火力发电厂电气部分设计(4)

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于扩建和采用成套配电装置。单母线接线一般只适用于一台发电机或一台变压器的以下三种情况：

① 6 ~ 10kV配电装置的出线回路数不超过5回； ② 35 ~ 63kV配电装置的出线回路数不超过3回； ③ 110 ~ 220kV配电装置的出线回路数不超过2回。

其主要缺点是：不够灵活可靠，当母线和母线隔离开关发生故障和检修时，均需断开电源，造成整个发电厂、变电站停电。 b. 单母线分段接线

单母线接线的缺点可以通过将母线分段的方法来克服。由于单母线分段接线既保留了单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点，又在一定程度上克服了它的缺点。故这种接线目前仍被广泛应用。单母线分段接线适用范围： ① 6 ~ 10kV配电装置的出线回路数为6回及以上时； ② 35 ~ 63kV配电装置的出线回路数为4 ~ 8回时； ③ 110 ~ 220kV配电装置的出线回路数为3 ~ 4回时；

但是单母线分段接线也有较显著的缺点，这就是当一段母线或母线隔离开关发生故障或检修时，各段母线上所连接的全部引线都要在检修期间停电，显然对于大容量发电厂和枢纽变电所来说，这都是不能容许的。 c. 双母线接线

双母线接线是针对单母线接线分段接线的缺点而提出来的。这种接线有两组母线，两组母线之间用母线联络断路器连接起来，每一个回路都通过一只断路器和两只隔离开关接到两组母线上，当母联断路器断开时，一组母线带电，另一组母线不带电。带电的称为工作母线，不带电的称为备用母线，正常运行时，接至母线上的隔离开关接通，接到备用母线上的隔离开关断开。

采用双母线接线具有以下特点：

① 正常计划检修时，不会中断对用户的供电。

② 当修理任一回路的母线隔离开关时，只需断开该回路。

③ 工作母线故障时，可将全部回路转移到备用母线上，从而使用户迅速恢复供电。 ④ 可用母联断路器代替任意回路需要检修的断路器，在这种情况下，只需短时停电。

⑤ 在个别回路中需要单独进行试验时，可将该回路分出来，并单独接至备用母线

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上。

双母线接线的最重要操作是切换母线，在切换母线时，为了避免发生事故，必须遵循一定的操作程序。接通电路时，先合隔离开关，后合断路器。断开电路时，先断开断路器，后断开隔离开关。在任何情况下，都不允许带负荷拉开隔离开关。

双母线接线的主要优点是可以在不影响供电的情况下，对母线系统进行检修。但是双母线接线仍存在下列缺点：

① 接线较复杂。在检修母线隔离开关和线路断路器时，需要用隔离开关进行复杂的操作；

② 当工作母线故障时，在切换母线的过程中仍要短时停电。检修线路断路器时，尽管可以用母联来代替，但在装接跨线期间，仍需短时停电。这种停电对重要用户仍是不允许的。

为了消除上述的缺点，可以采取下列措施：

① 为了避免工作母线故障时，造成全部停电，可以采用双母线同时运行的方式，这是可以把电源和负荷合理分配在两组母线上，通过母联，使两组母线并联运行。这样既提高了供电可靠性，在必要时又可以空出一组母线进行检修。

② 采用双母线分段接线。当任一段母线故障或检修时，仍可保持双母线并联运行。 ③ 为了避免在检修线路断路器时造成短时停电，可采用双母线带旁路母线的接线。

④ 采用双母线三分段（或四分段）带旁路母线接线。 ⑤ 采用一台半断路器接线。 （2）简易接线形式

此种接线不用汇流母线，它包括多角形接线和桥形接线。

a. 桥形接线：两个变压器—线路单元接线相连，便构成桥形接线。桥形接线分为内桥接线和外桥接线两种。桥形接线的优点是高压断路器数量少，四个回路只需要三台断路器。

桥形接线的可靠性不是很高，有时也需要用隔离开关作为操作电器，但由于使用电器少，布置简单，造价低，目前在35 ~ 220kV的发电厂和变电所中也被广泛应用。此外，只要在配电装置的布置上采用适当措施，这种接线有可能发展成单母线或双母线，因此，可利用作电力装置初期的一种过渡接线。

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b. 多角形接线：将各断路器互相连接构成闭合的环形，因而得名单环形接线，又称为多角形接线。多角形接线按角的多少又分为三角形接线、四角形接线和五角形接线。这种接线所用断路器数目等于回路数，比相同回路的单母线分段或双母线分段接线，还可少用一台断路器。但是，每个回路却都经两个断路器连接，因而在一定程度上，具有双断路器类型接线的优点。与单台断路器的双母线接线相比较，多角形接线运行的可靠性与灵活性较高，也较经济。多角形接线的缺点是：

① 任一台断路器检修时都要开环运行；

② 每一进出线回路都连接着两台断路器，每一台断路器又连接着两个回路，这给电器选择带来困难，并使继电保护的整定复杂化。

③ 扩建不方便。

多角形接线适用于进出线最终为3 ~ 5回的110kV及以上配电装置。对于最终规模不够明确的发电厂、变电所不宜采用本接线形式。

1.4.2 无横向联络的接线形式

当不用发电机电压对周围供电时，发电机不在机端并联运行（即在低压无横

向联络），这时将发电机和变压器之间直接串联并不设断路器，组成发电机—变压器组，再经高压断路器接至高压母线，称为发电机—变压器单元接线，此种接线普遍用于大、中型发电厂不带近区负荷的机组。当高压（或低压）无横向联络时形成变压器—线路单元接线，当出现低压或高压均无横向联络，线路很短时，则形成发电机—变压器—线路单元接线。在系统备用能力足够的情况下，可采用两台发电机组共用一台变压器的扩大单元接线形式，使用扩大单元接线可以减少变压器台数和高压断路器数目，因此可以节约投资和减少占地面积。

1.5 典型电气主接线设计

火力发电厂可分为两大类：地方性电厂和区域性电厂。地方性电厂的特点是厂址位于负荷中心，容量较小，生产的电能大部分都用6 ~ 35kV电压馈送给近区负荷，将剩余的电能经升压送入110kV电网。当厂内机组检修时，还可通过主变压器由系统倒送功率供给地方负荷。根据这些特点，地方性电厂均设有发电机电压母线，母线接线形式由机组容量大小和负荷性质来选择。一般采用单母线分段或双母线单断路器接线。当发电机母线短路电流较大时，还要考虑限制短路电流的措施。在母线分段之间

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电缆馈线上加装电抗器，以便出线回路能选用轻型断路器。在升高电压侧，则根据电厂与系统交换功率的大小、用户重要性、电压等级、回路数多少等因素来确定接线形式，可采用单母线分段、双母线、桥形、角形接线等。

下图2为一地方性发电厂的主接线图，该电厂有4台25MW机组和1台50MW

的机组，110kV出线有四回，35kV出线四回，10kV机端负荷有20回。

该电厂近区负荷比较大，因此生产的电能大部分通过10kV馈线供给发电厂附近用户。规程规定，当容量为25MW及以上时，应采用双母线接线，考虑到10kV出线回路很多，因此发电机母线增设分段断路器，即实际形成三段结构，可以保证对重要负荷供电可靠性和运行灵活性的要求。

接在发电机电压母线上的发电机台数和容量，应保证满足其全部机端负荷的供电需要（并考虑远期发展），根据机端负荷情况，发电机G1，G2和G3，G4分别接入一、二段工作母线上，以满足地区负荷和重要用户供电的可靠性要求。为使出线能选用轻型断路器，在母线分段处和出线上，加装电抗器以限制短路电流。升高电

图2 地区性热电厂典型电气主接线图

压有两种电压等级（35kV和110kV），故采用三绕组变压器T1和T2，把10kV、35kV

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以及110kV三种电压的母线相互连接起来，以提高供电的可靠性和灵活性。在正常运行时，发电机除供电给附近地方用户外，并通过两台三绕组变压器T1、T2向35kV中距离负荷供电，然后将剩余功率通过G5送入110kV电网。110kV侧采用双母线接线，正常运行时，双母线可按固定连接方式并联运行。35kV侧采用单母线分段接线。

35kV负荷为一级负荷，故变压器台数选为两台。10kV最小负荷为38MW，正常运行时，发电机最大出力为100 MW，厂用电负荷为8 MW，故经变压器送出的最大功率为

100－（38＋8）= 54（MW）

发电机功率因数cosφ=0.8，因此通过变压器的容量为 S = 54/0.8 = 67.5（MVA）

若最大一台机组（50 MW）检修，其余一台50 MW的发电机，则不能满足10kV最大负荷（58 MW）的用电。此时厂用电负荷为4 MW，故缺额为

50－（58＋4）= －12（MW）

此缺额需由系统变压器倒送。 按上述计算，对变压器作如下选择：

2×（40 MVA） 三绕组变压器

中压侧负荷最大值为：28/0.85 = 33（MW），故选择绕组容量比为100%/100%/50%。 当一台变压器突然故障切除时，在最大开机且10kV母线负荷最小情况下，另一台变压器过负荷倍数为：67.5/40 = 1.68。允许过载时间接近2小时，可在此时间内处理事故，调整发电功率。一台变压器运行时，在母线日负荷低谷时段，变压器过载15%，可传输容量与最大传输容量的比值为：40×（1＋15%）/67.5 = 68%，即可满足Ⅰ类负荷和大部分Ⅱ类负荷的要求。由于两机剩余功率已能满足35kV负荷要求，故远期2×50 MW机组直接接入110kV。

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