電氣主接線的主要形式及對電氣主接線的基本要求

電氣主接線：電氣主接線主要是指在發電廠、變電所、電力系統中，為滿足預定的功率傳送和運行等要求而設計的、表明高壓電氣設備之間相互連接關系的傳送電能的電路。

一．對電氣主接線的基本要求

在構成系統電氣接線圖時必須考慮以下基本要求。

1．可靠性。電氣接線必須保證用戶供電的可靠性和電能質量，應分別按各類負荷的重要性程度安排相應可靠程度的接線方式，保證電氣接線可靠性可以用多種措施來實現。分析可靠性時考慮：(1)斷路器檢修時，對系統供電的影響；(2)斷路器或母線故障以及母線檢修時，停運回路數和停運時間，能否保證對重要用戶的供電；(3)發電廠或變電所全部停電的可能性；(4)重要的大型發電廠、變電所，能否滿足可靠性特殊要求。

2.靈活性。主接線應具有一定的運行調度的靈活性，以適應電力系統及主要設備的各種運行工況的要求，此外還要便于檢修。電氣系統接線應能適應各式各樣可能運行方式的要求，并可以保證能將符合質量要求的電能送給用戶。

3.安全性。電力網接線必須保證在任何可能的運行方式下及檢修方式下運行人員的安全性與設備的安全性。

4.經濟性。是指投資省、年運行費用少、占地面積小三個方面。

5.應具有發展與擴建的方便性。在設計接線時，要考慮5～10年的發展遠景，要求在設備容量、安裝空間以及接線形式上，為5～10年的最終容量留有余地。

二．電氣主接線的主要形式

電氣主接線一般按照有、無匯流母線，可分為兩大類：有母線和無母線，具體形式如圖1所示。

1．單母線不分段

單母線不分段是有母線接線中最簡單的接線形式，如圖2所示。這種接線的特點是整個配電裝置中只有一組母線，所有的電源和引出線都經過相應的斷路器和隔離開關連接到母線上。

優點：接線簡單、清晰，采用設備少，操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置；

缺點：接線不夠靈活可靠，如母線故障，則該母線上的所有回路均停電；檢修任一出線斷路器時，該回路也將停電。故它適用于小容量和用戶對供電可靠性要求不高的發電廠和變電站中。

圖2單母線不分段接線圖 圖3單母線分段接線

2．單母線分段

當出線回路數增多時，可用分段斷路器QFd或分段隔離開關QSd將母線分成幾段，如圖3所示。根據電源數目和功率大小，母線可分為2～3段，段數分得越多，故障時停電范圍越小，但使用的斷路器數量越多，其配電裝置和運行也就越復雜，所需費用也越高。

優點：重要用戶可從不同母線段上分別引出饋線，提高了供電可靠性；任何一段母線檢修，只停該段，其他段可以繼續供電，減小了停電范圍。

缺點：增加了分段開關的投資和占地面積；某段母線或出線斷路器檢修時仍有停電問題。

單母分段有以下三種運行方式：

(1)雙電源并列運行——實際中考慮到兩個電源的同期要求，很少采用；

(2)雙電源分列運行——又稱暗備用或熱備用；

(3)雙電源一用一備運行——又稱明備用或冷備用。

單母線分段形式一般適用于中、小容量發電廠和變電站的6～lOkV配電裝置及出線回路數目較少的35～220kV配電裝置中。

3．單母線帶旁路

如圖4所示，在工作母線WB外側增設一組旁路母線WP，并經旁路隔離開關QSp引接到各線路的外側，另設一組旁路斷路器QFp，兩側帶隔離開關，跨接于工作母線與旁路母線之間。

圖4單母線帶旁路接線

旁路母線的作用是：檢修任一出線斷路器時，不會中斷對該回路的供電。具體操作如下：平時旁路斷路器QFp和旁路隔離開關均處于分閘位置，旁路母線WP不帶電；當需要檢修某出線斷路器，如QF1時，合上旁路斷路器QFp及其隔離開關，檢查旁路母線WP是否完好；若完好，再合上連接WP和出線回路的隔離開關QSp(等電位操作)；再斷開出線斷路器QF1及其相應的隔離開關，這樣QF1退出運行，可以檢修，由主母線經旁路斷路器，經旁路母線向該出線回路供電。需要注意的是：旁路斷路器在同一時間里只能代替一個出線斷路器的工作。

4．單母線分段帶旁路

圖5單母線分段帶旁路接線

如圖5所示,這種接線方式兼顧了旁路母線和母線分段兩方面的優點。這種方法是在單母線分段接線的基礎上又增設了一組旁路母線，并通過兩組專用旁路斷路器QFp1和QFp2將旁路母線與分段母線I和分段母線Ⅱ相連接，每個出線回路均設有旁路隔離開關(如Qs3)與旁路母線相連。單母線分段帶旁路較單母線分段接線的供電可靠性有所提高，但所用斷路器和隔離開關的數量增多，實際中，也可用母線分段斷路器兼作旁路斷路器以節省設備投資和減少占地面積。

5．一般的雙母線

圖6一般雙母線接線

圖6為一般雙母線接線，它有兩組母線，一組為工作母線，一組為備用母線，每一電源和每一出線都經一臺斷路器和兩組隔離開關分別與兩組母線相連，任一組母線都可以作為工作母線或備用母線，兩組母線之間通過母線聯絡斷路器QFL連接。

優點：運行方式靈活；檢修母線時不中斷供電；工作母線故障僅短時停電；便于擴建；

缺點：變更運行方式時，操作較復雜，容易出現誤操作；由于增加了大量的母線隔離開關等設備，故占地面積較大，投資大。

雙母線接線一般適用于對可靠性要求較高、出線回路數較多、母線故障要求迅速恢復供電的6～220kV系統中。

6．雙母線分段

用斷路器將其中一組母線分段，或將兩組母線分段。

圖7一般雙母線接線

圖7將一組母線I用分段斷路器QFd分成兩段W1和W2，兩個分段母線與另一組母線Ⅱ之間都用母聯斷路器QFL1、QFL2連接，稱為雙母線三分段接線。這種接線方式比雙母線具有更高的可靠性，運行方式更靈活。如可以將兩個母聯斷路器斷開、分段斷路器合上，Wl和W2為工作母線，Ⅱ為備用母線，全部進出線均分在W1和W2兩個分段上運行；也可以將兩個母聯斷路器中的一個和分段斷路器合上，而另一個母聯斷路器斷開，進出線合理地分配在三段上運行，此種運行方式可以減少母線故障的停電范圍，母線故障時的停電范圍只有1/3。若將兩組母線均用分段斷路器分開，則構成雙母線四分段接線，該接線可以避免雙母線三分段接線在一組母線檢修合并母聯斷路器故障時發生全所停電事故，母線故障時的停電范圍只有1/4，可靠性進一步提高。但是雙母線接線使用的電氣設備更多，配電裝置也更為復雜。

7．雙母線帶旁路

為了不停電檢修任一回路斷路器，可采用帶旁路母線的雙母線接線形式，如圖8所示。

圖8雙母線帶旁路接線

該接線供電可靠性和運行靈活性都很高，但所用設備較多、占地面積大、經濟性較差。其廣泛用于110～220kV的系統中，通常當220kV出線在5回及以上，110kV出線在7回及以上時，設計規程規定應裝設專用旁路斷路器。

8．雙母線雙斷路器

雙母線雙斷路器接線如圖9所示。

圖9雙母線雙斷路器接線

圖9中每個回路內，無論是進線(電源)，還是出線(負荷)，都通過兩臺斷路器與兩組母線相連。正常運行時，母線、斷路器和隔離開關全部投入運行。

優點：任何一組母線或任何一臺斷路器因檢修而退出工作時，都不會影響系統的供電；隔離開關不用來倒閘操作，減少了因誤操作引起事故的可能性；母線故障時，與故障母線相連的所有斷路器自動斷開，不影響任何回路運行。但這種接線的設備投資太大，限制了它的使用范圍。

9．3/2接線

圖10 3/2接線

如圖10所示，兩組母線之間接有若干串斷路器，每一串有3臺斷路器，每兩臺之間接一條回路，每串共有兩條回路，平均每條回路裝設一臺半(3/2)斷路器，故又稱一個半斷路器接線。緊靠母線側的斷路器稱為母線斷路器，如QF1和QF3，兩個回路之間的斷路器稱為聯絡斷路器，如QF2。

優點：由于形成多環形，故具有高度的供電可靠性；運行調度十分靈活；操作檢修方便。

缺點：繼電保護和二次接線復雜。它用于大型發電廠和330kV及以上、進出線回路數6回及以上的高壓、超高壓配電裝置中。

10．4/3接線

兩組母線之間接有若干串斷路器，每一串有4臺斷路器，每兩臺之間接一回路，這樣每一串共有3個回路，即3個回路共用4臺斷路器，故稱為4/3斷路器。正常運行時，兩組母線和全部斷路器都投人工作，形成多環狀供電，因此具有很高的可靠性和靈活性。該接線布置較復雜，且要求同串的3個回路中，電源和負荷容量相匹配。

11．變壓器——母線組接線

由于超高壓系統的主變壓器均采用質量可靠、故障率較低的產品，故可直接將主變壓器經隔離開關接到兩組母線上，省去斷路器以節約投資。萬一主變壓器，如T1故障時，即相當母線Wl故障，所有靠近W1的斷路器均跳開，但也并不影響各出線的供電。主變壓器用隔離開關斷開后，母線即可恢復運行。

當出線數為5回及以下時，各出線均可經雙斷路器分別接至兩組母線，可靠性很高(圖12中L1、L2、L3)；當出線數為6回及以上時，部分出線可以采用3/2接線(圖12中L4，L5)，可靠性也很高。變壓器——母線組接線適用于超高壓遠距離大容量輸電系統中對系統穩定性和供電可靠性影響較大的變電站主接線。

圖12變壓器——母線組接線

12.橋形接線

當發電廠和變電站中只有2臺變壓器和2回線路時，可以采用橋形接線，它分為外橋接線和內橋接線兩種形式。

1.外橋接線：橋斷路器在進線斷路器外側，即進線側，如圖13所示。

圖13外橋接線

外橋接線的特點如下：

①變壓器操作方便。如變壓器發生故障時，僅故障變壓器支路的斷路器自動跳閘，其余三條支路可以繼續工作，并保持相互聯系。

②線路投入與切除時，操作復雜。如線路檢修或故障時，需斷開兩臺斷路器，并使該側變壓器停止運行，需經倒閘操作恢復變壓器工作，造成變壓器短時停電。

③橋回路故障或檢修時全廠分列為兩部分，使兩個單元之間失去聯系；同時，出線側斷路器故障或檢修時，造成該回路停電。

基于以上分析，故外橋接線適用于兩回進線兩回出線且線路較短、故障可能性小和變壓器需要經常切換、線路有穿越功率通過的發電廠和變電站中。

2．內橋接線：橋斷路器在進線斷路器的內側，即出線側，如圖14所示。

圖14內橋接線

內橋接線的特點如下：

(1)線路操作方便。如線路故障，僅故障線路的斷路器跳閘，其余三條支路可以繼續工作。

(2)正常運行時，變壓器操作復雜。如變壓器T1檢修時，需要斷開斷路器QFl、QF3，使未故障線路L1供電受到影響，需經倒閘操作，拉開隔離開關QS1后，再合入QFl、QF3才能恢復線路L工作，因此將造成該側線路的短時停電。

(3)運行方式不靈活。

基于以上分析，故內橋接線適用于線路較長、故障可能性較大、變壓器不需要經常切換運行方式的發電廠和變電站中。

13、多角形接線

又稱多邊形接線，如圖15所示。

(a)三角形接線 (b)四角形接線

圖15多角形接線

多邊形的每一個邊上各安裝有一臺斷路器和兩組隔離開關，多邊形的各個邊相互連接成閉合的環形，各出線回路通過隔離開關分別接到角形的各個頂點上。多角形接線中，斷路器數目等于回路數目，且每條回路都與兩臺斷路器相連接，即接在“角”上。

優點：閉環運行時具有較高的可靠性；沒有匯流主母線和相應的母線故障；任一回路故障或停運時，只需斷開與其相連的兩臺斷路器，不影響其他回路的正常工作；任一斷路器檢修時，所有回路都不會中斷供電；隔離開關不作倒閘操作從而不會出現誤操作。

缺點：多角形開環運行時，可靠性顯著下降；運行方式變化導致各支路電流變化，使得繼電保護整定復雜；多角形接線閉合成環，擴建較難。在110kV及以上配電裝置中，當出線回路數不多，且發展比較明確時，可以采用多角形接線，一般以采用三角形或四角形為宜，最多不要超過六角形。

14、單元及擴大單元接線

圖16(a)為單元接線，發電機和變壓器直接連接成一個單元，再經斷路器接至高壓母線，發電機發出的電能經變壓器升壓后直接送人高壓電網，稱為單元接線。該接線簡單清晰、投資小、占地少、操作方便，由于不設發電機電壓母線，減少了發電機電壓側發生短路故障的概率。沒有地區負荷的發電廠，或地區負荷由原有機組承擔而電廠進行擴建時，大都采用單元接線。

(a)單元接線 (b)擴大單元接線

圖16單元及擴大單元接線

圖16(b)為擴大單元接線，兩臺發電機與一臺主變壓器相連，可以減少變壓器及高壓側斷路器的臺數，也相應減少了配電裝置間隔，還減少了投資和占地面積。但擴大單元接線的運行靈活性較差，例如檢修變壓器時，兩臺發電機必須退出運行。

小結與提示

1．主接線的基本要求。

2．單母線接線：單母不分段、單母線分段接線、帶旁路母線的單母線接線、單母線分段帶旁路的接線形式、圖形表達、特點、應用條件。

3．雙母線接線：雙母線接線、雙母線帶旁路接線、雙母線單(雙)分段帶旁路接線的接線形式、圖形表達、特點、應用條件。

4.一個半斷路器接線：接線形式、圖形表達、特點、應用條件。

5．變壓器———母線接線：接線形式、圖形表達、特點、應用條件。

6．無母線接線：橋式(橋式接線、內橋接線)、角形接線、單元接線的接線形式、圖形表達、特點、應用條件

總結

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