电气主接线形式综述

第一篇：电气主接线形式综述

电气主接线形式综述

学院：电气信息工程学院

班级：自动化10-02班

姓名：卢靖宇

学号：54100101022

5电气主接线形式综述

电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中，为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。定义

电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。一般在研究主接线方案和运行方式时，为了清晰和方便，通常将三相电路图描绘成单线图。在绘制主接线全图时，将互感器、避雷器、电容器、中性点设备以及载波通信用的通道加工元件（也称高频阻波器）等也表示出来。

对一个电厂而言，电气主接线在电厂设计时就根据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等，从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性等方面，经综合比较后确定。它的接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况。电气主接线又称电气一次接线图。

电气主接线应满足以下几点要求：

可靠性

主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负荷的供电。灵活性

主接线系统应能灵活地适应各种工作情况，特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时，能够通过倒换开关的运行方式，做到调度灵活，不中断向用户的供电。在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。

基本要求

电气主接线应满足下列基本要求：

①牵引变电所、铁路变电所电气主接应综合考虑电源进线情况（有无穿越通过）、负荷重要程度、主变压器容量和台数，以及进线和馈出线回路数量、断路器备用方式和电气设备特点等条件确定，并具有相应的安全可靠性、运行灵活和经济性。

②具有一级电力负荷的牵引变电所，向运输生产、安全环卫等一级电力负荷供电的铁路变电所，城市轨道交通降压变电所（见电力负荷、电力牵引负荷）应有两回路相互独立的电源进线，每路电源进线应能保证对全部负荷的供电。没有一级电力负荷的铁路变、配电所，应有一回路可靠的进线电源，有条件时宜设置两回路进线电源。

③主变压器的台数和容量能满足规划期间供电负荷的需要，并能满足当变压器故障或检修时供电负荷的需要。在三相交流牵引变电所和铁路变电所中，当出现三级电压且中压或低压侧负荷超过变压器额定容量的15%时，通常应采用三绕组变压器为主变压器。

④按电力系统无功功率就地平衡的要求，交流牵引变电所和铁路变、配电所需分层次装设并联电容补偿设备与相应主接线配电单元。为改善注入电力统的谐波含量，交流牵引变电所牵引电压侧母线，还需要考虑接入无功、谐波综合并联补偿装置回路（见并联综合补偿装置）。对于直流制干线电气化铁路，为减轻直流12相脉动电压牵引网负荷对沿线平行通信线路的干扰影响，需在牵引变电所直流正、负母线间设置550 Hz、650Hz等谐波的并联滤波回路。

⑤电源进（出）线电压等级及其回路数、断路器备用方式和检修周期，对电气主接线形式的选择有重大影响。当交、直流牵引变电所35 kV～220 kV电压的电源进线为两回路时，宜采用双T形分支接线或桥形接线的主接线，当进（出）线不超过四回路及以上时，可采用单母线或分段单母线的主接线；进（出）线为四回路及以上时，宜采用带旁路母线的分段单线线主接线。对于有两路电源并联运行的6kV～10 kV铁路地区变、配电所，宜采用带断路器分段的单母线接线；电源进线为一主一备时，分段开关可采用隔离开关。无地方电源的铁路（站、段）发电所，装机容量一般在2 000 kV·A以下，额定电压定为400 V或6.3 kV，其电气主接线宜采用单母线或隔离开关分段的单母线接线。

⑥交、直流牵引变电所牵引负荷侧电气接线形式，应根据主变压器类型（单相、三相或其他）及数量、断路器或直流快速开关类型和备用方式、馈线数目和线路的年运输量或者客流量因素确定。一般宜采用单母线分段的接线，当馈线数在四回路以上时，应采用单母线分段带旁路母线的接线。

经济合理

主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，做到经济合理，尽量减少占地面积，节省投资

电气主接线有以下几种：

1.6~220KV高压配电装置的主接线分为两种，一种是有汇流母线的接线：

包括：单母线接线；单母线分段接线；双母线接线；双母线分段接线；增设旁路母线或旁路隔离开关的接线；

另一种是无汇流母线的接线：包括：变压器-线路单元接线；桥形接线（内桥形接线和外桥形接线）3~5角形接线。

个别特殊情况下也是用一台半断路器接线。

2.330~500KV主接线有双母线三分段（或四分段）带旁路母线（或带旁路隔离开关）接线；一台半断路器接线；变压器-母线接线和3~5角形接线。

其他接线有：环形母线多分段接线；1有1/3台断路器接线。

3.大型电厂（总容量在1000MW以上）有发电机-变压器单元接线；发电机-变压器扩大单元接线；发电机--变压器-线路单元接线；一厂两战接线。

4.中小型（总容量在200~1000MW）电厂主接线有：发电机的连接方式；主变压器的连接方式；发电机电压配电装置的接线；限流电抗器的连接方式；无发电机电压配电装置的中型电厂接线。

采用何种主接线的形式要满足可靠性、灵活性和经济性三项基本原则

【单母线接线】

优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。

缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。

适用范围：6-10KV配电装置的出线回路数不超过5回；35-63KV配电装置出线回路数不超过3回；110-220KV配电装置的出线回路数不超过2回。

【单母线分段接线】

优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时；35KV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220KV配电装置出线回路数为3-4回时。

【 单母分段带旁路母线】

这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为35-110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。

【桥型接线】

1、内桥形接线

优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。

缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。

适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。

2、外桥形接线

优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。

缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。

适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。

【双母线接线】

优点：

1）供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。

2）调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。

3）扩建方便。向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。

4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。

缺点：

1）增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。

2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。

适用范围：6-10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；35KV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；110-220KV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110-220KV配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为4回及以上时。

【双母线分段接线】

双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的。由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题，而较容易实现分阶段的扩建优点。但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。占地面积较大。一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段

第二篇：第一节 电气主接线

第一节 电气主接线

电气主接线是发电厂、变电所及电网中汇集和分配电能的主电路，它把发电厂的主要电气设备，如发电机、变压器、断路器，隔离开关、电抗器等通过母线、电缆等相连接，并配置避雷器、互感器等保护测量装置，构成发电厂完整的电力生产系统。发电厂和变电所的电气主接线图是将电气一次设备用统一规定的图形和文字符号，按一定的顺序连接起来，用以表示发电厂发电、汇集和分配电能的电路图。

电气主接线的方式根据发电厂和变电所的规模及其在电力系统中的地位、电压等级、进出线回路数、电气设备的特点以及负荷的性质等条件决定。同时要满足供电可靠(保证对用户不间断供电)、运行灵活(便于调度、倒闸操作和扩建的余地)和经济合理(投资省、占地面积小、电能损耗少)等基本要求。为使电气运行人员熟悉发电厂和变电所的主接线，便于分析、处理事故和运行操作，在控制室里设有简化的主接线模型(单线表示的主接线图)，并将需经常操作的断路器、隔离开关、接地刀闸等模型元件与实际装置的位置信号对应相连，成为动态模拟盘，以便进行有效地监视。

发电厂和变电所主接线的基本环节是电源(发电机或变压器)和进出线；母线是中间环节，它起着汇集和分配电能的作用。

一、电气主接线的基本型式

常用的主接线形式可分为有母线和无母线两大类。

有母线的主接线形式包括单母线和双母线接线。单母线又分为单母线(不分段)，单母线分段、单母线分段带旁路等形式；双母线又分为单断路器双母线、双断路器双母线、双母线带旁路母线、串接断路器接线、双母线四分段等多种型式。

详细见:http://.cn/ebook/2007/B10034782/8.htm

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第三篇：浅析小型水电站电气主接线的设计型式

浅析小型水电站电气主接线的设计型式

摘 要：主接线是每个电站设计的重要组成部分，本文主要根据小型水电站电气主接线设计的特点、电气主接线的主要形式，对小型水电站电气主接线的接线方式进行简单分析。

关键词：小型水电站 电气主接线 接线方式

一、小型水电站电气主接线设计的特点

电气主接线是水电站电气设计的中心环节，它与电力系统、电站规模、枢纽布置、地形条件、动能参数及电站运行方式等因素密切相关，而且对电气设备布置、设备选择、继电保护和控制方式都有较大的影响。电气主接线设计的合理与否关系到电站长期安全、可靠、经济运行，因此电气主接线的设计是水电站总体设计的一个重要组成部分。

小型水电站电气主接线设计的特点是：水电站接入系统接线较为简单、回路数较少，电压等级一般为35KV、10KV，极少数为110KV，离负荷中心较近。电气主接线一般比较简单明了，容易实现自动化。

二、小型水电站电气主接线的主要形式

2.1 发电机电压接线与发电机——变压器的组合方式

一般小型水电站的主变压器数量多为一台，有的采用二台，因此，发电机电压侧 接线较为简单，常分为三种形式： 2.1.1单母线与单母线分段接线

这种接线方式简单明显，运行方便，配电装置投资少，便于扩建，并且可采用成套配电装置，简化电气布；由于接线清晰，对应性强，各操作单元之间互不影响，易于实现自动化，适用于装机容量小，对供电可靠性要求不高的水电站。

单母线接线在母线检修或故障时，将造成全厂停机。因此，有的电站采用单母线分段的接线方式，可靠性比单母线高，当一段母线检修或故障时，能保持另一段母线的发电机向系统供电，但是单母线分段接线方式的继电保护较为复杂。2.1.2 单元接线方式

发电机和主变器容量相匹配（有时容量相同），接线最清晰，故障影响范围最小，运行可靠、—1— 灵活、电气布置和继电保护均较简单。但主变压器和高压断器的数量比单母线多，投资大。在我区水电站主接中有极少数电站采用。2.1.3 扩大单元接线

小型水电站，尤其是容量较小的电站，若有二台发电机，往往优先采用扩大单元接线方式，只有1台主变压器。该接线方式在我区水电站得到广泛应用。扩大单元接线与单元接线相比较，能减少主变压器及其相应的高压设备，可简化电气布置。但是，若主变压器故障或检查时，会迫使二台机组容量不能送出。2.2 升高电压侧的接线方式

小型水电站一般采用两绕组变压器，即高压侧只有一种电压等级，有的水电站经过论证后也可采用三绕组变压器；即出现两种电压等级。小型水电站升高电压侧接线方式一般有以下四种： 2.2.1 变压器——线路组接线

此种接线最为简单、设备最少，布置简单，占地面积小，继电保护简单，但在主变压器、线路发生故障或检修时均停止向电网送电。2.2.2 单母线与单母线分段接线

这种接线在小型水电站较为常见。单母线接线的变压器、线路各自有自己的断路器，互不影响，继电保护简单，便于实现自动化、远动化；电气布置简单，扩建方便。但若线路断路器检修或故障需停电、母线故障或检修，全厂停电。为了克服这个缺点，可采用单母线分段接线。

对单母线或单母线分段接线，若要求提高可靠性、可增加旁路母线或旁路隔离开关，使线路侧断路器，检修时不影响停电。2.2.3 桥形接线

桥形接线适用于“两进两出”的水电站，在小型水电站电气主接线设计中，经常与单母线或单母线分段接线相比较。当两回线路有较大穿越功率时，若采用单母线接线方式，穿越功率必须经过两个断路器，而且单母线故障时，水电站全部容量不能送出，因此往往优先考虑采用穿越功率只经过一个断路器的外桥接线方式。

外桥接线适用于年利用小时数较低，担任调峰、变压器切合频繁，或线路较短、故障较少的电站。当有穿越动率时，采用外桥接线比内桥接线较为有利。而内桥接线适用于电站年利用小时数较高，主变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的电站。

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三、电气主接线的实质

小型水电站是指电站装机容量为：25000KW以下，机组容量为10000KW以下，出线电压不超过35KV的电站。促成小型水电站电气主接线的基本制约条件如下： 3.1 升压侧的制约条件

由于小型水电站装机容量小于25000KW，大多是无调节能力的季节性电站，及使有水库调节其能力也有限；一般来说，小型水电站升高电压侧常采用单母线接方式，不仅可以满足可靠性要求，也便于分期过渡，只有当用电负荷提出更高的要求或其它原因才有可能采用单母线分段的接线方式；当只有一台变压器及一条高压出线时采用变压器——线路组；桥型接线由于继电保护较复杂，采用很少，只有地方电网已形成环网，有穿越功率通过时又是“二进二出”的格局，才有必要考虑桥型接线。

3.2 发电机电压侧的制约因素

小型水电站的机组台数一般都在四台以下，应充分考虑地方电网运行方式对电站停机的要求及水能参数对电站开机台数的制约因素。

小型水电站采用单母线或单母线分段接线方式时，发电机电压侧的短路电流值及相应的发电机开关的参数成为制约条件；但也有对具备四台机组二个扩大单元及二台主变的小型水电站，在发电机电压侧二个扩大单元之间以隔离开关联结，正常时断开运行，当变压器故障检修一台时方接通，对运行方式有一定的灵活性。

单独单元接线，一般多用于一～三台机组的小型水电站，便于过渡，结线及继电保护简单，但高压侧设备较多，占地面积较大。

扩大单元接线，一般多用于二台机组的小型水电站，即二台机组可采用一个扩大单元，四台机组采用二个扩大单元，三台机组采用一个扩大单元和一个独立单元的组合。3.3 梯网接线

我区小型水电站建设从建国以来走过从无到有，不断壮大，梯级滚动开发的历程。因而梯级开发小型水电站不断增多，在构思梯网接线时，除了遵循小型水电站接线定型化的原则外，还应充分考虑到梯级各电站不仅有水的联系，还有电的联系，各个梯级电站往往以联络线集中到某个梯级电站向主网送电，个别电站送电电压也发展到110KV级，同时在梯级开发中，各梯级电站不是一次同时建成，有一个分期过渡的问题，这些因素均应在梯网接线中统一考虑。

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四、结语

电气主接线是小型水电站电气设计的中心环节，必须研究小型水电站的特点，总结设计和运行的经验教训，正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，在满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求的基础上，通过技术经济比较，合理地确定电气主接线方案。设计者应根据水能设计参数、机组台数、出线电压及出线回路数等，确定主接线方案；再进行全面的技术经济比较，推荐技术上可靠、经济上合理的方案，力求电站电气主接线的简单、灵活、可靠、投资省，有发展余地。

参考文献：

（1）小型水电站机电手册（电气一次）水利电力出版社（2）农村电气规划指南 水利电力出版社（3）小型水电站（电气一次）水利电力出版社

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第四篇：水电站电气主接线优化设计研究论文

摘要：水电站电气主接线设计合理与否直接影响到电力系统、水电站等安全运行。以某水电站为研究对象，设计了单母线接线、扩大单元接线等几种形式，通过对比其经济性、灵活性和可靠性，获得该电站最优电气主接线。

关键词：水电站；电气主接线；设计

电气主接线就是将发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电容器、互感器和避雷器等一次电气设备按照预期的生产流程构成的电能生产、转化、输送和分配的电气回路。其设计是大中小型水电站电气部分设计的重要组成之一，直接影响各种电气设备的选择、配电装置的布置以及继电保护的确定，对于建成后水电站的安全经济运行有着至关重要的作用。以往水电站电气主接线设计主要围绕短路计算，变压器、配电装置以及无功补偿装置等开展电气主接线具体设计，即重点在于短路计算和设备选型，对电气主接线方式分析不足。本文在总结电气主接线理论和工作经验的基础上，以某水电站为例，具体分析发电机侧和变压器侧均用单母线接线、发电机侧采用单元接线和扩大单元接线而变压器侧采用单母线接线、发电机侧单母线接线而变压器侧角形接线、电源单元及扩大单元而主变角形接线等方案的优劣，获得最优电气主接线设计方案，进而强调了电站电气主接线设计优化的重点。

1电气主接线设计原则

主接线设计应满足可靠性、灵活性和经济性等3项基本要求。具体要求如下：

1.1可靠性

供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先满足这个要求。可靠性的衡量标准具体如下：1）断路器检修时，系统的供电不宜受影响。

2）断路器或者母线发生故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间。

3）尽量避免发电厂，变电所全部停运的几率。

1.2灵活性

主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。

1）调度时，应可以灵活得投入和切除发电机变压器和线路，满足系统在事故运行方式、检修运行方式系统调度，并尽可能减少隔离开关的操作次数。

2）检修时，可以方便的停运断路器和其他继电保护装置，进行安全检修而不至于影响电力系统的管理运行和对用户的供电。

1.3经济性

1）主接线应尽量简单，以节省断路器、隔离开关、电压互感器和电流互感器、避雷器等一次设备。2）要使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备。

3）要能限制短路电流，以便于选择廉价的电气设备或者低耗电电器。

2水电站电气主接线设计方案

2.1研究对象

某水电站装机3台，电站单机容量为500kW、总装机容量为1500kW，发电机的出口电压为3kV，主变高压侧电压为35kV电压等级，经过一回线与系统相互连接。为此，根据发电厂电气主接线设计原理，设计4种方案如表1所示。

2.2具体方案

1）发电机侧和变压器侧均用单母线接线。如图1所示，整个配电装置发电机侧和变压器侧都有且仅各有一条母线（即单母线接线），不同的发电机进线和出线都分别通过隔离开关和断路器被连接到同一条母线上。因此各个电源可以通过母线不仅可以确保并列工作，又能让出线回路同时经过2个冗余的变压器从3个发电机上得到产生的电能。这种接线型式简单明了、所需设备较少、成本低，利于扩建及采用成套的配电装置。

2）发电机侧采用单元接线和扩大单元接线，变压器侧采用单母线接线。如图2所示，单元接线是电源与变压器低压侧间只装设刀闸，变压器高压侧装置断路器。这种接线型式接线简单、空间占用少、继保简单，任何一个元件的检修或者故障只会影响此单元的运行。单元接线会使主变和高压电气设备复杂，高压设备占用空间增多，投资相对较大。

3主接线设计对比分析

3.1经济性比较

由于本设计是小型水电站的电气初步设计，主要考虑经济型，灵活性及可靠性，表2是对电站所需变压器、隔离开关（刀闸）、断路器的数量初步预算。

3.2可靠性、灵活性对比

方案1由于不同的发电机进线和出线都分别通过隔离开关和断路器被连接到同一条母线上，检修及控制灵活性不高、可靠性差。当断路器检修时，整条回路需要全部停电检修。母线或隔离开关出现故障或检修时就要电站全部停电操作。方案2扩大单元接线是2台及以上的发电机连接1台主变，故障波及范围较大，主变检修或者出现故障时，此种接线将不能把2台机组容量送出，因此可靠性较差。方案3采用角形接线，该连接方式在任何一2016年10月机电技术台断路器故障或者检修时，闭环运行转变成开环运行，如若此时再有一处发生故障，将造成供电紊乱，因此可靠性降低。因为扩建困难，也不适合将来要扩建的电站。方案4可靠性比较高，检修维护方便。闭环运行有较高的可靠行及灵活性；检修任何一台断路器仅须断开断路器和两边的刀闸，操作简单无任何回路停电；断路器使用数量较少，投资省、占地少。

3.3综合分析

方案2虽然经济性较好，但多应用于4台及4台以上机组的电站比较实用，所以本设计电站不宜采用。方案3、4的电气设备投资相对而言比较多，灵活性也能满足设计要求，但是隔离开关需要带电倒闸操作，大大增加了误操作的概率，如果出现两处断路器故障，将导致供电紊乱且继保复杂，直接影响到了可靠性，因此也不是最佳方案。方案1虽然经济性性没有方案2可靠，但电能损失较小，而且不容易出现倒闸操作，可以降低事故率，这种方案对装机1500kW的电站来说非常实用。由于设计的水电站属于小型水电站，运用复杂且昂贵的接线方案增加成本不经济，在满足供电可靠和电能质量的条件下选择接线简单、运行灵活和操作简便的主接线，同时应尽可能降低投资、减少运行费用、满足扩建的要求。所以综合考虑之后，选取方案1作为最佳方案。

4结束语

本文以某小型水电站为例，设计了4种不同的电气主接线方案，并通过对比可靠性、灵活性和经济性，选择了最优的设计方案。设计分析过程表明，水电站主接线方案设计是主接线设计的基础，选择适合水电站条件的主接线方案，不仅能提高运行可靠性、降低经济成本，而且对后续短路计算和设备选型的可靠性与经济性也有着重要影响。

参考文献：

[1]孟祥萍，高嬿.电力系统分析[M].北京：高等教育出版社，2010.[2]肖朋.220kV变电站电气主接线方案的设计[J].电子世界，2016（12）：95-96.[3]李德政.矿井35kV变电所电气设备布置型式设计分析[J].山东工业技术，2016（2）：148-149.[4]宋均琪，崔东浩.天堂界风电场电气一次设计[J].水利水电工程设计，2016，35（1）：34-36.[5]冯永刚.发电厂电气一次专业设计浅析[J].科技视界，2016（5）：278-279.[6]张飞跃.黄家寨水电站电气一次设计[J].科技创新与应用，2015（1）：109-110.

第五篇：课程设计4：110kV变电站电气主接线及配电装置平面布置图的设计

电气工程及其自动化专业

电力系统方向课程设计任务书和指导书

题目： 110kV变电站电气主接线及配电装置平面布置图的设计

指导教师：江静

电气主接线及配电装置平面布置图课程设计任务书 题目： 110kV变电站电气主接线及配电装置

平面布置图的设计

一、课程设计的目的要求

使学生巩固和应用所学知识，初步掌握部分工程设计基本方法及基本技能。

二、题目：

110kV变电所电气主接线设计

三、已知资料

为满足经济发展的需要，根据有关单位的决定新建1座降压变电气。原始资料： 1变电所的建设规模 ⑴类型：降压变电气

⑵最终容量和台数：2×31500kVA：年利用小时数：4000h。2电力系统与本所连接情况

⑴该变电所在电力系统中的地位和作用：一般性终端变电所；

⑵该变电所联入系统的电压等级为110kV，出线回路数2回，分别为18公里与电力系统相连;25公里与装机容量为100MW的水电站相连。⑶电力系统出口短路容量：2800 MVA；

3、电力负荷水平

⑴高压10 kV负荷24回出线，最大输送2MW，COSΦ＝0.8，各回出线的最小负荷按最大负荷的70％计算，负荷同时率取0.8，COSΦ＝0.85，Tmax＝4200小时/年； ⑵24回中含预留2回备用； ⑶所用电率1％

4、环境条件

该所位于某乡镇，有公路可达，海拔高度为86米，土壤电阻系数Р＝2.5×104Ω.cm，土壤地下0.8米处温度20℃；该地区年最高温度40℃，年最低温度－10℃，最热月7月份其最高气温月平均34.0℃，最冷月1月份，其最低气温月平均值为1℃；年雷暴日数为58.2天。

四、设计内容

1、设计主接线方案

⑴确定主变台数、容量和型式

⑵接线方案的技术、经济比较，确定最佳方案 ⑶确定所用变台数及其备用方式。

2、计算短路电流

3、选择电气设备

4、绘制主接线图

5、绘制屋内配电装置图

6、绘制屋外配电装置平断面图

五、设计成果要求

1、设计说明书1份 编写任务及原始资料 ⑴编写任务及原始资料

⑵确定主变压器台数、容量和型式 ⑶确定主接线方案（列表比较）

⑷计算短路电流（包括计算条件、计算过程、计算成果）⑸选择高压电气设备（包括初选和校验，并列出设备清单）。

2、变电站电气主接线图1份

采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。接线按单线图绘制，仅在局部设备配置不对称处绘制三线图，零线绘成虚线。在主母线位置上注明配电装置的额定电压等级，在相应的方框图上标明设备的型号、规范。

3、屋内10kV配电装置图1份

采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。该图应能显示开关柜的排列顺序、各柜的接线方案编号、柜内的一次设备内容（数量的规格）及其连接，设备在柜内的大致部位，以及走廊的大致走向等。

4、屋外110kV配电装置平断面图1份

采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。该图应能显示各主要设备的布置位置及走廊的大致走向等。

5、编制设计说明书及计算书 六、日程安排

第一天：布置任务、介绍电气设备选择 第二天：电气主接线最佳方案的确定 第三天：短路电流计算

第四、五天：电气设备选择 第六天：绘制电气主接线图

第七天：绘制10kV配电装置订货图

第八天：绘制110kV配电装置平面布置图 第九天：绘制110kV户外配电装置断面图 第十天：整理设计说明书、考核 电气主接线及配电装置平面布置图课程设计指导书

第一节

一、主接线方案设计所需原始资料

设计主接线方案时，首先需要了解原始资料：

（一）水能资料

包括水电站的装机台数和容量，年装机利用小时数、调节性能、开发 形式等。

（二）电力系统资料

1．水电站在电力系统中的地位和作用； 2．电力系统的情况和参数； 3．与电力系统的耦合方式；

4．负荷的性质、重要程度、供电容量和输电距离； 5．厂用电的情况；

（三）气象情况

包括选择电气设备所需的各种温度等大气条件等

（四）其它有关资料

包括配电装置型式，各主要设备的保护方式等。

二、主变压器型式、台数和容量的确定

三、电气主接线方案的确定

（一）电气主接线的基本形式

（二）电气主接线方案的技术比较

根据任务书所列的已知资料，先拟出几个可能的电气主接线方案，先进行粗略的技术比较，筛选出2~3个满足供电可靠性和电能质量等要求的接线方案。最后进一步进行较详细的技术比较，确定出最佳方案。

技术比较一般从以下几个方面论证，分析其优缺点：

1．技术上的选择与灵活性； 2．供电的可靠性； 3．运行的安全性；

4．维护、检修方便以及布置的合理性；

5．继电保护的简化、适应运行人员的技术水平；

6．电气设备的制造问题、就地取材问题、占地面积问题等。

四、厂用电器

（一）厂用变压器的台数和容量

1．台数：有地区外来电源作备用或装机容量较小时，可采用一台，否则骨干电站应考虑两台；

2．备用方式：采用暗备用方式，若采用油浸式变压器，每台容量按70%

电气主接线方案设计 计算容量选择；若采用干式变压器，则每台容量按100%计算容量选择。

（二）厂用电源的引接原则

1．有母线的电气主接线，从电压等级较低的母线上引接厂用电源； 2．无母线的电气主接线，可从发电机——变压器之间分支上引接厂用电源。

（三）厂用电母线的接线方式

按厂用变台数进行分段或不分段，但必须装设备用电源自动投入装置（BZT）。

第二节

短路电流计算及电气设备选择

一、电气设备的配置：

（一）开关电器的配置原则

每一回路须有操作电器、保护和隔离电器。

根据设计任务书的要求及已知资料，在选定的电气主接线方案草图上配置开关电器时应考虑以下问题：

1．35KV屋外配电装置管理开关带接地刀闸问题

根据不同电气主接线具体情况需要，从检修、试验的安全角度出发，在隔离开关，在隔离开关的一侧或双侧装设接地刀闸。

2．接在主母线上的阀型避雷器与电压互感器合用一组隔离开关。3．厂用变压器高压侧一般采用熔断器作为操作、保护电器。

（二）互感器的配置

互感器的配置应充分满足保护及自动装置、测量、同期以及绝缘监察的 需要。

（三）其它

1．设备之间的连接方式

一般采用母线连接，当布置有困难时采用电力电缆连接。2．防雷保护即侵入波过电压的保护 3．通讯问题

二、短路计算条件

在短路电流计算之前，应先确定短路计算条件，包括以下内容： 1．计算电路图的确定

（1）系统容量及电抗的确定（已知系统部分参数时）；（2）最大运行方式的确定；（3）短路计算点的确定。2．短路计算时间的确定

三、短路电流的计算

1．根据电气设备选择的需要，短路电流应计算下列参数：

I‘’、Izt、Izt/

2、ich和 Ich

。2．短路电流计算步骤：

（1）选取基准Sj，Uj=Up，计算各元件电抗标么值，并绘制等值电路图

（2）网络化简，求各电源到短路点的综合电抗（3）短路电流计算

四、电气设备选择

主要选择下列设备：各电压级汇流主母线、断路器、隔离开关、熔断器、互感器、电力电缆、回路载流导体及绝缘子等。并对所选设备进行校验。

第三节

安装接线图

安装接线图是二次接线的主要施工图，也是提供厂家制造屏和柜的图纸。施工图经过施工和运行检修并修正后，就成为对二次回路进行维护、试验和检修的基本图纸。

安装接线图一般包括屏面布置图、端子排图、屏背面接线图三种。本设计是要求根据已知的二次原理展开图及所选用的设备，设计相应的屏内设备的屏面布置图，然后再由原理展开图及屏面布置图，设计出端子排图。最后根据以上三种图纸设计屏背面接线图。

一、屏面布置图

屏面布置图是加工、制造屏、台、盘和安装屏、台、盘上设备的依据。屏、台、盘上各设备的排列、布置系根据运行操作的合理性并适当考虑到维护和施工的方便而决定的，必须按照设备尺寸和设备之间的距离及一定的比例进行绘制。

二、端子排图

端子排图是表示屏、台、盘内需要装设端子排的数目、型式、排列顺序、位置，以及它与屏台排上设备和屏、台、盘外设备连接情况的图纸。

端子排土实际是屏背面接线图的一个组成部分，它主要是表示屏内设备与屏外设备的连接（电缆）情况。

三、屏背面接线图

屏背面接线图是以屏面接线图为基础，并以原理接线图为依据而绘制的接线图，它标明了屏上各个设备引出端子之间的连接情况，以及设备与端子之间的连接情况，它是一种指导屏上配线的图纸。

为了配线工作及识图的方便，在这种接线图中，对各设备和端子排一般都增加了一种采用“相对编号法”进行的编号，用以说明这些设备相互连接的关系。例如，甲接线柱上标了乙接线柱的编号，乙接线柱上标上甲接线柱的编号，这表明甲和乙两接线柱之间应连接起来。

第四节

配电装置布置图

配电装置是电气一次接线的工程实施，是发电厂及变电站的重要组成部分。它是按电气主接线的要求，由开关电器、载流导体和必要的辅助设备所组成的电工建筑物，在正常情况下用来接受和分配电能；发生事故时能迅速切断故障部分，以恢复非故障部分的正常工作。

一、绘制屋内配电装置订货图

屋内配电装置订货图是厂家根图形进设计、订货、安装的重要资料，厂家将根据订货图进行具体的配料。

二、屋内配电装置布置图

将屋内配电装置如成套开关柜合理地布置的屋内。

三、屋外配电装置平、断面图

将屋外配电装置布置合理在屋外的场地进行布置，即应满足对安全距离的要求，又应节约用地。

第五节

设计成果

一、绘制水电站电气主接线图

1．采用75×50cm方格纸，图形符号必须按国家新标准符号绘制，并有图框和标题栏，字体应采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。2．接线按单线图绘制，仅在局部设备配置不对称处绘制三线图，零线绘成虚线。

3．在主母线位置上注明配电装置的额定电压等级，在相应的方框图上表明设备的型号、规格。

二、绘制屋内配电装置配置图

1．采用50×375cm方格纸绘制。

2．设备的型号、规格和数量采用列表的形式。

三、绘制35kV屋外配电装置平断面图

1．两张图分别采用75×50cm和75×50cm图纸绘制。

2．屋外配电装置布置图应按与实际尺寸成比例画出，要求布置协调对称、美观。各元件的型号规格必须列在设备表中。

四、绘制设计说明书

1．任务及原始资料。

2．主变台数、容量及型式的确定（需论证）。3．主接线方案的确定（列表比较）。

4．短路电流计算（包括计算条件即计算电路图确定说明，计算过程和结果表）。

5．电气设备的选择。6．主要一次设备清单（包括设备名称、型号、规格、单位和数量等）。

7．其他需要说明的内容。