电工技能培训-发电厂电气第二章.ppt

发电厂电气,第一章 电力系统概述 1.组成和特点 2.电能质量 3.功率平衡 4.短路简述,第二章 发电厂电气一次设备 1.安全工作条件 2. 电力变压器的运行 3.高压开关电器 4.互感器和配电装置 5.电气主接线,第三章 发电厂的厂用电,第四章 发电厂电气二次设备,第五章 电气设备运行监控与微机远动终端,基本要求： 1、掌握电气主接线、电气主接线图的概念 2、掌握对电气主接线的基本要求 3、掌握各典型主接线形式的特点,地理接线图,电力网的接线,地理 接线图,主要显示发电厂、变电站的位置，电力线的路径和长度，以及它们之间的相互连接。,电气 接线图,主要显示系统中发电机、变压器、电力线路、母线及断路器等主要元件间的电气接线。,葛洲坝水利枢纽二江电厂中央控制室,一、电气主接线及电气主接线图,1、定义 电气主接线：由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，又称为一次接线或电气主系统。 电气主接线电路图：用规定的电气设备图形符号和文字符号，表示设备的连接关系的单线接线图。 2、作用 电气主接线是发电厂、变电站电气部分的主体。主接线的拟定与设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定、运行可靠性、经济性以及电力系统的稳定性和调度灵活性等密切相关。,（1）可靠性 分析可靠性要考虑： 发电厂和变电站在电力系统中的地位和作用 用户的负荷性质和类别 设备制造水平 运行经验 评价可靠性的具体分析内容： 断路器检修 母线故障或检修 厂站全停及对系统稳定的影响,电气主接线的基本要求,停电范围、时间,（2）灵活性 1）操作的方便性 2）调度的方便性 3）扩建的方便性,对电气主接线的基本要求,（3）经济性 1）节省一次投资 2）占地面积少 3）电能损耗少,电气主接线中的符号,G ,(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,基本接线形式（有汇流母线）,单母线：最原始、最简单的接线,WL：线路（出线）,QS1/QS2：电源隔离开关,QS3：母线隔离开关,QS4：线路隔离开关,QF1/QF2：电源断路器,QF3：出线断路器,WB：母线,QS5：接地开关,单母线接线特点： 只有一组母线，所有电源和出线都经过一台QF和QS接至母线上。母线保证发电机G1、G2并列工作，同时任何一条引出线都可以从母线上获得电源。,单母线：最原始、最简单的接线,回路的基本组成：,每一回路均装设有断路器QF和隔离开关QS。,断路器用于在正常和故障情况下接通或断开电路。它具有专用的灭弧装置，所以可以开断、闭合正常的负荷电流或开断短路故障电流。,单母线：最原始、最简单的接线,回路的基本组成：,断路器两侧均装设有隔离开关，用于断路器停电检修时隔离电压。隔离开关没有专门的灭弧装置，开合电流能力很低。,单母线：最原始、最简单的接线,回路的基本组成：,电源支路中，发电机和发电机出口断路器（电源断路器）之间可以不装设隔离开关，因为断路器断开后，发电机也必然处于停机状态。,单母线：最原始、最简单的接线,回路的基本组成：,在线路隔离开关(QS4)的线路侧，通常装有接地开关（接地刀闸）。当线路停电之后，合上作为接地线使用。,单母线：最原始、最简单的接线,倒闸操作：,发电厂和变电所电气设备有运行、备用和检修三种工作状态。由于正常供电的需要或故障的发生，而转换设备工作状态的操作称为“倒闸操作”。倒闸操作正确与否，直接影响安全运行。,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拉合QF和QS；拉合QF的操作熔断器和合闸熔断器；投切继电保护装置或自动装置或改变其整定值；拆装临时接地线；改变中性点接地方式和电网的合环与解列操作等等。,单母线：最原始、最简单的接线,倒闸操作：,“五防” 防止带负荷拉合隔离 开关 防止带地线合隔离开关 防止带电挂接地线 防止误拉合断路器 防止误入带电间隔,单母线：最原始、最简单的接线,倒闸操作：,根据QF和QS的作用不同，在倒闸操作中必须保证正确的操作顺序。以投切线路WL1为例，顺序如下：,切除WL1（断电）拉开 QF3 QS4 QS3,投入WL1（送电）合上 QS3 QS4 QF3,单母线：最原始、最简单的接线,倒闸操作：,可以发现，基本的操作原则是： 操作QS必须是在QF断开的时候进行 投入QS时，从电源侧往负荷侧合上QS 退出QS时，从负荷侧往电源侧拉开QS,单母线：最原始、最简单的接线,倒闸操作：,为了防止误操作，必须： 严格执行操作票制度和监视制度（组织措施） 加装防止误操作的闭锁装置（技术措施）,单母线：最原始、最简单的接线,优点：,接线简单、清晰，所用电气设备少，操作方便，投资小，便于扩建 QS隔离开关不作为操作电器，仅用作隔离电压,单母线：最原始、最简单的接线,母线和母线侧隔离开关检修（清扫）时，在检修期间所有回路必须停止工作。,缺点：可靠性、灵活性较差。体现在：,单母线：最原始、最简单的接线,母线和母线侧隔离开关短路，QF母线侧绝缘套管损坏时，所有电源回路断路器，均会因继电保护动作而跳闸，使所有出线在修复期间内停电。,缺点：可靠性、灵活性较差。体现在：,单母线：最原始、最简单的接线,某一电源或出线断路器检修时，必须停止该回路的工作。,缺点：可靠性、灵活性较差。体现在：,单母线：最原始、最简单的接线,适用场合：,纯粹的单母线不能满足重要用户的要求，只适用于容量小、出线少的发电厂和变电所中。 如果采用成套配电装置，由于其工作可靠性高，也可以对重要用户供电。如发电厂的厂用电就常采用单母线接线。,单母线：最原始、最简单的接线,为了解决纯粹单母线缺点中的前两个问题，提高供电可靠性，可以用断路器将母线分段，从而形成单母线分段接线。 如图：,QFd两侧的隔离开关用于检修QFd时隔离电压。,单母线分段接线,母线分段的数目取决于电源的数目和功率、电网的接线和电气主接线的工作形式。分段的数目一般在23段(、段)。 引出线在各个母线段上分配时，应尽量使各分段的功率平衡。,单母线分段接线,运行方式：,正常运行时，分段断路器QFd断开。此时，它还应装有备用电源自动投入装置（BZT）。当任一电源故障，其电源QF自动跳闸断开时，在BZT的作用下，分段断路器QFd可以自动接通，保证全部引出线继续供电。,单母线分段接线,运行方式：,正常运行时，分段断路器QFd闭合。当任一母线发生短路故障，在母线继电保护的作用下，QFd和连接故障段母线的电源QF自动断开，则非故障段可以继续供电。避免了在纯单母线中母线故障时全部回路都得停电的情况。,单母线分段接线,因此，用QFd分段的单母线可以可靠的给重要负荷的用户供电。此时，该重要用户须从两个母线段上引出两个回路，保证两个电源供电。 而两段母线同时故障的几率几乎为0。,单母线分段接线,优点：具有单母线接线简单、经济、方便、易于扩建的特点。可靠性比纯粹单母线有所提高。,母线或母线隔离开关发生故障时，仅有故障段停电，非故障段可继续工作。,对重要用户，可以从不同分段引出双回线，以保证可靠地向其供电。,单母线分段接线,缺点：每个母线段都相当于一个单母线，所以仍有可靠性低的方面,当母线某分段检修或故障时，仍必须断开该段母线上的全部回路，因此，电源减少，部分用户供电受到限制和中断。,任一回路断路器检修时，该回路仍必须停止工作。,这个缺点对单母线 (分段或不分段)都存在,单母线分段接线,（1）接线形式：图,图,旁路母线WBa是通过旁路断路器QFa与主母线WB相连，通过旁路隔离开关QSa与每一出线相连。旁路隔离开关QSa倒闸操作用。,旁路断路器,旁路隔离开关,主母线,旁路母线,单母线带旁路母线接线,当检修出线断路器1QF时：QSa按等电位原则先并后切 先合旁路断路器QFa向旁路母线WBa充电，检查旁路母线WBa是否完好，使WBa带电; 再合该回路旁路隔离开关1QSa，实现旁路与正常工作回路并联运行; 再断开该回路出线断路器1QF; 最后分别断开1QF两侧隔离开关1QSL和1QSB。使1QF退出运行，即可对1QF进行检修。此时，线路1仍然保持供电。 主母线WB旁路断路器QFa旁路母线WBa旁路隔离开关1QSa对线路1供电,（2）运行方式,这是利用旁路断路器QFa替代1QF来完成通断电路及保护作用,图5-5,（3）特点 同一电压等级，各回路经过断路器、隔离开关接至公共母线。把每一回线与旁路母线相连。 优点：每一进出线回路的断路器检修，这一回路可不停电 缺点：设备多，操作复杂。 (4)适用 35kV及以上有重要联络线路或较多重要用户时采用，回路多采用专用旁母，否则采用简易接线。,单母线接线形式简单，所用设备少，相对而言可靠性就低。不论是否母线分段，当母线（段）故障或母线隔离开关故障时，接在该母线（段）上的所有回路都必须停电，故障排除后方能恢复供电。这个恢复时间可能很长，显然降低了供电可靠性。,分析上述问题产生的原因，就在于每个回路只通过唯一的回路连接在唯一的一条母线上。,因此，为了解决上述问题，不使部分用户的供电受到限制或中断，保证对无备用电源的重要用户的连续供电，可以增加一条母线，形成双母线接线形式。,双母线接线,WL1,WL2,QS3,QS4,QS1,QS2,QFm,QS5,QS6,QF1,QS7,接线形式：,有两组母线(、)。,每一个电源回路和出线回路均通过一台断路器和两台隔离开关分别接到两组母线上。,两组母线通过一台母联断路器QFm相连。,双母线接线,运行方式：,A. 一组母线工作，另一组母线备用,母联 QFm 断开，所有进出线接在工作母线上的QS全部闭合，接在备用母线上的QS全部断开。备用母线平时不带电，相当于单母线运行。,任一组母线都可以是工作或备用。,双母线接线,WL1,WL2,QS3,QS4,QS1,QS2,QFm,QS5,QS6,QF1,QS7,运行方式：,B. 两组母线并联运行,母联QFm及两侧QS闭合，两组母线均是工作母线。由于母线继电保护的要求，一般把电源和出线均匀分布在两组母线上。,某一回路固定的与某组母线相连，接在该组母线的QS是闭合的，相当于单母线分段运行。,双母线接线,WL1,WL2,QS3,QS4,QS1,QS2,QFm,QS5,QS6,QF1,QS7,运行特点：,A. 检修母线时不影响正常供电,只需将要检修的那组母线上的全部回路通过倒闸操作转移到另一组母线上即可。,这样的倒闸操作称之为“倒母线”。,进行“倒母线”操作时，必须严格遵循正确的操作顺序，避免误操作。,双母线接线,WL1,WL2,QS3,QS4,QS1,QS2,QFm,QS5,QS6,QF1,QS7,运行特点：,A. 检修母线时不影响正常供电,例如当采用上述第一种工作备用运行方式时，为了检修工作母线，须将母线由备用转工作，母线由工作转备用，则正确的操作顺序如下：,双母线接线,WL1,WL2,QS3,QS4,QS1,QS2,QFm,QS5,QS6,QF1,QS7,运行特点：,A. 检修母线时不影响正常供电,合上QS2、QS1和QFm，使组母线带电，检查该母线是否完好。,依次合上各个回路接在组母线侧的QS，再依次断开各回路接在组母线侧的QS。,拉开QFm，原工作母线便退出工作，可以进行检修。,双母线接线,WL1,WL2,QS3,QS4,QS1,QS2,QFm,QS5,QS6,QF1,QS7,运行特点：,B. 检修任一母线QS时，只影响 该回路供电,例如检修QS5：断开QF1和QS7，将电源和其余全部出线经“倒母线”操作转移到组母线工作，再断开QFm。,此时母线不带电，QS6原来就是断开的，因此QS5两侧完全无电压。,双母线接线,WL1,WL2,QS3,QS4,QS1,QS2,QFm,QS5,QS6,QF1,QS7,运行特点：,C. 工作母线故障后，所有回路 能迅速恢复供电,双母线接线,WL1,WL2,QS3,QS4,QS1,QS2,QFm,QS5,QS6,QF1,QS7,运行特点：,D. 任一出线运行中的QF故障， 拒动或不允许操作时，可利用 QFm来代替。,例如用QFm代QF1： 断开QF1、QS7、QS5，用跨条短接QF1。,再合上QS6、QS7，合上QS2、QS1、QFm，则恢复WL1供电。,双母线接线,优点：,缺点： 增加了母线长度，每回路多了一组母线QS，从而配电装置架构增加，占地面积增大，投资增多。,可靠性高，运行灵活，扩建方便,同时，在由于母线故障或检修而进行倒闸操作时，QS作为倒换操作电器，极为容易导致误操作。,双母线接线,缺点：,检修任一回路QF时，该回路必须停电。即使可以用母联来代替，也需短时停电，而且这样检修期间为单母线分段运行，可靠性有所降低。 （可以采取加装旁路母线来解决）,当工作母线故障时，将造成整个配电装置在倒母线期间停电。 （可以采取两组母线同时工作的运行方式或某组母线分段来解决）,双母线接线,适用情况： 由于可靠性高，广泛适用于6220kV进出线较多，输送和穿越功率较大，运行可靠性和灵活性要求高的场合。 610kV，当发电机电压负荷较大，出线较多，且有重要用户时，有采用双母线的必要。 3560kV，出线超过8回，或连接电源较多，负荷较大时采用。这样检修设备比较方便。 110220kV，出线回数为5回以上时采用。,双母线接线,为了消除工作母线故障时造成整个配电装置停电的缺点，可以将双母线接线中的一组母线用断路器分段，从而形成双母线分段接线形式。,双母线分段接线,原组母线分为两段（、段），原组母线（段）仍为备用，平时不带电。 、段母线各通过一台母联与母线相连； 、段母线间通过一台分段断路器连接。,双母线分段接线,双母线分段既具有单母线分段的特点，又具有双母线的特点。 任一分段检修或故障时，可将该分段上所有回路转移至备用母线，则备用母线与完好分段通过母联并列运行。,双母线分段接线,母线分段处可以加装分段电抗器，限制短路电流水平。,缺点：增加了母联和分段QF，增加了投资和占地面积。,优点：可靠性、灵活性高，广泛应用于610kV，进出线较多，输送和穿越功率较大时。,双母线分段接线,接线方式：,每两回进、出线占用3台断路器构成一串，接在两组母线之间，因而称为“3/2断路器接线”，也称“一台半断路器接线”。,3/2双母线接线,特点：,可靠性高。任何一个元件（一回出线、一台主变）故障均不影响其他元件的运行，母线故障时与其相连的断路器都会跳开，但各回路供电均不受影响。当每一串中均有一电源一负荷时，即使两组母线同时故障都影响不大。,3/2双母线接线,特点：,调度灵活。正常运行时两组母线和全部断路器都投入运行，形成多环状供电，调度方便灵活。,3/2双母线接线,特点：,操作方便。只需操作断路器，而不必利用隔离开关进行倒闸操作，从而使误操作事故大大减少。隔离开关仅供检修时隔离电压用。,3/2双母线接线,特点：,检修方便。只检修任一台断路器只需断开该断路器自身，然后拉开两侧的隔离开关即可检修。检修母线时也不需切换回路，都不影响各回路的供电。,3/2双母线接线,缺点：,占用断路器较多，投资较大，同时使继电保护也比较复杂,接线至少配成3串才能形成多环状供电。,3/2双母线接线,1、配串时应使同一用户的双回线路布置在不同的串中，电源进线也应分布在不同的串中。以避免在联络断路器故障时，使同一串中的两回出线或两回电源进线全部同时断开。,注意：,3/2双母线接线,2、2串时，电源，负荷应采用交叉布置。进出线应装设隔离开关,注意：,3/2双母线接线,3/2断路器接线具有很高的可靠性，是现代大型电厂和变电所超高压（330kV、500kV及以上电压等级）配电装置的常用接线形式。,适用范围：,3/2双母线接线,三峡水电厂电气主接线,(一) 单元接线,特点是：断路器数量等于或少于出线回路数。,(二) 桥型接线,1. 发电机变压器单元,2. 扩大单元,(三) 角形接线,基本接线形式（无汇流母线）,发电机电压等级不设母线，各台发电机直接与各自主变压器连接，所有电能经变压器全部送入升高电压等级（35kV及以上）进入系统，供给远方用户。 由于发电机仅在升高电压侧并联工作，因此，在升高电压侧必须有母线。,发电机-变压器单元接线,图(A)为发电机双绕组变压器单元接线。 由于两者不可能单独工作，因此发电机和变压器容量相同，之间可不装设断路器。 为了便于对发电机进行试验，可设一组隔离开关。,(A),(B),升高电压,升高电压,发电机-变压器单元接线,图(B)为发电机三绕组变压器单元接线。 若高、中压侧无电源，G和T之间可不装设断路器。 若高、中压侧有电源，且高、中压侧在发电机不工作时仍需保持连接时， G和T之间则需设断路器。,(A),(B),升高电压,升高电压,发电机-变压器单元接线,优点：接线简单，电器数目少，因而节约了投资和占地面积，也减少了故障可能性，提高了供电可靠性。 优点：由于没有发电机电压母线，因此在发电机和变压器之间短路时的短路电流比有母线时要小。,(A),(B),升高电压,升高电压,发电机-变压器单元接线,缺点：单元中任一元件检修或故障，整个单元必须完全停止工作。 适用场合：广泛应用于区域性电厂、水电厂和大容量机组的火电厂中。,(A),(B),升高电压,升高电压,发电机-变压器单元接线,为了减少变压器台数和升高电压侧断路器的数量，从而节约投资和占地面积，可以采用两台发电机连接一台变压器的扩大单元接线。如图：,此时在发电机和变压器之间应装设断路器。,在中、小容量的发电机较多时可采用。火电厂、水电厂均可采用。,升高电压,扩大单元接线,为了减少变压器台数和升高电压侧断路器的数量，从而节约投资和占地面积，可以采用两台发电机连接一台变压器的扩大单元接线。如图：,缺点：运行灵活性较差。尤其当检修变压器时，需停两台发电机，影响较大。因此，必须是电力系统允许和技术经济合理时才采用。,升高电压,扩大单元接线,扩大单元接线中，除了可以采用普通双绕组变压器作主变外，还可以采用分裂绕组变压器作主变。如图：,采用分裂绕组变压器作主变，可以有效的限制发电机出口或变压器低压侧短路时的短路电流水平。,升高电压,扩大单元接线,当只有一台变压器和一条出线时，可以采用发电机变压器线路单元接线。即发电厂内不设升压站，把电能直接送到附近的枢纽变电所。如图：,优点：节约了占地面积，只有机炉电单元控制室，没有网络控制室。,扩大单元接线,火力发电厂 水力发电厂 变电站,典型主接线分析,特点：没有发电机电压负荷，单机容量与总容量都大。大多建在大型煤炭基地或运煤方便的地方，而与负荷中心（城市）距离较远。生产的电能全部经升压变压器升至较高电压后送入系统。多为凝汽式电厂。,多采用发电机变压器单元接线、发电机变压器线路单元接线，升高为一个最多两个升高电压等级 220kV500kV的升高电压侧接线可靠性要求高，一般采用双母线、双母线带旁路、一台半断路器等接线,区域性火力发电厂,区域性火力发电厂,特点： 单机容量和总装机容量都较小，一般都建在负荷中心附近（城市边缘），因而有大量发电机电压负荷。所发出的电能有较大部分以发电机电压（10kV）经线路直接送到附近的用户，或升至35kV送到稍远些的用户。在满足这些地方负荷后，剩余的电能才升压到110kV或220kV电压送入系统。在本厂发电机故障或检修时，可由系统倒送电能给地方负荷。多为热电厂。,地方性火力发电厂,发电机电压等级均设母线,母线形式根据机组容量和负荷性质来确定，一般采用单母线（或分段）和双母线（或分段）。,发电机电压负荷大多通过电缆馈线引出。根据情况考虑加装母线分段电抗器或电缆出线电抗器。,地方性火力发电厂,在满足发电机电压负荷的前提下，100MW及以上机组，多采用单元接线直接接至升高电压母线,升高电压母线应根据多方面因素（如电压等级、出线回数、用户性质、与系统交换功率大小等）确定。,升高电压等级一般不超过两级。,升高电压等级均设母线,地方性火力发电厂,地方性火力发电厂,地方性火力发电厂,1. 特点,水轮机组起停迅速，常用作系统备用或调峰，因此主接线应该力求简单，以利用自动化装置进行操作，避免误操作。,建在有水能资源处，一般离负荷中心很远，没有发电机电压负荷或很小，电能全部升压后送入系统。因此，主接线中可不设发电机电压母线，多采用发电机变压器单元接线或扩大单元接线。单元接线能减少配电装置占地面积，也便于水电厂自动化调节。,水力发电厂,1. 特点,水力发电厂的装机台数和容量大都一次确定，高压配电装置也一次建成，不考虑扩建问题。这样，除可采用单母线分段、双母线、双母线带旁路及3/2断路器接线外，桥型和多角形也应用较多。,受地形限制，应尽量采用简化的接线，减少变压器和断路器的数量，使配电装置紧凑，缩小占地面积。,水力发电厂,大型水力发电厂,大型水力发电厂,大型水力发电厂,大型水力发电厂,中型水力发电厂,中型水力发电厂,通常，变电所高压侧的主接线，应尽可能采用断路器数目较少的接线，以节省投资，减少占地面积。,随出线回数的不同，可采用桥形、单母线、双母线及角形等接线。,如果高压侧为超高压等级，又是重要的枢纽变电所，宜采用双母线分段带旁路接线或一台半断路器接线。,变电所低压侧的主接线，常采用单母线分段或双母线，以便于扩建。,变电所主接线,特点：除具有双母线的优点外，还可保证任一回路断路器检修时，该回路不停电，运行的可靠性更高。,双母线带旁路母线,双母线带旁路母线,特点：除具有双母线的优点外，还可保证任一回路断路器检修时，该回路不停电，运行的可靠性更高。,作业,第二章思考题第1，8，14，15，17题（P67）：,