电气主接线方式（精选十篇）
电气主接线方式 篇1
1 电气主接线接线要求
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:
(1) 运行的可靠性: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, (2) 运行的灵活性: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, (3) 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。
2 电气主接线常见8种接线方式优缺点分析
2.1 线路变压器组接线
线路变压器组接线就是线路和变压器直接相连, 是一种最简单的接线方式, 线路变压器组接线的优点是断路器少, 接线简单, 造价省, 相应220k V采用线路变压器组, 110k V宜采用单母分段接线, 正常分段断路器打开运行, 对限制短路电流效果显著, 较适合于110k V开环运行的网架, 但其可靠性相对较差, 线路故障检修停运时, 变压器将被迫停运, 对变电所的供电负荷影响较大。
2.2 桥形接线
桥形接线采用4个回路3台断路器和6个隔离开关, 是接线中断路器数量较少, 也是投资较省的一种接线方式, 根据桥形断路器的位置又可分为内桥和外桥两种接线, 由于变压器的可靠性远大于线路, 因此中应用较多的为内桥接线, 若为了在检修断路器时不影响和变压器的正常运行, 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。
2.3 多角形接线
多角形接线就是将断路器和隔离开关相互连接, 且每一台断路器两侧都有隔离开关, 由隔离开关之间送出回路, 多角形接线所用设备少, 投资省, 运行的灵活性和可靠性较好, 正常情况下为双重连接, 任何一台断路器检修都不影响送电, 由于没有母线, 在连接的任一部分故障时, 对电网的运行影响都较小, 其最主要的缺点是回路数受到限制, 因为当环形接线中有一台断路器检修时就要开环运行, 此时当其它回路发生故障就要造成两个回路停电, 扩大了故障停电范围, 且开环运行的时间愈长, 这一缺点就愈大, 环中的断路器数量越多, 开环检修的机会就越大, 所一般只采四角 (边) 形接线和五角形接线, 同时为了可靠性, 线路和变压器采用对角连接原则, 四边形的保护接线比较复杂, 一, 二次回路倒换操作较多。
2.4 单母线分段接线
单母线分段接线就是将一段母线用断路器分为两段, 它的优点是接线简单, 投资省, 操作方便;缺点是母线故障或检修时要造成部分回路停电。
2.5 双母线接线
双母线接线就是将工作线, 电源线和出线通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组 (一次/二次) 母线上, 且两组母线都是工作线, 而每一回路都可通过母线联络断路器并列运行。
2.6 双母线带旁路接线
双母线带旁路接线就是在双母线接线的基础上, 增设旁路母线, 其特点是具有双母线接线的优点, 当线路 (主变压器) 断路器检修时, 仍有继续供电, 但旁路的倒换操作比较复杂, 增加了误操作的机会, 也使保护及自动化系统复杂化, 投资费用较大, 一般为了节省断路器及设备间隔, 当出线达到5个回路以上时, 才增设专用的旁路断路器, 出线少于5个回路时, 则采用母联兼旁路或旁路兼母联的接线方式。
2.7 双母线分段带旁路接线
双母线分段带旁路接线就是在双母线带旁路接线的基础上, 在母线上增设分段断路器, 它具有双母线带旁路的优点, 但投资费用较大, 占用设备间隔较多, 一般采用此种接线的原则为: (1) 当设备连接的进出线总数为12~16回时, 在一组母线上设置分段断路器; (2) 当设备连接的进出线总数为17回及以上时, 在两组母线上设置分段断器。
2.8 3/2 (4/3) 断路器接线
3/2 (4/3) 断路器接线就是在每3 (4) 个断路器中间送出2 (3) 回回路, 一般只用于500k V (或重要220k V) 电网的母线主接线, 它的主要优点是: (1) 运行调度灵活, 正常时两条母线和全部断路器运行, 成多路环状供电; (2) 检修时操作方便, 当一组母线停支时, 回路不需要切换, 任一台断路器检修, 各回路仍按原接线方式霆, 不需切换; (3) 运行可靠, 每一回路由两台断路器供电, 母线发生故障时, 任何回路都不停电, 2/3 (4/3) 断路器接线的缺点是使用设备较多, 特别是断路器和电流互感器, 投资费用大, 保护接线复杂。
3 案例分析
10k V终端变电所主接线模式分析
终端变电所又称受端变电所, 这类变电所接近负荷中心, 电能通过它分配给用户或下级配电所, 在确保供电可靠性的前提下, 变电所主接线设计应有利于规范化, 简单化, 自动化及无人化, 尽可能减少占地面积, 变电所主接线方式应根据负荷性质, 变压器负载率, 电气设备特点及上级电网强弱等因素确定, 一般终端变电所高压侧主接线形式选用线路-变压器组接线和内桥接线。
3.1 线路-变压器组接线
线路-变压器组接线是最简单主接线方式, 高压配电装置只配置2个设备单元, 接线简单清晰, 占地面积小, 送电线路故障时由送电端变电所出线断路器跳闸, 在正常运行方式下, L1、L2线路各带一台主变, 系统接线简单, 运行可靠, 经济, 有利于变电所实现自动化, 无人化, 因此, 对于地方电网中110k V终端变电所, 如主变容量满足N-1要求, 即主变容量满足低负载率标准, 首先应推荐采用线路-变压器组接线方式。
3.2 内桥接线
内桥接线是终端变电所最常用的主接线方式, 其高压侧断路器数量较少, 线路故障操作简单, 方便, 系统接线清晰, 在正常运行方式下, 桥断路器打开, 类似于线路-变压器组接线, L1、L2线路各带1台主变, 因内桥接线线路侧装有断路器, 线路的投入和切除十分方便, 当送电线路发生故障时, 只需断开故障线路的断路器, 不影响其它回路正常运行, 但变压器故障时, 则与其连接的两台断路器都要断开, 从而影响了一回未故障线路的正常运行, 随着主变制造工艺和质量的迅速提高, 现在各厂家生产的主变大都为免维护式, 因主变压器运行可靠性较高, 而且主变也不需要经常切换, 因此, 对于地方电网中110k V终端变电所, 如主变容量不能满足N-1要求, 采用内桥主接线方式有利于提高系统供电可靠性。
摘要：结合自身工作经验, 通过大量文献资料分析了电气主接线各种连接方式优缺点, 总结了电气主接线8种接线方式的设计要求和应用原则, 并通过案例进行了论证?
关键词：电气主接线,连接方式,优缺点,分析,实际,应用
参考文献
[1]李义山.变配电实用技术[M].北京:机械工业出版社, 2003.
电气主接线方式 篇2
线方式试题
一、单项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，只有 1 个事最符合题意）
1、甲等剧院的__按一级负荷要求供电。
A．舞台、贵宾室、演员化妆室、观众席照明 B．舞台、贵宾室、演员化妆室 C．舞台灯光、观众席照明
D．舞台机械电力、剧务办公室
2、发电厂、变电所中，对于10kV线路相间短路保护装置的要求，下列错误的是？
A．后备保护应采用近后备方式 B．对于单侧电源线路可装设两段电流保护，第一段为不带时限的电流速断保护，第二段为带时限的过电流保护
C．当线路短路使发电厂厂用母线或重要用户母线电压低于额定电压的60%，以及线路导线截面过小，不允许带时限切除故障时，应快速切除故障
D．对于1~2km双侧电源的短线路，当有特殊要求时，可采用纵差保护作为主保护，电流保护作为后备
3、墙、顶、地的__对照度有影响。A．效率 B．利用率 C．反射率 D．折射率
4、不直接和发电机相连的变压器一次绕组的额定电压（）。A．等于相连线路的额定电压 B．比相连线路的额定电压高5% C．比相连线路的额定电压高10% D．比母线的额定电压高5%
5、在材料相同的条件下，随着柔度的增大（）。A．细长杆的临界应力是减小的，中长杆不是 B．中长杆的临界应力是减小的，细长杆下是 C．细长杆和中长杆的临界应力均是减小的 D．细长杆和中长杆的临界应力均不是减小的
6、室内变电所的每台油量为__及以上的三相变压器，应设在单独的变压器室内。A．50kg B．80kg C．100kg D．120kg
7、电动机的弱磁保护动作整定值，一般按电动机最小励磁工作电流值的__进行整定。A．70% B．75% C．80% D．90%
8、我国电力网络目前的额定电压主要有（）。
A．3kV，6kV，10kV，35kV，110kV，220kV，330kV，500kV B．3kV，6kV，10kV，35kV，154kV，300kV，500kV C．3kV，6kV，10kV，35kV，66kV，154kV，230kV，500kV D．3kV，6kV，10kV，35kV，115kV，230kV，300kV，500kV
9、电气装置由架空线或含有架空线的线路供电，且当地雷电活动符合外界环境影响条件__时，应装设大气过电压保护。A．雷暴日数＞10日/年 B．雷暴日数＞15日/年 C．雷暴日数＞25日/年 D．雷暴日数＞30日/年
10、中断供电将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作，应按__要求供电。A．一级负荷 B．二级负荷
C．一级负荷中特别重要负荷 D．三级负荷
11、建筑物的耐火等级分为__。A．一级 B．三级 C．四级 D．五级
12、光源色温小于3300K时其色表特征为__。A．暖 B．冷 C．中间 D．较冷
13、疏散用的应急照明，其地面最低照度不应低于__。A．0.2lx B．0.5lx C．2.0lx D．5.0lx
14、__将暖气管、煤气管、自来水管道作为保护线使用。A．禁止 B．可以 C．宜 D．应
15、发电厂的易燃油和天然气设施防静电接地的接地电阻不应大于__。A．40Ω B．30Ω C．20Ω D．10Ω
16、高光强气体放电灯的电感式触发器能耗不应高于灯的标称功率的__。A．15% B．20% C．25% D．30% 17、35kV变电所当6-35kV配电装置采用手车式高压开关柜时，__设置旁路设施。A．不应 B．应 C．不宜 D．宜
18、心肌细胞分为快反应细胞和慢反应细胞的主要根据是 A．静息电位数值 B．动作电位时程长短 C．0期去极化速度
D．动作电位复极化速度 E．4期有无自动去极
19、一、二级港口客运站为__。A．一类防雷建筑物 B．二类防雷建筑物 C．三类防雷建筑物 D．不确定
20、某工厂的负载是1200kW，cosφ=0.65（滞后）。为扩大生产，添加了一台同步电动机，额定数据为：PN=500kW，cosφN=0.80（超前），ηN=85%。当同步电动机额定运行时，全厂的功率因数为（）。A．0.856 B．0.870 C．0.867 D．0.881
21、GB 50059—1992《35～110kV变电所设计规范》中提出，屋外油浸变压器与油量在600kg以上的本回路充油电气设备之间的防火净距不应小于__。A．5m B．10m C．15m D．20m
22、对一般负荷供电的中型变配电所当装有电磁操动机构时，合闸电源宜采用硅整流，分闸电源可采用__。A．小容量镉镍电池 B．硅整流
C．110V蓄电池组 D．220V蓄电池组
23、电路如题2-16图所示，I2=（）。A．0.5mA B．1mA C．1.5mA D．-0.5mA
24、图示电路的戴维南等效电路参数Us和Rs应为下列哪组数值（）。A．3V，1.2Ω B．3V，1Ω C．4V，14Ω D．3.6V，1.2Ω
25、消防专用电话网络应为__的消防通信奉统。A．公用 B．开放 C．独立 D．封闭
二、多项选择题（共25 题，每题2分，每题的备选项中，有 2 个或 2 个以上符合题意，至少有1 个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）
1、已知某一电力网络及其参数如题4-29图所示，节点①送出的功率S1为（）MVA。
A．12.84+j6.64 B．13.92+j7.43 C．12.097+j6.192 D．13.124+j6.5632、3、低压交流电动机应装设__。A．过负载保护 B．短路保护
C．接地故障保护 D．断相保护
4、一般不采用铜芯的电缆是__。
A．水下敷设工作电流较大的电力电缆 B．一般用途的电力电缆 C．移动式电气设备用电缆 D．控制电缆
5、投资估算的作用是__。
A．投资估算是建设项目建议书和可行性研究报告经济评价不可缺少的内容，是作为上报审批及论证是否投建的依据 B．是限额设计控制和遵守依据
C．通过投资估算和经济分析，衡量设计方案是否经济合理的依据 D．项目管理软件的需要
6、当系统采用联合接地体时，接地电阻不应大于__。A．1Ω B．4Ω C．5Ω D．10Ω
7、工作场所下列__情况下应设置应急照明。A．正常照明因故障熄灭后，需确保正常工作或活动继续进行的场所，应设置备用照明
B．正常照明因故障熄灭后，需确保处于潜在危险之中的人员安全的场所，应设置安全照明
C．正常照明因故障熄灭后，需确保人员安全疏散的出口和通道应设置疏散照明 D．正常照明因故障熄灭后，需确保事故排除应设置事故照明
8、__为工频过电压。A．发电机自励磁过电压 B．切除空载变压器的过电压 C．电弧接地过电压
D．系统不对称短路时电压的升高
9、按电源容量粗略估算，下列不符合允许直接起动笼型电动机功率的规定是__。A．电源为变电所，经常起动时不大于变压器容量的20%；不经常起动时不大于变压器容量的30% B．电源为小容量发电厂，每1kV·A发电机容量为0.5～0.8kW C．电源为高压线路，不超过电动机连接线路上的短路容量为3% D．电源为变压器电动机组，电动机功率不大于变压器容量的80%
10、在中华人民共和国境内进行__工程建设项目包括项目的勘察、设计、施工、监理以及与工程建设有关的重要设备、材料等的采购，必须进行招标。A．大型基础设施、公用事业等关系社会公共利益、公众安全的项目 B．全部或者部分使用国有资金投资或者国家融资的项目 C．使用国际组织或者外国政府贷款、援助资金的项目 D．大型酒店、办公建筑
11、配电给日用电器的插座线路，应按__要求确定。
A．插座线路的载流量：对未知使用设备的插座供电时，应大于总计算负荷电流 B．插座计算负荷：已知使用设备者按其额定功率计；未知使用设备者，每出线口按100W计
C．插座线路的载流量：对已知使用设备的插座供电时，应大于插座的额定电流 D．插座的额定电流：已知使用设备者，应大于设备额定电流的1.25倍
E．插座的额定电流：未知使用设备者，不应小于5A 插座计算负荷：未知使用设备者，每出线口按100W计
12、(3)计入同时系数后，总变电所的总视在功率应为__。(有功功率同时系数Ky＝0.9，无功功率同时系数取K∑Q＝0.95)A．11916kV·A B．11289kV·A C．11576kV·A D．11261kV·A
13、插销穿过水平放置平板上的翻孔，在其下端受有一拉力P，该插销的剪切面积和挤压面积分别为（）。A．A B．B C．C D．D
14、低压系统由单独的低压电源供电时，其电源接地点接地装置的接地电阻一般要求不超过__。A．2.5Ω B．4.0Ω C．5.0Ω D．8.0Ω
15、BAS应对供电设备进行__。A．监视 B．监控 C．测量 D．纪录
16、中断供电将在政治、经济上造成较大损失时，为__。A．一级负荷 B．二级负荷 C．三级负荷
D．一级负荷中特别重要的负荷
17、设Zff为短路点输入阻抗，Zjf为j、f之间的转移阻抗，n为网络中节点总数，则下列关于电流分布系数的式子中正确的是（）。A． B． C．cf=1 D．cf=0
18、火灾危险环境的电气装置设置应注意__。
A．在易沉积可燃粉尘或可燃纤维的露天环境，设置变压器或配电装置时应采用密闭型的 B．火灾危险环境的电气设备和线路，应符合周围环境内化学的、机械的、热的、霉菌及风沙等环境条件对电气设备的要求
C．在火灾危险环境内，正常运行时有火花的和外壳表面温度较高的电气设备，应远离可燃物质
D．处在火灾危险环境内，宜使用电热器。
19、从10(6)kV总配电所以放射式向分配电所供电时，该分配电所的电源进线开关宜为__。A．熔断器 B．隔离开关 C．断路器
D．带熔断器的负荷开关 20、电路如题2-8图所示，已知晶体管的β=50，UBE=0.6V，rbe=1.5kΩ。该电路的输入电阻Ri=（）。A．1.36kΩ B．15kΩ C．13.4kΩ D．1.5kΩ
21、一类高层建筑的电动的防火门、窗、卷帘、阀门等消防用电，应按__要求供电。
A．三级负荷 B．二级负荷 C．一级负荷
D．一级负荷中特别重要负荷
22、中际人不按照与招标人订立的合同履行义务，情节严重的，取消其二年至__年内参加依法必须进行招标的项目的投标资格并予以公告，直至由工商行政管理机关吊销营业执照。A．四 B．五 C．六 D．七
23、一类高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志等，应按__要求供电。A．一级负荷 B．二级负荷
C．一级负荷中特别重要负荷 D．三级负荷
24、电动机需要迅速且准确停车时，尤其是对于某些位能负载(如电梯、卷扬机、起重机的吊钩等)，为防止停车时机械产生滑动，除采用电气制动方式外，还必须采用__。A．机械制动 B．能耗制动 C．反接制动 D．回馈制动
电气主接线方式 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
电气施工铜线和铝接线方式 篇5
现在随着人们对铜、铝，两种材料的认知，逐渐达成共识。从经济性、实用性、性价比等多角度考虑，明线一般使用铝线，暗线都使用铜线。那么铜线和铝线在接头处应该如何处理呢？
1.铜（铝）线为什么不能直接接一起
1、铜铝的电位不同，铜铝接触的部分会由于原电池反应加速铝线的氧化，时间久了铜铝接头处会接触不良。
2、这是一个化学问题，金属的化学特性有相对活泼和不活泼，比如黄金，从来都不生锈，这就说明黄金化学不活泼，铁容易生锈，铁就比黄金活泼，如果两种金属放在一起就会加速活泼金属的氧化，铝和铜相比，铝的活泼性比铜高很多，于是，铝就作为电池负极，迅速被氧化腐蚀，且温度越高（电流越大）氧化速度越快，形成更多氧化膜，影响电线的导电性。
3、当铜、铝导体直接连接时，这两种金属的接触面在空气中、水分、二氧化碳和其他杂质的作用下极易形成电解液，从而形成的以铝为负极、铜为正极的原电池，使铝产生电化腐蚀，造成铜、铝连接处的接触电阻增大。
4、由于铜、铝的弹性模量和热膨胀系数相差很大，在运行中经多次冷热循环(通电与断电)后，会使接触点处产生较大的间隙而影响接触，也增大了接触电阻。
接触电阻的增大，运行中就会引起温度升高。高温下腐蚀氧化就会加剧，产生恶性循环，使连接质量进一步恶化，最后导致接触点温度过高甚至会发生冒烟、烧毁等事故。
2.铜和铝怎么接在一起
2.1.铜铝鼻子（或铜铝线夹）
铜铝鼻子是比较方便的一种方法。给铝线安装一个铜铝鼻子，再直接与铜线相接即可。
铜铝鼻子是将铜和铝紧密的焊接在一起，使金属铜和金属铝之间没有缝隙，也就无法与电解质——空气中的水接触了。这种方法可以完全杜绝电化学腐蚀。
2.2.焊接
懒得买铜铝鼻子，可以仿照铜铝鼻子的做法，自行焊接。焊接时要保证铜与铝之间尽量紧密的连在一起，不要有暴露在空气中的地方。
2.3.涮锡
还可以在铜、铝接触的地方涂上锡，以此来杜绝接头与空气之间的接触。
电气主接线方式 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。
三峡电站电气主接线可靠性分析 篇8
随着三峡左岸电站机组的陆续投产发电,以三峡电站为中心的三峡电力系统逐渐形成和扩大,为确保三峡电力系统的安全稳定运行,充分发挥三峡工程效益,三峡电站安全稳定运行显得至关重要[1~3]。
采用可靠性评估模型对三峡电站主接线进行可靠性计算,制定定量评价指标或准则,在协调经济性与可靠性的基础上,对其进行综合评价,并提出改进和提高可靠性水平的具体措施,安排合理的运行方式和检修方式,以减小停机、停电的频率和时间,减小停电损失,对提高三峡机组运行稳定性及三峡电力系统的可靠性具有明显的经济效益和社会效应。
本文选择三峡机组投产至2006年(三峡工程二期结束及三期初期)这一典型阶段[3]为主要研究内容,对2003~2006年三峡电站及其送出系统的可靠性进行研究。在此基础上提出改善当前电站机组及系统可靠性的指导性建议,并为三期工程建成后三峡系统的运行决策提供定量的可靠性分析依据。
1 电站主接线可靠性指标体系
一般说来,可靠性指标的定义应考虑以下因素:(1)所定义的指标要能全面地反应系统的运行、控制特征;(2)便于不同方案或不同系统之间的比较;(3)易于被工程人员所接受,对工程决策应有指导意义。因此,本文在国内外对电站主接线可靠性指标研究[4,5]的基础上,参照了发输电组合系统[6,14]、高压配电系统及中压配电系统可靠性指标体系[7,8],选用如下几组电站主接线可靠性指标:
评价连续性的一组指标:电站出力受阻概率LOLP(loss of load probability);电站出力受阻时间期望LOLE(loss of load expectation);电站出力受阻频率FLOL(frequency of loss of load);电站出力受阻平均持续时间D(duration of loss of load)。
评价充裕性的指标:电站少供(或受阻)电力期望EDNS(expected demand not supplied);电站少供(或受阻)电量期望EENS(expected energy not supplied)。一台至多台机组被解列的概率和频率;一条至多条出线失去电源的概率和频率。
参数敏感度指标:电站出力受阻时间期望对元件故障概率的敏感度∂LOLE/∂qi;电站少供电量期望对元件故障概率的敏感度∂EENS/∂qi;电站少供电量期望对元件容量的敏感度∂EENS/∂ci。其中qi为元件i的故障概率,ci为元件i允许通过的容量。
2 电站主接线可靠性评估模型
文献[9]提出了n+2状态马尔可夫模型,较全面的计及元件的切换序列、备用影响、符合曲线、运行方式和调峰影响,文献[10]提出了统一的n+2状态马尔可夫模型,在安顺500 k V变电站,向家坝500 k V变电站等工程项目中得到广泛应用[11],并基于此模型开发了电站主接线可靠性综合分析系统[12],为电站主接线方案设计提供了更科学、更充分的量化决策依据。
(变)电站电气主接线可靠性评估的统一n+2状态马尔可夫模型[13]如图1所示,模型充分考虑了各种故障模式、运行方式、优化切换序列并计及了元件容量等因素。
其中:λai、λpi、µi、tsi、Psi分别为元件i的短路故障率(次/年)、断路故障率(次/年)、修复率(次/年)、操作时间(或投入它所需要的时间)(小时/次)及拒动率。iλ′、γi′分别为元件i的计划检修率(次/年)、计划检修时间(小时/次)(当元件i存在着备用时,γi′为其备用的投入时间或安装时间)。µi′=8760/γi′。设在事故发生后运行人员的决策时间期望为Td(小时),故障隔离时间期望为Tis。
设Pj为子状态j发生的概率,由图1所示的状态空间图可得如下的方程组:
设LOLP(Fi)、EENS(Fi)分别为失效事件Fi发生时电站出力受阻的概率和少供电量期望,DNSj为Fi发生时第j个子状态电站出力受阻的大小;记P(Fi)为除Fi包含的元件以外的其它所有的元件处于正常状态的概率之积。式(2)、(3)给出了相关的计算公式:
在式(2)中:
设所测试范围的电站主接线失效事件为F,则可得到电站主接线可靠性指标的计算公式:
为了使失效事件对电站出力的影响减小到最小程度,选择EENS(Fi)作为目标函数。这样,在失效事件Fi发生时的最优切换操作序列就是满足下式的序列:
式(8)是离散优化问题。为了使算法具有实用性,采用了启发式原理去寻求近似最优切换操作序列:即设在失效事件Fi下可切换元件组成的集合为S(Fi),从S(Fi)中依据某判别标准,选择第一台较优的切换操作元件S1;当S1切换操作完成后,又从S(Fi)中寻找另外一个最优的切换元件;如此类推,即可得到最优切换操作序列。
3 三峡电站左岸主接线可靠性计算
左岸电厂电气主接线上分为左一、左二电厂,均采用1倍半接线,左一、左二500 k V母线间设有联络开关。左一电站有1-8#机组分别通过联合扩大单元送到500 k VGIS开关站,左一电站设有一回与万县联络线;三回送到龙泉换流站。9-14#机组分别通过联合扩大单元送到500 k V GIS开关站,左二电站设有三回送到江陵换流站,在江陵换流站还设有2回500 k V路线与斗笠变电站相连[3]。
3.1 原始数据
根据长江水利委员会提供的计算参数,并参照《水电站主接线可靠性计算导则》以及国内外相关数据,选用表1中的数据作为元件可靠性原始数据。在可靠性评估中,发电机失效事件考虑至四阶组合,其它失效事件考虑至二阶组合。
3.2 系统在不同负荷水平下的可靠性指标
在不同负荷水平下系统的可靠性显然是不同的,为了研究系统可靠性随负荷水平变化而变化的趋势,假设以下四种方案,方案1是系统在最大运行方式下运行即负荷为9 800 MW,方案2是负荷为8 400 MW,方案3是负荷为7 700 MW,方案4是负荷为7 000 MW,并设左岸机组均可全额发电即系统的最大可用容量为9 800 MW。各种方案下,左岸电站的供电连续性和充裕度指标见表2,安全性指标表3。
从表2和表3可知,系统可靠性随负荷水平的减小其供电连续性、充裕性都将提高。特别是负荷减小到7 700 MW时,系统各方面的可靠性指标均达到较高水平,此时只发生4台或6台机组解列和最多3回线路失电源事件,且发生的频率较小,如四台机组解列的频率为0.012 84次/年,即100年发生1次。
由计算可知系统的可靠性水平的提高与负荷水平的降低有一定关系。当负荷降到7 700 MW即方案3时,系统的各项可靠性指标都比较理想,当负荷进一步减小时,系统的可靠性并未有显著提高。
3.3 三峡电站元件可靠性参数的敏感度分析
由于元件故障参数的统计误差和不确定性,有必要对元件可靠性参数作敏感度分析,同时也为工程中元件的选择或改进提供一定的参考。
根据系统可靠性指标对各元件可靠性参数的敏感度,作出了系统可靠性指标LOLP、EENS随几种典型元件故障率改变而变化的曲线图,如图2~图5所示。几种典型元件包括发电机、线路、变压器、断路器,图中横坐标所表示的数值是故障率的标么值,代表与前文中所取元件故障率参数的相对值,纵坐标表示的是系统可靠性指标LOLP和EENS。
从图2中所示可靠性指标LOLP、EENS随发电机故障率的变化曲线可知:发电机故障率增加对系统可靠性指标产生了较大的影响,当发电机故障率由原来的0.25倍变化到2倍时,系统的LOLP指标也将由原来的0.28倍增加到0.74倍,说明发电机元件是系统的薄弱环节,增加投资改善发电机元件的可靠性参数将提高整个方案的可靠性。
从图3、图4可以看出,当出线和变压器的可靠性参数变化时,可靠性指标LOLP、EENS基本保持不变,说明对于当前三峡电站而言,出线和变压器的可靠性参数对系统可靠性指标影响较小。
从图5可以看出,当断路器的可靠性参数变化时,系统可靠性指标LOLP和EENS均发生变化,说明断路器的故障率对系统可靠性指标也有一定的影响。
为了更加清晰、直观地比较各元件故障率对可靠性参数的影响,将发电机、线路、变压器、断路器的可靠性参数随元件故障率的变化趋势加以综合,如图6所示。
从图6可以看出,对于三峡电站而言,在所列元件中,发电机故障率的变化对系统可靠性的影响最大;其次是断路器,而变压器的故障率变化对系统的可靠性指标影响较小;影响最小的是线路,即使它的参数成倍改变时,LOLP,EENS的变化仍相当小。因此建议加强对发电机或断路器的投资改进,以提高整个系统的可靠性。
4 结论
本文在综合考虑各种故障模式、运行方式并计及元件容量等因素的基础上,运用统一n+2状态马尔可夫模型,对三峡机组投产至2006年(三峡工程二期结束及三期初期)这一典型阶段的三峡电站主接线进行了连续性、充裕性和安全性分析,研究发现:不同负荷水平下系统的可靠性不同,当负荷降到7 700 MW时系统的各项可靠性指标都比较理想,当负荷进一步减小时,系统的可靠性并未有显著提高。通过对元件可靠性参数敏感度的分析发现:发电机和断路器的故障率对整个电站的可靠性有显著影响,加强对这部分元件的投资改进,可以明显改善整个系统的可靠性。
简化发电厂电气主接线的思考 篇9
关键词：发电厂,电气主接线,可靠性研究
1 前言
随着用电量不断增加, 大量发电厂相继建立而起。在电力系统中发挥出重要作用。然而由于发电厂电气主线连接设备较多, 结构比较庞大, 在电厂设计中有一定难度。众所周知, 电气主接线作为电气重要组成部分, 它的连接方式, 运行方式直接关系到发电厂供电效益。虽然连接方式在当下不断被改进, 然而回路控制连接方式比较复杂, 极易引起故障。需要对发电厂电气主线连接可靠性研究, 提升火电厂供电水平。
2 电气主接线及其要求
2.1 可靠性
发电厂是电力系统运行动力, 也是发电源头, 它的可靠性决定着输配电效益。电力运行充分考虑二次元件和一次元件运行质量和运行状况, 考虑到互感器、母线以及隔离开关器件组合。在检修器件保障正常供电, 避免因发电厂检修而出现故障。全面预计机组停电之后, 还能保障供电。根据实际运行效率, 做好客观评价, 提升供电可靠性。
2.2 灵活性
发电厂内部结构很复杂, 工作环境多变, 对电气主接线方便使用要求更高。在工作状况下, 有的设备是通电的, 这时灵敏度要高, 才能不会出现供电中断问题。系统复杂性逐渐得以简化, 降低供电电源荷载。具体要求为:出现事故时, 能灵活将故障线路确定出来, 并且将其切除。在母线、机电保护设备处于检修状态下时, 受控的将其进行简单停运, 电网运行正常进行。
2.3 经济性
满足灵活设计需求后, 还需体现出设计经济性。第一, 节省投资成本。主线连接系统有大量的线路和设备组成, 随着技术不断发展和更新, 需要加入大量成本。在进行设计时, 遵守简单原则, 节省设备投入成本。第二, 节能降耗。大型发电厂规模都比较大, 主接线设计时应考虑如何减少占地面积, 对配电装置的配置进行优化, 从而可减少水泥、钢铁等基础材料的用量;为了获得降耗目的需求, 采用有效措施加强短路电流控制, 选择横截面积和体型较小的电气作为导流体。变压器投入数量、型式都需根据具体情况而定, 这能有效避免浪费出现。
3 发电厂电气主接线方式思考
3.1 3/2接线方式
一般而言, 如果是双母线接线方案, 那很难形成环路供电模式, 其中一个回路是有一台断路器供电满足的, 它的母线连接方式比较脆弱。当断路器形成一个环状供电方式时, 它的回路由两台断路器供电。同时, 在负荷线段位置和电源进线位置都有对应的母线供电, 当断掉其中一个断路器都不会导致供电影响发生。
断路器接线隔离开关是设备检修重要设备, 无需在进行人工倒闸操控, 这能有效避免因为隔离导致操作失误事故发生。如果不可避免的发生了事故, 对事故的处理, 要借助断路器进行消除处理。双母线隔离在开关操作时, 电气设备运行方式需得以改变, 需要使用到倒闸操作, 满足供电需求。断路器接线方式在进行故障检修后, 不需要在进行多余操作, 这能及时发现缺陷所在, 及时处理问题。保障断路器能长时间处于良好运行状态。当双母线连接方式得到检修后, 供电可靠性有所提高。
3.2 1/2接线方式
随着我国电网事业快速发展, 系统容量逐渐增大, 单机容量地位逐渐下降。当某个发电机一旦停止运行后, 系统还可以正常运行。科技社会不断发展, 超高压断路器性能提高, 当发生故障之后, 发电机组停运效率逐渐下降。在国内我国输电线路等级逐年增高, 输电距离越来越远, 这对输电稳定性要求更高。综合这些因素发现, 最有效的连接方式是1/2接线。该方式在双母线断路器连接基础上发展起来的, 1代表的是使用一台断路器对发现组进行控制, 2代表的是使用两台断路器对系统线路加强控制。这同普通连接方式类似, 该方式不存在旁路或者是母连连接缺陷, 使用起来更加简单可靠。发电厂机组相对复杂, 如果断路器可靠性较好, 对机组停运之后不会有高要求, 使用一台断路器就可以实现机组控制运行。当遇见的是特高压线路, 那么最好选择2台断路器, 保障系统安全运行。
3.3 该运行方式可靠性较强。
第一, 对非全项运行故障有明显的控制能力。尤其是发电厂使用了该接线方式之后, 电气之间相互间接后, 发电机组高压侧断路器被充分调动, 发电机组得到全面控制。第二, 继电保护对回路保护作用明显, 可靠性能高。尤其是避免出现“和电流”问题。使得回路变得简单, 可靠性极大提高。第三, 操作概率极大降低。最初使用的连接方式更多的是接线方式, 这虽然能保障断路器具有完整性, 但是一旦出现停电或者操作失误之后, 操作程序就变得极其复杂。使用1/2接线之后, 输电线路中间不需要断路器, 控制方式显得简单。因此, 对保护回路以及控制回路简化程度加强, 相应操作程序也趋于简单化, 避免有操作失误问题出现。
进行可靠性研究时, 基于元件故障作为研究重点, 发电厂电气主接线是整个电力系统重要组成, 它同电网运行关系密切, 不是孤立存在的。在整个电网负荷中, 用电情况优异受到了连接方式的影响。发电厂电气主接线在电能传输中是起到连接点作用, 连接避免出现故障, 才能保障电网输电安全可靠。文章已经分析接线方式, 从中可以明确看出接线方式的差异, 在今后发展中, 才加强科技创新, 提出更好的接线方式。
4 结语
电气主接线方式的能保障电网正常运行, 主接线设计是否合理, 同电网安全运行关系紧密。在设计时, 充分考虑了经济性、可靠性以及灵活性。当前我国发电厂, 很多采用的是3/2接线方式, 该接线方式有缺陷的同时也有一定优势, 在接线技术发展中, 不断改进3/2接线避免, 扩大1/2接线方式使用。
参考文献
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生物质电厂电气主接线的选择 篇10
生物质发电主要是利用农业、林业和工业废弃物为原料,也可以将城市垃圾为原料,采取直接燃烧或气化的发电方式。近年来我国电力供求趋紧,国内外发电行业对资源丰富、可再生性强、有利于改善环境和可持续发展的生物质资源的开发利用给予了极大的关注。截至2009年底,全国投产、在建和开展前期工作的生物质发电项目有170多个,装机容量460多万千瓦,其中已投产50多个,装机容量100多万千瓦。项目多为2×15 MW级机组或1×25 MW级机组,对应采用75 t/h及130 t/h锅炉。由于各地接入系统具体要求不一样,各个生物质电厂的电气主接线及高压厂用电接线也不尽一样,本文在总结已经投产的生物质电厂的接线方式的基础上,对生物质电厂的接线方式进行分析总结得出部分结论,供相关设计行业参考。
1 接入系统方案
电厂接入系统方案的确定由两个关键因素决定:(1)输送容量,即装机规模。(2)电网现状条件。
工程用生物质燃料一般以秸秆为主,主要包括麦秸、稻秸、棉秆、豆秆、油菜秆、玉米和其他秸秆等,主要元素成分为C、H、O、N等,干燥状态下的自然堆密度约30～120 kg/m3,其热值属于低位发热值,一般在2 700～3 300千卡/kg之间。而标煤的堆密度一般约为500～750 kg/m3,其热值约为7 000千卡/kg。显而易见,相同热值的秸秆和标煤,秸秆的体积约为标煤体积的20～30倍左右,且秸秆运输主要以汽车为主,可以想象运输成本在生物质电厂中是的地位。也正是因为这个运输成本的因素决定了生物质电厂容量不易太大,据统计一个生物质电厂的生物质燃料收集半径在30 km以内为宜,一般不超过50 km,燃料收集半径越大,燃料运输成本增高必然导致发电效益的降低,故受燃料收集半径的限制,生物质电厂的装机容量一般在12～30 MW间。另外,生物质电厂多处于乡镇,10、35、110 k V网络较为完善,故对生物质电厂接入系统,宜按接入10、35、110 kV网络选择,同时兼顾输送距离要求。电力线路电压等级与输送容量和输送距离关系一般遵循表1所示的关系。
由表1可见,对生物质电厂,若采用35 kV出线,需要两回出线与系统连接,若采用110 kV出线,考虑经济性宜采用一回出线与系统连接。若采用10 kV出线,需要多回线路,即发电机电压直配送出,电网公司从自身利益及方便性考虑,一般不同意,故本文不考虑直配送出方案对生物质电厂接线的影响。
2 发电机电压及高压厂用电压选择
根据GB/T 7064-2002《透平型同步电机技术要求》,15～30 MW的空冷发电机组的额定电压有两种6.3 kV和10.5 kV[1]。同样,对于高压厂用电压也有两种选择6.3 k V和10.5 k V,对于高压厂用电压的选择需要进行经济性考虑。主要考虑如下经济因素:(1)6.3 k V发电机加主变压器的价格比10.5 k V发电机加主变压器的价格要低,大约相差5%～10%[2]。(2)同容量的10.5 k V高压厂用电动机比6.3 k V的高压厂用电动机造价高约15%,一般生物质电厂高压电动机数量约为4～5台。(3)对2×15 MW机组,一般两台机组高压厂用电互为备用,不需考虑外接备用电源产生费用差额,对1×30 MW机组,备用电源一般取自厂外10 kV电源,这样10.5 kV系统高压厂用电系统较6.3 k V高压厂用电系统节约一个10.5/6.3 k V备用变压器费用。在不考虑直配送出方案前提下,对于2×15 MW生物质电厂,发电机电压计高压厂用电压选择宜采用6.3 k V,对1×30 MW或1×15 MW生物质电厂,可采用6.3 k V或10.5 k V[2]。
3 发电机出口断路器的设置
生物质电厂发电机出口断路器的设置一般应遵循以下两个原则:
(1)根据《小型火力发电厂设计规范》中规定:发电机与双绕组变压器为单元接线连接时,对供热机组,可在发电机与变压器之间装设断路器,对凝气式机组,不宜装设断路器;发电机与三绕组变压器为单元连接时,在发电机与变压器之间,宜装设断路器和隔离开关。目前由于生物质电厂电价较高(约0.75元/kW·h),而对供热没有相关补贴,故投资方为追求效益,大多采用凝气式机组。但从长远角度看,为提高生物质电厂的综合利用效率,生物质电厂宜采用供热式机组。现阶段,两种型式的机组都存在,发电机出口断路器的设置可参考以上原则[3]。
(2)设置发电机出口断路器,可减少设置启动/备用电源回路的投资,当减少费用大于发电机出口断路器的价格时,推荐采用发电机出口断路器。
第一条主要从运行的可靠性和灵活性方面考虑,设置发电机出口断路器可以使运行方式灵活,但是增加了一个潜在故障点;第二条主要从经济性方面考虑。综合考虑以上两条原则,对2×15 MW生物质发电厂,无论供热或纯凝,均宜采用发电机出口设置断路器;对1×15 MW或1×30 MW机组,若为供热机组,宜设置发电机出口断路器,若为纯凝机组,不宜设置发电机出口断路器。
4电气主接线
在分析生物质电厂主接线时,假设如下前提:(1)生物质电厂容量小,且燃料为生物质,其燃料的收集运输不像电煤一样方便,其在系统中的地位也不像大型火电厂一样重要,故对其发电的可靠性不需要很高要求,不需要为了更高的可靠性牺牲经济性,两者保持一个平衡就可以;(2)35 kV系统短路容量取S=31.5 kA×37 kV;110 kV系统短路容量取S=40 k A×115 k V;(3)厂用电率取12%。
下面以2×15 MW和1×30 MW两种常用机型分别分析其电气主接线。
3.1 2×15 MW电厂电气主接线分析
对2×15 MW生物质电厂,设主机设备参数如下:PN=15 MW,cosφ=0.8,Xd"=11%,UN=6.3 k V,分别按35 k V接入系统和110k V接入系统进行讨论。
3.1.1 35 k V接入系统
35 kV接入系统需要两回出线,理论上讲可采用单母线接线、桥型接线或发变组出线。就节省投资上来看,上述三种接线是升序排列,就接线灵活可靠性来讲,上述三种接线是降序排列。综合比较宜采用桥型接线。
桥型接线分外桥接线和内桥接线。内桥接线适用于主变不经常切换或线路较长、故障率较高的情况。外桥接线适用于变压器频繁切换或线路较短、故障率较少的情况,此外线路有穿越功率时,也宜采用外桥接线。2×15 MW生物质电厂可以根据以上两个条件进线选取,采用外桥接线如图1所示,采用内桥接线如图2所示。
图1高压厂用工作电源从主变低压侧引接,设置高压厂用母线6 k V I段和6 k V II段,两段母线互为备用;图2设置发电机电压母线,高压厂用工作电源直接从发电机电压母线6 k V I段和6 k V II段引接,两段母线互为备用。从本质来看,图1和图2高压厂用母线设置是一样的,图1每个机组增加了两个35 kV断路器,造价高于图2,但其高压配电装置的布置灵活性和合理性大大提高,可根据主厂房厂用配电装置功能要求,布置在任意合理位置。图2虽然造价较低,但其高压厂用配电装置只能就近布置在发电机出线小间内,虽然高压电动机数量及厂用变数量不多,但在布置上也有一定的困难。两个方案各有优劣,各个工程可根据具体情况进行选择。
图1和图2中的变压器的中性点可采用不接地或经消弧线圈接地,接地方式的选择由系统单相接地故障电容电流决定,具体可参考DL/T 620-1997中内容,此处不详述。
以35 kV系统短路容量取S=31.5 kA×37 kV及发电机变压器参数反推6.3 kV系统短路电流,经计算三相短路电流约为30 kA,发电机出口断路器和厂用电设备均可选择轻型设备。
3.1.2 110 k V接入系统
110 kV接入系统只需要一回出线,理论上讲可采用单母线接线、发变组出线或扩大单元接线。就节省投资上来看,上述三种接线是升序排列,就接线灵活可靠性来讲,上述三种接线是降序排列。
图3为单母线接线,图4为发变组接线,图5为扩大单元接线,采用分裂变压器型式,限制6 kV系统短路电流的作用。对于图5扩大单元接线,也可以采用分裂电抗器+双卷变型式,限制6 kV系统短路电流,由于本文图幅数量限制,不再列出。以110 k V系统短路容量取S=115 k A×40 k V及发电机、变压器等元件参数反推6.3 kV系统短路电流,经计算图3、4接线方式的6.3 kV系统三相短路电流约为31 kA;适当调整各元件阻抗参数后可以实现发电机出口断路器和厂用电设备均可选择轻型设备;图5接线方式的6.3 kV系统的三相短路电流约为30.36 kA(分裂系数取3.5),同样适当调整各元件参数后可以实现发电机出口断路器和厂用电设备均可选择轻型设备。对于高压厂用电系统,是否采用发电机电压母线同文中3.1.1小节中的分析。推荐优先采用图3和图5方案。
3.2 1×30 MW电厂电气主接线
对1×30 MW生物质电厂,设主机设备参数如下:PN=30 MW,cosφ=0.8,Xd"=12.7%,UN=6.3 k V或10.5 k V,分别按110 k V接入系统和35 k V接入系统进行讨论。
3.2.1 110 k V接入系统
110 kV接入系统只需要一回出线,主接线采用发变组出线方式,高压厂用电先按6.3 k V考虑。
若机组为供热机组,常见接线方式如图6、7两种方案。高压厂用电均采用6.3 kV,区别在于图7采用外引专用电源作为启/备用电源,而图6直接在主变低压侧引接启/备电源。图7方案系统可靠性优于图6方案,但投资劣于图6方案。
若供热负荷比较重要,为避免110 kV线路故障引起的供热负荷丢失的缺憾,宜采用图7方案;若10 kV备用电源位置较远,投资较大,同时供热负荷不甚重要,宜采用图6方案。采用哪种接线需要具体工程进行比较进行决定。
若机组为纯凝机组,对当地不向启/备变收取基本电费的地区,应优先采用图7方案,并取消发电机出口断路器;反之可采用图6方案。
以110 kV系统短路容量取S=115 kA×40 kV及发电机、变压器等元件参数反推6.3 kV系统短路电流,经计算图6、7接线方式的6.3 kV I段三相短路电流约为12 kA,可选用轻型设备,校验发电及出口断路器开断短路电流经计算为30.1 kA,也可采用轻型设备。
若高压厂用电为10.5 kV,其接线型式与图6、7方案类似,本文由于篇幅限制,在此不加详述。
3.2.2 35 k V接入系统
35 kV接入系统需要两回出线,采用单母线接线方式,高压厂用电按6.3 k V考虑。
若为供热机组,可采用接线方式如图8所示。若为纯凝机组,只需将图中发电机出口断路器取消,厂用电系统分析同文中3.2.1小节中分析。
5 结语
2×15 MW生物质电厂若采用35 k V电压等级接入系统,宜优先采用桥型接线;若采用110 kV电压等级接入系统,宜优先采用扩大单元接线,如果为供热机组,且对热负荷可靠性要求较高,可采用桥型接线。高压厂用电系统应优先采用6.3 kV电压等级,高压厂用电母线是采用发电机电压母线型式或是采用从变压器低压侧引出型式互有优劣,应根据实际情况比较而定,两段6.3 kV高压厂用母线互为备用。
1×30 MW生物质电厂若采用35 k V电压等级接入系统,宜优先采用单母线接线,高压厂用电优先采用6.3 k V,经限流电抗器引自主变低压侧,启/备用电源引自35 kV母线。供热机组发电机出口设置断路器,纯凝机组可取消。若采用110 k V电压等级接入系统,应采用发变组接线,高压厂用电优先采用6.3 k V,经限流电抗器引自主变低压侧。
参考文献
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