电气主接线及设计-课件.ppt
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- 电气 接线 设计 课件
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1、 电气主接线及设计l 第一节第一节 电气主接线设计原则和程序电气主接线设计原则和程序 l 第二节第二节 主接线的基本接线形式主接线的基本接线形式(重点)(重点)l 第三节第三节 主变压器的选择(了解)主变压器的选择(了解)l 第四节第四节 限制短路电流的方法限制短路电流的方法(重点)(重点)l 第五节第五节 电气主接线设计举例电气主接线设计举例 Main electric wiring(diagram)第一节 电气主接线的基本要求l电气主接线电气主接线:也称为电气主系统或电气一次接线。它是:也称为电气主系统或电气一次接线。它是由电气一次设备按电力由电气一次设备按电力生产的顺序和功能要求生产的顺
2、序和功能要求连接而成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。的主体,也是电力系统网络的重要组成部分。l电气主接线反映了电气主接线反映了: 1) 1)发电机、变压器、线路、断路器和隔离开关等有关电发电机、变压器、线路、断路器和隔离开关等有关电气设备的气设备的数量数量。 2)2)各回路中电气设备的各回路中电气设备的连接关系连接关系。基本概念l电气主接线直接关系到电力系统运行的可靠性、灵活性电气主接线直接关系到电力系统运行的可靠性、灵活性和安全性,直接影响发电厂、变电所电气设备的选择,和安全性,直
3、接影响发电厂、变电所电气设备的选择,配电装置的布置,保护与控制方式选择和检修的安全与配电装置的布置,保护与控制方式选择和检修的安全与方便性。所以方便性。所以电气主接线是电力设计、运行、检修部门电气主接线是电力设计、运行、检修部门以及有关技术人员必须深入掌握的主要内容以及有关技术人员必须深入掌握的主要内容。l电气主接线图电气主接线图:就是用国家规定的:就是用国家规定的电气设备图形与文字电气设备图形与文字符号符号,详细表示电气主接线组成的电路图。电气主接线,详细表示电气主接线组成的电路图。电气主接线图一般用图一般用单线图单线图表示表示( (即用单相接线表示三相系统即用单相接线表示三相系统) ),但
4、,但对三相接线不完全相同的局部图面对三相接线不完全相同的局部图面 ( (如各相中电流互感如各相中电流互感器的配置器的配置) )则应画成三线图。则应画成三线图。对电气主接线的基本要求 对电气主接线的基本要求,概括的说包括对电气主接线的基本要求,概括的说包括可靠性、灵活性和经济性三方面:可靠性、灵活性和经济性三方面:l1. 1.保证必要的供电可靠性和电能的质量;保证必要的供电可靠性和电能的质量;l2.2.具有一定的运行灵活性;具有一定的运行灵活性;l3.3.操作应尽可能简单、方便;操作应尽可能简单、方便;l4.4.应具有扩建的可能性;应具有扩建的可能性;l5.5.技术上先进,经济上合理。技术上先进
5、,经济上合理。一、可靠性l (1) (1) 电能生产的特点要求电气主接线首先应满电能生产的特点要求电气主接线首先应满足可靠性的要求。电能不能大量储存,发电、足可靠性的要求。电能不能大量储存,发电、输电和用电必须在同一瞬间完成的,任何一个输电和用电必须在同一瞬间完成的,任何一个环节出现故障都会造成供电中断。环节出现故障都会造成供电中断。l (2(2)可靠性不是绝对的可靠性不是绝对的,对于不重要的用户,对于不重要的用户,太高的可靠性将造成浪费。分析主接线的可靠太高的可靠性将造成浪费。分析主接线的可靠性时,要考虑性时,要考虑发电厂与变电所在电力系统中的发电厂与变电所在电力系统中的地位和作用地位和作用
6、、负荷的性质负荷的性质、设备的可靠性和运、设备的可靠性和运行实践等因素。行实践等因素。1.分析和评估主接线可靠性时应该考虑的几个问题(1)发电厂与变电所在系统中的地位和作用发电厂与变电所在系统中的地位和作用 对于大、中型发电厂和变电所,在电对于大、中型发电厂和变电所,在电力系统中的地位非常重要,其电气主接力系统中的地位非常重要,其电气主接线应具有很高的可靠性。对于小型发电线应具有很高的可靠性。对于小型发电厂和变电所就没有必要过分地追求过高厂和变电所就没有必要过分地追求过高的可靠性而选择复杂的主接线形式。的可靠性而选择复杂的主接线形式。l目前,我国的目前,我国的发电机单机容量大小划分为发电机单机
7、容量大小划分为: 50MW以下的发电机组为小型机组;以下的发电机组为小型机组; 50200MW的发电机组为中型机组;的发电机组为中型机组; 200MW以上的发电机组为大型机组。以上的发电机组为大型机组。l发电厂容量大小划分为发电厂容量大小划分为: 总装机容量在总装机容量在100MW以下的发电厂为小型发电厂;以下的发电厂为小型发电厂; 总装机容量在总装机容量在100250MW的发电厂为中型发电厂;的发电厂为中型发电厂; 总装机容量在总装机容量在2501000MW的发电厂为大中型发电厂;的发电厂为大中型发电厂;总装机容量在总装机容量在1000MW以上的发电厂为大型发电厂。以上的发电厂为大型发电厂。
8、(2)用户的负荷性质用户的负荷性质 电力用户负荷按照其对供电可靠性的要求分为三个等级,即电力用户负荷按照其对供电可靠性的要求分为三个等级,即I、 、III类负荷。类负荷。 I类负荷类负荷 对这类负荷突然中断供电,将造成人身伤亡,或造成对这类负荷突然中断供电,将造成人身伤亡,或造成重大设备损坏,或给国民经济带来重大的损失。任何时候都不允许重大设备损坏,或给国民经济带来重大的损失。任何时候都不允许停电。停电。 类负荷类负荷 对这类负荷突然中断供电将造成生产设备局部破坏,对这类负荷突然中断供电将造成生产设备局部破坏,或造成生产流程紊乱且难以恢复,或出现大量废品和减产,因而在或造成生产流程紊乱且难以恢
9、复,或出现大量废品和减产,因而在经济上造成一定损失。必要仅允许短时间停电。经济上造成一定损失。必要仅允许短时间停电。 III类负荷类负荷 I类和类和类负荷之外的其它负荷。对供电没有特殊的类负荷之外的其它负荷。对供电没有特殊的要求,可以较长时的停电。要求,可以较长时的停电。 由此可见,由此可见,对于带对于带I,II类型负荷的发电厂与变电所应该选择可类型负荷的发电厂与变电所应该选择可靠性较高的主接线形式靠性较高的主接线形式。(3)设备的可靠性)设备的可靠性 电气主接线是由电气设备组成的,选择可靠电气主接线是由电气设备组成的,选择可靠性高、性能先进的电气设备是保证主接线可靠性性高、性能先进的电气设备
10、是保证主接线可靠性的基础。的基础。(4)运行实践)运行实践 应重视国内外长期积累的运行实践经验,优应重视国内外长期积累的运行实践经验,优先选用经过长期实践考验的主接线形式。先选用经过长期实践考验的主接线形式。2.定性分析和衡量主接线可靠性的评判标准 主接线可靠性的评判方法:主接线可靠性的评判方法:定性分析定性分析和定量计算和定量计算( (可可靠性计算靠性计算) )。定性分析和衡量主接线可靠性的定性分析和衡量主接线可靠性的评判标准评判标准: 1) 1)断路器检修时,能否不影响供电。断路器检修时,能否不影响供电。2)2)母线母线( (或断路器或断路器) )故障以及母线或母线隔离开关检修时,停运的回
11、路故障以及母线或母线隔离开关检修时,停运的回路 数的多少和停电时间的长短;能否保证对数的多少和停电时间的长短;能否保证对I I类负荷和大部分类负荷和大部分I I,II II类负类负 荷的供电。荷的供电。3)3)发电厂、变电所全部停运的可能性。发电厂、变电所全部停运的可能性。4)4)大机组和超高压的电气主接线能否满足对可靠性的特殊要求,如大机组和超高压的电气主接线能否满足对可靠性的特殊要求,如 是否危及电力系统稳定运行。是否危及电力系统稳定运行。二、灵活性l(1)(1)调度灵活调度灵活:能按照调度的要求,方便而灵活地投切机:能按照调度的要求,方便而灵活地投切机组、变压器和线路,调配电源和负荷,以
12、满足在正常、组、变压器和线路,调配电源和负荷,以满足在正常、事故、检修等运行方式下的切换操作要求。事故、检修等运行方式下的切换操作要求。l(2)(2)检修安全、方便检修安全、方便:可以方便地停运断路器、母线等,:可以方便地停运断路器、母线等,而不致影响电网的运行和对其它用户的供电,应尽可能而不致影响电网的运行和对其它用户的供电,应尽可能的使操作步骤少,便于运行人员掌握,不易发生误操作。的使操作步骤少,便于运行人员掌握,不易发生误操作。l(3)(3)扩建方便能根据扩建的要求,方便地从初期接线过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渡到远景接线:在不影响连续供电或停电时间最短的情
13、:在不影响连续供电或停电时间最短的情况下,投入新机组、变压器或线路而不互相干扰,对一况下,投入新机组、变压器或线路而不互相干扰,对一次设备和二次设备的改造为最少。次设备和二次设备的改造为最少。三、经济性 主接线应在满足可靠性和灵活性的前提下做到:主接线应在满足可靠性和灵活性的前提下做到: 1. 1.节约投资节约投资 (1)(1)主接线应力求简单清晰,节省断路器、隔离开关等一主接线应力求简单清晰,节省断路器、隔离开关等一次电气设备;次电气设备; (2)(2)要使相应的控制、保护不过于复杂,节省二次设备与要使相应的控制、保护不过于复杂,节省二次设备与控制电缆等;控制电缆等; (3)(3)能限制短路
14、电流,以便于选择价廉电气设备和轻型电能限制短路电流,以便于选择价廉电气设备和轻型电器等;器等; (4)(4)一次设计,分期投资建设、投产。一次设计,分期投资建设、投产。2.2.占地面积小占地面积小 主接线的形式影响配电装置的布置和电气总平面的格主接线的形式影响配电装置的布置和电气总平面的格局,主接线方案应尽量节约配电装置占地和节省构架、局,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。导线、绝缘子及安装费用。3.3.年运行费用小年运行费用小 年运行费用包括电能损耗费、折旧费及大修费、日常年运行费用包括电能损耗费、折旧费及大修费、日常小修的维护费等,电能损耗主要由变压器引起
15、,因此要小修的维护费等,电能损耗主要由变压器引起,因此要合理选择主变压器的型式、容量和台数及避免两次变压合理选择主变压器的型式、容量和台数及避免两次变压而增加损耗。而增加损耗。常用一次设备的图形和文字符号 名称 图形符号 文字符号(旧符号)发电机 G (F)(generator)双绕组变压器 T (B)(Two-winding transformer)三绕组变压器 T (B) 三绕组自耦变压器Three-winding autotransformer T (B) 常用一次设备的图形和文字符号 名称 图形符号(旧符号) 文字符号(旧符号)断路器 QF(CB) ( DL)(circuit brea
16、ker)隔离开关 QS (GL)(isolating switch)熔断器 FU (RD)fuse电抗器 L (DK)reactor常用一次设备的图形和文字符号 名称 图形符号(旧符号) 文字符号(旧符号)手车断路器 QF ( DL)母线 W (MX)bus电缆终端头 L (XL)cable避雷器ArresterGroud wire Lighting rod F 1、主接线全图:全面画出电路中的所有一次设备。 2、主接线简图:酌情省略互感器等设备的主接线。 3、主接线模拟图:是主接线的模型,着重表示运行中各电力元件的运行状态。特点:准确反映设备的现场情况; 可以做操作前的模拟演示; 主接线电压
17、等级线路用不同颜色表示; 在设备旁标注本站统一的运行编号。不同形式的主接线图第二节第二节 主接线的基本接线形式主接线的基本接线形式包含的环节:包含的环节:l(1)电气主接线的基本环节是电源电气主接线的基本环节是电源(发电机或变压器发电机或变压器)和出和出线,它们之间如何连接是电气主接线的主体。线,它们之间如何连接是电气主接线的主体。l(2)当同一电压等级配电装置中的进出线数目较多时当同一电压等级配电装置中的进出线数目较多时(一一般超过般超过4回回),需设置母线作为中间环节,需设置母线作为中间环节(掌握中间环节是掌握中间环节是关键关键)。对于进出线数目少,不再扩建和发展的电气主。对于进出线数目少
18、,不再扩建和发展的电气主接线,不设置母线而采用简化的中间环节。接线,不设置母线而采用简化的中间环节。l主接线的分类:根据是否有母线,主接线接线形式可以主接线的分类: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。分为有母线和无母线两大类型。l母线也叫汇流母线,起汇集和分配电能的作用母线也叫汇流母线,起汇集和分配电能的作用 有母线的主接线有母线的主接线:由于设置了母线,使得电源和: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,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。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
19、的开关电器多,配电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。装置占地面积较大,投资较大。 无母线的主接线无母线的主接线:使用的开关电器少,配电装置:使用的开关电器少,配电装置占地面积较小,投资较小。占地面积较小,投资较小。主接线的基本形式 对每一种基本接线形式,要求掌握:对每一种基本接线形式,要求掌握:l接线图:进出线环节如何与母线连接;开关设备接线图:进出线环节如何与母线连接;开关设备如何连接。如何连接。l可能存在的运行方式和运行特点。可能存在的运行方式和运行特点。l优缺点:可靠性高或可靠性低及其优缺点:可靠性高或可靠性低及其具体体现具体体现。l适用场合:适用的电压等
20、级;适用的出线回数等。适用场合:适用的电压等级;适用的出线回数等。一、有汇流母线的基本接线形式l有汇流母线的接线形式可分为两大类:有汇流母线的接线形式可分为两大类: 1 1:单母线:单母线单母线:单母线:2 2:单母线分段:单母线分段 3 3:单母线(分段)带旁路:单母线(分段)带旁路 1 1:双母线:双母线 2 2:双母线分段:双母线分段 双母线:双母线:3 3:双母线(分段)带旁路:双母线(分段)带旁路 4 4:3/23/2断路器接线断路器接线 5 5:变压器:变压器- -母线组接线母线组接线1单母线接线单母线接线l单母线接线各电源和单母线接线各电源和出线都按在同一条公出线都按在同一条公共
21、母线共母线WB上,上,其供其供电电源在发电厂是发电电源在发电厂是发电机或变压器,在变电机或变压器,在变电所是变压器或高压电所是变压器或高压进线回路。进线回路。(一)单母线接线形式l1.1.单母线:最原始、最简单的接线单母线:最原始、最简单的接线 WLWL:线路:线路( (出线出线) ) QS1/QS2 QS1/QS2:电源隔离开关:电源隔离开关 QS3QS3:母线隔离开关:母线隔离开关 QS4QS4:线路隔离开关:线路隔离开关 QF1/QF2QF1/QF2:电源断路器:电源断路器 QF3QF3:出线断路器:出线断路器 WBWB:母线:母线 QS5QS5:接地开关:接地开关(一)单母线接线形式l
22、1.1.单母线:最原始、最简单母线:最原始、最简单单 单母线接线特点:单母线接线特点: 只有只有一组一组母线,所有母线,所有电源和电源和出线都经过出线都经过一台一台QFQF和和QSQS接接至母线上。母线保证发电至母线上。母线保证发电机机GlGl、G2G2并列工作,同时并列工作,同时任何一条引出线都可以从任何一条引出线都可以从母线上获得电源。负荷均母线上获得电源。负荷均衡分配。衡分配。(一)单母线接线形式l1.1.单母线:最原始、最简单的接线单母线:最原始、最简单的接线 回路的基本组成:回路的基本组成: (1 1)每一回路均装设有断路)每一回路均装设有断路 器器QFQF和隔离开关和隔离开关QSQ
23、S。 (2 2)断路器两侧均装设有隔断路器两侧均装设有隔 离开关(用户侧可不离开关(用户侧可不 装),用于断路器停装),用于断路器停 电检修时隔离电压。电检修时隔离电压。(一)单母线接线形式l1.1.单母线:最原始、最简单的接线单母线:最原始、最简单的接线 回路的基本组成:回路的基本组成: (3 3)电源回路中,发电机和)电源回路中,发电机和 发电机出口断路器发电机出口断路器( (电电 源断路器源断路器) )之间可以不之间可以不 装设隔离开关。因为断装设隔离开关。因为断 路器断开后,发电机也路器断开后,发电机也 必然处于停机状态。必然处于停机状态。(一)单母线接线形式l1.1.单母线:最原始、
24、最简单的接线单母线:最原始、最简单的接线 回路的基本组成:回路的基本组成: (4 4)在线路隔离开关)在线路隔离开关(QS4)(QS4) 的线路侧,通常装有接的线路侧,通常装有接 地开关地开关( (接地刀闸接地刀闸) )。 当线路停电之后,合上当线路停电之后,合上 作为接地线使用。作为接地线使用。(一)单母线接线形式l1.1.单母线:最原始、最简单的接线单母线:最原始、最简单的接线 倒闸操作:倒闸操作: 发电厂和变电所电气设发电厂和变电所电气设 备有运行备有运行、备用和检修三备用和检修三 种工作状态。由于正常供种工作状态。由于正常供 电的需要或故障的发生电的需要或故障的发生, 而转换设备工作状
25、态的操而转换设备工作状态的操 作称为作称为“倒闸操作倒闸操作”。倒闸。倒闸 操作正确与否操作正确与否,直接影响直接影响 安全运行。安全运行。(一)单母线接线形式l1.1.单母线:最原始、最简单的接线单母线:最原始、最简单的接线 倒闸操作:倒闸操作: * *主要涉及到主要涉及到拉合拉合QFQF和和QSQS; 拉合拉合QFQF的操作熔断器和合的操作熔断器和合 闸熔断器闸熔断器;投切继电保护投切继电保护 装置或自动装置或改变其装置或自动装置或改变其 整定值整定值;拆装临时接地线拆装临时接地线; 改变中性点接地方式和电改变中性点接地方式和电 网的合环与解列操作等等网的合环与解列操作等等。QS和QF的区
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