变电所电气一次系统设计Word文档下载推荐.docx
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3变电所全部停电的可能性。
4满足对用户的供电可靠性指标的要求。
2、灵活性:
1调度要求。
可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷,
能够满足系统在事故运行方式下、检修方式以及特殊运行方式下的调度要求。
2检修要求。
可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修,且不影响对及户的供电。
3扩建要求。
应留有发展余地,便于扩建。
3、经济性:
①投资省;
②占地面积小;
③电能损失小。
三、拟定主接线方案主接线的基本形式,概括地可分为
两大类:
①有汇流母线的接线形式:
单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路母
线或旁路隔离开关。
②无汇流母线的接线形式:
变压器一线路单元接线、桥形接线、角形接线等。
接下来对以上几种接线方式的优、缺点及适用范围简单论述一下,看看是否符合原始资料的要求。
1、单母线接线。
优点:
接线简单清晰,设备少,投资省,运行操作方便,且便于扩
建。
缺点:
可靠性及灵活性差。
适用范围:
只有一台主变压器,10KV出线不超过5回,35KV出线不超过3回,110KV出线不超过2回。
2、单母线分段接线。
a.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。
b.当一段母线故障时,分段断路器自动将故障段切除,
保证正常段母线不间断供电。
a.当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该母线的回路
都要在检修期间停电。
b.当出线为双回路时,常使架空线路出现交叉跨越。
C扩建时需两个方面均衡扩建。
适用于6〜10KV配电装置出线6回及以下,35〜60KV配电装置出线4〜8回,110〜220KV配电装置少于4回时。
3、双母线分段接线。
由于当进出线总数超过12回及以上时,方在一组母线上设分段断路器,根据原始资料提供的数据,此种接线方式过于复杂,故一不作考虑。
4、双母线接线。
供电可靠,调度灵活,扩建方便,便于检修和试验。
使用设备多,特别是隔离开关,配电装置复杂,投资较多,且操作复杂容易发生误操作。
出线带电抗器的6~10KV出线,35〜60KV配电装置出线超过8回或连接电源较多,负荷较大时,110KV〜220KV出线超过5回时。
5、增设旁路母线的接线。
由于6〜10KV配电装置供电负荷小,供电距离短,且一般可在网络中取得备用电源,故一般不设旁路母线;
35~60KV配电装置,多为重要用户,为双回路供电,有机会停电检修断路器,所以一般也不设旁路母线;
采用单母线分段式或双母线的110〜220KV配电装置一般设置旁路母线,设置旁路母线后,每条出线或主变间隔均装设旁路隔离开关,这样一来,检修任何断路器都不会影响供电,将会大幅度提高供电可靠性。
可靠性和灵活性高,供电可靠。
接线较为复杂,且操作复杂,投资较多。
①出线回路多,断路器停电检修机会多;
②多数线路为向用户单供,不允许停电,及接线条件不允许断路器停电检修时。
6、变压器一线路单元接线。
接线简单,设备少,操作简单。
线路故障或检修时,变压器必须停运;
变压器故障或检修时,线路必须停运。
只有一台变压器和一回线路时。
7、桥形接线:
分为内桥和外桥两种。
⑴内桥接线:
连接桥断路器接在线路断路器的内侧。
高压断路器数量少,四回路只需三台断路器,线路的投入和切除比较方便。
a.变压器的投入和切除较复杂,需动作两台断路器,影响一
回线路暂时停运;
b出线断路器检修时,线路需长时间停运;
c.连接桥断路器检修时,两个回路需解列运行。
容量较小的变电所,并且变压器容量不经常切换或线路较
长,故障率较高的情况。
⑵外桥接线:
连接桥断路器接在线路断路器的外侧。
设备少,且变压器的投入和切除比较方便。
a.线路的投入和切除较复杂,需动作两台断路器,且影响一台变压器暂时停运;
b.变压器侧断路器检修时,变压器需较长时间停运;
c.连接桥断路器检修时,两个回路需解列运行。
容量较小的变电所,并且变压器的切换较频繁或线路较短,
故障率较低的情况,当电网中有穿越功率经过变电所时,也
可采用此种接线。
&
角形接线:
由于保证接线运行的可靠性,以采用3〜5角为宜。
a.投资少,断路器数等于回路数;
b.在接线的任一段发生
故障时,只需切除这一段及其相连接的元件,对系统影响较小;
c.接线成闭合环形,运行时可靠、灵活;
d.每回路都
与两台断路器相连接,检修任一台断路器时都不致中断供电;
e.占地面积小。
在开环、闭环两种运行状态时,各支流通过的电流差别很大,使电器选择困难,并使继电保护复杂化,且不便于扩建。
出线为3~5回且最终规模较明确的110KV以上的配电装置中。
综上所述八种接线形式的优缺点,结合原始资料所给定
的条件进行分析,拟定主接线方案。
原始资料:
变电所类型:
降压变电所电压等级:
110/35/10KV出线情况:
110KV出线两回,35KV出线4回(架空),10KV出线10回(电缆)。
负荷性质:
工农业生产及城乡生活用电结合原始资料所提供的数据,
权衡各种接线方式的优缺点,将各电压等级适用的主接线方式列出:
1、110KV只有两回出线,且作为降压变电所,110KV侧无交换潮流,两回线路都可向变电所供电,亦可一回向变电所供电,另一回作为备用电源。
所以,从可靠性和经济性来定,110KV部分适用的接线方式为内桥接线和单母线分段两种。
2、35KV部分可选单母线分段及单母线分段兼旁路两种。
3、10KV部分定为单母线分段。
这样,拟定两种主接线方案:
方案I:
110KV采用内桥接线,35KV采用单母线分段接线,10KV为单母线分段接线。
方案II:
110KV采用单母线分段接线,35KV采用单母线分段兼旁路接线,10KV为单母线分段接线。
绘出方案I、方案II的单线图。
方案I110KV1#主变2#主变35KV10KV第二章主变
压器的确定一、主变压器台数的确定为了保证供电的可靠
性,变电所一般装设两台主变压器。
二、调压方式的确定:
据设计任务书中:
系统110KV母线电压满足常调压要求,且为了保证供电质量,电压必须维持在允许范围内,保持电压的稳定,所以应选择有载调压变压器。
三、主变压器容量的确定主变压器容量一般按变电所建
成后5〜10年的规划负荷选择,亦要根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。
对装设两台主变压器的变电所,每台变压器容量应按下式选择:
Sn=0.6PM。
因对一般性变电所,当一台主变压器停运时,其余变压器容量应能保证70〜80%负荷的供电,考虑变压器的事故过负荷能力40%。
由于一般电网变电所大约有25%为非重要负荷,因此,采用Sn=0.6PM确定主变是可行的。
由原始资料知:
35KV侧Pmax=54MW,cos$=0.8010KV侧Pmax=20MW,
cos$=0.80所以,在其最大运行方式下:
Sn=0.6*(54/0.80+20/0.80)=55.5(MVA)参考《电力工程电气
设计手册》选择两台西安变压器厂生产的三相三绕组风冷有
载调压变压器两台,型号为:
SFSZ7-50000型变压器。
容量校验:
低负荷系数K仁实际最小负荷/额定容量=(20+8)/50=0.56高负荷系数K2=实际最大负荷/额定容量=(54+20)/50=1.48另外,《发电厂电气设备》P244规定:
自然油循环的变压器过负
荷系数不应超过1.5。
综上,并查《发电厂电气设备》P244变压器过负荷曲线
图(图9-11-a)可以得出过负荷时间4hv
Tmax=5500/365=15.07h。
可见:
此变压器不能满足过负荷要求,故应选用更大型号的变压
查《手册》现选用两台西安变压器厂生产的三相三绕组
风冷有载调压变压器两台,型号为:
SFSZ7-63000型变压器。
所选变压器主要技术参数如下表:
型号额定电压(KV)空载损耗(KW)空载电流(%)接线组
别阻抗电压高-中高-低中-低SFSZ7-63000
110d8X1.25%38.52^2.5%10.584.71.2Yn,yn,d1117.510.5
6.5容量校验:
低负荷系数K仁实际最小负荷/额定容量=(20+8)/63=0.44高负荷系数K2=实际最大负荷/额定容量=(54+20)/63=1.17另外,《发电厂电气设备》P244规定:
图(图9-11-a)可以得出过负荷时间24h>
Tmax=5400/365=14.79h。
此变压器能满足要求,故应选用此型号的变压器。
第三章主接线方案的确定一、主接线方案的可靠性比
较:
110KV侧:
采用内桥接线,当一条线路故障或切除时,不影响变压器运
行,不中断供电;
桥连断路器停运时,两回路将解列运行,
亦不中断供电。
且接线简单清晰,全部失电的可能性小,但变压器二次配
线及倒闸操作复杂,易出错。
采用单母线分段接线,任一台变压器或线路故障或停运时,
不影响其它回路的运行;
分段断路器停运时,两段母线需解列运行,全部失电的可能稍小一些,不易误操作。
35KV侧:
单母线分段接线,检修任一台断路器时,该回路需停运,分
段开关停运时,两段母线需解列运行,当一段母线发生故障,
分段断路器自动将故障段切除,保证正常段母线不致失电,另一段母线上其它线路需停运。
单母线分段兼旁路接线,检修任一台断路器时,都可用旁路断路器代替;
当任一母线故障检修时,旁路断路器只可代一回线路运行,本段母线上其它线路需停运。
10KV侧:
由于两方案接线方式一样,故不做比较。
二、主接线方案的灵活性比较110KV侧:
操作时,主变的切除和投入较复杂,需动作两台断路器,扩
建方便。
线路的投入和切除比较方便。
调度操作时可以灵活地投入和切除线路及变压器,而且便于扩建。
35KV侧:
运行方式简便,调度操作简单灵活,易于扩建,但当开关或
二次检修时线路要停运,影响供电。
方案II:
运行方式复杂,调度操作复杂,但可以灵活地投入和切除变压器和线路,能满足在事故运行方式,检修方式及特殊运行方式下的调度要求,较易于扩建。
两方案相同。
三、主接线方案的经济性比较将两方案主要设备比较列
表如下:
项目方案主变压器(台)110KV断路器(台)110KV
隔离开关(组)35KV断路器(台)35KV隔离开关(组)
10KV设备I238818相同II2510828相同从上表可以看出,方案I比方案II少两台110KV断路器、两组110KV隔离开关,10组35KV隔离开关,方案I占地面积相对少一些(35KV侧无旁路母线),所以说方案I比方案II综合投资少得多。
四、主接线方案的确定对方案I、方案II的综合比较列表,对应比较一下它们的可靠性、灵活性和经济性,从中选
择一个最终方案(因10KV侧两方案相同,不做比较)。
方案项目方案I方案II可靠性①简单清晰,设备少②35KV母线故障或检修时,将导致该母线上所带3回出
线全停③任一主变或110KV线路停运时,均不影响其它回路停运④各电压等级有可能出现全部停电的概率不大⑤
操作简便,误操作的机率小①简单清晰,设备多②35KV
母线检修时,旁路断路器要代该母线上的一条线路,给重要用户供电,任一回路断路器检修,均不需停电③任一主变
或110KV线路停运时,均不影响其它回路停运④全部停电
的概率很小⑤操作相对简便,误操作的机率大灵活性
①运行方式简单,调度灵活性强②便于扩建和发展①运
行方式复杂,操作烦琐,特别是35KV部分②便于扩建和
发展经济性①高压断路器少,投资相对少②占地面积
相对小①设备投资比第I方案相对多②占地面积相对大通过以上比较,经济性上第I方案远优于第II方案,在可靠
性上第II方案优于第I方案,灵活性上第I方案远不如第II方案该变电所为降压变电所,110KV母线无穿越功率,选用内桥要优于单母线分段接线。
又因为35KV及10KV负荷为工农业生产及城乡生活用电,在供电可靠性方面要求不是太高,即便是有要求高的,现在35KV及10KV全为SF6或真空断路器,停电检修的几率极小,再加上电网越来越完善,N+1方案的推行、双电源供电
方案的实施,第I方案在可靠性上完全可以满足要求,第II
方案增加的投资有些没必要。
经综合分析,决定选第I方案为最终方案,即110KV系统采用内桥接线、35KV系统采用单母分段接线、10KV系统为单母线分段接线。
第四章短路电流计算一、短路电流计算的目的1、在
选择电气主接线时,为了比较各种接线方案,或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等,需要进行必要的短路电流计算。
2、在选择电气设备时,为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠地工作,同时又力求节约资金,需要全面的短路电流计算。
3、在设计屋外高压配电装置时,需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。
4、设计接地装置时,需用短路电流。
5、在选择继电保护和整定计算时,需以各种短路时的短路电流为依据。
二、短路电流计算的一般规定1、计算的基本情况a.系统中所有电源均在额定负荷下运行。
b.短路发生在短路电流为最大值的瞬间。
c.所有电源的电动势相位角相同。
d.应考虑对短路电流值有影响的所有元件。
2、接线方式计算短路电流时所用的接线方式,应是最大运行方式,不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。
3、计算容量按该设计规划容量计算
4、短路种类:
均按三相短路计算。
5、短路计算点在正常运行方式时,通过电气设备的短
路电流为最大的地点。
三、短路电流计算1、选择计算短路点在下图中,di,
d2,d3分别为选中的三个短路点2、画等值网络图XS
110KVdiXiXiX235KVX2X3X3d2d310KV3、计算:
已知:
(1)系统电压等级为110KV、35KV、10KV,基准容量
Sj=100MVA,系统110KV母线系统短路容量为3000MVA,110KV侧为双回LGJ-185/30KM架空线供电。
(2)视系统为无限大电流源,故暂态分量等于稳态分量,
即|”=|汽SH=Sa(3)主变为SFSL1-63000型变压器,基准容量Sj=100MVA基准电压Uj=1.05Ue=115(KV)基准电流Ij=Sj/3Uj=100/(115X3)=0.502(KA)基准电抗Xj=Uj/3Ij=Uj2/Sj=1152/100=132(QJ对侧110kv母线短路容量Skt的标幺值为Skt*=Skt/Sb=3000/100=30J对狈寸110kv母线短路电流标幺值lkt*=Skt*=30J对侧110kv系
统短路阻抗标幺值xs*=1/Ikt*=1/30=0.0333查《电力工程电气设计手册》第189页对于LGJ-185线路X=0.382Q/KMJXS*=0.0333+(0.38235)/132/2=0.084d1,d2,d3点的等值电抗
值计算公式:
x1=1/2X{U(1-2)%+U(1-3)%-U(2-3)%}x2=1/2X
{U(1-2)%+U(2-3)%-U(1-3)%}x3=1/2X{U(1-3)%+
U(2-3)%+U(1-2)%}其中:
U(1-2)%—变压器高压与中压绕组间短路电压U(1-3)%—
变压器高压与低压绕组间短路电压U(2-3)%—变压器中压
与低压绕组间短路电压由变压器参数表得知,绕组间短路
电压值分别为:
U(1-2)%=17.5%U(1-3)%=10.5%U(2-3)%=6.5%主变额定容量SN=63MVA所以x1=1/2X17.5+10.5-6.5)=10.75x2=1/2X17.5+6.5-10.5)=6.75x3=1/2X10.5+6.5-17.5)=-0.25标么值:
x1*=x1/100XSj/SN)=10.75/100X(100/63)=0.17x2*=x2/100XSj/SN)=6.75/100X°
0/63)=0.11x3*=x3/100XSj/SN)=-0.25/100(100/63)=-0.004已知110KV系统
折算到110KV母线上的等值电抗Xs*=0.084当d1点短路时XSd11〃d*1=1/Xs*=1/0.084=11.905lj=Sj/
3Uj=100/(3X115)=0.502(KA)1〃d仁
I〃d*1XIj=11.905X0.502=5.976(KA〃d1=IIch=1.8X2
X|〃d=1.8X2X5.976=15.239(KA)S^=3UjXI=
3X115X5.976=1190.3(MVA)其中Id:
短路电流周期分量有效值Id〃:
起始次暂态电流Ig
t=o时稳态电流S®
短路容量当d2点短路时0.0840.170.170.0840.2240.11
0.110.14d2d2d21〃d*2=1/Xd*2=1/0.224=4.46lj=Sj/(3
Uj)=100/(3X37)=1.56(KA)I〃d2=I®
=I〃d*2XIj
=4.46X1.56=6.958(KA)Ich=1.8X2X|〃d2=1.8X2
X6.958=17.74(KA)S2®
=3UjXI®
=X37X6.958=445.9(MA)
当d3点短路时0.0840.0840.170.170.1670.083-0.004
-0.004d3d3d3I〃d*3=1/Xd*3=1/0.167=5.988Ij=Sj/(3
Uj)=100/(3X10.5)=5.5(KA)1〃d3=I®
=
1〃d*2XIj=5.988X5.5=32.9(KA)ch3=1.8X2XI〃d3=1.8X
2X32.9=84(KA)S3®
=3Uj3XI®
=3X10.5X3A)9=B98(MV
定电流计算因IN=ljX3N/Sj(SN=63MVA,Sj=100MVA,
Ij1=0.502KA,Ij2=1.56KA,Ij3=5.5KA)所以
IN1=0.502X3/100=0.32(KA)IN2=1.56X3/100=0.98(KA)
IN3=5.5X3/100=3.47(KA)短路电流计算结果表短路点基
准电压(KV)基准电流(KA)电压等级(KV)计算电抗额定
电流(KA)T=0时刻短路电流周期分量稳态短路电流短路电流冲击值(KA)最大电流有效值(KA)短路容量(KVA)标
么值有名值(KA)标么值有名值(KA)公式Uj=UpSj/Uj
IjXSN/SjI*〃I*〃Ijl*®
I*®
Ij2.55I〃1.52I〃Iujd11150.5
0.0840.3211.915.9811.915.9815.249.081190.3d2371.56
350.2240.984.466.9584.466.95817.7410.58405.9d310.5
5.5100.1673.475.98832.95.98832.98450598第五章设备的选择与校验第一节设备选择的原则和规定导体和设
备的选择设计,应做到技术先进,经济合理,安全可靠,运行方便和适当的留有发展余地,以满足电力系统安全经济运行的需要。
一、一般原则1)应满足正常运行、检修、短路和过电
压情况下的要求,并考虑远景发展的需要。
2)应力求技术先进和经济合理。
3)选择导体时应尽量减少品种。
4)应按当地环境条件校核。
5)扩建工程应尽量使新老电器型号一致。
6)选用的新产品,均应有可靠的实验数据,
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