发电厂电气主接线课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,5.,长期的实践运行经验的积累是提高可靠性的重要条件。,可靠性和电能质量：,1.,发电厂或变电所所在电力系统中的地位和作用；,2.,发电厂或变电所接入电力系统的方式；,3.,发电厂或变电所的运行方式及负荷性质；,4.,设备的可靠程度直接影响着主接线的可靠性；,灵活性和方便性,经济性和扩建的可能性,投资省,占地面积少,电能损耗少,2,2,主接线的基本接线形式,分类：,有汇流母线,：,单母线,双母线,一台半断路器,4/3,台断路器,变压器母线组,无汇流母线：,单元接线,桥型接线,角型接线,有汇流母线适用范围及优缺点：,进出线较多（一般超过,4,回）,电能的汇集与分配,接线简单清晰、运行方便、利于安装扩建,配电装置占地面积大、设备增多,进出线回路少,不能再扩建和发展,使用开关电器较少、占地面积少,无汇流母线适用范围及优缺点：,操作要求：,QF、QS,在进行操作时，应遵循操作顺序：,即保证,QS、QF“,先通后断”或在等电位状态下进行操作。,Exp：,接通送电：,合QS3 （XQS）,合QS2 （MQS）,合,QF2,停止供电：,断QF2,断QS2,断QS3,思考题：,接通送电,时能否先合,QS2,，,再合,QS3,？,停止供电,时呢？,注 意：,1.,QS4,的作用：,2.,线路隔离开关的装设：,3.,G,（,发电机）与出口,QF,之间可以不装设,QS,检修电路时闭合取代安全接地线的作用（110,kV，35kV）,馈线的用户侧没有电源，可以不装设，若费用不大，为防止过电压的侵入，亦可装设。,原因：,QF1,的检修必须在发电机停机的状态下，但为便于在发电机,单独进行调试，可装设,QS,或设置可拆连接点。,单母线接线的优缺点：,优点：简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、,便于扩建。,缺点：可靠性和灵活性差,适用范围：,6220,kV,系统，只有一台发电机或主变，且出线回路不多的中、,小型发电厂或变电所，不能满足、类用户的要求。,改进型1：,优点：,限制故障范围，分段数,23,段，适用,610,kV,发电厂，,6220,kV,变,电所，提高了供电可靠性和灵活性。,改进型2：,加设旁路母线：不停电检修,检修,QF1,的操作票：,正常时,（,QS3 QS4 QS5 QF2,断，,QS1 QS2 QF1,合）,给,W2,充电：,合,QS3,合,QS4,、,QS5,合,QF2,QF1,退出检修：,断,QS1,、,QS2,断,QF1,注意：,为了检修电源回路断路器期间不允许断电时旁路母线，还,可以与电源连接只需在电源回路中加装旁路开关（如虚线）,改进型3：,QF1,的作用：,分段,旁路,优点：,分段断路器兼作旁路断路器,正常时：,QS3、QS4、QS5,断，,QS1、QS2、QF1,合，单母线分段运行。,QF2,检修时操作票：（,W1,带旁路）,单母线运行：,QS5,合，,W1 、W2,两段母线合并为单母线，,W1,或,W2,检修时，,QS5,断。,2.,步骤是否可以调换？,1.若以,W2,带旁路呢？,思考题：,合,QS5,断,QF1,断,QS2,合,QS4,合,QF1,合,QS8,断,QF2,断,QS6 QS7,分段兼旁路断路器的接线形式：,旁路母线的适应范围：,1.,适应于出线较多的110,kV,及以上的高压配电装置；,2.,35,kV,以下的配电装置一般不设旁路母线，只有在向特殊重要的,、类用户负荷供电，不允许停电检修时，才设置旁路母线；,3.单母线分段带旁路适应进出线不多、容量不大的中、小型发电厂,和,35110,kV,变电所。,二、双母线接线：,具有两组母线（工作母,线,W1、,备用,母线,W2）,各回路都经一台,QF,和,两组,QS,分别与两组母,线连接，母线之间通,过母联断路器连接。,运行特点：,供电可靠,调度灵活,扩建方便,供电可靠,通过倒换操作可检修母线,原则：“先通后断”，先接通备用母线上的隔离开关，,再断开工作母线上隔离开关。,步骤：,1.给备用母线充电,2.倒换开关至备用母线,3.断开母联,QF,及两侧,QS,4.,退出工作母线,调度灵活,2.,单母线分段运行；,1.,单母线运行；,3.,固定连接方式运行；,4.,用母联与系统同期或解列；,5.,单独试验和融冰母线。,扩建方便,优缺点：,供电可靠 调度灵活 扩建方便 有丰富的运行经验。,缺点：,1.配电装置复杂，投资较多；母线故障时，须短时切换,较多电源和负荷,2.隔离开关作为操作电器，容易发生误操作,停电检修出线,优点：,改进型1：,改进型2：,双母线带旁路接线方式；,单母线分段带旁路运行方式,思考：,不停电检修,QF,操作票？,改进型3：,思考题：,结合改进型2画出主接线图，并说明其优缺点。,每两个回路用三个断路器接在两组母线上，即每一回路经一台断路器接至一组母线，两条回路间设一台联络,QF,，,形成一串。,三、一台半断路器接线,运行特点：,1.,任一组母线或,QF,检修都不影响正常供电，,QS,不参与倒闸操作，只承担,隔离电压的任务，减少了误操作的概率。,2.,一个元件故障时（,W、QF）,任何一段母线故障时（或断路器跳开时）不影响正常供电,发生母线的,QF,故障时 只影响一回进出线,联络,QF,故障时,影响该段的两回线。,3.,一个元件检修，另一个故障时,一段母线检修时，另一段母线故障,一台,QF,检修，另一段母线故障 至多影响两回,一台,QF,检修，另一台,QF,故障 （若在一串上，则这一串都停电）,为避免两回跳掉停电，可采用电源交叉布置。,4.线路故障的,QF,拒动,QF、TA,较多，检修量大，进出线回路要为偶数，继电保护比较复杂，一般用于500,kV,级。,优点：,供电可靠，运行调度灵活；,缺点：,适应范围：,220,KV,以上的发电厂和变电所,四、,4/3,（,1,）台断路器接线,1 台,短路器接线,的一个串有四台断路器，接三回进出线,缺点：布置复杂，可靠性降低，,要求电源与负荷容量相匹配。,优点：投资省、调度灵活,五、变压器母线组接线,各出线回路由两台断路器分别接在两组母线上，变压器直接通过隔离开关接到母线上，组成变压器母线组接线。,优点：,调度灵活,电源、负荷可自由分配,安全可靠且利于扩建。,缺点：,变压器故障相当于母线故障。,无汇流母线的电气主接线,特点：,1.使用断路器数量较少出现回路数；,2.结构简单、投资较小；,3.,用于,6220,kV,的电网中,一、单元接线,发电机与变压器直接连接成一个单元，组成发电机变压器组，称为单元接线。,特点：,1.发电机和变压器应配套设置,2.发电机出口不装断路器，为调试方便可装,QS，,对200,MW,以上机组，发电机出口多采用分相封闭母线，亦可不装,QS，,但为调试机组，应留可拆点。,3.,发电机三绕组,（自耦）变压器单元接线：在变压器的,三侧均应装,QF、QS，,以保持与电网之间的联系，但中压,侧为死抽头，影响高、中压电压水平和负荷分配的灵活性。,4.,扩大单元接线（发电机与变压器扩大单元，发电机分裂,绕组变压器扩大单元）均装有,QF,、,QS,。,优点：,接线简单，开关设备少，操作简便；,短路电流相对有母线时少，因单元接线无须,QF，,减少了造价；,扩大单元：减少,T,的台数及高压侧,QF,的数目，并节省了配电装置,及占面积；,适宜一机、一变、一线的厂、所。,缺点：,进出回路数受限制,二、桥型接线：（35,kV110kV）,两台变压器回路通过3台,QF,与两回出线连接，3,QF/4,回。,情况1：若线路出故障，（,a）,需停变压器 （,b）,不需停变压器；,情况2：若变压器检修：（,a）,中,L1、L2,线路不会影响,（,b）,中仅,L2,不受影响；,情况3：（,a）,中穿越功率只通过一台,QF （b）,中经过三台,QF,有穿越功率，变压器需经常检修和切换，线路较短。,输电线较长、鼓掌机率较多而变压器不需经常切换。,外桥用于：,内桥用于：,三、角型接线（环型接线）110,kV 4QF/4,回,运行方式有：,开环、闭环，但其电流差别很大。,防止：,一个断路器另一个,QF,故障，可造成系统解列或分解成两部分运行。,解决方法：,将电源和馈线回路相互交替错开布置或按对角原则连接。,优缺点：,灵活性、可靠性高；但结构复杂、,布置复杂继电保护复杂、扩建不便。,23 发电厂和变电所主变压器的选择,类别：,主变：,向系统或拥护输送功率的变压器。,联络变：,两种电压等级之间交换功率的变压器。,厂（所）变：,只供厂（所）用电。（又称自用变压器）。,一、变压器的容量、台数的确定原则：,1.,选择的依据：,基础资料（原始资料）,输送功率大小；,发电机负荷增长速度及电力系统,510,年发展规划。,与系统的紧密程度；,2.,容量的确定原则：,情况1：,单元接线：主变容量=（,P,机,P,厂用）*（1+10%）：留有10%的裕度。,扩大单元接线：（尽可能采用分裂绕组变）容量：按单元接线的计算原则计算出两台机容量之和来确定。,情况2：,若没有机端负荷时：采用发电机变压器单元接线形式，,容量与发电机容量配套；,情况3：,发电机有机端负荷且有剩余功率向系统输送,发电机全部投入运行：容量=,S,机,S,负,minS,厂,最大一台机组检修或故障时，主变应能重系统倒送功率。容量=,Pmax,还应考虑：负荷可能的增加、变压器的允许过负荷能力（自然油循环：,30%强迫油循环：20%）,最大一台主变停运，其余主变送全部剩余功率70%以上。（已考虑过负荷能力）,水火联营电力系统经济运行，应充分利用水能，主变应有倒送功率可能。,情况4：,联络变容量的确定原则：,应满足两种电压网络在各种不同运行方式下,P,和,Q,的交换；,容量,Simax(a.,最大一台机组故障或检修，通过联络变来满足本侧负荷,的要求；,b.,线路检修或故障时，通过联络变将剩余容量送入另一系统),联络变一般只选一台，以选自耦变为宜，其第三绕组兼作厂用备用电源,或引接无功补偿装置。,情况5：厂（所）主变容量的确定原则：,按510年规划负荷来选择；,主要变电所：考虑一台主变停运，其余容量在记过负荷能力,允许时间内，应满足、类负荷的供电；,一般变电所：一台主变停运，其余变压器容量应满足全部负荷,的70%80%,台数考虑：强联系：主变不少于2台；,弱联系：（610,kV，,备用性质）可装一台；,孤立地区：可设3台主变。,二、主变形式的选择原则：,1.相数的确定：,330,kV,及以下的系统：三相,500,kV,及以上的系统：三相、单相,2.绕组数的确定：,两种电压等级两台双绕组、三绕组、自耦变。,其中：125,MW,及以下三绕组,（但：每个绕组的容量该变压器额定容量的15%),200,MW,及以上：分相封闭母线：双绕组+联络变（第三侧）,扩大单元接线：低压分裂绕组变压器；,110,kV,及以上中性点直接接地：优先选用自耦变。,3.组别的确定：,110,KV,及以上：,YN,35KV：Y 其中性点多通过消弧线圈接地。,35,KV,及以下：,D,主变：YN，d11常规接线。,“全星型”：（,YN，yn0,y0/YN，yn0,yn0,或,YN，y0/YN，yn0）,的优缺点：,相序一致，Z0较大，便于中性点接消弧线圈,三次谐波畸变,4.调压方式的确定,无载（无激磁）调压：2*2.5%,有载调压：2*7.5%,中枢点调压方式：,(1)调压方式：,恒调压：中枢点电压不变102105%,顺调压：高端 不高于102.5%,UN,低端 不高于107.5%,UN,逆调压：高端负荷105%,UN,低端,UN,有载调压的适用范围：,出力变化大，潮流方向不稳定且要求副边电压维持在一定水平；,具有可逆工作点的联络变，要求母线电压恒定；,发电机经常低功率因数下运行。,5.冷却方式的选择：,自然风冷却 7500,kV,*A,以下,强迫油循环水冷却,强迫风冷却 10000,kV,*A,强迫油循环风冷却,强迫油循环导向冷却,水内冷变压器,以,SF6,气体取代变压器油或装设蒸发冷却装置。,2,4,限制短路电流的方法,基本概念,1.电缆：,2.,QF,的型号意义：1 2 34 5 /6 7 8,（1）产品字母代号：,S：,少油断路器,D：,多油断路器,K：,空气断路器,Z：,真空断路器,L：SF6,断路器,（2）安装场所代号：,N：,屋内,W：,屋外,（4）额定电压（,kV）,（6）,额定电流（,kA）；,（7）,额定断开能力（,kA,或,MVA）；,（8）,特殊环境代号。,（3）设计系列序号：以数字1、2、3、4表示；,（5）,其它标志：如改进型,G；,Exp:SN10,-,10/3000,-,750,型,10,kV,、,3000A,、,750MVA,、,10,型屋内式高压少油,QF,X,L,小，,X,C,大,X,L,大,X,C,小,架空线路：,方法：,一、选择适当的主接线形式和运行方式,二、加装限流电抗器,三、采用低压分裂绕组变压器：（扩大单元接线）,1.大容量机组，采用单元接线；（尽可能不采用汇流母线）,2.降压变电所的降压可采用分裂运行方式；（母线硬分段）,3.负荷允许时，双回线路采用单回线供电；,4.环网采用开环运行（在穿越功率最小处）。,目的：,增大系统（计算）阻抗，减少短路电流,缺点：,降低可靠性，灵活性。,一、选择适当的主接线形式和运行方式,二、加装限流电抗器,限制,IK,的目的：,选择轻型,QF：,发电机出口、用户侧、母联,QF、,分段,QF。,QF,额定电流对应的额定短路电流大于实际短路电流，或：,QF,额定电流与所控制电路额定电流相适应，两者额定容量匹配。,轻型,QF：,1.加装普通电抗器：（地点：母线、线路）,2.,加装分裂电抗器,方法,：,1.加装普通电抗器：（地点：母线、线路）,对象：,电缆线路：,X,L,小，,X,C,大,要求：母线电压65%,Ue，,正常时：,U%5%Ue,功率损耗小,选取：额定电流为300600,A，X,L,=36%,的电抗器。,图（,a）,布置在,QF,外侧：,QF,则有可能因切除电抗器故障而损坏。,图（,b）,布置在,QF,内侧：增加了母线系统故障机会。,母线电抗器：,选取：,Ie,：,通常按母线上事故切除最大一台发电机时可能通过,电抗器的电流进行选择，一般取发电机电流的,50%80%,，电抗,取值为,8%12%,2.加装分裂电抗器,自感：,XL=,L,互感,XM=,M=,Lf=f X,L,其互感系数：,f=（0.40.6）,正常运行时,每一分支的电压降为：,u=IX,L,IX,M,=IX,L,（1f）,运行电抗0.5,I X,L,故障短路时：,u=I X,L,结论：短路时的限流作用一样，但正常运行时，,分裂电抗器的电压损失只是普通电抗器的一半。,装设方式：,三、采用低压分裂绕组变压器：（扩大单元接线）,正常时：,短路时：（高压侧开路）,故,故,结论：,正常电抗是短路电抗的0.25倍,分裂绕组出线发生短路：系统侧遇到：,限制,发电机侧遇到：即,限制,2,5,各类发电厂和变电所主接线的特点,一、火力发电厂电气主接线,区域性发电厂：大部分送给系统坑口电厂（凝气式火电厂）,地区性发电厂：大部分送给地区（负荷中心发电厂）热电厂,主接线特点与下列因素有关：,输送容量大小；,电压等级；,出线回路数；,重要性,二、水力发电厂的电气主接线：,1.水力发电厂的特点：,不考虑发电机电压负荷，考虑电能输送入电力系统和地点：江河；,不考虑扩建，一次性确定，可分期施工；,考虑：开挖、回填土方量；,考虑启动速度：迅速,不采用烦琐倒换操作,2.接线特点：,常采用：单元和扩大单元接线,桥型和多角型：进出线不多,还可采用：单母分段、双母线、双母带旁路、一台半,QF,三、变电所的电气主接线,1.与下列因素有关：,地位,负荷性质,出线回路数,设备特点,周围特点,变电所规划容量,2.电气主接线特点：,.主接线的高压侧：,桥型、单母线、双母线及角型接线；,.低压侧：,单母线分段、双母线接线；,610,kV,馈线常选,SN10,、,ZN13,型轻型,QF,。,双母线分段带旁路接线或一台半,QF,接线：超高压又是重,要的枢纽变电所。,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，再,保证,供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，,兼顾,运行、维护方便，尽可能节省投资，就近取材，,力争,设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的,原则,。,2,6.,主接线的设计原则和步骤,一、电气主接线设计原则：,内涵：,1.对主接线设计的要求：,可靠性和电能质量,灵活性和方便性,经济性和扩建的可能性,综合继保、高压,2.设计的依据：,设计任务书（委托书）,设计的技术规程,国家建设方针政策。,二、电气主接线的设计程序,.工程基本建设程序：,可行性研究阶段初步设计阶段技术设计阶段施工设计阶段,.具体设计步骤和内容：,1.对原始资料分析,2.拟定主接线方案,3.短路电流计算,4.主要电器选择,5.绘制电气主接线图,6.工程概算的构成,1.对原始资料分析,.本工程情况,发电厂类型设计规划容量单机容量及台数最大负荷利用小时数及可能的运行方式等,小机组：5万,kW,以下,机组类型,中型机组：520万,kW,大型机组：20万,kW,以上,5000,h,以上基荷,30005000,h,腰荷,核电厂，,200,MW,火电厂，传统式水电厂基荷,3000,h,以下,峰荷,利用小时数,.电力系统情况,近期及远景发展规划（510年），发电厂、变电所所在电力系统中,的位置（地理和容量）和作用，本期工程和远景与电力系统连接方,式以及各级电压中性点接地方式等。,大型发电厂：单：200,MW，,总 1000,MW,中型发电厂：单50,MW200MW,总200,MW1000MW,小型发电厂：单50,MW,以下 总200,MW,以下,发电厂类型,重要发电厂：发电厂容量15%系统容量,变电站类型,大电流接地系统：110,kV,以上，中性点直接接地,小电流接地系统：35,kV,以下，中性点非直接接地,（不接地或经消弧线圈接地）,发电机：中性点非直接接地（经消弧线圈或经接地变压器,接地其二次侧接入高阻）,负荷情况：负荷增长：,L=L,0,*,e,mx,环境资料：温度、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、,地质、海拔高度及地震,设备制造情况：先进性、经济性、可行性,2.拟定主接线方案,综合总投资和年运费,.经济计算比较,综合总投资计算,综合总投资,O,变压器综合投资,配电装置综合投资,不可预见的附加投资,计算式：,O=O,0,（1+a/100）(,万元),a,：,不明显的附加费用比例系数：基础加工、电缆沟道开挖费,用等：,220,Kv,：,70,；,110Kv,：,90,O,0,：,主体设备投资：变压器、开关设备、配电装置及明显的,增修桥梁、公路和拆迁等费用,.年运行费,u,变压器的电能损耗,设备的检修、维护和折旧等费用,计算式：,u=,A,+u,1,+u,2,(,万元),u,1,：,检修、维护费 (0.0220.042),O,u,2,：,折旧费:0.058,O,电能电价(地区实际电价),A:,变压器电能损失,A,随变压器型式不同而异:,i.,双绕组变压器,A=n(P+KQ,0,)+1/n(P,K,+KQ,K,)(S/S,N,)*t(kW*h),n:,相同变压器的台数,K:,无,功经济当量 发电厂:0.22 变电所:0.10.15,Ii,三绕组变压器,容量比：100/100/100、100/100/50,A=n(P+KQ,0,)+1/n(P,K,+KQ,K,)(S,1,2,/S,N,2,+S,2,2,/S,N,2,+S,3,2,/S,N,2,S,N3,2,)*t,容量比：100/50/50,A=n(P+KQ,0,)+1/2n(P,K,+KQ,K,)(S,1,2,/S,N,2,+S,2,2,/S,N,22,S,N2,2,+S,3,2,/S,N,2,S,N3,2,)*t,主接线经济比较方法,i.,静态比较法（抵偿年限法）,以设备、材料和人工等的经济价值固定不变作为前提，认为经济价值与时间无关。,方案,I,：Q,I,大，,U,I,小,方案,II,：Q,II,小，,U,II,大,则：,T=（Q,I,-Q,II,）/（U,II,-U,I,）5,选方案,I，,否则选方案,II,ii.,动态比较法（最小年费法）,以设备、材料和人工费用都在随市场经济的供求关系而变化，,即随时而异。,计算式：,A,C,=O*r,O,(1+r,O,),N,/(1+r,O,),N,-1+u (,为最小),其：,A,C,：,年费用（平均分布在,m+1,到,m+n,期间的,n,年内）,u:,折算年的运行费用,O：,折算到第,m,年的总投资：,O=O,t,(1+r,O,),m-t,27 发电厂电气主接线设计举例,电气主接线的设计，应根据对主接线的基本要求，以设计任务书为依据，技术规范为准绳，即经以下几个阶段：,.对任务书原始资料进行分析，画出主接线框图,草拟主接线方案进行比较,短路电流计算,选择主要电气设备,完成主接线图及设计技术说明书,