发电电气语分 第四章电气主接线及其设计】 山东理工大学教案 第5次课教学课型：理论课√实验课口习题课口实践课口技能课口其它口 主要教学内容（注明：*重点#难点）： 电气主接线的基本要求及设计程序 电气主接线的基本形式-1 重点： 电气主接线的基本要求，电气主接线的基本形式 难点： 典型电气主接线运行方式分析：典型倒闸操作 课程目标及要求 课程目标：课程目标1 要求： 能分析电气主接线的原理、运行方式、特点和适用条件：能进行典型倒闸操作 教学方法和教学手段： 多媒体教学，问题导向教学 讨论、思考题 电气主接线有哪些基本要求 隔离开关与断路器的主要区别是什么？它们的操作程序应如何正确配合？ 主母线和旁路母线各起什么作用？以单母线带旁路接线为例，说明检修出线断路器时如何操作。 作业：2,3,6,8,9,10,11 参考资料： [1]姚春球，发电厂电气部分（第二版），中国电力出版社，2013.4 [2]郭琳，发电厂电气部分课程设计，中国电力出版社，2009.8
发电厂电气部分 第四章 电气主接线及其设计 1 山 东 理 工 大 学 教 案 第 5 次课 教学课型：理论课√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：* 重点 # 难点 ）： 电气主接线的基本要求及设计程序 电气主接线的基本形式-1 重点： 电气主接线的基本要求，电气主接线的基本形式 难点： 典型电气主接线运行方式分析；典型倒闸操作 课程目标及要求 课程目标：课程目标 1 要求： 能分析电气主接线的原理、运行方式、特点和适用条件；能进行典型倒闸操作； 教学方法和教学手段： 多媒体教学，问题导向教学。 讨论、思考题 电气主接线有哪些基本要求 隔离开关与断路器的主要区别是什么？它们的操作程序应如何正确配合？ 主母线和旁路母线各起什么作用？以单母线带旁路接线为例，说明检修出线断路器时如何操作。 作业：2,3,6,8,9,10,11 参考资料： [1] 姚春球，发电厂电气部分（第二版），中国电力出版社 ，2013.4 [2] 郭琳，发电厂电气部分课程设计，中国电力出版社，2009.8
发电厂电气分 2 第四章电气主接线及其设计 第四章电气主接线及其设计 电气主系统也称为电气主接线或电气一次接线，它是由电气一次设备按电力生产的顺序 和功能要求连接而成的接受和分配电能的电路是发电厂和变电站电气部分的主体，也是电力 网终的重题组成部分。 讲述电气主系统的基本要求、基本接线形式、设计程序及方案比较选择方法，学习电气 主接线的倒闸操作 4.1电气主接线的基本要求及设计程序 1基本要求 可靠性 供电可靠性是电力生产和电能分配的首要任务，是电气主接线应满足的最基本要求。 电气主接线的可靠性主要是指当主电路发生故障或电气设备检修时，主接线在结构上能 够将故障或检修所带来的不利影响限制在一定范围内，以提高供电的能力。目前，对主接线 的可性的评估不仅可以定性分析，而日可以讲行定量的可靠性计馆 般从以下方面对主 接线的可靠性进行定性分析 (1) 断路器检修时是否影响供电。 (2) 设备、线路故障或检修时，停电线路数量的多少和停电时间的长短，以及能否 保证对重要用户的供电。 (3) 有没有使发电厂或变电站全部停止工作的可能性等。 大机组、超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求 灵活性 ()调度灵活。能按照调度的要求，方便而灵活地投切机组、变压器和线路，调配电源 和负荷，以满足在正常、事故、检修等运行方式下的切换操作要求。 (②)检修安全、方便。可以方便地停运断路器、母线及其二次设备进行检修，而不致影 响电网的运行和对其它用户的供电。应尽可能的使操作步骤少，便于运行人员掌握，不易发 生误操作 (③)扩建方便。能根据扩建的要求，方便地从初期接线过波到远景接线：在不影响连续 供电或停电时间最短的情况下，投入新机组、变压器或线路而不互相干扰，对一次设备和 次设备的改造为最少。 经济性 可靠性和灵活性是主接线设计在技术方面的要求，它与经济性往往发生矛盾，即若使主 接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以两者必须综合考虑，在满足技术婴求的前提下， 做到经济合理。 电气主接线的经济性是指投资省、年运行费用少、占地面积少3个方面。 (1)投资省。电气主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关等一次设备的投资： 要尽可能地简化继电保护和二次回路，以节省二次设备和拉制电缆：应采取限制短路电流的 措施，以便选择轻型的电器和小截面的载流导体， (2)年运行费用少。年运行费用包括电能损耗费、折旧费及维修费。其中电能损耗主 要由变压器引起，因此，应合理地选择主变压器的型式、容量和台数，以减少变压器的电能 损耗
发电厂电气部分 第四章 电气主接线及其设计 2 第四章 电气主接线及其设计 电气主系统也称为电气主接线或电气一次接线，它是由电气一次设备按电力生产的顺序 和功能要求连接而成的接受和分配电能的电路是发电厂和变电站电气部分的主体，也是电力 网络的重要组成部分。 讲述电气主系统的基本要求、基本接线形式、设计程序及方案比较选择方法，学习电气 主接线的倒闸操作。 4.1 电气主接线的基本要求及设计程序 1 基本要求 可靠性 供电可靠性是电力生产和电能分配的首要任务，是电气主接线应满足的最基本要求。 电气主接线的可靠性主要是指当主电路发生故障或电气设备检修时，主接线在结构上能 够将故障或检修所带来的不利影响限制在一定范围内，以提高供电的能力。目前，对主接线 的可靠性的评估不仅可以定性分析，而且可以进行定量的可靠性计算。一般从以下方面对主 接线的可靠性进行定性分析。 （1） 断路器检修时是否影响供电。 （2） 设备、线路故障或检修时，停电线路数量的多少和停电时间的长短，以及能否 保证对重要用户的供电。 （3） 有没有使发电厂或变电站全部停止工作的可能性等。 （4） 大机组、超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。 灵活性 (1)调度灵活。能按照调度的要求，方便而灵活地投切机组、变压器和线路，调配电源 和负荷，以满足在正常、事故、检修等运行方式下的切换操作要求。 (2)检修安全、方便。可以方便地停运断路器、母线及其二次设备进行检修，而不致影 响电网的运行和对其它用户的供电。应尽可能的使操作步骤少，便于运行人员掌握，不易发 生误操作。 (3)扩建方便。能根据扩建的要求，方便地从初期接线过渡到远景接线：在不影响连续 供电或停电时间最短的情况下，投入新机组、变压器或线路而不互相干扰，对一次设备和二 次设备的改造为最少。 经济性 可靠性和灵活性是主接线设计在技术方面的要求，它与经济性往往发生矛盾，即若使主 接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以两者必须综合考虑，在满足技术要求的前提下， 做到经济合理。 电气主接线的经济性是指投资省、年运行费用少、占地面积少 3 个方面。 （1）投资省。电气主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关等一次设备的投资； 要尽可能地简化继电保护和二次回路，以节省二次设备和控制电缆；应采取限制短路电流的 措施，以便选择轻型的电器和小截面的载流导体。 （2）年运行费用少。年运行费用包括电能损耗费、折旧费及维修费。其中电能损耗主 要由变压器引起，因此，应合理地选择主变压器的型式、容量和台数，以减少变压器的电能 损耗
发电厂电气分 3 第四章电气主接线及其设计 (3)占地面积小。设计电气主接线要为配电装置的布置创造条件，以节约用地和节省 有色金属、钢材和水泥等基建材料。 2电气主接线的设计程序 1、对原始资料分析 2、主接线方案的拟定与选择 3、短路电流计算和主要电器选择 4 制电气主接线图 5、编制工程概算 4.2电气主接线的基本接线形式 电气主接线的基本形式可分为有汇流母线和无汇流母线两大类。 有汇流母线的接线形式的基本环节是电源、母线和出线。母线是中间环节，其作用是汇 集和分配电能 有汇流母线的主接线形式包括单母线和双母线接线两大类。单母线接线又分为单母线不 分段接线、单母线分段接线、单母线带旁路母线接线、单母线分段带旁路母线接线等形式： 双母线接线又分为一般双母线、双母线分段、双母线带旁路母线、32断路器（又称一台半 断路器)接线等多种形式。 无汇流母线的主接线形式主要有单元接线、桥形接线和角形接线等 1单母线不分段接线 图21所示为单母线不分段接线，各电源和出线都接在同 WLI WL2 WL:WL 条公共母线B上，其供电电源在发电厂是发电机或变压器 在变电站是变压器或高压进线.母线既可以保证电源并列工作，Qs, 又能使任一条出线都可以从任意电源获得电能。 1、电气回路中开关电器的配置原则 QF 电气回路中的开关电器包括断路器和隔离开关，紧靠母 侧的隔离开关（如qS1)称作母线隔离开关，靠近线路侧的隔 离开关（如QS12)称为线路隔离开关。由于断路器具有很强的 灭弧能力，因此，各电气回路中（除电压互感器回路外）均 置了断路器，用来作为接通或切断电路的控制电器和在故障情 况下切除短路故障的保护电器。当线路或高压配电装置检修时 需要有明显可见的断口，以保证检修人员及设备的安全，故在 图四】单母线不分段接线 电气回路中，在断路器可能出现电源的一侧或两侧均应配置隔 离开关 为了安全、可靠及方便地接地，往往采用带接地开关（又称接地刀闸，如QS13)的线路 隔离开关，接地开关替代接地线。当电压在110kV及以上时，断路器两侧的隔离开关和线路 隔离开关的线路侧均应配置接地隔离开关。对35kW及以上的母线，在每段母线上亦应设置 1~2组接地开关，以保证电器和母线检修时的安全。 断路器与隔离开关间的操作顺序必须保证隔离开关“先通后断”（在等电位状态下，限 离开关也可以单独操作)，这种断路器与隔离开关间的操作顺序必须严格遵守，绝不能带负 荷拉刀闸（即隔离开关），否则将造成误操作，产生电弧而导致严重的后果；母线隔离开关
发电厂电气部分 第四章 电气主接线及其设计 3 （3）占地面积小。设计电气主接线要为配电装置的布置创造条件，以节约用地和节省 有色金属、钢材和水泥等基建材料。 2 电气主接线的设计程序 1、对原始资料分析 2、主接线方案的拟定与选择 3、短路电流计算和主要电器选择 4、绘制电气主接线图 5、编制工程概算 4.2 电气主接线的基本接线形式 电气主接线的基本形式可分为有汇流母线和无汇流母线两大类。 有汇流母线的接线形式的基本环节是电源、母线和出线。母线是中间环节，其作用是汇 集和分配电能。 有汇流母线的主接线形式包括单母线和双母线接线两大类。单母线接线又分为单母线不 分段接线、单母线分段接线、单母线带旁路母线接线、单母线分段带旁路母线接线等形式； 双母线接线又分为一般双母线、双母线分段、双母线带旁路母线、3/2 断路器（又称一台半 断路器）接线等多种形式。 无汇流母线的主接线形式主要有单元接线、桥形接线和角形接线等。 1 单母线不分段接线 图 2-1 所示为单母线不分段接线，各电源和出线都接在同 一条公共母线 WB 上，其供电电源在发电厂是发电机或变压器， 在变电站是变压器或高压进线。母线既可以保证电源并列工作， 又能使任一条出线都可以从任意电源获得电能。 1、 电气回路中开关电器的配置原则 电气回路中的开关电器包括断路器和隔离开关，紧靠母线 侧的隔离开关（如 QS11）称作母线隔离开关，靠近线路侧的隔 离开关（如 QS12）称为线路隔离开关。由于断路器具有很强的 灭弧能力，因此，各电气回路中（除电压互感器回路外）均配 置了断路器，用来作为接通或切断电路的控制电器和在故障情 况下切除短路故障的保护电器。当线路或高压配电装置检修时， 需要有明显可见的断口，以保证检修人员及设备的安全，故在 电气回路中，在断路器可能出现电源的一侧或两侧均应配置隔 离开关。 为了安全、可靠及方便地接地，往往采用带接地开关（又称接地刀闸，如 QS13）的线路 隔离开关，接地开关替代接地线。当电压在 110kV 及以上时，断路器两侧的隔离开关和线路 隔离开关的线路侧均应配置接地隔离开关。对 35kV 及以上的母线，在每段母线上亦应设置 1～2 组接地开关，以保证电器和母线检修时的安全。 断路器与隔离开关间的操作顺序必须保证隔离开关“先通后断”（在等电位状态下，隔 离开关也可以单独操作），这种断路器与隔离开关间的操作顺序必须严格遵守，绝不能带负 荷拉刀闸（即隔离开关），否则将造成误操作，产生电弧而导致严重的后果；母线隔离开关 WB 图四-1 单母线不分段接线
发电厅电气分 4 第四章电气主接线及其设计 与线路隔离开关间的操作顺序必须保证母线隔离开关“先通后断”，即接通电路时，先合母 线隔离开关，后合线路隔离开关：切断电路时，先断开线路隔离开关，后断开母线隔离开关 以避免万一断路器的实际开合状态与指示状态不一致时，误操作发生在母线隔离开关上，产 生的电弧会引起母线短路，使事故扩大。为了防止误操作，除严格按照操作规程实行操作制 度外，还应在隔离开关和相应的断路器之间加装电磁闭锁、机械闭锁或电脑钥匙等闭锁装置 例如， 当检修断路器 Q时 Q,再依次拉开其两侧的隔离开关 Q512、51 然后在QF1两侧挂上接地线，以保证检修人员的安全：当Q丽恢复送电时，应先合上QS11 QS12,后合QF1。 2、优点 (1)简单清渐、设备少、投资小 (2)运行操作方便有利干扩建 3) 隔离开关仅在检修电气设备时作隔离电源用，不作为倒闸操作电器，从而能够 避免 隔离开关进行大量倒闸操作而引起的误操作事件。 单母线接钱的主要缺点是可靠性、灵活性差。 (1)母线或母线隔离开关检修时，连接在母线上的所有回路都需停止工作。 (2)当母线或母线隔离开关上发生短路故障或断路器靠母线侧绝缘套管损坏时，所有 断路器都将自动断开，造成全部停电。 (3)检修任意电源或出线新路器时，该回路必须停电。 适用范围 这种接线只适用于小容量和用户对供电可靠性要求不高的发 或变电站中 ,6~10ky 配电装置，出线回路数不超过5回：35一63kV配电装置，出线回路数不超过3回：110~20ky 配电装置，出线回路数不超过2回。 当采用成套配电装置时，由于它的工作可靠性较高，也可用于重要用户。 为了卓围以上缺占，可采用将母线分段成加旁路母线的措施。 2单母线分段接线 如图22所示为单母线分段接线，利用分段断路 WLI WL: 器QF:将母线分成两段，当可靠性要求不高时， 也可 利用分段隔离开关QS进行分段。根据电源的数目和 容量大小，母线可分为2一3段。段数分得越多，故 障时停电范围越小，但使用的断路器数量越多，其配 电装置和运行也就越复杂，所需费用就越高。 1、优点 母线分段后，提高了供电的可靠性和灵活性 (1)在正常运行时，分段断路器QF可以接通世 可以断开运行。当Q吓á接通运行时，任一段母线发生 电源 电源 短路故障时，在继电保护作用下，QF和接在故障段 上的电源回路断路器便自动断开，这时非故障段母线 图四2单母线分段接线 可以继续运行，缩小了母线故障的停电范围。当阳断开运行时，分段断路器除装有继电保 护装置外，还应装有备用电源自动投入装置。当某段电源回路故障而使其断路器断开时，备 用电源自动投入装置使Q自动接通，可保证全部出线继续供电。另外，QF:断开运行有利 于限制短路电流。 (2)对重要用户，可以采用双回路供电，即从不同段上分别引出馈电线路，有两个电
发电厂电气部分 第四章 电气主接线及其设计 4 与线路隔离开关间的操作顺序必须保证母线隔离开关“先通后断”，即接通电路时，先合母 线隔离开关，后合线路隔离开关；切断电路时，先断开线路隔离开关，后断开母线隔离开关， 以避免万一断路器的实际开合状态与指示状态不一致时，误操作发生在母线隔离开关上，产 生的电弧会引起母线短路，使事故扩大。为了防止误操作，除严格按照操作规程实行操作制 度外，还应在隔离开关和相应的断路器之间加装电磁闭锁、机械闭锁或电脑钥匙等闭锁装置。 例如，当检修断路器 QF1 时，可先断开 QF1，再依次拉开其两侧的隔离开关 QS12、QS11， 然后在 QF1 两侧挂上接地线，以保证检修人员的安全；当 QF1 恢复送电时，应先合上 QS11、 QS12，后合 QF1。 2、 优点 （1） 简单清晰、设备少、投资小； （2） 运行操作方便，有利于扩建； （3） 隔离开关仅在检修电气设备时作隔离电源用，不作为倒闸操作电器，从而能够 避免因用隔离开关进行大量倒闸操作而引起的误操作事件。 3、 缺点 单母线接线的主要缺点是可靠性、灵活性差。 （1）母线或母线隔离开关检修时，连接在母线上的所有回路都需停止工作。 （2）当母线或母线隔离开关上发生短路故障或断路器靠母线侧绝缘套管损坏时，所有 断路器都将自动断开，造成全部停电。 （3）检修任意电源或出线断路器时，该回路必须停电。 4、 适用范围 这种接线只适用于小容量和用户对供电可靠性要求不高的发电厂或变电站中。6～10kV 配电装置，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，出线回路数不超过 2 回。 当采用成套配电装置时，由于它的工作可靠性较高，也可用于重要用户。 为了克服以上缺点，可采用将母线分段或加旁路母线的措施。 2 单母线分段接线 如图 2-2 所示为单母线分段接线，利用分段断路 器 QFd 将母线分成两段，当可靠性要求不高时，也可 利用分段隔离开关 QSd 进行分段。根据电源的数目和 容量大小，母线可分为 2～3 段。段数分得越多，故 障时停电范围越小，但使用的断路器数量越多，其配 电装置和运行也就越复杂，所需费用就越高。 1、 优点 母线分段后，提高了供电的可靠性和灵活性。 （1）在正常运行时，分段断路器 QFd 可以接通也 可以断开运行。当 QFd 接通运行时，任一段母线发生 短路故障时，在继电保护作用下，QFd 和接在故障段 上的电源回路断路器便自动断开，这时非故障段母线 可以继续运行，缩小了母线故障的停电范围。当 QFd 断开运行时，分段断路器除装有继电保 护装置外，还应装有备用电源自动投入装置。当某段电源回路故障而使其断路器断开时，备 用电源自动投入装置使 QFd 自动接通，可保证全部出线继续供电。另外，QFd 断开运行有利 于限制短路电流。 （2）对重要用户，可以采用双回路供电，即从不同段上分别引出馈电线路，有两个电 WB I WB II 图四-2 单母线分段接线
发电厂电气语分 5 第四章电气主接线及其设计 源供电，以保证供电可靠性 (3)任一段母线或母线隔离开关检修时，只停该段，其他段可继续供电，减少了停电 范围。 2、 缺点 (1)增加了分段开关设备的投资和占地面积 (2)某段母线或母线隔离开关故障或检修时，仍有停电问题 03 出线断路器检修时，该回路必须停止工作。 适用范 单母线分段接线虽然较单母线接线提高了供电可靠性和灵活性，但当电源容量较大和出 线数目较多，尤其是单回路供电的用户较多时，其缺点更加突出。因此，一般认为单母线分 段接线应用在6~10kV,出线在6回及以上时，每段所接容量不宜超过25M:用于35~63kW 时，出线回路不宜超过8回：用于11020kV时，出线回路不宜超过4回。 在可靠性要求不高，或者在工程分期实施时，为了降低设备费用，也可使用一组或两组 隔离开关进行分段，任一段母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分 段隔离开关，完好段即可恢复供电。 3单母线分段带旁路母线的接线 由于断路器经过一段工作时间后，要进行检修。在前述的主接线中，当检修断路器时 将迫使用户停电，尤其电压为35kV以上的线路，输送功率大，断路器检修需用时间较长， 如110kV少油断路器平均每年检修时间为5天，220kV少油断路器平均每年检修时间为7天。 修断路时中断用户世电，会带来较大的经济损失 为此可增设旁路母线。 带专用旁路断路器的单母线分段带旁路母线接线 带专用旁路断路器的单母线分段带旁路母线接线如 图2-3所示，在工作母线外侧增设一组旁路母线， 并经旁 路隔离开关引接到各线路的外侧。另设一组旁路路器 WP (两侧带隔离开关)跨接于工作母线与旁路母线之间。电 0s2 Qs127 源回路也可以接入旁路。如图中虚线所示，讲出线均接入 路称全旁路方式 当任一回路的断路器需要停电检修时，该回路可经旁 路隔离开关（如WL1回路的QS1)绕道旁路母线，再 旁路断路器(QFpl)及其两侧的隔离开关QS1和QS2从 工作母线取得电题。此途径即为“旁路回路”或简称“旁 路”。而旁路断路器就是各回路断路器的公共备用断路器 但应注意，旁路断路器在同一时间里只能替代 个线路围 路器工作。这种仅起到代替进出线断路器作用的旁路断路 器(QFpl和QFp2),称为专用旁路断路器。 电源1 平时旁路断路器和旁路隔离开关均处于分闸位置，旁 路母线不带电。当需检修某线路断路器时，其倒闸操作程 图四3带专用旁路断路器的单母线分段 序如下 带路母线接线 先合上旁路断路器两侧的隔离开关一合上旁路断路器向旁路母线空载升压，检查旁路母 线是否完好，若旁路母线断路器不跳闸，证明旁路母线完好（若旁路母线断路器跳闸，证明 旁路母线有故障，需先检修旁路母线)一合上该线路的旁路隔离开关（等电位操作）一断开 该出线断路器及其两侧的隔离开关，这样就由旁路断路器代替了该出线断路器工作→给待检 回路挂接地线，准备检修
发电厂电气部分 第四章 电气主接线及其设计 5 源供电，以保证供电可靠性。 （3）任一段母线或母线隔离开关检修时，只停该段，其他段可继续供电，减少了停电 范围。 2、 缺点 （1）增加了分段开关设备的投资和占地面积。 （2）某段母线或母线隔离开关故障或检修时，仍有停电问题。 （3）任一出线断路器检修时，该回路必须停止工作。 3、 适用范围 单母线分段接线虽然较单母线接线提高了供电可靠性和灵活性，但当电源容量较大和出 线数目较多，尤其是单回路供电的用户较多时，其缺点更加突出。因此，一般认为单母线分 段接线应用在 6～10kV，出线在 6 回及以上时，每段所接容量不宜超过 25MW；用于 35～63kV 时，出线回路不宜超过 8 回；用于 110～220kV 时，出线回路不宜超过 4 回。 在可靠性要求不高，或者在工程分期实施时，为了降低设备费用，也可使用一组或两组 隔离开关进行分段，任一段母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分 段隔离开关，完好段即可恢复供电。 3 单母线分段带旁路母线的接线 由于断路器经过一段工作时间后，要进行检修。在前述的主接线中，当检修断路器时， 将迫使用户停电，尤其电压为 35kV 以上的线路，输送功率大，断路器检修需用时间较长， 如110kV少油断路器平均每年检修时间为5天，220kV少油断路器平均每年检修时间为7天。 检修断路器时中断用户供电，会带来较大的经济损失，为此可增设旁路母线。 1、 带专用旁路断路器的单母线分段带旁路母线接线 带专用旁路断路器的单母线分段带旁路母线接线如 图 2-3 所示，在工作母线外侧增设一组旁路母线，并经旁 路隔离开关引接到各线路的外侧。另设一组旁路断路器 （两侧带隔离开关）跨接于工作母线与旁路母线之间。电 源回路也可以接入旁路，如图中虚线所示，进出线均接入 旁路称全旁路方式。 当任一回路的断路器需要停电检修时，该回路可经旁 路隔离开关（如 WL1 回路的 QSp1）绕道旁路母线，再经 旁路断路器（QFp1）及其两侧的隔离开关 QS1 和 QS2 从 工作母线取得电源。此途径即为“旁路回路”或简称“旁 路”。而旁路断路器就是各回路断路器的公共备用断路器。 但应注意，旁路断路器在同一时间里只能替代一个线路断 路器工作。这种仅起到代替进出线断路器作用的旁路断路 器（QFp1 和 QFp2），称为专用旁路断路器。 平时旁路断路器和旁路隔离开关均处于分闸位置，旁 路母线不带电。当需检修某线路断路器时，其倒闸操作程 序如下。 先合上旁路断路器两侧的隔离开关→合上旁路断路器向旁路母线空载升压，检查旁路母 线是否完好，若旁路母线断路器不跳闸，证明旁路母线完好（若旁路母线断路器跳闸，证明 旁路母线有故障，需先检修旁路母线）→合上该线路的旁路隔离开关（等电位操作）→断开 该出线断路器及其两侧的隔离开关，这样就由旁路断路器代替了该出线断路器工作→给待检 回路挂接地线，准备检修。 图四-3 带专用旁路断路器的单母线分段 带旁路母线接线
发电厂电气分 6 第四章电气主接线及其设计 可见，设置旁路提高了供电可靠性和灵活性，但增加了很多旁路设备，增加了投资和占 地面积，接线较为复杂。 2、分段断路器兼作旁路断路器的单母线分段带旁路母线接线 包源 图四4分段断路器兼作旁路断路器的接线 在工程实践中，为了减少投资，可不专设旁路断路器，而用母线分段断路器兼作旁路断 路器，常用的接线如图24所示。 当检修QF1时，Q1由运行转为冷各用的操作步骤为：合上Qsd 断开Od-拉开Q52-合上0S4-合上0d,检查wp充电正常+合上Q, QFd确己分流一断开QF1→拉开QS12一拉开Qs11。 3、分段断路器兼作旁路断路器的其他接线形式 分段断路器兼旁路断路器的其他接线形式如图2-5所示。其中，图2-5()装有母线分 段隔离开关。正常运行时，母线分段隔离开关断开：在用分段断路器代替出线断路器时，母 线分段隔离开关闭合，两分段并列运行。另外此接线形式只有1段母线可带旁路母线。图 25(b)因正常运行时断路器作分段断路器， 所以旁路母线带电， 在用分段断路器代替出线 断路器时，只能从I段母线供电，即只有I段母线可带旁路母线。图2-5(c)与(b)类似， 但在用分段断路器代替出线断路器时，两段母线均可带旁路母线，两分段分列运行。 应当指出，随者高压断路器制造技术和质量的提高，近年来旁路母线（包括后述的各种 带旁路母线的接线形式)的应用愈来愈少。 b 图四-5分段兼旁路断路器的其他接线形式
发电厂电气部分 第四章 电气主接线及其设计 6 可见，设置旁路提高了供电可靠性和灵活性，但增加了很多旁路设备，增加了投资和占 地面积，接线较为复杂。 2、 分段断路器兼作旁路断路器的单母线分段带旁路母线接线 在工程实践中，为了减少投资，可不专设旁路断路器，而用母线分段断路器兼作旁路断 路器，常用的接线如图 2-4 所示。 当检修 QF1 时，QF1 由运行转为冷备用的操作步骤为：合上 QSd（合上前 QSd 两侧等 电位）→断开 QFd→拉开 QS2→合上 QS4→合上 QFd，检查 WP 充电正常→合上 QSp1，检查 QFd 确已分流→断开 QF1→拉开 QS12→拉开 QS11。 3、 分段断路器兼作旁路断路器的其他接线形式 分段断路器兼旁路断路器的其他接线形式如图 2-5 所示。其中，图 2-5（a）装有母线分 段隔离开关。正常运行时，母线分段隔离开关断开；在用分段断路器代替出线断路器时，母 线分段隔离开关闭合，两分段并列运行。另外此接线形式只有 I 段母线可带旁路母线。图 2-5（b）因正常运行时断路器作分段断路器，所以旁路母线带电，在用分段断路器代替出线 断路器时，只能从 I 段母线供电，即只有 I 段母线可带旁路母线。图 2-5（c）与（b）类似， 但在用分段断路器代替出线断路器时，两段母线均可带旁路母线，两分段分列运行。 应当指出，随着高压断路器制造技术和质量的提高，近年来旁路母线（包括后述的各种 带旁路母线的接线形式）的应用愈来愈少。 图四-4 分段断路器兼作旁路断路器的接线 图四-5 分段兼旁路断路器的其他接线形式
发电厂电气语分 第四章电气主接线及其设计】 山东理工大学教案 第6次课教学课型：理论课√实验课口习题课口实践课口技能课口其它口 主要教学内容（注明：*重点#难点）： 电气主接线的基本形式-2 重点： 电气主接线的基本形式 难点： 典型电气主接线运行方式分析：典型倒闸操作 课程目标及要求 课程目标：课程目标1 要求： 能分析电气主接线的原理、运行方式、特点和适用条件：能进行典型倒闸操作 教学方法和教学手段： 多媒体教学，问题导向教学。 讨论、思考题 台半断路器接线中的交叉布置有何意义？ 一台半断路器接线与双母线带旁路接线相比较，两种接线各有何利弊？ 作业：2,3,6,8,9,10,11 参考资料： [1]姚春球，发电厂电气部分（第二版），中国电力出版社，2013.4 [2]郭琳，发电厂电气部分课程设计，中国电力出版社，2009.8
发电厂电气部分 第四章 电气主接线及其设计 7 山 东 理 工 大 学 教 案 第 6 次课 教学课型：理论课√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：* 重点 # 难点 ）： 电气主接线的基本形式-2 重点： 电气主接线的基本形式 难点： 典型电气主接线运行方式分析；典型倒闸操作 课程目标及要求 课程目标：课程目标 1 要求： 能分析电气主接线的原理、运行方式、特点和适用条件；能进行典型倒闸操作； 教学方法和教学手段： 多媒体教学，问题导向教学。 讨论、思考题 一台半断路器接线中的交叉布置有何意义？ 一台半断路器接线与双母线带旁路接线相比较，两种接线各有何利弊？ 作业：2,3,6,8,9,10,11 参考资料： [1] 姚春球，发电厂电气部分（第二版），中国电力出版社 ，2013.4 [2] 郭琳，发电厂电气部分课程设计，中国电力出版社，2009.8
发电厂电气分 8 第四章电气主接线及其设计 4普通双母线接线 图2-6所示为普通双母线接线。它有两组母线， 一组为工作母线 组为备用母线。每 ·电源和每一出线都经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线相连，任一组母线都可以 作为工作母线或备用母线。两组母线之间通过母线联络断路器QFc(简称母联断路器)连接。 1、优点 采用两组母线后，运行的可靠性和灵活性大为提高，其优点如下。 (1)运行方式灵活，可以采用两组母线并列运行方式（母联断路器闭合），相当于单母 分段运行：也可以采用两组母线分列运行方式 (母联路器断开)：或采用任一组母线工作 另一组母线备用的运行方式（母联断路器断开），相当于单母线运行方式。 WL WL WL 电源 图四6普通双母线接线 (2)检修母线时，电源和出线都可以继续工作，不会中断对用户的供电。例如需要检 修工作母线时，可将所有回路转移到备用母线上工作，即倒母线。具体步骤如下。 首先检查备用母线是否完好。为此，先合上母联断路器Q©两侧的隔离开关，然后接 通母联断路器OFc 向备用母线充电。若备用母线完好，继 后面步骤 将所有回路切换至备用母线。先取下母联断路器Q℃的直流操作熔断器，然后依次接 通所有回路备用母线侧的母线隔离开关，依次断开工作母线侧的隔离开关。 合上母联断路器QFc的直流操作熔断器，断开QF©及其两侧的隔离开关，则原工作母 线即可检修。 (3)检修任一回路母线隔离开关时，只需中断该回路的供电 (4)工作母线故障时，所有回路能迅速恢复工作。当工作母线发生短路故障时，各电 源回路的断路器便自动跳闸。此时，断开各出线回路的断路器和工作母线侧的母线隔离开关， 合上各回路备用母线侧的母线隔离开关，再合上各电源和出线回路的断路器，各回路就能迅 速地在备用母线上恢复工作。 (5)检修任一出线断路器时，可用母联断路器代替其工作 6)便于扩建，双母线接线可以任意向两侧延伸扩建，不影响母线的电源和负荷分配 扩建施1 2、 (1)在倒母线的操作过程中，需使用隔离开关切换所有负荷电流回路，操作过程比较 复杂，容易造成误操作。 (2)工作母线故障时，将造成短时（切换母线时间）全部进出线停电。 (3)在任一线路断路器检修时，该回路仍需停电或短时停电（用母联断路器代替线路 断路器之前)》 (4)使用的母线隔离开关数量较多，同时也增加了母线的长度，使得配电装置结构复
发电厂电气部分 第四章 电气主接线及其设计 8 4 普通双母线接线 图 2-6 所示为普通双母线接线。它有两组母线，一组为工作母线，一组为备用母线。每 一电源和每一出线都经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线相连，任一组母线都可以 作为工作母线或备用母线。两组母线之间通过母线联络断路器 QFc（简称母联断路器）连接。 1、 优点 采用两组母线后，运行的可靠性和灵活性大为提高，其优点如下。 （1）运行方式灵活，可以采用两组母线并列运行方式（母联断路器闭合），相当于单母 分段运行；也可以采用两组母线分列运行方式（母联断路器断开）；或采用任一组母线工作， 另一组母线备用的运行方式（母联断路器断开），相当于单母线运行方式。 （2）检修母线时，电源和出线都可以继续工作，不会中断对用户的供电。例如需要检 修工作母线时，可将所有回路转移到备用母线上工作，即倒母线。具体步骤如下。 首先检查备用母线是否完好。为此，先合上母联断路器 QFc 两侧的隔离开关，然后接 通母联断路器 QFc，向备用母线充电。若备用母线完好，继续后面步骤。 将所有回路切换至备用母线。先取下母联断路器 QFc 的直流操作熔断器，然后依次接 通所有回路备用母线侧的母线隔离开关，依次断开工作母线侧的隔离开关。 合上母联断路器 QFc 的直流操作熔断器，断开 QFc 及其两侧的隔离开关，则原工作母 线即可检修。 （3）检修任一回路母线隔离开关时，只需中断该回路的供电。 （4）工作母线故障时，所有回路能迅速恢复工作。当工作母线发生短路故障时，各电 源回路的断路器便自动跳闸。此时，断开各出线回路的断路器和工作母线侧的母线隔离开关， 合上各回路备用母线侧的母线隔离开关，再合上各电源和出线回路的断路器，各回路就能迅 速地在备用母线上恢复工作。 （5）检修任一出线断路器时，可用母联断路器代替其工作。 （6）便于扩建，双母线接线可以任意向两侧延伸扩建，不影响母线的电源和负荷分配， 扩建施工时不会引起原有回路停电。 2、 缺点 （1）在倒母线的操作过程中，需使用隔离开关切换所有负荷电流回路，操作过程比较 复杂，容易造成误操作。 （2）工作母线故障时，将造成短时（切换母线时间）全部进出线停电。 （3）在任一线路断路器检修时，该回路仍需停电或短时停电（用母联断路器代替线路 断路器之前）。 （4）使用的母线隔离开关数量较多，同时也增加了母线的长度，使得配电装置结构复 图四-6 普通双母线接线 QS3 QF1 QS2 QS1
发电厂电气语分 9 第四章电气主接线及其设计 杂，投资和占地面积增大。 为了弥补上述缺点，提高双母线接线的可靠性，可对其接线形式进行改进。 3、 适用范围 当母线上的出线回路数或电源数较多、输送和穿越功率较大、母线或母线设备检修时不 允许对用户停电、母线故障时要求迅速恢复供电、系统运行调度对主接线的灵活性有一定要 求时一般采用双母线接线，根据运行经验， 般在下列情况时宜采用双母线接线。 (1)6>10kV配电装置 当短路电流较大 、出线需带电抗器时 (2)35~63水V配电装置，当出线回路数超过8回或连接的电源较多、负荷较大时。 (3)110~220kV配电装置，当出线回路数超过5回及以上或配电装置在系统中居重要 地位、出线回路数为4回及以上时。 5双母线分段接线 普通双母线接线在母联断路器故障或一组母线检修，另一组运行母线故障时，有可能造 成严重的或全厂（站）停电事故，难以满足大型电厂和变电站对主接线可靠性的要求。 提供大型电厂和变电站对 靠性 防止全厂 )停电事故的 生 可采 线 段接线，就是用断路器将其中一组母线分段，构成双母线三分段接线，或将两段母线都分段， 构成双母线四分段接线， 1、 双母线三分段接线 图27所示为双母线三分段接线，用分段断路器 将一组母线分为两段，每段用母联断路器与另一组母 线相连。该接线有两种运行方式。 1) 组母线作为备用母线，下面两度 分别经一台母联断路器与备用母线相连。正常运行时， 电源、线路分别接于两个分段上，分段断路器QFd闭 T'W3 合，两台母联断路器均断开，相当于单母线分段运行。 这种方式又称为工作母线分段的双母线接线，具有单 母线分段和双母线接线的 点， 有较高的供电可靠性 与运行灵活性。 例如，当工作母线的一段检修或发生故障时，可 以把该段全部回路倒换到备用母线上，仍可通过母联 图四-7双母线三分段接线 断路器维持两部分并列运行。这时如果再发生母线故障也只影响一半的电源和负荷。 (2 上面一组母线也作为一个工作段，电源和负荷均分在3个分段上运行，母联 路器的 个和分段断路器均闭合，这种接线方式在一段母线故障时，停电范围只有1/3。 在中小型发电厂的6一10kV配电装置中，为限制 6一10kV系统中的短路电流，常采用图2-8所示的用 叉接电抗器分段的双母线接线形式。由图可见，在分 段处转设右分段断路器OFd.母线分段由抗器L及4 台隔离开关。为了使任 工作母线停运时，电抗器仍 能起到限流作用，母线分段电抗器可以经分段断路器 及隔离开关交叉接至备用母线上。正常运行方式时， W1和2两段母线经分段电抗器、断路器及隔离开关 并列运行，W3备用，任一段母线发生短路故隨时，分 段电抗器都能起到限制短路电流的作用。检修母线时 @ @ 1(或W2)时，仍可通过倒闸操作使母线2（或1）、 图四8用叉接电抗器分段的双母线接线
发电厂电气部分 第四章 电气主接线及其设计 9 杂，投资和占地面积增大。 为了弥补上述缺点，提高双母线接线的可靠性，可对其接线形式进行改进。 3、 适用范围 当母线上的出线回路数或电源数较多、输送和穿越功率较大、母线或母线设备检修时不 允许对用户停电、母线故障时要求迅速恢复供电、系统运行调度对主接线的灵活性有一定要 求时一般采用双母线接线，根据运行经验，一般在下列情况时宜采用双母线接线。 （1）6～10kV 配电装置，当短路电流较大、出线需带电抗器时。 （2）35～63kV 配电装置，当出线回路数超过 8 回或连接的电源较多、负荷较大时。 （3）110～220kV 配电装置，当出线回路数超过 5 回及以上或配电装置在系统中居重要 地位、出线回路数为 4 回及以上时。 5 双母线分段接线 普通双母线接线在母联断路器故障或一组母线检修，另一组运行母线故障时，有可能造 成严重的或全厂（站）停电事故，难以满足大型电厂和变电站对主接线可靠性的要求。为了 提供大型电厂和变电站对主接线可靠性，防止全厂（站）停电事故的发生，可采用双母线分 段接线，就是用断路器将其中一组母线分段，构成双母线三分段接线，或将两段母线都分段， 构成双母线四分段接线。 1、 双母线三分段接线 图 2-7 所示为双母线三分段接线，用分段断路器 将一组母线分为两段，每段用母联断路器与另一组母 线相连。该接线有两种运行方式。 （1） 上面一组母线作为备用母线，下面两段 分别经一台母联断路器与备用母线相连。正常运行时， 电源、线路分别接于两个分段上，分段断路器 QFd 闭 合，两台母联断路器均断开，相当于单母线分段运行。 这种方式又称为工作母线分段的双母线接线，具有单 母线分段和双母线接线的特点，有较高的供电可靠性 与运行灵活性。 例如，当工作母线的一段检修或发生故障时，可 以把该段全部回路倒换到备用母线上，仍可通过母联 断路器维持两部分并列运行。这时如果再发生母线故障也只影响一半的电源和负荷。 （2） 上面一组母线也作为一个工作段，电源和负荷均分在 3 个分段上运行，母联断 路器的一个和分段断路器均闭合，这种接线方式在一段母线故障时，停电范围只有 1/3。 在中小型发电厂的 6～10kV 配电装置中，为限制 6～10kV 系统中的短路电流，常采用图 2-8 所示的用 叉接电抗器分段的双母线接线形式。由图可见，在分 段处装设有分段断路器 QFd，母线分段电抗器 L 及 4 台隔离开关。为了使任一工作母线停运时，电抗器仍 能起到限流作用，母线分段电抗器可以经分段断路器 及隔离开关交叉接至备用母线上。正常运行方式时， W1 和 W2 两段母线经分段电抗器、断路器及隔离开关 并列运行，W3 备用，任一段母线发生短路故障时，分 段电抗器都能起到限制短路电流的作用。检修母线时 W1(或 W2)时，仍可通过倒闸操作使母线 W2(或 W1)、 图四-7 双母线三分段接线 图四-8 用叉接电抗器分段的双母线接线
发电厅电气分 10 第四章电气主接线及其设计 3两段经过分段断路器QF及分段电抗器保持并列运行。当一台及以上发电机退出运行 母线系统短路电流减小，不需电抗器眼流时，可将分段电抗器断开，利用母联断路器使母线 W1(或2)与备用母线W3并列运行，以消除分段电抗器中的功率损耗与电压损耗，使两段母 线电压均衡。 双母线四分段接线 当采用双母线同时运行方式时，可用分段断路 器将双母线中的两组母线各分为两段 并设置两台 母联断路器，即为双母线四分段接线，如图29所 示。正常运行时，电源和线路大致均分在4段母线 上，母联断路器和分段新路器均合上，4段母线同 时运行当任一段母线故喷时，只有1/4的电源和负 荷停电：当任一母联断路器或分段断路器 障时 只有1/2左右的 电源和负荷停电（分段单母线及普 通双母线接线都会全停电)。但这种接线的断路器及 配电装置投资更大，用于进出线回路数较多的配电 装置。 图四-9双母线四分段接线 以上双母线或双母线分段接线，当检修某回路 出线断路器时，则该回路停电，或短时停电后再用“跨条”恢复供电 6双母线带旁路母线接线 采用双母线带旁路母线接线的目的是不停电格 修任一回进出线断路器。 图2-10所示为双母线带旁路母线接线。图中 W3为旁路母线，QFp为专用的旁路断路器。当电 源回路断路器也要求不停电检修时，也可如图23 样接入旁路 双母线带旁路接线，其供电可靠性和运行的灵 活性都很高，但所用设备较多、占地面积大，经济 性较差。因此，一般规定当220kV线路有4回及以 上出线、11OkV线路有6回及以上出线时，可采用 有专用旁路断路器的双母线带旁路接线。 当出线回路数较少时，为了减少断路器的数目 可不设专用的旁路断路器，也可采用如图2-11所示 母联断路器兼作旁路断路器的双母线带旁路接线。 图四具有转用奇器的 对进出线回路数较多的线路，也可采用双母线 三分段带旁路接线或双母线四分段带旁路接线，双母线四分段带旁路接线如图2-12所示。 双母线分段或带旁路母线的双母线接线的适用 围如下 (1)发电机电压配电装置，每段母线上的发电机容量或负荷为25W及以上时。 (2)220kW配电装置，当进出线回路数为10~14回时，采用双母线三分段带旁路母 线接线：当进出线回路数为15回及以上时，采用双母线四分段带旁路母线接线。两种情况 均装设两台母联旅旁路斯路器」 过于复杂的主接线固然供电可靠性较高，运行也较为灵活，但也给运行操作带来麻烦 容易导致误操作。随着设备制造水平的不断提高，设备检修的几率大大降低，因此，过于复 杂的主接线并非理想的设计方案，目前设计者都趋向于设计较为简单的主接线，以利于运行
发电厂电气部分 第四章 电气主接线及其设计 10 W3 两段经过分段断路器 QFd 及分段电抗器保持并列运行。当一台及以上发电机退出运行， 母线系统短路电流减小，不需电抗器限流时，可将分段电抗器断开，利用母联断路器使母线 W1(或 W2)与备用母线 W3 并列运行，以消除分段电抗器中的功率损耗与电压损耗，使两段母 线电压均衡。 2、 双母线四分段接线 当采用双母线同时运行方式时，可用分段断路 器将双母线中的两组母线各分为两段，并设置两台 母联断路器，即为双母线四分段接线，如图 2-9 所 示。正常运行时，电源和线路大致均分在 4 段母线 上，母联断路器和分段断路器均合上，4 段母线同 时运行当任一段母线故障时，只有 1/4 的电源和负 荷停电；当任一母联断路器或分段断路器故障时， 只有 1/2 左右的电源和负荷停电（分段单母线及普 通双母线接线都会全停电）。但这种接线的断路器及 配电装置投资更大，用于进出线回路数较多的配电 装置。 以上双母线或双母线分段接线，当检修某回路 出线断路器时，则该回路停电，或短时停电后再用“跨条”恢复供电。 6 双母线带旁路母线接线 采用双母线带旁路母线接线的目的是不停电检 修任一回进出线断路器。 图 2-10 所示为双母线带旁路母线接线。图中 W3 为旁路母线，QFp 为专用的旁路断路器。当电 源回路断路器也要求不停电检修时，也可如图 2-3 一样接入旁路。 双母线带旁路接线，其供电可靠性和运行的灵 活性都很高，但所用设备较多、占地面积大，经济 性较差。因此，一般规定当 220kV 线路有 4 回及以 上出线、110kV 线路有 6 回及以上出线时，可采用 有专用旁路断路器的双母线带旁路接线。 当出线回路数较少时，为了减少断路器的数目， 可不设专用的旁路断路器，也可采用如图 2-11 所示 母联断路器兼作旁路断路器的双母线带旁路接线。 对进出线回路数较多的线路，也可采用双母线 三分段带旁路接线或双母线四分段带旁路接线，双母线四分段带旁路接线如图 2-12 所示。 双母线分段或带旁路母线的双母线接线的适用范围如下。 （1）发电机电压配电装置，每段母线上的发电机容量或负荷为 25MW 及以上时。 （2）220kV 配电装置，当进出线回路数为 10～14 回时，采用双母线三分段带旁路母 线接线；当进出线回路数为 15 回及以上时，采用双母线四分段带旁路母线接线。两种情况 均装设两台母联兼旁路断路器。 过于复杂的主接线固然供电可靠性较高，运行也较为灵活，但也给运行操作带来麻烦， 容易导致误操作。随着设备制造水平的不断提高，设备检修的几率大大降低，因此，过于复 杂的主接线并非理想的设计方案，目前设计者都趋向于设计较为简单的主接线，以利于运行 图四-9 双母线四分段接线 图四-10 具有专用旁路断路器的 双母线带旁路母线接线