110kV变电所电气一次系统设计Word下载.docx
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电气主接线是发电厂、变电所设计的主体。
采用何种主接线形式,与电力系统原始资料,发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性的要求等密切相关,并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟订都有较大的影响。
因此,主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电所的具体情况,全面分析,正确处理好各方面的关系,通过技术经济比较,合理的选择主接线方式。
1.1电气主接线的设计原则和要求
1.1.1电气主接线的设计原则
1、
电气主接线的基本原则为:
电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据,以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳,结合工程实际情况,在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下,兼顾运行、维护方便,尽可能地节省投资,就近取材,力争设备元件和设计的先进性与可靠性,坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。
在工程设计中,经上级主管部门批准的设计任务书或委托书是必不可少的。
设计的主接线应满足供电可靠、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。
(1)接线方式:
对于变电所的电气接线,当能满足运行要求时,其高压侧应尽可能采用断路器较少或不用断路器的接线,如线路—变压器组或桥形接线等。
若能满足继电保护要求时,也可采用线路分支接线。
在110kV~220kV配电装置中,当出线为2回时,一般采用桥形接线;
当出线不超过4回时,一般采用分段单母线接线。
在枢纽变电所中,当110~220kV出线在4回及以上时,一般采用双母接线。
在大容量变电所中,为了限制6~10kV出线上的短路电流,一般可采用下列措施:
①变压器分列运行;
②在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器;
③采用低压侧为分裂绕组的变压器;
④出线上装设电抗器。
(2)断路器的设置
根据电气接线方式,每回线路均应设有相应数量的断路器,用以完成切、合电路任务。
(3)为正确选择接线和设备,必须进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷的平衡。
当缺乏足够的资料时,可采用下列数据:
①最小负荷为最大负荷的60~70%,如主要是农业负荷时则宜取20~30%;
②负荷同时率取0.85~0.9,当馈线在三回以下且其中有特大负荷时,可取0.95~1;
③功率因数一般取0.8;
④线损平均取5%。
1.1.2对主接线设计的基本要求
电气主接线设计应满足可靠性、灵活性、经济性和发展性等四个方面的要求,其具体要求如下:
1、可靠性:
安全可靠是电力生产的首要任务,保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求,而且也是电力生产和分配的首要要求。
主接线可靠性应根据变电所在电力系统中的地位,变电所的规划容量、负荷性质、线路和变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。
供电可靠是电力生产和分配的首要要求,电气主接线也必须满足这个要求。
通常定性分析和衡量主接线可靠性时,均从以下几方面考虑:
1)断路器检修时,能否不影响供电;
2)线路、断路器或母线故障时,以及母线检修时,停运出线回路数的多少和停电时间的长短,以及能否保证对重要用户的供电;
3)变电所全部停运的可能性。
2、灵活性:
主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。
主接线应力求简单可靠,灵活合理,以节省断路器、隔离开头、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。
要能使继电保护和二次回路不过于复杂,以节省二次设备和控制电缆。
要能限制短路电流,以便于选择价格合理的电气设备或轻型电器。
要求电能损失少,经济合理地选择主变压器的型式、容量、台数,要避免因两次变压而增加电能损失。
主接线的灵活性要求有以下几方面:
1)调度灵活,操作简便:
应能灵活的投入(或切除)某些变压器或线路,调配电源和负荷,能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求;
2)检修安全:
应能方便的停运断路器、母线及其继电保护设备,进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电;
3)扩建方便:
应能容易的从初期过渡到最终接线,使在扩建过渡时,在不影响连续供电或停电时间最短的情况下,投入新装变压器或线路而不互相干扰,且一次和二次设备等所需的改造最少。
3、经济性:
主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。
在满足技术要求的前提下,做到经济合理。
1)投资省:
主接线应简单清晰,以节约断路器、隔离开关等一次设备投资;
要使控制、保护方式不过于复杂,以利于运行并节约二次设备和电缆投资;
要适当限制短路电流,以选择价格合理的电器设备;
在终端或分支变电所中,应推广采用直降式(110/6~10kV)变压器,以质量可靠的简易电器代替高压断路器;
2)占地面积小:
电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件,以便节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用;
3)电能损耗少:
在变电所中,正常运行时,电能损耗主要来自变压器。
应经济合理的选择主变压器的型式、容量和台数,尽量避免两次变压而增加电能损耗。
4、发展性:
主接线可以容易地从初期接线方式过渡到最终接线。
在不影响连续供电或停电时间最短的情况下,完成过渡期的改扩建,且对一次和二次部分改动工作量最少。
1.2电气主接线的设计步骤
电气主接线的具体设计步骤如下:
1、分析原始资料
①本工程情况
包括变电所类型,设计规划容量(近期,远景),主变台数及容量,最大负荷利用小时数及可能的运行方式等。
②电力系统情况
包括电力系统近期及远景发展规划(5~10年),变电所在电力系统中的位置(地理位置和容量位置)和作用,本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。
主变压器中性点接地方式是一个综合性问题。
它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关,直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器的运行安全以及对通信线路的干扰等。
我国一般对35kV及以下电压电力系统采用中性点非直接接地系统(中性点不接地或经消弧线圈接地),又称小电流接地系统;
对110kV及以上高压系统,皆采用中性点直接接地系统,又称大电流接地系统。
③负荷情况
包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。
电力负荷的原始资料是设计主接线的基础数据,电力负荷预测工作是电力规划工作的重要组成部分,也是电力规划的基础。
对电力负荷的预测不仅应有短期负荷预测,还应有中长期负荷预测,对电力负荷预测的准确性,直接关系着发电厂和变电所电气主接线设计成果的质量,一个优良的设计,应能经受当前及较长远时间(5~10年)的检验。
④环境条件
包括当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度及地震等因素,对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均有影响。
特别是我国土地辽阔,各地气象、地理条件相差甚大,应予以重视。
⑤设备制造情况
这往往是设计能否成立的重要前提,为使所设计的主接线具有可行性,必须对各主要电气设备的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较,保证设计的先进性、经济性和可行性。
2、主接线方案的拟定与选择
根据设计任务书的要求,在原始资料分析的基础上,根据对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等不同的考虑,可拟定出若干个主接线方案(本期和远期)。
依据对主接线的基本要求,从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案,最终保留2~3个技术上相当,又都能满足任务书要求的方案,再进行经济比较,结合最新技术,最终确定出在技术上合理、经济上可行的最终方案。
拟定主接线方案的具体步骤如下:
1)根据变电所和电网的具体情况,初步拟定出若干技术可行的接线方案。
2)选择主变压器台数、容量、型式、参数及运行方式。
3)拟定各电压等级的基本接线型式。
4)确定自用电的接入点、电压等级、供电方式等。
5)对上述各部分进行合理组合,拟出3~5个初步方案,再结合主接线的基本要求对各方案进行技术分析比较,确定出两三个较好的待选方案。
6)对待选方案进行经济比较,确定最终主接线方案。
在进行主接线方案的技术比较时,需要考虑主接线方案能够保证系统的稳定性、保证供电可靠性以及电能质量、运行的安全和灵活性、自动化程度、新设备新技术的应用以及扩建的可能性等。
3、短路电流计算
为了选择合理的电气设备,需根据选定的电气主接线进行短路电流计算。
1)主要电气设备的配置和选择
按设计原则对隔离开关、互感器、避雷器等进行配置,并选择断路器、隔离开关、母线等的型号规格。
2)绘制电气主接线图
将最终确定的主接线方案,按要求绘制相关图纸,一般包括电气主接线图、平面布置图、断面图等。
1.3变电所电气主接线设计
1.3.1原始资料及分析
1、原始资料
变电所类型:
110kV降压变电所
电压等级:
110/10kV
负荷情况:
10kV侧:
最大25MW,最小14MW,Tmax=4800小时,cosφ=0.85
出现情况:
110kV:
2回(架空线)
10kV:
10回(电缆)
系统情况:
(1)110kV母线短路电流标幺值为20(UB=Uav,SB=100MVA);
(2)10kV对端无电源。
所用电率:
0.5%
环境条件:
最高温度40℃,最低温度-25℃,年平均温度20℃;
土壤电阻率ρ﹤400欧米
当地雷暴日40日/年
2、原始资料分析
资料分析
在变电所设计之前,因地制宜地分析变电所的容量、装机台数、负荷性质以及在系统中的地位等原始资料,并且查阅国家有关政策及技术规范,是整个变电所设计的基础。
这为后续的变电所主接线确定以及合理选择主变压器的容量及结构提供了重要依据。
本次毕业设计所提供的课题是110kV变电所电气一次系统设计,该变电所是一座降压变电所。
变电所有110kV、10kV两个电压等级,一次性设计并建成。
其中110kV侧有两回来自电网的架空供电线路。
10kV侧出线十回,最大负荷25MW,最小负荷14MW,Tmax=4800小时,cosφ=0.85。
根据以上情况分析可知,系统直接通过110kV侧母线向变电所主变压器供电,所有负荷通过10kV侧出线分配出去。
考虑到该变电所供电负荷的重要性,应选择两台相同容量的主变压器,以提高供电可靠性。
本变电所与电力系统的连接情况,如图1-1
1.3.2变电所电气主接线的设计
根据对原始资料的分析,可有如下电气主接线的设计:
1、110kV侧主接线方式拟定
《35~110kV变电所设计规范》规定,35~110kV线路为两回及以下时,宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。
超过两回时,宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。
35~63kV线路为8回及以上时,亦可采用双母线接线。
110kV线路为6回其以上时,宜采用双母线接线。
在采用单母线、分段单母线或双母线的35~110kV主接线中,当不允许停电检修断路器时,可设置旁路设施。
本变电所110kV进线为2回。
因本变电所属区域性降压变电所,且供电负荷比较重要,因此,110kV侧主接线形式可选择为单母线或桥形接线。
(1)当选择单母线时
优点:
接线简单清晰,设备少,操作方便,便于扩建和
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- 110 kV 变电所 电气 一次 系统 设计
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