电气主接线形式详解

一、有母线的电气主接线

【引导问题】

◆有母线的电气主接线形式有哪些？

◆哪些接线形式可以解决母线故障或检修全厂或全站停电的问题，为什么？

◆哪些接线形式可以解决出线断路器检修，该出线停电的问题，为什么？

（一）单母线接线

1.接线特点

当进线和出线回路数不止一回时，为了适应负荷变化和设备检修的需要，使每一回路引出线均能从任一电源取得电能，或任一电源被切除时，仍能保证供电，在引出回路与电源回路之间，用母线连接。单母线接线如图2- 43所示。

图2-43　单母线接线

单母线接线的特点是每一回路均经过一台断路器QF和隔离开关QS接于一组母线上。断路器用于在正常或故障情况下接通与断开电路。断路器两侧装有隔离开关，用于停电检修断路器时作为明显断开点以隔离电压，靠近母线侧的隔离开关称母线侧隔离开关（如QSB），靠近引出线侧的称为线路侧隔离开关（如QSL）。在电源回路中，若断路器断开之后，电源不可能向外送电能时，断路器与电源之间可以不装隔离开关，如发电机出口。若线路对侧无电源，则线路侧可不装设隔离开关。

2.优缺点分析

优点：简单清晰、设备少、投资少运行操作方便，有利于扩建。

缺点：可靠性和灵活性较差，母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所接的电源。与之相接的所有的电力装置，在整个检修期间均需停止工作。

3.典型操作

（1）线路停电操作。

以L4线路停电为例，操作步骤是：断开QF断路器，检查QF确实断开，断开QSL隔离开关，断开QSB隔离开关。

停电时先断开线路断路器后断开隔离开关，是因为断路器有灭弧能力而隔离开关没有灭弧能力，必须用断路器来切断负荷电流，若直接用隔离开关来切断电路，则会产生电弧造成短路。而停电操作时隔离开关的操作顺序是先断开负荷侧隔离开关QSL后断开母线侧隔离开关QSB，这是因为：如果在断路器未断开的情况下，发生线路隔离开关带负荷拉开关，将发生电弧短路，由于先断开线路隔离开关，故障点仍在线路侧，继电保护装置将跳开QF断路器，切除故障，这样只影响到本线路，对其他回路设备（特别是母线）运行影响甚少。若先断开母线侧隔离开关QSB后断开负荷侧隔离开关QSL，则故障点在母线侧，继电保护装置将跳开与母线相连接的所有电源侧开关，导致全部停电，扩大事故影响范围。

（2）线路送电操作。

以L4线路送电为例，操作步骤是：检查QF确实断开，合上QSB隔离开关，合上QSL隔离开关，合上QF断路器。

4.适用范围

单母线接线不能满足对不允许停电的重要用户的供电要求，一般用于6～220k V系统中，出线回路较少，对供电可靠性要求不高的中、小型发电厂与变电站中。

（二）单母线分段接线

1.接线特点

当引出线数目较多时，为提高供电可靠性，可用断路器或隔离开关将母线分段，成为单母线分段接线，如图2- 44所示。

图2-44　单母线分段接线

正常运行时，单母线分段接线有两种运行方式。

（1）正常运行时，分段断路器投入运行。

即两段母线并列运行的方式。当任一段母线故障时，继电保护动作，将分段断路器和故障段上的电源断路器跳开，非故障母线段不停电。

某一段母线的电源断开时，出线回路可以通过分段断路器从另一段母线上得到供电。

（2）正常运行时，分段断路器退出运行。

即两段母线分列运行的方式。当任一段母线故障时，继电保护动作，将故障段上的电源断路器断开，非故障段仍能正常工作。

某一段母线的电源断开时，该母线段上所有回路要停电。

为了限制短路电流，一般采取分列运行的方式，分段断路器配备用电源自动投入装置。

2.优缺点分析

优点：

（1）当母线发生故障时，仅故障母线段停止工作，另一段母线仍继续工作。

（2）两段母线可看成是两个独立的电源，提高了供电可靠性，可对重要用户供电。

缺点：

（1）当一段母线故障或检修时，该段母线上的所有支路必须断开，停电范围较大。

（2）任一支路断路器检修时，该支路必须停电。

3.适用范围

单母线分段接线与单母线接线相比提高了供电可靠性和灵活性。但是，当电源容量较大、出线数目较多时，其缺点更加明显。因此，单母线分段接线用于以下几种情况：

（1）电压为6～10k V时，出线回路数为6回及以上，每段母线容量不超过25MW，否则回路数过多，影响供电可靠性。

（2）电压为35～63k V时，出线回路数为4～8回为宜。

（3）电压为110～220k V时，出线回路数为3～4回为宜。

（三）单母线带旁路母线接线

为了在检修回路断路器时不至于造成该回路中断供电，可以设置旁路母线。

1.接线特点

旁路母线是通过旁路断路器与主母线WB相连，旁路母线通过旁路隔离开关与每一出线相连。旁路隔离开关倒闸操作用，如图2- 45所示。

图2-45　单母线带旁路母线接线

运行分析如下：

正常运行时，旁路断路器QFa和旁路隔离开关QSa均在断开位置，旁路母线WBa不带电。但QFa两侧的隔离开关处于合闸位置。

当检修出线断路器1QF时，旁路隔离开关QSa按等电位原则“先并后切”。

（1）先合旁路断路器QFa向旁路母线WBa充电，检查旁路母线WBa是否完好，使WBa带电。

（2）再合该回路旁路隔离开关1QSa，实现旁路与正常工作回路并联运行。

（3）再断开该回路出线断路器1QF。

（4）最后分别断开1QF两侧隔离开关1QSL和1QSB。使1QF退出运行，即可对1QF进行检修。

此时，线路1仍然保持供电。

主母线WB→旁路断路器QFa→旁路母线WBa→旁路隔离开关1QSa→对线路1供电，这是利用旁路断路器QFa替代1QF来完成通断电路及保护作用。

2.优缺点分析

优点：增设旁路母线后，检修与它相连的任一回路的断路器，该回路可以不停电，从而提高了可靠性。

缺点：旁路母线占地面积较大，而且增加了旁路断路器和旁路隔离开关，降低经济性。

3.适用范围

广泛用于110k V及以上的高压配电装置中。

当出线回路数不多时，旁路断路器利用率不高，可与分段断路器合用。

（四）双母线接线

1.接线特点

不分段的双母线接线如图2- 46所示。

图2-46　双母线接线

两组母线通过母线联络断路器（即母联断路器）连接；每一条引出线和电源支路都经一台断路器与两组母线隔离开关分别接至两组母线上。

2.优缺点分析

（1）可靠性高。可轮流检修母线而不影响正常供电。当采用一组母线工作、一组母线以备用方式运行时，需要检修工作母线，可将工作母线转换为备用状态后，便可进行母线停电检修工作；检修任一母线侧隔离开关时，只影响该回路供电；工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电；可利用母联断路器替代引出线断路器工作，使引出线断路器检修期间能继续向负荷供电。

（2）灵活性好。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。通过操作可以组成如下运行方式：

1）母联断路器断开，进出线分别接在两组母线上，相当于单母分段运行。

2）母联断路器断开，一组母线运行，一组母线备用。

3）两组母线同时工作，母联断路器合上，两组母线并联运行，电源和负荷平均分配在两组母线上，这是双母线常采用的运行方式。

（3）扩建方便。向双母线的左右任一方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的均匀分配，不会引起原有电路的停电。

（4）检修出线断路器时该支路仍然会停电。

（5）设备较多、配电装置复杂，运行中需要用隔离开关切换电路，容易引起误操作；同时投资和占地面积也较大。

3.适用范围

由于双母线接线具有较高的可靠性和灵活性，这种接线在大、中型发电厂和变电站中得到广泛的应用。一般用于引出线和电源较多、输送和穿越功率较大、要求可靠性和灵活性较高的场合。

（1）电压为6～10k V短路容量大，有出线电抗器的装置。

（2）电压为35～60k V出线超过8回或电源较多，负荷较大的装置。

（3）电压为110～220k V出线为5回及以上，或者在系统中居重要位置、出线为4回及以上的装置。

（五）双母线分段接线

Ⅰ母线用分段断路器分为两段，每段母线与Ⅱ母线之间分别通过母联断路器连接。这种接线较双母线接线具有更高的可靠性和更大的灵活性。当Ⅰ组母线工作，Ⅱ组母线备用时，它具有单母线分段接线的特点。Ⅰ组母线的任一分段检修时，将该段母线所连接的支路倒至备用母线上运行，仍能保持单母线分段运行的特点。当具有三个或三个以上电源时，可将电源分别接到Ⅰ组的两段母线和Ⅱ组母线上，用母联断路器连通Ⅱ组母线与Ⅰ组某一个分段母线，构成单母线分三段运行，可进一步提高供电可靠性。

双母线分段接线主要适用于大容量进出线较多的装置中。

双母线分段接线如图2-47所示。

适用范围：

（1）电压为220k V进出线为10～14回的装置。

图2-47　双母线分段接线

（2）在6～10k V配电装置中，当进出线回路数或者母线上电源较多，输送的功率较大时，短路电流较大，为了限制短路电流，选择轻型设备，提高接线的可靠性，常采用双母线分段接线，并在分段处装设母线电抗器。

（六）双母线带旁路接线

1.接线特点

旁路断路器可代替出线断路器工作，使出线断路器检修时，线路供电不受影响。双母线带旁路接线，正常运行多采用两组母线固定连接方式，即双母线同时运行的方式，此时母联断路器处于合闸位置，并要求某些出线和电源固定连接于母线上。两组母线固定连接回路的确定既要考虑供电可靠性，又要考虑负荷的平衡，尽量使通过母联断路器的电流很小。

双母线带旁路接线采用固定连接方式运行时，通常设有专用的母线差动保护装置。运行中，如果一组母线发生短路故障，则母线保护装置动作跳开与该母线连接的出线、电源和母联断路器，维持未故障母线的正常运行。然后，可按操作规程的规定将与故障母线连接的出线和电源回路倒换到未故障母线上恢复送电。

有专用旁路断路器的双母线带旁路接线如图2-48（a）所示。

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图2-48　双母线带旁路接线

（a）有专用旁路断路器的双母线带旁路接线；（b）旁路断路器兼作母联断路器；（c）母联断路器兼作旁路断路器

用旁路断路器代替某出线断路器供电时，应将旁路断路器与该出线对应的母线隔离开关合上，以维持原有的固定连接方式。

双母线带旁路接线大大提高了主接线系统的工作可靠性，当电压等级较高，线路较多时，因一年中断路器累计检修时间较长，这一优点更加突出。而母联断路器兼做旁路断路器的接线经济性比较好，如图2-48（c）所示，但是在代路过程中需要将双母线同时运行改成单母线运行，降低了可靠性。

2.适用范围

这种接线一般用在220k V线路4回及以上出线或者110k V线路有6回及以上出线的场合。

（七）一台半断路器接线

1.接线特点

有两组母线，每一回路经一台断路器接至一组母线，两个回路间有一台断路器联络，形成一串，每回进出线都与两台断路器相连，而同一串的两条进出线共用三台断路器，故而得名一台半断路器接线或称为二分之三接线。正常运行时，两组母线同时工作，所有断路器均闭合。

2.优缺点分析

（1）运行灵活可靠。正常运行时成环形供电，任意一组母线发生短路故障，均不影响各回路供电。

（2）操作方便。隔离开关只起隔离电压作用，避免用隔离开关进行倒闸操作。任意一台断路器或母线检修，只需拉开对应的断路器及隔离开关，各回路仍可继续运行。

（3）一般情况下，一台母线侧断路器故障或拒动，只影响一个回路工作。只有联络断路器故障或拒动时，才会造成两条回路停电。

（4）一台半断路器接线的二次线和继电保护比较复杂，投资较大，如图2-49所示。

为提高运行可靠性，防止同名回路（指两个变压器或两回供电线路）同时停电，一般采用交替布置的原则，即重要的同名回路交替接入不同侧母线；同名回路接到不同串上；把电源与引出线接到同一串上，这样布置，可避免联络断路器检修时，因同名回路串的母线侧断路器故障，使同一侧母线的同名回路一起断开。同时，为使一台半断路器接线优点更突出，接线至少应有三个串（每串为三台断路器）才能形成多环接线，可靠性更高。

图2-49　一台半断路器接线

3.适用范围

一台半断路器接线，目前在国内、外已较广泛应用于大型发电厂和变电站的330～500k V的配电装置中。当进出线回路数为6回及以上，在系统中占重要地位时，宜采用一台半断路器接线。

二、无母线的电气主接线

【引导问题】

◆无母线的电气主接线形式有哪些？

◆什么是“内桥内不便”“外桥外不便”？其适用范围分别是什么？

◆三角形接线和单元接线有哪些基本形式？适用范围分别是什么？

（一）桥形接线

适用于仅有两台变压器和两回出线的装置中。

1.内桥接线

（1）线路操作方便。

（2）正常运行时变压器操作复杂。

（3）在实际接线中可采用设外跨条来提高运行灵活性。

适用于：两回进线两回出线且线路较长、故障可能性较大和变压器不需要经常切换运行方式的发电厂和变电站中。

特点：内桥接线桥回路置于线路断路器内侧（靠变压器侧），此时线路经断路器和隔离开关接至桥接点，构成独立单元。而变压器支路只经隔离开关与桥接点相连，是非独立单元；变压器操作复杂。如变压器1T检修或发生故障，则需断开断路器1QF、3QF，使未故障线路L1供电受到影响，需经倒闸操作，拉开隔离开关QS1后，再闭合1QF、3QF才能恢复线路L1工作，这将造成该侧线路的短时停电，见图2-50。

2.外桥接线

外桥接线桥回路置于线路断路器外侧（远离变压器侧），此时变压器经断路器和隔离开关接至桥接点，构成独立单元；而线路支路只经隔离开关与桥接点相连，是非独立单元，见图2- 51。

图2-50　内桥接线

图2-51　外桥接线

线路投入与切除时，操作复杂。当线路检修或发生故障时，需断开两台断路器，并使该侧变压器停止运行，需经倒闸操作恢复变压器工作，这会造成变压器短时停电。

特点：

（1）变压器操作方便。

（2）线路投入与切除时，操作复杂。

（3）桥回路故障或检修时设内跨条。

适用范围：两进两出且线路较短、故障可能性小和变压器需常切换，线路有穿越功率通过。

增设跨条的作用：为了在检修线路断路器或联络断路器时不致影响其他回路的运行，减少系统开环的机会。

（二）多角形接线

1.优点

（1）断路器数目比分段单母线和不分段双母线接线少一台，却具有双母线接线的可靠性。

（2）不存在母线产生的影响。

（3）任一回路故障时，只跳开与它相连接的两台断路器，不会影响其他回路的正常工作。

（4）操作方便，不存在隔离开关误操作的事故。

2.缺点

（1）检修任何一台断路器时要开环运行，若再有一台断路器跳闸，将造成供电紊乱。

（2）在开环和闭环两种情况下工作。设备所流过的电流差别较大。

（3）由于运行方式变化大，使继电保护装置复杂。

（4）不便于扩建。

3.适应范围

一般用于回路数较少且不准备发展的110k V及以上的配电装置中。中、小型水电站中也有应用。

多角形接线如图2-52所示。

图2-52　多角形接线

（三）单元接线

单元接线适用于机组台数不多的大、中型不带近区负荷的区域发电厂以及分期投产或装机容量不等的无机端负荷的中、小型水电站，单元接线如图2-53所示。

1.发电机-变压器单元接线

发电机-双绕组变压器单元：G与T之间不装QF，可装QSG。

发电机-三绕组变压器单元：G与T之间可装QSG，有时可装3QF。

发电机-自耦变压器单元：G与T之间可装QSG，有时可装3QF。

（1）优点：

1）接线简化，使用的电器最少，操作简便，降低故障的可能性，提高了工作的可靠性。

2）配电装置简单，投资少，占地小。3）发电机出口短路电流小。

图2-53　单元接线

4）继电保护简单。

（2）缺点：任一元件故障或检修全停，检修时灵活性差。

（3）适用范围：

1）台数不多的大（b接线除外）中型不带近区负荷的区域发电厂。

2）分期投产或装机容量不等的无机端负荷的小型水电站。

图2-54　发电机-变压器扩大单元接线

2.发电机-变压器扩大单元接线

发电机-变压器扩大单元接线见图2-54。

（1）优点：

1）减少主变和主变侧QF的数量，以及节省高压配电装置占地面积，经济性较好。

2）任一台机组停机都不影响自用电的供电（可靠性好）。

（2）缺点：

1）当主变故障或检修时，两台机组均需停电。

2）检修一台发电机时，变压器轻载运行，损耗大，经济性差。

（3）适用范围：适用于机组容量不大的中、小型水电站。

3.发电机-变压器-线路单元接线

接线图见图2- 55。

图2-55　发电机-变压器-线路单元接线

（a）发电厂内不装2QF；（b）发电厂内装2QF

（1）在发电厂内不装2QF，见图2-55（a）。

优点：所需设备少，造价低；缺点：操作较麻烦（G、T、L检修时需断开1QF）。

1QF：正常运行时，通断电路；故障时，元件中任一元件（G、T、L）故障时，使1QF断开，并作用于发电机自动灭磁装置，使发电机停止运行。

（2）在发电厂内装2QF，见图2-55（b）。

优点：操作方便；缺点：造价高（G、T投入或退出，可操作2QF）。

2QF的两种常用接法：

1）2QF装在变压器高压侧：此方法常用。

2）2QF装在变压器低压侧：2QF必须采用低压大电流设备，价格贵，适用于小容量水电站。

（3）适用范围：由于简单经济但某一元件故障全停。只适用于停止该单元后，并不影响系统正常供电的小水电。