【文章內(nèi)容簡介】 基本要求。 保證必要的供電可靠性和電能的質(zhì)量 保證必要的供電可靠性和電能的質(zhì)量，是電氣主接線應(yīng)滿足的基本要求。這里所說主接線的可靠性，主要是指當(dāng)主電路發(fā)生故障或電氣設(shè)備檢修時，主接線在結(jié)構(gòu)上能夠?qū)⒐收匣驒z修所帶來的不利影響限制在一定范圍內(nèi)，以提高供電的質(zhì)量和電能的質(zhì)量。目前，對主接線的可靠性的評估不僅可以定性分析，而且可以進行定量的可靠性計算。一般從一線幾方面對主接線的可靠性進行定性分析。 （ 8） 斷路器檢修時是否影響供電。 （ 9） 設(shè)備或線路故障或檢修時，停電線路數(shù)量的多少和停電時間的長短，以及能否保證重要用戶的供電。 （ 10） 有 沒有使發(fā)電廠或變電所全部停止工作的可能性。 9 具有一定的運行靈活性 電氣主接線不僅在正常運行情況下能根據(jù)調(diào)度的要求，靈活地改變運行方式，實現(xiàn)安全、可靠、經(jīng)濟地供電；而且在系統(tǒng)故障或電氣設(shè)備檢修及故障時，能盡快地退出檢修設(shè)備、切除故障，使停電時間最短，影響范圍最小，并且在檢修設(shè)備時能保證檢修人員的安全。 應(yīng)具有擴建的可能性 隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，對電力的需求也在快速地增加。因此，在選擇主接線時，還要考慮到擴建的可能性。 技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合理 在確定主接線時，應(yīng)采 用先進的技術(shù)和新型的設(shè)備。同時，在保證安全可靠、運行靈活、操作方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運行費用最小、占地面積最少、經(jīng)濟效益最佳。 電氣主接線的基本要求 母線是接受和分配電能的裝置，是電氣主接線和配電裝置的重要環(huán)節(jié)。電氣主接線一般按有無母線分類，即分為有母線和無母線兩大類。 有母線的主接線形式包括單母線和雙母線。單母線又分為單母線無分段、單母線有分段、單母線分段帶旁路母線等形式；雙母線又分為普通雙母線、雙母線分段、 3/2 斷路器（又叫一臺半斷路器）、雙母線及帶旁路母線的雙母線等多種形式。 無母 線的主接線形式主要有單元接線、橋形接線和角形接線等。 方案擬訂及技術(shù)比較 表 21 方案詳單 方案 220KV 110KV 主變臺數(shù) 10 方案 1 有專用旁路斷路器的雙母 線帶旁路母線接線 單母線分段接線 2 方案 2 雙母線接線 單母線接線 2 方案 1 (1)220KV 側(cè)采用帶旁路母線的雙母線接線 圖 2— 1所示為帶旁路母線的雙母線接線。其目的是為了不停電檢修任一回路短路器。圖中 WP為旁路母線， dQF 為專用的旁路斷路器。當(dāng)變壓器高壓側(cè)斷路器也要求不停電檢修時，主接線包括圖中的虛線部分。 帶旁路母線的雙母線接線，其供電可靠性和靈活性都很高，但所用設(shè)備較多、占地面積大，經(jīng)濟性較差。因此，一般規(guī)定當(dāng) 220KV 線路有 5（或 4）回及以上出線、 110KV 線路有 7（或 6）回及以上時，可采用有專用旁路斷路器的帶旁路母線的雙母線界線。當(dāng)出線回路較少時，為了減少斷路器的數(shù)目，可不設(shè)專用的旁路斷路器，而用母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器。本次設(shè)計的要求是高壓側(cè) 220KV 側(cè)有 4回，而低壓側(cè) 110KV 側(cè)有 8 回出線。因此采用專用旁路斷 路器的帶旁路母線的雙母線界線。 圖 21有專用旁路斷路器的雙母線帶旁路母線接線圖 (2)110KV 側(cè)采用單母線分段接線 當(dāng)線回路數(shù)增多時，可用斷路器將母線分段，成為單母線分段接線，如圖 2— 2 所示。根據(jù)電源數(shù)目和功率的大小，母線可分為 2～ 3 段。斷數(shù)分的越多，故 11 障時停電范圍越小，但使用的斷路器越多，其配電裝置和運行也就越復(fù)雜，所需費用也就越高。 母線分段后可提高供電的可靠性和靈活性。在正常運行時，可以接通也可以斷開運行。但分段斷路器 dQF 接通運行時，任 一段母線發(fā)生短路故障時，在繼電保護的作用下，分段斷路器 dQF 和接在故障段上的電源回路斷路器便自動斷開。這時非故障段母線可以繼續(xù)運行，縮小了母線故障的停電范圍。當(dāng)分段斷路器斷開運行時，分段斷路器除裝有繼電保護裝置外，還應(yīng)裝入備用電源自動投入裝置，分段斷路器斷開運行，有利于限制短路電流。 圖 22 單母線分段接線 單母線分段接線的缺點： ① 當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，必須斷開接在該段上的全部電源和出現(xiàn)，這樣就減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使該段單回路供電的用戶 停電。 ② 任一出線斷路器檢修時，該回路必須停止工作。單母線分段接線，雖然較單母線提高了供電可靠性和靈活性，但當(dāng)電源容量較大和出線數(shù)目較多，尤其是單回路供電的用戶較多時，其缺點更加突出。因此，一般認(rèn)為單母線分段接線應(yīng)用在 6～ 10KV，出線在 6 回及以上時，每段所接容量不宜超過 25MW，用于 35～ 66KV時，出線回路不宜超過 8過，用于 110～ 220KV 時，出線回路數(shù)不宜超過 4 回。 方案二 (1)220KV 側(cè)采用雙母線接線 圖 2— 3所示為雙母線接線。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(jīng)一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)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(lián)絡(luò)斷路器連接。采用兩組母線后，使運行的可靠性和靈活性大為提高。其特點如下： ① 運行方式靈活?？梢圆捎脤㈦娫春统鼍€均衡地分配在兩組母線上，母聯(lián)斷 12 路器合閘的雙母線同時運行方式；也可以采用任一組母線工作，另一組母線備用，母連斷路器分閘的單母線運行方式。 ② 檢修母線時電源和出現(xiàn)都可以繼續(xù)工作，不會中斷對用戶的供電。例如需要檢修工作母線時可將所有回路轉(zhuǎn)移到備用母線上工作，即倒母線。具體步驟如下： 首先檢查備用母線是否完好，為此，先合上母連斷路器 lQF 兩側(cè)的隔離開關(guān)，然后接通母連斷路器 lQF ，向備用母線充電。若備用母線完好，繼續(xù)后面步驟。將所有回路切換至備用母線。先去下母連斷路器 lQF 的電流操作熔斷器，然后依次接通所有回路備用母線側(cè)的隔離開關(guān)，依次斷開工作母線側(cè)的隔離開關(guān)。合上母連斷路器 lQF 的支流操作熔斷器，斷 開 lQF 及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，則原工作母線即可工作。 圖 23 雙母線接線 ③ 檢修任一回路隔離開關(guān)時，只需斷開改回路。例如，需要檢修母線隔離開關(guān) 1QS 時，首先斷開出線 1WL 的斷路器 1QF 及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，然后將電源及其余出線轉(zhuǎn)移到第 I組母線上工作，則 QS1即完全脫離電源，便可檢修。 ④ 工作母線故障時，所有回路迅速恢復(fù)工作。當(dāng)工作母線發(fā)生短路故障時，各電源回路的斷路器便自動調(diào)閘。此時，斷開各出線回路的斷路器和工作母 線側(cè)的母線隔離開關(guān)，合上各回路備用母線側(cè)的母線隔離開關(guān)，再合上各電源和出線回路的斷路器，個回路就迅速地在備用母線上恢復(fù)工作。 ⑤ 檢修任一線路斷路器時，可用母聯(lián)斷路器代替其工作。以檢修 1QF 為例，其操作步驟是：先將其他所有回路切換到另一組母線上，然后將 1QF 與 lQF 接通其所在母線串聯(lián)起來。接著斷開 1QF 及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，然后將 1QF 兩側(cè)兩端接線拆開，并用臨時載流用的“跨條”將缺口接通，再合上跨條兩側(cè)的隔離開關(guān)及母聯(lián)斷路器 lQF ，這樣，出線 1WL 就由母聯(lián)斷路器 lQF 控制。在操作過程中， 1WL僅出現(xiàn)短時停電。類似地，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某運行中的出線斷路器出現(xiàn)異常運行現(xiàn)象時，可將其他所有回路切換到另一組母線上，使 lQF 與該斷路器通過其所在母線形成串 13 聯(lián)供電電路，再斷開 lQF 然后拉開該斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)，使該斷路器推出運行。 ⑥ 便于擴建。雙母線接線可以任意向兩側(cè)延伸擴建，不影響母線的電源和負(fù)荷分配 ，擴建施工時不會引起原有回路停電。 以上均為雙母線接線較單母線接線的優(yōu)點，但雙母線接線也有一些缺點，主要是： ①在倒母線的操作過程中，需使用隔離開關(guān)切換所有負(fù)荷電流回路可，操作過程比較復(fù)雜，容易造成誤操作。 ② 工作母線故障時，將造成短時，全部進出線停電。 ③ 在任一線路斷路器檢修時，該回路仍需要停電或短時停電。 使用的母線隔離開關(guān)數(shù)量較多，同時也增加了母線的長度，使得配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資和占地面積增大 。 (2)110KV 側(cè)采用單母線接線 圖 2— 4 所示為單母線接線，各電源和出線都接在同一條公共母線 WB 上，其供電電 源在變電所是變壓器或高壓進線回路。母線既可以保證電源并列工作，又能時任一條出線都可以從任一電源獲得電能。每條回路中都裝有斷路器和隔離開關(guān)，緊靠母線側(cè)的隔離開關(guān)（ QSB）稱作母線隔離開關(guān)，靠近線路側(cè)的隔離開關(guān)（ QSL）稱作線路隔離開關(guān)。使用斷路器和隔離開關(guān)可以方便地將電路接入母線或從母線上斷開。 單母線接線的優(yōu)點是簡單、清晰、設(shè)備少、投資小、運行操作方便切有利于擴建。隔離開關(guān)僅在檢修電氣設(shè)備時作隔離電源用，不作為倒閘操作電器。從而避免因用隔離開關(guān)進行大量倒閘操作而引起的誤操作事故。 單母線接線的主要缺點有： ①母線或母線隔離開關(guān)檢修時，連接在母線上的所有回路都需停止工作。 ②當(dāng)母線或母線隔離開關(guān)上發(fā)生短路故障或斷路器靠母線側(cè)絕緣套管損壞時，所有斷路器都將自動斷開，造成全部停電。 ③檢修任一電源或出線斷路器時該回路必須停電。 因此，這種接線只適用于小容量和用戶對供電可靠性要求不高的發(fā)電廠或變 14 電源 1 電源 2 圖 24 單母線接線 電所中。為了克服以上缺點，可采用將母線分段和加旁路母線的措施。 表 31 方案比較表 方案項目 方案 1 方案 2 可靠性 用斷路器把母線分段后 ,對重要用戶可從不同段引出兩個回路 , 保證不間斷供電，可靠；檢修出線斷路器，可以不停電檢修，供電可靠性高 如果母線發(fā)生故障進行檢修，不能滿足用戶的需要，缺少可靠性。 經(jīng)濟性 占地面積大經(jīng)濟費用高，但安全可靠，保證了電能質(zhì)量與供電的可靠性。 占地面積小，費用低但穩(wěn)定性查，不能滿足用戶的需要。 靈活性 當(dāng)一回線路故障時 ,分段斷路器自動將故障段隔離 ,保證正常段母線不間斷供電 ,不致使重要用戶停電，且擴建方便 當(dāng)一回線路故障時 ,不能滿足對重要用戶的供電需求。 綜合上述的具體分析，在滿足穩(wěn)定性、可靠性、經(jīng) 濟性、靈活性的前提下優(yōu)先選用方案 1。 15 第 3 章 短路電流的計算 在電力系的電氣設(shè)備，在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，因為它們會遭到破壞對用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運行。 短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。 在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是 對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。 電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。 工業(yè)與民用建筑中正常的生產(chǎn)經(jīng)營﹑辦公等活動以及人民的正常生活，都要求電系統(tǒng)保證持續(xù)﹑安全﹑可靠地運行 .但是由于各種原因，系統(tǒng)會經(jīng)常出現(xiàn)故 16 障，使正常運行狀態(tài)遭到破壞。 短路是系統(tǒng)常 見的嚴(yán)重故障。所謂短路，就是系統(tǒng)中各種類型不正常的相與相之間或地與相之間的短接。系統(tǒng)發(fā)生短路的原因很多，主要有 ： ①設(shè)備原因 電氣設(shè)備、元件的損壞。如：設(shè)備絕緣部分自然老化或設(shè)備本身有缺陷，正常運行時被擊穿短路；以及設(shè)計、安裝、維護不當(dāng)所造成的設(shè)備缺陷最終發(fā)展成短路的功能。 ②自然原因 氣候惡劣，由于大風(fēng)、低溫、導(dǎo)線覆冰引起架空線倒桿斷線；因遭受直擊雷或雷電感應(yīng)，設(shè)備過電壓，絕緣被擊穿等。 ③人為原因 工作人員違反操作規(guī)程帶負(fù)荷拉閘，造成相間弧光短路；違反電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘，造成金屬性短路； 人為疏忽接錯線造成短路或運行管理不善造成小動物帶電設(shè)備內(nèi)形成短路事故等。 短路故障的危害 供電系統(tǒng)發(fā)生短路后，電路阻抗比正常運行時阻抗小很多，短路電流通常超過正常工作電流幾十倍直至數(shù)百倍以上，它會帶來以下嚴(yán)重后果： ①短路電流的熱效應(yīng) 巨大的短路電流通過導(dǎo)體，短時間內(nèi)產(chǎn)生很大熱量，形成很高溫度，極易造成設(shè)備過熱而損壞。 ②短路電流的電動力效應(yīng) 由于短路電流的電動力效應(yīng)，導(dǎo)體間將產(chǎn)生很大的電動力。如果電動力過大或設(shè)備結(jié)構(gòu)強度不夠，則可能引起電氣設(shè)備機械變形甚至損壞，使事故進一步擴大。 ③短路系統(tǒng)電 壓下降 短路造成系統(tǒng)電壓突然下降，對用戶帶來很大影響。例如，異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與端電壓平方成正比。同時電壓降低能造成照明負(fù)荷諸如電燈突然變暗及一些氣體放電燈的熄滅等，影響正常的工作、生活和學(xué)習(xí)。 ④不對稱短路的磁效應(yīng) 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時，不對稱短路電流的磁效應(yīng)所產(chǎn)生的足夠的磁通在鄰近的電路內(nèi)能感應(yīng)出很大的電動勢。