第八講 電力工程施工技術（2）

　　一、 內容提示

　　這一講主要介紹2G312030 電氣設備及主接線的基本知識

　　二、 重點難點

　　1. 電氣設備的分類

　　2. 電氣主接線的基本接線形式

　　三、 大綱要求

　　熟悉電氣設備的分類和電氣設備電氣主接線的基本接線形式

　　四、 內容講解 2G312030 熟悉電氣設備及主接線的基本知識

　　2G312031 電氣設備的分類

　　發(fā)電廠變電站的主要工作是生產(chǎn)和輸送分配電能；根據(jù)負荷變化的要求，啟動、調整和停止機組；對電路進行必要的切換；不斷地監(jiān)視主要設備的工作；周期性地檢查和維護主要設備；定期檢修以及迅速消除發(fā)生的故障等。根據(jù)生產(chǎn)上的要求，在發(fā)電廠變電站中裝設相應的電氣設備。

　　1．發(fā)電廠變電站中裝設的主要電氣設備

　?。?）生產(chǎn)和變換電能的設備：如發(fā)電機、變壓器等。

　?。?）接通和斷開電路的開關設備：斷路器、隔離開關、自動空氣開關（塑料外殼式又稱裝置式、框架式又稱萬能式）、接觸器（交流接觸器、磁力啟動器）、閘刀開關等。

　　（3）限制電流或過電壓的設備：

　?、匐娍蛊鳎壕€路電抗器、分段電抗器。

　?、诜览妆Ｗo裝置：避雷針、避雷線、普通閥式避雷器、旋轉電機型磁吹避雷器、氧化鋅避雷器等。

　?。?）保護電器：如熔斷器和保護裝置的繼電器等。

　?。?）測量和監(jiān)察設備：如電流表、電壓表、功率表、絕緣監(jiān)察裝置以及供測量儀表和繼電器用的輔助設備—電流互感器及電壓互感器等。其中絕緣監(jiān)察裝置可分為：

　?、俳涣鹘^緣監(jiān)視裝置：小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生一相接地，雖然對供電不受影響，但因非故障相對地電壓升高到線電壓，可能引起對地絕緣擊穿而造成相間短路。故發(fā)生一相接地后，不允許長期帶一相接地運行，為此必須裝設交流絕緣監(jiān)視裝置來監(jiān)視對地絕緣狀況。

　?、谥绷鹘^緣監(jiān)視裝置：發(fā)電廠變電站直流裝置中，發(fā)生一極接地時并不引起任何危害。但一極接地長期工作是不允許的，因為在同一極的另一地點再發(fā)生接地時，就可能造成信號裝置、繼電保護和控制電路的誤動作。當發(fā)生兩點接地時，會使斷路器跳閘。另外在有一極接地時，假如再發(fā)生另一極接地就將造成直流短路。因此不允許直流系統(tǒng)長期帶一點接地運行，為此需裝設直流絕緣監(jiān)視裝置。

　?。?）直流設備：如蓄電池、硅整流器等。

　　例題：發(fā)電廠中接通和斷開電路的開關電氣設備一般包括（ ）。

　　A. 斷路器 B. 絕緣子

　　C．隔離開關 D．自動空氣開關

　　E. 熔斷器

　　答案A．C．D：

　　2.上述設備又可分為一次設備和二次設備

　　（1）一次設備：直接生產(chǎn)和輸配電能的設備。如前述（1）、（2）、（3）項。此外還包括母線、電力電纜、電流及電壓互感器等。

　?。?）二次設備：對一次設備的工作進行監(jiān)察、測量和操縱控制及保護的設備。如儀表、繼電器、控制電纜、自動控制設備及信號設備等。

　　例題：以下設備中，屬于二次設備的是（ ）。

　　A. 變壓器 B．測量儀表

　　C．接觸器 D．自動空氣開關

　　答案：B

　　例題：發(fā)電廠的一次設備包括（ ）。

　　A. 生產(chǎn)和變換電能的設備 B．接通和斷開電路的開關設備

　　C. 直流設備 D. 限制電流及過電壓設備

　　E．絕緣監(jiān)察裝置

　　答案： A．B．D：

　　2G312032 電氣主接線的基本接線形式

　　在發(fā)電廠和變電站中發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關、母線、電流互感器、電壓互感器和線路等相互之間的連接，必須滿足一定的要求，符合事物發(fā)展的規(guī)律，以保證電能的生產(chǎn)、變換和輸送。它們的連接方式，對供電可靠性、調度靈活性、檢修方便、經(jīng)濟運行以及未來發(fā)展等起著決定性作用。所謂電氣主接線就是表示上述多種電氣設備之間電氣連接和接人電力系統(tǒng)的電路。

　　1．有匯流母線接線：

　　進出線數(shù)量較多時，采用匯流母線作為中間環(huán)節(jié)，既便于電能的匯集和分配，又便于連接、安裝和擴建，使接線簡單清晰，運行操作方便。

　?。?）單母線接線：單母線接線如圖2G312032—l所示，進線是電源，出線指線路。如WI.1、WL2、WL3、WI．4，進線和出線統(tǒng)稱回路。匯流母線W是進線和出線之間的中間環(huán)節(jié)，起匯集和分配電能的作用，所有進出線均并列在母線上。

　　每條線路一般裝有斷路器QF，因為斷路器具有滅弧裝置，可以開斷、閉合負荷電流和故障電流。斷路器兩側裝有隔離開關QS，緊靠母線側的隔離開關稱為母線隔離開關，緊靠線路側的隔離開關稱為線路隔離開關。隔離開關由于沒有滅弧裝置，不能開斷負荷電流和短路電流。安裝隔離開關的目的，是在線路停運后用隔離開關隔離電源，這樣當檢修線路或斷路器時，形成一個檢修人員能看見的、明顯的“斷開點”，對檢修人員是安全的。QFl靠發(fā)電機一側可以不裝隔離開關，QFl檢修，發(fā)電機需停機。QS4稱接地刀閘，在檢修線路或設備前將其合上，使線路與大地等電位，防止突然來電，確保檢修時的人身安全。

　?。?）單母線分段接線：如圖2G312032—2所示，用斷路器QF將母線分段后，可以減少母線故障或檢修時的停電范圍（回路數(shù)）。重要用戶可從不同分段母線引出線路。當某一母線段發(fā)生故障時，由自動裝置先斷開分段斷路器QF，保證正常母線段上用戶供電不間斷，提高了供電可靠性。

　?。?）單母線分段加裝旁路母線接線：如圖2G312032—3所示，為分段斷路器又兼旁路斷路器的典型接線形式。加裝旁路母線的目的，是在檢修出線斷路揣時，可以不中斷該回路的供電（圖中未接人旁路母線的回路，斷路器檢修時仍須停電）。W3為旁路母線（簡稱旁母），Wl、W2為單母分段，QFl為分段兼旁母斷路器，QS8為WL4的旁母隔離開關。

　　（4）雙母線接線：如圖2G312032—4所示，具有兩組母線Wl、W2.每一回路經(jīng)一臺斷路器和兩組隔離開關分別與兩組母線連接，母線之間通過母線聯(lián)絡斷路器QF（簡稱母聯(lián)）連接。在電力系統(tǒng)中，雙母線接線可以有以下三種運行方式：

　　①母聯(lián)QF斷開，一組母線工作，另一組母線備用，全部進出線接于運行母線上。

　?、谀嘎?lián)QF斷開，進出線分別接于兩組母線，雙母線采用單母線分段運行，此方式在變電站稱為硬母線分段，可減少短路電流。

　　③母聯(lián)QF閉合，電源和饋線平均分配在兩組母線上。若連接方式固定，稱為固定連接的雙母線運行方式，則繼電保護配置最簡單。

　　（5）雙母線分段接線：如圖2G312032—5所示，將工作母線分成兩段，即母線I段和Ⅱ段，備用母線WB不分段，QF為分段斷路器。正常工作時， I段和Ⅱ段工作，備用母線WB備用。

　?。?）雙母線帶旁路母線接線：圖2G312032—6是具有專用旁路斷路器QF2的雙母線帶旁路母接線示意圖，QS3、QS4為線路的旁路隔離開關。在檢修任一進出線的斷路器時，都可以由旁路斷路器QF2及相應線路上的旁路隔離開關代替，而不必中斷該回路的連續(xù)供電。

　　（7）一臺半斷路器接線：如圖2G312032—7所示，在母線Wl和W2之間，每串接有三臺斷路器，兩條回路，每二臺斷路器之間引出一回路，故稱為一臺半斷路器接線，又稱二分之三接線。這種接線是大型電廠和變電站的超高壓配電裝置廣泛采用的一種接線。它具有較高的供電可靠性及運行靈活性。母線故障，只斷開與此母線相連的斷路器，任何回路不停電。與雙母線類的各種接線相比，其可靠性又有了提高。而且由于隔離開關不作操作電器，減少了誤操作的幾率。這種接線形式是超高壓配電裝置的基本接線，得到廣泛應用，特別適用6—10回路的情況。

　?。?）變壓器一母線組接線：將兩臺主變壓器經(jīng)隔離開關分別連接到兩組母線上，每一回出線采用雙斷路器分別接到兩組母線上，如圖2G312032—8所示，既節(jié)省了高壓斷路器、減少了投資，又提高了供電可靠性。

　　例題：在雙母線接線中，兩組母線之間一般通過（ ）連接。

　　A. 隔離開關 B．分段斷路器

　　C. 母線聯(lián)絡斷路器 D．出線斷路器

　　答案：C

　　例題：一個半斷路器接線是（ ）的超高壓配電裝置廣泛采用的一種接線。

　　A．大型發(fā)電廠 B．變電站

　　C. 輸電線路 D. 配電線路

　　E．集控站

　　答案：A．B

　　2．無匯流母線接線

　　（1）單元接線及擴大單元接線：圖2G312032—9是由發(fā)電機與變壓器直接連接組成單元接線。如發(fā)電機一變壓器單元、發(fā)電機一變壓器一線路單元。由于發(fā)電機出口不設母線，短路時短路電流有所減少。發(fā)電機與三繞組自耦變壓器或普通三繞組變壓器組成單元時（限于容量125MW及以下機組），便于在一側停運時，另外兩側繼續(xù)運行，但變壓器三側均應裝設斷路器。200MW及以上大容量發(fā)電機一般都采用與雙繞組變壓器構成單元接線而不與三繞組變壓器組成單元接線。當發(fā)電廠具有兩種升高的電壓等級時，則裝設聯(lián)絡變壓器。

　　為了減少變壓器臺數(shù)和高壓側斷路器數(shù)目，并節(jié)省配電裝置占地面積，也可將兩臺發(fā)電機與一臺變壓器相連，組成擴大單元接線，如圖2G312032—10所示。

　　（2）橋形接線

　　當只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，可采用橋形接線。按照跨接于兩條線路之間的斷路器QF3（稱作橋聯(lián)斷路器）的位置，橋形接線可分為內橋形和外橋形，如圖2G312032—11所示。

　?、賰葮蚪泳€：如圖2G312032—11（a）所示，適用于輸電線路較長，故障幾率較高，而變壓器又不需經(jīng)常開斷的情況。線路故障僅斷開一臺斷路器，不影響變壓器運行，而變壓器故障或檢修需斷開兩臺斷路器。

　　②外橋接線：如圖2G312032—1l（b）

　　所示，適用于線路較短，且變壓器需經(jīng)常投切，或系統(tǒng)經(jīng)兩線路環(huán)網(wǎng)情況。

　?。?）角形接線：如圖2G312032—12所 示，角形接線的斷路器臺數(shù)等于回路數(shù)， 且每條回路都與兩臺斷路器相連接，檢修任一臺斷路器不致中斷該回路供電，隔離開關只在檢修時起隔離電源之用，不作操作電器。從而具有較高的可靠性。角形接 線是單環(huán)形接線，為減少因斷路器檢修而開環(huán)運行的時間，保證角形接線運行的可靠性，以采用三至五角形為宜，并且變壓器與出線回路宜作對角對稱布置。

　　角形接線適用于最終出線為3～5回的110kY及以上的配電裝置，不能用于有擴建可能的發(fā)電廠和變電站中。

　　例題：角形接線的斷路器臺數(shù)等于（ ）。

　　A. 母線數(shù) B. 回路數(shù)

　　C. 隔離開關數(shù) D．變壓器臺數(shù)

　　答案：B

　　例題：橋形接線按照跨接兩條線路之間的斷路器的位置不同，可分為（ ）。

　　A. 側橋接線 B．前橋接線

　　C. 內橋接線 D．外橋接線

　　E. 后橋接線

　　答案：C．D