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电气主接线

/single main diagram; main electrical connection diagram/
最后更新 2024-01-16
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根据电能输送和分配的要求,表示主要电气设备相互之间的连接关系,以及本变电站(或发电厂)与电力系统的电气连接关系,通常以单线图表示。

英文名称
single main diagram; main electrical connection diagram
所属学科
电气工程

电气主接线中表示的主要电气设备有发电机、变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、接地装置以及各种无功补偿装置等。它是变电站电气部分的主体,对电气设备选择、配电装置与厂房布置、运行灵活性、可靠性和经济性等都有重大的影响。

电气主接线的形式非常多,具体接线形式的选择通常是根据变电站或发电厂在电力系统中的地位和作用,首先满足电力系统的安全运行与经济调度的要求,根据规划容量、输电电压等级、供电负荷的重要性、电力系统短路容量、本期及远期线路回路数、站址环境以及电气设备特点等条件确定。

常用主接线形式有单母线接线、单母线分段接线、单母线分段带旁路母线接线、双母线接线、双母线分段接线、双母线带旁路母线接线、双母线分段带旁路母线接线、3/2断路器接线、4/3断路器接线、双断路器接线、桥形接线、多角形接线、线路变压器组接线等。电气主接线中有时还包括发电厂或变电站的自用电部分,常称作厂用电或站用电接线。

电力系统中电压高的母线集结、输送的容量较大,发生故障时影响范围广,要求采用可靠性高的接线形式。对进出线回路各为两个的用户变电站,通常采用桥形接线或线路-变压器组接线;单母线、单母线分段、单母线分段带旁路母线的接线仅适用于对可靠性要求较低、进出线回路数较多的110千伏及以下电压等级的母线;双母线、双母线带旁路母线的接线则多用于在电力系统中有一定重要性的220千伏母线;对330~500千伏电压等级,则根据在电力系统中的地位,采用双母线带旁路母线、双母线分段带旁路母线、3/2断路器的接线和4/3断路器接线;对500千伏以上电压等级,由于断路器十分昂贵,当一个变电站中进出线很少(如5回或最多不超过7回)时,可采用多角形接线(三角或四角);如进出线回路数较多,则采用3/2断路器接线或采用既保证较高可靠性又少用断路器的4/3断路器接线。此外,由于配串的需要,在同一个高压配电装置中可以同时采用两种不同的电气主接线。例如,在3/2断路器电气主接线中,一串或几串采用双断路器接线或4/3断路器接线。

主接线应满足可靠性、灵活性和经济性3项基本要求。

可靠性。电气主接线设计首先应满足供电电能的质量和供电连续性要求。电气主接线可靠性是它的各组成元件和连接方式的综合比较和评价。衡量主接线可靠性的标志是:①断路器故障时对电力系统供电的可靠性和稳定性的影响小。②设备或母线检修及故障时,停运的回路数少并能保证对重要用户的供电。③全站停电的概率小。

灵活性。电气主接线灵活性包括:①可以灵活调度,方便地投入或切除某些发电机、变压器或线路。②满足系统在事故、检修以及特殊运行方式下的调度要求。③应能方便停运各电气设备进行维护检修,而不影响电网的运行或供电。④能够容易地从初期接线过渡到最终接线。

经济性。电气主接线经济性是指投资省、占地面积小、电能损失少。各种电气主接线采用断路器的数量均与进出线的数量有一定关系,如进出线总数以n表示,则所用断路器的数量分别为:桥形接线为n-1,单母线接线为n,单母线分段接线为n+1,单母线分段带旁路母线接线和双母线带旁路母线接线为n+2,双母线分段带旁路母线接线为n+5或n+6,3/2断路器接线为1.5n,4/3断路器接线为4n/3,多角形接线为n,双断路器接线为2n或2n+1。因此,应找到停电损失和为提高可靠性需增加投资费用之间的合理平衡。

主要包括:①各级电压的规划短路电流不能超过所采用断路器的额定开断电流。②各级电压电气主接线的可靠性要与电力系统的可靠性相协调。当任一电气设备发生单一故障时,要避免电力系统发生非同步运行,避免发生频率崩溃和电压崩溃的事故。③为了避免破坏电力系统运行稳定和便于电力系统在发生事故后能迅速恢复正常运行,在确定电气主接线时需要考虑几种可能情况:故障时断路器拒绝动作、故障时继电保护装置和自动装置误动作、发生多重性故障。④各级电压的架空出线包括同一级电压的架空出线应尽量避免交叉。⑤能够适应分期建设,并方便扩建。

主要包括:①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。联络变压器的容量能满足电力系统中交换功率的要求。②当变电站中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,通常采用三绕组变压器。③电力系统中无功功率需要分层次分地区进行平衡,变电站中常需装设无功补偿装置,例如并联电容器或同步调相机等。当有三绕组变压器或自耦变压器时,这些无功补偿装置则连接到变压器的第三绕组上。④在330~500千伏系统是否装设高压并联电抗器,决定于限制工频过电压的要求,但通常也结合电力系统并列操作,避免发电机自励磁或低压并联电抗器不能平衡无功功率等因素来决定。⑤当母线上电压变化比较大而且不能用增加无功补偿容量来调整电压时,为了保证电压质量,则采用有载调压变压器。⑥如果不受运输条件的限制,变压器采用三相式,否则选用单相变压器组。⑦对500千伏及以上的联络变压器通常采用自耦变压器。

主要包括:①在正常运行方式下能送出全部发电机组的容量。②电气主接线与电力系统连接的电压要由发电机组容量、供电负荷情况、输电距离与输电容量等因素确定。此外,还要考虑到大容量发电机组在提高电力系统暂态稳定中所起的电压支撑作用。发电厂中电气主接线的电压等级通常不超过两级。为了简化电气主接线,大容量发电机组常通过发电机变压器线路单元接线方式直接接入较近的变电站。③在两级电压电气主接线之间是否要设置联络变压器,需要从整个电力系统的角度统一考虑,但要避免因为电磁环网而影响电力系统的稳定。④当电气主接线中电气设备发生故障时,允许断开的发电机组总容量要服从电力系统的要求。

许多国家都采用了可靠性计算方法对不同电气主接线做出定性和定量的分析,并且建立了各种设备的可靠性数据库作为可靠性计算的基础。此外,还采用变动设备的可靠度来进行电气主接线可靠性的敏感性分析,以免因数据统计有误差而得出错误结论。

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