低壓繞組連接字母后緊接著標出其相位移時鐘序數。5.3主變壓器的選擇106變壓器三相繞組的連接方式應根據具體工程來確定。對于三相雙繞組變壓器的高壓側，110kV及以上電壓等級均為中性點直接接地系統(tǒng)，三相繞組都采用“YN”連接；35kV及以下采用“Y”連接；對于三相雙繞組變壓器的低壓側，三相繞組采用“d”連接，若低壓側電壓等級為380／220V，則三相繞組采用“yn0”連接。5.3主變壓器的選擇107在變電站中，為了限制三次諧波，主變壓器接線組別一般都選用YNd11常規(guī)連接。近年來，國內外亦有采用全星形連接組別的變壓器。所謂“全星形”變壓器，一般是指高低壓側全為星形連接，其連接組別為：YNyn0y0（YNyn0yn0）或YNy0（YNyn0）的三繞組變壓器或自耦變壓器。由于相位一致，故在與35kV電網并列時比較方便，而且零序阻抗較大，有利于限制短路電流，同時也便于在中性點處連接消弧線圈。但是，由于全星形變壓器三次諧波無通路，因此，將引起正弦波電壓畸變，并對通信設備發(fā)生干擾，同時對繼電保護整定的準確度和靈敏度均有影響。5.3主變壓器的選擇1085.3.3.4調壓方式的確定為了保證變電站的供電質量，電壓必須維持在允許范圍內。通過切換變壓器的分接頭開關，改變變壓器高壓側繞組匝數，從而改變其變比，可實現電壓調整。其切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱為無勵磁調壓（或無載調壓）。另一種是帶負荷切換，稱為有載調壓。5.3主變壓器的選擇109在發(fā)電廠中，升壓主變壓器一般不必采用有載調壓變壓器。但接于出力變化大的發(fā)電機電壓母線的主變壓器，或功率方向常常變化的聯絡變壓器以及一些廠用高壓變壓器，則常選用有載調壓變壓器。5.3主變壓器的選擇1105.3.3.5冷卻方式的選擇電力變壓器的冷卻方式隨其型號和容量不同而異，一般有以下幾種類型：（1）自然風冷卻（2）強迫空氣冷卻。它又簡稱風冷式（3）強迫油循環(huán)水冷卻（4）強迫油循環(huán)風冷卻（5）強迫油循環(huán)導向冷卻（6）水內冷變壓器5.3主變壓器的選擇1115.4電氣主接線設計5.4電氣主接線設計1125.4.1電氣主接線設計的地位及步驟5.4電氣主接線設計113在電力建設項目的“初步可行性研究”階段，電氣專業(yè)的工作量很小，主要是配合系統(tǒng)專業(yè)就出線條件、總體布置等提出設想。在電力建設項目被批準后正式進入“可行性研究”階段，需提交《可行性研究報告》。電氣專業(yè)應在其中的“工程設想”一節(jié)中說明電廠主接線方案的比較和選擇、各級電壓出線回路數和方向、主要設備選擇和布置等，并提供電氣主接線圖。5.4電氣主接線設計114在上級正式下達《電力建設項目設計任務書》后，設計工作進入初步設計階段。初步設計其實是工程建設中特別重要的設計階段，所有重大事項和各種設計方案經過反復和充分的論證后，基本都作出了選擇和決定，最后提交初步設計說明書和相關圖紙。5.4電氣主接線設計1155.4電氣主接線設計1165.4電氣主接線設計117電氣主接線的設計是發(fā)電廠或變電站電氣設計的主體，必須以設計任務書為依據，以國家相關的法規(guī)、規(guī)程為準則，結合工程的具體特點，全面地、綜合地加以分析，設計出可靠性高、運行方便靈活而又經濟合理的最佳方案。5.4.2電氣主接線的設計原則5.4電氣主接線設計1185.4電氣主接線設計119③發(fā)電廠最大機組的單機容量應不大于系統(tǒng)總容量的10%。④一個發(fā)電廠內發(fā)電機組的容量等級不宜過多，最好只有1～2種，且同容量機組應盡量選用同一型式，以方便管理、運行和維護。5.4電氣主接線設計120（2）對電壓等級及接入系統(tǒng)方式的考慮①大、中型發(fā)電廠的電壓等級不宜多于3級（發(fā)電機電壓一級，升高電壓一級或兩級）。大型發(fā)電機組要直接升壓接入系統(tǒng)主網（目前指330～500kV超高壓系統(tǒng)）；地區(qū)電廠接入110～220kV系統(tǒng)。②一般發(fā)電廠與系統(tǒng)的連接應有兩回或兩回以上線路，并接于不同的母線段上，不應因線路故障造成“窩電”現象。5.4電氣主接線設計121個別地方電廠以供給本地負荷為主，僅有少量剩余功率送入系統(tǒng)時，也可以用一回線路與系統(tǒng)連接。③35kV及以上高壓線路多采用架空線路，10kV線路可用架空線路，也可用電纜線路。5.4電氣主接線設計122（3）對保證負荷供電可靠性的考慮①對于一級負荷必須有兩個獨立電源供電，且當任何一個電源失去后，能保證對全部一級負荷不間斷供電。②對于二級負荷一般也要有兩個獨立電源供電，且當任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負荷供電。③對于三級負荷一般只需要一個電源供電。5.4電氣主接線設計123（4）其他方面的綜合考慮其他應考慮因素也很多，如主要設備的供貨廠家、交通運輸、環(huán)境、氣象、地震、地質、地形及海拔高度等，都會影響電氣主接線的設計，須綜合加以考慮。5.4電氣主接線設計1245.4.3電氣主接線方案的技術比較5.4電氣主接線設計1255.4.3.1對電氣主接線可靠性的一般考慮（1）運行實踐是電氣主接線可靠性的客觀衡量標準。國內外長期積累的運行實踐經驗在評價可靠性時起決定性作用。目前，常被選用的主接線類型并不很多。（2）可靠性概念不是絕對的。不能脫離發(fā)電廠和變電站在系統(tǒng)中的地位和作用，脫離負荷的重要程度，片面地追求高可靠性，對某一電廠而言，可靠性不夠高的一種主接線形式，對另外一個電廠則可能是合適的。5.4電氣主接線設計1265.4.3.2衡量主接線可靠性的具體標志（1）斷路器檢修時，能否不影響供電。（2）線路、斷路器甚至母線故障以及母線檢修時，停運的回路數和停運時間的長短，能否保證對重要用戶的供電。（3）發(fā)電廠或變電站全部停運的可能性。5.4電氣主接線設計1275.4.3.3對大機組超高壓主接線提出的可靠性準則大機組或超高壓變電所的容量巨大，供電范圍廣，在電力系統(tǒng)中的地位十分重要。當發(fā)生事故時會造成難以估量的損失，因此對大機組超高壓電氣主接線的可靠性要求極高，特別要避免因母線故障而導致全廠（所）性停電事故的發(fā)生。參照國外經驗并結合國內工程設計中遇到的實際情況，我國提出的大機組（300MW及以上）超高壓（500kV）電氣主接線可靠性準則如下：5.4電氣主接線設計128（1）任何斷路器檢修，不得影響對用戶的供電。（2）任一臺進出線斷路器故障或拒動，不應切除一臺以上機組及相應線路。（3）任一臺斷路器檢修并與另一臺斷路器故障或拒動相重合，以及當分段或母聯斷路器故障或拒動時，不應切除兩臺以上發(fā)電機組，不宜切除兩回以上超高壓線路。（4）一段母線故障（或連接于母線上的進出線斷路器故障或拒動），宜將故障范圍限制到不超過整個母線的1/4；當分段或母聯斷路器故障時，其故障范圍宜限制到不超過整個母線的1/2。5.4電氣主接線設計1295.4.3.4電氣主接線可靠性計算簡介可靠性是指一個元件、設備或系統(tǒng)，在預定時間內完成規(guī)定功能的能力，常用可靠度表示無故障（成功）的概率，用不可靠度表示故障（失敗）的概率?，F代電力系統(tǒng)中，一般以每年用戶不停電時間占全年的百分比來表示供電的可靠性，先進的指標都在99.9%以上，即每年用戶停電時間不會超過8.76h。可靠性計算是以概率論和數理統(tǒng)計學為基礎的。5.4電氣主接線設計130為開展這一工作，需要較長時期地積累和整理有關設備元件的實際故障率（每年發(fā)生故障的次數）、檢修周期和檢修時間等基礎資料，其中尤以斷路器的故障率最為重要。同時還需指出，已取得的數據資料不是一成不變的，隨著設備本身質量和運行、檢修水平的提高，這些數據亦應不斷加以修正才能反映真實情況。這是一項涉及面很廣且十分繁復的系統(tǒng)性工作。此外，主接線系統(tǒng)包括了為數甚多的設備。利用建立數學模型的方法來計算其可靠性相當復雜，現今試用的“表格法”等幾種近似計算方法還不夠完善，例如，對如何計算繼電保護和二次回路對主接線可靠性的影響，目前尚無實用的方法。5.4電氣主接線設計1315.4.4主接線方案的經濟比較5.4電氣主接線設計132（5.2）5.4電氣主接線設計1335.4.4.2計算年運行費用年運行費用主要包括一年的電能損耗費和電氣設備每年的折舊費及維護檢修費。（1）設備折舊費U1對于變壓器：對于配電裝置：則設備折舊費為：（5.3）（5.4）5.4電氣主接線設計134（2）設備維修費U2（5.5）5.4電氣主接線設計135（3）電能損耗費設電能價格為α元/kW·h（取各地實際電價），主變壓器每年電能損耗為ΔA（kW·h），則全年電能損耗費為αΔA。一臺雙繞組變壓器全年電能損耗為：式中ΔP0——變壓器的空載有功損耗，kW； ΔPk——變壓器的短路有功損耗，kW； Se——變壓器的額定容量，kV·A； Smax——變壓器通過的最大負荷，kV·A；（kW·h）

（5.6）5.4電氣主接線設計136 T——變壓器一年中的運行小時數，h； τ——變壓器的最大負荷損耗時間，h，其值可由表5.1查出。（祥見課本167頁）一臺三繞組變壓器全年電能損耗為：式中S1、S2、S3——經過變壓器高、中、低壓繞組的最大負荷，kV·A；（kW·h）

（5.7）5.4電氣主接線設計137表5.1最大功率損耗時間τ值（h）5.4電氣主接線設計138 τ1、τ2、τ3——變壓器高、中、低壓繞組的最大負荷損耗時間，s； ΔPk1、ΔPk2、ΔPk3——折合到變壓器額定容量Se的變壓器高、中、低壓繞組的短路損耗，kW。ΔPk1、ΔPk2、ΔPk3的換算公式如下：（kW）

（kW）

（5.8）（5.9）5.4電氣主接線設計139式中 、 、 ——三繞組變壓器產品手冊中給出的短路損耗值，kW。當變壓器的容量比不是100/100/100時（如是100/100/50時），則還需換算一次，即用去乘 、 ，而 不變。最后，參與比較的方案年運行費用為：（kW）

（5.10）（5.11）5.4電氣主接線設計1405.4電氣主接線設計1415.4電氣主接線設計142（5.12）5.4電氣主接線設計143（5.13）5.4電氣主接線設計144（2）動態(tài)比較法發(fā)電廠建設工期一般較長，各種費用支付時間不同，就會有不同的效益。在方案比較時應充分計算資金的時間效益，須進行動態(tài)比較。按照我國《電力工程經濟分析暫行條例》規(guī)定，采用“最小年費用法”進行方案的動態(tài)比較。最小年費用法是將參加比較的諸方案計算期內的全部支出費用折算到某一年，然后計算同一時期內的等年值費用（即年費用）后進行比較，年費用低的方案即為經濟最優(yōu)方案。5.4電氣主接線設計1455.5典型電氣主接線方案5.5典型電氣主接線方案1465.5.1.1水力發(fā)電廠電氣主接線的特點（1）水力發(fā)電廠建在有水能資源處，一般離負荷中心較遠，當地負荷很小甚至沒有，電能絕大部分要以較高電壓輸送到遠方。因此，主接線中可不設發(fā)電機電壓母線，多采用發(fā)電機變壓器單元接線或擴大單元接線。單元接線能減少配電裝置占地面積，也便于水電廠自動化調節(jié)。5.5.1水力發(fā)電廠的電氣主接線5.5典型電氣主接線方案147（2）水力發(fā)電廠的電氣主接線應力求簡單，主變臺數和高壓斷路器數量應盡量減少，高壓配電裝置應布置緊湊、占地少，以減少在狹窄山谷中的土石方開挖量和回填量。（3）水力發(fā)電廠的裝機臺數和容量大都一次確定，高壓配電裝置也一次建成，一般不考慮擴建問題。這樣，除可采用單母線分段、雙母線不分段、雙母線帶旁路及3/2斷路器接線外，橋形和多角形接線也應用較多。5.5典型電氣主接線方案148（4）水力發(fā)電機組啟動快，啟停時額外耗能少，常在系統(tǒng)中擔任調頻、調峰及調相任務，因此機組開停頻繁，運行方式變化大，主接線應具有較好的靈活性。（5）水力發(fā)電機組的運行控制比較簡單，較易實現自動化，為此，電氣主接線應盡量避免以隔離開關作為操作電器。5.5典型電氣主接線方案1495.5典型電氣主接線方案150圖5.18大型水力發(fā)電廠的電氣主接線（a）某大型水電廠電氣主接線；（b）葛洲壩（大江）水電廠主接線（隔離開關等略）

5.5典型電氣主接線方案1515.5.1.3中型水力發(fā)電廠的電氣主接線如圖5.19所示，某水電廠共有4臺發(fā)電機，G1～Ｇ4中每2臺發(fā)電機與1臺升壓變壓器構成擴大單元接線。其中T1為低壓繞組分裂的變壓器，T2為一臺自耦變壓器，高壓與中壓分別聯絡220kV和110kV兩級升高電壓，第三繞組則分裂為兩個相同的低壓繞組與兩臺發(fā)電機相連。發(fā)電機G5、G6分別經雙繞組升壓變壓器升壓后在高壓側并為一點接入110kV系統(tǒng)。這種接線稱為聯合單元接線，能節(jié)省高壓側斷路器和隔離開關的數量，并使高壓側接線簡化，以減少占地面積。其220kV和110kV電壓級都采用了五角形接線。5.5典型電氣主接線方案152圖5.19某水力發(fā)電廠電氣主接線（略去隔離開關等）5.5典型電氣主接線方案1535.5.2火力發(fā)電廠的電氣主接線5.5典型電氣主接線方案1545.5典型電氣主接線方案155220～500kV電壓等級的配電裝置都采用可靠性較高的接線形式，如雙母線不分段、雙母線帶旁路、雙母線四分段帶旁路以及更為靈活可靠的3/2斷路器接線等。5.5典型電氣主接線方案1565.5典型電氣主接線方案1575.5典型電氣主接線方案1585.5典型電氣主接線方案