发电厂电气部分 第四章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁
电气主接线的基本要求和设计程序
主接线的基本接线形式
主变压器的选择
限制短路电流的方法
电气主接线设计举例
第四章 电气主接线及设计
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电气主接线设计原则和程序
————电气主接线是指一次设备的连接电路，又叫一次电路或电气主接线是指一次设备的连接电路，又叫一次电路或
主电路。它表示了电能产生、汇集、分配和传输的关系。主电路。它表示了电能产生、汇集、分配和传输的关系。
一、电气主接线设计的基本要求一、电气主接线设计的基本要求
主接线图一般画成单线图，用规定的图形和文字符号描主接线图一般画成单线图，用规定的图形和文字符号描
述实际的主电路连接情况。图上的主要元件有述实际的主电路连接情况。图上的主要元件有GG、、TT、、QFQF、、QSQS、、
TVTV、、TATA、母线和电抗器等设备。局部以三相表示（如、母线和电抗器等设备。局部以三相表示（如TVTV、、TATA
的配置）。图中描述的设备处于的配置）。图中描述的设备处于““正常状态正常状态””，即电路无电，即电路无电
压和无外力作用下的状态。压和无外力作用下的状态。QFQF、、QSQS处于断开位置。处于断开位置。
实际现场还应用实际现场还应用““主接线模拟图主接线模拟图””。。
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电气主接线的重要性：
电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体。它电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体。它
表明了各种设备的数量及连接情况。表明了各种设备的数量及连接情况。
电气主接线决定了可能存在的运行方式，影响着运电气主接线决定了可能存在的运行方式，影响着运
行的可靠性和灵活性。行的可靠性和灵活性。
电气主接线决定了电气设备的选择，配电装置的布电气主接线决定了电气设备的选择，配电装置的布
置。置。
电气主接线决定了继电保护和控制的方式。电气主接线决定了继电保护和控制的方式。
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11）根据系统和用户的要求，保证供电的可靠性）根据系统和用户的要求，保证供电的可靠性
供电可靠性是电力生产和分配的首要要求。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求。
因事故或因检修，导致的停电机会越少、停电影响范
围越小、停电时间越短、停电后恢复供电越快，供电
可靠性就越高。
与设备的可靠程度、运行管理水平、运行值班人员等
因素有密切关系。
必须与发电厂、变电所在系统中的地位和作用、接入
电力系统的方式以及所供负荷性质相适应，即主接线
的可靠性是相对的。
电气主接线设计的基本要求：电气主接线设计的基本要求：
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22）灵活性）灵活性
电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活转换运电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活转换运
行方式。包括：操作、调度、扩建的方便。行方式。包括：操作、调度、扩建的方便。
33）在满足上述前提下，保证经济性）在满足上述前提下，保证经济性
降低投资：节约设备；选用合理的设备；简化控制降低投资：节约设备；选用合理的设备；简化控制
和保护和保护
节约占地面积：合理选择主变节约占地面积：合理选择主变
降低运行费用：避免两级变压；减少电能损失降低运行费用：避免两级变压；减少电能损失
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二、电气主接线的设计程序二、电气主接线的设计程序
11、、对原始资料分析。对原始资料分析。包括：工程情况、电力系统情况、负荷包括：工程情况、电力系统情况、负荷
情况、环境情况、设备供货情况情况、环境情况、设备供货情况
22、主接线方案的拟定与选择。、主接线方案的拟定与选择。
33、短路电流计算和主要电器选择。、短路电流计算和主要电器选择。
44、绘制电气主接线图。、绘制电气主接线图。
55、编制工程概算。、编制工程概算。
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分为：有汇流母线和无汇流母线两大类
主接线的基本环节有三个：
电源（或进线）环节（通常指发电机或变压器）
母线环节
出线（或馈线）环节。
主接线的基本接线形式
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为什么要按有无汇流母线来划分？为什么要按有无汇流母线来划分？
进出线较多时，为提高供电可靠性，必须使每一个出进出线较多时，为提高供电可靠性，必须使每一个出
线能从任一电源获得供电。因此，最好的方法就是采用线能从任一电源获得供电。因此，最好的方法就是采用
母线，即电源不与出线直接相连，而是直接把电能送到母线，即电源不与出线直接相连，而是直接把电能送到
母线上，各个出线也连接在母线上来获取电能。母线上，各个出线也连接在母线上来获取电能。
母线用来汇集和分配电能，使主接线环节减少，简单母线用来汇集和分配电能，使主接线环节减少，简单
清晰，运行方便可靠，也有利于安装和扩建。清晰，运行方便可靠，也有利于安装和扩建。
缺点是：缺点是：开关设备开关设备QFQF、、QSQS增多，配电装置占地面积增增多，配电装置占地面积增
大。大。
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当进出线回数较少或相同时，可采用无母线的接线当进出线回数较少或相同时，可采用无母线的接线
方式，由发电机、变压器直接与出线相连，减少了开方式，由发电机、变压器直接与出线相连，减少了开
关设备和占地面积。关设备和占地面积。
对每一种基本接线形式，要求掌握：对每一种基本接线形式，要求掌握：
接线图：接线图：进出线环节如何与母线连接；开关设备进出线环节如何与母线连接；开关设备
如何连接，可能存在的运行方式和运行特点。如何连接，可能存在的运行方式和运行特点。
优缺点：优缺点：可靠性高或可靠性低及其具体体现。可靠性高或可靠性低及其具体体现。
适用场合：适用场合：适用的电压等级；适用的出线回数等。适用的电压等级；适用的出线回数等。
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一、有汇流母线的基本接线形式
(一) 单母线
((二二) ) 双母线双母线
1. 1. 单母线单母线
2. 2. 单母线分段单母线分段
3. 3. 单母线（分段）带旁路单母线（分段）带旁路
1. 1. 双母线双母线
2. 2. 双母线分段双母线分段
3. 3. 双母线（分段）带旁路双母线（分段）带旁路
4. 3/24. 3/2断路器接线断路器接线
5. 5. 变压器－母线组接线变压器－母线组接线
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(一) 单母线接线形式 1. 单母线：
WLWL：线路（出线）：线路（出线）
QS1/QS2QS1/QS2：电源隔离开关：电源隔离开关
QS3QS3：母线隔离开关：母线隔离开关
QS4QS4：线路隔离开关：线路隔离开关
QF1/QF2QF1/QF2：电源断路器：电源断路器
QF3QF3：出线断路器：出线断路器
WBWB：母线：母线
QS5QS5：接地开关：接地开关G1G1
QF3QF3
WBWB
G2G2
WL1WL1
QS4QS4
QS3QS3
QF1QF1
QS1QS1
QF2QF2
QS2QS2
WL2WL2 WL3WL3
QS5QS5
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G1G1
QF3QF3
WBWB
G2G2
WL1WL1
QS4QS4
QS3QS3
QF1QF1
QS1QS1
QF2QF2
QS2QS2
WL2WL2 WL3WL3
QS5QS5
单母线接线特点：单母线接线特点：
只有一组母线，所有只有一组母线，所有
电源和出线都经过一电源和出线都经过一
台台QFQF和和QSQS接至母线上。接至母线上。
母线保证发电机母线保证发电机G1G1、、
G2G2并列工作；同时任并列工作；同时任
何一条引出线都可以何一条引出线都可以
从母线上获得电源。从母线上获得电源。
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回路的基本组成：回路的基本组成：
每一回路均装设有断路每一回路均装设有断路
器器QFQF和隔离开关和隔离开关QSQS。。
断路器用于在正常和故障
情况下接通或断开电路。它
具有专用的灭弧装置，所以
可以开断、闭合正常的负荷
电流或开断短路故障电流。
断路器两侧均装设有隔离断路器两侧均装设有隔离
开关，用于断路器停电检修开关，用于断路器停电检修
时隔离电压。时隔离电压。
电源支路中，发电机和发电源支路中，发电机和发
电机出口断路器（电源断路电机出口断路器（电源断路
器）之间可以不装设隔离开器）之间可以不装设隔离开
关，因为断路器断开后，发关，因为断路器断开后，发
电机也必然处于停机状态。电机也必然处于停机状态。
在线路隔离开关在线路隔离开关(QS4)(QS4)的线的线
路侧，通常装有接地开关路侧，通常装有接地开关
（接地刀闸）。当线路停电（接地刀闸）。当线路停电
之后，合上作为接地线使用。之后，合上作为接地线使用。
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倒闸操作：倒闸操作：
““五防五防””
防止带负荷拉合隔离防止带负荷拉合隔离
开关开关
防止带地线合隔离开关防止带地线合隔离开关
防止带电挂接地线防止带电挂接地线
防止误拉合断路器防止误拉合断路器
防止误入带电间隔防止误入带电间隔
G1G1
QF3QF3
WBWB
G2G2
WL1WL1
QS4QS4
QS3QS3
QF1QF1
QS1QS1
QF2QF2
QS2QS2
WL2WL2 WL3WL3
QS5QS5
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倒闸操作：倒闸操作：
以投切线路以投切线路WL1WL1为例，顺为例，顺
序如下：序如下：
切除切除WL1WL1（断电）（断电）
拉开拉开 QF3 → QS4 → QS3 QF3 → QS4 → QS3
投入投入WL1WL1（送电）（送电）
合上合上 QS3 → QS4 → QF3 QS3 → QS4 → QF3G1G1
QF3QF3
WBWB
G2G2
WL1WL1
QS4QS4
QS3QS3
QF1QF1
QS1QS1
QF2QF2
QS2QS2
WL2WL2 WL3WL3
QS5QS5
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倒闸操作基本的操作原则是：倒闸操作基本的操作原则是：
• 操作操作QSQS必须是在必须是在QFQF断开的时候进行断开的时候进行
• 投入投入QSQS时，从电源侧往负荷侧合上时，从电源侧往负荷侧合上QSQS
• 退出退出QSQS时，从负荷侧往电源侧拉开时，从负荷侧往电源侧拉开QSQS
• 为了防止误操作，必须：为了防止误操作，必须：
• 严格执行操作票制度和监视制度（组织措施）严格执行操作票制度和监视制度（组织措施）
• 加装防止误操作的闭锁装置（技术措施）加装防止误操作的闭锁装置（技术措施）
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优点：接线简单、清晰，
所用电气设备少，操作
方便，投资小，便于扩
建； QS隔离开关不作为
操作电器，仅用作隔离
电压。
缺点：缺点：可靠性、灵活性可靠性、灵活性
较差。较差。
①①母线和母线侧隔离开母线和母线侧隔离开
关检修（清扫）时，期关检修（清扫）时，期
间所有回路必须停止工间所有回路必须停止工
作。作。
②②母线和母线侧隔离开母线和母线侧隔离开
关短路，关短路，QFQF母线侧绝缘母线侧绝缘
套管损坏时，所有电源套管损坏时，所有电源
回路断路器，均会因继回路断路器，均会因继
电保护动作而跳闸，所电保护动作而跳闸，所
有出线停电。有出线停电。
③③某一电源或出线断路某一电源或出线断路
器检修时，必须停止该器检修时，必须停止该
回路的工作。回路的工作。
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适用场合：适用场合：
纯粹的单母线不能满足纯粹的单母线不能满足
重要用户的要求，只适用重要用户的要求，只适用
于容量小、出线少的发电于容量小、出线少的发电
厂和变电所中。厂和变电所中。
如果采用成套配电装置，如果采用成套配电装置，
由于其工作可靠性高，也由于其工作可靠性高，也
可以对重要用户供电。如可以对重要用户供电。如
发电厂的厂用电就常采用发电厂的厂用电就常采用
单母线接线。单母线接线。
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2. 单母线分段
G1G1
QF3QF3
WBWB
G2G2
WL1WL1
QS4QS4
QS3QS3
QF1QF1
QS1QS1
QF2QF2
QS2QS2
WL3WL3 WL4WL4WL2WL2
QFdQFd
QFdQFd两侧的隔离开关用于两侧的隔离开关用于
检修检修QFdQFd时隔离电压。时隔离电压。
母线分段的数目取决于母线分段的数目取决于
电源的数目和功率、电电源的数目和功率、电
网的接线和电气主接线网的接线和电气主接线
的工作形式。一般在的工作形式。一般在22～～
33段。段。
引出线在各个母线段上引出线在各个母线段上
分配时，应尽量使各分分配时，应尽量使各分
段的功率平衡。段的功率平衡。
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运行方式：运行方式：
①①正常运行时，分段断路正常运行时，分段断路
器器QFdQFd断开。断开。
当任一电源故障，其电源当任一电源故障，其电源
QFQF自动跳闸断开时，在备自动跳闸断开时，在备
用电源自动投入装置用电源自动投入装置BZTBZT的的
作用下，分段断路器作用下，分段断路器QFdQFd自自
动接通，保证全部引出线动接通，保证全部引出线
继续供电。继续供电。
G1G1
QF3QF3
WBWB
G2G2
WL1WL1
QS4QS4
QS3QS3
QF1QF1
QS1QS1
QF2QF2
QS2QS2
WL3WL3 WL4WL4WL2WL2
QFdQFd
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②②正常运行时，分段断路正常运行时，分段断路
器器QFdQFd闭合。闭合。当任一母线发当任一母线发
生短路故障，在母线继电生短路故障，在母线继电
保护的作用下，保护的作用下，QFdQFd和连接和连接
故障段母线的电源故障段母线的电源QFQF自动自动
断开，则非故障段可以继断开，则非故障段可以继
续供电。避免了母线故障续供电。避免了母线故障
时全部回路都停电的情况。时全部回路都停电的情况。
因此，因此，用用QFdQFd分段的单母线分段的单母线
可以给重要负荷用户供电。可以给重要负荷用户供电。
此时，该重要用户须从两此时，该重要用户须从两
个母线段上引出两个回路，个母线段上引出两个回路，
保证两个电源供电。保证两个电源供电。
而两段母线同时故障的几而两段母线同时故障的几
率几乎为率几乎为00。。
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优点：优点：具有单母线接线简单、具有单母线接线简单、
经济、方便、易于扩建的特点。经济、方便、易于扩建的特点。
可靠性比纯粹单母线有所提高。可靠性比纯粹单母线有所提高。
①①母线或母线隔离开关发生故母线或母线隔离开关发生故
障时，仅有故障段停电，非故障时，仅有故障段停电，非故
障段可继续工作。障段可继续工作。
②②对重要用户，可以从不同分对重要用户，可以从不同分
段引出双回线，以保证可靠地段引出双回线，以保证可靠地
向其供电。向其供电。
缺点：每个母线段都相当于一缺点：每个母线段都相当于一
个单母线，可靠性较低个单母线，可靠性较低
①①当母线某分段检修或故障时，当母线某分段检修或故障时，
仍必须断开该段母线上的全部开该段母线上的全部
回路，因此，电源减少，部分回路，因此，电源减少，部分
用户供电受到限制和中断。用户供电受到限制和中断。
②②任一回路断路器检修时，该任一回路断路器检修时，该
回路仍必须停止工作。回路仍必须停止工作。
这个缺点对单母线这个缺点对单母线
((分段或不分段分段或不分段))都存在都存在
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(二)、双母线接线形式单母线接线形式简单，所用设备少，相对而言可靠性就单母线接线形式简单，所用设备少，相对而言可靠性就
低。不论是否母线分段，当母线（段）故障或母线隔离低。不论是否母线分段，当母线（段）故障或母线隔离
开关故障时，接在该母线（段）上的所有回路都必须停开关故障时，接在该母线（段）上的所有回路都必须停
电，故障排除后方能恢复供电。电，故障排除后方能恢复供电。
上述问题产生的原因，就在于每个回路只通过唯一的回上述问题产生的原因，就在于每个回路只通过唯一的回
路连接在唯一的一条母线上。路连接在唯一的一条母线上。
为了解决上述问题，保证对无备用电源的重要用户的连为了解决上述问题，保证对无备用电源的重要用户的连
续供电，可以增加一条母线，形成双母线接线形式。续供电，可以增加一条母线，形成双母线接线形式。
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1. 1. 双母线双母线
WL1WL1 WL2WL2
ⅡⅡ
ⅠⅠ
QS3QS3 QS4QS4
QS1QS1
QS2QS2
QFmQFm
QS5QS5 QS6QS6
QF1QF1
QS7QS7
接线形式：接线形式：
有两组母线有两组母线(Ⅰ(Ⅰ、、Ⅱ)Ⅱ)。。
每一个电源回路和每一个电源回路和
出线回路均通过一台出线回路均通过一台
断路器和两台隔离开断路器和两台隔离开
关分别接到两组母线关分别接到两组母线
上。上。
两组母线通过一台母联两组母线通过一台母联
断路器断路器QFmQFm相连。相连。
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运行方式：运行方式：
A. A. 一组母线工作，另一一组母线工作，另一
组母线备用组母线备用
母联母联 QFm QFm 断开，所断开，所
有进出线接在工作母有进出线接在工作母
线上的线上的QSQS全部闭合；全部闭合；
接在备用母线上的接在备用母线上的QSQS
全部断开。相当于单全部断开。相当于单
母线运行。母线运行。
任一组母线都可以是工作或备用。任一组母线都可以是工作或备用。
WL1WL1 WL2WL2
ⅡⅡ
ⅠⅠ
QS3QS3 QS4QS4
QS1QS1
QS2QS2
QFmQFm
QS5QS5 QS6QS6
QF1QF1
QS7QS7
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B. B. 两组母线并联运行两组母线并联运行
母联母联QFmQFm及两侧及两侧QSQS闭闭
合，两组母线均是工合，两组母线均是工
作母线。由于母线继作母线。由于母线继
电保护的要求，一般电保护的要求，一般
把电源和出线均匀分把电源和出线均匀分
布在两组母线上。布在两组母线上。某一回路固定的与某组母线相连，某一回路固定的与某组母线相连，
接在该组母线的接在该组母线的QSQS是闭合的，相当是闭合的，相当
于单母线分段运行。于单母线分段运行。
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运行特点：运行特点：
A. A. 检修母线时不影响正常供电检修母线时不影响正常供电
只需将要检修的那组
母线上的全部回路通
过倒闸操作转移到另
一组母线上即可。
这样的倒闸操作称之
为“倒母线”。
进行“倒母线”操作
时，必须严格遵循正
确的操作顺序，避免
误操作。
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例如当采用上述第一例如当采用上述第一
种工作备用运行方式种工作备用运行方式
时，为了检修工作母时，为了检修工作母
线线ⅠⅠ，须将母线，须将母线ⅡⅡ由由
备用转工作，母线备用转工作，母线ⅠⅠ
由工作转备用，则正由工作转备用，则正
确的操作顺序如下：确的操作顺序如下：
①①合上合上QS2QS2、、QS1QS1和和
QFmQFm，使，使ⅡⅡ组母线带电，组母线带电，
检查该母线是否完好。检查该母线是否完好。
②②依次合上各个回路依次合上各个回路
接在接在ⅡⅡ组母线侧的组母线侧的QSQS
，再依次断开各回路，再依次断开各回路
接在接在ⅠⅠ组母线侧的组母线侧的QSQS。。
③③拉开拉开QFmQFm，原工作，原工作
母线便退出工作，可母线便退出工作，可
以进行检修。以进行检修。
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B. 检修任一母线QS时，只影响
该回路供电
例如检修例如检修QS5QS5：断开：断开
QF1QF1和和QS7QS7，将电源和，将电源和
其余全部出线经其余全部出线经““倒倒
母线母线””操作转移到操作转移到ⅡⅡ
组母线工作，再断开组母线工作，再断开
QFmQFm。此时母线。此时母线ⅠⅠ不带不带
电，电，QS6QS6原来就是断开原来就是断开
的，因此的，因此QS5QS5两侧完全两侧完全
无电压。无电压。
WL1WL1 WL2WL2
ⅡⅡ
ⅠⅠ
QS3QS3 QS4QS4
QS1QS1
QS2QS2
QFmQFm
QS5QS5 QS6QS6
QF1QF1
QS7QS7
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C. C. 工作母线故障后，所有回路工作母线故障后，所有回路
能迅速恢复供电能迅速恢复供电
当工作母线发生短路故障时，所有电源回路当工作母线发生短路故障时，所有电源回路QFQF自动自动
跳闸。随后应断开各出线跳闸。随后应断开各出线QFQF和所有故障母线侧的和所有故障母线侧的QSQS
，再合上各回路备用母线侧的，再合上各回路备用母线侧的QSQS，最后合上电源、，最后合上电源、
出线出线QFQF。这样，所有回路不必等待故障排除即可迅。这样，所有回路不必等待故障排除即可迅
速恢复供电。速恢复供电。
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WL1WL1 WL2WL2
ⅡⅡ
ⅠⅠ
QS3QS3 QS4QS4
QS1QS1
QS2QS2
QFmQFm
QS5QS5 QS6QS6
QF1QF1
QS7QS7
D. D. 任一出线运行中的任一出线运行中的QFQF故障，故障，
拒动或不允许操作时，可利用拒动或不允许操作时，可利用
QFmQFm来代替。来代替。
例如用例如用QFmQFm代代QF1QF1：：
断开断开QF1QF1、、QS7QS7、、QS5QS5，，
用跨条短接用跨条短接QF1QF1。。
再合上再合上QS6QS6、、QS7QS7，合，合
上上QS2QS2、、QS1QS1、、QFmQFm，则，则
恢复恢复WL1WL1供电。供电。
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优点：优点：
缺点：缺点：
增加了母线长度，每回路多了一组母线增加了母线长度，每回路多了一组母线QSQS，从而配电，从而配电
装置架构增加，占地面积增大，投资增多。装置架构增加，占地面积增大，投资增多。
可靠性高，运行灵活，扩建方便可靠性高，运行灵活，扩建方便
同时，在由于母线故障或检修而进行倒闸操作时，同时，在由于母线故障或检修而进行倒闸操作时，QSQS
作为倒换操作电器，极为容易导致误操作。作为倒换操作电器，极为容易导致误操作。
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检修任一回路检修任一回路QFQF时，该回路必须停电。即使可以用母时，该回路必须停电。即使可以用母
联来代替，也需短时停电，而且这样检修期间为单母线联来代替，也需短时停电，而且这样检修期间为单母线
分段运行，可靠性有所降低。分段运行，可靠性有所降低。 （可以采取加装旁路母（可以采取加装旁路母
线来解决）线来解决）
当工作母线故障时，将造成整个配电装置在倒母线期当工作母线故障时，将造成整个配电装置在倒母线期
间停电。间停电。 （可以采取两组母线同时工作的运行方式或（可以采取两组母线同时工作的运行方式或
某组母线分段来解决）某组母线分段来解决）
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适用情况：适用情况：
由于可靠性高，广泛适用于由于可靠性高，广泛适用于66～～220kV220kV进出线较多，输送进出线较多，输送
和穿越功率较大，运行可靠性和灵活性要求高的场合。和穿越功率较大，运行可靠性和灵活性要求高的场合。
66～～10kV10kV，，当发电机电压负荷较大，出线较多，且有重当发电机电压负荷较大，出线较多，且有重
要用户时，有采用双母线的必要。要用户时，有采用双母线的必要。
3535～～60kV60kV，，出线超过出线超过88回，或连接电源较多，负荷较大回，或连接电源较多，负荷较大
时采用。这样检修设备比较方便。时采用。这样检修设备比较方便。
110110～～220kV220kV，，出线回数为出线回数为55回以上时采用。回以上时采用。
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2. 2. 双母线分段双母线分段
为了消除工作母线为了消除工作母线
故障时造成整个配故障时造成整个配
电装置停电的缺点，电装置停电的缺点，
可以将双母线接线可以将双母线接线
中的一组母线用断中的一组母线用断
路器分段，从而形路器分段，从而形
成双母线分段接线成双母线分段接线
形式。形式。
ⅢⅢ
ⅠⅠ ⅡⅡ
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原原ⅠⅠ组母线分为两组母线分为两
段（段（ⅠⅠ、、ⅡⅡ段），段），
原原ⅡⅡ组母线（组母线（ⅢⅢ段）段）
仍为备用，平时不仍为备用，平时不
带电。带电。
ⅠⅠ、、ⅡⅡ段母线各通段母线各通
过一台母联与母线过一台母联与母线
ⅢⅢ相连；相连； Ⅰ Ⅰ、、ⅡⅡ段段
母线间通过一台分母线间通过一台分
段断路器连接。段断路器连接。
ⅢⅢ
ⅠⅠ ⅡⅡ
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双母线分段既具有双母线分段既具有
单母线分段的特点，单母线分段的特点，
又具有双母线的特又具有双母线的特
点。点。
任一分段检修或故任一分段检修或故
障时，可将该分段障时，可将该分段
上所有回路转移至上所有回路转移至
备用母线，则备用备用母线，则备用
母线与完好分段通母线与完好分段通
过母联并列运行过母联并列运行。。
母线分段处可以加母线分段处可以加
装分段电抗器，限装分段电抗器，限
制短路电流水平。制短路电流水平。
优点：优点：可靠性、灵可靠性、灵
活性高，广泛应用活性高，广泛应用
于于66～～10kV10kV，进出，进出
线较多，输送和穿线较多，输送和穿
越功率较大时。越功率较大时。
缺点：缺点：增加了母联增加了母联
和分段和分段QFQF，增加了，增加了
投资和占地面积。投资和占地面积。
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(三) 带旁路母线的单母线和双母线接线1. 1. 单母线（分段）带旁路接线单母线（分段）带旁路接线
为了解决在检修断路器期间该回路必须停电的问题，
增加一条称为“旁路母线”的母线，该母线由“旁路断
路器”供电。在检修出线断路器时，就可以将该条线路
转移到旁路母线上，代替出线断路器工作。
(1) (1) 单母线带旁路单母线带旁路：：““专用旁路断路器专用旁路断路器””
(2) (2) 单母线分段带旁路：单母线分段带旁路：又包括又包括““专用旁路断路器专用旁路断路器””和和
““分段断路器兼作旁路断路器分段断路器兼作旁路断路器””两种接线。两种接线。
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(1) (1) 单母线带旁路：单母线带旁路：
专设旁路断路器专设旁路断路器QFpQFp和旁路和旁路
母线母线WBpWBp
接线特点：接线特点：
旁路断路器旁路断路器QFpQFp连接旁路连接旁路
母线母线WBpWBp和工作母线和工作母线WBWB。。
每一出线回路在线路隔每一出线回路在线路隔
离开关的线路侧再用一台离开关的线路侧再用一台
旁路隔离开关旁路隔离开关QSpQSp接至旁路接至旁路
母线母线WBpWBp上。上。
电源电源11
QF1QF1
WBWB
电源电源22
QS2QS2
QS1QS1 QS3QS3
QS4QS4
QFpQFp
WBpWBpQSpQSp
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优点：优点：
供电可靠性提高，保证了对供电可靠性提高，保证了对
重要用户的不间断供电，倒重要用户的不间断供电，倒
闸操作相对简单闸操作相对简单
缺点：缺点：
增加了设备，从而增大了投增加了设备，从而增大了投
资和占地面积资和占地面积
正常运行时：正常运行时：旁路断路器旁路断路器QFpQFp和每条出线的和每条出线的QSpQSp均均
是断开的，为单母线运行。这样，平时旁路母线不是断开的，为单母线运行。这样，平时旁路母线不
带电，减少故障可能带电，减少故障可能
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检修出线断路器检修出线断路器QF1QF1时：时：
先合上先合上QFpQFp两侧隔离开关，两侧隔离开关，
再合上再合上QFpQFp，旁母带电；，旁母带电；
合上合上QSpQSp，断开，断开QF1QF1、、QS2QS2、、
QS1QS1，这样，这样QF1QF1退出工作，该退出工作，该
线路经线路经WBWB、、QFpQFp、、WBpWBp、、QSpQSp
得到供电。得到供电。
电源电源11
QF1QF1
WBWB
电源电源22
QS2QS2
QS1QS1 QS3QS3
QS4QS4
QFpQFp
WBpWBpQSpQSp
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如果旁路母线同时与引出如果旁路母线同时与引出
线和电源回路连接（虚线线和电源回路连接（虚线
部分），则电源回路的断部分），则电源回路的断
路器可以和本回路的其它路器可以和本回路的其它
设备同时检修。设备同时检修。
电源电源11
QF1QF1
WBWB
电源电源22
QS2QS2
QS1QS1 QS3QS3
QS4QS4
QFpQFp
WBpWBpQSpQSp
但此时接线比较复杂，将使但此时接线比较复杂，将使
配电装置布置困难和增加建配电装置布置困难和增加建
造费用，所以旁路母线一般造费用，所以旁路母线一般
只与出线回路连接，即不包只与出线回路连接，即不包
括图中虚线部分。括图中虚线部分。
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(2) (2) 单母线分段带旁路：单母线分段带旁路：
①①专设旁路断路器专设旁路断路器 QFp QFp和和
旁路母线旁路母线 WBp WBp
正常运行时：正常运行时：
旁路断路器旁路断路器QFpQFp和每条出线和每条出线
的的QSpQSp均是断开的，为单母均是断开的，为单母
线分段运行。线分段运行。
检修出线断路器时：检修出线断路器时：倒闸操倒闸操
作与前类似作与前类似
可靠性有所提高，因为检修可靠性有所提高，因为检修
期间仍以单母线分段运行期间仍以单母线分段运行 电源电源11
WBWB
电源电源22
QFpQFp
WBpWBp
QFdQFd
QSpQSp
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②②分段断路器分段断路器 QFd QFd 兼作兼作
旁路断路器旁路断路器
正常运行时：正常运行时：
QFdQFd、、QS1QS1、、QS2QS2闭合，闭合，
QS3QS3、、QS4QS4断开，断开，QS5QS5（母线（母线
分段隔离开关）断开，分段隔离开关）断开，QSpQSp
断开，为单母线分段运行。断开，为单母线分段运行。
旁路母线旁路母线WBpWBp平时不带电。平时不带电。 电源电源11 电源电源22
QS3QS3
QS5QS5
QS4QS4
QFdQFd
QS1QS1 QS2QS2
QS7QS7
QS6QS6
QF1QF1
QSpQSp
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具体倒闸操作步骤如下：具体倒闸操作步骤如下：
电源电源11 电源电源22
QS3QS3
QS5QS5
QS4QS4
QFdQFd
QS1QS1 QS2QS2
QS7QS7
QS6QS6
QF1QF1
QSpQSp
目的目的 检查检查WBpWBp完好否完好否
合合 QS5QS5 QS4QS4 QFdQFd
分分 QFdQFd QS2QS2
目的目的 QFdQFd代代QF1QF1
合合 QSpQSp
分分 QF1QF1 QS7QS7 QS6QS6
检修检修QF1QF1时：时：
母线分段隔离开关母线分段隔离开关QS5QS5合上，合上，
使两段母线在检修期间并列使两段母线在检修期间并列
运行。旁路母线可接至任一运行。旁路母线可接至任一
段母线上。段母线上。
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分段断路器兼作旁路断路器的其它接线形式：分段断路器兼作旁路断路器的其它接线形式：WBpWBp WBpWBp WBpWBp
不设母线分段
隔离开关
正常运行时，WBp均带电，故障
几率大，但倒闸操作相对简单
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适用情况：
6～10kV一般不设旁路母线，因为供电负荷小，供电距
离短，而且一般可在网络中取得备用电源，同时大多为
电缆出线，事故跳闸次数很少。
35～60kV可不设旁路母线，因为重要用户多系双回线
供电，有可能停电检修断路器。其次，断路器年平均检
修时间短，通常为2－3天。
110110～～220kV220kV一般要设置旁路母线，一般要设置旁路母线，因为输送距离远，因为输送距离远，
功率大，停电影响长，断路器平均每年检修时间约需功率大，停电影响长，断路器平均每年检修时间约需55
－－77天。天。((采用六氟化硫断路器可不设旁路母线）采用六氟化硫断路器可不设旁路母线）
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2. 2. 双母线带旁路双母线带旁路
在检修某一回路断在检修某一回路断
路器时，为了不使路器时，为了不使
该回路停电，可采该回路停电，可采
取增设旁路母线的取增设旁路母线的
方法。方法。
(1)(1)双母线带旁路专双母线带旁路专
用旁路断路器用旁路断路器
电源电源11 电源电源22
ⅠⅠ
ⅡⅡ
WBpWBp
QFpQFp
QFmQFm
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正常运行时多采用正常运行时多采用
固定连接方式，固定连接方式，双双
母线同时运行，引母线同时运行，引
出线和电源回路平出线和电源回路平
均分配，固定工作均分配，固定工作
于某组母线上。这于某组母线上。这
样，负荷平衡，母样，负荷平衡，母
联上通过电流最小。联上通过电流最小。
220kV220kV出线出线55回及以回及以
上，上，110kV110kV出线出线77回回
及以上，及以上，一般应装一般应装
设专用旁路断路器设专用旁路断路器
电源电源11 电源电源22
ⅠⅠ
ⅡⅡ
WBpWBp
QFpQFp
QFmQFm
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(2)(2)为了节省断路器及配电装置间隔，可以用母联兼作为了节省断路器及配电装置间隔，可以用母联兼作
旁路或旁路兼作母联。旁路或旁路兼作母联。
ⅠⅠ
ⅡⅡ
WBpWBp
QFpQFp
QS3QS3
QS4QS4
QS1QS1 QS2QS2
.旁路兼作母联旁路兼作母联 运行方式以旁路为主。运行方式以旁路为主。
正常运行时，正常运行时，QFpQFp要起到母联要起到母联
的作用，因此的作用，因此QFpQFp、、QS1QS1、、QS3QS3、、
QS4QS4是闭合的，是闭合的，QS2QS2是断开的。是断开的。
此时，旁路母线此时，旁路母线WBpWBp带电。带电。
检修时，先转为单母线运行检修时，先转为单母线运行
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.母联兼作旁路母联兼作旁路
运行方式以母联为主。运行方式以母联为主。
正常运行时正常运行时，，QFmQFm按母联工作，按母联工作，
因此因此QFmQFm、、QS1QS1、、QS4QS4闭合，闭合，QS2QS2、、
QS3QS3断开。此时，断开。此时，旁路母线旁路母线WBpWBp
不带电不带电。。
ⅠⅠ
ⅡⅡ
WBpWBp
QFmQFm
QS3QS3
QS4QS4
QS1QS1 QS2QS2
检修时，合上检修时，合上QS2QS2，拉开，拉开QFmQFm
，， QS4QS4，变为单母线。再，变为单母线。再合上合上
QS3QS3，， QFm QFm ，，用用QFmQFm代替出线代替出线
QFQF。。
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(四) 3/2断路器及4/3断路器双母线接线
接线方式：
每两回进、出线占每两回进、出线占
用用33台断路器构成一台断路器构成一
串，接在两组母线串，接在两组母线
之间，因而称为之间，因而称为
““3/23/2断路器接线断路器接线””
，也称，也称““一台半断一台半断
路器接线路器接线””。。
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特点：特点：
①①可靠性高。可靠性高。任何一个任何一个
元件（一回出线、一台元件（一回出线、一台
主变）故障均不影响其主变）故障均不影响其
他元件的运行，母线故他元件的运行，母线故
障时与其相连的断路器障时与其相连的断路器
都会跳开，但各回路供都会跳开，但各回路供
电均不受影响。当每一电均不受影响。当每一
串中均有一电源一负荷串中均有一电源一负荷
时，即使两组母线同时时，即使两组母线同时
故障都影响不大。故障都影响不大。
发电厂电气部分 第四章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁
②调度灵活。正常运
行时两组母线和全部
断路器都投入运行，
形成多环状供电，调
度方便灵活。
③操作方便。只需操
作断路器，而不必利
用隔离开关进行倒闸
操作，从而使误操作
事故大大减少。隔离
开关仅供检修时隔离
电压用。
④检修方便。只检修
任一台断路器只需断
开该断路器自身，然
后拉开两侧的隔离开
关即可检修。检修母
线时也不需切换回路，
都不影响各回路的供
电。
发电厂电气部分 第四章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁
缺点：缺点：
①①占用断路器较多，占用断路器较多，
投资较大，同时使继投资较大，同时使继
电保护也比较复杂电保护也比较复杂
②②接线至少配成接线至少配成33串才串才
能形成多环状供电。能形成多环状供电。
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11、配串时应使同一用、配串时应使同一用
户的双回线路布置在户的双回线路布置在
不同的串中，电源进不同的串中，电源进
线也应分布在不同的线也应分布在不同的
串中。以避免在联络串中。以避免在联络
断路器故障时，使同断路器故障时，使同
一串中的两回出线或一串中的两回出线或
两回电源进线全部同两回电源进线全部同
时断开。时断开。
注意：注意：
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22、电源，负荷应采用、电源，负荷应采用
交叉布置。进出线应交叉布置。进出线应
装设隔离开关装设隔离开关
适用范围：3/2断路
器接线具有很高的可
靠性，是现代大型电
厂和变电所超高压
（330kV、500kV及以
上电压等级）配电装
置的常用接线形式。
发电厂电气部分 第四章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁作者： 版权所有(五)、变压器－母线组接线
接线方式：如图接线方式：如图
由于超高压系统的主变由于超高压系统的主变
压器均采用质量可靠、压器均采用质量可靠、
故障率很低的产品，所故障率很低的产品，所
以可以直接将主变压器以可以直接将主变压器
经隔离开关接到两组母经隔离开关接到两组母
线上，省去断路器以节线上，省去断路器以节
约投资。约投资。
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(五) 变压器－母线组接线
万一主变（如万一主变（如T1T1）故障）故障
时，即相当于与之相连时，即相当于与之相连
的母线（的母线（W1W1）故障，则）故障，则
所有靠近该母线的断路所有靠近该母线的断路
器均会跳闸，但并不影器均会跳闸，但并不影
响各出线的供电。主变响各出线的供电。主变
用隔离开关断开后，母用隔离开关断开后，母
线即可恢复运行。线即可恢复运行。
发电厂电气部分 第四章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁
当出线数为当出线数为55回及以上回及以上
时，各出线均可经双断时，各出线均可经双断
路器分别接到两组母线路器分别接到两组母线
上，可靠性很高。（如上，可靠性很高。（如
图中的图中的L1L1、、L2L2、、L3L3））
当出线数为当出线数为66回及以上回及以上
时，部分出线可以采用时，部分出线可以采用
3/23/2断路器接线形式，可断路器接线形式，可
靠性也很高。（如图中靠性也很高。（如图中
的的L4L4、、L5L5））
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((一一) ) 单元接线单元接线
二、无汇流母线的基本接线形式
特点是：断路器数量等于或少于出线回路数。可分为特点是：断路器数量等于或少于出线回路数。可分为
三大类：三大类：
((二二) ) 桥型接线桥型接线
1. 1. 发电机－变压器单元发电机－变压器单元
2. 2. 扩大单元扩大单元
3. 3. 发电机－变压器－线路单元发电机－变压器－线路单元
1. 1. 内桥内桥
2. 2. 外桥外桥
((三三) ) 角形接线角形接线 三角形、四角形、五角形三角形、四角形、五角形
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((一一))、单元接线、单元接线各元件串联相连，之间没有任何横向联系的接线。
1. 1. 发电机－变压器单元接线发电机－变压器单元接线
发电机电压等级不设母线，各台发电机直接与各自发电机电压等级不设母线，各台发电机直接与各自
主变压器连接，所有电能经变压器全部送入升高电压等主变压器连接，所有电能经变压器全部送入升高电压等
级（级（35kV35kV及以上）进入系统，供给远方用户。及以上）进入系统，供给远方用户。
由于发电机仅在升高电压侧并联工作，因此，在升由于发电机仅在升高电压侧并联工作，因此，在升
高电压侧必须有母线。高电压侧必须有母线。
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图(A)为发电机－双绕组变
压器单元接线。
由于两者不可能单独工作，
因此发电机和变压器容量相
同，之间可不装设断路器。
为了便于对发电机进行试验，
可设一组隔离开关。 厂用厂用
TT
GG
厂用厂用
TT
GG
(A)(A) (B)(B)
升高电压 升高电压
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图图(B)(B)为发电机－三绕组变为发电机－三绕组变
压器单元接线。压器单元接线。
若高、中压侧无电源，若高、中压侧无电源，GG和和
TT之间可不装设断路器。之间可不装设断路器。
若高、中压侧有电源，且高、若高、中压侧有电源，且高、
中压侧在发电机不工作时仍中压侧在发电机不工作时仍
需保持连接时，需保持连接时， G G和和TT之间之间
则需设断路器。则需设断路器。
厂用厂用
TT
GG
厂用厂用
TT
GG
(A)(A) (B)(B)
升高电压升高电压 升高电压升高电压
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优点：接线简单，电器数目
少，因而节约了投资和占地
面积，也减少了故障可能性，
提高了供电可靠性。
由于没有发电机电压母
线，因此在发电机和变压器
之间短路时的短路电流比有
母线时要小。
缺点：单元中任一元件检修
或故障，整个单元必须完全
停止工作。
适用场合：广泛应用于区域
性电厂、水电厂和大容量机
组的火电厂中。
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2. 2. 扩大单元接线扩大单元接线
为了减少变压器台数和升高电压侧断为了减少变压器台数和升高电压侧断
路器的数量，从而节约投资和占地面路器的数量，从而节约投资和占地面
积，可以采用两台发电机连接一台变积，可以采用两台发电机连接一台变
压器的扩大单元接线。如图：压器的扩大单元接线。如图：
TT
G1G1 G2G2
此时在发电机和变压器之间应装设断此时在发电机和变压器之间应装设断
路器。路器。
在中、小容量的发电机较多时可采用。在中、小容量的发电机较多时可采用。
火电厂、水电厂均可采用。火电厂、水电厂均可采用。
升高电压升高电压
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缺点：运行灵活性较差。尤其当检修
变压器时，需停两台发电机，影响较
大。因此，必须是电力系统允许和技
术经济合理时才采用。
扩大单元接线中，除了可以采用普通
双绕组变压器作主变外，还可以采用
分裂绕组变压器作主变。如图：
采用分裂绕组变压器作主变，采用分裂绕组变压器作主变，可以有可以有
效的限制发电机出口或变压器低压侧效的限制发电机出口或变压器低压侧
短路时的短路电流水平。短路时的短路电流水平。
TT
G1G1 G2G2
升高电压
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3. 3. 发电机－变压器－线路单元接线发电机－变压器－线路单元接线
当只有一台变压器和一条出线时，可
以采用发电机－变压器－线路单元接
线。即发电厂内不设升压站，把电能
直接送到附近的枢纽变电所。如图：
优点：节约了占地面积，只有机－炉
－电单元控制室，没有网络控制室。 TT
GG
LL
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(二) 桥型接线1. 1. 内桥接线内桥接线
接线特点：接线特点：出线各接有一台断路出线各接有一台断路
器，桥连断路器接在内侧（变压器，桥连断路器接在内侧（变压
器侧）。器侧）。
T1T1 T2T2
QFqQFq
QF1QF1 QF2QF2
QS1QS1 QS2QS2
WL1WL1 WL2WL2
正常运行时：正常运行时：出线所有断路器均出线所有断路器均
闭合（开环运行的四角形接线）闭合（开环运行的四角形接线）
适用于：适用于：3535～～220kV220kV，，线路较长线路较长
（故障几率大），雷击率较高和（故障几率大），雷击率较高和
变压器不需要经常切换的发电厂变压器不需要经常切换的发电厂
和变电所。和变电所。
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运行特点：运行特点：出线的投切很方便出线的投切很方便
出线故障，仅线路跳闸，其余出线故障，仅线路跳闸，其余
回路可继续供电回路可继续供电
T1T1故障，故障，QF1QF1、、QFqQFq自动跳闸，自动跳闸，
WL1WL1停电。拉开停电。拉开QS1QS1后，再合上后，再合上
QF1QF1、、QFqQFq，可恢复，可恢复WL1WL1供电。供电。
变压器的切除和投入比较复杂，变压器的切除和投入比较复杂，
而线路的投切很方便。而线路的投切很方便。
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2. 2. 外桥接线外桥接线
接线特点：接线特点：变压器进线各接有一变压器进线各接有一
台断路器，桥连断路器接在外侧台断路器，桥连断路器接在外侧
（线路侧）。（线路侧）。
适用于：适用于：3535～～220kV220kV，，线路较短线路较短
（故障几率小），而变压器按照（故障几率小），而变压器按照
经济运行要求需经常切换的发电经济运行要求需经常切换的发电
厂和变电所。当有穿越功率流过厂和变电所。当有穿越功率流过
厂、所时，也可采用外桥接线。厂、所时，也可采用外桥接线。T1T1 T2T2
QFqQFq
QF1QF1 QF2QF2
WL1WL1 WL2WL2
运行特点：运行特点：和内桥正好相反。和内桥正好相反。
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(三) 角形接线将几台断路器连接成环状，在每两台断路器的连接点处将几台断路器连接成环状，在每两台断路器的连接点处
引一回进线或出线，并在每个连接点的三侧各设置一台引一回进线或出线，并在每个连接点的三侧各设置一台
隔离开关，即构成隔离开关，即构成””角形接线角形接线””。如图所示：。如图所示：
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1. 1. 角形接线的优点角形接线的优点
①①使用的断路器数目少，使用的断路器数目少，
等于进出线回路数总和，等于进出线回路数总和，
比单母分段和双母线都少比单母分段和双母线都少
用一台断路器，经济。用一台断路器，经济。
②②每一个回路都可经两台每一个回路都可经两台
断路器从两个方向获得供断路器从两个方向获得供
电通路。任一台断路器检电通路。任一台断路器检
修时都不会中断供电。修时都不会中断供电。
③隔离开关只在检修断路器时用于隔离电压，不作为
操作电器，误操作的可能性大大减少，也有利于自动
化控制。
注意：应尽量把电源回路和负荷回路交叉布置，以避
免同时失去两个电源或断开两个负荷，提高供电可靠
性和运行的灵活性。
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2. 2. 角形接线的缺点角形接线的缺点
①①开环运行和闭环运行时工作电流相差很大，且每个回开环运行和闭环运行时工作电流相差很大，且每个回
路连接两台断路器，每台断路器又连着两个回路，所以路连接两台断路器，每台断路器又连着两个回路，所以
使继电保护整定和控制都比较复杂。使继电保护整定和控制都比较复杂。
②②在开环运行时，若某一线路或断路器故障，将造成供在开环运行时，若某一线路或断路器故障，将造成供
电紊乱，使相邻的完好元件不能发挥作用而被迫停运，电紊乱，使相邻的完好元件不能发挥作用而被迫停运，
降低了可靠性。降低了可靠性。扩建比较困难。扩建比较困难。
3. 角形接线的适用范围
适用于最终进出线回路数为3－5回的110kV及以上的配电
装置，特别在水电站中应用较多，因为角形接线相对占地
面积较小。
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((一一))、火力发电厂的电气主接线、火力发电厂的电气主接线
1. 1. 区域性火力发电厂区域性火力发电厂
特点：特点：没有发电机电压负荷，单机容量与总容量大。大没有发电机电压负荷，单机容量与总容量大。大
多建在大型煤炭基地或运煤方便的地方，而与负荷中心多建在大型煤炭基地或运煤方便的地方，而与负荷中心
距离较远。生产的电能全部经升压变压器升至较高电压距离较远。生产的电能全部经升压变压器升至较高电压
后送入系统。多为凝汽式电厂。后送入系统。多为凝汽式电厂。
多采用发电机－变压器单元接线、发电机－变压器－多采用发电机－变压器单元接线、发电机－变压器－
线路单元接线，升高为一个最多两个电压等级线路单元接线，升高为一个最多两个电压等级
220kV220kV－－500kV500kV的升高电压侧接线可靠性要求高，一般的升高电压侧接线可靠性要求高，一般
采用双母线、双母线带旁路、一台半断路器等接线采用双母线、双母线带旁路、一台半断路器等接线
三、典型主接线分析三、典型主接线分析
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2. 2. 地方性火力发电厂地方性火力发电厂
特点：特点：
单机容量和总装机容量都较小，一般都建在负荷中心附单机容量和总装机容量都较小，一般都建在负荷中心附
近（城市边缘），因而有大量发电机电压负荷。所发出近（城市边缘），因而有大量发电机电压负荷。所发出
的电能有较大部分以发电机电压（的电能有较大部分以发电机电压（10kV10kV）经线路直接送）经线路直接送
到附近的用户，或升至到附近的用户，或升至35kV35kV送到稍远些的用户。在满足送到稍远些的用户。在满足
这些地方负荷后，剩余的电能才升压到这些地方负荷后，剩余的电能才升压到110kV110kV或或220kV220kV电电
压送入系统。在本厂发电机故障或检修时，可由系统倒压送入系统。在本厂发电机故障或检修时，可由系统倒
送电能给地方负荷，多为热电厂。送电能给地方负荷，多为热电厂。
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发电机电压等级均设母线发电机电压等级均设母线
一般采用单母线（或分段）和双母线（或分段）。
发电机电压负荷大多通过电缆馈线引出。根据情
况考虑加装母线分段电抗器或电缆出线电抗器。
升高电压等级均设母线升高电压等级均设母线
在满足发电机电压负荷的前提下，在满足发电机电压负荷的前提下，100MW100MW及以上机及以上机
组，多采用单元接线直接接至升高电压母线组，多采用单元接线直接接至升高电压母线
升高电压母线应根据多方面因素（如电压等级、出升高电压母线应根据多方面因素（如电压等级、出
线回数、用户性质、与系统交换功率大小等）确定。线回数、用户性质、与系统交换功率大小等）确定。
升高电压等级一般不超过两级。升高电压等级一般不超过两级。
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(二)、水力发电厂的电气主接线1. 1. 特点特点
22）水轮机组起停迅速，常用作系统备用或调峰，因此）水轮机组起停迅速，常用作系统备用或调峰，因此
主接线应该力求简单，以利用自动化装置进行操作，避主接线应该力求简单，以利用自动化装置进行操作，避
免误操作。免误操作。
11）建在有水能资源处，一般离负荷中心很远，没有发）建在有水能资源处，一般离负荷中心很远，没有发
电机电压负荷或很小，电能全部升压后送入系统。因此，电机电压负荷或很小，电能全部升压后送入系统。因此，
主接线中可不设发电机电压母线，多采用发电机－变压主接线中可不设发电机电压母线，多采用发电机－变压
器单元接线或扩大单元接线。单元接线能减少配电装置器单元接线或扩大单元接线。单元接线能减少配电装置
占地面积，也便于水电厂自动化调节。占地面积，也便于水电厂自动化调节。
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44）水力发电厂的装机台数和容量大都一次确定，高压）水力发电厂的装机台数和容量大都一次确定，高压
配电装置也一次建成，不考虑扩建问题。这样，除可采配电装置也一次建成，不考虑扩建问题。这样，除可采
用单母线分段、双母线、双母线带旁路及用单母线分段、双母线、双母线带旁路及3/23/2断路器接断路器接
线外，桥型和多角形也应用较多。线外，桥型和多角形也应用较多。
33）受地形限制，应尽量采用简化的接线，减少变压器）受地形限制，应尽量采用简化的接线，减少变压器
和断路器的数量，使配电装置紧凑，缩小占地面积。和断路器的数量，使配电装置紧凑，缩小占地面积。
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2. 2. 大型水力发电厂的电气主接线大型水力发电厂的电气主接线
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通常，变电所高压侧的主接线，应尽可能采用断路器通常，变电所高压侧的主接线，应尽可能采用断路器
数目较少的接线，以节省投资，减少占地面积。数目较少的接线，以节省投资，减少占地面积。
随出线回数的不同，可采用桥形、单母线、双母随出线回数的不同，可采用桥形、单母线、双母
线及角形等接线。线及角形等接线。
如果高压侧为超高压等级，又是重要的枢纽变电如果高压侧为超高压等级，又是重要的枢纽变电
所，宜采用双母线分段带旁路接线或一台半断路器所，宜采用双母线分段带旁路接线或一台半断路器
接线。接线。
变电所低压侧的主接线，常采用单母线分段或双母线，变电所低压侧的主接线，常采用单母线分段或双母线，
以便于扩建。以便于扩建。
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主变：主变：用来向电力系统或用户输送功率的变压器用来向电力系统或用户输送功率的变压器
联络变：联络变：用于两个电压等级间交换功率的变压器用于两个电压等级间交换功率的变压器
厂用变：厂用变：供本厂自用功率的变压器供本厂自用功率的变压器
台数选多，容量选大了：台数选多，容量选大了：投资大，占地面积大，运投资大，占地面积大，运
行损耗大。行损耗大。
台数选少，容量选小了：台数选少，容量选小了：满足不了可靠性要求及负满足不了可靠性要求及负
荷（发展）的需要。荷（发展）的需要。
主变压器的选择
一、变压器容量和台数的确定
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1. 1. 确定发电厂主变容量的基本原则：确定发电厂主变容量的基本原则：
(1)(1)单元接线，无发电机电压母线单元接线，无发电机电压母线
主变容量与发电机容量应相匹配。主变容量与发电机容量应相匹配。
厂用厂用
TT
GG
例如：例如：发电机容量发电机容量PPGGMWMW，功率因数，功率因数cosΦcosΦ ，，
厂用电率厂用电率kkpp,,则则变压器容量为变压器容量为
SSTT = = (1 (1––kkpp)/ cosΦ)/ cosΦ
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(2)(2)有发电机电压母线，即有有发电机电压母线，即有
发电机电压负荷和剩余功率发电机电压负荷和剩余功率
此时，主变连接在发电机电此时，主变连接在发电机电
压母线和升高电压母线之间。压母线和升高电压母线之间。
G1G1
WBWB
G2G2
T1T1 T2T2
110110
①所有机组满发，地方负
荷最小，扣除厂用后，保
证送出全部剩余功率。
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2××
SST1T1 = S = ST2T2
2×502×50－－1515－－2×50×102×50×10％％
= =
==
例如：PG=50MW，地方负荷最小15MW，厂用电率10％，
功率因数，则主变T1、T2容量应为：
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②②电厂最大一台机组因故障电厂最大一台机组因故障
或检修停电，而地方负荷最或检修停电，而地方负荷最
大时，主变应能保证从系统大时，主变应能保证从系统
倒送功率满足需要。倒送功率满足需要。
③③若发电机电压母线上接有两台及以上的主变，其中若发电机电压母线上接有两台及以上的主变，其中
最大一台退出运行时，应能输送母线最大剩余功率最大一台退出运行时，应能输送母线最大剩余功率7070
％及以上。％及以上。
为了保证可靠性，接在发电机电压母线上的主变台为了保证可靠性，接在发电机电压母线上的主变台
数一般不少于数一般不少于22台。台。
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2. 2. 确定发电厂联络变容量的基本原则：确定发电厂联络变容量的基本原则：
①①满足两种电压等级在不同运行方式下，有功和无功满足两种电压等级在不同运行方式下，有功和无功
的交换。的交换。
②②容量一般不应小于接在两种电压母线上的最大一台容量一般不应小于接在两种电压母线上的最大一台
机组的容量，保证当该机组停电时，通过联络变送电。机组的容量，保证当该机组停电时，通过联络变送电。
③③联络变一般只选一台。在中性点接地方式允许的条联络变一般只选一台。在中性点接地方式允许的条
件下，以选自耦变压器为宜。件下，以选自耦变压器为宜。
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3. 3. 确定变电所主变容量的基本原则：确定变电所主变容量的基本原则：
一般应按一般应按55～～1010年规划负荷来选择。年规划负荷来选择。
(1)(1)主变容量：主变容量：
重要变电所：重要变电所：应考虑当一台主变停运时，其余变压器应考虑当一台主变停运时，其余变压器
容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足ⅠⅠ类及类及ⅡⅡ类类
负荷的供电。负荷的供电。
L0：初期负荷；m：年负荷增长率；t：年数
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(2)(2)主变台数：主变台数：
为保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时为保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时
影响供电，影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。变电所中一般装设两台主变压器。对对110kV110kV
及以下终端或分支变电所，如只有一个电源或变电所的及以下终端或分支变电所，如只有一个电源或变电所的
重要负荷可由低压侧取得备用电源时，可只装设一台主重要负荷可由低压侧取得备用电源时，可只装设一台主
变压器。变压器。
一般变电所：一般变电所：当一台主变停运时，其余变压器容量应当一台主变停运时，其余变压器容量应
能满足全部负荷的能满足全部负荷的7070％～％～8080％。％。
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二、主变压器型式的选择1. 1. 三相变压器与单相变压器三相变压器与单相变压器
在在330kV330kV及以下系统中，及以下系统中，一般应选用三相变压器。因为一般应选用三相变压器。因为
单相变压器组相对投资较大，占地多，运行损耗大，配单相变压器组相对投资较大，占地多，运行损耗大，配
电装置复杂。电装置复杂。
考虑到制造能力和运输条件时，可以用两台小容量三相考虑到制造能力和运输条件时，可以用两台小容量三相
变压器或单相变压器组。变压器或单相变压器组。
500kV500kV以上系统中，以上系统中，可靠性要求特别高，应综合考虑，可靠性要求特别高，应综合考虑，
进行技术经济比较来确定。进行技术经济比较来确定。
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2. 2. 双绕组变压器和三绕组变压器双绕组变压器和三绕组变压器
有两个升高电压等级时，优先采用三绕组变压器。有两个升高电压等级时，优先采用三绕组变压器。
但要保证每个绕组的实际通过容量达到额定容量的但要保证每个绕组的实际通过容量达到额定容量的1515％％
及以上，否则未充分利用。及以上，否则未充分利用。
容量为容量为200MW200MW及以上的机组，及以上的机组，发电机出口回路和厂用分发电机出口回路和厂用分
支回路大多采用分相封闭母线，此时宜采用双绕组变压支回路大多采用分相封闭母线，此时宜采用双绕组变压
器作主变，然后通过联络变和其它电压等级联系。器作主变，然后通过联络变和其它电压等级联系。
联络变宜选三绕组变压器联络变宜选三绕组变压器。。
当两个升高电压等级均为中性点直接接地的系统时，优当两个升高电压等级均为中性点直接接地的系统时，优
先用自耦变压器。先用自耦变压器。
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注意升压和降压型三绕组变压器的区别。注意升压和降压型三绕组变压器的区别。
采用扩大单元接线时，可选用低压分裂绕组变压器。采用扩大单元接线时，可选用低压分裂绕组变压器。
3. 3. 普通型变压器与自耦变压器普通型变压器与自耦变压器
与同容量的普通变压器相比，自耦变压器消耗材与同容量的普通变压器相比，自耦变压器消耗材
料少、体积小、重量轻、造价低，同时功率损耗也低，料少、体积小、重量轻、造价低，同时功率损耗也低，
输电效率较高，便于运输和安装。在输电效率较高，便于运输和安装。在220kV220kV及以下降及以下降
压变电所中应用很广泛。压变电所中应用很广泛。
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4. 4. 无载调压变压器无载调压变压器与与有载调压变压器有载调压变压器
无载调压变压器无载调压变压器必须在停电的情况下才能调节其高压绕必须在停电的情况下才能调节其高压绕
组的分接头，从而改变变压器的变比以达到调节低压侧电组的分接头，从而改变变压器的变比以达到调节低压侧电
压的目的。其调压范围较小，一般在压的目的。其调压范围较小，一般在±5%±5%以内。一年中只以内。一年中只
能调节能调节11－－22次，电力系统广泛使用的变压器大多数是无载次，电力系统广泛使用的变压器大多数是无载
调压变压器。调压变压器。
有载调压变压器有载调压变压器具有专用的分接头切换开关，能够在不具有专用的分接头切换开关，能够在不
停电（带着负载）的情况下改变分接头位置进行调压。其停电（带着负载）的情况下改变分接头位置进行调压。其
调压范围较大，一般为调压范围较大，一般为15%15%以上甚至可达以上甚至可达30%30%，可根据负荷，可根据负荷
大小的变化在一天中调节好几次，并且可进行自动调节。大小的变化在一天中调节好几次，并且可进行自动调节。
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有载调压变压器有载调压变压器价格要贵一些，当负载变化较大，采价格要贵一些，当负载变化较大，采
用无载调压变压器电压质量无法保证时，可以选用有用无载调压变压器电压质量无法保证时，可以选用有
载调压变压器。载调压变压器。
在发电厂中，一般情况下升压变压器不必采用有载调在发电厂中，一般情况下升压变压器不必采用有载调
压变压器。但接于出力变化大的发电机母线的主变压压变压器。但接于出力变化大的发电机母线的主变压
器，或功率方向经常变化的联络变压器以及一些厂用器，或功率方向经常变化的联络变压器以及一些厂用
高压变压器，则常选用有载调压变压器。高压变压器，则常选用有载调压变压器。
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限制短路电流的原因
在大容量发电厂和电力网中，短路电流可能达到在大容量发电厂和电力网中，短路电流可能达到
很大的数值，以致在选择发电厂和变电所的电气设备很大的数值，以致在选择发电厂和变电所的电气设备
及线路的电缆截面时，由于要满足短路电流热稳定和及线路的电缆截面时，由于要满足短路电流热稳定和
电动力稳定的要求，使得必须选择重型的电气设备，电动力稳定的要求，使得必须选择重型的电气设备，
从而使发电厂和变电所以及供电网的投资增大。因此从而使发电厂和变电所以及供电网的投资增大。因此
在大容量发电厂和变电所中，必须采取限制短路电流在大容量发电厂和变电所中，必须采取限制短路电流
的措施使短路电流降低，以便采用价格较便宜的轻型的措施使短路电流降低，以便采用价格较便宜的轻型
电器以及截面较小的电缆。电器以及截面较小的电缆。
限制短路电流的方法
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限制短路电流的方法从根本上讲，是限制短路电流的方法从根本上讲，是增大电源至短路增大电源至短路
点的等效阻抗点的等效阻抗，即要减少并列，增加串联。，即要减少并列，增加串联。
具体的方法有：具体的方法有：
选择适当的主接线形式和运行方式选择适当的主接线形式和运行方式
加装串联的限流电抗器加装串联的限流电抗器
使用低压分裂绕组变压器使用低压分裂绕组变压器
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一、加装限流电抗器电抗器是由铜或铝导线绕制而成的空心线圈，在专电抗器是由铜或铝导线绕制而成的空心线圈，在专
设的支架上浇注成水泥支柱，故又称设的支架上浇注成水泥支柱，故又称““水泥电抗器水泥电抗器””。。
由于电抗器没有铁芯，所以其电抗由于电抗器没有铁芯，所以其电抗 X Xkk 恒定不变。恒定不变。
电抗器主要用在电抗器主要用在66～～10kV10kV配电装置中，目的在于限制配电装置中，目的在于限制
发电机回路和发电机电压负荷用户侧短路时的短路电发电机回路和发电机电压负荷用户侧短路时的短路电
流，以便减少投资。流，以便减少投资。
按结构不同，电抗器分为按结构不同，电抗器分为““普通电抗器普通电抗器””和和““分裂分裂
电抗器电抗器””两种。普通电抗器按安装地点不同又分为两种。普通电抗器按安装地点不同又分为““
出线电抗器出线电抗器””和和““母线电抗器母线电抗器””。。
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(一) 加装普通电抗器1. 1. 出线电抗器出线电抗器
G1G1 G2G2
T1T1 T2T2
d1d1
出线电抗器安装在发电机出线电抗器安装在发电机
电压母线的电缆引出线回电压母线的电缆引出线回
路中出线断路器的后面。路中出线断路器的后面。
主要用来限制电缆馈线主要用来限制电缆馈线
回路的短路电流。回路的短路电流。
由于电缆电抗值小，且由于电缆电抗值小，且
有分布电容，即使是末端有分布电容，即使是末端
短路，也如同母线短路。短路，也如同母线短路。
而架空线路电抗值较大，一般不装设电抗器。而架空线路电抗值较大，一般不装设电抗器。
出线电抗器出线电抗器
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G1G1 G2G2
T1T1 T2T2
d1d1
出线电抗器只有当在电出线电抗器只有当在电
抗器后（抗器后（d1d1点）短路时才点）短路时才
能起限流作用。能起限流作用。
d1d1点短路，点短路，电压降主要电压降主要
落在电抗器上，不仅限制落在电抗器上，不仅限制
了短路电流，也维持了较了短路电流，也维持了较
高的母线残压，有利于发高的母线残压，有利于发
电机并联运行和提高厂用电机并联运行和提高厂用
电动机的稳定性。电动机的稳定性。
出线电抗器出线电抗器
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只有在应用其它方法不能只有在应用其它方法不能
限制短路电流到必要的数值限制短路电流到必要的数值
时，才采用出线电抗器。因时，才采用出线电抗器。因
为正常工作时，电抗器上通为正常工作时，电抗器上通
过负荷电流，将产生电压损过负荷电流，将产生电压损
失和电能损耗；失和电能损耗；
同时，由于电缆馈线回数较同时，由于电缆馈线回数较
多，相应电抗器数量增多，总多，相应电抗器数量增多，总
投资加大，耗费有色金属，并投资加大，耗费有色金属，并
使配电装置也复杂化。使配电装置也复杂化。
G1G1 G2G2
T1T1 T2T2
d1d1
出线电抗器出线电抗器
发电厂电气部分 第四章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁
出线电抗器的额定电流出线电抗器的额定电流
应与所在回路负荷电流相应与所在回路负荷电流相
匹配，一般为匹配，一般为300300～～600A600A。。
出线电抗器的百分电抗出线电抗器的百分电抗
X Xkk％一般取％一般取 3 3％％～～66％。％。
G1G1 G2G2
T1T1 T2T2
d1d1
出线电抗器出线电抗器
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2. 2. 母线（分段）电抗器母线（分段）电抗器
母线电抗器安装在发电母线电抗器安装在发电
机电压母线的分段处，机电压母线的分段处，
分段断路器旁。分段断路器旁。
母线电抗器母线电抗器
G1G1 G2G2
T1T1 T2T2
d1d1
d2d2
d3d3
主要用来限制发电厂主要用来限制发电厂
内部短路（发电机电压内部短路（发电机电压
母线、发电机出口、变母线、发电机出口、变
压器低压侧、母联）。压器低压侧、母联）。
无论无论d1d1、、d2d2、、d3d3短路，短路，
母线电抗器均可限制一台母线电抗器均可限制一台
发电机所供的短路电流。发电机所供的短路电流。
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各母线段上的负荷应各母线段上的负荷应
尽量均匀分配，使通过尽量均匀分配，使通过
母线电抗器的电流最小，母线电抗器的电流最小，
以减少正常运行时的电以减少正常运行时的电
能损耗，并可使两段母能损耗，并可使两段母
线的电压大致相等。线的电压大致相等。
母线电抗器母线电抗器
G1G1 G2G2
T1T1 T2T2
d1d1
d2d2
d3d3
发电厂电气部分 第四章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁
母线电抗器的额定电母线电抗器的额定电
流，应根据母线上因事流，应根据母线上因事
故切除最大一台发电机故切除最大一台发电机
时可能通过电抗器的电时可能通过电抗器的电
流来选择。流来选择。
一般取该发电机额定一般取该发电机额定
电流的电流的5050％％～～8080％。％。
母线电抗器的百分电母线电抗器的百分电
抗一般为抗一般为88％％～～1212％。％。 母线电抗器母线电抗器
G1G1 G2G2
T1T1 T2T2
d1d1
d2d2
d3d3
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1. 分裂电抗器的原理
分裂电抗器在结构上与普通电抗器相似，只是绕组中分裂电抗器在结构上与普通电抗器相似，只是绕组中
心有一个抽头。又称心有一个抽头。又称““双臂限流电抗器双臂限流电抗器””。。
等值电路如图：等值电路如图：
中间抽头中间抽头33一般用来一般用来
连接电源连接电源
两个分支两个分支11和和22用来连用来连
接大致相等的两组负荷。接大致相等的两组负荷。
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分裂电抗器两臂间有磁的联系。分裂电抗器两臂间有磁的联系。
两臂自感两臂自感LL相同，自感抗为相同，自感抗为XXLL＝＝ωLωL；；
两臂间互感为两臂间互感为MM＝＝fLfL（（ff为互感系数，一般为为互感系数，一般为－－
），），XXMM＝＝ωMωM＝＝ωfLωfL＝＝fXfXLL。。
正常运行时：正常运行时：
两分支电流大小相等，每臂两分支电流大小相等，每臂
的运行电抗为的运行电抗为
△U=IX=I(1+f)XL-
2I·fXL=I(1-f)XL
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当分支当分支11出线短路时：出线短路时：
忽略分支忽略分支22的负荷电流，的负荷电流，
则短路电流遇到的电抗则短路电流遇到的电抗
为为
(1+f)X (1+f)XLL--
fXfXLL=X=XLL
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将一台大容量的变压器更换成电抗标么值与其相同将一台大容量的变压器更换成电抗标么值与其相同
的两台小容量变压器，然后在低压侧解列运行，就可的两台小容量变压器，然后在低压侧解列运行，就可
以有效地减小低压侧的短路电流。但是这样做将使变以有效地减小低压侧的短路电流。但是这样做将使变
压器台数增多，占地面积和投资都会增大。压器台数增多，占地面积和投资都会增大。
要解决这个矛盾，可以采用要解决这个矛盾，可以采用低压分裂绕组变压器。低压分裂绕组变压器。
低压分裂绕组变压器低压分裂绕组变压器在设计时，其高压绕组和两个在设计时，其高压绕组和两个
低压绕组之间磁耦合较为紧密，而两个低压绕组相互低压绕组之间磁耦合较为紧密，而两个低压绕组相互
之间的磁耦合则较弱。因而分裂绕组变压器高压绕组之间的磁耦合则较弱。因而分裂绕组变压器高压绕组
的等值电抗的等值电抗XX11≈0≈0，这是它和一般的普通三绕组变压器，这是它和一般的普通三绕组变压器
的主要区别。的主要区别。
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图图(a)(a)分裂变压器用于两台发电机构成扩大单元接线分裂变压器用于两台发电机构成扩大单元接线
图图(b)(b)分裂变压器用作大型机组厂用变压器分裂变压器用作大型机组厂用变压器
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图图(c)(c)是分裂变压器的是分裂变压器的
等值电路。等值电路。
正常运行时，两支路正常运行时，两支路
负荷基本相等，负荷基本相等，2′2′与与
2″2″等电位点，此时的等电位点，此时的
等值电路如图等值电路如图(d)(d)所示。所示。
由于由于X′X′ 22＝＝X″X″22，此时的阻抗为，此时的阻抗为
XX1-2 1-2 ＝＝ X X1 1 ＋＋ X′/2 ≈ X′/2 ( X′/2 ≈ X′/2 (因为因为XX11≈0)≈0)
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当分裂变压器用于扩大单元的主变，当分裂变压器用于扩大单元的主变，
某一臂某一臂((如如KK11点点))发生短路时，系统电发生短路时，系统电
源和另一台发电机同时向源和另一台发电机同时向2′2′点供给点供给
短路电流，等值电路如图短路电流，等值电路如图(e)(e)所示。所示。
系统电源的转移阻抗为系统电源的转移阻抗为X′X′22，，
是正常运行时阻抗的是正常运行时阻抗的22倍。倍。
而另一台发电机的转移阻抗而另一台发电机的转移阻抗
XX2′-2″2′-2″≈≈2X″2X″22，是正常运行时阻，是正常运行时阻
抗的抗的44倍。倍。
可见短路电流得到了有效的限制。可见短路电流得到了有效的限制。
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当分裂变压器用于大型机组厂用变压当分裂变压器用于大型机组厂用变压
器，某一臂器，某一臂((如如KK22点点))发生短路时，由发生短路时，由
发电机向发电机向2′2′点供给短路电流，等值点供给短路电流，等值
电路如图电路如图(f)(f)所示。所示。
短路电流所遇阻抗为短路电流所遇阻抗为
XX1-2′ 1-2′ ＝＝ X X11＋＋ X′ X′22 ≈ X′ ≈ X′22
也是正常阻抗的也是正常阻抗的22倍。倍。
因此短路电流也得到了有效的限制。因此短路电流也得到了有效的限制。
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三、选择适当的主接线形式和运行方式三、选择适当的主接线形式和运行方式
大容量机组不设发电机电压大容量机组不设发电机电压
母线，采用单元接线形式，出母线，采用单元接线形式，出
口采用分相封闭母线。口采用分相封闭母线。
降压变电所中，将两台降降压变电所中，将两台降
压变压器低压侧分开运行，压变压器低压侧分开运行，
即将低压母线分段断路器即将低压母线分段断路器
QFdQFd断开。这样，当低压母断开。这样，当低压母
线短路时，将比两台变压器线短路时，将比两台变压器
并联时的短路电流要小。并联时的短路电流要小。
QFdQFd
系统系统
T1T1 T2T2
110110
ⅠⅠ ⅡⅡ
WL1WL1 WL2WL2
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在由两条平行线路（双回）在由两条平行线路（双回）
供电的变电所，将变电所高供电的变电所，将变电所高
压母线分段断路器压母线分段断路器QFdQFd断开，断开，
即两条线路分开运行，比并即两条线路分开运行，比并
联运行时，在变电所高压母联运行时，在变电所高压母
线短路的短路电流要小。线短路的短路电流要小。
QFdQFd
系统系统
T2T2
110110
L1L1
T1T1
L2L2
