当发电机接在一段较低电压的母线上，而此母线与系统连接时，由于这段母线的可靠性较高，高压厂用电源一般从此母线上通过高压厂用变压器引接。当母线电压与厂用电压等级一致时，可直接由母线相接。为限制厂用母线上的短路电流，也可通过电抗器限流，如图2-2（a）所示。这样，不仅机组间可互为备用，而且与系统电源连接的也能作为备用/启动电源，在全厂机组停运间将电力反馈回电厂。
如机组通过升压变压器直接送入较高的电力电网，则从发电机的出口引线处直接引取高压厂用电源，如图2-2（b）所示。
2． 大中容量机组的高压厂用电接线
大部分100MW机和125MW及以上的机组，其高压厂用电源都是从发电机出口母线处通过厂用变压器引接的，厂用电系统的备用电源另设。机组启动时，先由备用电源向厂用电系统供电，待运行正常后，则手动切换至工作电源。
国外有些大机组的高压厂用变压器也采用了有载调压变压器，这样可以很好的保证厂用电的质量，尤其是对存在进相运行可能的发电机组，更是如此。因为发电机进入进相运行工况时，其功率因数呈超前状态，励磁电流较正常运行时小，发电机的端电压也低，如厂用变压器为有载调压变压器，厂用电的电压质量可以很好地得到保持，否则一旦发电机进相运行，厂用系统便出现低电压工况，这不仅使大电动机的启动特别困难，而且对于一般电动机的寿命也极为不利。另外，有些电厂采用了有载调压变压器后，在发电机的出口再加装断路器，如图2-2（c）所示。这样，机组启动时，可先断开此断路器，厂用变压器由电力系统反送电，待发电机投入后，便自动由发电机供给电源。这种接线方式，可不用再另设启动电源。
高压负荷一般都比较重要，大多设有备用设置，当工作设备故障时，备用设备会自启动接替工作。为使工作与备用设备不会因母线故障而全部停运，设计中又将母线分为两段，把互为备用的设备接于不同段上，以达到上述目的，如图2-3（a）所示。
随机组及高压厂用变压器容量的不断增长，高压厂用电系统中的短路电流也在加大，为限制短路电流水平，除适当加大厂用变压器的阻抗外，还采用了低压为分裂绕组的分裂变压器，并将一台机组的两段高压母线接于不同的绕组上，如图2-3（b）所示。这种分裂变压器由于两个低压绕组间的分裂电抗很大，在短路时不仅可有效地阻止另一绕组的电动机反馈电流的流入，与双绕组变压器相比较少了短路电流水平，同时也能极大地减少故障绕组对非故障绕组母线电压的影响，使在另一段母线上运行的高压负荷能较正常地运行。在我国，分裂变压器一般用于200MW及以上的机组。 三、 高压公用负荷的接线
1． 设置高压公用段的目的
发电厂中有些负荷是不以机组为单元，而是为全厂服务的公用系统，如输煤系统、化学水处理系统及修配厂、污水处理场等等。对这类负荷的供电要避免仅依靠某个电源或某一台机组，以防止因某电源或某台机停运而使公用负荷不能运行，从而造成全厂停运的事故。
在设计公用负荷的接线时，还要特别注意其与连续施工的适应性。一般在建设的第一台机组投运前，公用负荷就必须建成投运，以保证第一台机在建成后便能投产。
在小机组的高压厂用电中，公用负荷的容量不大，且大半为低压负荷，因此如有高压负荷直接接于高压厂用母线上，而其他低压负荷就通过接在高压厂用母线上的降压变压器供电。
从200MW机组开始，公用负荷的容量增加了，并且其中高压负荷的成分也在增加，所以有必要就是否设专门的高压公用段作经济技术研究。在小机组电厂中，高压的公用负荷非常少，仅影响某一~二段厂用接线，当全厂停电检修时可一并检修带有公用负荷的厂用段。在大型区域性电厂中，是极少允许全厂停运检修的。如还像小电厂那样将高压公用负荷接于一个或几个厂用段上，那么只要有机组在运行，接有公用负荷的母线就极难停运行检修。如
公用负荷又分接于多台大机组的厂用段上，则问题就更突出了。所以，在大容量机组中设置高压公用段是很必要的。这不仅加强了机组的单元性，同时也有利于全厂公用负荷的集中管理。
2． 公用段的接线方式 公用段一般也分为两段，以便将互为备用的负荷接于不同的公用段上。公用段应设有工作与备用两个电源，可分别由高压厂用系统引4个不同电源，如图2-4（a）、（b）所示。也可仅引两回电源，而两段公用段互为备用，如图2-（c）4所示。
要注意的是，如采用专门的公用段，那么作为其电源的上一级高压厂用段的负荷容量将大幅度增加。如采用图2-4（a）、（b）所示的接线方式，一旦公用段失去某一电源，显而易见的是两段公用段负荷将全部作用在作为另一电源的高压厂用段上，这极易引起某一电源的过负荷。所以在设计中应特别注意负荷的合理分配。不仅在事故情况下不使电源过负荷，在正常运行及切换时，也不应因公用与工作负荷叠加在一起时引起电源过负荷。如不能避免上述现象时，应提出在这种情况时，通过启动某些互为备用的设备将部分负荷转移到另一高压厂用段上。
3． 公用段的设置地点
当公用负荷距离厂房较近时，可将公用段设在厂房内；如距离较远时，则可将公用段设在公用负荷较为集中心的地区，以减少电缆的长度及供电网络产生的电容电流。
我们知道，一般大型火力发电厂的范围比小型电厂要大很多，厂区内的公用负荷与高压厂用配电装置的距离也较远，如从主厂房内的高压配电装置至煤场、化学区域的电缆长度，可以达数百米。这不仅使电缆数量增加，并势必将增加高压厂用电系统的电容电流。
在我国的设计规程中要求：如采用中性点不接地系统，当由一个电源供电的高压厂用电系统的电容电流大于5A时，在该电源应设单相接地保护设施，一旦该系统有接地时，向运行人员发出报警信号。如这个系统的电容电流大于10A时，则应在该系统的每个回路上加装单相接地保护。这要求无论对于施工、运行及维护，都是比较困难的，所以我们希望将每个电源的电容电流能限制在10A以下，而分裂变压器的使用又为此创造了条件。因为分裂变压器的两个分裂绕组间不传递零序电流，所以电容电流的计算范围可仅限制在一个绕组的负荷中，相应减小了电容网络。因此，将公用段就地设置是减少电容电流最有效的方法。
一个电厂一般只设一个高压公用段，也可设视情况设几个公用段，此时按工艺的作用命名公用段，如输煤段、化学段等等。 四、 高压厂用启动/备用电源
为给发电机组正常启动时提供电源，必须提供一启动电源。保证高压厂用电系统的运行安全，设置厂用备用电源也是非常必要的。然而在现在设计中，一般将上述两种功能的电源合二为一，统称为“启动/备用电源”。
由于启动/备用电源所具备的功能，要求该电源应从与厂用电源相对独立的系统引接，所引接的系统应有两个以上的电源，并具有足够的容量。为保障电压质量，当启动/备用变压器的阻抗大于10.5%或所接电力系统的电压波动超过±5%时，还应考虑采用有载调压设施。
1． 启动/备用电源的引接
在小机组电厂中，数台机组常接于同一发电机电压母线上，此时启动/备用电源常直接从该电压母线引接。如电源的短路电流太大，则加装限流电抗器加以限制。当厂内还有与电力系统连接的更高一级电压母线，而系统的反馈容量又足够大时，为在全厂停电时能迅速取得备用电源，也可从此母线引接。
图2-5为大中型电厂高压厂用启动/备用电源引接方式。在大中型机组中，由于基本都是发电机—主变压器单元制接线，因此启动/备用电源一般从厂内最低一级的升高电压母线
引接，但先决条件是该母线与系统电源相连并具有足够的容量，如图2-5（a）、（b）所示。
作为较少的一种接线方式，也有将启动/备用电源从两个系统间的联络变压器的第三绕组引接的。这种接线方式固然可降低启动/备用变压器的造价，且可分别由两个系统引接启动/备用电源。但一旦联络变压器故障，则启动/备用电源也随此消失。因此这种接法使用不多，常见于变电所的所用电接线中，如图2-5（c）所示。
当大型发电厂内只有一级超高压母线时，从技术经济诸方面分析，启动/备用电源从此电压引接是不合适的。这种情况下，可从附近具有足够容量的较低级电压系统用专用线路引入电厂所需电源，如图2-5（d）所示。
由第一节所述，当发电机出口母线上加装断路器后，厂用电源有可能同时兼作机组的启动电源，不另设启动/备用电源。这在原苏联设计的大型电厂中较多见，但需另设一台同参数的高压厂用变压器作为“仓库备用”，一旦运行时的高压厂用变压器故障，则将机组停运并立即换上备用变压器，然后再并网发电。由于大型机组的高压厂用变压器事故率很低，因此这种方式也可作为启动/备用电源的一种方式。
启动/备用电源的接线方式还有几种，但因实用性不大，故不一一叙述。 2． 启动/备用电源的数量
根据实际调查及研究分析，我国对启动/备用电源的数量做如下规定：
（1）在单机容量为100MW以下的电厂中，当设置第六个高压厂用电源时配置第二个启动/备用电源。第二个启动/备用电源最好从与第一个启动/备用电源相对独立的电源系统引接。
（2）在单机容量为100~125MW时，设置第五个高压厂用电源配置第二个启动/备用电源。
（3）在单机容量达200~300MW时，每两台同型机组可设一个启动/备用电源。、
（4）当单机容量达600MW及以上时，一般每两台机组设一个高压启动/备用电源。但由于我国对于此容量等级发电机的厂用电设计刚起步不久，为安全起见，在有关的设计技术规程中要求：在发电机出口不装设断路器或负荷开关时，“应考虑一台高压用启动/备用变压器检修时，不影响任一台机组的启停”。为了履行这条规定，国内设计的600MW机组每一启动/备用电源都由两台较小容量的启动/备用变压器组成，以满足一台高压厂用启动/备用变压器检修时，另一台启动/备用变压器仍能满足机组启停的要求，如图2-5（e）所示。
3． 启动/备用电源间的连接
图2-6为两个启动/备用电源与各厂用母线段连接方式。
在小机组电厂中，两个启动/备用电源的二次侧（变压器、电抗器或直接从母线引接时的厂用电源断路器）往往相互连接，以便在其中一个电源故障时能互为备用，如图2-6（a）、（b）所示。
在大中型机组中，这种互为备用的连接方式就显得力不从心了，如图2-6（c）中互连线L。这主要是因为此连线两侧的断路器与正常工作的启动/备用电源的断路器间的连锁太繁琐，以致使各元件的连锁要求互相抵触。而为解决此问题设置的复杂的二次回路，反过来又增加了回路的故障率。考虑到大中型机组中启动/备用电源本来便是备用元件，其运行可靠性相对较高，再设置备用的备用意义不大，故在大中型机组中一般不设置两个启动/备用电源间的再次互为备用。
4． 启动/备用电源的运行方式
启动/备用电源的运行方式有两种。从提前发现问题，保证投入成功率方面讲，在正常运行时将启动/备用电源投入空载运行，使其处于“热备用”状态是有利的，设计中常常按这种工况进行设计。但从节约能源方面考虑，正常时将启动/备用电源不投入，在“冷备用”工作状态，以减少空载损耗，也是可行的。在80年代以前，考虑节约更多些，当时的启动/
备用电源大都运行在冷备用状态，而如今考虑机组的安全更多一些，所以有相当多的电厂已是采用了热备用的方式。
从及时发现启动/备用电源故障，更好地保障安全运行的前提出发，在电厂还是应提倡热备用的运行工况。
关于启动/备用电源的容量选择，将在本章第三节中详细阐述。 五、 200~300MW机组的高压厂用电系统
一般来讲，200~300MW机组的高压厂用电接线方式基本相同，仅是厂用变压器的容量有所改变而已。其接线如图2-4（a）、（b）所示。由图可见，高压厂用电源由发电机的出口引接，经一台分裂变压器降压后，分别向两段高压厂用母线供电，两段母线间无联络开关。
高压厂用母线的启动/备用电源来自高压启动/备用变压器，与厂用变压器一样，高压启动/备用变压器也采用分裂变压器，两个低压绕组分别向两个厂用母线供给启动/备用电源。所不同的是，由于系统电压变动范围较大，一般高压启动/备用变压器多采用有载调压器，而发电机的出口电压稳定，高压厂用变压器多采用无载调压变压器。
另设的两段高压公用段，其工作电源及备用电源引接，有如下两个常用的方案。
（1）从高压启动/备用变压器引接正常工作电源，而其备用电源自1号机的高压厂用段引接，如图2-4（a）所示。这是目前较常见的接线方式，其优点是公用段随1号机一次建成后便不受其他扩建机组的影响；
（2）正常电源及备用电源分别自1、2号机高压厂用段引接，如图2-4（b）所示。其优点是接于高压厂用段上的启动/备用电源可使公用段又得到一个安全运行的保障。遗憾的是这种接线方式不能随1号机一次建成，因此在2号机未投运前，公用段的另一电源得先暂由高压启动/备用变压器过渡引接，待2号机正常投运后，再将接线改接过来。因此，虽然理论上此方案可行，实际中极少使用。
也有一些设计将公用负荷分散在各台机组高压厂用段上，急用的先上，以后再投的接于后几台机组上。但是一旦有一台机组停运，就必然影响公用负荷的正常运行，这对正在运行的机组是很不安全的。 六、 600MW的高压厂用电接线
当机组容量增大至600 MW 及以上等级时（包括500MW），对于高压厂用变压器的设置有以下两种方式。
1． 采用一台大容量分裂变压器
这种方式是采用一台大容量的分裂变压器，由于变压器供给的短路电流也大，需将厂用系统的断路器开断电流提高到50kA及以上，两个分裂低压绕组的电压按设计需要可以相同，也可不同。这种接线大多见于由国外引进的机组。如元宝山电厂由法国引进的600MW机组，采用了一台63/35-35MVA（高压绕组容量为63MVA，低压分裂绕组容量各为35MVA）的分裂变压器作为高压厂用变压器，其阻抗百分数为14%（以高压侧容量为基准）。
2． 采用两台较小相同容量的分裂变压器 国产600MW机组的厂用变压器设置，从一开始就采用了较小的两台同容量分裂变压器并列运行的方式。这即可降低厂用电系统的短路电流水平以及每个低压绕组出口断路器的额定电流，提高厂用电源的运行可靠性，又与高压厂用启动/备用电源的设置相衔接。由于每台600MW机组使用了两台高压厂用分裂变压器并列运行，因此高压厂用段也分成了四段，其所需四个备用电源分别从两台启动/备用变压器引接。
目前国内600MW机组的高压厂用电压等级有10~3kV及6kV两个方案，其高压厂用电系统主要接线如图2-7所示。
图2-7（a）、（b）两种方案的电压等级均为10~3kV。图2-7（a）方案的10、3kV系统分别由独立的厂用变压器供电，为保证在一台备用变压器检修时不影响任一机组的启停，高
压启动/备用变压器采用两台低压侧为10kV、3kV的三绕组变压器。这种接线方式厂用变压器总容量小，投资较省。但任一台厂用变压器事故停运时都必须投入两台启动/备用变压器，并将另一台厂用变压器也停下来。
图2-7（b）方案为平圩电厂的接线方式，厂用变压器为两台相同容量的三绕组变压器。这种方式虽然投资较高，但启动/备用变压器与厂用变压器为一对一的接线方式。任一厂用变压器事故停运时只投入相应的启动/备用变压器既可。
图2-7（c）~图2-7（e）方案的电压等级均为6kV，而图2-7（c）、（e）方案的不同仅在于备用负荷的引接。图2-7（e）方案将互为备用的高压负荷接于同一台厂用变压器的两个低压分裂绕组上，在计算其高压侧容量时可只计工作负荷，因此厂用变压器的高压绕组容量的相应减少，能降低一些投资。但出于与图2-7（a）方案同样的理由，两台启动/备用变压器不能与厂用变压器形成一对一的备用，而是交叉接入，因此在任一台厂用变压器故障停运时都必须将两台启动/备用变压器投入。
图2-7（c）方案将互为备用的负荷分开接入两台厂用变压器的低压侧，使高压绕组的容量增大，投资增加。但它可与启动/备用变压器形成一对一的接线方式，任一台厂用变压器停运，只要投入相应的启动/备用变压器既可。
图2-7（d）方案采用了一台厂用变压器，但为满足“一台启动/备用变压器检修而不影响任一机组的启停”的要求，启动/备用变压器为两台，分别对厂用变压器的两个分裂机组作备用。此方案的高压厂用系统短路电流很大，一般应采用50kA等级的断路器，致使投资加大。但此方案接线清晰，运行操作方便。当启动/备用变压器也仅采用一台时，便是在国外大机组厂用电中采用较多的方案。
还有一种接线方式，每台机设置两台双绕组变压器作为一组厂用变压器，启动/备用变压器也同样处理。这种接线方式更清晰，操作方便。但由于事故时每段上的电动机反馈电流几乎增加一倍，所以需采用50kA开断电流的断路器，这在价格上较为昂贵。但如辅以50kA开断F-C回路（详见第四章），其设计思想是很可取的。
无论以上哪个方案，高压公用段仍只有两段，其两个电源的连接与200~300MW机组公用段的引接基本一样。
第二节 高压厂用电压
一、 高压厂用电压的等级
如上面一章所述，目前国内高压厂用电的电压等级为3、6、10kV。在其他一些国家，由于各自沿用的惯例及标准不一，采用的电压等级也不相同。这在进出口电厂的技术谈判中要特别注意，否则将因电压等级与国内不一致而使电动机设备无法自行配套。
有一些论点认为，在满足技术要求的前提下，应优先采用较低的电压等级，经获得较高的经济效益。从理论上讲，这是正确的，但还应考虑国内高压电动机的系列配套情况。电厂的高压电动机品种多、定货面广且每种的数量都不多，如特殊订货不仅价格高、时间长，能接受定货的厂家也极少。因此在考虑采用哪种电压等级时，不仅要进行技术上研究，同时也应顾及到国内的电工产品结构。
国内现今适用于电压的高压电气设备基本都为6kV，经过数十年的生产，品种系列都比较齐全。因此，在可能的条件下，电厂的高压厂用电系统应尽量采用6kV。例如当机组容量在60MW及以下，发电机电压为10.5kV时，由于其辅机中超过200kW容量的极少，因此经济分析表明将高压厂用电的电压等级定在3kV是合理的，这样可以降低厂用系统的投资。但实际中由于国内3kV的电动机系列不全，上述电厂往往还是采用了6kV作为高压厂用电的电压等级。
当机组为100MW及以上时，则应采用6kV作为高压厂用电的电压等级。一般，将200kW及以上的负荷接于6kV，将200kW以下的负荷接在低压系统。