电气主接线图（精选十篇）
电气主接线图 篇1
1 发配电技术中电气主接线图的设计原则
首先, 在进行电气主接线图的设计时, 要对国家的法律法规严格的遵守, 并且还要遵循相关的行业设计规范。然后, 在此前提下, 还要通过对施工环境、施工条件进行充分的研究和考虑, 使施工设计做到符合工程实际。在图纸的设计时首先要保障发电厂、变电站、电力系统运行的可靠性, 然后在保障可靠性的基础上尽量的保证设计具有经济性, 使得工程能够获得更高的效益。除此之外, 在进行电气主接线图的设计时还要与时俱进, 在其中适时的应用新技术, 保证先进性, 符合时代发展的潮流。在满足以上两个原则后, 还要考虑施工建设的便利程度, 保证工程结束后操作灵活等[1]。
2 发配电技术中主接线图设计的基本要求
在进行主接线图的设计时要从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性等多个方面来进行设计。要保证对重要负荷的供电;要能灵活应对各种工作环境, 当部分设备检修或工作情况发生变化时, 要能够通过倒换开关等运行方式达到灵活调度保证用户的供电的目的。
3 电气主接线的主要接线方式
3.1 单母线接线方式
单母线接线指的就是将电源与线路连接在同一个母线上的接线方式。在此种接线方式中因为只有一组母线接线, 接线方式较为简便, 所以在施工过程中就不需要较多的辅助设备进行辅助工作, 其投入自然较小, 因此从某些方面来说此种接线方式具有很好地经济性。而且由于是单母接线方式只有一组母线接线, 所以在今后进行扩建工作时就会减少很多不必要的工作量, 并且其因为可以在任意装置中安装排除故障电流和负电流的开关, 所以可以使得故障引线得到及时的排除。同时为了保证检修断路器时不影响其他线路的工作, 应该将断路器与电源隔离。但是采用单母线接线方式时, 若是母线或隔离开关等出现问题时那么就必须停止整个系统的运行才能进行维修[2]。
3.2 单母线接线方式的分段接线方式
基于单母线接线方式存在的缺陷, 相关研究者在进行研究之后决定采用单母线分段接线方式, 这种方式既可以最大限度的发挥单母线接线方式的优势, 而且还可以有效地避免单母线接线方式的弊端。单母线分段接线方式具体可以理解为在母线接线时在母线中间安装断路器, 并将用户按照属别分别安放, 这样就可以有效防止传统的单母线接线方式中母线出现故障, 导致整个系统瘫痪的情况的出现, 可以保障供电工作的正常运行。而且为了提高单母线分段接线方式的维修效率, 减少事故对用电用户的影响, 一般要对单母线分段接线方式的应用范围进行规范, 一般要求应用此方式的配电装置在6KV和10KV之间的回路不小于6 回;在35KV和66KV之间的回路要在4-8 回之间;而在110KV和220KV之间的配电装置, 回路要在3-4 回之间。
3.3 单母线的旁路母线接线方式
在配电装置中断路器需要进行长时间的稳定工作, 所以为了保证断路器的正常工作要对断路器进行定期的检修, 而为了保证断路器检修期间的电力供应, 这时就可以采取单母线的旁路接线方式, 并且在旁路中安装断路器, 在进行检修时系统就不会面临供电中断的问题。值得注意的是此种接线方式一般要被应用在110KV且回路数较高的配电装置中, 一般不宜应用于35KV以下的配电装置中。
3.4 双母线接线方式
双母线接线方式采用了两条母线因此两条母线可以相互备用, 这样就可以避免因某些故障导致的供电异常的状况。在进行具体的安装时两条母线要通过断路器进行联结, 而且在两个回路的连接位置都要安装断路器与隔离开关, 以便对某一条母线进行断开或连接。应用双母线接线方式后, 可以避免一条母线的突然故障导致的供电异常;而且当对某一条母线进行检修时, 只需要断开此母线上的开关即可, 操作简单方便。但是由于双母线中的隔离开关与断路器等较单母线中的多, 线路分布也比较广泛, 所以操作起来难度较高, 也较为复杂, 而且投资也较大[3]。
3.5 无母线接线方式
单母线接线方式与双母线接线方式, 虽然各有着显著的优势, 但也无可避免的存在着较大的弊端。为了对传统意义上的单、双母线接线方式中存在的弊端进行处理, 所以无母线的接线方式应运而生。无母线接线方式可以分为桥形接线与多角形接线这两种形式, 下面, 笔者就将一一进行介绍。
(1) 多角形接线方式。多角形连接方式指的是将对各个元件全部进行闭合连接的一种连接方式, 并且还使用断路器进行回路间的分隔。而且因为此方式需要的断路器较于单母线所需要的还要少, 所以在整体运行过程中的可靠性也较高, 也有着较高的经济性。但除此之外此种方式也还是有着不小的弊端, 例如不易扩建、检修时需要将环路断开等, 其一般在不建议用于规模较大的线路中。
(2) 桥形接线。桥形接线主由两台变压器与两条输电线共同组成, 一般可以分为内桥接线与外桥接线两种, 其中, 在内桥接线方式中所有断路器都接在线路上, 不适用于经常性的转换变压器, 要求变压器的使用相对稳定;外桥接线则与之相反。虽然桥形接线方式具有着结构简单, 所需设备少, 需要资金低等优点, 但是由于其可靠性较低, 所以现在这种接线形式只是作为一种过渡在电气的初期使用阶段使用。
4 结束语
在发配电技术中电气主接线路图在其中占据着非常重要的作用, 相关人员一定要充分重视, 不断研发新的技术, 开拓进取, 为我国电力事业的发展贡献自己的力量。
参考文献
[1]黄浩.发配电技术中对电气主接线图的分析[J].现代物业 (上旬刊) , 2013 (04) :46-47.
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】
电气主接线图 篇3
关键词：发电厂；电气主接线；可靠性；比较分析
在电力系统中，电气主接线是一项极为重要的部分，它的可靠性关系到整个电力系统是否安全和稳定。那么发电厂电气主接线的可靠性的概念就是在既定的可靠性规范之下，依据相关指标，对发电厂的电气主接线完成有关可靠性的评估工作，这不仅对于电力系统的安全与稳定有着关键的作用，还对实现电力系统的经济运行有着极大的积极意义。任何发电厂主接线的优化与改善，都必须在保证整个发电厂在可靠性满足条件的基础上实施。那么，由此可见，可靠性的评估对于发电厂主接线的改进有着重要的意义，笔者就此对其可靠性进行了比较分析。
1.发电厂电气主接线的故障辐射力度
整个发电厂系统的可靠性计算和研究应该建立在元件故障的前提之上进行，也就是说发电厂的电气主接线并不是一个存在于电力系统中的一个孤立环节，而是与电力系统中的各个环节都有着密切的联系，包括电网负荷，或者是用电情况等等，都受到了它的影响。发电厂的电气主接线的重要功能在于，它是连接整个能源传送渠道的关节点，如果它发生了故障，将会直接影响到整个电力系统的稳定性与安全性。
发电厂电气主接线故障可以分为机组故障和开关站故障两种。机组故障会引起发电的出力不足，从而影响到电厂的供电功能，进而造成负荷损失和系统崩溃，最终的结果就是大面积停电。开关站故障分为两种情况，即机组解列和线路切除，从而影响到系统的联系，也会造成供电受限或者是大面积停电的后果。
2.发电厂电气主接线的可靠性指标
发电厂电气主接线的可靠性指标主要包括两个方面，其一是反映供电连续性，其二则是反映安全稳定运行。其中，前者的可靠性指标为两个，即输电线路的故障频率和输电线路的可用度；后者的可靠性指标也为两个，即N台发电机发生故障的概率为P1G和N条出线发生故障的概率PLG。由此可见，对于电力系统而言，发电厂机组与输电线路的故障对其正常运行有着不良的影响，还极易形成电压失稳。
3.状态空间法条件下发电厂电气主接线可靠性比较方法
所谓状态空间法，就是利用系统中各个元件与状态之间的转移模式和概率，并以马尔福模型为条件，对系统的可靠性指标进行确认。而对于发电厂电气主接线的可靠性分析来说，主要建立在网络拓扑结构之上，找到其中变化的元件，利用最小割集法进行分析。具体来说，就是假设一个最小割集S，设Ci 为最小割集，如果该最小割集中的元件全部发生异常，那么系统也会随之出现状况，所以，PF=P（S）。基于最小割集的复杂化，可以将其简单化，即把状态空间分为两个域，分别表示正常状态空间和故障状态空间，那么系统的故障频率就可以近似认为是故障空间内最小割集元素之和。
4.发电厂电气主接线的可靠性比較
4.1元件的可靠性数据
假设发电厂装机容量为150MW，线路的总长度设置为150m，那么元件的原始可靠性参数，就可以设置为PN：元件正常情况下的概率；PR：故障切除后修复状态的概率；PS：扩大型故障状况下的概率；PM计划中检修的概率，Pf断路器拒动时的概率。
4.2可靠性指标的计算
通过对以上列出的元件的可靠性指标，并赋予相应的数据，利用最小割集法，针对该发电厂的电气主接线进行可靠性评估和计算，从而得到各个负荷点的供电连续性指标，以及在运行当中的安全性指标。
4.3可靠性的比较分析
对于可靠性指标本身来说，尤其是在电厂电气主接线中，其3/2断路器接线的可靠性指标不管是在何种故障状态下都有着较高的可靠性，如单重故障、双重故障，与双母线的可靠性指标相比有着较强的优势，分析出现这种情况的原因为：
首先，对于双母线接线而言，多环路供电模式难以形成，它的回路供电则是仅仅由一台断路器提供，这种接线方式可靠性不高；3/2断路器则属于多环路供电的方式之一，称之为环网，它的回路供电由两台断路器提供，不管是电源的进线处，还是在负荷的出线处，都具有很好的可靠性能，即使是其中的一个断路器出线故障，供电也不会受到很大的影响。
其次，3/2断路器的接线隔离开关在使用过程中具有极大的便利性，它应用于电气设备的检修，在此过程中倒闸工作完全不需要进行，从而有效规避了操作失误而带来的危险；当出现事故情况时，此时的3/2断路器还起到了快速解决问题的作用；对于双母线的隔离开关来说，它的操作较为复杂，需要进行运行方式的改变，不可避免地要使用倒闸，事故发生概率提高，同时也不利于事故的处理与抢修，可靠性远远不及3/2断路器。
最后，在断路器的检修过程中，3/2断路器接线方式不需要进行改变，即旁路的操作；当出现故障时能够及时发现和快速解决，其工作的稳定性得到了很好的保证；而当检修过程中采用双母线的连接方式，就必须要进行旁路操作，如此一来，供电的可靠性大大降低。
5.结语
总而言之，整个电力系统的实际情况是我们在设计中必须要考虑的问题，发电厂电气主接线的选型就是据此进行，并且对电厂电气主接线做到科学合理地研究和分析，只有这样，才能让发电厂的主体地位在电力系统得以显现。因此，对于发电厂电气主接线选型以及接线形式的选择，其目标在于合理选型、提高可靠性、增大经济性，尽力实现发电厂电气经济性与可靠性的最优化。
参考文献：
[1]周志超，张焰.变电站供电可靠性的定量评估[J].电力系统及其自动化，2004，28（9）
[2]陈志杰.发电厂电气主接线可靠性研究与实践[J].今日科苑，2009（11）
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
电气主接线图 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）。
电气主接线图 篇6
关键词：变压器；电器主接线；电气设备
中图分类号：TM63文献标识码：A文章编号：1674-0432（2010）-12-0343-1
1 变压器的选择
1.1 变压器台数的确定
1.1.1 系统负荷情况 由原始资料可知，系统负荷情况为I类30%、II类40%、III类30%，为保证供电可靠性，避免一台主变故障时影响供电，采用两台同型号变压器并列运行。
1.1.2 变压器容量的选择 一般根据变电所5-10年规划进行选择，考虑变压器正常运行时和事故时过负荷能力，对装设两台变压器的变电所，每台变压器额定容量按下式选择：
Sn=0.6×（142e2%×10+0.214）/0.8=122.5MVA
根据容量选择：SFPSZ9-150000/220；分接头电压：220±8×1.5%/66/10；额定容量比：150000/150000/150000；电流：393.6/1255/2624；变压器容量有裕度，当一台停运时，另一台保证对70%负荷供电。
1.1.3 变压器型式的确定 具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧绕组的功率达15%时，可采用三绕组变压器。
100/150×100%=62%42/150×100%=38%
1.1.4 中性点接地方式的选择 220kV：中性点直接接地；66kV：中性点间隙接地。
1.1.5 主变绕组连接方式 66kv及以上采用Y0接线，10kv采用△型接线。
接线组别为：YN/Yno/d11；冷却方式：ODAF；空载电流：0.16%；空载损耗：89.7kW。
1.1.6 变压器分接头的选择 电力系统的电压是在系统的无功平衡前提下进行的，高低压侧采用逆调压选择分接头。
1.2 所用变压器的选择
所用电量是重要的负荷，为保证可靠供电、应装设两台所用变。
所用负荷：P=0.85×（20+20+14+3+7+35+20）+（40+55）=196.15KW
选择变压器：S9-630/35 Y/Y0-12
S9-630/35 Y/Y0-12
2 电气主接线
2.1 220kv、66kv、10kv三侧主接线的选择
电气主接线是发电厂和变电所设计的首要部分，主接线应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资。
2.1.1 对电气主接线的基本要求 （1）保证必要的供电可靠性和电能质量；（2）具有一定的灵活性和方便性；（3）具有经济性；（4）具有发展和扩建的可能性。
2.1.2 电气主接线的设计原则 其设计以设计任务书为依据，以经济建设的方针政策及有关技术规范、规程为准则，结合工程特点，综合分析，以确定主要技术标准。
2.1.3 主接线方案 （1）220kV进线方案：a.内桥a1，b.單母线分段带旁母a2，c.双母线；（2）66kv出线方案：a.单母线分段带旁路母线a2，b.双母线带旁路母线b2；（3）10kV出线方案：a.单母线分段带旁路母线a2 ，b.双母线a3，c.双母线带旁路母线b2。
2.1.4 方案比较 220kV侧：a.内桥：优点：工作可靠灵活，使用设备少，装置简单清晰，投资少；缺点：桥型接线断路器检修时，两个回路需要分列运行，出线断路器检修时，线路停电时间长，需加跨条，继电保护复杂，对变电所发展扩建不利。b.单母线分段带旁路母线：优点：结构简单，故障几率小，检修任一台断路器时，不需停电，重要回路从不同段上引线，供电可靠性强；缺点：当任一段母线发生故障时，将使该段配电装置断电，投资大。c.双母线：优点：检修任一母线时，不会停止对用户的供电，运行灵活，通过倒换操作可以形成不同的运行方式，线路断路器检修，可以临时用母联断路器代替。d.双母线带旁路：优点；供电可靠，调度灵活，适用于枢纽变电所；缺点：继电保护整定复杂。
综上所述：220kV侧：考虑扩建和远景规划，采用双母线带旁路；66kV侧：从经济上、供电可靠性考虑，宜采用单母线分段带旁路母线接线方式；10kV侧：采用单母线分段带旁路。
3 电气设备的选择
3.1 电气设备的选择原则
在变电所的设计中，正确的选择电气设备是使电气设备和配电装置达到安全运行和经济运行的重要条件。根据工作实际情况，在保证安全、可靠的前提下，采用新技术、并节约投资，按正常工作条件选择，按短路校验。
3.2 电气设备选择
3.2.1 导线的型号选择 根据变电所容量要求及电压等级的要求、据规定通过经济电流密度选择截面或考虑负荷，选用钢芯铝绞线、三相布置、水平排列。
3.2.2 高压断路器的选择 （1）按额定电压选：UId≥Up；（2）按工作电流选：Ie≥Ig；（3）按安装的种类选：屋内、屋外；（4）按开断电流选：Ikd≥I；（5）按构造形式选：多油、少油；（6）动稳定校验：igf≥ich；（7）热稳定校验：i2∞tdz≤I2rt。
3.2.3 隔离开关的选择 （1）按额定电压：Un≥Ue；（2）工作电流：Ie≥Iy；（3）装置的种类：屋内、屋外；（4）动稳校验：idw＞ich；（5）热稳校验：I2rt＞i2∞tdz。
3.3 主接线中的设备配置
3.3.1 隔离开关配置 （1）接在发电机、变压器引出线或中性点上的避雷器可装设隔离开关；（2）接在出线上的避雷器和电压互感器适合用一组隔离开关；（3）断路器两侧均应配置，以便在断路器检修时用；（4）中性点直接接地普通型变压器均应通过GL接地。
3.3.2 接地刀闸或接地器的配置 （1）为保证电器和母线的检修安全，避免事故的发生，66kV及以上每段母线根据长度宜装设1-2组接地刀闸或接地器。两组接地器的距离应尽量保持适中，母线的接地刀闸装设在母线电压互感器隔离开关和母联隔离开关上，220KV可独立装设母线接地器。（2）66kV及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧，应配置接地刀闸，双母线隔离开关的断路器两侧可共用直接接地刀闸。（3）旁母一般装一组接地刀闸，设在旁路回路隔离开关的旁路母线侧。
3.4 电流互感器的配置
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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[4]邢波, 王程辉.电气主接线在供电企业中、低压开关柜中的设计与应用[J].中国电机工程学会年会, 2012 (01) .
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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