第八講 電力工程施工技術(shù)（2）

　　一、 內容提示

　　這一講主要介紹2G312030 電氣設備及主接線(xiàn)的基本知識

　　二、 重點(diǎn)難點(diǎn)

　　1. 電氣設備的分類(lèi)

　　2. 電氣主接線(xiàn)的基本接線(xiàn)形式

　　三、 大綱要求

　　熟悉電氣設備的分類(lèi)和電氣設備電氣主接線(xiàn)的基本接線(xiàn)形式

　　四、 內容講解 2G312030 熟悉電氣設備及主接線(xiàn)的基本知識

　　2G312031 電氣設備的分類(lèi)

　　發(fā)電廠(chǎng)變電站的主要工作是生產(chǎn)和輸送分配電能；根據負荷變化的要求，啟動(dòng)、調整和停止機組；對電路進(jìn)行必要的切換；不斷地監視主要設備的工作；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。根據生產(chǎn)上的要求，在發(fā)電廠(chǎng)變電站中裝設相應的電氣設備。

　　1．發(fā)電廠(chǎng)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(kāi)電路的開(kāi)關(guān)設備：斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)（塑料外殼式又稱(chēng)裝置式、框架式又稱(chēng)萬(wàn)能式）、接觸器（交流接觸器、磁力啟動(dòng)器）、閘刀開(kāi)關(guān)等。

　?。?）限制電流或過(guò)電壓的設備：

　?、匐娍蛊鳎壕€(xiàn)路電抗器、分段電抗器。

　?、诜览妆Ｗo裝置：避雷針、避雷線(xiàn)、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。

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

　?、俳涣鹘^緣監視裝置：小電流接地系統中發(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(xiàn)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(cháng)期帶一相接地運行，為此必須裝設交流絕緣監視裝置來(lái)監視對地絕緣狀況。

　?、谥绷鹘^緣監視裝置：發(fā)電廠(chǎng)變電站直流裝置中，發(fā)生一極接地時(shí)并不引起任何危害。但一極接地長(cháng)期工作是不允許的，因為在同一極的另一地點(diǎn)再發(fā)生接地時(shí)，就可能造成信號裝置、繼電保護和控制電路的誤動(dòng)作。當發(fā)生兩點(diǎn)接地時(shí)，會(huì )使斷路器跳閘。另外在有一極接地時(shí)，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長(cháng)期帶一點(diǎn)接地運行，為此需裝設直流絕緣監視裝置。

　?。?）直流設備：如蓄電池、硅整流器等。

　　例題：發(fā)電廠(chǎng)中接通和斷開(kāi)電路的開(kāi)關(guān)電氣設備一般包括（ ）。

　　A. 斷路器 B. 絕緣子

　　C．隔離開(kāi)關(guān) D．自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)

　　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

　?。?）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(xiàn)、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(jìn)行監察、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(dòng)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?jì)x表

　　C．接觸器 D．自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)

　　答案：B

　　例題：發(fā)電廠(chǎng)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(kāi)電路的開(kāi)關(guān)設備

　　C. 直流設備 D. 限制電流及過(guò)電壓設備

　　E．絕緣監察裝置

　　答案： A．B．D：

　　2G312032 電氣主接線(xiàn)的基本接線(xiàn)形式

　　在發(fā)電廠(chǎng)和變電站中發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、母線(xiàn)、電流互感器、電壓互感器和線(xiàn)路等相互之間的連接，必須滿(mǎn)足一定的要求，符合事物發(fā)展的規律，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(lái)發(fā)展等起著(zhù)決定性作用。所謂電氣主接線(xiàn)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的電路。

　　1．有匯流母線(xiàn)接線(xiàn)：

　　進(jìn)出線(xiàn)數量較多時(shí)，采用匯流母線(xiàn)作為中間環(huán)節，既便于電能的匯集和分配，又便于連接、安裝和擴建，使接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰，運行操作方便。

　?。?）單母線(xiàn)接線(xiàn)：?jiǎn)文妇€(xiàn)接線(xiàn)如圖2G312032—l所示，進(jìn)線(xiàn)是電源，出線(xiàn)指線(xiàn)路。如WI.1、WL2、WL3、WI．4，進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)統稱(chēng)回路。匯流母線(xiàn)W是進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)之間的中間環(huán)節，起匯集和分配電能的作用，所有進(jìn)出線(xiàn)均并列在母線(xiàn)上。

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

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

　?。?）單母線(xiàn)分段加裝旁路母線(xiàn)接線(xiàn)：如圖2G312032—3所示，為分段斷路器又兼旁路斷路器的典型接線(xiàn)形式。加裝旁路母線(xiàn)的目的，是在檢修出線(xiàn)斷路揣時(shí)，可以不中斷該回路的供電（圖中未接人旁路母線(xiàn)的回路，斷路器檢修時(shí)仍須停電）。W3為旁路母線(xiàn)（簡(jiǎn)稱(chēng)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(kāi)關(guān)。

　?。?）雙母線(xiàn)接線(xiàn)：如圖2G312032—4所示，具有兩組母線(xiàn)Wl、W2.每一回路經(jīng)一臺斷路器和兩組隔離開(kāi)關(guān)分別與兩組母線(xiàn)連接，母線(xiàn)之間通過(guò)母線(xiàn)聯(lián)絡(luò )斷路器QF（簡(jiǎn)稱(chēng)母聯(lián)）連接。在電力系統中，雙母線(xiàn)接線(xiàn)可以有以下三種運行方式：

　?、倌嘎?lián)QF斷開(kāi)，一組母線(xiàn)工作，另一組母線(xiàn)備用，全部進(jìn)出線(xiàn)接于運行母線(xiàn)上。

　?、谀嘎?lián)QF斷開(kāi)，進(jìn)出線(xiàn)分別接于兩組母線(xiàn)，雙母線(xiàn)采用單母線(xiàn)分段運行，此方式在變電站稱(chēng)為硬母線(xiàn)分段，可減少短路電流。

　?、勰嘎?lián)QF閉合，電源和饋線(xiàn)平均分配在兩組母線(xiàn)上。若連接方式固定，稱(chēng)為固定連接的雙母線(xiàn)運行方式，則繼電保護配置最簡(jiǎn)單。

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

　?。?）雙母線(xiàn)帶旁路母線(xiàn)接線(xiàn)：圖2G312032—6是具有專(zhuān)用旁路斷路器QF2的雙母線(xiàn)帶旁路母接線(xiàn)示意圖，QS3、QS4為線(xiàn)路的旁路隔離開(kāi)關(guān)。在檢修任一進(jìn)出線(xiàn)的斷路器時(shí)，都可以由旁路斷路器QF2及相應線(xiàn)路上的旁路隔離開(kāi)關(guān)代替，而不必中斷該回路的連續供電。

　?。?）一臺半斷路器接線(xiàn)：如圖2G312032—7所示，在母線(xiàn)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(chēng)為一臺半斷路器接線(xiàn)，又稱(chēng)二分之三接線(xiàn)。這種接線(xiàn)是大型電廠(chǎng)和變電站的超高壓配電裝置廣泛采用的一種接線(xiàn)。它具有較高的供電可靠性及運行靈活性。母線(xiàn)故障，只斷開(kāi)與此母線(xiàn)相連的斷路器，任何回路不停電。與雙母線(xiàn)類(lèi)的各種接線(xiàn)相比，其可靠性又有了提高。而且由于隔離開(kāi)關(guān)不作操作電器，減少了誤操作的幾率。這種接線(xiàn)形式是超高壓配電裝置的基本接線(xiàn)，得到廣泛應用，特別適用6—10回路的情況。

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

　　例題：在雙母線(xiàn)接線(xiàn)中，兩組母線(xiàn)之間一般通過(guò)（ ）連接。

　　A. 隔離開(kāi)關(guān) B．分段斷路器

　　C. 母線(xiàn)聯(lián)絡(luò )斷路器 D．出線(xiàn)斷路器

　　答案：C

　　例題：一個(gè)半斷路器接線(xiàn)是（ ）的超高壓配電裝置廣泛采用的一種接線(xiàn)。

　　A．大型發(fā)電廠(chǎng) B．變電站

　　C. 輸電線(xiàn)路 D. 配電線(xiàn)路

　　E．集控站

　　答案：A．B

　　2．無(wú)匯流母線(xiàn)接線(xiàn)

　?。?）單元接線(xiàn)及擴大單元接線(xiàn)：圖2G312032—9是由發(fā)電機與變壓器直接連接組成單元接線(xiàn)。如發(fā)電機一變壓器單元、發(fā)電機一變壓器一線(xiàn)路單元。由于發(fā)電機出口不設母線(xiàn)，短路時(shí)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(shí)（限于容量125MW及以下機組），便于在一側停運時(shí)，另外兩側繼續運行，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(xiàn)而不與三繞組變壓器組成單元接線(xiàn)。當發(fā)電廠(chǎng)具有兩種升高的電壓等級時(shí)，則裝設聯(lián)絡(luò )變壓器。

　　為了減少變壓器臺數和高壓側斷路器數目，并節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(xiàn)，如圖2G312032—10所示。

　?。?）橋形接線(xiàn)

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

　?、賰葮蚪泳€(xiàn)：如圖2G312032—11（a）所示，適用于輸電線(xiàn)路較長(cháng)，故障幾率較高，而變壓器又不需經(jīng)常開(kāi)斷的情況。線(xiàn)路故障僅斷開(kāi)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(kāi)兩臺斷路器。

　?、谕鈽蚪泳€(xiàn)：如圖2G312032—1l（b）

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

　?。?）角形接線(xiàn)：如圖2G312032—12所 示，角形接線(xiàn)的斷路器臺數等于回路數， 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(kāi)關(guān)只在檢修時(shí)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(xiàn)是單環(huán)形接線(xiàn)，為減少因斷路器檢修而開(kāi)環(huán)運行的時(shí)間，保證角形接線(xiàn)運行的可靠性，以采用三至五角形為宜，并且變壓器與出線(xiàn)回路宜作對角對稱(chēng)布置。

　　角形接線(xiàn)適用于最終出線(xiàn)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(chǎng)和變電站中。

　　例題：角形接線(xiàn)的斷路器臺數等于（ ）。

　　A. 母線(xiàn)數 B. 回路數

　　C. 隔離開(kāi)關(guān)數 D．變壓器臺數

　　答案：B

　　例題：橋形接線(xiàn)按照跨接兩條線(xiàn)路之間的斷路器的位置不同，可分為（ ）。

　　A. 側橋接線(xiàn) B．前橋接線(xiàn)

　　C. 內橋接線(xiàn) D．外橋接線(xiàn)

　　E. 后橋接線(xiàn)

　　答案：C．D