某火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）題 目：某火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：平千里學(xué) 號(hào)：200540509120專(zhuān) 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)：電氣05-1指導(dǎo)教師：李子劍 講師70內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）某火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)摘 要火力發(fā)電在我國(guó)的起步較早，經(jīng)過(guò)近幾十年的迅速發(fā)展，各項(xiàng)措施已得到了不斷的完善，但我們?nèi)匀贿€能夠發(fā)現(xiàn)一些不足，如有關(guān)發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)的一些不合理性、保護(hù)性措施的欠缺等。這些都需要我們通過(guò)設(shè)計(jì)出更加合理的方案來(lái)解決這些問(wèn)題。本文將針對(duì)某火力發(fā)電廠的設(shè)計(jì)來(lái)對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行探討，主要是對(duì)電氣方面進(jìn)行研究，期望提出更加合理的方案來(lái)完善現(xiàn)有設(shè)

2、施。首先將會(huì)對(duì)火力發(fā)電的有關(guān)內(nèi)容做一闡述，并對(duì)火力發(fā)電的現(xiàn)狀做一描述；隨后對(duì)火力發(fā)電廠的電氣主接線設(shè)計(jì)和防雷保護(hù)的原理部分進(jìn)行介紹，最后將給出該火力發(fā)電廠的主接線的設(shè)計(jì)和防雷保護(hù)的具體實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：火力發(fā)電；電氣主接線；防雷保護(hù)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） Electrical Design of a Thermal Power PlantAbstractThermal power plant in China started early, after the rapid development in recent decades, various measures have be

3、en continuously improving, but we can still find a number of shortcomings, such as the design of some unreasonable in the electric power plants, the lack of the protection measures in some places. This requires us to design a more reasonable option to solve these problems. In this paper, the design

4、of a coal-fired power plant will be put to explore these problems, mainly for studying the aspect of the electrical, put forward a more reasonable plan to improve the existing facilities. First of all, the paper will make a content of the power plant; secondly, the paper will introduce the owners of

5、 coal-fired power plants for electrical wiring design and lightning protection of the principle parts. Finally the paper will give the power of the main wiring plant design and the practice of the lightning protection.Key words: Thermal power; electrical main wire; lightning protection 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明

6、書(shū)（畢業(yè)論文）目 錄摘 要IAbstractII第一章 緒論11.1 課題提出的背景11.2 課題研究的目的和意義11.3 課題研究的主要內(nèi)容21.4 本章小結(jié)2第二章 火力發(fā)電廠的發(fā)電原理32.1 火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程32.1.1 火力發(fā)電廠的概述32.1.2 火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程32.2 火力發(fā)電廠的發(fā)電原理62.3 本章小結(jié)7第三章 火力發(fā)電廠的電氣主接線及防雷保護(hù)83.1 電氣主接線的概述83.2 電氣主接線的基本形式93.2.1 有匯流母線的主接線103.2.2 無(wú)匯流母線的主接線223.3防雷保護(hù)的基本原理283.3.1 防雷保護(hù)的現(xiàn)狀283.3.2 防雷保護(hù)的基本原理293.4

7、本章小結(jié)33第四章 火力發(fā)電廠的電氣主接線設(shè)計(jì)344.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)344.1.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則344.1.2 火力發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計(jì)364.1.3 互感器和避雷器的配置384.1.4 主變壓器的選擇384.2 廠用電接線的設(shè)計(jì)404.2.1 廠用電接線的基本要求404.2.2 廠用電接線的設(shè)計(jì)434.3 6kV線路過(guò)電流保護(hù)的設(shè)計(jì)444.4 主接線防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)484.4.1 發(fā)電廠的直擊雷保護(hù)484.4.2 變壓器的防雷保護(hù)504.4.3 小容量直配電機(jī)的防雷保護(hù)504.5 短路電流的計(jì)算524.5.1 短路電流計(jì)算的目的524.5.2 短路電流的計(jì)算524.6 電氣設(shè)備

8、的選擇554.6.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件554.6.2 電氣設(shè)備的選擇584.7 本章小結(jié)65結(jié)束語(yǔ)66附圖一：火力發(fā)電廠的電氣主接線圖67附圖二：火力發(fā)電廠的廠用電接線圖68參考文獻(xiàn)69 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）第一章 緒論1.1 課題提出的背景能源是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。煤、石油、天然氣、核能均可作為發(fā)電燃料，其中應(yīng)用最廣泛的是煤。我國(guó)發(fā)電以燃煤為基礎(chǔ)，以火電為主的基本格局，在短期內(nèi)不會(huì)改變。我國(guó)煤炭資源豐富，而石油資源相對(duì)短缺，目前的一些燃油電廠已有不少改為燃煤，因此現(xiàn)在火力發(fā)電燃料主要是指煤。電力燃料質(zhì)量，直接關(guān)系到火力發(fā)電廠的成本及鍋爐機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。目前燃料費(fèi)

9、用約占電廠發(fā)電成本的70%左右，這就要求我們必須重視并切實(shí)加強(qiáng)燃料試驗(yàn)工作，并還要對(duì)火力發(fā)電廠的電氣部分進(jìn)行改進(jìn)，使之能夠更好地為發(fā)電廠的各項(xiàng)工作服務(wù)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、穩(wěn)定和安全的相統(tǒng)一。電力工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)起著重要的作用，是關(guān)系著國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也是世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略中的優(yōu)先發(fā)展重點(diǎn)，因此對(duì)發(fā)電廠電氣部分的研究和設(shè)計(jì)也顯得尤為重要。1.2 課題研究的目的和意義火力發(fā)電由于起步較早，到目前為止各項(xiàng)措施已取得了不斷的完善和發(fā)展，其電氣部分也得到很大的進(jìn)展，但仍然存在一些不足期待改進(jìn)。這就要求我們改善這些不良方面，最大限度的發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益，并減少事故的發(fā)生。火力發(fā)電廠簡(jiǎn)稱(chēng)火電廠，是利用煤、石

10、油、天然氣等燃料的化學(xué)能產(chǎn)生出電能的工廠。按其功用可分為兩類(lèi)，即凝汽式電廠和熱電廠。前者僅向用戶(hù)供應(yīng)電能，而熱電廠除供給用戶(hù)電能外，還向熱用戶(hù)供應(yīng)蒸汽和熱水，即所謂的“熱電聯(lián)合生產(chǎn)”。目前采用最廣泛的發(fā)電形式是利用煤的燃燒來(lái)獲得電能，而我國(guó)煤的儲(chǔ)量也是相當(dāng)豐富的，因此本課題的提出具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，如何設(shè)計(jì)好火電廠的電氣主接線及各項(xiàng)保護(hù)性措施，就顯得尤為重要。1.3 課題研究的主要內(nèi)容1.火力發(fā)電廠的發(fā)電原理和電氣方面的研究通過(guò)對(duì)火力發(fā)電有關(guān)文獻(xiàn)的參考，明白我國(guó)火力發(fā)電的現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。研究火力發(fā)電的工作過(guò)程，了解火力發(fā)電系統(tǒng)的組成、工作過(guò)程及工作原理。通過(guò)閱讀有關(guān)火力發(fā)電廠的主接線圖及

11、相關(guān)介紹，明確主接線的設(shè)計(jì)規(guī)則和防雷保護(hù)的具體實(shí)現(xiàn)。2.某火力發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計(jì)通過(guò)分析某地區(qū)火力發(fā)電廠的相關(guān)資料，設(shè)計(jì)出一種實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性相結(jié)合的電氣主接線；在此基礎(chǔ)上，正確地選擇所用的電氣設(shè)備，并對(duì)主接線的基本構(gòu)造及特點(diǎn)做一介紹。3. 某火力發(fā)電廠防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)按照已經(jīng)設(shè)計(jì)出的電氣主接線圖，研究該系統(tǒng)防雷保護(hù)的具體實(shí)現(xiàn)方法和工作原理。1.4 本章小結(jié)本章概要介紹了課題研究的背景和設(shè)計(jì)的思路，還介紹了課題研究的目的和意義，提出課題研究的必要性，最后介紹了本課題研究的主要內(nèi)容。第二章 火力發(fā)電廠的發(fā)電原理2.1 火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程2.1.1 火力發(fā)電廠的概述火力發(fā)電廠簡(jiǎn)稱(chēng)火電廠，

12、是利用煤、石油、天然氣等燃料的化學(xué)能產(chǎn)生出電能的工廠。按其功用可分為兩類(lèi)，即凝汽式電廠和熱電廠。前者僅向用戶(hù)供應(yīng)電能，而熱電廠除供給用戶(hù)電能外，還向熱用戶(hù)供應(yīng)蒸汽和熱水，即所謂的“熱電聯(lián)合生產(chǎn)”?；鹆Πl(fā)電廠由三大主要設(shè)備 鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及相應(yīng)的輔助設(shè)備組成，它們通過(guò)管道或線路相連構(gòu)成生產(chǎn)主系統(tǒng)，即燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。2.1.2 火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程火力發(fā)電廠雖然容量大小和具體形式各異，但是從生產(chǎn)過(guò)程來(lái)說(shuō)都是大體相同的。具體生產(chǎn)過(guò)程如下：燃煤被輸煤皮帶從煤場(chǎng)運(yùn)至煤斗中。為提高燃煤效率，煤斗中的原煤要先送至磨煤機(jī)內(nèi)磨成煤粉。磨碎的煤粉由熱空氣攜帶送入鍋爐爐膛內(nèi)燃燒。燃煤燃盡的灰渣落

13、入爐膛下面的渣斗內(nèi)，與從除塵器分離出的細(xì)灰一起用水沖至灰漿泵房?jī)?nèi)，再由灰漿泵送至灰場(chǎng)。煤粉燃燒后形成的熱煙氣沿鍋爐的水平煙道和尾部煙道流動(dòng)，放出熱量，然后進(jìn)入除塵器，將煙氣中的煤灰分離出來(lái)。潔凈的煙氣在引風(fēng)機(jī)的作用下通過(guò)煙囪排入大氣。助燃用的空氣由送風(fēng)機(jī)送入裝設(shè)在尾部煙道上的空氣預(yù)熱器內(nèi)，利用熱煙氣加熱空氣。這樣一方面使進(jìn)入鍋爐的空氣溫度提高，易于煤粉著火和燃燒，另一方面也可以降低排煙溫度，提高熱能的利用率。從空氣預(yù)熱器排出的熱空氣分為兩股：一股去磨煤機(jī)干燥和輸送煤粉，另一股直接送入爐膛助燃。在除氧器水箱內(nèi)的水經(jīng)過(guò)給水泵升壓后通過(guò)高壓加熱器送入省煤器。在省煤器內(nèi)，水受到熱煙氣的加熱，然后進(jìn)入鍋

14、爐頂部的汽包內(nèi)。在鍋爐爐膛四周密布著水管，稱(chēng)為水冷壁。水冷壁水管的上下兩端均通過(guò)聯(lián)箱與汽包連通，汽包內(nèi)的水經(jīng)由水冷壁不斷循環(huán)，吸收著煤燃燒過(guò)程中放出的熱量。部分水在冷壁中被加熱沸騰后汽化成水蒸汽，這些飽和蒸汽由汽包上部流出進(jìn)入過(guò)熱器中。飽和蒸汽在過(guò)熱器中繼續(xù)吸熱，成為過(guò)熱蒸汽。過(guò)熱蒸汽有很高的壓力和溫度，因此有很大的熱勢(shì)能。具有熱勢(shì)能的過(guò)熱蒸汽經(jīng)管道引入汽輪機(jī)后，便將熱勢(shì)能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能。高速流動(dòng)的蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，形成機(jī)械能。汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過(guò)連軸器聯(lián)在一起。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)便帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的另一端帶著一小直流發(fā)電機(jī)，叫勵(lì)磁機(jī)。勵(lì)磁機(jī)發(fā)出的直流電送至發(fā)電機(jī)的

15、轉(zhuǎn)子線圈中，使轉(zhuǎn)子成為電磁鐵，周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁場(chǎng)也是旋轉(zhuǎn)的，發(fā)電機(jī)定子內(nèi)的導(dǎo)線就會(huì)切割磁力線感應(yīng)產(chǎn)生電流。這樣，發(fā)電機(jī)便把汽輪機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋ｋ娔芙?jīng)變壓器將電壓升壓后，由輸電線路送至用戶(hù)。釋放出熱勢(shì)能的蒸汽從汽輪機(jī)下部的排汽口排出，稱(chēng)為乏汽。乏汽在凝汽器內(nèi)被循環(huán)水泵送入凝汽器的冷卻水冷卻，凝結(jié)成水，此水成為凝結(jié)水。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵送入低壓加熱器并最終回到除氧器內(nèi)，完成一個(gè)循環(huán)。在循環(huán)過(guò)程中難免有汽水的泄露，即汽水損失，因此要適量地向循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)給一些水，以保證循環(huán)的正常進(jìn)行。高、低壓加熱器是為提高循環(huán)的熱效率所采用的裝置，除氧器是為了除去水含的氧氣以減少對(duì)設(shè)備及管道的

16、腐蝕。如果從能量轉(zhuǎn)換的角度來(lái)看火電廠的生產(chǎn)過(guò)程即：燃料的化學(xué)能蒸汽的熱勢(shì)能機(jī)械能電能。在鍋爐中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?；在汽輪機(jī)中，蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能；在發(fā)電機(jī)中機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。爐、機(jī)、電是火電廠中的主要設(shè)備，亦稱(chēng)三大主機(jī)。與三大主機(jī)相輔工作的設(shè)備成為輔助設(shè)備或稱(chēng)輔機(jī)。主機(jī)與輔機(jī)及其相連的管道、線路等稱(chēng)為系統(tǒng)?；痣姀S的主要系統(tǒng)就有燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等。除了上述的主要系統(tǒng)外，火力發(fā)電廠還有其它一些輔助的生產(chǎn)系統(tǒng)，如燃煤的輸送系統(tǒng)、水的化學(xué)處理系統(tǒng)、灰漿的排放系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)與主系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，它們之間相互配合共同完成電能的生產(chǎn)任務(wù)。大型火電廠為保證這些設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)

17、，裝有大量的儀表，用來(lái)監(jiān)視這些設(shè)備的運(yùn)行狀況，同時(shí)還設(shè)置有自動(dòng)控制裝置，以便及時(shí)地對(duì)主輔設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)?，F(xiàn)代化的火電廠，已采用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)分散控制系統(tǒng)。這些控制系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)，根據(jù)不同情況協(xié)調(diào)各設(shè)備的工作狀況，使整個(gè)電廠的自動(dòng)化水平達(dá)到了新的高度。自動(dòng)控制裝置及系統(tǒng)已成為火電廠中不可缺少的部分。下圖為火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程：圖11 火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單的來(lái)描述其生產(chǎn)過(guò)程就是：運(yùn)入發(fā)電廠儲(chǔ)煤場(chǎng)的煤，經(jīng)過(guò)碎煤設(shè)備破碎后，由皮帶運(yùn)輸機(jī)送入鍋爐房?jī)?nèi)的原煤倉(cāng)。煤從原煤倉(cāng)落入給煤機(jī)，在其中研制成煤粉，同時(shí)送入熱空氣來(lái)干燥和輸送煤粉。磨制好的煤粉，經(jīng)粗粉分離器除去部分不合格的煤粉

18、后進(jìn)入旋風(fēng)分離器，在其中空氣和煤粉得以分離，分離出來(lái)的細(xì)粉進(jìn)入煤粉倉(cāng)。煤粉由給煤機(jī)送入輸粉管，而旋風(fēng)分離器中的空氣則由排粉機(jī)抽出。煤粉和空氣在輸粉管內(nèi)混合后，由噴燃器噴入爐膛內(nèi)進(jìn)行燃燒。由送風(fēng)機(jī)送來(lái)的空氣，在進(jìn)入爐膛之前，先在空氣預(yù)熱器中接受排煙預(yù)熱，以減少排煙熱損失，并提高空氣溫度，改善燃燒過(guò)程。爐膛內(nèi)的燃燒產(chǎn)物高溫?zé)煔?，在引風(fēng)機(jī)的拔風(fēng)作用下，沿著鍋爐本體倒U形煙道依次流過(guò)爐膛、過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器，將熱量逐步傳遞給水、蒸汽和空氣。降溫后的煙氣流入除塵器進(jìn)行凈化，凈化除塵后的煙氣則被引風(fēng)機(jī)抽出，排入大氣，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能。 鍋爐產(chǎn)生的新蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后逐級(jí)進(jìn)行膨脹，蒸汽部分熱能

19、就轉(zhuǎn)變?yōu)槠鲃?dòng)能；高速汽流施加作用力于汽輪機(jī)的葉片上，推動(dòng)了葉輪連同整個(gè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，汽流的動(dòng)能于是被轉(zhuǎn)換成汽輪機(jī)軸上的機(jī)械能。汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，利用切割磁力線感應(yīng)原理，將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能變?yōu)殡娔茌敵觥?.2 火力發(fā)電廠的發(fā)電原理通過(guò)以上有關(guān)火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程的描述我們可以看出：由于蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，形成了機(jī)械能，而汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過(guò)連軸器連在一起；當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)便帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的另一端帶著一直流發(fā)電機(jī)，叫勵(lì)磁機(jī)。勵(lì)磁機(jī)發(fā)出的直流電送至發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈中，使轉(zhuǎn)子成為電磁鐵，周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁場(chǎng)也是旋轉(zhuǎn)的，發(fā)電機(jī)定子內(nèi)的導(dǎo)線就會(huì)切割磁力線感應(yīng)產(chǎn)

20、生電流。這樣，發(fā)電機(jī)便把汽輪機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。由于上文在介紹火力發(fā)電的生產(chǎn)過(guò)程時(shí)對(duì)電能的產(chǎn)生進(jìn)行了詳細(xì)的描述，故不再重復(fù)介紹其發(fā)電原理。2.3 本章小結(jié)本章介紹了火力發(fā)電廠的具體生產(chǎn)過(guò)程，并對(duì)其發(fā)電過(guò)程做了概要的描述，從大體上把握了有關(guān)火力發(fā)電的知識(shí)，了解了火力發(fā)電廠的基本構(gòu)造，從而為以后有關(guān)電氣方面的設(shè)計(jì)做了準(zhǔn)備。第三章 火力發(fā)電廠的電氣主接線及防雷保護(hù)3.1 電氣主接線的概述電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中，為滿(mǎn)足預(yù)定的功率傳送和運(yùn)行等要求而設(shè)計(jì)的、表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能的電路。電路中的高壓電氣設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、線路等。它

21、們的連接方式對(duì)供電可靠性、運(yùn)行靈活性及經(jīng)濟(jì)合理性等起著決定性作用。一般在研究主接線方案和運(yùn)行方式時(shí)，為了清晰和方便，通常將三相電路圖描繪成單線圖。在繪制主接線全圖時(shí)，將互感器、避雷器、電容器、中性點(diǎn)設(shè)備以及載波通信用的通道加工元件（也稱(chēng)高頻阻波器）等也表示出來(lái)。對(duì)一個(gè)電廠而言，電氣主接線在電廠設(shè)計(jì)時(shí)就根據(jù)機(jī)組容量、電廠規(guī)模及電廠在電力系統(tǒng)中的地位等，從供電的可靠性、運(yùn)行的靈活性和方便性、經(jīng)濟(jì)性、發(fā)展和擴(kuò)建的可能性等方面，經(jīng)綜合比較后確定。它的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。電氣主接線又稱(chēng)電氣一次接線圖。電氣主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)要求：1）運(yùn)行的可靠性：主接線系統(tǒng)應(yīng)保證對(duì)用戶(hù)供電

22、的可靠性，特別是保證對(duì)重要負(fù)荷的供電。2）運(yùn)行的靈活性：主接線系統(tǒng)應(yīng)能靈活地適應(yīng)各種工作情況，特別是當(dāng)一部分設(shè)備檢修或工作情況發(fā)生變化時(shí)，能夠通過(guò)倒換開(kāi)關(guān)的運(yùn)行方式，做到調(diào)度靈活，不中斷向用戶(hù)的供電。在擴(kuò)建時(shí)應(yīng)能很方便的從初期建設(shè)到最終接線。3）主接線系統(tǒng)還應(yīng)保證運(yùn)行操作的方便以及在保證滿(mǎn)足技術(shù)條件的要求下，做到經(jīng)濟(jì)合理，盡量減少占地面積，節(jié)省投資。 簡(jiǎn)要的描述電氣主接線的設(shè)計(jì)原則如下：電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠有大型主力電廠、中小型地區(qū)電廠及企業(yè)自備電廠三種類(lèi)型。大型主力火電廠靠近煤礦或沿海、沿江，并接入330500kV超高壓系統(tǒng)；地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)，一般接入110220kV系統(tǒng)，也有接入330kV系

23、統(tǒng)的；企業(yè)自備電廠則以對(duì)本企業(yè)供電供熱為主，并與地區(qū)110220kV系統(tǒng)相連。發(fā)電廠的機(jī)組容量應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃容量、負(fù)荷增長(zhǎng)速度和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行選擇，最大機(jī)組的容量以占系統(tǒng)總?cè)萘康?10%為宜。一個(gè)廠房?jī)?nèi)的機(jī)組，其臺(tái)數(shù)以不超過(guò)6臺(tái)、容量等級(jí)以不超過(guò)兩種為宜。電氣主接線的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性問(wèn)題，應(yīng)該結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠或變電所的具體情況，全面分析有關(guān)因素，正確處理它們之間的關(guān)系，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，合理地選擇主接線方案，具體要求如下：1）以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù)；2）以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)則；3）合理地確定發(fā)電機(jī)的運(yùn)行方式。3.2 電氣主接線的基本形式電氣主接線的基本形式，

24、就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式。概括的講可分為兩大類(lèi)：有匯流母線的接線形式和無(wú)匯流母線的接線形式。變電所電氣主接線的基本環(huán)節(jié)是電源（變壓器）、母線和出線（饋線）。各個(gè)變電所的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯印Ｔ谶M(jìn)出線數(shù)較多時(shí)（一般超過(guò)4回），為便于電能的匯集和分配，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。但有母線后，配電裝置占地面積較大，使用斷路器等設(shè)備增多。無(wú)匯流母線的接線使用開(kāi)關(guān)電器較少，占地面積小，但只適于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的變電所。有匯流母線的接線形式主要有：?jiǎn)文妇€接線和雙母線接線。3.2.1 有匯流母線的主接線一、單母線

25、接線（一）、不分段的單母線接線單母線接線的特點(diǎn)是整個(gè)配電裝置只有一組母線，每個(gè)電源線和引出線都經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電器接到同一組母線上。供電電源是變壓器或高壓進(jìn)線回路，母線即可以保證電源并列工作，又能使任一條出線路都可以從電源1或2獲得電能。每條回路中都裝有斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，靠近母線側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)稱(chēng)作母線隔離開(kāi)關(guān)，靠近線路側(cè)的稱(chēng)為線路隔離開(kāi)關(guān)（在實(shí)際變電所中，通常把靠近電源側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)稱(chēng)為甲刀閘，把靠近負(fù)荷側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)稱(chēng)為乙刀閘。斷路器具有開(kāi)合電路的專(zhuān)用滅弧裝置，可以開(kāi)斷或閉合負(fù)荷電流和開(kāi)斷短路電流，用來(lái)作為接通或切斷電路的控制電器。隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置，其開(kāi)合電流能力極低，只能用作設(shè)備停運(yùn)后退出工作時(shí)斷開(kāi)

26、電路，保證與帶電部分隔離，起著隔離電壓的作用。同一回路中在斷路器可能出現(xiàn)電源的一側(cè)或兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開(kāi)關(guān)，以便檢修斷路器時(shí)隔離電源。同一回路中串接的隔離開(kāi)關(guān)和斷路器，在運(yùn)行操作時(shí)，必須嚴(yán)格遵守下列操作順序：如對(duì)饋線WL2送電時(shí)，須先合上隔離開(kāi)關(guān)QS21和QS22，再投入斷路器QF2；如欲停止對(duì)其供電，須先斷開(kāi)QF2，然后再斷開(kāi)QS21和QS22。為了防止誤操作，除嚴(yán)格按照操作規(guī)程實(shí)行操作票制度外，還應(yīng)在隔離開(kāi)關(guān)和相應(yīng)的斷路器之間，加裝電磁閉鎖、機(jī)械閉鎖。接地開(kāi)關(guān)（又稱(chēng)接地刀閘）QE是在檢修電路和設(shè)備時(shí)合上，取代安全接地線的作用。當(dāng)電壓在110kV及以上時(shí)，斷路器兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)和線路隔離開(kāi)關(guān)的線

27、路側(cè)均應(yīng)配置接地開(kāi)關(guān)。對(duì)35kV及以上的母線，在每段母線上亦應(yīng)設(shè)置12組接地開(kāi)關(guān)或接地器，以保證電器和母線檢修時(shí)的安全。 圖31 不分段的單母線接線1不分段的單母線接線的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。缺點(diǎn)：靈活性和可靠性差，當(dāng)母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，必須斷開(kāi)它所連接的電源；與之相連的所有電力裝置在整個(gè)檢修期間均需停止工作。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的工作。2不分段的單母線接線的適用范圍:一般適用于一臺(tái)主變壓器的以下三種情況：（1）610kV配電裝置，出線回路數(shù)不超過(guò)5回。（2）3563kV配電裝置，出線回路數(shù)不超過(guò)3回。（3）1

28、10220kV配電裝置，出線回路數(shù)不超過(guò)2回。（二）、分段的單母線接線為了克服一般單母線接線存在的缺點(diǎn)，提高它的供電可靠性和靈活性，把單母線分成幾段，在每段母線之間裝設(shè)一個(gè)分段斷路器和兩個(gè)隔離開(kāi)關(guān)。每段母線上均接有電源和出線回路，便成為單母線分段接線。 圖32 分段的單母線接線1. 運(yùn)行方式：1）母線并聯(lián)運(yùn)行：QF閉合運(yùn)行正常運(yùn)行時(shí)：相當(dāng)于不分段的單母線接線。若電源1停止供電，則電源2通過(guò)QFd閉合向段母線供電，不影響對(duì)負(fù)荷的供電，可靠性高。 若段母線故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置使QFd自動(dòng)跳開(kāi)，段母線被切除；段母線繼續(xù)供電 。2）母線分裂運(yùn)行：QF斷開(kāi)運(yùn)行 正常運(yùn)行時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)不分段的單母線接線。

29、若電源1停止供電，段母線失壓時(shí)，可由自動(dòng)重合閘裝置自動(dòng)合上QFd，段母線恢復(fù)供電。若段母線故障時(shí)，不影響段，段母線繼續(xù)供電 。2分段的單母線接線的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶(hù)可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電。2）當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶(hù)停電。缺點(diǎn)：1）當(dāng)一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。2）分段的單母線接線增加了分段設(shè)備的投資和占地面積。3）擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。3分段的單母線接線的適用范圍：1）610kV配電裝置，出線回路數(shù)為6回及以上時(shí)；發(fā)電機(jī)電壓配電裝置

30、，每段母線上的發(fā)電機(jī)容量為12MW及以下時(shí)；2）3563kV配電裝置，出線回路數(shù)為48回時(shí)；3）110220kV配電裝置出線回路數(shù)為34回時(shí)。（三）、單母線帶旁路母線接線1、有專(zhuān)用旁路斷路器的單母線帶旁路母線接線接線形式如圖3-3，在這種接線形式下，旁路母線WBa是通過(guò)旁路斷路器QFa與主母線WB相連，通過(guò)旁路隔離開(kāi)關(guān)QSa與每一出線相連。 圖33 有專(zhuān)用旁路斷路器的單母線帶旁路母線接線正常運(yùn)行時(shí)：旁路斷路器QFa和旁路隔離開(kāi)關(guān)QSa均在斷開(kāi)位置，旁路母線WBa不帶電。但QFa兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)處于合閘位置。當(dāng)檢修出線斷路器1QF時(shí)：QSa按等電位原則先并后切1）合旁路斷路器QFa向旁路母線WBa

31、充電，檢查旁路母線WBa是否完好，使WBa帶電。 2）再合該回路旁路隔離開(kāi)關(guān)1QSa，實(shí)現(xiàn)旁路與正常工作回路并聯(lián)運(yùn)行。3）再斷開(kāi)該回路出線斷路器1QF。4）最后分別斷開(kāi)1QF兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)1QSL和1QSB。使1QF退出運(yùn)行，即可對(duì)1QF進(jìn)行檢修。此時(shí)，線路1仍然保持供電。主母線WB旁路斷路器QFa旁路母線WBa旁路隔離開(kāi)關(guān)1QSa對(duì)線路1供電。特點(diǎn)： 同一電壓等級(jí)，各回路經(jīng)過(guò)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)接至公共母線。把每一回線與旁路母線相連。優(yōu)點(diǎn)：每一進(jìn)出線回路的斷路器檢修，這一回路可不停電。缺點(diǎn)：設(shè)備多，操作復(fù)雜。適用范圍：35kV及以上有重要聯(lián)絡(luò)線路或較多重要用戶(hù)時(shí)采用，回路多采用專(zhuān)用旁母，否則采用簡(jiǎn)

32、易接線。2、單母線分段帶旁路母線接線接線形式如下圖（圖3-4） 圖34 單母線分段帶旁路母線接線單母線分段的目的：減少母線故障的停電范圍。旁路母線的作用：使任意一臺(tái)出線QF故障或檢修時(shí)，該回路不停電。單母線接線的適用范圍： 610kv出線較多而且對(duì)重要負(fù)荷供電的裝置；35kv及以上有重要聯(lián)絡(luò)線路或較多重要用戶(hù)。3、 分段斷路器兼做旁路斷路器的接線有了旁路母線，檢修與它相連的任意回路的斷路器時(shí)，該回路便可以不停電，從而提高了供電的可靠性。它廣泛地用于出線數(shù)較多的110kV及以上的高壓配電裝置中。而35kV及以下的配電裝置一般不設(shè)旁路母線，因?yàn)樨?fù)荷小，供電距離短，容易取得備用電源，有可能停電檢修斷

33、路器，并且斷路器的檢修、安裝或更換均較方便。一般35kV以下配電裝置多為屋內(nèi)型，為節(jié)省建筑面積，降低造價(jià)都不設(shè)旁路母線。只有在向特殊重要的、類(lèi)用戶(hù)負(fù)荷供電，不允許停電檢修斷路器時(shí)，才設(shè)置旁路母線。帶有專(zhuān)用旁路斷路器的接線，加裝了價(jià)高的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，增加了投資。供電可靠性有特殊需要或接入旁路母線的線路過(guò)多、難于操作時(shí)采用。為節(jié)約建設(shè)投資，可以不采用專(zhuān)用旁路斷路器。對(duì)于單母線分段接線，常采用以分段斷路器兼作旁路斷路器的接線。兩段母線均可帶旁路母線，正常時(shí)旁路母線不帶電。分段斷路器兼做旁路斷路器的接線如圖3-5所示。它是在分段單母線的基礎(chǔ)上，增設(shè)旁路母線、隔離開(kāi)關(guān)及各出線的旁路隔離開(kāi)關(guān)構(gòu)成。 圖

34、35 單母線分段斷路器兼做旁路斷路器接線以此圖為例，說(shuō)明不停電檢修任一出線路斷路器的倒閘操作步驟。例如檢修QF1，第一步檢查旁母有無(wú)故障，此時(shí)分段斷路器QFf及隔離開(kāi)關(guān)QS2、QS3在閉合狀態(tài)，QS1、QS4、QS5均斷開(kāi)，以單母線分段方式運(yùn)行。當(dāng)QFf作為旁路斷路器運(yùn)行時(shí)，閉合隔離開(kāi)關(guān)QS1，后斷開(kāi)QFf和QS3，,再合上QS4，最后合QFf。如果旁母無(wú)故障，QFf不跳閘。第二步合上QSp，斷開(kāi)QF1及兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)。這時(shí)，該出線路L1經(jīng)QSp、旁母、QS4、QFf和QS2仍然聯(lián)在第一段母線上。該出線路這種接線方式，對(duì)于進(jìn)出線不多，電壓為35110kV的變電所較為適用，具有足夠的可靠性和靈活

35、性。二、雙母線接線1、 一般的雙母線接線雙母線接線就是將工作線、電源線和出線通過(guò)一臺(tái)斷路器和兩組隔離開(kāi)關(guān)連接到兩組（一次/二次）母線上，且兩組母線都是工作線，而每一回路都可通過(guò)母線聯(lián)絡(luò)斷路器并列運(yùn)行。與單母線相比，它的優(yōu)點(diǎn)是供電可靠性大，可以輪流檢修母線而不使供電中斷，當(dāng)一組母線故障時(shí)，只要將故障母線上的回路倒換到另一組母線，就可迅速恢復(fù)供電，另外還具有調(diào)度、擴(kuò)建、檢修方便的優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是每一回路都增加了一組隔離開(kāi)關(guān)，使配電裝置的構(gòu)架及占地面積、投資費(fèi)用都相應(yīng)增加；同時(shí)由于配電裝置的復(fù)雜，在改變運(yùn)行方式倒閘操作時(shí)容易發(fā)生誤操作，且不宜實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；尤其當(dāng)母線故障時(shí)，須短時(shí)切除較多的電源和線路，這

36、對(duì)特別重要的大型發(fā)電廠和變電站是不允許的。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。兩組母線之間通過(guò)母線聯(lián)絡(luò)斷路器（簡(jiǎn)稱(chēng)母聯(lián)斷路器）連接。采用兩組母線后，使運(yùn)行的可靠性和靈活性大為提高，下圖為一般雙母線接線： 圖3 - 6 一般的雙母線接線示意圖該接線方式可以輪流地檢修母線而不影響正常供電，設(shè)段母線工作，段母線備用。檢修段母線的倒閘操作：1）、依次合上母聯(lián)隔離開(kāi)關(guān)QSj和QSj； 2）、合上母聯(lián)斷路器QFj，向備用母線充電，檢查備用母線是否完好； 3）、斷開(kāi)母聯(lián)斷路器QFj控制回路電源，以防止QFj在以下操作中誤跳開(kāi)； 4）、依次合上所有段母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)； 5）、再依次斷開(kāi)段母

37、線側(cè)的母線隔離開(kāi)關(guān)； 6）、再投入母聯(lián)斷路器QFj控制回路電源； 7）、再斷開(kāi)母聯(lián)斷路器QFj ； 8）、再依次斷開(kāi)母聯(lián)隔離開(kāi)關(guān)QSj和QSj 此時(shí)，段母線轉(zhuǎn)換為工作母線， 段母線轉(zhuǎn)換為備用母線。該種接線方式的特點(diǎn)如下：1）運(yùn)行方式靈活。2）檢修母線時(shí)，電源和出線都可以繼續(xù)工作，不會(huì)中斷對(duì)用戶(hù)的供電。3）檢修任一回路母線隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，只需斷開(kāi)該回路。4）工作母線故障時(shí)，所有回路能迅速恢復(fù)工作。5）檢修任一線路斷路器時(shí)，可用母聯(lián)斷路器代替其工作。6）便于擴(kuò)建。雙母線接線可以任意向兩側(cè)延伸擴(kuò)建，不影響母線的電源和負(fù)荷分配，擴(kuò)建施工時(shí)不會(huì)引起原有回路停電。以上均為雙母線接線較單母線接線的優(yōu)點(diǎn)，但雙母線

38、接線也由一些缺點(diǎn)，主要有：1）在倒母線的操作過(guò)程中，需使用隔離開(kāi)關(guān)切換所有負(fù)荷電流回路，操作過(guò)程比較復(fù)雜，容易造成誤操作。2）工作母線故障時(shí)，將造成短時(shí)（切換母線時(shí)間）全部進(jìn)出線停電。3）在任一線路斷路器檢修時(shí)，該回路仍需停電或短時(shí)停電（用母聯(lián)斷路器代替線路斷路器之前）。4）使用的母線隔離開(kāi)關(guān)數(shù)量較大，同時(shí)也增加了母線的長(zhǎng)度，使得配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資和占地面積增大。適用范圍：當(dāng)母線上的出線回路或電源數(shù)較多、輸送和穿越功率較大、母線或母線設(shè)備檢修是不允許對(duì)用戶(hù)停電、母線故障時(shí)要求迅速恢復(fù)供電、系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度對(duì)接線的靈活性有一定要求時(shí)一般采用雙母線接線。1）610kV配電裝置，當(dāng)短路電流較大、出線

39、需帶電抗器時(shí)。2）3563kV配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過(guò)8回或連接的電源較多、負(fù)荷較大時(shí)。3）110220kV配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)為5回及以上或該配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位、出線回路數(shù)為4回及以上時(shí)。2、 雙母線帶旁路接線：雙母線帶旁路接線就是在雙母線接線的基礎(chǔ)上，增設(shè)旁路母線。其特點(diǎn)是具有雙母線接線的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)線路（主變壓器）斷路器檢修時(shí)，仍有繼續(xù)供電，但旁路的倒換操作比較復(fù)雜，增加了誤操作的機(jī)會(huì)，也使保護(hù)及自動(dòng)化系統(tǒng)復(fù)雜化，投資費(fèi)用較大，一般為了節(jié)省斷路器及設(shè)備間隔，當(dāng)出線達(dá)到5個(gè)回路以上時(shí)，才增設(shè)專(zhuān)用的旁路斷路器，出線少于5個(gè)回路時(shí)，則采用母聯(lián)兼旁路或旁路兼母聯(lián)的接線方式。 3、 雙母線

40、分段帶旁路接線：雙母線分段帶旁路接線就是在雙母線帶旁路接線的基礎(chǔ)上，在母線上增設(shè)分段斷路器，它具有雙母線帶旁路的優(yōu)點(diǎn)，但投資費(fèi)用較大，占用設(shè)備間隔較多，一般采用此種接線的原則為： 1、當(dāng)設(shè)備連接的進(jìn)出線總數(shù)為1216回時(shí)，在一組母線上設(shè)置分段斷路器； 2、當(dāng)設(shè)備連接的進(jìn)出線總數(shù)為17回及以上時(shí)，在兩組母線上設(shè)置分段斷器。三、3/2斷路器接線和4/3臺(tái)斷路器接線3/2接線又稱(chēng)為一臺(tái)半斷路器接線，即每?jī)蓷l回路共用3臺(tái)斷路器（每條回路一臺(tái)半斷路器），每串的中間一臺(tái)斷路器為聯(lián)絡(luò)斷路器。3/2(4/3)斷路器接線就是在每3（4）個(gè)斷路器中間送出2（3）回回路，一般只用于500kV（或重要220kV）電網(wǎng)

41、的母線主接線。它的主要優(yōu)點(diǎn)是： 1、 運(yùn)行調(diào)度靈活，正常時(shí)兩條母線和全部斷路器運(yùn)行，成多路環(huán)狀供電； 2、 檢修時(shí)操作方便，當(dāng)一組母線停支時(shí)，回路不需要切換，任一臺(tái)斷路器檢修，各回路仍按原接線方式霆，不需切換； 3、 運(yùn)行可靠，每一回路由兩臺(tái)斷路器供電，母線發(fā)生故障時(shí)，任何回路都不停電。2/3(4/3)斷路器接線的缺點(diǎn)是使用設(shè)備較多，特別是斷路器和電流互感器，投資費(fèi)用大，保護(hù)接線復(fù)雜。圖3-7為一臺(tái)半斷路器（3/2）接線的基本類(lèi)型 圖3-7 一臺(tái)半斷路器接線在圖中，3/2接線方式中2條母線之間3個(gè)開(kāi)關(guān)串聯(lián)，形成一串。在一串中從相鄰的2個(gè)開(kāi)關(guān)之間引出元件，即3個(gè)開(kāi)關(guān)供兩個(gè)元件，中間開(kāi)關(guān)作為共用，

42、相當(dāng)于每個(gè)元件用1.5個(gè)開(kāi)關(guān)，因此也稱(chēng)為一個(gè)半開(kāi)關(guān)接線。3.2.2 無(wú)匯流母線的主接線無(wú)匯流母線的主接線沒(méi)有母線這一中間環(huán)節(jié)，使用的開(kāi)關(guān)電器少，配電裝置占地面積小，投資較少，沒(méi)有母線故障和檢修問(wèn)題，但其中部分接線形式只適用于進(jìn)出線少并且沒(méi)有擴(kuò)建和發(fā)展可能的發(fā)電廠和變電所。一、單元接線發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線1）接線形式：如圖3-8a、發(fā)電機(jī)-雙繞組變壓器單元：G與T之間不裝QF，可裝QSG；b、發(fā)電機(jī)-三繞組變壓器單元：G與T之間可裝QSG，有時(shí)可裝3QF ；c、發(fā)電機(jī)-自耦變壓器單元：G與T之間可裝QSG，有時(shí)可裝3QF。 圖3-8 單元接線2）單元接線的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、接線簡(jiǎn)化，使用的電器最少

43、，操作簡(jiǎn)便，降低故障的可能性，提高了工作的可靠性；2、配電裝置簡(jiǎn)單，投資少，占地小；3、發(fā)電機(jī)出口短路電流小；4、繼電保護(hù)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：任一元件故障或檢修全停，檢修時(shí)靈活性差。3） 單元接線的適用范圍：1、臺(tái)數(shù)不多的大（b接線除外）中型不帶近區(qū)負(fù)荷的區(qū)域發(fā)電廠；2、分期投產(chǎn)或裝機(jī)容量不等的無(wú)機(jī)端負(fù)荷的小型水電站。二、橋形接線橋形接線采用4個(gè)回路3臺(tái)斷路器和6個(gè)隔離開(kāi)關(guān)，是接線中斷路器數(shù)量較少、也是投資較省的一種接線方式。根據(jù)橋形斷路器的位置又可分為內(nèi)橋和外橋兩種接線。由于變壓器的可靠性遠(yuǎn)大于線路，因此中應(yīng)用較多的為內(nèi)橋接線。若為了在檢修斷路器時(shí)不影響和變壓器的正常運(yùn)行，有時(shí)在橋形外附設(shè)一組隔離開(kāi)

44、關(guān)，這就成了長(zhǎng)期開(kāi)環(huán)運(yùn)行的四邊形接線。1、內(nèi)橋接線下圖（圖3-5）為橋形接線中的一種：內(nèi)橋接線，這種接線適用于僅有兩臺(tái)變壓器和兩條出線的裝置中。橋連斷路器3QF在QS1和QS2的變壓器側(cè)，因此稱(chēng)為內(nèi)橋接線。 圖3-9 橋形接線內(nèi)橋接線該接線方式下的運(yùn)行方式為：a、線路 WL1 故障或檢修：只需先斷開(kāi) 1QF ，再斷開(kāi) 1QSL 和 1QSB ，其余三回路可以繼續(xù)工作，不影響供電。b、變壓器 1T 故障或檢修：先斷開(kāi) 1QF 和3QF，再斷開(kāi) QS1 ， 1T 退出運(yùn)行。如果線路 L1 仍需恢復(fù)供電，再合 1QF 和3QF。內(nèi)橋接線的主要特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）接線簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)（斷路器最少）；2）布置簡(jiǎn)單

45、占地小，可發(fā)展為單母線分段接線； 3）線路投、切靈活，不影響其它電路的工作。缺點(diǎn)：1）變壓器投切操作復(fù)雜，故障檢修影響其它回路；2）橋斷路器故障檢修全廠分列為兩部分；3）出線斷路器故障檢修該回路停電。 2、外橋接線圖3-9為橋形接線中的另一種：外橋接線。這種接線方式下，橋連斷路器3QF接在靠近線路側(cè)的接線方式。 圖3-10 橋形接線外橋接線該接線方式下的運(yùn)行方式為： a、線路 WL1 故障或檢修： 先斷開(kāi) 1QF 和3QF，再斷開(kāi) QS1 ， WL1 退出運(yùn)行。如果變壓器 1T 仍需恢復(fù)供電，再合 1QF 和3QF。b、變壓器 1T 故障或檢修： 只需先斷開(kāi) 1QF ，再斷開(kāi) 1QS ，其余三

46、回路可以繼續(xù)工作，不影響供電。內(nèi)橋接線的主要特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）接線簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)（斷路器最少）； 2）布置簡(jiǎn)單占地小，可發(fā)展為單母線分段接線； 3）變壓器投、切靈活，不影響其它電路的工作。 缺點(diǎn)：1）變壓器投切操作復(fù)雜，故障檢修影響其它回路； 2）橋斷路器故障檢修全廠分列為兩部分； 3）變壓器斷路器故障檢修該變壓器停電。三、角形接線角形接線就是將斷路器和隔離開(kāi)關(guān)相互連接，且每一臺(tái)斷路器兩側(cè)都有隔離開(kāi)關(guān)，由隔離開(kāi)關(guān)之間送出回路。角形接線所用設(shè)備少，投資省，運(yùn)行的靈活性和可靠性較好。正常情況下為雙重連接，任何一臺(tái)斷路器檢修都不影響送電，由于沒(méi)有母線，在連接的任一部分故障時(shí)，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行影響都較小。其最主

47、要的缺點(diǎn)是回路數(shù)受到限制，因?yàn)楫?dāng)環(huán)形接線中有一臺(tái)斷路器檢修時(shí)就要開(kāi)環(huán)運(yùn)行，此時(shí)當(dāng)其它回路發(fā)生故障就要造成兩個(gè)回路停電，擴(kuò)大了故障停電范圍，且開(kāi)環(huán)運(yùn)行的時(shí)間愈長(zhǎng)，這一缺點(diǎn)就愈大。環(huán)中的斷路器數(shù)量越多，開(kāi)環(huán)檢修的機(jī)會(huì)就越大，所一般只采四角（邊）形接線和五角形接線，同時(shí)為了可靠性，線路和變壓器采用對(duì)角連接原則。四邊形的保護(hù)接線比較復(fù)雜，一、二次回路倒換操作較多。適用范圍：角形接線多用于最終規(guī)模比較明確，進(jìn)、出線數(shù)為35回的110kV及以上的配電裝置中（例如水電廠和無(wú)擴(kuò)建要求的變電所等）。3.3防雷保護(hù)的基本原理3.3.1 防雷保護(hù)的現(xiàn)狀近年來(lái)隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,微機(jī)保護(hù)和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中得

48、到大量的應(yīng)用,這對(duì)提高電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平,提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行靈活性起了很大的作用。這與過(guò)去傳統(tǒng)的保護(hù)和控制裝置相比，是一次技術(shù)上的革命。迄今為止，信息傳輸與交換仍然以電信設(shè)備作為傳輸?shù)拿襟w。無(wú)論是無(wú)線傳送的天線，還是有線傳送的電纜或光纜，都必須暴露在空氣中或埋于地下。因此必然受到電力系統(tǒng)和天空雷電的干擾和侵入，造成通信設(shè)備損壞和信息傳輸中斷。一旦有這類(lèi)意外發(fā)生，直接經(jīng)濟(jì)損失有的達(dá)數(shù)十萬(wàn)元甚至上千萬(wàn)元，間接損失更難以估算。以往的通信設(shè)備主要使用電子管和機(jī)械繼電器，即所謂的機(jī)電式通信設(shè)備。它的工作速度一般在毫秒和微秒級(jí)，因此采用一種氣體放電管來(lái)保護(hù)和防止電力系統(tǒng)和天空雷電入侵。氣體放電管的結(jié)構(gòu)是

49、采用一種陶瓷管子，兩頭各做一個(gè)金屬電極，管子內(nèi)部充入一種惰性氣體，當(dāng)電壓或雷電加到管子兩頭，管子內(nèi)氣體電離而放電。由于機(jī)電式通信設(shè)備工作速度在毫秒或微秒級(jí)，而氣體放電管工作速度為微秒級(jí)，加之機(jī)電式通信設(shè)備工作電壓在150V以上，所以采用氣體放電管保護(hù)機(jī)電式通信設(shè)備是有效的。但氣體放電管由于慢性漏氣等原因，具有壽命短、可靠性低等缺陷。并且氣體放電管的慢漏及開(kāi)路失效現(xiàn)象均不能直觀反應(yīng)，只有維修人員到現(xiàn)場(chǎng)將配線架保安單元內(nèi)的氣體放電管拆下，通過(guò)專(zhuān)用儀器才能檢測(cè)，給設(shè)備安全帶來(lái)極大隱患。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，平均每年失效率高達(dá)2025，因此必須靠維修人員的責(zé)任心和高強(qiáng)度勞動(dòng)，不斷檢測(cè)和觀察來(lái)更換由氣體放電管組

50、成的組件“保安單元”，以保證通信設(shè)備得到有效防護(hù)。但這不僅大量增加了維護(hù)人力，也浪費(fèi)了財(cái)力。過(guò)電壓保護(hù)用半導(dǎo)體管又稱(chēng)固體放電管（相對(duì)于氣體放電管而言），它完全解決了氣體放電管存在的缺陷，其突出的優(yōu)越性是：1）速度快，工作于納秒級(jí)，與半導(dǎo)體器件和集成電路工作完全匹配；2）高可靠性；3）壽命長(zhǎng)，理論壽命可達(dá)20年，1993年開(kāi)始使用的半導(dǎo)體放電管，追蹤調(diào)研至今無(wú)一損壞；4）導(dǎo)電殘壓降至13V，不會(huì)對(duì)集成電路造成損壞；5）短路失效模式，容易檢測(cè)判別。過(guò)電壓保護(hù)用半導(dǎo)體管在我國(guó)的研制工作，是由上海大平科技工貿(mào)有限公司主持的。該公司在設(shè)計(jì)過(guò)壓保護(hù)半導(dǎo)體管時(shí)，采用了許多國(guó)際上先進(jìn)的技術(shù)理論，并有所創(chuàng)新和突

51、破；在生產(chǎn)制造中采用了獨(dú)有的專(zhuān)利技術(shù)。該產(chǎn)品經(jīng)上?？茖W(xué)技術(shù)情報(bào)研究所鑒定，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。 過(guò)電壓保護(hù)用半導(dǎo)體管的研制成功，使得防雷、過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)又向前邁開(kāi)了一大步，不但消除了事故隱患，保障了通信設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還降低了維護(hù)工作力度及維護(hù)費(fèi)用，減少了國(guó)家的經(jīng)濟(jì)損失。3.3.2 防雷保護(hù)的基本原理閃電多發(fā)生在夏季，是從積雨云中發(fā)展起來(lái)的自然放電現(xiàn)象。積雨云起電的原因有許多說(shuō)法，大多數(shù)認(rèn)為是云中的霰粒與冰晶摩擦或霰粒使溫度低于0的云滴在它上面碰撞而凍結(jié)，并在碰凍時(shí)表面飛出碎屑而引起。當(dāng)冰晶的兩頭間諜有差異時(shí)熱的一頭氫離子擴(kuò)散速度比氫氧根離子快而帶負(fù)電，冷的一端則帶正電，一旦冰晶斷裂正負(fù)電將分

52、居二個(gè)小殘粒上。另一方面云滴在霰粒表面碰凍時(shí)冰殼外表面帶正電內(nèi)表面帶負(fù)電，當(dāng)外殼破碎時(shí)，破碎的殼屑帶正電而霰粒表面帶上負(fù)電，碎殼因細(xì)小受上升力的推動(dòng)而積于云的上部，霰粒則因較重而聚積于云的底部而形成電位差，當(dāng)電位差達(dá)到幾百米幾千伏時(shí)，便有游泳雷聲條條閃電，這就是雷電。云層與云層之間放電，雖然有很大的聲響和強(qiáng)烈的閃電，對(duì)人們危害不大，只有云層對(duì)大地放電才會(huì)使建筑物、電氣設(shè)備或人畜等受到破壞和傷亡，其破壞作用由以下三方面引起：1）直接雷擊：是雷云直接對(duì)地面物體放電，雷擊的時(shí)間雖然很短，只有萬(wàn)分之幾到百分之幾秒，但有很大的電流通過(guò)，可達(dá)100200千安，使空氣溫度驟然升到攝氏12萬(wàn)度，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊

53、波，造成房屋損壞，人畜傷亡。當(dāng)雷電流通過(guò)有電阻或電感物體時(shí)，能產(chǎn)生很大的電壓降和感應(yīng)電壓，破壞絕緣，產(chǎn)生火花，使設(shè)備損壞，甚至引起燃燒、爆炸、使危害進(jìn)一步擴(kuò)大。2）感應(yīng)放電：是附近落雷所引起的電磁作用的結(jié)果，可分類(lèi)靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩種：靜電感應(yīng)是由于建筑物上空有雷云時(shí)，建筑物會(huì)感應(yīng)出與雷云所帶電負(fù)荷相反的電荷，雷云向地面開(kāi)始放電后，在放電通路中的電荷迅速中和，但建筑物頂部的電荷不能立刻流散入地，便形成很高的電位，造成在建筑物內(nèi)的電線、金屬設(shè)備、金屬管道放電，引起火災(zāi)、爆炸和人身事故。電磁感應(yīng)是當(dāng)雷電流通過(guò)金屬體入地時(shí)，形成強(qiáng)大的磁場(chǎng)，能使附近的金屬導(dǎo)體感應(yīng)出高電勢(shì)，在導(dǎo)體回路的缺口引起火花。

54、3)由架空線路引入高電位：架空線路在直接雷擊或在附近落雷而感應(yīng)過(guò)電壓時(shí)，如不設(shè)法在路途使大量電荷流散入地，就會(huì)沿架空線路引進(jìn)屋內(nèi)，造成房屋損壞或電氣設(shè)備絕緣擊穿等現(xiàn)象。近年來(lái)的發(fā)電廠和變電所的防雷保護(hù)主要采取以下措施：1)發(fā)電廠和變電所的直擊雷保護(hù)。裝設(shè)避雷針是直擊雷防護(hù)的主要措施，避雷針是保護(hù)電氣設(shè)備、建筑物不受直接雷擊的雷電接受器。它將雷吸引到自己的身上，并安全導(dǎo)入地中，從而保護(hù)了附近絕緣水平比它低的設(shè)備免遭雷擊。裝設(shè)避雷針時(shí)對(duì)于35kV變電所必須裝有獨(dú)立的避雷針，并滿(mǎn)足不發(fā)生反擊的要求；對(duì)于110kV及以上的變電所，由于此類(lèi)電壓等級(jí)配電裝置的絕緣水平較高，可以將避雷針直接裝設(shè)在配電裝置的

55、架構(gòu)上，因此，雷擊避雷針?biāo)a(chǎn)生的高電位不會(huì)造成電氣設(shè)備的反擊事故。2)變電所對(duì)入侵波的保護(hù)。對(duì)入侵波保護(hù)的主要措施是在其進(jìn)線上裝設(shè)閥型避雷器。閥型避雷器的基本元件為火花間隙和非線性電阻，目前，F(xiàn)S系列閥型避雷器為火花間隙和非線性電阻，其主要用來(lái)保護(hù)小容量的配電裝置SFZ系列閥型避雷器，主要用來(lái)保護(hù)中等及大容量變電所的電氣設(shè)備；FCZ1系列磁吹閥型避雷器，主要用來(lái)保護(hù)變電所的高壓電氣設(shè)備。3)變電所的進(jìn)線保護(hù)。對(duì)進(jìn)線實(shí)施防雷保護(hù)，其目的就是限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷電波的陡度。當(dāng)線路上出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，將有行波沿導(dǎo)線向變電所運(yùn)動(dòng)，其幅值為線路絕緣的50沖擊閃絡(luò)電壓，線路的沖擊耐壓比變電所設(shè)備的

56、沖擊耐壓要高很多。因此，在近變電所的進(jìn)線上加裝避雷線是防雷的主要措施。如果沒(méi)架設(shè)避雷線，當(dāng)近變電所的進(jìn)線上遭受雷擊時(shí)，流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值可超過(guò)5kA，且其陡度也會(huì)超過(guò)允許值，勢(shì)必會(huì)對(duì)線路造成破壞。4)變壓器的防護(hù)。變壓器的基本保護(hù)措施是靠近變壓器處安裝避雷器，這樣可以防止線路侵入的雷電波損壞絕緣。裝設(shè)避雷器時(shí)，要盡量靠近變壓器，并盡量減少連線的長(zhǎng)度，以便減少雷電電流在連接線上的壓降。同時(shí)，避雷器的接線應(yīng)與變壓器的金屬外殼及低壓側(cè)中性點(diǎn)連接在一起，這樣，當(dāng)侵入波使避雷器動(dòng)作時(shí)，作用在高壓側(cè)主絕緣上的電壓就只剩下避雷器的殘壓了(不包括接地電阻上的電壓壓降)，就減少了雷電對(duì)變壓器破壞的機(jī)會(huì)。5)變電所的防雷接地。變電所防雷保護(hù)滿(mǎn)足要求