發(fā)電廠及電力系統(tǒng)畢業(yè)設計220kV降壓變電所電氣部分初步設計

1、發(fā)電廠及電力系統(tǒng)畢業(yè)設計-220kv降壓變電所電氣部分初步設計 中 文 摘 要電是能量的一種表現(xiàn)形式電力已成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的動力并廣泛應用到一切生產(chǎn)部門和日常生活方面電能有許多優(yōu)點首先它可簡便地轉(zhuǎn)變成另一種形式的能量例如工廠中的電動機就是將電能轉(zhuǎn)換成機械能拖動各種機械又如我們常用的電燈是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽軡M足照明需要其次電能經(jīng)過高壓輸電線路還可輸送很長的距離供給遠方用電另外許多生產(chǎn)部門用電進行控制容易實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益因此可見電力工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位而且電力必須先行才能滿足工農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要 我國的電力工業(yè)發(fā)展也很快自70年代初第一臺300mw機組數(shù)投運至1988

2、年底投產(chǎn)600mw機組以來電力工業(yè)發(fā)展又上了一個新臺階在建的發(fā)電廠容量已達2700mw330500kv輸變電系統(tǒng)正在逐步擴大到1991年底全國裝機總?cè)萘恳殉^150000mw年發(fā)電量已達677494億kwh電力系統(tǒng)是國民經(jīng)濟的重要能源部門而變電所的設計是電力工業(yè)建設中必不可少的一個項目熟悉各種設計規(guī)程和設計原理設計過程中要針對變電所的規(guī)模和形式具體問題具體分析abstractelectric energy is a form of expression the power of industrial and agricultural production has become an indis

3、pensable driving force and widely applied to all aspects of daily life and production departments energy has many advantages first it can be easily converted into another form of energy for example factories in the motor is the electric energy into mechanical energy conversion drag machinery also we

4、 used the electric company is the power to change solar energy to meet the lighting needs second a high-voltage power transmission lines but also conveying a very long distance the distance of electricity supply in addition many production sectors of electricity to control easy to automate and impro

5、ve product quality and economic efficiency so that the power industry in the national economy as a very important position and power must be in order to meet the needs of industrial and agricultural development chinas power industry development soon since the early 1970s the first 300 mw unit for a

6、few shipped to the end of 1988 the 600 mw unit has been put into operation electricity and industrial development on a new level capacity building of power plants has reached 2700 mw 330 500kv power transmission system is being gradually expanded to the end of 1991 the total installed capacity of ov

7、er 150000 mw the generation capacity has reached 677494 billion kwh power system is an important energy sector in the national economy and the electricity substation was designed in the building industry essential to a project design familiar with the various protocols and design principles the desi

8、gn process to address the scale and form of substations concrete analysis of concrete problems this paper introduced the buck commissioner of 220 kv electric substation of the preliminary design design tasks from the point of view is divided into seven steps that is 1 choice of the main transformer

9、substation of the models capacity and number of taiwan 2 the design of the electrical substation main connection of the basic form 3 a short-circuit current calculation 4 a major electrical equipment choice 5 the high-voltage power distribution substation planning and design of the devices 6 the sub

10、station protection and automatic devices of the planning and design 7 lightning protection of the substation planning and design such as seven steps this paper with the electrical design on a point of order the design is in school during the last a very important part of a comprehensive practice tea

11、ching but also full use of our students have learned basic theories professional knowledge to practical problems to design or research integrated training is also our future jobs and to lay the basic practice through this design can be enhanced by the knowledge we use to explain the actual capacity

12、and ability to innovate in order to better meet the needs of their work the design elements associated with the reference to the preparation the limited level it is inevitable there will be errors of omission please refer to the teacher to give more criticism correction keyword substations transform

13、ers the main electrical wiring and electrical equipment protection mine protection引 言發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)的畢業(yè)設計是培養(yǎng)學生綜合運用大學三年所學理論知識獨立分析和解決工程實際問題的初步能力的一個重要環(huán)節(jié)本設計是根據(jù)畢業(yè)設計的要求針對22060kv降壓變電所畢業(yè)設計論文本次設計主要是一次變電所電氣部分的設計并做出闡述和說明論文包括選擇變電所的主變壓器的容量臺數(shù)和形式選擇待設計變電所所含有的各種電氣設備及其各項參數(shù)并且通過計算詳細的校驗了各種不同設備的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定并對其選擇進行了詳盡的說明同時經(jīng)過變壓器的選擇和

14、變電所所帶負荷情況確定本變電所電氣主接線方案和高壓配電裝置及其布置方式同時根據(jù)變電所的電壓等級及其在電力網(wǎng)中的重要地位進行繼電保護和自動裝置的規(guī)劃設計最后通過對主接線形式的確定及所選設備的型號繪制變電所的斷面圖平面圖和主接線圖同時根據(jù)所繪制的變電所平面圖計算變電所屋外高壓配電裝置的防雷保護本設計的所有圖紙都是計算機繪制而成最后按照要求進行畢業(yè)設計成品打印論文包括畢業(yè)設計說明書和畢業(yè)設計計算書兩部分并附有四張設計圖紙電氣主接線圖一張 變電所斷面圖兩張平面布置圖一張可為以后的設計做些參考同時能夠比較直觀的反映本設計變電所的整體全貌設計書編寫過程中曾遇到過各種各樣的問題和困難指導老師給予了寶貴的意見

15、的精心指導在此表示深切的謝意由于本人水平有限設計書中難免會有錯誤和不足之處懇請老師批評指正第一部分 原始資料分析第一章 引 論11 電力系統(tǒng)的一般概念電能是社會主義建設和人民生活不可缺少的重要的能源電力工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位電能是由發(fā)電廠供給因為考慮經(jīng)濟原因發(fā)電廠大多建在動力資源比較豐富的地方而這些地方又常遠離大中性城市和工廠企業(yè)這樣需要遠距離輸送經(jīng)過升降壓變電所進行轉(zhuǎn)接在進一步的將電能分配到用戶和生產(chǎn)企業(yè)由于電力電能的重要特點是不能儲存因此電力電能的生產(chǎn)輸送分配和使用是同時進行的于是電力電能從生產(chǎn)到使用就構(gòu)成一個整體而由電力電能的生產(chǎn)輸送分配和使用的發(fā)電機變壓器電力線路及各種用電

16、設備聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一整體就稱為電力系統(tǒng)com 對電力系統(tǒng)運行的基本要求a保證供電的可靠性電力系統(tǒng)的中斷將使生產(chǎn)停頓生活混亂甚至危機人身和設備的安全運行造成十分嚴重的后果給國民經(jīng)濟帶來嚴重的損失因此對電力系統(tǒng)的運行首先要保證供電的可靠性根據(jù)用戶本身的重要程度可將負荷分為三類第一類負荷將中斷供電會造成人身事故設備損壞產(chǎn)品報廢生產(chǎn)秩序長期不能恢復人民生活混亂政治影響大等的用戶以及軍工系統(tǒng)劃屬為第一類負荷是重要負荷第二類負荷將中斷供電會造成大量減產(chǎn)人民生活會受到影響的用戶劃屬為第二類負荷第三類負荷除一二類負荷以外的一般用戶屬于第三類負荷電力系統(tǒng)供電的可靠性首先是保證第一類負荷然后才保證第二類負荷最

17、后才是第三類負荷b保證良好的電能質(zhì)量c提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性d保證電力系統(tǒng)安全運行12 變電所的作用和工作原理及分類com 變電所的作用和工作原理變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分它是變換和調(diào)整電壓變換和分配電能的場所往往擔負著向用電設備直接供電的任務變電所一般由變壓器配電裝置包括高低壓開關電壓和電流互感器避雷器母線等設備及相應的各種構(gòu)筑物控制和信號設備繼電保護裝置和測量儀表通訊及電源設備導線及電纜等組成有些變電所考慮母線的功率因數(shù)較低還裝有電力電容器組靜止補償裝置或調(diào)相機等設備上述設備中除控制與信號部分繼電保護裝置測量儀表控制電源和通訊等設備外其余部分稱為一次設備由一次設備組成的網(wǎng)絡系統(tǒng)稱為一次系

18、統(tǒng)com 變電所的分類按電壓的升降分類分為升壓變電所和降壓變電所兩大類升壓變電所多與發(fā)電廠建在一起又稱為發(fā)電廠升壓站它把發(fā)電機電壓升高經(jīng)高壓輸電線路把電能送到遠處的負荷區(qū)或與其他的高壓變電所聯(lián)結(jié)成統(tǒng)一的電力網(wǎng)系統(tǒng)降壓變電所按性質(zhì)和規(guī)模將劃分為區(qū)域變電所地方變電所終端變電所三種區(qū)域變電所一次變主要特點是電壓等級高進出回路多變壓器容量大在系統(tǒng)中地位比較重要其高壓側(cè)均在110kv以上低壓側(cè)也在35kv以上它由大電網(wǎng)供電通過降壓后主要向地方變電所供電地方變電所二次變地方變電所多由區(qū)域變電所或發(fā)電廠供電主要向終端變電所供電它的高壓側(cè)一般為10110kv低壓側(cè)多為610kv區(qū)域變電所多是工礦企業(yè)變電所和農(nóng)

19、村的鄉(xiāng)鎮(zhèn)變電所它的高壓側(cè)多為10-35kv低壓側(cè)為310kv和04022kv系統(tǒng)終端變電所主要由地方變電所或發(fā)電廠供電降壓后直接向各種用電設備供電本次設計的變電所是高壓側(cè)為220kv低壓側(cè)為60kv的終端變電所第二章 概 論21 設計的基本要求說明本次設計的為文關220kv降壓變電所電氣部分初步設計電壓等級為22060kv220kv側(cè)有兩回進線60kv側(cè)有配出線路12回并出線走廊寬闊 本變電所位于某城市南郊附近的平原地帶平均海拔400米交通方便地區(qū)年平均溫度17最高溫度40最低溫度-16com 電力系統(tǒng)接線方式如 圖2-1 所示系統(tǒng)中所有的發(fā)電機均為汽輪發(fā)電機送電線路均為架空線單位長度正序電抗

20、為04歐姆公里圖2-1 電力系統(tǒng)接線方式com 60kv側(cè)負荷表如下重要負荷占總負荷的65同時率系數(shù)08線損率為5序號負荷名稱最大符合kw功率因素出線方式出現(xiàn)回路數(shù)附注近期遠期1紅旗機械廠900015000095架空2有重要負荷2農(nóng)機廠500010000095架空2有重要負荷3電視機廠40008000095架空2有重要負荷4農(nóng)電一號30007000095架空1有季節(jié)性重要負荷5農(nóng)電二號30007000095架空1有季節(jié)性重要負荷6市區(qū)一號30006000095架空2有重要負荷7市區(qū)二號30006000095架空2有重要負荷8市區(qū)三號30006000095架空1類負荷食品廠30005000095

21、架空1類負荷com 其它條件a線損率取5comcom無功負荷率取08d要求變電所的平均功率因數(shù)補償?shù)?9以上22 設計的主要內(nèi)容及要求從負荷表中可看出重要負荷所占的比例較大所以對可靠性要求高對本次設計的變電所盡量考慮設備少投資適當占地面積小高壓電器設備維護量小運行方式靈活滿足遠景規(guī)劃com 設計的主要內(nèi)容a分析設計任務書中給定的基本條件b選擇本變電所的主變壓器確定變壓器的型式臺數(shù)容量變壓比c選擇本變電所的電氣主接線d短路電流計算e選擇電氣設備母線高壓斷路器隔離開關電流互感器電壓互感器避雷器和補償電容器f配電裝置設計g繼電保護及自動裝置規(guī)劃設計h過電壓保護設計com 設計的主要要求要求寫出不少于

22、15000字的設計說明書一份設計計算書一份并繪制出下列圖紙a變電所電氣主接線圖一張b屋外配電裝置平面一張c屋外配電裝置斷面圖一張畫兩個斷面第二部分 說明書第一章 主變壓器的選擇在各級電壓等級的變電所中變壓器是主要電氣設備之一擔負著變換網(wǎng)絡電壓進行電力傳輸?shù)闹匾蝿沾_定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡經(jīng)濟運行的保證特別是我國當前的能源政策是開發(fā)與節(jié)約并重近期以節(jié)約為主因此在確保安全可靠供電的基礎上確定變壓器的經(jīng)濟容量提高網(wǎng)絡的經(jīng)濟運行素質(zhì)將具有明顯的經(jīng)濟意義11 主變?nèi)萘窟x擇的有關規(guī)定及原則a主變?nèi)萘亢团_數(shù)的選擇應根據(jù)電力系統(tǒng)設計技術規(guī)程sdj16185有關規(guī)定和審批的電力規(guī)劃設計決定

23、進行b主變臺數(shù)的確定為保證供電的可靠性變電所一般應裝設兩臺主變壓器 但一般不超過兩臺當只有一個電源或變電所的一級負荷另有備用電源保證供電時可裝設一臺主變對大型樞紐變電所根據(jù)工程的具體情況應安裝2-4臺主變當變電所裝設兩臺及以上主變時每臺容量的選擇按照其中任一臺停運時其余容量至少能保證所供一及負荷或為變電所全部負荷的60-75通常一次變電所采用75二次變電所采用60c變壓器形式的選擇 1 變壓器一般采用三相變壓器若因制造和運輸條件限制在220kv的變電所中可采用單相變壓器組當裝設一組單相變壓器時應考慮裝設備用相當主變超過一組且各組容量滿足全所負荷的75時可不裝設備用相 2 系統(tǒng)有調(diào)壓要求時應采用

24、有載調(diào)壓變壓器對新建的變電所從網(wǎng)絡經(jīng)濟運行的觀點考慮應注意選用有載調(diào)壓變壓器其所附加的工程造價通常在短期內(nèi)可回收 3 兩個中性點直接接地系統(tǒng)連接的變壓器除降壓負荷較大或與高中壓間潮流不定情況外一般采用自耦變壓器但仍需做技術經(jīng)濟比較 4 具有三種電壓的變電所例如220kv110kv35kv一般采用三繞組變壓器d主變?nèi)萘康拇_定 1 為了正確的選擇主變?nèi)萘恳L制變電所的年及日負荷曲線并以曲線得出的變電所的年日最高負荷和平均負荷 2 主變?nèi)萘康拇_定凡裝有兩臺組及以上主變壓器的變電所其中一臺組事故停運后其余主變壓器的容量應保證該所全部負荷的70在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)應保證用戶的一級和二級負荷即滿

25、足sn07pz pz為綜合最大負荷 3 應根據(jù)電力系統(tǒng)510年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇e變壓器的冷卻方式主變壓器一般采用的冷卻方式有自然風冷強迫油循環(huán)風冷強迫油循環(huán)水冷強迫導向油循環(huán)冷卻小容量變壓器一般采用自然風冷卻大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷f主變壓器繞組的連接方式變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致否則不能并列運行電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有y和高中低三側(cè)繞組組合要根據(jù)工程具體情況確定12 本設計主變壓器的選擇根據(jù)以上主變選擇的一般原則選擇本變電所的主變壓器本變電所為地方一次變電所可以選擇兩臺主變因本地區(qū)交通方便所以選擇三相變壓器因為新建變電所而且低壓負荷較大所以選擇有載調(diào)壓變壓器

26、容量的確定p1 2000010000200005000 55000kwp2 200005000 25000kwp1 p1kp105 490875kwp2 p2kp105 223125kws1 p1cos1 490875095 516711kvas1 p2cos2 2125009 247917kvas s1s2 07 76462807 535239kva總安裝容量為535239kva根據(jù)以上計算可選擇兩臺型號為sfpz4-63000220的有載調(diào)壓變壓器其參數(shù)如表1-1表1-1 所選sfpz463000220變壓器的主要參數(shù)型 號額 定容 量額 定 電 壓 kv 連 接 組 別損耗阻 抗電 壓空

27、 載電 流冷 卻方 式 kw sfpz4-63000220 kva 高 壓ynd11空載p0 7813409強迫油循環(huán)風冷63000低 壓 負載pk 29066第二章 電氣主接線選擇21 概 述電氣主接線是多種主要電氣設備如發(fā)電機變壓器開關互感器線路電容器電抗器母線避雷器等按一定順序要求連接而成的是分配和傳送電能的總電路將電路中各種電氣設備統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號繪制成的電氣連結(jié)圖稱為電氣主接線圖變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要部分主接線的確定對變電所的安全穩(wěn)定靈活經(jīng)濟運行以及對電氣設備選擇配電裝置布置繼電保護擬定等都有著密切的關系由于發(fā)電變電輸配電和用電是同時完成的所以主接線設計的

28、好壞不僅影響電力系統(tǒng)和變電所本身同時也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活因此主接線設計是一個綜合性問題22 主接線的設計原則及基本要求com 主接線的設計原則根據(jù)220-500kv變電所設計技術規(guī)程sdj288規(guī)定變電所電氣主接線應根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位電壓等級回路數(shù)所選設備特點負荷性質(zhì)等因素確定滿足運行可靠性簡單靈活操作方便節(jié)約投資等要求變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素變電所是樞紐變電所地區(qū)變電所終端變電所企業(yè)變電所還是分支變電所由于他們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同對主接線的可靠性靈活性經(jīng)濟性的技術要求也不同2考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模變電所主

29、接線設計應根據(jù)5-10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行應根據(jù)負荷的大小和分布負荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡情況和潮流分布并分析各種可能的運行方式來確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回數(shù)3考慮負荷的重要性分布和出線回數(shù)多少對主界線的影響對一級負荷必須布兩個獨立的電源供電且當一個電源失去后應保證全部一級負荷不間斷供電對二級負荷一般有兩個電源供電且當一個電源失去后能保證大部分二級負荷供電三級負荷一般只需一個電源供電考慮主變臺數(shù)對主接線的影響變電所主變的容量和臺數(shù)對變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響通常對大型變電所基于傳輸容量大對供電可靠性要求高因此其對主接線的可靠性靈活性的要求也高而容量小的變電所其傳輸容量小對

30、住接線的可靠性靈活性要求低考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響發(fā)送變的備用容量是為了保證可靠的供電適應負荷突增設備檢修故障停運情況下的應急要求電氣主接線的設計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同例如當斷路器或母線檢修時是否允許線路變壓器停運當線路故障時允許切除線路變壓器的數(shù)量等都直接影響主接線的形式com 主接線設計的基本要求com1 可靠性1 研究主接線可靠性應注意的問題a 應重視國內(nèi)外長期運行實踐經(jīng)驗及其可靠性的定性分析b 主接線的可靠性包括一次部分和二次部分在運行中的可靠性的綜合c 主接線的可靠性在很大程度上取決于設備的可靠性程度采用可靠性能高的電氣設備可以簡化接線2 可靠性的具體要求a 斷

31、路器檢修時不影響對系統(tǒng)的供電b 斷路器或母線故障及母線檢修時盡量減少可停運回路數(shù)和停用時間并且保證一級負荷及全部或大部分二級負荷供電c 盡量避免全部停運的可能性com2 靈活性滿足運行檢修要求和擴建要求com3 經(jīng)濟性主要是指投資省占地面積小能量損失小23 電氣主接線的選擇com 主接線的預定方案本變電所電壓等級為220kv60kv220kv側(cè)進線為2回60kv側(cè)出線為12回根據(jù)主接線設計必須滿足供電可靠性保證電能質(zhì)量滿足靈活性和方便性保證經(jīng)濟性的原則初步擬定兩種主接線方案com 對220kv千伏側(cè)接線方式的論證220kv側(cè)擬采用雙母線接線和單母線分段帶旁路母線接線雙母線接線接線簡圖見圖2-1

32、單母線分段帶旁路母線接線簡圖見圖2-2兩種接線的比較如下圖2-1 雙母線接線圖2-2 單母線分段帶旁路母線接線a雙母線接線單斷路器的雙母線接線中每個回路均通過一臺斷路器和兩組隔離開關連接到兩組母線上電源和出線可均勻地分布在兩組母線上普遍適用于6220kv電壓等級的配電裝置中此接線有以下幾個優(yōu)點1可以輪流檢修母線而不影響供電只需將要檢修的那組母線上所連接的電源和線路通過兩組母線隔離開關的倒閘操作全部切換到另一組母線上2檢修任一母線的隔離開關時只停該回路當某一回路的一組母線隔離開關發(fā)生故障時只要將該隔離開關所在的回路和所連接的母線停電就可以對該隔離開關進行檢修不影響其它回路3一組母線故障后能迅速恢

33、復該母線所連接回路的供電即被切除回路可迅速恢復送電4運行高度靈活電源和線路可以任意分配在某一組母線上能夠靈活地適應系統(tǒng)中各種運行方式和潮流變化的要求5擴建方便雙母線接線方式可以沿著預備的擴建端向左右擴建而不影響兩組母線的電源和負荷均勻分配也不會引起原有回路的停電6便于實驗在個別回路需單獨進行實驗時可將該回路單獨接至一組母線上單斷路器的雙母線接線也有自己的缺點1任一臺斷路器拒動將造成與該斷路器相連母線上其它回路的停電2一組母線檢修時全部電源及線路都集中在另一組母線上若該母線再故障將造成全停事故3母聯(lián)斷路器故障將造成配電裝置全停4當母線故障或檢修時隔離開關作為切換電器容易發(fā)生誤操作5在檢修任一進出

34、線回路的斷路器時將使該回路停電b單母線分段帶旁路母線接線單母線分段帶旁路母線的優(yōu)點為接線簡單清晰操作方便采用設備少便于擴建和采用成套配電裝置用斷路器把母線分段后對重要負責用戶可以從不同的母線段引出兩個回路有兩個電源具有供電可靠性檢修任一回路斷路器時不中斷對用戶的供電單母線分段帶旁路母線的缺點為接線不夠靈活當母線與母線刀閘故障或檢修時將造成一段母線停電配電裝置復雜運行操作復雜分段斷路器用作旁路開關時兩段母線并列運行但當其一段母線故障時整套配電裝置停止工作在拉開分段刀閘時恢復無故障母線工作斷路器與刀閘間的閉鎖復雜根據(jù)電力工程設計手冊的要求主接線應滿足可靠性靈活性并在此基礎上考慮做到經(jīng)濟合理1可靠性

35、本變電所用戶較多負荷容量較大 要求供電可靠性較高當采用可靠性高的六氟化硫斷路器時選擇雙母線接線就可以滿足可靠性的要求2靈活性采用雙母線接線各個電源和回路的負荷可以任意分配到某一組母線上可以靈活地適應系統(tǒng)中各種接線方式和潮流變化的需要3經(jīng)濟性單母線分段帶旁路接線比雙母線接線少用了斷路器以及隔離開關投資相對減少配電裝置的占地面積也大大減少但可靠性有所降低根據(jù)220-500kv變電所設計技術規(guī)程sdj288規(guī)定 220kv配電裝置出線回數(shù)在四回及以上時宜采用雙母線或其他接線本變電所220kv配電裝置進線回數(shù)為2回主要從可靠性和靈活性考慮可以采用雙母線接線方式綜合以上分析本變電所220kv側(cè)選用雙母線

36、接線方式com 60kv側(cè)接線方式的選擇與論證60kv側(cè)采用雙母線接線和雙母線帶旁路接線雙母線接線接線簡圖見圖2-3雙母線帶旁路母線接線簡圖見圖2-4兩種接線的比較如下圖2-3 雙母線接線圖2-4 雙母線帶旁路接線a雙母線接線雙母線接線的特點在220kv側(cè)接線方式選擇論證中已詳細說明此處不再綴述b雙母線帶旁路接線除了具有雙母線接線的優(yōu)點外雙母線帶旁路接線方式還具有許多其它的優(yōu)點當進出線檢修時可由專用旁路斷路器代替通過旁路母線供電但當設置了專用旁路斷路器后設備的投資和配電裝置的占地面積都有所增加根據(jù)220-500kv變電所設計技術規(guī)程sdj288規(guī)定3560kv配電裝置當出線回數(shù)為47回時宜采用

37、單母線接線當出線回數(shù)為8回及以上時宜采用雙母線接線本變電所60出線為14回且均為重要負荷應主要側(cè)重于可靠性和靈活性綜合以上分析本變電所60kv側(cè)選用雙母線帶旁路接線方式第三章 短路電流計算31 短路電流計算的目的123456732 電力系統(tǒng)短路電流計算條件com 基本假定短路電流實用計算中可采用下列假設和原則123455負荷接在高壓母線上5負荷接在系統(tǒng)側(cè)6789101112com 一般規(guī)定1驗算導體和電器動熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流應按本工程的設計規(guī)劃容量計算并考慮電力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃確定短路電流時應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式2選

38、擇導體和電器用的短路電流在電氣連接的網(wǎng)絡中應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響3選擇導體和電器時對不帶電抗器回路的短路點應選擇在正常接線方式時短路電流最大的地點對帶電抗器的610kv出線與廠用分支線回路除其母線與母線隔離開關之間隔板前的引線和套管的計算短路點應選擇在電抗器前外其余導體和電器的計算短路點一般選擇在電抗器后4導體和電器動熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按兩相短路計算若發(fā)電機出口的兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)中的單項或兩相接地短路較三相短路嚴重時應按最嚴重的情況計算com 電路元件參數(shù)的計算高壓短路電流的計算一般只計及各元件的電抗采用標幺值標幺值為各電路元件有

39、名值與基準值之比標么值法取基準容量基準電壓計算用公式發(fā)電機電抗線路電抗變壓器電抗短路電流周期分量有效值短路電流沖擊值標么值轉(zhuǎn)為有名值com 網(wǎng)絡變換如下圖1y變換x1 x13×x12x13x12x23x2 x12×x23x12x13x23x3 x13×x23x13x12x232y變換x12 x1x2x1x2x3x13 x1x3x1x3x2x23 x2x3x2x3x1com 等值電源的計算1按個別變化變換計算當網(wǎng)絡中有幾個電源時可將條件相類似的發(fā)電機按下述條件連接成一組分別求出至短路點的轉(zhuǎn)移電抗1同形式且至短路點的電氣距離大致相等的發(fā)電機2至短路點的電氣距離較遠的同

40、一類型和不同類型的發(fā)電機3直接連接短路上的發(fā)電機2按同一變化計算當僅計算任一時間t的短路電流周期分量各電源的發(fā)電機形式參數(shù)相同且距短路點的電氣距離大致相等時可將各電源合并為一個總的計算電抗com 三相短路電流周期分量計算1無限大電源供給的短路電流當供電電源為無窮大或者計算電抗 345時不考慮短路電流周期分量的衰減2有限電源供給的短路電流先將電源對短路點的等值電抗歸算到以電源容量為基準的計算電抗然后按值查相應的發(fā)電機運算曲線或查發(fā)電機的運算曲線數(shù)字表即可得到短路電流周期分量的標幺值com 沖擊電流的計算三相短路發(fā)生后的半個周期t 001s短路電流的瞬時值達最大稱為沖擊電流其值近似計算為 com

41、不同電流代表的意義計算各種短路電流值的目的計算短路電流的目的是為了正確選擇和檢驗電氣設備整定繼電保護裝置等通常需要計算下列各種短路電流值-次暫態(tài)短路電流即三相短路電流周期分量第一周期的有效值用來作繼電保護的整定計算和校驗斷路器的額定斷流量 -三相短路電流第一周期全電流有效值用來校驗電器和母線的動穩(wěn)定以及斷路器的額定斷流量 -三相短路沖擊電流即三相短路電流第一周期全電電流幅值用來校驗電氣設備和母線的動穩(wěn)定-三相短路電流穩(wěn)態(tài)有效值用來校驗電器和載流部分的熱穩(wěn)定33 設計中應注意的問題1因為一般供電系統(tǒng)中已采取措施使單相短路電流值不超過三相短路電流而當短路點離電源較遠時也就是當06時兩相短路電流值通

42、常小于三相短路電流值因而在短路電流計算中應以三相短路電流計算作為基礎2在本次設計的變電所中分別有四個電源點向變電所提供電源三個為汽輪式發(fā)電機一個為系統(tǒng)這三個汽輪式發(fā)電的電源點屬于同類型的發(fā)電機特性可以直接把這三個電源點合并成一個在通過查運算曲線求出各個在短路點的短路電流第四章 高壓電氣設備的選擇電器設備選擇是發(fā)電廠和變電所設計的主要內(nèi)容之一正確的選擇電器是使電器主接線和配電裝置達到安全經(jīng)濟運行的重要條件在運行電器選擇時在安全可靠的前提下應根據(jù)工程情況在保證安全可靠的前提下積極而穩(wěn)妥地采用新技術并注意節(jié)省投資選擇合適的電器盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣具體的選擇方法也不完全相同但

43、對它們的基本要求卻是一致的電器要能可靠地工作必須按正常工作條件進行選擇并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定41 電氣設備選擇的一般要求總的原則按照正常工作條件進行選擇按照短路條件進行校驗一般原則1應滿足正常運行檢修短路和過電壓情況下的要求并考慮遠景發(fā)展2應按當?shù)丨h(huán)境條件校驗3應力求技術先進和經(jīng)濟合理4應與整個工程的建設標準應該協(xié)調(diào)一致5同類設備應盡量較少品種6選用的新產(chǎn)品均應具有可靠的試驗數(shù)據(jù)并經(jīng)正式鑒定合格技術條件選擇的高壓電氣設備應能在長期工作的條件下和發(fā)生過電壓過電流的情況下保持正常運行com 電壓選用的電氣設備允許最高工作電壓u不得低于該回路的最高運行電壓ug即uugcom 電流選用的電氣

44、設備額定電流ie不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流ig 即ieig由于變壓器短時過載能力很大雙回路出線的工作電流變化也較大故其計算工作電流應根據(jù)實際需要確定高壓電氣設備沒有明確的過載能力所以在選擇其額定電流時應滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)電流的要求com 機械荷載所選電氣設備端子的允許荷載應大于電氣設備引線在正常運行和短路時的最大作用力校驗的一般原則電壓在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動熱穩(wěn)定校驗用熔斷器保護的電氣設備可不驗算熱穩(wěn)定在工作電壓和過電壓的作用下電氣設備內(nèi)外絕緣應保證必要的可靠性com 環(huán)境條件變電所在選擇設備時還應考慮設備安裝地點的環(huán)境尤須注意小環(huán)境條件當

45、氣溫風速溫度污穢等級海拔高度地震強度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電器使用條件時應采取措施本次設計的變電所的年平均氣溫為16度在其它條件上無特殊要求com 環(huán)境保護選用電器尚應注意電器對周圍環(huán)境的影響根據(jù)周圍環(huán)境的控制標準要對制造部門提出必要的技術要求磁干擾噪音42 電氣設備的選擇電力系統(tǒng)中的各種電氣設備由于用途和工作條件各異它們具體選擇方法也就不盡相同但基本要求是相同的電氣設備要能可靠地工作必須按正常條件進行選擇按短路條件校驗其動熱穩(wěn)定性1按正常工作條件選擇額定電壓 ueuew額定電流 ieig按短路條件校驗1短路熱穩(wěn)定校驗短路電流熱穩(wěn)定校驗是要求所選的導體和電器當短路電流通過時所能達到的最高

46、溫度不應超過導體和電器的短時發(fā)熱最高允許溫度即quqri2tdzir2tr2短路動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定是指導體和電器承受短路電流機械應力的能力滿足動穩(wěn)定的條件為ishies3短路電流的計算條件為使所選擇導體具有足夠的可靠性經(jīng)濟性和合理性并在一定時期內(nèi)適應系統(tǒng)發(fā)展的需要對導體和電器進行校驗的短路電流應滿足下列條件計算時按本工程設計規(guī)劃的容量計算并考慮電力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃所用接線方式應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式而不應僅按切換過程中可能并列運行的接線方式機組容量較大短路的種類可按三相短路考慮短路計算點應選擇在正常接線方式下通過導體和電器的短路電流為最大的地點短路計算時間校驗電器的熱穩(wěn)定和開斷能力

47、時還必須合理地確定短路計算時間驗算熱穩(wěn)定的計算時間為繼電保護動作時間tpr和相應斷路器的全開斷時間之和既 式中斷路器全開斷時間后備保護動作時間斷路器固有分閘時間斷路器燃弧時間對少油斷路器為004-006s對和壓縮空氣斷路器為002-004s43 母線的選擇com 母線材料的選擇屋外配電裝置中的母線應根據(jù)下列條件選擇和校驗1 1 因為鋁的成本低而普遍使用鋁母線 2 常用的母線截面形狀有矩形槽形和管形其中矩形截面優(yōu)點是散熱面積大便于固定和連接但電流集膚效應強烈常用于容量為50mw及以下的發(fā)電機或容量為60mw及以下的降壓變壓器105kv側(cè)的引出線及配電裝置槽形截面母線具有機械強度好截流量大集膚效應

48、小的特點當回路正常工作電流在48ka時一般選用槽形母線管形截面機械強度高集膚效應小的特點且電暈放電電壓高管內(nèi)可通風或通水冷卻從而使截流量大增所以管形母線可用于8ka以上的大電流母線和110kv及以上的配電裝置母線 3 母線的散熱條件和機械強度與母線的布置方式有關其布置方式可分為支持式和懸掛式支持式使用是和母線工作電壓的支持絕緣子把母線固定在鋼架或墻板等建筑物上采用水平布置方式2母線截面尺寸的選擇其允許電流ie應等于或大于流過導體的最大持續(xù)工作電流即 iekig k-修正系數(shù) 導體經(jīng)濟截面s為s igj ig-正常時最大持續(xù)工作電流a j-經(jīng)濟電流密度am電暈電壓校驗電暈臨界電壓應大于最高工作電

49、壓即 熱穩(wěn)定校驗裸導體進行熱穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定校驗三相短路的最大電動力為當三相母線水平布置且相間距離為acm時的電動力com 高壓斷路器的選擇在各種電壓等級中變電所的設計中斷路器是最為重要的電氣設備在電力系統(tǒng)運行中對斷路器的要求是比較高的不但要求其在正常工作條件下有足夠的接通和開斷負荷電流的能力而且要求其在短路的條件下對短路電流有足夠的遮斷能力高壓斷路器的選擇條件額定電壓選擇 額定電流選擇 開斷電流選擇 短路關合電流的選擇 熱穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定校驗 斷路器種類和型式的選擇本次設計的變電所為22060變電所有220kv和60kv兩個電壓等級根據(jù)規(guī)程規(guī)定在35kv220kv電壓等級的配電裝置中主要選用少

50、油斷路器sf6斷路器和空氣斷路器高壓斷路器的操動機構(gòu)大多數(shù)是由制造廠配套供應僅部分少油斷路器有電磁式彈簧式或液壓式等幾種形式的操作機構(gòu)的可供選擇一般電磁式操動機構(gòu)需配專用的直流合閘電源但其結(jié)構(gòu)簡單可靠彈簧式結(jié)構(gòu)比較復雜調(diào)整需求較高液壓操動機構(gòu)加工精度要求較高操動機構(gòu)的形式可根據(jù)安裝調(diào)試方便和運行可靠性進行選擇下面主要在結(jié)構(gòu)特點技術性能特點和運行維護特點三個方面對這三種斷路器進行了比較類別結(jié)構(gòu)特點技術性能特點運行維護特點少油式斷路器油量少油主要用作滅弧介質(zhì)對地絕緣主要依靠固體介質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單制造方便可配用電磁操作機構(gòu)液壓操作機構(gòu)或彈簧操作機構(gòu)積木式結(jié)構(gòu)可制成各種電壓等級產(chǎn)品開斷電流大對35kv以下可

51、采用并聯(lián)回路以提高額定電流35kv以上為積木式結(jié)構(gòu)全開斷時間短運行經(jīng)驗豐富易于維護噪聲低油量少易劣化需配備一套油處理裝置壓縮空氣斷路器結(jié)構(gòu)較復雜工藝和材料要求高以壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)以及弧隙絕緣介質(zhì)操作機構(gòu)和斷路器合為一體體積和重量比較小額定電流和開斷能力都可以做得較大適于開斷大容量電路動作快開斷時間短噪聲較大維修周期長無火災危險需要一套壓縮空氣裝置作為氣源價格較高sf6斷路器結(jié)構(gòu)簡單但工藝及密封要求嚴格對材料要求高體積小重量輕有屋外敞開式及屋內(nèi)落地罐式之別更多用于gis封閉式組合電器額定電流和開斷能力都可以做得較大開斷性能好可適于各種工況開斷sf6氣體滅弧絕緣性能好故斷口電壓較高斷口開距小噪

52、聲低維護工作量小不檢修間隔期長價格較高運行穩(wěn)定安全可靠壽命長斷路器安裝使用場所選型參考如下表 特點場所電壓等級可選用的主要型式型號配電裝置110330kvsf6斷路器空氣斷路器少油式斷路器sw4-110330sw6-110330kw4-110330kw5-110330lw-11033044 隔離開關的選擇隔離開關也是發(fā)電廠和變電所中常用的電器他需與斷路器配套使用但隔離開關無滅弧裝置不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流com 隔離開關的主要用途隔離電壓倒閘操作分合小電流com 隔離開關的選擇隔離開關的選擇條件1按額定電壓選擇 2按額定電流選擇 3按開斷電流選擇 4按短路關合電流選擇 5動穩(wěn)定校驗

53、 隔離開關對配電裝置的布置和占地面積有很大影響選擇隔離開關時應根據(jù)配電裝置的布置特點和使用條件等因素進行綜合技術比較后確定220kv及以下屋外配電裝置中常采用雙柱式隔離開關45 電流互感器的選擇互感器包括電流互感器ta 和電壓互感器tv的一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡元件用以分別向測量儀表繼電器的電流線圈和電壓線圈供電正確的反映電氣設備的正常運行和故障情況com 互感器的作用一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐藴实牡碗妷?00v和小電流5a或1a使測量儀表和保護裝置標準化小型化并使其結(jié)構(gòu)輕巧價格便宜和便于屏內(nèi)安裝二次設備與高壓部分隔離且互感器二次側(cè)均接地從而保證了設備和人身的安全com 準確度等

54、級和副邊負荷選擇為了保證測量儀表的準確度電流互感器的準確級不得低于所供測量儀表的準確級因此需先要知道電流互感器二次回路所接測量儀表的類型及對準確級的要求并按準確等級要求最高的表計選擇電流互感器具體要求如下1裝設在發(fā)電機電力變壓器調(diào)相機廠用饋線出線等回路中的電度表及所有用于計算電費的電度表用電流互感器其準確度等級為05級2供運行監(jiān)視估算電能的電度表功率表和電流表用電流互感器其準確度等級為13供指示被測數(shù)值是否存在或大致估計被監(jiān)視數(shù)值的表計用的電流互感器其準確度等級為3或10級com 電流互感器應按下列技術條件選擇1按一次額定電流和額定電壓選擇 式中ueie 為電流互感器的一次額定電壓和額定電流2

55、二次額定電流的選擇電流互感器的二次額定電流有5a和1a兩種一般弱電系統(tǒng)用1a強電系統(tǒng)用5a3電流互感器種類和型式的選擇 在選擇互感器時應根據(jù)安裝地點如屋內(nèi)屋外和安裝方式如穿墻式支持式裝入式等選擇其形式4電流互感器準確級和額定容量的選擇為了保證互感器的準確性互感器二次側(cè)所接負荷不大于該準確級所規(guī)定的額定容量5熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗qkiesish46 電壓互感器的選擇com 電壓互感器應按下列技術條件選擇1裝置種類和形式的選擇電壓互感器的形式和種類應根據(jù)安裝地點和使用條件進行選擇35110kv配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器220kv及以上配電裝置當容量和準確度等級滿足需求時一般采用電容式電壓互感器需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時應選用三相五柱式電壓互感器或具有等三繞組的單相電壓互感器組2按一次回路電