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变电站电气主接线讲义

		点击数：	更新时间： 2021年12月13日
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电气主接线和自用电
第一节  电气主接线概述
第二节  主接线的基本接线形式
第三节  发电厂和变电站主变压器的选择
第四节  电气主接线设计
第五节  自用电和接线
思考题与习题

第一节 电气主接线选择的原则和要求
一、电气主接线概述
           ▉ 电气主系统与电气主接线图
        ▉ 电气主接线中的电气设备和主接线方式
二、电气主接线的基本要求
三、对变电所电气主接线的具体要求
四、电气主系统中开关电器的配置原则
           ▉ 断路器与隔离开关的配置原则
        ▉ 断路器与隔离开关的操作顺序
 ▉ 电气主系统与电气主接线图
 
       1. 电气主系统
       电气主接线是由多种电气设备通过连接线，按其功能
要求组成的接受和分配电能的电路，也称电气一次接线或
电气主系统。
        2. 电气主接线图
        用规定的设备文字和图形符号将各电气设备，按连接
顺序排列，详细表示电气设备的组成和连接关系的接线
图，称为电气主接线图。
       电气主接线图一般画成单线图 。
  ▉ 电气主接线中的电气设备和主接线方式
       1. 电气主接线中的电气设备
       电气主接线中的主要电气设备包括：电力变压器、断
路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母
线、接地装置以及各种无功补偿装置等。
        2. 主接线方式
       常用的主接线方式有：单母线接线、单母线分段接
线、单母线分段带旁路母线接线、双母线接线、双母线带
旁路母线接线、双母线分段接线、双母线分段带旁路母线
接线、内桥接线、外桥接线、一台半断路器接线、单元接
线、和角形接线等。
▉ 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，对电力系统的稳定和调度的灵活性，以及对电气设备的
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，应满足下列基本要求。
       1. 保证必要的供电可靠性和电能的质量；
       2. 具有一定的运行灵活性；
       3. 操作应尽可能简单、方便；
       4. 应具有扩建的可能性；
       5. 技术上先进，经济上合理。 
▉ 电气主系统中开关电器的配置原则
       当线路或高压配电装置检修时，需要有明显可见的断
口，以保证检修人员及设备的安全。故在电气回路中，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。
      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1～2组接地开关，以保证电器和
母线检修时的安全。
 ▉ 断路器与隔离开关的操作顺序
       断路器和隔离开关的操作顺序为：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。
       严禁在未断开断路器的情况下，拉合隔离开关。
      为了防止误操作，除严格按照操作规程实行操作票制
度外，还应在隔离开关和相应的断路器之间，加装电磁闭
锁、机械闭锁或电脑钥匙等闭锁装置。
第二节 电气主接线的基本接线形式
一、单母线接线（接线图和特点）
        ▉ 单母线分段接线（接线图和特点）
        ▉ 单母线带旁路和单母线分段带旁路母线接线
二、双母线接线
        ▉ 双母线接线（概述、优点、缺点、适用范围和接线图）
        ▉ 双母线分段和带旁路母线的接线方式
        ▉ 用母联断路器兼作旁路断路器几种形式
三、二分之三断路器接线      
四、变压器母线组接线
五、单元接线
六、桥形接线（概述、内桥接线、外桥接线和双断路器桥形接线）
七、角形接线
有汇流母线的基本接线形式
(一) 单母线
(二) 双母线
1. 单母线
2. 单母线分段
3. 单母线（分段）带旁路
1. 双母线
2. 双母线分段
3. 双母线（分段）带旁路
4. 3/2断路器接线
5. 变压器－母线组接线
 ▉ 单母线接线—接线图
       各电源和出线都接在同一条公共母线上，其电源在发电
厂是发电机或变压器，在变电所是变压器或高压进线回路。 
▉ 单母线接线—特点
       1. 单母线接线的优点
       简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便，有利于扩建和采用成套配电装置。
       2. 单母线接线的主要缺点
      母线或母线隔离开关检修时，连接在母线上的所有回路都
将停止工作；当母线或母线隔离开关上发生短路故障或断路器
靠母线侧绝缘套管损坏时，所有断路器都将自动断开，造成全
部停电；检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。
       3. 单母线接线对出线的要求
      单母线接线方式，10kV出线一般不超过5回，35出线不超
过5回，110～220出线不超过2回。
▉ 单母线分段接线—接线图
       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，如图8-3所示。根据电源的数目和功
率，母线可分为2～3段。
 ▉ 单母线分段接线—特点
       1. 单母线分段接线的优点
       该接线方式由双电源供电，故供电可靠性高，同时具有
接线简单、操作方便、投资少等优点。当一段母线发生故障
时，分段断路器或隔离开关将故障切除，保证正常母线不间
断供电，不致使重要的用户停电，提高了供电的可靠性。
       2. 单母线分段接线的缺点
       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；任一出线断路器检修
时，该回路必须停止工作。
这个缺点对单母线
(分段或不分段)都存在

适用于：多用于变电所的6~110KV配电装置、中小容量发电厂。
6~10KV配电装置，出线回路6回以上时，每段容量不超过25MW；
35~63KV配电，出线回路不超过8回；
110~220KV配电，出线回路不超过4回。
单母线带旁路：    专设旁路断路器QFp和旁路母线WBp
接线特点：
旁路断路器QFp连接旁路母线WBp和工作母线WB。
每一出线回路在线路隔离开关的线路侧再用一台旁路隔离开关QSp接至旁路母线WBp上。
QS3
QS4
QFp
WBp
QSp
电源1
QF1
WB
电源2
QS2
QS1
正常运行时：
旁路断路器QFp和每条出线的QSp均是断开的，为单母线运行。这样，平时旁路母线不带电，减少故障可能。
检修出线断路器QF1时：
先合上QFp两侧隔离开关，再合上QFp，旁母带电；
合上QSp，断开QF1、QS2、QS1，这样QF1退出工作，该线路经WB、QFp、WBp、QSp得到供电。

单母线（分段）带旁路接线
为了解决在检修断路器期间该回路必须停电的问题，可采用加装“旁路母线”的方法。即：
增加一条称为“旁路母线”的母线，该母线由“旁路断路器”供电。其作用是：检修任一出线断路器时，由旁路断路器代替该出线断路器工作而使该回路不停电。
1) 单母线带旁路：“专用旁路断路器”；
2) 单母线分段带旁路：又包括“专用旁路断路器”和“分段断路器兼作旁路断路器”两种接线。

单母线带旁路：    专设旁路断路器QFp和旁路母线WBp
优点：
供电可靠性提高，保证了对重要用户的不间断供电，倒闸操作相对简单。
缺点：
增加了设备，从而增大了投资和占地面积。
QS3
QS4
QFp
WBp
QSp
电源1
QF1
WB
电源2
QS2
QS1
单母线带旁路：
如果旁路母线同时与引出线和电源回路连接（虚线部分），则电源回路的断路器可以和本回路的其它设备同时检修。
但此时接线比较复杂，将使配电装置布置困难和增加建造费用，所以旁路母线一般只与出线回路连接，即不包括图中虚线部分。
QS3
QS4
QFp
WBp
QSp
电源1
QF1
WB
电源2
QS2
QS1
单母线分段带旁路：   ① 专设旁路断路器 QFp和旁路母线 WBp 
正常运行时：    旁路断路器QFp和每条出线的QSp均是断开的，为单母线分段运行。
检修出线断路器时：倒闸操作与前类似。
可靠性有所提高，因为检修期间仍以单母线分段运行。
QFd
电源1
WB
电源2
WBp
QSp
QFp
(2) 单母线分段带旁路：    ②分段断路器 QFd 兼作旁路断路器
正常运行时：
QS3
QS4
QFd
QS1
QS2
QS5
电源1
电源2
QS7
QS6
QF1
QSp
QFd、QS1、QS2闭合，
QS3、QS4断开，QS5（母线分段隔离开关）断开，QS5断开，两段母线处于并列运行状态。
    旁路母线WBp平时不带电。
检修QF1时可用旁路断路器代替其工作。
注意：
旁路断路器一般只能代替一台出线断路器工作，旁路母线一般不能同时连接两条及两条以上回路，否则当其中任一回路故障时，会使旁路断路器跳闸，断开多条回路。
   
单母线分段带旁路：    ②分段断路器 QFd 兼作旁路断路器
WBp
QS3
QS4
QFd
QS1
QS2
QS5
电源1
电源2
QS7
QS6
QF1
QSp
检修QF1倒闸操作步骤：
虚线提示
单母线分段带旁路：    ②分段断路器 QFd 兼作旁路断路器
WBp
QS3
QS4
QFd
QS1
QS2
QS5
电源1
电源2
QS7
QS6
QF1
QSp
分段断路器兼作旁路断路器的其它接线形式：
WBp
WBp
WBp
不设母线分段
隔离开关
正常运行时，WBp均带电，故障
几率大，但倒闸操作相对简单
(2) 单母线分段带旁路：    ②分段断路器 QFd 兼作旁路断路器
 单母线（分段）带旁路接线
适用情况：
6～10kV一般不设旁路母线，因为供电负荷小，供电距离短，而且一般可在网络中取得备用电源，同时大多为电缆出线，事故跳闸次数很少。
35～60kV可不设旁路母线，因为重要用户多系双回线供电，有可能停电检修断路器。其次，断路器年平均检修时间短，通常为2－3天。
110～220kV一般要设置旁路母线，因为110-220kV线路的输送距离远，输送功率大，停电影响长，断路器平均每年检修时间约需5－7天。
 ▉ 双母线不分段接线（简述和优点）
       1. 双母线接线简述
       下图所示为双母线接线，它有两组母线，一组为工作母
线，一组为备用母线。每一电源和每一出线都经一台断路器
和两组隔离开关分别与两组母线相连，任一组母线都可以作
为工作母线或备用母线。两组母线之间通过母线联络断路器
（简称母联断路器）连接。
        2. 双母线接线优点
      运行方式灵活，便于扩建；检修母线时，电源和出线都
可以继续工作 ；检修任一回路母线隔离开关时，只需断开该
回路；工作母线故障时，所有回路能迅速恢复工作；检修任
一线路断路器时，可用母联断路器代替其工作。 
▉ 双母线不分段接线（缺点和适用范围）
       3. 双母线接线缺点
       当母线故障或检修时，需使用隔离开关进行倒闸操作，
容易造成误操作；工作母线故障时，将造成短时（切换母线
时间）全部进出线停电；在任一线路断路器检修时，该回路
仍需停电或短时停电（用母联断路器代替线路断路器之
前）；使用的母线隔离开关数量较大，同时也增加了母线的
长度，使得配电装置结构复杂，投资和占地面积增大。
        4. 双母线接线适用范围
       这种接线方式适用于供电要求比较高，出线回路较多的
变电站中，一般35kV出线回路为8回， 110 ～220kV出线为
4回及以上的220kV母线。
 ▉ 双母线不分段接线（接线图）
       为了弥补上述缺点，提高双母线接线的可靠性，可进行
双母线分段和双母线带旁路两种方式的改进。
 ▉ 双母线分段和带旁路母线的接线方式
        1. 双母线分段接线方式
        图8-8所示为工作母线分段的双母线接线。用分段断路
器将工作母线Ⅰ分段，每段用母联断路器与备用母线Ⅱ相
连。这种接线具有单母线分段和双母线接线的特点，有较高
的供电可靠性与运行灵活性，但所使用的电气设备较多，使
投资增大。另外，当检修某回路出线断路器时，则该回路停
电，或短时停电后再用“跨条”恢复供电。双母线分段接线常
用于大中型发电厂的发电机电压配电装置中。
       2. 带旁路母线的双母线接线
      采用带旁路母线的双母线接线，目的是为了不停电检修
任一回路断路。 
▉  双母线分段和带旁路接线方式（接线图）
 ▉ 用母联断路器兼作旁路断路器几种形式
       当出线回路数较少时，为了减少断路器的数目，可不设专用的旁路断路器，而用母联断路器兼作旁路断路器，其接线如图8-10所示。
母线Ⅰ
母线Ⅱ
母线Ⅲ
隔离开关
隔离开关
断路器
 ▉ 二分之三断路器接线方式
       两组母线之间接有若干串断路
器，每一串有3台断路器，中间一
台称作联络断路器，每两台之间接
入一条回路，共有两条回路。主要
优点：可靠性高；运行灵活性好；
操作检修方便。主要缺点是投资
大、继电保护装置复杂。
       在一台半断路器接线中，一般
应采用交叉配置的原则，即同名回
路应接在不同串内，电源回路宜与
出线回路配合成串。此外，同名回
路还宜接在不同侧的母线上。
▉ 变压器母线组接线方式
       如图8-12所示，各出线回路由
两台断路器分别接在两组母线上，
而在工作可靠、故障率很低的主变
压器的出口不装设断路器，直接通
过隔离开关接到母线上，组成变压
器母线组接线。这种接线调度灵
活，电源和负荷可自由调配，安全
可靠，有利于扩建。当变压器故障
时，和它连接于同一母线上的断路
器跳闸，由隔离开关隔离故障，使
变压器退出运行后，该母线即可恢
复运行。
 ▉ 单元接线方式
       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。其中，图8-13（a）和（b）是发电
机—变压器单元接线。除图8-13所示的单元接线外，还可以
接成发电机—自耦变压器单元接线、发电机—变压器—线路
组单元等形式。
       为了减少变压器及其高压侧断路器的台数，节约投资与
占地面积，可采用图8-14所示的扩大单元接线。扩大单元接
线的缺点是运行灵活性较差。
       单元接线的优点是接线简单清晰，投资小，占地少，操
作方便，经济性好，由于不设发电机电压母线，减少了发电
机电压侧发生短路故障的几率。
  ▉ 单元接线方式的接线图
 ▉ 桥形接线（概述）
       当只有两台主变压器和两条电源进线线路时，可以采用
如图8-15所示的接线方式。这种接线称为桥式接线，可看作
是单母线分段接线的变形，即去掉线路侧断路器或主变压器
侧断路器后的接线，也可看作是变压器—线路单元接线的变
形，即在两组变压器—线路单元接线的升压侧增加一横向联
接桥臂后的接线。
       桥式接线的桥臂由断路器及其两侧隔离开关组成，正常
运行时处于接通状态。根据桥臂的位置又可分为内桥接线、
外桥接线和双断路器桥形接线三种形式。
  ▉ 桥形接线—接线图  （a）、（b）和（c）
  ▉ 桥形接线（内桥接线）
        内桥接线如图8-15（a）所示，桥臂置于线路断路器的内侧。其特点如下：
      （1）线路发生故障时，仅故障线路的断路器跳闸，其余三条支路可继续工作，并保持相互间的联系。
      （2）变压器故障时，联络断路器及与故障变压器同侧的线路断路器均自动跳闸，使未故障线路的供电受到影响，需经倒闸操作后，方可恢复对该线路的供电。
      （3）线路运行时变压器操作复杂。
      内桥接线适用于输电线路较长、线路故障率较高、穿越
功率少和变压器不需要经常改变运行方式的场合。
 ▉ 桥形接线（外桥接线）
        外桥接线如图8-15（b）所示，桥臂置于线路断路器的外侧。其特点如下：
     （1）变压器发生故障时，仅跳故障变压器支路的断路器,其余支路可继续工作，并保持相互间的联系。
     （2）线路发生故障时，联络断路器及与故障线路同侧的变压器支路的断路器均自动跳闸，需经倒闸操作后，方可恢复被切除变压器的工作。
     （3）线路投入与切除时，操作复杂，影响变压器的运行。
       这种接线适用于线路较短、故障率较低、主变压器需按经济运行要求经常投切以及电力系统有较大的穿越功率通过桥臂回路的场合。
 ▉ 桥形接线（双断路器桥形接线）
       桥式接线属于无母线的接线形式，简单清晰，设备少，
造价低，也易于发展过渡为单母线分段或双母线接线。但因
内桥接线中变压器的投入与切除要影响到线路的正常运行，
外桥接线中线路的投入与切除要影响到变压器的运行，而且
更改运行方式时需利用隔离开关作为操作电器，故桥式接线
的工作可靠性和灵活性较差。
       为了提高供电可靠性，克服内外桥形接线的不足，使运
行方式的调度操作更为方便，确保安全可靠供电，可在高压
母线与主变压器进线之间增设断路器，其原理接线如图8-15
（c），这种接线方式在35/10kV的变电站中大量采用。
 ▉ 角形接线（概述）
       角形接线又称环形接线，断路器数等于回路数，各回路
都与两台断路器相连，即接在“角”上，如图8-16 。
       优点：经济性较好；工作可靠性与灵活性较高，易于实现自动远程操作。
       缺点：检修任一断路器时，角形接线变成开环运行，降
低可靠性；角形接线在开环和闭环两种运行状态时，各支路
所通过的电流差别很大，可能使电器设备的选择出现困难，
并使继电保护复杂化；角形接线闭合成环，其配电装置难于
扩建发展。
       我国经验表明，在110kV及以上配电装置中，当出线回数
不多，且发展比较明确时，可以采用角形接线，一般以采用
三角或四角形为宜最多不要超过六角形。
第三节 发电厂变电所主变压器的选择
一、确定主变压器容量、台数的原则
           ▉ 发电厂主变压器容量、台数的原则
        ▉ 变电所主变压器容量、台数的原则
二、变压器型式的选择原则
           ▉ 相数的确定
        ▉ 绕组数的确定
        ▉ 调压方式的确定
        ▉ 绕组接线组别的确定
        ▉ 冷却方式的确定
 ▉ 发电厂主变压器容量、台数的原则
       主变压器容量、台数直接影响主接线的的形式和配电装置的结构。它的确定应综合各种因素进行分析，做出合理的选择。
       1．具有发电机电压母线接线的主变压器容量、台数的确定
      （1）当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统。
      （2）当接在发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，主变压器应能从系统中倒送功率。
      （3）根据系统经济运行的要求（如水电站充分利用丰水季节的水能）而限制本厂输出功率时，能供给发电机电压的最大负荷。
 ▉ 发电厂主变压器容量、台数的原则
      （4）发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对小型发电厂，接在发电机电压母线上的主变压器宜设置一台。对装设两台或以上主变压器的发电厂，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其它主变压器在允许正常过负荷范围内，应能输送母线剩余功率的70%以上。
        2．单元接线的主变压器容量的确定
单元接线时变压器容量应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。采用扩大单元时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应等于按上述（1）或（2）算出的两台发电机容量之和。
 ▉ 变电所主变压器容量、台数的原则
       1. 主变压器容量的确定
      （1）主变压器容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～20年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。
      （2）根据负荷的性质和电网的结构来确定主变压器的容量。对重要变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ负荷的供电；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70～80%。
 ▉ 变电所主变压器容量、台数的原则
        2．主变压器台数的确定
       （1）对城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。
       （2）对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可考虑装设3台主变压器。
       （3）对不重要的较低电压等级的变电所，可以只装设一台主变压器。
 ▉ 变压器相数的确定
       电力变压器按相数可分为单相变压器和三相变压器两类，三相变压器与同容量的单相变压器组相比较，价格低、占地面积小，而且运行损耗减少12～15％。因此，在330kV及以下电力系统中，一般都选用三相变压器。但是，随着电压的提高，容量的增大，变压器的外形尺寸及重量均会增大，可能会出现由制造厂到发电厂（或变电所）的运输困难：如隧洞的高度、桥梁的承载能力不足等。若受到限制时，则宜选用两台小容量的三相变压器取代一台大容量的三相变压器，或者选用单相变压器组。
 ▉ 变压器绕组数的确定
       变压器按其绕组数可分为双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分裂式等型式。当发电厂只升高一级电压时或35kV及以下电压的变电所，可选用双绕组普通式变压器。当发电厂有两级升高电压时，常使用三绕组变压器作为联络变压器，其主要作用是实现高、中压的联络。其低压绕组接成三角形抵消三次谐波分量。110kV及以上电压等级的变电所中，也经常使用三绕组变压器作联络变压器。当中压为中性点不直接接地电网时，只能选用普通三绕组变压器。自耦变压器特点是其中两个绕组除有电磁联系外，在电路上也有联系。
 ▉ 变压器调压方式的确定
       通过切换变压器的分接头开关，改变变压器高压绕组的匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电压切换，称为无激磁调压，调整范围通常在±2×2.5％以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30％，其结构复杂，价格较贵。
       发电厂在以下情况时，宜选用有载调压变压器：
       （1）当潮流方向不固定，且要求变压器副边电压维持在一定水平时；
       （2）具有可逆工作特点的联络变压器，要求母线电压恒定时；
       （3）发电机经常在低功率因数下运行时。
 ▉ 变压器调压方式的确定
       变电所在以下情况时，宜选用有载调压变压器：
       （1）地方变电所、工厂、企业的自用变电所经常出现日负荷变化幅度很大的情况时，又要求满足电能质量往往需要装设有载调压变压器；
       （2）330kV及以上变电站，为了维持中、低压电压水平需要装设有载调压变压器；
        （3）110kV及以下的无人值班变电站，为了满足遥调的需要应装设有载调压变压器。
 ▉ 变压器绕组接线组别的确定
       我国110kV及以上电压，变压器三相绕组都采用“YN”联接；35kV采用“Y”联接，其中性点多通过消弧线圈接地；35kV以下高压电压，变压器三相绕组都采用“D”联接。因此，普通双绕组一般选用YN，d11接线；三绕组变压器一般接成YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。近年来，也有采用全星形接线组别的变压器，即变压器高、中、低三侧均接成星形。这种接线零序组抗大，有利于限制短路电流，也便于在中性点处连接消弧线圈。缺点是正弦波电压波形发生畸变，并对通信设备产生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。
 ▉ 变压器冷却方式的选择
       变压器的冷却方式主要有自然风冷却、强迫空气冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却、水内冷变压器、SF6充气式变压器等。
第四节 电气主接线设计
一、电气主接线的设计概述
二、电气主接线的设计原则
三、电气主接线设计程序
四、电气主接线设计依据
五、电气主接线与技术经济比较
           ▉ 电气主接线方案的初步拟定
        ▉ 经济比较计算
 ▉ 电气主接线的设计概述
       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。
 ▉ 电气主接线的设计原则
       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。
 ▉ 电气主接线的设计程序
       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。
 ▉ 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
       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2～3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。
 ▉ 电气主接线与技术经济比较
        2. 经济比较计算
       （1）综合总投资计算
       方案的综合总投资为
                                                                  （7-1）
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。
           a——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100。
 ▉ 电气主接线与技术经济比较
       （2）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=a△A+ Fj + Fz       (7-2)
式中  Fj——检修维护费，一般取0.022～0.042Z；
        Fz——折旧费，取0.058Z；
        α——电能电价，可参考各地区实际电价；
      △A——变压器电能损失。
 ▉ 电气主接线与技术经济比较
       （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
                                                 （7-3）
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。
第五节 自用电及接线
一、自用电的作用
二、厂用电率
三、厂用电负荷分类
四、厂用电的供电电源
五、厂用电接线
六、变电所的自用电接线
 ▉ 自用电的作用
        所谓自用电是指发电厂或变电所在生产过程中，自身所使用的电能。尤其是发电厂，为了保证电厂的正常生产，需要许多由电动机拖动的机械为发电厂的主要设备和辅助设备服务，这些机械被称为厂用机械。此外，还要为运行、检修和试验提供用电负荷。发电厂的自用电也称为厂用电。
自用电也是发电厂或变电所的最重要的负荷，其供电电源、接线和设备必须可靠，以保证发电厂或变电所的安全可靠、经济合理地运行 。
 ▉ 厂用电率
       发电厂在一定时间内，厂用电所消耗的电量占发电厂总发电量的百分数，称为厂用电率。计算公式为
                                      
式中  KCY——厂用电率（%）；
         ACY——厂用电量，kW·h；
          AG——总发电量，kW·h。
       发电厂的厂用电率与电厂类型、容量、自动化水平、运行水平等多种因素有关。一般凝汽式火电厂的厂用电率为5%～8%，热电厂为8%～10%，水电厂为0.3%～2.0%。降低厂用电率，减少厂用电的耗电量，不仅能降低发电成本，提高发电厂的经济效益，而且还可以增加对系统的供电量。
 ▉ 厂用电负荷的分类
       厂用电负荷，按其在电厂生产过程中的重要性可分为以下几类。
       1．Ⅰ类负荷
       2．Ⅱ类负荷
       3．Ⅲ类负荷
       4. 事故保安负荷
       指在发电机停机过程及停机后的一段时间内仍应保证供电的负荷，否则将引起主要设备损坏、自动控制失灵或者推迟恢复供电，甚至危及人身安全。按事故保安负荷对供电电源的不同要求，可分为两类：
      （1）直流保安负荷。
      （2）交流保安负荷。
 ▉ 厂用电的供电电源
         1. 厂用电供电电压等级的确定
       厂用负荷的供电电压，主要取决于发电机的额定容量、额定电压、厂用电动机的电压、容量和数量等因素。发电厂和变电所中一般供电网络的电压:低压供电网络为0.4kV（380V/220V）；高压供电网络有3kV、6kV、10Kv等。
        2. 工作电源
        工作电源是指保证发电厂或变电所正常运行的电源。工作电源应不仅要供电可靠，而且要满足厂用负荷容量的要求。厂用低压工作电源，一般采用0.4kV电压等级，由厂用低压变压器获得。
 ▉ 厂用电的供电电源
       3. 备用电源
       为了提高可靠性，每一段厂用母线至少要由两个电源供电，其中一个为工作电源，另一个为备用电源。当工作电源故障或检修时，仍能不间断地由备用电源供电。厂用备用电源有明备用和暗备用两种方式。
       明备用就是专门设置一台变压器（或线路），它经常处于备用状态（停运）。暗备用就是不设专用的备用变压器。而将每台工作变压器的容量加大，正常运行时，每台变压器都在半载下运行，互为备用状态。
       厂用备用电源应尽量保证其独立性，即失去工作电源时，不应影响备用电源的供电。此外，还应装设备用电源自动投入装置。
 ▉ 厂用电的供电电源
       4. 事故保安电源
       事故保安电源是为保证事故保安负荷的用电而设置的，并能自动投入。事故保安电源必须是一种独立而又十分可靠的电源。它分直流事故保安电源和交流事故保安电源。前者由蓄电池组供电；后者宜采用快速起动的柴油发电机组，或由外部引来的可靠交流电源，此外，还应设置交流不停电电源。交流不停电电源，宜采用接在直流母线上的逆变机组或静态逆变装置。目前，多用静态逆变装置。 
 ▉ 厂用电接线
       1. 厂用电接线的基本要求
       （1）供电可靠、运行灵活。
       （2）接线简单清晰、投资少、运行费用低。
       （3）尽量缩小厂用电系统的故障停电范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。
       （4）接线的整体性。厂用电接线应与发电厂电气主接线紧密配合，体现其整体性。
       （5）电厂分期建设时厂用电接线的合理性。应便于分期扩建或连续施工，不致中断厂用电的供应。尤其是对备用电源的接入和公共负荷的安排要全面规划、便于过渡。
 ▉ 厂用电接线
      2. 厂用电接线的基本形式
       发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段接线形式，并多以成套配电装置接受和分配电能。
       在火电厂中，高压母线均采取按炉分段的接线原则，即将厂用电母线按照锅炉的台数分成若干独立段，凡属同一台锅炉及同组的汽轮机的厂用负荷均接于同一段母线上，这样既便于运行、检修，又能使事故影响范围局限在一机一炉，不致过多干扰正常运行的完好机炉。低压厂用母线一般也按炉分段，高压厂用电源则由相应的高压厂用母线提供。
 ▉ 变电所自用电接线
       1．变电所的自用电负荷
       在中小型降压变电所中，自用电的负荷主要是照明、蓄电池的充电设备、硅整流设备、变压器的冷却风扇、采暖、通风、油处理设备、检修器具以及供水水泵等。其中，重要负荷有主变压器的冷却风扇或强迫油循环冷却装置的油泵、水泵、风扇以及整流操作电源等。
 ▉ 变电所自用电接线
        2.变电所的自用电接线
       变电所的自用电接线简单，中小型降压变电所采用一台所用变压器即可，从变电所中最低一级电压母线引接电源，其副边采用380/220V中性点直接接地的三相四相制供电，动力和照明合用一个电源。
       枢纽变电站、总容量为60MVA及以上的变电所、装有水冷却或强迫油循环冷却的主变压器以及装有同步调相机的变电所，均装设两台所用变压器，分别接在最低一级母线的不同分段上。
       对装有两台所用变压器的变电所，应装设备用电源自动投入装置。变电所的所用电一般采用单母线接线形式。 
 ▉ 电气主接线与自用电—思考题
1. 什么是电气主接线？对它有哪些基本要求？
2. 隔离开关与断路器的主要区别是什么？
    它们的操作程序应如何正确配合？
3. 主接线和旁路母线各起什么作用？
4. 一台半断路器接线与双母线带旁路接线相比较，两
   种接线各有何利弊？
5. 在发电机—变压器单元接线中，如何确定是否装设
    发电机出口断路器？
6. 桥形接线中，内、外桥接线各适用什么场合？
 ▉ 电气主接线与自用电—思考题
7. 角形接线有何特点？
8. 选择主变压器时应考虑哪些因素？
   其容量、台数、型式等应根据哪些原则来选择？
9. 自用电的作用和意义是什么？
10. 自用电负荷哪几大类？为什么要进行分类？
11. 什么是备用电源？明、暗备用的区别是什么？
12. 对自用电接线有哪些基本要求？
13. 发电厂和变电站的自用电在接线上有何区别？

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