《電氣主接線設(shè)計(jì)》PPT課件.ppt

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1、1,一、總體分析,1. 總體分析,(1) 分析所設(shè)計(jì)的變電所的類型、性質(zhì)、規(guī)模，在電力系統(tǒng)中所處的位置及所擔(dān)負(fù)的任務(wù)等，從而明確其對(duì)電氣主接線可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的具體要求，這是影響主接線設(shè)計(jì)的首要因素。,(2) 對(duì)于變電所，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃及本所負(fù)荷資料，系統(tǒng)逐年電力電量平衡確定主變壓器臺(tái)數(shù)、容量及分期裝設(shè)計(jì)劃。,(3) 研究變電所與電力系統(tǒng)連接的方式，采用的電壓等級(jí)以及各電壓級(jí)近期與遠(yuǎn)景出線回?cái)?shù)等。當(dāng)變電所接入系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)中時(shí)，應(yīng)了解環(huán)網(wǎng)中的潮流變化、調(diào)壓要求等。對(duì)系統(tǒng)主干線路、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線，必須保證供電可靠性，檢修其線路斷路器時(shí)不應(yīng)停電。對(duì)同名雙回線路，應(yīng)分別接在兩段母線上。,

2、第一講電氣主接線設(shè)計(jì),2,2. 負(fù)荷分析,負(fù)荷大小和類別影響主接線形式和主變臺(tái)數(shù)和容量。應(yīng)分析由本所供電的主要負(fù)荷生產(chǎn)特點(diǎn)，電力、電量需要，功率因數(shù)和保安負(fù)荷要求，各電壓級(jí)負(fù)荷水平（最大值、最小值）及逐年增長(zhǎng)情況等。電力負(fù)荷按其重要性可分為三類。在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，對(duì)于一類負(fù)荷必須要由兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，并且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證對(duì)全部一類負(fù)荷不間斷供電；對(duì)于二類負(fù)荷，一般要由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，并且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證對(duì)大部分二類負(fù)荷的供電；對(duì)于三類負(fù)荷，一般只需一個(gè)電源供電。,(4) 所址地理?xiàng)l件(地震烈度、位置等),3,3. 最大綜合計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算,式中 Pimax各出線的遠(yuǎn)景最

3、大負(fù)荷；,cosi各出線的自然功率因數(shù)；,Kt同時(shí)系數(shù)，其大小由出線回路數(shù)決定，出線回路數(shù)越多其值越小，一般在0.80.95之間；,%線損率，取5%。,若為三繞組變壓器還應(yīng)該考慮中、低壓側(cè)間的負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，中、低壓側(cè)的最大綜合計(jì)算負(fù)荷分別上式計(jì)算，總的最大綜合計(jì)算負(fù)荷為它們之和再乘以中、低壓側(cè)間負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)。,4,二、主變選擇,1. 變電所變壓器臺(tái)數(shù)的選擇,變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，以免一臺(tái)主變故障或檢修時(shí)中斷供電。對(duì)大型超高壓樞紐變電所，可根據(jù)具體情況裝設(shè)24臺(tái)主變壓器，以便減小單臺(tái)容量。,2變電所主變壓器容量的選擇,1) 所選擇的n臺(tái)主變壓器的容量nSN ，應(yīng)該大于等于變電所的最大綜

4、合計(jì)算負(fù)荷Smax ，即,nSNSmax,2) 裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所中，當(dāng)其中一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足60%（220kV及以上電壓等級(jí)的變電所應(yīng)滿足70%）的全部最大綜合計(jì)算負(fù)荷，以及滿足全部I類負(fù)荷SI和大部分II類負(fù)荷SII（ 220kV及以上電壓等級(jí)的變電所，在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足全部I類負(fù)荷SI和II類負(fù)荷SII）即,5,(n-1)SN(0.60.7)Smax,3主變壓器型式的選擇,主變壓器型式的選擇主要包含有：相數(shù)、繞組數(shù)、電壓組合、容量組合、繞組結(jié)構(gòu)、冷卻方式、調(diào)壓方式、繞組材料、全絕緣還是半絕緣、連接組別、是否選擇自耦變、主變中性

5、點(diǎn)接地方式等。,相數(shù)：330kV及以下的變電所，一般選用三相變壓器。,繞組數(shù)：本設(shè)計(jì)中主變壓器應(yīng)選雙繞組變壓器。,繞組聯(lián)結(jié)方式：YN d11接線組,調(diào)壓方式：變電所的變壓器一般選擇有載調(diào)壓方式(近年來(lái)隨著用戶對(duì)電壓質(zhì)量要求的提高和有載調(diào)壓變壓器質(zhì)量的提高) 。,和(n-1)SN SI + SII,6,三、電氣主接線設(shè)計(jì),1. 電氣主接線應(yīng)滿足的基本要求,(1)可靠性,1)斷路器檢修時(shí)，能否不影響供電。,2)斷路器或母線故障以及母線或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，停運(yùn)的回路數(shù)的多少和停電的時(shí)間的長(zhǎng)短，能否保證對(duì)I類負(fù)荷和大部分II類負(fù)荷的供電。,3)發(fā)電廠、變電所全部停運(yùn)的可能性。,4)大機(jī)組和超高壓的電

6、氣主接線能否滿足對(duì)可靠性的特殊要求。,(2)靈活性,1)調(diào)度靈活,2)檢修安全、方便,3)擴(kuò)建方便,7,(3)經(jīng)濟(jì)性,節(jié)約投資，限制短路電流措施、占地面積小和年運(yùn)行費(fèi)用小。,2. 影響主接線設(shè)計(jì)方案的因素 1) 變電所在系統(tǒng)中所處的地位、作用、規(guī)模 2) 負(fù)荷性質(zhì)及要求 3) 電壓等級(jí)及線路回?cái)?shù) 4) 主要設(shè)備特點(diǎn)(如六氟化硫斷路器 ) 5) 所址條件 6) 配電裝置選型(屋內(nèi)或屋外),3. 主接線設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容,1) 初期與遠(yuǎn)景工程的主變壓器配置,2) 各電壓級(jí)主接線的形式,3) 610kV電壓級(jí)的限流措施,變電所限制短路電流的措施有：變壓器分列運(yùn)行；在變壓器回路裝設(shè)電抗器或分裂電抗器；裝設(shè)

7、出線電抗器。,8,6) 無(wú)功補(bǔ)償,4. 各電壓級(jí)主接線設(shè)計(jì),4) 所用電的選擇,5) 中性點(diǎn)接地方式的確定,在進(jìn)行電氣主接線設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，綜合分析有關(guān)基礎(chǔ)資料，擬定出2個(gè)技術(shù)上能滿足要求的較好方案進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最后確定最佳方案。,列表比較,經(jīng)濟(jì)比較中，一般只比較各個(gè)方案的不同部分，因而不必計(jì)算出各方案的全部費(fèi)用。,9,10,初步方案提示：,110kV：?jiǎn)文妇€分段，橋形接線，單母線分段帶旁母。,單母線分段,橋形接線,11,610kV：?jiǎn)文妇€分段，單母線分段帶旁母，手車式單母線分段。,110kV單母線分段帶旁母,12,610kV單母線分段,13,610kV單母線分段帶旁

8、母,610kV手車式單母線分段,14,5. 所用電設(shè)計(jì),所用變壓器容量：50kVA,所用變壓器臺(tái)數(shù)：2臺(tái)，并應(yīng)分別接在不同電壓等級(jí)的電源或獨(dú)立電源上。如能夠從變電所外引入可靠的380V備用電源，可只設(shè)一臺(tái)所用變壓器。,6.無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì),無(wú)功補(bǔ)償原則：對(duì)無(wú)功電源與無(wú)功負(fù)荷采取在各級(jí)電壓電網(wǎng)中分級(jí)補(bǔ)償、就地平衡的原則。,意義：無(wú)功補(bǔ)償關(guān)系到電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量、安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，無(wú)功補(bǔ)償可以減少無(wú)功功率的傳輸，提高電壓質(zhì)量和減小電能損耗。,在220kV及以下電壓級(jí)變電所常用并聯(lián)電容器補(bǔ)償。,并聯(lián)電容器容量的選擇：,15,對(duì)35110kV變電站中的電容器總?cè)萘浚礋o(wú)功功率就地平衡的原則，可按主變?nèi)萘康?

9、0%30%考慮，分在610kV兩段母線上安裝。 (選10),并聯(lián)電容器型式及其接線方式的選擇：,無(wú)功補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)電容器可以選擇密集型電容器或由單個(gè)電容器組成的電容器組(單個(gè)容量 選100kvar)，電容器組的數(shù)量由上述計(jì)算出的總?cè)萘亢蛦蝹€(gè)電容器的容量計(jì)算而得，還要將它們分成兩部分，接在變電所的兩個(gè)低壓母線上。它們的接線方式有三角形（一般用于較小容量的電容器組）和星形接線兩種方式，星形接線的電容器額定電壓應(yīng)該為所接母線電壓的相電壓，而三角形接線的電容器額定電壓應(yīng)該為所接母線電壓的線電壓。在星形接線方式中，一般還采用雙星形接線方式，以便采用中性線不平衡電流保護(hù)。雙星形臺(tái)數(shù)為6的倍數(shù)，單星形臺(tái)數(shù)為3的

10、倍數(shù)。,16,7.中性點(diǎn)接地方式的確定,110kV電壓級(jí)的中性點(diǎn)接地方式與設(shè)備選擇 中性點(diǎn)接地方式 110kV及以上電壓系統(tǒng)為大電流接地系統(tǒng)，所以主變壓器110kV及以上電壓級(jí)中性點(diǎn)接地方式，均應(yīng)該選擇中性點(diǎn)直接接地方式。 主變壓器110kV電壓級(jí)中性點(diǎn)設(shè)備 下圖以一個(gè)110kV變壓器為例，示出了大電流接地系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)的主要設(shè)備。由圖可見(jiàn)，它們主要有中性點(diǎn)接地刀閘、零序電流互感器、間隙、避雷器等。分級(jí)絕緣(半絕緣)變壓器中性點(diǎn)設(shè)備的電壓等級(jí)比變壓器額定電壓低，應(yīng)該與中性點(diǎn)的電壓等級(jí)匹配，例如110kV側(cè)中性點(diǎn)處的中性點(diǎn)隔離開(kāi)關(guān)，選60kV電壓級(jí),型號(hào)可選GW13-72.5kV/630A。,

11、,17,中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)為分級(jí)絕緣且裝有隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，部分變壓器中性點(diǎn)有可能不直接接地，中性點(diǎn)刀閘在分閘狀態(tài)。對(duì)于中性點(diǎn)不接地的分級(jí)絕緣變壓器，當(dāng)雷電波從線路侵入變壓站到達(dá)變壓器中性點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生較高的雷電過(guò)電壓，中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)避雷器，以防止雷電侵入波對(duì)變壓器中性點(diǎn)絕緣的危害。110kV電壓級(jí)中性點(diǎn)用金屬氧化鋅避雷器時(shí)型號(hào)可選Y1.5W-72/186。,中性點(diǎn)不直接接地的變壓器，在發(fā)生因繼電保護(hù)等原因造成中性點(diǎn)不接地的孤立系統(tǒng)且?guī)蜗嘟拥毓收线\(yùn)行時(shí)或斷路器非同期操作、線路非全相斷線，特別是伴隨產(chǎn)生變壓器勵(lì)磁電感與線路對(duì)地電容諧振時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較高的工頻過(guò)電壓，對(duì)分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)構(gòu)成威

12、脅，甚至使變壓器中性點(diǎn)絕緣損壞。如果采用普通閥型避雷器，則沒(méi)有足夠的通過(guò)能力來(lái)限制這種過(guò)電壓而導(dǎo)致發(fā)生爆炸。因此變壓器中性點(diǎn)應(yīng)加裝對(duì)地的間隙,在發(fā)生工頻過(guò)電壓時(shí)保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣和普通閥型避雷器。間隙距離的選擇應(yīng)保證只在內(nèi)過(guò)電壓下動(dòng)作，而在雷電過(guò)電壓下不動(dòng)作。,18,在我國(guó)35kV、和610kV系統(tǒng)均為小電流接地系統(tǒng)，它們的中性點(diǎn)應(yīng)選用中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地或高阻接地的方式。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，不能構(gòu)成短路回路，故短路電流不大，但故障點(diǎn)與導(dǎo)線對(duì)地分布電容形成回路，故障點(diǎn)有不太大的容性電流通過(guò)，有可能使故障點(diǎn)的電弧不能自行熄滅并引起弧光接地過(guò)電壓，甚至發(fā)展成相間短

13、路故障，使事故擴(kuò)大。 在變壓器的中性點(diǎn)裝設(shè)消弧線圈，使消弧線圈產(chǎn)生的感性電流與接地容性電流相抵消，可減小接地故障點(diǎn)的電流，提高供電可靠性。,19,補(bǔ)償方式：有完全補(bǔ)償、過(guò)補(bǔ)償與欠補(bǔ)償之分。為防止部分線路停運(yùn)且合并運(yùn)行線路出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，欠補(bǔ)償方式可能出現(xiàn)電弧諧振，一般采用過(guò)補(bǔ)償方式。 對(duì)3563kV系統(tǒng)接地電容電流大于10A，610kV系統(tǒng)接地電容電流大于30A時(shí)，應(yīng)選擇經(jīng)消弧線圈接地的接地方式。,電纜線路電容電流的計(jì)算:,Ic電纜線路的電容電流（A）；,UN電纜線路的額定線電壓（kV）。 由于變電所本身母線對(duì)地也有分布電容電流，所以在上述計(jì)算的基礎(chǔ)上還應(yīng)該增加一個(gè)百分?jǐn)?shù)。6kV系統(tǒng)增加1

14、8%、10kV系統(tǒng)增加16%、35kV系統(tǒng)增加13%，63kV系統(tǒng)增加12%。,式中 L 線路的總長(zhǎng)度(km)；,20,消弧線圈容量選擇公式為,,K系數(shù)，過(guò)補(bǔ)償時(shí)取1.35；,610kV系統(tǒng)需要加裝消弧線圈時(shí)，由于主變的610kV側(cè)一般是三角形接線，沒(méi)有中性點(diǎn)，故對(duì)610kV側(cè)需要加裝專用接地變壓器，因接地變壓器高壓繞組為星形接線，可以利用接地變610kV側(cè)的中性點(diǎn)接入消弧線圈。 接地變的容量應(yīng)該大于消弧線圈的容量，一般應(yīng)該在610kV的每一段母線上都安裝型號(hào)一樣、相同容量（消弧線圈是按系統(tǒng)電容電流計(jì)算的容量）的接地變。接地變的低壓側(cè)可以兼作所用電。,21,,經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，接地變壓器容量應(yīng)為消弧線圈容量的1.1倍；如果接地變壓器兼作站用變壓器， 則接地變壓器一次繞組的容量等于消弧線圈的容量與站用變?nèi)萘恐?，注意并不是?jiǎn)單的相加，消弧線圈容量要按無(wú)功計(jì)算，它與站用電的無(wú)功功率和的平方再與站用電的有功功率的平方相加，開(kāi)平方的到總?cè)萘?站用負(fù)荷功率因數(shù)取0.8)。二次繞組的容量等于站用變的容量。選用接地變后就不用再選擇所用變。,