35KV10KV大港變電站一次系統(tǒng)設計

1、發(fā)電廠電氣部分課程設計題 目：35KV/10KV大港變電站一次系統(tǒng)設計學 院：自動化工程學院專 業(yè)： 電氣工程及其自動化姓 名：指導教師：2011年9 月 11日第一章任務書一 、設計要求（1）建立工程設計的正確觀點，掌握電力系統(tǒng)設計基本原則和方法。（2）培養(yǎng)獨立思考、解決問題的能力。（3）學習使用工程設計手冊和其他參考書的能力，學習撰寫工程設計說明書。二 、原始資料（1）35KV進線3回。分別從系統(tǒng)的35KV的三個分段上引接； 10KV出線14回;（2）工程建設規(guī)模：主變壓器3臺，容量均為50MVA，年最大負荷利用小時數均為6000h電壓等級35KV/10KV;（3）系統(tǒng)短路容量（根據市局計

2、劃處調度所的資料）：變電所35KV母線三相最大短路容量為MVA,短路電流KA;10KV母線最大短路容量為MVA,短路電流14.39KA。三、設計任務（1）為該變電所設計出電氣主接線圖；（包括電壓互感器和電流互感器的配置，站用變壓器的引接也要有所體現）（2）選擇主變壓器的型號；（3）選擇主變壓器出口斷路器和隔離開關（35KV側）；（4）利用經濟電流密度選擇變壓器出口母線；（5）選擇10KV出線的斷路器和隔離開關；（6）選擇電壓互感器和電流互感器的型號。（各選一個即可）第二章 主接線設計方案第一節(jié) 主接線的設計原則一主接線的設計依據 1、負荷大小的重要性2、系統(tǒng)備用容量大?。?）運行備用容量不宜少

3、于8-10%，以適應負荷突變，機組檢修和事故停運等情況的調頻需要。（2）裝有兩臺及以上的變壓器的變電所，當其中一臺事故斷開時，其余主變壓器的容量應保證該變電所60%70%的全部負荷，在計及過負荷能力后的允許時間內，應保證車間的一、二級負荷供電。二主接線的基本要求電氣主接線應滿足可靠性、靈活性、經濟性三項基本要求，其具體要求如下：1、可靠性 安全可靠是電力生產和分配的首要要求,保證供電的可靠性是電氣主接線最基本的要求。主接線可靠性的基本要求通常包括以下幾個方面：（1）斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；（2）線路、斷路器、母線故障時，盡量減少停電回路數和停電時間；（3）母線或母線隔離開關檢修時，

4、盡量減少停電回路數和停電時間；（4）保證對全部的I類負荷和大部分II類負荷的供電；（5）盡量避免發(fā)電廠或變電所全部停電的可能性；（6）大型機組突然停運時，不應危及電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。2、靈活性電氣主接線能適應各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉換。靈活性主要包括以下幾個方面：（1）調度時，應可以靈活地投入和切除電源、變壓器和線路，調配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修運行方式以及特殊運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調度要求。（2）檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而致影響電力網的運行和對車間的供電。（3）擴建時，可以容易地從初期接線過渡到最終接線。在不影響

5、連續(xù)供電或停運時間最短的情況下，投入新裝機組，變壓器或線路而不互相干擾，并且對一次和二次部分的改建工作最少。3、經濟性 主接線滿足可靠，靈活性要求的前提下做到經濟合理。（1）節(jié)省一次投資。主接線應力求簡單，經節(jié)省斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器、避雷器等一次設備； 要能使繼電保護和二次回路不過于復雜，以節(jié)省二次設備和控制電纜。 要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設備或輕型電器；如能滿足系統(tǒng)的安全運行及繼電保護要求，35kV及其以下終端或分支變電所可采用簡易電器。（2）占地面積少：主接線設計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。（3）電能損失少：經濟合理地選擇主變壓器的種類（雙繞組

6、、三繞組或自耦變壓器）、容量、數量，要避免因兩次變壓而增加的電能損失。第二節(jié) 主接線的設計和論證依據變電站的性質可選擇單母線接線、單母線分段接線、雙母線接線、雙母線分段接線等四種主接線方案，下面逐一論證其接線的優(yōu)缺點。一單母線接線圖一：單母線接線特點就是整個配電裝置只有一組母線，每個電源和引出線都經過開關電器接到同一組母線上優(yōu)點：接線簡單，操作方便，設備少，經濟性好擴建方便。缺點：（1）不夠靈活可靠，任意一元件（母線及母線隔離開關等）故障或檢修均需使整個配電裝置停電。（2）調度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，線路側發(fā)生短路有很大的短路電流。（3）單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障

7、時，全部回路仍需停電，在用隔離開關將故障的母線分開后才能恢復非故障段的供電。適用范圍：一般用于6-220kV系統(tǒng)中，出線回路較少，對供電可靠性要求不高的中、小型發(fā)電廠與變電站中。二單母線分段接線1、單母線分段接線圖二：單母線分段接線單母線接線中當母線故障時，造成全停電，需待故障排除后，才能恢復全廠的正常運行，這對于重要用戶而言是不允許的。如采用斷路器分段的單母線接線，并將重要用戶采用分別接于不同母線段的雙回路供電，提高了單母線接線的可靠性和靈活性。對用斷路器分段的單母線的評價為:優(yōu)點： （1）具有單母線接線簡單、清晰、方便、經濟、安全等優(yōu)點。（2）與不分段的單母線相比供電可靠性高，母線或母線隔

8、離開關檢修或故障時的停電范圍縮小了一半。與用隔離開關分段的單母線接線相比，母線或母線隔離開關短路時，非故障母線段可以實現完全不停電，而后者則需短時停電。（3）運行比較靈活。分段斷路器可以接通運行，也可斷開運行。（4）可采用雙回線路對重要用戶供電。方法是將雙回路分別接引在不同分段母線上。缺點： （1）任一分段母線或母線隔離開關檢修或故障時，連接在該分段母線上的所有進出回路都要停止工作，這對于容量大、出線回路數較多的配電裝置仍是嚴重的缺點。（2）檢修任一電源或出線斷路器時，該回路必須停電。這對于電壓等級高的配電裝置也是嚴要缺點。因為電壓等級高的斷路器檢修時間較長，對用戶影響甚大。單母線分段數目取決

9、于電源數量和容量。段數多，故障時停電范圍小，但是分段斷路器數量多投資大；通常取23段為宜。單母線分段接線適用范圍：610kV小容量發(fā)電廠或者變電所2、單母線分段帶旁路母線的接線為了在檢修線路斷路器時，不中斷對該線路的供電，可以增設旁路設施，包括旁路開關電器和旁路母線。這種接線不宜用于進出線回路多的情況下使用。旁路斷路器的設置方式：方案1：設置專門的旁路斷路器圖三：設置專門的旁路斷路器方案2:分段斷路器兼作旁路斷路器圖四：分段斷路器兼旁路斷路器方案3:旁路斷路器兼作分段斷路器圖五：旁路斷路器兼作分段斷路器旁路母線的設置原則：（1）3560KV配電裝置采用單母線分段接線時，且斷路器無條件停電檢修時

10、，可設置不帶專用旁路斷路器的旁路母線。（用分段斷路器兼作旁路斷路器）（2）3560KV配電裝置采用雙母線接線時，不宜設置旁路母線，有條件時，可以設置旁路隔離開關，檢修時，用母聯斷路器代替待檢修的斷路器。三、雙母線接線為了克服單母線分段接線的缺點，發(fā)展了雙母線接線。按每一回路所連接的斷路器數目不同，雙母線接線有雙母線接線、雙母線分段接線、雙母線帶旁路母線接線、一臺半斷路器接線（因兩個回路共用三臺斷路器，又稱二分之三接線）等接線形式。1、雙母線接線：圖六：雙母線接線有兩組母線W1與W2可以互為備用，每一回路（進線或出線）裝有一臺斷路器，兩組母線通過母線聯絡斷路器QFC相聯系。雙母線接線器是雙母線接

11、線中最基本的接線形式。它具有兩組結構相同的母線，每一回路都經一臺斷路器、兩組隔離開關分別連接到兩組母線上，兩組母線之間通過母聯斷路器來實現聯絡。 雙母線接線有三種運行方式：第一種運行方式是一組母線工作，一組母線備用，母聯斷路器在正常運行時是斷開的；第二種運行方式是兩組母線同時工作，母聯斷路器在正常運行時是接通的，這時每一回路都固定連接于某一組母線上運行，故亦稱“固定連接運行方式”。第三種為了系統(tǒng)的需要，亦可將母聯斷路器斷開（ 處于熱備用狀態(tài)），兩組母線同時運行。前兩種運行方式在供電可靠性方面有所差異，當母線短路時，前者將短時全部停電；后者母線繼電保護動作，只斷開故障母線上電源回路的斷路器和母聯

12、斷路器，并不會使另一組母線中斷工作。雙母線接線的優(yōu)點： （1）雙母線接線有更高的可靠性，表現在以下幾方面:a、檢修任一母線，不中斷供電，通過母線隔離開關的倒閘操作實現；b、工作母線故障，可迅速恢復供電；c、檢修任一母線隔離開關，只需斷開此隔離開關所屬的一條線路和與此隔離開關相連的一條母線，其他線路均可通過另一根母線繼續(xù)正常運行。（2）靈活性高。具體體現在以下幾個方面：a、各個電源和各個負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活的適應電力系統(tǒng)中各種運行方式的調度和潮流變化的需要。b、母聯斷路器QFC可以實現系統(tǒng)的同期或者解列c、個別回路（發(fā)電機或者線路）單獨試驗時，可以將其接在備用母線上運行d、備用

13、母線可以作為融冰母線（利用短路方式融冰）（3）擴建的方便性：向雙母線左右方向任一方向擴建，均不會影響兩組母線的電源和負荷的自由組合分配，便于擴建。雙母線接線的缺點：（1）接線較復雜，且在倒母線過程中把隔離開關當作操作電器使用，容易發(fā)生誤操作事故。（2）工作母線短路時，在切換母線的過程中仍要短時停電。（3）檢修線路斷路器時要中斷對用戶的供電，這對重要用戶來說是不允許的。（4）于單母線接線相比，雙母線接線的母線長，隔離開關數目倍增，這將使配電裝置結構復雜，占地面積增大，投資明顯增加。雙母線接線的使用范圍：610kV出線帶電抗器的配電裝置;3560kV出線數超過8回，連接電源較大，負荷較大的情況;1

14、10kV220kV出線數為5回以上的情況。雙母線接線比單母線分段接線的供電可靠性高、運行靈活，但投資也明顯增大，因此，只有當進出線回路數較多、母線上電源較多、輸送和穿越功率較大、母線故障后要求盡快恢復送電、母線和母線隔離開關檢修時不允許影響對用戶的供電、系統(tǒng)運行調度對接線的靈活性有一定要求等情況下，才采用雙母線接線方式。2、雙母線分段接線圖七：雙母線分段接線工作母線通過QFD（分段斷路器）分為兩段W，W。每段工作母線W，W分別通過各自的母聯斷路器QFC1，QFC2與備用母線W2相連，每回均勻的分布在兩段工作母線上。雙母線分段接線的優(yōu)點是:（1）縮小了 母線 故障的停電范圍；（2）雙母線分段接線

15、比雙母線接線的 可靠性更高；雙母線接線的主要缺點是投入使用的斷路器數目比雙母線接線時多，設備投資大，配電裝置占地面積和維護工作量都相應地增大了許多，故在220KV及以下配電裝置中很少采用。適用范圍及分段數確定：中小電廠的發(fā)電機電壓配電裝置及變電站610kV配電裝置中當進線數或母線上電源較多時，常采用雙母線3分段或者4分段。另外雙母線分段接線常用于220kV配電裝置中,當進出線為1014回時，采用三分段（且僅一組母線分段）；15回以上時，采用4分段（兩組母線均分段）。330kV500kV大容量配電裝置中，出線為6回以上時，一般也采用雙母線分段接線。四、結論通過分析比較，四種接線方式中采用雙母線接

16、線作為35KV側接線方式較好，由于本次設計為35KV/10KV變電站，考慮到供電可靠性和負荷增長的需要，在10kV側采用單母線分段帶旁路母線（分段斷路器兼作旁路斷路器）接線方式。第三章 變電站一次設備的選擇一、主變臺數和容量的選擇根據原始資料中的工程建設規(guī)模：主變壓器兩臺，容量均為50MVA，年最大負荷利用小時數均為6000h電壓等級35KV/10KV;選擇主變壓器的型號如下：型式：三相雙繞組無載調壓風冷變壓器型號：SFP8-63000/35額定容量：63MW電壓等級：35± 2×/10空載損耗：65KW短路損耗：245KW阻抗電壓：1214連接組標號：YNd11外形尺寸（

17、mm）：6000×5350×6900二、35KV側斷路器和隔離開關的選擇根據原始資料中的35KV母線最大短路容量為MVA,短路電流15.07KA。1、斷路器的選擇根據原始資料中的35KV母線三相最大短路容量為MVA,短路電流15.07KA，選擇斷路器的型號如下：型號：SW2-35/1000額定電壓（KV）：35額定電流（A）：1000開斷容量（MVA） ：15002、隔離開關的選擇根據原始資料中短路電流KA，選擇斷路器的型號如下：型號：GW5-35G/1000-83額定電壓（KV）：35額定電流（A）：1000 熱穩(wěn)定電流（KA）：25極限峰值電流（KA）：83操作機構型號

18、：CS-17三、10KV側斷路器和隔離開關的選擇根據原始資料中的10KV母線三相最大短路容量為MVA,短路電流KA，選擇斷路器的型號如下：型號：SW2-10/5000額定電壓（KV）：10額定電流（A）：5000開斷容量（MVA） ：15002、隔離開關的選擇根據原始資料中短路電流KA，選擇斷路器的型號如下：型號：GW5-10G/5000-83額定電壓（KV）：10額定電流（A）：5000 熱穩(wěn)定電流（KA）：25極限峰值電流（KA）：83四、選擇電壓互感器和電流互感器的型號選擇變壓器高壓側（35KV側）的電壓互感器和電流互感器的型號根據原始資料中的35KV母線三相最大短路容量為MVA,短路電流15.07KA。選擇 電壓互感器的型號如下：型號：JDJ-35額定電壓（kV）：最大容量（VA）：1200型號：JDJJ-35額定電壓（kV）：35/0.1/(0.1/3)最大容量（VA）：1200)選擇電流互感器的型號如下：型號：LCW2-220W額定電流比：（2×200）（2×600）/5五、利用經濟電流密度選擇變壓器出口母線1、利用經濟電流密度選擇變壓器35KV側母線 額定工作電流：母線選用鋼芯鋁鉸線，由2 ，考慮一定的裕量，經濟截面積為：選用母線為：LGJ-10002、利用經濟電流密度選擇變壓器10KV側母線