关键词：
主接线盒（精选十篇）
主接线盒 篇1
本文中的主接线盒和中性点接线盒主要适用于国内中小型三相同步电机，电机冷却器采用上置式，即冷却方式为IC81W，接线盒一般为厂内自制。
主接线盒是电机动力源(针对同步电动机)或输出功率(针对中性点接线盒)的接口。中性点接线盒是用于保护电机的接口，两者都属于高压接线盒。随着电机技术的发展，电机附带的接线盒不再是仅仅用户接线，而是将电机的部分保护设备也安装在接线盒内，提高电机在同行内的优越性。自制的主接线盒和中性点接线盒一般采用钢板焊接结构，由接线盒座、密封垫、出线板(层压板材质)，出线母排、出线母排夹紧装置、电流互感器(用户特殊要求)、电压互感器(用户特殊要求)、避雷器(用户特殊要求)、加热器(用户特殊要求)、接线盒盖、接地柱、接地牌、出线板组成。
2 主接线盒和中性点接线盒的设计原则
根据电机的外形图，确定主、中性点接线盒的大致外形尺寸，外形尺寸的确定要兼顾以下几条：
2.1 接线盒不能太靠机座上方和端部。靠上容易造成接线盒与冷却器干涉，太靠机座端部容易与机座端板干涉。
2.2 在空间允许的条件下，考虑到6kV级和10k V级的通用性，接线盒内的最小电气间隙≥120mm，爬电距离≥160mm。
2.3 避免主接线盒与冷却器进、出水口位于电机的同侧。
2.4 以下介绍接线盒各个部件的设计原则。
2.4.1 接线盒座。同步电机用的主接线盒和中性点接线盒都是普通型(非防爆)，接线盒座一般都采用钢板焊接而成。一般接线盒内安装的东西较少，选用较薄的钢板即可。 (1) 与机座连接的法兰框板材厚度一般选6mm～10mm，法兰框承载整个接线盒的重量，接线盒尺寸小时可选用较薄的板材，接线盒规格较大时选用较厚的板材。法兰上需要加工相应光孔，将接线盒固定在机座上。 (2) 接线盒座内需要在腔内焊接一定的三角板筋，用于加强接线盒的强度。 (3) 接线盒座的顶板和侧板一般选用5mm～8mm的钢板，主要取决于接线盒内安装部件的重量，保证部件安装后接线盒不会由于部件的自重发生变形即可。板材选择过厚，会增大整个接线盒的重量，而且显得笨重。且在顶板上需要焊接两个吊环便于接线盒的拆装。 (4) 接线盒座中需要焊接安装夹紧装置的支架，支架一般采用5mm扁钢弯成或焊成，支架的尺寸需要根据夹紧装置的总高度选择，尽量借用以前用过的，支架的总高一般比夹紧装置的总高高5mm，宽度比夹紧装置宽4mm～6mm。支架的数量取决于出线母排的长度，出线母排较长时，一般放两组4个，具体布置见后续出线母排部分的介绍。 (5) 接线盒座的前端法兰框一般选用8mm～10mm的钢板，法兰框上一般加工M8-6H或M10-6H的螺纹孔。 (6) 接线盒座内必须焊接接地柱，接地柱一般选用通用件焊接于正视于接线盒时右手侧的左下方。 (7) 接线盒座的底板一般选用6mm～8mm的钢板，底板上需要加工螺纹孔以固定出线板，如果太薄，加工的螺纹孔螺牙过少，连接不可靠，且容易损伤。一般底板上加工M6-6H或M8-6H的螺孔。
接线盒座上所有的孔必须在焊接完成后加工，不允许加工后再焊接，否则会造成焊接后孔移位，无法装配。接线盒座设计时应棱角分明，大方美观。
2.4.2 接线盒盖。接线盒盖如无特殊要求，均由5mm厚的钢板上焊吊环组成，盒盖上需要加工与盒座对应的光孔，将其固定在接线盒上。接线盒盖的尺寸迎合相应的接线盒外形尺寸一致。
2.4.3 绝缘出线板。出线板用10mm厚的层压板3240制成，外形尺寸和机座上的接线盒座板相同。出线板周边钻有和接线盒座板相应的光孔，板中间开有定子电缆的出线孔，孔分为3组，每组孔数量根据定子每相的出线电缆根数确定。孔的正下方刻有U1、V1、W1(主接线盒用)和U2、V2、W2(中性点接线盒用)永久性标记，便于用户接线时确认相序。
2.4.4 密封垫。用于绝缘或密封。一般用橡胶板3/XH-21制成，采用法兰结构形式，周边钻有相应的光孔，大小与密封或绝缘处的平面尺寸相同，当尺寸较大时允许以燕尾槽的形式拼接而成，机座接线盒座板与定子出线板之间垫一层，出线板和接线盒之间垫一层，接线盒盖和接线盒之间垫一层，出线底板和接线盒之间垫一层。
2.4.5 橡皮线套。安装在绝缘出线板中间的出线孔处，用于保护定子出线电缆，一般用橡胶XH-21制成。根据电子电缆的直径选择不同规格的橡皮线套。橡皮线套可进行通用化设计，如有特殊规格时可参考结构进行类比设计。
2.4.6 接线头。标准件，装在定子电缆端部，用于与出线母排连接。
2.4.7 夹紧装置。一般由层压板3240制成，分为上下两部分，两部分之间开有方槽，两部分用较长的螺栓把合到一块，用于将出线母排固定在接线盒内，夹紧装置装在接线盒座内的支架上，夹紧装置的总长一般比接线盒座的内腔尺寸小3mm～5mm，总高比支架低5mm，保证夹紧装置能装在接线盒座内。夹紧装置的数量取决于出线母排的长短，当出线母排尺寸较大时需要两组夹紧装置，否则，只需要一组。
2.4.8 出线母排。接线盒中的出线母排一般采用铜母线TMR或TMY，便于折弯。铜排截面积的大小根据定子相电流的大小确定，一般出线母排的载流量≤3A/mm2，铜排要按GB/T5585.1中规定的规格选取，特殊规格原则上不允许采用。铜母线折弯成型后(一般折成“Γ”形)，在外端需包扎云母带，云母带单边厚度不小于2mm，增大相间的爬电距离。云母带包扎完成后需在最外层刷绝缘漆，以增强母排的绝缘性能。折成“Γ”形的铜排两端要预留一定的长度不包绝缘，但需要镀银处理，用于和用户接线。
2.4.9 接地牌。用铆钉铆于接地柱附近，标记接线盒接地位置，材质一般为不锈钢，每个接线盒必须有一个接地牌。
2.4.1 0 底部出线板。用户电缆线引出口，一般在出线底板上用户钻孔后将电缆接入接线盒，考虑到涡流效应，出线板用不锈钢或层压板制成，出线板和接线盒之间需垫一层密封垫。
2.4.1 1 紧固件。除安装紧固件外，涉及导电的紧固件必须用铜螺栓、铜螺母和镀银垫圈。
2.4.1 2 接线盒的包装。主、中性点接线盒发货时一般都要从电机上拆下来单独包装。一般采用木箱包装，每个接线盒一个包装箱，接线盒在包装箱内牢固，四周塞满弹性缓冲物，不允许在运输过程中晃动，以免造成接线盒的损伤。典型的主接线盒(图1)和中性点接线盒(图2)示意图见下：
以上简要介绍了国内中小型三相同步电机用自制主接线盒和中性点接线盒最基本的设计原则，各企业可结合各自的实际情况参考设计。
摘要：本文主要介绍了国内中小型三相同步电机用自制主接线盒和中性点接线盒的用途、结构及基本设计原则。
关键词：三相同步电机,主接线盒,中性点接线盒,电气间隙,爬电距离
参考文献
[1]陈世坤.电机设计[M].北京:机械工业出版社, 2000.
[2]汤蕰璆.电机学[M].北京:机械工业出版社, 2012:129.
[3]GB/T1993-1993旋转电机冷却方法[S].北京:中国标准出版社, 1993.
[4]GB/T4706-2005《家用和类似用途电器的安全第1部分:通用要求》[S].北京:中国标准出版社, 2005.
电气主接线形式综述 篇2
学院：电气信息工程学院
班级：自动化10-02班
姓名：卢靖宇
学号：54100101022
5电气主接线形式综述
电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中，为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。定义
电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。一般在研究主接线方案和运行方式时，为了清晰和方便，通常将三相电路图描绘成单线图。在绘制主接线全图时，将互感器、避雷器、电容器、中性点设备以及载波通信用的通道加工元件（也称高频阻波器）等也表示出来。
对一个电厂而言，电气主接线在电厂设计时就根据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等，从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性等方面，经综合比较后确定。它的接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况。电气主接线又称电气一次接线图。
电气主接线应满足以下几点要求：
可靠性
主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负荷的供电。灵活性
主接线系统应能灵活地适应各种工作情况，特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时，能够通过倒换开关的运行方式，做到调度灵活，不中断向用户的供电。在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。
基本要求
电气主接线应满足下列基本要求：
①牵引变电所、铁路变电所电气主接应综合考虑电源进线情况（有无穿越通过）、负荷重要程度、主变压器容量和台数，以及进线和馈出线回路数量、断路器备用方式和电气设备特点等条件确定，并具有相应的安全可靠性、运行灵活和经济性。
②具有一级电力负荷的牵引变电所，向运输生产、安全环卫等一级电力负荷供电的铁路变电所，城市轨道交通降压变电所（见电力负荷、电力牵引负荷）应有两回路相互独立的电源进线，每路电源进线应能保证对全部负荷的供电。没有一级电力负荷的铁路变、配电所，应有一回路可靠的进线电源，有条件时宜设置两回路进线电源。
③主变压器的台数和容量能满足规划期间供电负荷的需要，并能满足当变压器故障或检修时供电负荷的需要。在三相交流牵引变电所和铁路变电所中，当出现三级电压且中压或低压侧负荷超过变压器额定容量的15%时，通常应采用三绕组变压器为主变压器。
④按电力系统无功功率就地平衡的要求，交流牵引变电所和铁路变、配电所需分层次装设并联电容补偿设备与相应主接线配电单元。为改善注入电力统的谐波含量，交流牵引变电所牵引电压侧母线，还需要考虑接入无功、谐波综合并联补偿装置回路（见并联综合补偿装置）。对于直流制干线电气化铁路，为减轻直流12相脉动电压牵引网负荷对沿线平行通信线路的干扰影响，需在牵引变电所直流正、负母线间设置550 Hz、650Hz等谐波的并联滤波回路。
⑤电源进（出）线电压等级及其回路数、断路器备用方式和检修周期，对电气主接线形式的选择有重大影响。当交、直流牵引变电所35 kV～220 kV电压的电源进线为两回路时，宜采用双T形分支接线或桥形接线的主接线，当进（出）线不超过四回路及以上时，可采用单母线或分段单母线的主接线；进（出）线为四回路及以上时，宜采用带旁路母线的分段单线线主接线。对于有两路电源并联运行的6kV～10 kV铁路地区变、配电所，宜采用带断路器分段的单母线接线；电源进线为一主一备时，分段开关可采用隔离开关。无地方电源的铁路（站、段）发电所，装机容量一般在2 000 kV·A以下，额定电压定为400 V或6.3 kV，其电气主接线宜采用单母线或隔离开关分段的单母线接线。
⑥交、直流牵引变电所牵引负荷侧电气接线形式，应根据主变压器类型（单相、三相或其他）及数量、断路器或直流快速开关类型和备用方式、馈线数目和线路的年运输量或者客流量因素确定。一般宜采用单母线分段的接线，当馈线数在四回路以上时，应采用单母线分段带旁路母线的接线。
经济合理
主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，做到经济合理，尽量减少占地面积，节省投资
电气主接线有以下几种：
1.6~220KV高压配电装置的主接线分为两种，一种是有汇流母线的接线：
包括：单母线接线；单母线分段接线；双母线接线；双母线分段接线；增设旁路母线或旁路隔离开关的接线；
另一种是无汇流母线的接线：包括：变压器-线路单元接线；桥形接线（内桥形接线和外桥形接线）3~5角形接线。
个别特殊情况下也是用一台半断路器接线。
2.330~500KV主接线有双母线三分段（或四分段）带旁路母线（或带旁路隔离开关）接线；一台半断路器接线；变压器-母线接线和3~5角形接线。
其他接线有：环形母线多分段接线；1有1/3台断路器接线。
3.大型电厂（总容量在1000MW以上）有发电机-变压器单元接线；发电机-变压器扩大单元接线；发电机--变压器-线路单元接线；一厂两战接线。
4.中小型（总容量在200~1000MW）电厂主接线有：发电机的连接方式；主变压器的连接方式；发电机电压配电装置的接线；限流电抗器的连接方式；无发电机电压配电装置的中型电厂接线。
采用何种主接线的形式要满足可靠性、灵活性和经济性三项基本原则
【单母线接线】
优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。
缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。
适用范围：6-10KV配电装置的出线回路数不超过5回；35-63KV配电装置出线回路数不超过3回；110-220KV配电装置的出线回路数不超过2回。
【单母线分段接线】
优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时；35KV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220KV配电装置出线回路数为3-4回时。
【 单母分段带旁路母线】
这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为35-110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。
【桥型接线】
1、内桥形接线
优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。
缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。
适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。
2、外桥形接线
优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。
缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。
适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。
【双母线接线】
优点：
1）供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。
2）调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。
3）扩建方便。向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。
4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。
缺点：
1）增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。
2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。
适用范围：6-10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；35KV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；110-220KV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110-220KV配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为4回及以上时。
【双母线分段接线】
主接线盒 篇3
关键词：10kV变电站；电气主接线；设计；实现
10kV变电站在电力工程中较为常见，做好其电气主接线，对变电站供电可靠性有着极大影响，因此，研究10kV变电站电气主接线设计、实现方法，有着一定现实意义。
1 10kV变电站电气主接线设计
1.1 设计原则
在电气主接线设计中，其需要遵循的原则包括：①可靠性原则：确保主接线工作的可靠，从而保证变电站供电的正常，也是变电站、电力系统安全的根本要求；②灵活性原则：是指可以灵活的调整运行方式、调度方便，且易于检修，留足未来扩建的空间；③经济性原则：是指在做到主接线设计可靠、灵活的前提下，尽量减少主接线建设成本，提高主接线的经济效益。
1.2 设计依据
在10kV变电站电气主接线设计时，是不能无任何根据随意设计的，一般来说，设计的依据主要包括：①变电站的重要性、承担的功能等；②变电站的规模大小、分期建设情况等；③变电站的负荷情况。一般来说，在电气主接线设计中，需要对一、二级负荷设计两个相互独立的电源，作为主用和备用，且备用电源能够满足一、二级负荷正常运行的需求；三级负荷则只需要设计一个电源，这是由于一、二级负荷是相对较小的，在主用电源失效后可以换为备用电源继续供电，三级负荷较大，相对较为危险，在出现失效情况时，需要立刻对检查电源的安全性，以免形成重大安全事故。
1.3 设计内容
在10kV变电站电气主接线设计中，其设计的内容主要包括以下四个方面，分别是：
一是主接线方式的选择。对于10kV变电站而言，电气主接线设计需要考虑的因素包括变电站实际情况、容量等，禁止采取统一的模式，常用的主接线方法有双母接线、单母分段接线两种，各有其优劣。从可靠性方面来看，双母接线采用的两组母线之间可以相互为补充，通过操作隔离开关来将发生故障的母线断开，换用另一母线，实现迅速恢复供电；从灵活性方面看，双母线可以将电源、回路负荷分配到任意母线，但单母分段接线更适合各种不同运行方式，灵活性更好；从经济性方面来看，单母分段接线在设备、投入方面都少于双母线，经济性更佳。
二是变压器的选择。对于10kV变电站，在变压器选择中，需要先确定相数，通常为两相；然后是绕组数和接线类别，多选择双绕组、YN型绕组接线；最后是冷却、调压方式，需要根据实际情况来选择；对于一些特殊情况，变电站变压器数量应最少设置2台，来为变电站安全、稳定提供保障。具体情况包括：①变电站供电中一级负荷数量较多或者为保证二级负荷安全；②负荷会随季节变化出现较大幅度变化的地区；③电源系统不接地、动力电与照明变压器共用以及电气装置外露等情况。
三是断路器的选择。断路器是变电站安全的一个重要保障设备，在设计时，应当考虑的内容有：①在合闸时，断路器要保证负荷电流、短路电流能够长期通过，且热稳定性、动稳定性等性能要良好，所以，必须确保断路器质量优良；②在出现跳闸情况时，断路器应具备良好绝缘性能，起到应有的阻断功能，保护变电站安全；③断路器应当具有良好断路能力，且分闸时间要适宜；④断路器本身结构应尽量简单、使用寿命要尽量延长，体积应尽量小，以便于安装与维护。
四是其它电气设备的选择。在10kV变电站电气主接线设计中，除了要选择上述设备外，还有其他一些电气设备，需要考虑的因素有：①其它设备要满足变电站正常运行的基本需求，有长远发展的空间，其维护成本要尽量低；②其它设备要适用于变电站所处的实际环境，减少环境因素对变电站运行产生的不良影响；③其它电气设备应尽量选择高技术含量的，确保设备的可靠，更好地满足变电站需求。
2 10kV变电站电气主接线实现
以某10kV变电站为例，其母线侧馈线数量有30多条，为确保变电站供电的可靠，在电气主线设计中，其实现方案有：
2.1 双母线接线设计方案
该变电站电气主线双母线接线设计方案如图1，对于某一供电线路，用两条母线、隔离开关与变电站相接，在供电时，合上一条母线的隔离开关，完成整个线路的供电；当这一母线出现故障或需要检修时，启用另一条母线来继續供电，其优点体现为供电更为可靠、检修较为方便、可以灵活调度且适合扩建等。
但是，该种接线方案也存在一定不足，主要有需要较多的设备，比如隔离开关，隔离器作为操作开关容易出现误动作情况，自动化难以实现，其运行经济性相对较差。特别是在出现母线系统故障情况时，需要在短时间内将大量的电源、线路切除，是无法满足大部分负荷要求的。
2.2 单母线分段接线设计方案
对于10kV变电站承担的两个或多个重要负载，采取双回路供电的方式，将重要负载分别接在10kV母线的不同段上，可以避免彼此的相互干扰，即使某一荷载的母线出现故障或者需要检修，也只会对此负载产生影响，其它母线段依然可以继续供电，确保变电站供电的可靠。
在此种接线方案中，其设计方案如图2所示，母线分段是通过利用断路器来实现的，从不同母线段引出双回路供电来一一对应重要负荷，在出现故障时，利用断路器来切除故障路段，其它正常的母线段供电不会出现中断，对重要负荷的安全、稳定有着重要作用。
从图2中可知，对于单母线分段接线方案来说，当有某段母线出现短路故障时，分段断路器、故障段电源回路断路器会自动断开，将故障段从整个供电系统中切除，非故障段母线运行不会受到影响，从而有效缩小故障范围，对于控制短路电流的负面影响有着重要作用。
比较上述两种接线方案，对于变电站承担的重要负荷，其主母线接线在保证足够可靠、灵活的基础上，单母线分段接线在经济性上是优于双母线接线方案的，所以，适用于本变电站。
3 结语
综上所述，在变电站电气设计中，电气主接线是一个十分重要的内容，对整个变电站供电系统的可靠性、稳定性等起着至关重要的作用，因此做好变电站电气主接线设计，是有着重要现实意义的。在变电站电气主接线设计中，需要优先考虑供电的可靠性、电能质量以及经济性等诸多因素，以此为基础，选择合适的变压器、断路器以及其它各种设备，然后再结合变电站长远发展的需求，选择合适的主接线设计方案，在确保适应变电站运行实际的基础上，最大程度的提高供电的稳定性，同时，还要能够满足未来发展、扩建的需求，有效提高变电站设计的综合效益，更好地满足人们对用电安全的要求，提升电力企业综合效益。
参考文献：
电气主接线选择及优化 篇4
1.1 变电站主接线基本要求
1) 主接线设计的基本要求为: (1) 保证必要的供电可靠性和电能质量。 (2) 具有一定的适应性和灵活性。 (3) 具有经济性。 (4) 具有发展和扩建的可能性。
2) 主接线可靠性的具体要求: (1) 断路器检修时, 不宜影响对系统的供电; (2) 断路器或母线故障以及母线检修时, 尽量减少停运的回路数和停运时间, 并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电; (3) 尽量避免变电所全部停运的可能性。
3) 主接线灵活性的具体要求: (1) 调度:可以灵活地操作, 投入或切除某些变压器及线路, 调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式, 检修运行方式以及特殊运行方式下的调度要求; (2) 检修:可以方便地停运断路器, 母线及继电保护设备, 进行安全检修, 而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电; (3) 扩建:可以容易地从初期过渡到其最终接线, 使其在扩建过渡时, 无论是一次设备还是二次装置等所需的改造工作量最小。
4) 主接线经济性的具体要求: (1) 在满足可靠性、灵活性的前提下做到经济合理。 (2) 应简单清晰, 要节约一次设备的投资, 能使控制保护不过于复杂, 以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资;要能限制短路电流, 以便选择价格合理的电气设备或轻型电器。
1.2 变电站主接线优化基本原则
1) 尽可能做到经济合理, 保证方案技术合理、投资节省。
2) 简化主接线。配网自动化、变电所无人化是现代电网发展必然趋势, 简化主接线为这一技术全面实施创造了有利条件。
3) 尽可能考虑设计标准化。
4) 尽可能根据发展的需要具有一定的扩展性。
2 实例分析
2.1 变电站接入系统方式
选取郑州市区110 k V未来变为实例进行分析, 根据郑州市区电网规划, 110 k V未来变定位为终端负荷站, 接入系统方式如下:
本期:T接110 k V凤省线一回, 从凤凰变出一回;
远期:π接110 k V凤省线一回, 从凤凰变出一回。
2.2 110 k V电气主接线选择
1) 设计依据。《35 k V~110 k V无人值班变电所设计规程》DL/T 5103-1999。
2) 110 k V电气主接线。根据郑州市区110 k V网架特点, 依据《河南电网发展技术及装备原则》5.1.5条之规定, 本站电气主接线可选择单元接线和桥+线变组接线两种形式。
单元接线接线方式简单, 单线单变运行。当任一回线路故障时, 接于该线路的变压器所带负荷均需停电, 需要通过其他变压器转带部分负荷。
桥+线变组接线将桥接线和线变组接线有效组合, 桥单元在任一回线路故障或检修的情况下, 另一回线可带2台主变压器, 线变组单元线路故障时, 仍可通过10 k V侧转带部分负荷。该接线仅在变压器投切、检修或故障时对供电能力有一定影响, 但变压器性能可靠, 故障几率小, 不需要经常投切。因此, 桥+线变组接线可靠性高, 运行方式灵活, 更能满足未来变城市中心区的供电需求。
根据桥间隔位置不同, 桥+线变组接线又有内桥+线变组、外桥+线变组之分, 内桥+线变组接线的桥间隔靠近主变压器侧, 外桥+线变组接线的桥间隔靠近线路侧, 外桥+线变组接线优点是主变压器投切灵活, 内桥+线变组接线优点是线路投切灵活。
根据郑州供电公司电网结构和运行方式, 本站选用内桥+线变组接线。
2.3 10 k V电气主接线选择
1) 设计依据。《35 k V~110 k V无人值班变电所设计规程》DL/T5103-1999。
2) 10 k V电气主接线选择。本站最终装设3台主变压器, #1、#3主变10 k V侧分别经断路器接入10 k VⅠ、Ⅳ段母线, #2主变10 k V侧分别经断路器接入10 k VⅡ、Ⅲ段母线, Ⅰ、Ⅱ段母线和Ⅲ、Ⅳ段母线之间设分段断路器, 形成单母线四分段接线。当任何一台变压器停运时, 其余两台变压器各分担半数出线回路的负荷, 运行方式灵活, 供电可靠性高。
2.4 110 k V电气主接线优化
1) 优化前提。未来变为智能变电站。依据《国家电网公司2011年新建变电站设计补充规定》 (国家电网基建[2011]58号) 第5.2.1条互感器配置原则进行设计和优化: (1) 110 k V及以上电压等级可采用电子式互感器, 也可采用常规互感器。 (2) 选用电子式互感器, 需进行充分技术分析论证。 (3) 主变压器各侧采用电子式电流互感器时, 应取消主变压器本体高、中压侧套管电流互感器;主变压器低压侧套管电流互感器应按主变压器保护要求配置。 (4) 当采用GIS、HGIS配电装置型式时, 电子式互感器可与一次设备一体化设计。
2) 110 k V电气主接线优化。未来变可研110 k V电气主接线采用常规互感器。本设计方案通过专题分析论证后, 110 k V GIS采用电子式互感器。并通过互感器配置优化, 在110 k V GIS出线间隔内一体化配置三相电子电流电压组合式互感器, 取消了母线电压互感器, 从而节省了2个母线设备间隔, 电气主接线进一步优化。优化后, 接线更加简单, GIS设备纵向尺寸缩小, 节省了设备、光缆投资。
本设计110 k V电气主接线方案本期节省2个母线设备间隔和16米GIS母线筒, 共节省设备投资124万。简化一、二次接线, 同时节省设备投资。
3 结语
主接线盒 篇5
电力系统方向课程设计任务书和指导书
题目： 110kV变电站电气主接线及配电装置平面布置图的设计
指导教师：江静
电气主接线及配电装置平面布置图课程设计任务书 题目： 110kV变电站电气主接线及配电装置
平面布置图的设计
一、课程设计的目的要求
使学生巩固和应用所学知识，初步掌握部分工程设计基本方法及基本技能。
二、题目：
110kV变电所电气主接线设计
三、已知资料
为满足经济发展的需要，根据有关单位的决定新建1座降压变电气。原始资料： 1变电所的建设规模 ⑴类型：降压变电气
⑵最终容量和台数：2×31500kVA：年利用小时数：4000h。2电力系统与本所连接情况
⑴该变电所在电力系统中的地位和作用：一般性终端变电所；
⑵该变电所联入系统的电压等级为110kV，出线回路数2回，分别为18公里与电力系统相连;25公里与装机容量为100MW的水电站相连。⑶电力系统出口短路容量：2800 MVA；
3、电力负荷水平
⑴高压10 kV负荷24回出线，最大输送2MW，COSΦ＝0.8，各回出线的最小负荷按最大负荷的70％计算，负荷同时率取0.8，COSΦ＝0.85，Tmax＝4200小时/年； ⑵24回中含预留2回备用； ⑶所用电率1％
4、环境条件
该所位于某乡镇，有公路可达，海拔高度为86米，土壤电阻系数Р＝2.5×104Ω.cm，土壤地下0.8米处温度20℃；该地区年最高温度40℃，年最低温度－10℃，最热月7月份其最高气温月平均34.0℃，最冷月1月份，其最低气温月平均值为1℃；年雷暴日数为58.2天。
四、设计内容
1、设计主接线方案
⑴确定主变台数、容量和型式
⑵接线方案的技术、经济比较，确定最佳方案 ⑶确定所用变台数及其备用方式。
2、计算短路电流
3、选择电气设备
4、绘制主接线图
5、绘制屋内配电装置图
6、绘制屋外配电装置平断面图
五、设计成果要求
1、设计说明书1份 编写任务及原始资料 ⑴编写任务及原始资料
⑵确定主变压器台数、容量和型式 ⑶确定主接线方案（列表比较）
⑷计算短路电流（包括计算条件、计算过程、计算成果）⑸选择高压电气设备（包括初选和校验，并列出设备清单）。
2、变电站电气主接线图1份
采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。接线按单线图绘制，仅在局部设备配置不对称处绘制三线图，零线绘成虚线。在主母线位置上注明配电装置的额定电压等级，在相应的方框图上标明设备的型号、规范。
3、屋内10kV配电装置图1份
采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。该图应能显示开关柜的排列顺序、各柜的接线方案编号、柜内的一次设备内容（数量的规格）及其连接，设备在柜内的大致部位，以及走廊的大致走向等。
4、屋外110kV配电装置平断面图1份
采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。该图应能显示各主要设备的布置位置及走廊的大致走向等。
5、编制设计说明书及计算书 六、日程安排
第一天：布置任务、介绍电气设备选择 第二天：电气主接线最佳方案的确定 第三天：短路电流计算
第四、五天：电气设备选择 第六天：绘制电气主接线图
第七天：绘制10kV配电装置订货图
第八天：绘制110kV配电装置平面布置图 第九天：绘制110kV户外配电装置断面图 第十天：整理设计说明书、考核 电气主接线及配电装置平面布置图课程设计指导书
第一节
一、主接线方案设计所需原始资料
设计主接线方案时，首先需要了解原始资料：
（一）水能资料
包括水电站的装机台数和容量，年装机利用小时数、调节性能、开发 形式等。
（二）电力系统资料
1．水电站在电力系统中的地位和作用； 2．电力系统的情况和参数； 3．与电力系统的耦合方式；
4．负荷的性质、重要程度、供电容量和输电距离； 5．厂用电的情况；
（三）气象情况
包括选择电气设备所需的各种温度等大气条件等
（四）其它有关资料
包括配电装置型式，各主要设备的保护方式等。
二、主变压器型式、台数和容量的确定
三、电气主接线方案的确定
（一）电气主接线的基本形式
（二）电气主接线方案的技术比较
根据任务书所列的已知资料，先拟出几个可能的电气主接线方案，先进行粗略的技术比较，筛选出2~3个满足供电可靠性和电能质量等要求的接线方案。最后进一步进行较详细的技术比较，确定出最佳方案。
技术比较一般从以下几个方面论证，分析其优缺点：
1．技术上的选择与灵活性； 2．供电的可靠性； 3．运行的安全性；
4．维护、检修方便以及布置的合理性；
5．继电保护的简化、适应运行人员的技术水平；
6．电气设备的制造问题、就地取材问题、占地面积问题等。
四、厂用电器
（一）厂用变压器的台数和容量
1．台数：有地区外来电源作备用或装机容量较小时，可采用一台，否则骨干电站应考虑两台；
2．备用方式：采用暗备用方式，若采用油浸式变压器，每台容量按70%
电气主接线方案设计 计算容量选择；若采用干式变压器，则每台容量按100%计算容量选择。
（二）厂用电源的引接原则
1．有母线的电气主接线，从电压等级较低的母线上引接厂用电源； 2．无母线的电气主接线，可从发电机——变压器之间分支上引接厂用电源。
（三）厂用电母线的接线方式
按厂用变台数进行分段或不分段，但必须装设备用电源自动投入装置（BZT）。
第二节
短路电流计算及电气设备选择
一、电气设备的配置：
（一）开关电器的配置原则
每一回路须有操作电器、保护和隔离电器。
根据设计任务书的要求及已知资料，在选定的电气主接线方案草图上配置开关电器时应考虑以下问题：
1．35KV屋外配电装置管理开关带接地刀闸问题
根据不同电气主接线具体情况需要，从检修、试验的安全角度出发，在隔离开关，在隔离开关的一侧或双侧装设接地刀闸。
2．接在主母线上的阀型避雷器与电压互感器合用一组隔离开关。3．厂用变压器高压侧一般采用熔断器作为操作、保护电器。
（二）互感器的配置
互感器的配置应充分满足保护及自动装置、测量、同期以及绝缘监察的 需要。
（三）其它
1．设备之间的连接方式
一般采用母线连接，当布置有困难时采用电力电缆连接。2．防雷保护即侵入波过电压的保护 3．通讯问题
二、短路计算条件
在短路电流计算之前，应先确定短路计算条件，包括以下内容： 1．计算电路图的确定
（1）系统容量及电抗的确定（已知系统部分参数时）；（2）最大运行方式的确定；（3）短路计算点的确定。2．短路计算时间的确定
三、短路电流的计算
1．根据电气设备选择的需要，短路电流应计算下列参数：
I‘’、Izt、Izt/
2、ich和 Ich
。2．短路电流计算步骤：
（1）选取基准Sj，Uj=Up，计算各元件电抗标么值，并绘制等值电路图
（2）网络化简，求各电源到短路点的综合电抗（3）短路电流计算
四、电气设备选择
主要选择下列设备：各电压级汇流主母线、断路器、隔离开关、熔断器、互感器、电力电缆、回路载流导体及绝缘子等。并对所选设备进行校验。
第三节
安装接线图
安装接线图是二次接线的主要施工图，也是提供厂家制造屏和柜的图纸。施工图经过施工和运行检修并修正后，就成为对二次回路进行维护、试验和检修的基本图纸。
安装接线图一般包括屏面布置图、端子排图、屏背面接线图三种。本设计是要求根据已知的二次原理展开图及所选用的设备，设计相应的屏内设备的屏面布置图，然后再由原理展开图及屏面布置图，设计出端子排图。最后根据以上三种图纸设计屏背面接线图。
一、屏面布置图
屏面布置图是加工、制造屏、台、盘和安装屏、台、盘上设备的依据。屏、台、盘上各设备的排列、布置系根据运行操作的合理性并适当考虑到维护和施工的方便而决定的，必须按照设备尺寸和设备之间的距离及一定的比例进行绘制。
二、端子排图
端子排图是表示屏、台、盘内需要装设端子排的数目、型式、排列顺序、位置，以及它与屏台排上设备和屏、台、盘外设备连接情况的图纸。
端子排土实际是屏背面接线图的一个组成部分，它主要是表示屏内设备与屏外设备的连接（电缆）情况。
三、屏背面接线图
屏背面接线图是以屏面接线图为基础，并以原理接线图为依据而绘制的接线图，它标明了屏上各个设备引出端子之间的连接情况，以及设备与端子之间的连接情况，它是一种指导屏上配线的图纸。
为了配线工作及识图的方便，在这种接线图中，对各设备和端子排一般都增加了一种采用“相对编号法”进行的编号，用以说明这些设备相互连接的关系。例如，甲接线柱上标了乙接线柱的编号，乙接线柱上标上甲接线柱的编号，这表明甲和乙两接线柱之间应连接起来。
第四节
配电装置布置图
配电装置是电气一次接线的工程实施，是发电厂及变电站的重要组成部分。它是按电气主接线的要求，由开关电器、载流导体和必要的辅助设备所组成的电工建筑物，在正常情况下用来接受和分配电能；发生事故时能迅速切断故障部分，以恢复非故障部分的正常工作。
一、绘制屋内配电装置订货图
屋内配电装置订货图是厂家根图形进设计、订货、安装的重要资料，厂家将根据订货图进行具体的配料。
二、屋内配电装置布置图
将屋内配电装置如成套开关柜合理地布置的屋内。
三、屋外配电装置平、断面图
将屋外配电装置布置合理在屋外的场地进行布置，即应满足对安全距离的要求，又应节约用地。
第五节
设计成果
一、绘制水电站电气主接线图
1．采用75×50cm方格纸，图形符号必须按国家新标准符号绘制，并有图框和标题栏，字体应采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。2．接线按单线图绘制，仅在局部设备配置不对称处绘制三线图，零线绘成虚线。
3．在主母线位置上注明配电装置的额定电压等级，在相应的方框图上表明设备的型号、规格。
二、绘制屋内配电装置配置图
1．采用50×375cm方格纸绘制。
2．设备的型号、规格和数量采用列表的形式。
三、绘制35kV屋外配电装置平断面图
1．两张图分别采用75×50cm和75×50cm图纸绘制。
2．屋外配电装置布置图应按与实际尺寸成比例画出，要求布置协调对称、美观。各元件的型号规格必须列在设备表中。
四、绘制设计说明书
1．任务及原始资料。
2．主变台数、容量及型式的确定（需论证）。3．主接线方案的确定（列表比较）。
4．短路电流计算（包括计算条件即计算电路图确定说明，计算过程和结果表）。
5．电气设备的选择。6．主要一次设备清单（包括设备名称、型号、规格、单位和数量等）。
主接线盒 篇6
【关键词】110kV变电站；电气主接线；分析
0.引言
随着我国经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，对电力的需求也也来越多，用电量越来越大，新的发展形势对变电站的供电能力提出了新的挑战。在这样的情况下，110kV变电站的建设速度和建造数量都得到很大的提高。变电站供电的可靠程度是考察变电站供电能力的重要指标，而影响变电站供电可靠程度的因素各种各样，其中对变电站电气主接线的选择显得尤其重要。
1.变电站电气主接线概况
变电站电气主接线部分是变电站电气设计过程的最开始部分，同时也是电力系统中的一个非常重要的环节。变电站电气主接线不仅连接着各种高压电器，负责接收和分配高压设备的电能，还能反映各种电器设备之间的相互作用、连接方式以及各个回路之间的互相关系，是变电站电气部分的一个重要组成部分。变电站电气主接线的性能不仅直接影响着变电站的可靠性，还对电力输变过程中的配电装置的布置、继电保护的配置、自动装置以及控制方式的选择方面起着决定性的作用。因此，变电站电气主接线的选择不仅要考虑供电的可靠性、经济性、质量等方面的问题，还要考虑变电站的运行、扩建等方面的影响。[1]
2.变电站电气主接线选择时考虑的问题
2.1影响变电站电气主接线的因素
首先，决定电气主接线的主要因素是变电所在电力系统中的地位和作用。变电站有不同的类型，有枢纽变电站、地区变电站、终端变电站、企业变电站和分支变电站等不同的类型，它们在电力系统中的位置和作用不同，对电气主接线的可靠程度、灵活程度和经济性等方面的要求也不相同。
其次，负荷分级和出线回数也会对电气主接线造成影响。一级负荷必须要有两个独立电源供电，而且当一个电源不能工作时，要保障全部的一级负荷能够不间断的进行供电；而对于二级负荷，一般也要有两个电源负责供电，而且当一个电源不能工作时，要保障大部分的二级电荷能够供电；对于三级电荷而言只需要一个电源进行供电。再次，主变台数也会对电气主接线造成影响。变电站的主变台数会对电气主接线的选择产生直接影响，不同的传输容量对于电气主接线的可靠程度、灵活性的要求也不相同。
最后，备用容量也会对电气主接线产生影响。备用容量的有无、大小也会对电气主接线的选择造成影响，备用容量是为了适应负荷突增、设备检修、故障停运等状况而设置的，是为了保障可靠地供电。[2]
2.2选择电气主接线时要满足的要求
首先要保障供电的可靠性。保障供电的可靠性是电力生产的首要要求，电气主接线要能可靠地工作，对用户进行不间断的供电。
其次，要保证运行检修时的灵活性。在调度运行中可以灵活的投入和切除变压器，满足整个系统的调度要求；在检修时，可以方便的停运断路器、母线等设备，进行系统检修而又不影响对用户的供电。
最后，要经济合理。主接线在满足可靠性和灵活性的前提下，要做到经济合理，即投资成本要节省、占地面积要小、能量损失不能过大。
3.选择电气主接线时的关键因素
3.1配电装置的选择
目前110kV高压配电装置主要采用屋内布置以及屋外布置两种，而屋内布置又包括普通电器安装在屋内布置和110kV断路器小车屋内布置以及SF6全封闭组合电器屋内布置三种方式。在采用普通电器安装在额内布置和110kV断路器小车屋内布置时，每个间隔可以设计成宽度6.5m，跨度12m，占地面积相若，投资成本也差别不但，大多在城郊或污染较严重的地区采用。SF6全封闭组合电器屋内布置占地面积最小，运行维护的效果最好，但这种布置需要较高的成本投入。
因此这种布置大多用在城市中心地带和用地面积十分紧张的地区。而屋外布置分为三种形式：屋外半高型布置、屋外高型布置、屋外中型布置。屋外半高型布置就是把母线和母线之间的隔离开关升高，在已经升高了的母线下方直接布置断路器、电流互感器等设备，减少配电装置的跨度尺寸，但是由于进出线路之间的间隔不能合并，各自占有一个间隔，使得横向面积大为增加。而高型布置是将母线与母线之间的隔离开关进行上下重叠布置，这种布置方式适用于双母线的布置。而屋外中型布置是将所有的电气设备都安装在布置在地面上的设备支架上，在母线下方不布置电气设备，这种布置方式具有布置清晰、容易操作、运行比较可靠、施工和维修都比较方便、投入成本低等特点，而且各地的电业部门在进行运行维护和安装检修方面都有比较丰富的操作经验。[3]
3.2相关的电气设备以及典型的接线方式
变电站电气主接线包括的相关的电气设备有：
主变压器、变压器高压引出线、母线、隔离开关、断路器、避雷器等等电气设备。而在110kV变电站电气主接线的设计选择中，主要考虑两种功能的变电站：
终端变电站和中间变电站。终端变电站又可以称为受端变电站，这类变电站的设置比较接近负荷中心，110kV的进线一般分为两路，通过两台主变压器然后将电能分配给低压用户使用。变电站电气主接线设计应该在确保供电可靠性的前提下，进行规范化、简单化以及自动化方面的设计，应该尽可能的减少设备占地面积，此外，变电站电气主接线的选择还要确定负荷性质、电气设备特点以及上级电网强弱等方面的因素造成的影响。而一般的终端变电站电气主接线主要采取线路一变压器组接线、外桥接线以及内桥接线三种方式。
4.结语
在变电站电气主接线的设计选择过程中，除了考虑供电可靠性、检修的灵活性、适应性、经济性等方面的因素，还要考虑那些影响主接线的关键因素，对变电站电气主接线的选择进行全面综合的考量。
【参考文献】
[1]朱虹森.小议变电站主接线的设计[J].项目管理，2007（1）.
[2]唐岳柏.浅议110kV变电站电气主接线的选择[J].科技创新导报，2010（07）.
探讨热电厂电气主接线特点 篇7
热电厂主要是向用户供热, 这和以供电为主的凝汽式电厂不同。凝汽式发电厂往往与电力系统相连接, 一个发电厂故障停运会影响整个系统的电力平衡, 但不一定立刻影响向用户的供电。但热网和电力系统不同, 一个热网往往只有一个热电厂, 这个热电厂若发生较长时间故障停运, 整个热网就将失去热源。诊在寒冷的冬季, 对居民的生活造成的影响是极大的, 甚至是灾难性的。即使不是冬季, 也可能对工业性热用户造成很大的甚至破坏性的影响。
为了说明这个问题, 现举一个工程完全有可能出现的例子:如某热电厂两台机的单元制接线接于220k V高压母线。该高压母线以双回线路用一双回路塔连至同一小变电所。高压厂用启动 (备用) 变压器山本厂高压母线引接。可以设想一下, 如果发生线路倒塔事故, 两条高压线路就将全停, 而且短时间内很难恢复。
一个热电厂当失去电网负荷时, 只剩相当于发电机额定功率10%左右的厂用电负荷, 无论是双抽机还是抽背机、或是背压机, 汽轮机都是很难维持稳定运行的。因汽轮机在转动时有很大的鼓风损耗, 这些能量损耗需要一定的蒸汽量把它带走。汽轮机的, 鼓风损耗大约是汽轮发电机额定轴功率的20%~30%, 汽轮发电机只能带相当于额定功率10%左右的厂用负荷时, 是无法把鼓风损耗带走的。也就是说, 这时汽轮机汽缸内温度要升高, 促使汽轮机不能长时问运行 (最多不超过20分钟) 。既然不能维持汽轮发电机稳定运行, 那么整个机组都要停下来, 从而导致厂用电消失、锅炉停运, 随之热网也就停止供热。
应当指出, 如果汽轮发电机停运, 只要高压厂用备用电碱还有电压, 那么锅炉还可以维持运行, 通过旁路系统和减温减压器仍然可以给热网供汽, 如图1所示。但由于高压厂用备用电源接自本厂高压母线, 因为系统联络线故障, 高压母线停运使高压厂用电源不能自投导致厂用电全停。因此, 通过锅炉及旁路系统、减温减压器给热网供汽也就无法实现了。
前面已经提到, 热源故障及热网停运比电网故障对用户的影响要大得多。因此, 对于城市热电厂, 研究其电气主接线的特点以便确保热电厂安全可靠运行就显得特别重要。综上所述, 对城市热电厂在机组容量大而台数少的情况下, 电气主接线应着重考虑的要求, 提出以下几项供参考。
1) 系统联络线至少设两条, 而且来自两个不同的变电所;电厂的高压母线至少应设两条 (如双母线) 。
2) 若两条系统联络线只能由同一个变电所引出时, 则两条联络线必须由该变电所内的两条不同的母线引接, 而且不能采用双回路塔。
3) 当两条联络线来自两个不同变电所时, 高压厂用启动 (备用) 变压器可接于本电厂高压母线;当两条高压联络线来自同一个变电所时 (不采用双同路塔) , 高压厂用启动 (备用) 变压器也可以接于本电厂高压母线, 但最好接自电厂外部其它较可靠的电源。
4) 对于已建成的电厂, 若系统联络线来自同一个变电所, 而且是同杆架设的双同路塔, 则高压厂用启动 (备用) 变压器一定要改接至电厂外部其它较可靠的电源。另外, 考虑到热网热源的唯一性比电网电源的情况要突出得多, 确保热电厂内部可靠运行也应充分注意。
摘要：随着热电厂供热事业的不断发展, 供热系统的规模迅速扩大, 运行与管理工作相对复杂, 供热需要投入的成本越来越多, 给供热工作提出了更高的要求, 不但要保证供热质量, 同时更要确保热电厂的安全运行, 探讨热电厂电气主接线的特点是很有意义的。
主接线盒 篇8
随着我国国内各大城市对地铁需求量的增加,地铁供电系统作为地铁交通系统的重要组成部分,其可靠性引起了人们的特别关注。电气主接线是地铁供电系统中主变电所和牵引变电所重要组成部分,其可靠性分析是地铁供电系统可靠性评估的重要内容之一。目前对地铁供电系统分析方法主要有故障模式影响法、故障树法及两者混合法。
GO法是在1967年由美国Kaman科学公司提出,用来分析武器和导弹系统的安全性和可靠性。自20世纪70年代后,Kaman科学公司增加了GO法的操作符,用于分析传统电站的和核电站的安全性、可靠性、可用性和风险概率。近年来GO法的算法得到进一步发展,使得GO法应用更为简捷、通用、方便和实用,特别是在分析多状态、有时序的系统中,显示了其强大的功能。
文中基于概率公式算法的GO法基本原理,建立主变电所电气主接线可靠性分析的GO模型。采用该模型对主变电所的内桥式和外桥式两种主接线方案进行可靠性定量分析计算,取得良好的计算结果。
1 概率公式算法的GO法基本原理
GO法是一种基于决策树理论发展起来以成功为导向的系统概率和可靠性分析技术。它的主要步骤是建立GO图和进行GO运算。GO法先是把原理图、系统图或工程图按一定的规则直接翻译成GO图。GO图中用操作符代表具体的部件或者逻辑关系;用信号流连接操作符,代表具体的物流或者逻辑上的进程。生成GO图后,进行GO法分析。GO法分析包括输入数据,定性与定量GO运算和系统评价,从而得到系统的多种可靠性指标。GO法系统可靠性分析过程如图1所示[1]。
GO法的标准操作符有17种[2]。本文采用概率公式算法的GO法,所用的操作符和信号流的状态累积概率如下。其中,输入信号的状态概率和状态累积概率分别记为PS(i)和AS(i),输出信号的状态概率和状态累积概率分别记为PR(i)和AR(i),i在规定的状态值0~N之内。
1)信号流状态累积概率
输入信号的状态累积概率为:
输出信号的状态累积概率为:
2)两信号单元
如图2所示,操作符只有两个状态,状态概率为:PC(i)(i=1,2)。
输出信号的状态累积概率计算公式为:
3)或门
如图3所示,对于M个完全独立的输入信号,操作符输出信号的状态累积概率计算公式为:
4)信号发生器
如图4所示,输入操作符给出的信号状态值和概率,共有L个可能值为:I1,P1,I2,P2,…,IL,PL。信号状态值Ii应在规定的状态值0~N之内。输出信号的状态累积概率计算公式与式(3)相同。
2 主变电所主接线可靠性建模
在我国大城市地铁供电系统中,城网对地铁的供电方式广泛采用集中式供电或者以集中式供电为主的混合式供电。主变电所作为这两种供电方式必不可少的重要组成部分,接受城网高压经降压后为牵引供电系统和变配电系统提供电能。主接线作为主变电所主要的组成部分,要满足安全性、可靠性、灵活性和经济性,常采用如图5所示的典型内桥接线方式或者外桥接线方式[3,4]。主变电所作为一级负荷,其主接线进线电源来自城网的不同变电所或者同一变电所不同的母线;在正常运行方式下,桥联开关和中压侧母联分段开关断开,线路-变压器-母线处于并列运行状态。
基于图5建立GO图的过程如下:两状态单元代表隔离开关、断路器、变压器和中压母线;进线电源存在故障的可能性,用信号发生器来表示;以或门操作符分别代表桥联开关和进线相连、两母线相连的逻辑关系。以内桥式主接线和外桥式主接线左侧中压母线向外成功送电为导向,建立的GO图分别如图6和图7所示。
假设主变电所主接线输电线不出现故障,各个元件只有成功和失效两种状态,并且各个元件是寿命和维修均服从指数分布的马尔可夫型可维修元件。一般给出各个元件的故障率和故障修复时间,可以求出其他可靠性指标,如元件可用率。本文把系统可用率作为主变电所主接线可靠性的评价指标。本文直接假设了主变电所主接线的各元件的可用率,分别把内桥和外桥的各个操作符类型、代表的元件及可用率列于表1和表2中。
3 主变电所主接线可靠性分析
3.1 状态概率公式直接推导算法
采用概率公式算法,从输入信号操作符开始,沿着信号流的方向,直接定量计算系统的可用率。设ASi代表编号为i的信号流的成功概率,PCi代表编号为i的操作符的成功概率。以内桥式主接线为例进行简化计算,可得系统信号流的成功概率计算表达式如下。
信号流1和2:
信号流7和8:
信号流11和14:
或门15的输出信号流15:
或门16的输出信号流16:
信号流17和18:
信号流23和24:
信号流28:
或门29的输出信号流:
信号流30:
式(16)为主变电所内桥式主接线的可用率计算式。把表1中的可靠性参数代入式(16),得整个内桥式主接线的可用率为:
以上分析是没有考虑共有信号时得出的结果。实际上,输入信号1和2分别经过或门15、16和29后成为了公共信号,得出的式(16)不是系统可用率的精确表达式,需要进行修正。于是,需要对表达式(15)中所有共有信号状态概率的高次项用一次项替换的方法进行修正,修正后的表达式即为正确的联合概率[2]。因此,对式(15)进行修正得:
把式(18)代入式(16)可得修正后的精确可用率表达式。把表1中可用率的数据代入修正后的表达式中,可得内桥式主接线的精确可用率为:
按照同样的方法步骤,可得外桥主接线未修正时的可用率为:
修正后的精确可用率为:
分别对比式(17)、(19)和(20)、(21)可以看出直接推导计算的结果可能会有较大的误差,需要对含有共有信号项进行修正。
3.2 含共有信号的状态概率定量算法
如果系统有L个共有信号Sl(l=1,2,…,L),它们的状态累积概率为ASl(l=1,2,…,L),系统输出信号的状态累积概率为AR。逐个对操作符进行计算和公式推导,保留共有信号的状态概率项,然后用共有信号概率的一次项代替高次项,可得到输出信号状态累积概率精确值的表达式为[2]:
式中,ARK1K2…KL为L个共同信号下的一种状态组合下,系统输出信号状态累积概率值,组合状态中有l个共有信号,当Kl=0时取故障状态,当Kl=1时取成功状态。
对含有两个共有信号的系统,式(22)可以改写表示为:
式中AR00、AR01、AR10和AR11分别为系统的共有信号S1和S2为故障-故障(AS1=0,AS2=0)、故障-成功(AS1=0,AS2=1)、成功-故障(AS1=1,AS2=0)和成功-成功(AS1=1,AS2=1)时的4种组合状态,代入式(23)得到输出信号的状态累积概率值AR。
主变电所主接线系统中有2个共同信号,需在GO图模型中要完成4次GO运算。基于Matlab进行编程建模,可以很方便快捷的求出系统可用率精确值。内桥式主接线和外桥式主接线GO模型的精确计算结果分别如表3和表4所示。
分别从表3和式(19)、表4和式(21)的所得结果看出,按照式(23)基于GO程序所得的精确计算结果是正确的,从而也验证了采用共有信号的状态概率精确处理方法是正确可行的。比较表3和表4,可以看出内桥接线可用率比外桥接线的要高,从可用率高角度看,主变电所宜采用内桥式主接线。
4 结语
1)本文直接假设了各个元件的可用率,分别对主变电所内桥式主接线和外桥式进行基于概率公式算法的GO法定量分析,得到内桥式主接线可用率较高。从可用率的角度上看,主变电所主接线宜采用内桥式主接线。
2)本文把GO法引入到了地铁供电系统可靠性领域,通过对主变电所主接线系统进行可靠性建模计算分析,看出GO法具有建模清晰简单、运算快捷、通用性强等优点。基于GO法的多种优点,GO法将会在地铁供电系统中的牵引供电系统、变配电系统和电力监控系统的可靠性分析中得到广泛而深入的应用。
参考文献
[1]沈祖培,黄祥瑞.GO法原理及应用——一种系统可靠性分析方法[M].北京:清华大学出版社,2004.
[2]沈祖培,高佳.GO法原理和改进的定量分析方法[J].清华大学学报:自然科学版,1999,39(6),6-20.
[3]黄德胜,张巍.地下铁道供电[M].北京:中国电力出版社,2010.
几种典型的主接线方式分析 篇9
电气主接线方式, 是变电站和发电厂中电气部分的主体结构, 由于发电厂和变电站对于电力网络来说, 是重要的节点, 因此, 电气主接线特别反映了各个电力设备在电网中的位置和重要性。重要的高压电器设备如发电机、变压器和母线的位置, 以及相互之间的连接, 对于供电的可靠性、电网运行方式的灵活性具有非常重要的意义。而由于不同电力设备价格的差异, 在考虑经济性时, 应当在不影响安全性和灵活性的情况下, 尽量减少价格昂贵设备的使用频率, 而这之间往往存在矛盾, 需要综合考虑电压等级、容量、负荷重要性等多方面因素。
1 对主接线方式的基本要求
对于变电站来说, 电气主接线方式的选择, 需在变电站建设前对原有的容量、负荷状况及性质、各侧电压等级、变压器、在网络中的位置等因素综合考量。对发电厂而言, 主接线方式应该突出电厂在电力系统中的地位, 与发电厂的发电容量直接相关;其次需要考虑的是电厂对外的输电电压等级, 因为发电厂是电力系统的始端, 因而无需过多考虑负荷侧的状况。电力系统对于电气主接线方式的基本要求, 可以归纳为4点, 即供电可靠性、运行/检修灵活性、建设/维护经济性、扩建/改建方便性。
1.1 供电可靠性
供电可靠性主要体现在3方面:一是变电站的部分电力设备, 如变压器、断路器、线路需要检修时, 尽量避免供电中断;二是部分电力设备如线路或母线上发生故障时, 尽量减少线路和主变的停运, 尽量保证对重要负荷的供电;三是各种情况下均应尽量避免变电站全部停运的可能性, 减少正常负荷由于电网或电力设备问题导致的损失。
1.2 运行/检修灵活性
运行的灵活性, 是指为了达到更为安全可靠、经济合理的运行方式, 需要对变电站的负荷、电源、送电线路进行灵活调整, 可以通过灵活地切除发电机、变压器或线路, 改由其他的变压器、线路对负荷供电。检修的灵活性是指在停电检修时, 操作不致于太过复杂, 以免导致可能的事故发生。
1.3 建设/维护经济性
除以上要求外, 经济性也是在设计过程中必须要考虑的, 如做到经济合理, 尽量减少占地面积, 节约投资和日后的维护费用, 其主要方法是节约必须的重要设备的用量, 提高昂贵设备的利用率, 如断路器的价格远高于隔离开关, 故在调整运行方式时应主要依靠隔离开关完成, 而断路器具有灭弧功能, 可以切断带电线路, 这一点是隔离开关无法做到的。因此两者的不同选择, 可以改变系统的运行方式, 也改变了建设维护的经济性。
1.4 扩建/改建的方便性
在新变电站的设计中, 为了节约一次性投资, 往往采用较为简单的主接线配置, 如无汇流母线、单母线等方式, 但随着电网日趋复杂、负荷不断增加, 不得不增加线路的数目和变电站的容量。这时扩建和改建变电站所需的投资则会因为一次建设中是否为此作了准备而有较大的差别。
2 几种典型的主接线方式
典型的主接线方式可以划分为有、无汇流母线两类, 而对于有汇流母线的主接线方式, 又会依据母线条数、有无旁路等进行划分。为了简化主接线方式的图例, 本文中的主接线图可能不包含隔离开关, 以断路器作为区分的关键, 而对于隔离开关有直接影响的接线方式, 则必须对此进行保留。本文介绍的是典型的主接线方式, 在电网中广泛采用, 具有一定的代表性。
2.1 无汇流母线的主接线方式
典型的无母线接线方式, 采用较多的为桥形接线。桥式包含4个回路、3台断路器, 其结构简单, 投资较小, 广泛应用于35~110 k V的变电站。根据桥形断路器的位置又可分为内桥和外桥2种接线。由于变压器的可靠性远大于线路, 应用较多的为内桥接线 (如图1采用的内桥接线方式) ;若为了在检修断路器时不影响变压器的正常运行, 有时在桥形外附设一组隔离开关, 这就成了长期开环运行的四边形接线。
2.2 有汇流母线的主接线方式
母线与主要电气设备如发电机、变压器、线路直接通过断路器和隔离开关进行连接, 可以通过调整改变主要设备所在的母线, 正常运行状态下, 一个电力设备与一条母线直接连接, 以避免发生故障时同时影响两条母线。
典型的单母线连接方式如图2所示。
如图2所示, 母线直接与线路连接, 母线段上各布置了几条线路, 可以通过调整进线开关和分段开关的开闭决定不同负荷的电源情况, 需要检修某段母线时, 分段所在的负荷需要全部停电。这种广泛采用的接线方式, 与不分段的单母线接线相比较, 一定程度上提高了连接方式的可靠性和灵活性。其一般作为变电站的6~10 k V侧, 出线回路数为6回及以上;或35~66 k V配电装置的出线回路数为4~8回时。
与单母线接线方式相比, 双母线接线方式有了较大的改变, 所有出线/变压器/发电机均与两条母线存在连接, 因此线路可以在任意母线运行。由于母联开关的存在, 可以保证当一条母线发生故障必须中断运行时, 首先跳开母联开关, 从而保证只有一条母线退出运行, 而另一条母线正常运行, 以减少事故的损失。双母线还可能存在旁路, 或母联兼旁路等接线方式, 主要应用于220 k V变电站。
2.3 3/2断路器接线方式
3/2断路器接线, 是在每3个断路器间存在2回出路, 一般只用于500 k V大型电厂和变电站中, 其突出优点是尽可能地节约断路器的数目, 具有突出的灵活性, 可以保证每条出线都有多种供电情况。任何一条母线故障或检修时都不致于停电, 任何一台断路器进行检修时也不致于停电, 更可以同时检修多个断路器。而其缺点是总体的断路器使用数目多、电流互感器多, 从而导致投资费用大, 接线复杂, 保护也复杂, 需要较高的运行操作能力。其典型接线图如图4所示。
3 结语
作为变电站和发电厂中电气部分的主体结构, 主接线方式需要满足可靠性、灵活性、经济性等基本要求, 更要考虑到改建和扩建的方便性, 为了解决这些问题, 我国公布了适合我国电网特点的典型设计方案, 这些设计方案是电力系统长期运行经验的总结, 也为电气设计人员提供了宝贵的借鉴。本文通过对内桥接线、单母线分段、双母线、3/2断路器等典型的接线方式的分析介绍, 说明不同的接线方式应用于不同电压等级和要求的变电站时, 需要结合多种情况综合判断, 方能发挥出其应有的效果。
摘要：从电气主接线方式的基本要求出发, 探讨了不同负荷类型对于主接线的不同要求以及灵活性、经济性的要求, 并对单母线、双母线、无汇流母线等几种典型的主接线方式进行了分析介绍, 说明不同的接线方式应用于不同电压等级和要求的变电站时, 需要结合多种情况综合判断, 方能发挥出其应有效果。
关键词：电力系统,主接线,接线方式,双母线
参考文献
[1]方璟, 尹雯, 吴婷婷.35 kV变电站主系统设计[J].电气开关, 2011, 49 (1)
[2]许桧, 王赫玲, 任守涛.220kV降压变电所电气设计方案——电气主接线的选择与确定[J].电气开关, 2011, 49 (1)
[3]黄芷定.变电站电气一次主接地网的设计[J].农村电工, 2011 (1)
[4]白鑫龙.500kV变电站电气一次部分及其监控系统设计[J].甘肃科技, 2010 (20)
热电厂电气的主接线分析 篇10
1 电气主接线介绍
1.1 电气主接线的接线要求。
在对电气主接线进行连接时, 一定要按照相关要求来进行, 以下几种要求必须满足:一是要保证电气设备运行的可靠性, 即按照该方式接线必须要能够承担供电负荷;二是保证电气设备运行的灵活性, 电气设备工作的情况不是固定的, 在面对不同的工作状态时, 接线系统也能够灵活地适应这种改变;三是在技术可行的条件下, 尽量保证经济的合理性, 达到效益最大化。
1.2 电气主接线的几种接线方式及其特点。
电气主接线的连接方式是多种多样的, 在此将对几种主要的接线方式及其特点进行介绍。一是线路变压器组接线, 该方式是将线路和变压器直接进行连接, 连接方式相对简单, 成本也低, 但是运行的可靠性较差。二是桥型接线, 连接时一般采用4个回路、3个断路器以及6个隔离开关, 由于该方式所用到的断路器较少, 所以成本也是相对较低的, 同时与线路变压器接线方式相比可靠性要高, 最常用的为内桥接线。三是多角形接线, 该方式将断路器和隔离开关进行连接, 使得每一台断路器的两侧都有隔离开关, 这种连接方式成本也低, 且具有很好的灵活性和可靠性, 但是由于其环形的接线特点, 导致出现问题时故障范围十分大。此外还有单母线分段接线和双母线接线, 单母线分段接线是将一段母线用断路器分为两段, 投资少且操作简便, 双母线接线是将工作线、电源线和出线连接到两组母线上, 该方式投资大, 但是出险故障时便于调节。
2 热电厂电气的主接线分析
2.1 热电厂主要任务。
顾名思义, 电热厂的主要任务是向用户供热, 包括在寒冷的冬季向居民供热以及日常情况下对工业性热用户进行供热。一般的, 一个热网中只有一个电热厂, 而一个电网中会覆盖很多个发电厂, 因此, 热电厂与一般的发电厂是不同的。当一个发电厂发生故障时, 不会造成整个电网瘫痪, 对用户供电不会产生很大的影响, 而热电厂却不同, 当热电厂发生故障时, 由于一个热网内只有一个热电厂, 会导致整个热网发生故障, 不能进行供热。这种故障是灾难性的, 带来的负面影响是及其大的, 因此对热电厂电气的主接线进行研究, 保证热电厂电气设备正常运行十分重要。
2.2 热电厂电气的主接线。
热电厂电气的主接线设计主要包括主变、母线、断路器、隔离开关等, 在进行设计之前, 应该先对热电厂的基本情况进行分析, 然后选择合适的接线方案。首先, 进行总体设计, 根据热电厂的工作负荷确定可靠的接线方式;然后, 进行变压器的选择并确定其数量, 该过程需要进行相应的计算;其次, 对各级电压母线接线进行设计, 由于双母线接线方式在发生故障时便于调节的特点, 一般设计方案中都会选择该种接线方式;最后, 进行断路器、隔离开关的设计以及选择。
2.3 相关案例分析。
以位于煤炭矿区的凝汽式电厂为例, 对其电气主接线进行分析。由于电热厂的地理位置, 导致其距离供热地区较远, 因此需要采用高压甚至是超高压的输电线进行电能的传输。一般这种情况下, 为了能够承担输送负荷, 装机总容量要在1000MW以上, 单机容量为200NW以上, 目前以600NW为主力机组。现有一拥有四台发电机, 接成四组单元接线, 二个单元接220KV母线, 二个单元接500KV母线的电热厂, 其220KV母线一般采用双母线接线方式进行连接, 其500KV母线一般采用一台半断路器接线的方式进行连接, 并要满足电源线及其负荷的相关要求。
2.4 变电站电气主接线分析.
热电厂中变电站电气主接线的要求与发电厂的要求相同, 通过对变电站在整个电气系统中所承担的负荷、出线回路的数量等相关情况进行分析, 决定变电站电气主接线方式。一般情况下, 在变电站电压较高的一侧, 要尽量控制断路器数量最少, 有利于降低成本, 其接线的方式则根据出现回路数量进行选择, 一般有桥型、单母线和双母线接线方式等, 例如当变电站的电压等级比较高时, 常采用双母线接线方式。在变电站电压较低的一侧, 则采用单母线接线方式和双母线接线方式, 这种选择有利于对变电站进行扩建。此外, 对短路电流进行限制也是变电站最重要的任务之一, 通常采用变压器电压较低的一侧进行分列运行的方式或者装设分列电抗器的方式来对短路电流进行限制。
3 相关建议
通过对电热厂的任务进行介绍, 我们了解到电热厂正常运行的重要性, 为了使电热厂正常运行, 就必须保证电气设备的正常运行, 而为了保证电气设备的正常工作以及运行的安全性, 就必须保证电热厂电气主接线的连接合理, 在此, 针对电热厂电气主接线提出几点建议。首先, 为了保证两个变电所之间的联系, 系统的联络线至少应该设置两条, 当其中一条出现故障时另一条便可以进行替代, 此外电厂的高压母线采用双母线连接方式进行连接。其次, 对于出自于同一个变电所之间的联络网线, 采用双母线连接方式, 使其分别与不同的母线进行连接, 并且要避免形成双回路。再次, 对于不同变电所引出的两条联络线, 高电压电热厂可直接将变压器与母线进行连接。最后, 针对已经建成的电热厂, 为了保证其供电量, 在两条联络线都出自于同一个变电所且形成双回路的条件下, 必须将变压器连接到该电厂外其他可靠的电源处。
结束语
电热厂在我们的日常生活中起着很重要的作用, 如果电热厂运行出现故障, 将会对我们的日常生活带来不便。电热厂电气主接线对电气设备的正常工作具有决定性作用, 分析研究其接线方式并不断改进, 不仅可以提高电热厂运行的稳定性, 还能保证其安全性。本文首先对电气主接线的接线要求以及几种主要接线方式及其特点进行介绍, 使读者对电气主接线有一定的了解, 其次对电热厂的主接线进行多方面分析并提出相关的建议, 以供相关工作者进行参考。
参考文献
[1]戴苏平.发电厂电气主接线可靠性比较分析[J].电气技术, 2014 (1) :76-77, 107.
[2]焦玉宝.探讨热电厂电气主接线特点[J].科技风, 2010 (4) :234.
