110kV變電站電氣一次部分初步設(shè)計(jì)

三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 1 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 110kV 變電站電氣一次部分初步設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)人 王海風(fēng) 設(shè)計(jì)時(shí)間 2011 年 7 月 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 2 摘 要 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求 本次設(shè)計(jì)為 110kV 變電站電氣一次部分初步設(shè)計(jì) 并繪制電氣主接線圖及其他圖紙 該變電站設(shè)有兩臺(tái)主變壓器 站內(nèi)主接線分為 110kV 35kV 和 10kV 三個(gè)電壓等級(jí) 各個(gè)電壓等級(jí)分別采用單母線分段接線 單 母線分段接線和單母線分段接線 本次設(shè)計(jì)中進(jìn)行了電氣主接線的設(shè)計(jì) 短路電流計(jì)算 主要電氣設(shè)備選擇及 校驗(yàn) 包括斷路器 隔離開關(guān) 電流互感器 電壓互感器 母線等 各電壓等 級(jí)配電裝置設(shè)計(jì) 直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及防雷保護(hù)的配置 目 錄 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 3 緒論 1 第 1 章 變電站總體分析 2 1 1 變電站總體分析 2 第 2 章 負(fù)荷分析計(jì)算與主變壓器的選擇 4 2 1 負(fù)荷分析計(jì)算 4 2 2 主變選擇 6 2 3 無功補(bǔ)償 8 第 3 章 電氣主接線設(shè)計(jì) 11 3 1 主接線的設(shè)計(jì)原則和要求 11 3 2 主接線的設(shè)計(jì)步驟 13 3 3 電氣主接線設(shè)計(jì) 14 第 4 章 短路電流計(jì)算及電氣設(shè)備選擇 16 4 1 短路電流的危害 16 4 2 電氣設(shè)備選擇 16 4 3 高壓斷路器的選擇 18 4 4 隔離開關(guān)的選擇 19 4 5 電壓互感器選擇 19 4 6 電流互感器選擇 20 4 7 絕緣子和穿墻套管 20 4 8 電氣設(shè)備表 21 第 5 章 配電裝置及電氣總平面布置設(shè)計(jì) 23 5 1 概述 23 5 2 配電裝置的確定 24 5 3 電氣總平面布置 25 第 6 章 防雷保護(hù)設(shè)計(jì) 27 6 1 變電站的防雷保護(hù)特點(diǎn) 27 6 2 變電站直擊雷防護(hù) 27 6 3 侵入波過電壓防護(hù) 27 第 7 章 避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算方法 28 第 8 章 展望 29 致謝 30 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 4 緒 論 本文首先根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)與線路及所有負(fù)荷的參數(shù) 分析負(fù)荷發(fā)展趨 勢(shì) 從負(fù)荷增長方面闡明了建站的必要性 然后通過對(duì)擬建變電站的概括以及出 線方向來考慮 并通過對(duì)負(fù)荷資料的分析 安全 經(jīng)濟(jì)及可靠性方面考慮 確定 了 110kV 35kV 10kV 以及站用電的主接線 然后又通過負(fù)荷計(jì)算及供電范圍確 定了主變壓器臺(tái)數(shù) 容量及型號(hào) 同時(shí)也確定了站用變壓器的容量及型號(hào) 最后 根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算的計(jì)算結(jié)果 對(duì)高壓熔斷器 隔離開關(guān) 母線 絕緣子和穿墻套管 電壓互感器 電流互感器進(jìn)行了選型 從而完成了 110kV 電 氣一次部分的設(shè)計(jì) 按照先行的原則 依據(jù)遠(yuǎn)期負(fù)荷發(fā)展 決定在本區(qū)興建一所中型 110kV 變電 站 本設(shè)計(jì)屬中間變電站該變電所建成后 它的主要任務(wù)是把 110KV 變成 35kV 和 10kV 電壓供周邊城鄉(xiāng)使用 WH 市郊 110kV 變電站是地區(qū)性城市變電站 它由 系統(tǒng) 1 和系統(tǒng) 2 供電 同較為緊密 在整個(gè)系統(tǒng)中占有重要地位 變電站主要設(shè)備的組成主要有主變壓器 電氣主接線 控制裝置 避雷裝置 以及無功補(bǔ)償設(shè)備 主變壓器是變換電壓的主要設(shè)備 在 110kV 變電站中它主要用于降壓 此變 電站中我們采用了三相變壓器 在功率和電壓等級(jí)上完全滿足了我們的設(shè)計(jì)需要 電氣主接線由于直接影響著電力系統(tǒng)的可靠性 至關(guān)重要 因此對(duì)它的選擇應(yīng)加 以足夠的重視 考慮到系統(tǒng)的可靠性 靈活性 經(jīng)濟(jì)性等因素 所以在本變電站 中我們采用了單母分段的接線形式 控制裝置是變電站的中樞神經(jīng) 控制著整個(gè) 電氣元件 值班員可通過集中監(jiān)視系統(tǒng)了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài) 避雷裝置是電力系 統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)重要部分 它的故障能夠?qū)е抡麄€(gè)電力系統(tǒng)的瓦解 給國民經(jīng) 濟(jì)帶來重大損失 在電力系統(tǒng)中為了減少電能在線路中的損耗 我們采用了無功 補(bǔ)償裝置來調(diào)整系統(tǒng)中的無功功率 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 5 第 1 章 變電站總體分析 1 1 變電站總體分析 1 1 1 設(shè)計(jì)依據(jù) 根據(jù)省電力公司設(shè)計(jì) XXXX 一文 XX 變電所設(shè)計(jì)任務(wù)書的批復(fù) 1 1 2 WH 市變電站建設(shè)的必要性 圖 1 1 110KV 變電站系統(tǒng)接線圖 1 1 3 變電站地址 變電所設(shè)計(jì)除應(yīng)執(zhí)行本規(guī)范外 尚應(yīng)符合現(xiàn)行的國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定 變電所位于 WH 市郊東南郊 交通便利 變電所的西邊為 10KV 負(fù)荷密集區(qū) 主要有棉紡廠 食品廠 印染廠 針織廠 柴油機(jī)廠 橡膠廠及部分市區(qū)用電 變電所以東主要有 35KV 的水泥廠 耐火廠及市郊其它用電 該變電所所址區(qū)海拔 220m 地勢(shì)平坦 為非強(qiáng)地震區(qū) 輸電線路走廊闊 架 設(shè)方便 全線為黃土層地帶 地耐力為 天然容重 內(nèi)摩擦2 4 kgcm32 rgcm 角 23 土壤電阻率為 100 cm 變電所保護(hù)地下水位較低 水質(zhì)良好 無腐 蝕性 氣象條件 年最高氣溫 40 年最低氣溫 20 年平均溫度 15 最熱 月平均最高溫度 32 最大復(fù)水厚度 10mm 最大風(fēng)速 25m s 屬于我國第六標(biāo) 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 6 準(zhǔn) 氣象區(qū) 1 1 4 WH 市 11OKV 變電所建設(shè)規(guī)模 根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃 本變電所的建設(shè)規(guī)模如下 額定電壓等級(jí) 110KV 35KV 10KV 110KV 近期出線 2 回 遠(yuǎn)景發(fā)展 2 回 35KV 近期出線 3 回 遠(yuǎn)景發(fā)展 2 回 10KV 近期出線 9 回 遠(yuǎn)景發(fā)展 2 回 S1 1000MVA X1 0 5 X2 0 7 S2 600MVA X1 0 4 X2 0 6 1 1 5 變電站設(shè)計(jì)規(guī)范 1 本規(guī)范適用于電壓為 35 110kV 單臺(tái)變壓器容量為 2500kVA 及以上新 建變電所的設(shè)計(jì) 2 變電所的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程的 5 10 年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行 做到遠(yuǎn) 近期結(jié)合 以近期為主 正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系 適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能 3 變電所的設(shè)計(jì) 必須從全局出發(fā) 統(tǒng)籌兼顧 按照負(fù)荷性質(zhì) 用電容量 工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件 結(jié)合國情合理地確定設(shè)計(jì)方案 4 變電所的設(shè)計(jì) 必須堅(jiān)持節(jié)約用地的原則 變電所設(shè)計(jì)除應(yīng)執(zhí)行本規(guī)范外 尚應(yīng)符合現(xiàn)行的國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 7 第 2 章 負(fù)荷分析計(jì)算與主變壓器的選擇 2 1 負(fù)荷分析計(jì)算 2 1 1 負(fù)荷分類及定義 1 一級(jí)負(fù)荷 中斷供電將造成人身傷亡或重大設(shè)計(jì)損壞 且難以挽回 帶來 極大的政治 經(jīng)濟(jì)損失者屬于一級(jí)負(fù)荷 一級(jí)負(fù)荷要求有兩個(gè)獨(dú)立電源供電 2 二級(jí)負(fù)荷 中斷供電將造成設(shè)計(jì)局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂 且較長時(shí)間才 能修復(fù)或大量產(chǎn)品報(bào)廢 重要產(chǎn)品大量減產(chǎn) 屬于二級(jí)負(fù)荷 二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩回 線供電 但當(dāng)兩回線路有困難時(shí) 如邊遠(yuǎn)地區(qū) 允許有一回專用架空線路供電 3 三級(jí)負(fù)荷 不屬于一級(jí)和二級(jí)的一般電力負(fù)荷 三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電無特殊要 求 允許較長時(shí)間停電 可用單回線路供電 2 1 2 負(fù)荷組成 根據(jù)任務(wù)書可知 WH 市有一市區(qū)變電所 WH 市 110KV 變電站的建設(shè)將外 電與市區(qū)變電所更好的連接起來 從而形成統(tǒng)一的供電網(wǎng)絡(luò) 更好的解決 WH 市 的供電問題 同時(shí)也促進(jìn)了供電網(wǎng)絡(luò)的形成和供電的可靠性 為了考慮本地區(qū)經(jīng) 濟(jì)的發(fā)展此變電站設(shè)計(jì)的最大容量為 36 8MW 各級(jí)負(fù)荷見以下圖表 1 110KV 負(fù)荷情況 表 2 1 110KV 負(fù)荷 最大負(fù)荷 MW 負(fù)荷組成 電壓 等級(jí) 負(fù)荷 名稱 近期 遠(yuǎn)景 一 二 自然 力率 maxT H 線長 KM 備注 市系線 10 18 10 市甲線 10 18 10 備用 1 10 110 kv 備用 2 12 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 8 2 35KV 負(fù)荷情況 表 2 2 35KV 負(fù)荷 最大負(fù)荷 MW 負(fù)荷組成 電壓 等級(jí) 負(fù)荷 名稱 近期 遠(yuǎn)景 一 二 自然 力率 maxT H 線長 KM 備注 水泥廠 1 1 5 2 15 30 0 9 20 水泥廠 2 1 5 2 15 30 0 9 20 耐火廠 1 1 5 15 35 0 9 18 備用 1 2 5 0 9 15 35 KV 備用 2 2 5 0 9 15 在 35kv 側(cè)負(fù)荷中 耐火廠以及水泥廠 1 和 2 的 類負(fù)荷比重比較大 發(fā)生斷電時(shí) 會(huì)造成生產(chǎn)機(jī)械的壽命縮短 水泥質(zhì)量下降 造成很大的經(jīng)濟(jì)損失 因此必須保證其供電的可靠性 3 10KV 負(fù)荷情況 表 2 3 10KV 負(fù)荷 最大負(fù)荷 MW 負(fù)荷組成 電壓 等級(jí) 負(fù)荷 名稱 近期 遠(yuǎn)景 一 二 自然力率 maxT H 線長 KM 備 注 棉紡廠 1 2 2 5 20 40 0 75 5500 3 5 棉紡廠 2 2 2 5 20 40 0 75 5500 3 5 印染廠 1 1 5 2 30 40 0 78 5000 4 5 印染廠 2 1 5 2 30 40 0 78 5000 4 5 毛紡廠 2 2 20 40 0 75 5000 2 5 針織廠 1 1 5 20 40 0 75 4500 1 5 市區(qū) 1 1 5 2 20 40 0 8 2500 2 市區(qū) 2 1 5 2 20 40 0 8 2500 2 食品廠 1 2 1 5 15 30 0 8 4000 1 5 備用 1 1 5 0 78 10 kv 備用 2 1 5 0 78 在 10kv 負(fù)荷中 棉紡廠 印染廠 毛紡廠 針織廠 食品廠市區(qū) 類 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 9 負(fù)荷比較大 若發(fā)生停電對(duì)企業(yè)造成出現(xiàn)次品 機(jī)器損壞 甚至出現(xiàn)事故 對(duì)市 區(qū)醫(yī)院則造成不良的社會(huì)影響 嚴(yán)重時(shí)造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡 所以必須 保證其供電可靠性 2 2 主變選擇 2 2 1 主變臺(tái)數(shù)的考慮原則 變壓器的容量 臺(tái)數(shù)直接影響到變電站的電氣主接線形式和配電裝置的結(jié)構(gòu) 它的確定除了依據(jù)傳遞容量基本原始資料外 還要根據(jù)電力系統(tǒng) 5 10 年的遠(yuǎn)景 發(fā)展計(jì)劃 輸送功率的大小 饋線回路數(shù) 電壓等級(jí)以及接入電力系統(tǒng)中的緊密 程度等因素 進(jìn)行綜合分析與合理的選擇 如果變壓器的容量選擇過大 臺(tái)數(shù)過 多 不僅增加投資 增大占地面積 而且也增加了運(yùn)行電能的損耗 設(shè)備未能充 分發(fā)揮效益 若容量選的過小 將可能滿足不了變電站的電力負(fù)荷的需要 這在 技術(shù)上是不合理的 可見 變電站主變壓器的選擇相當(dāng)重要 在進(jìn)行主變壓器的選擇之前 應(yīng)該了解變壓器的選擇原則 主要包括變壓器 容量 臺(tái)數(shù)的確定原則 主變壓器型號(hào)的確定原則 1 主變壓器的臺(tái)數(shù) 容量應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件 負(fù)荷性質(zhì) 用電容量和運(yùn) 行方式等條件綜合考慮 2 在有一級(jí) 二級(jí)負(fù)荷的變電站中 應(yīng)該裝設(shè)兩臺(tái)主變電壓器 當(dāng)技術(shù)經(jīng) 濟(jì)比較合理時(shí)主變壓器的臺(tái)數(shù)也可以多于兩臺(tái) 如果變電站可由中 低壓側(cè)電力 網(wǎng)中取得足夠能量的備用電源時(shí) 可以裝設(shè)一臺(tái)主變壓器 3 裝設(shè)兩臺(tái)及其以上主變壓器的變電站中 當(dāng)斷開一臺(tái)時(shí) 其余主變壓器 的容量應(yīng)保證用戶一級(jí)負(fù)荷和部分二級(jí)負(fù)荷 一般不應(yīng)小于主變壓器容量的 60 4 具有三種電壓等級(jí)的變電站中 如果通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá) 到主變壓器容量的 15 時(shí) 主變電壓器宜采用三繞組變壓器 依據(jù)變電站所處市區(qū)的情況 變電站的電力負(fù)荷中含有大量的一級(jí) 二級(jí)負(fù) 荷 基于對(duì)經(jīng)濟(jì)狀況 占地面積及變電站位于負(fù)荷中心等諸多因素的考慮 選擇 兩臺(tái)主變電壓器 規(guī)程規(guī)定 裝有一臺(tái)主變電壓器的變電站 當(dāng)一臺(tái)主變電壓器 運(yùn)行時(shí) 其余主變電壓器的容量應(yīng)不小于 60 的全部負(fù)荷 并且盡可能保證對(duì) I II 類電力負(fù)荷不間斷供電 即 n 1 0 6s js遠(yuǎn) 這里的 n 代表 變壓器的臺(tái)S 數(shù) 遠(yuǎn)表示按遠(yuǎn)景負(fù)荷計(jì)算的 最大綜合負(fù)荷 遠(yuǎn)計(jì)算公jsS jsS 式為 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 10 Kt 1 a jsSBPicomax 其中 表示同時(shí)率tK a 表示線損率 P 表示各出線最大負(fù)荷maxi 由負(fù)荷資料表的數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算得到 36 8MVAjsS 該變電站是一所 110KV 的降壓變電站 選擇降壓結(jié)構(gòu) 低 中 高 的三 繞組變壓器 變電站所處的周圍環(huán)境比較優(yōu)越 優(yōu)先選用 SFS7 系列的低損耗的 油浸式配電變壓器 SFS10 25000 110 系列三繞組無勵(lì)磁調(diào)壓電力變壓器 冷卻方 式為油浸散熱器自然冷卻 此系列的電力變壓器用于額定頻率為 50HZ 額定電 壓為 110KV 的變配電所或輸變電線路中傳輸電能 改變電壓之用 產(chǎn)品可以在 戶內(nèi)戶外連續(xù)工作 2 2 2 變壓器聯(lián)結(jié)組別和容量的選擇 參考 電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) 和相應(yīng)規(guī)程指出 變壓器三相繞組的接線組別 電壓 相位 和系統(tǒng)一致 否則不能并列運(yùn)行 我國 110KV 及以上的電壓等級(jí)均為大電流接地系統(tǒng) 為取得中性點(diǎn) 所以都需 要選擇 的連接方式 35KV 采用 Y 的連接方式 其中性點(diǎn)多通過消弧線圈0Y 接地 35KV 以下的高電壓 變壓器三相繞組均采用 D 的連接方式 因此 新 建變電站的主變電力變壓器采用 YN Yn0 d11 的連接組別 變壓器的繞組容量的選擇 變壓器的繞組容量有 100 100 100 100 100 50 100 50 50 等幾種 對(duì)于 110KV 變壓器總?cè)萘坎淮?其 繞組容量對(duì)于造價(jià)影響不大 所以采用 100 100 100 的容量比 2 2 3 變壓器各側(cè)電壓的選擇 作為電源側(cè) 為保證向線路末端供電的電壓質(zhì)量 即保證在 10 電壓損耗的 情況下 線路末端的電壓應(yīng)保證在額定值 所以 電源側(cè)的主變電壓按 10 額定 電壓選擇 而降壓變壓器作為末端可按照額定電壓選擇 所以 對(duì)于 110KV 的 變電站 考慮到要選擇節(jié)能新型的 110KV 應(yīng)該選 115KV 35KV 選 37 KV 10KV 選 10 5KV 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 11 2 2 4 全絕緣 半絕緣 繞組材料等問題的解決 在 110KV 及以上的中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中 為了減小單相接地時(shí)的短路電 流 有一部分變壓器的中性點(diǎn)采用不接地的方式 因而需要考慮中性點(diǎn)絕緣的保 護(hù)問題 110KV 側(cè)采用分級(jí)絕緣的經(jīng)濟(jì)效益比較顯著 并且選用與中性點(diǎn)絕緣等 級(jí)相當(dāng)?shù)谋芾灼骷右员Ｗo(hù) 35KV 及 10KV 側(cè)為中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)中的變壓 器 其中性點(diǎn)都采用全絕緣 經(jīng)查閱 新編工廠電氣設(shè)備手冊(cè) 我們選擇由常州高壓電器廠生產(chǎn)的 SFS10 25000 110 系列的電力變壓器 其主要的技術(shù)參數(shù)如下 表 2 5 SFS10 25000 110 系列電力變壓器主要技術(shù)參數(shù) 額定電壓 KV 阻抗電壓 損耗 MW 型號(hào) 額 定 容 量 KVA 高壓 中 壓 低 壓 連 接 組 別 高 低 高 中 中 低 空 載 電 流 空 載 負(fù) 載 重 量 t 外型尺 寸 長 寬 高 SFS10 25000 110 2500 0 110 2 2 5 38 5 2 2 5 10 5 YN yn0 d11 10 5 17 5 6 5 1 0 46 17 5 53 5 5830X4 860X57 80 2 3 無功補(bǔ)償 2 3 1 補(bǔ)償裝置的意義 無功補(bǔ)償可以保證電壓質(zhì)量 減少網(wǎng)絡(luò)中的有功功率的損耗和電壓損耗 同 時(shí)對(duì)增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要意義 2 3 2 無功補(bǔ)償裝置類型的選擇 1 無功補(bǔ)償裝置的類型 無功補(bǔ)償裝置可分為兩大類 串聯(lián)補(bǔ)償裝置和并聯(lián)補(bǔ)償裝置 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 12 目前常用的補(bǔ)償裝置有 靜止補(bǔ)償器 同步調(diào)相機(jī) 并聯(lián)電容器 2 常用的三種補(bǔ)償裝置的比較及選擇 這三種無功補(bǔ)償裝置都是直接或者通過變壓器并接于需要補(bǔ)償無功的變配電 所的母線上 1 同步調(diào)相機(jī) 同步調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)在過勵(lì)磁時(shí)運(yùn)行 它向系統(tǒng)提供無 功功率而起到無功電源的作用 可提高系統(tǒng)電壓 裝有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的同步調(diào)相機(jī) 能根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)電壓的數(shù)值平滑地改 變輸出或汲取的無功功率 進(jìn)行電壓調(diào)節(jié) 特別是有強(qiáng)行勵(lì)磁裝置時(shí) 在系統(tǒng)故 障情況下 還能調(diào)整系統(tǒng)的電壓 有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性 但是同步調(diào)相機(jī)是 旋轉(zhuǎn)機(jī)械 運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜 它的有功功率損耗較大 小容量的調(diào)相機(jī)每千伏 安容量的投入費(fèi)用也較大 故同步調(diào)相機(jī)宜于大容量集中使用 容量小于 5MVA 的一般不裝設(shè) 在我國 同步調(diào)相機(jī)常安裝在樞紐變電所 以便平滑調(diào)節(jié)電壓和 提高系統(tǒng)穩(wěn)定性 2 靜止補(bǔ)償器 靜止補(bǔ)償器由電力電容器與可調(diào)電抗并聯(lián)組成 電容器可發(fā)出無功功率 電 抗器可吸收無功功率 根據(jù)調(diào)壓需要 通過可調(diào)電抗器吸收電容器組中的無功功 率 來調(diào)節(jié)靜止補(bǔ)償其輸出的無功功率的大小和方向 靜止補(bǔ)償器能快速平滑地 調(diào)節(jié)無功功率 以滿足無功補(bǔ)償裝置的要求 這樣就克服了電容器作為無功補(bǔ)償 裝置只能做電源不能做負(fù)荷 且調(diào)節(jié)不能連續(xù)的缺點(diǎn) 3 電力電容器 電力電容器可按三角形和星形接法連接在變電所母線上 它所提供的無功功 率值與所節(jié)點(diǎn)的電壓成正比 電力電容器的裝設(shè)容量可大可小 而且既可集中安裝 又可分散裝設(shè)來接地 供應(yīng)無功率 運(yùn)行時(shí)功率損耗亦較小 可將電容器連接成若干組 根據(jù)負(fù)荷的變 化 分組投入和切除 綜合比較以上三種無功補(bǔ)償裝置后 選擇并聯(lián)電容器作為無功補(bǔ)償裝置 2 3 3 并聯(lián)電容器裝置的分組 1 分組原則 1 并聯(lián)電容器裝置的分組主要有系統(tǒng)專業(yè)根據(jù)電壓波動(dòng) 負(fù)荷變化 諧 波含量等因素確定 2 對(duì)于單獨(dú)補(bǔ)償?shù)哪撑_(tái)設(shè)備 例如電動(dòng)機(jī) 小容量變壓器等用的并聯(lián)電 容器裝置 不必分組 可直接與設(shè)備相聯(lián)接 并與該設(shè)備同時(shí)投切 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 13 對(duì)于 110KV 220KV 主變代有載調(diào)壓裝置的變電所 應(yīng)按有載調(diào)壓分組 并按電壓或功率的要求實(shí)行自動(dòng)投切 2 分組方式 1 并聯(lián)電容器的分組方式 等容量分組 等差容量分組 帶總斷路器的等差容量分組 帶總斷路器的等 差級(jí)數(shù)容量分組 2 各種分組方式比較 等差容量分組方式 由于其分組容量之間成等差級(jí)數(shù)關(guān)系 從而使并聯(lián)電 容器裝置可按不同投切方式得到多種容量組合 既可用比等容量分組方式少的分 組數(shù)目 達(dá)到更多種容量組合的要求 從而節(jié)約了回路設(shè)備數(shù) 但會(huì)在改變?nèi)萘?組合的操作過程中 會(huì)引起無功補(bǔ)償功率較大的變化 并可能使分組容量較小的 分組斷路器頻繁操作 斷路器的檢修間隔時(shí)間縮短 從而使電容器組退出運(yùn)行的 可能性增加 因而應(yīng)用范圍有限 帶總斷路器的等差容量分組 帶總斷路器的等差級(jí)數(shù)容量分組 當(dāng)某一并 聯(lián)電容器組因短路故障而切除時(shí) 將造成整個(gè)并聯(lián)電容器裝置退出運(yùn)行 綜上所述 在本設(shè)計(jì)中 無功補(bǔ)償裝置分組方式采用等容量分組方式 2 3 4 并聯(lián)電容器裝置的接線 并聯(lián)電容器裝置的基本接線分為星形 Y 和三角形 兩種 經(jīng)常使用 的還有由星形派生出來的雙星形 在某種場(chǎng)合下 也采用有由三角形派生出來的 雙三角形 從 電氣工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) 一次部分 表 9 17 中比較得 應(yīng)采用雙星形 接線 因?yàn)殡p星形接線更簡單 而且可靠性 靈敏性都高 對(duì)電網(wǎng)通訊不會(huì)造成 干擾 適用于 10KV 及以上的大容量并聯(lián)電容器組 中性點(diǎn)接地方式 對(duì)該變電所進(jìn)行無功補(bǔ)償 主要是補(bǔ)償主變和負(fù)荷的無功 功率 因此并聯(lián)電容器裝置裝設(shè)在變電所低壓側(cè) 故采用中性點(diǎn)不接地方式 10KV 系統(tǒng)的中性點(diǎn)是不接地的 該變電站采用的并聯(lián)電容器組的中性點(diǎn)也是不 接地的 當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí) 構(gòu)不成零序電流回路 所以不會(huì)對(duì) 10KV 系統(tǒng) 造成影響 2 3 5 無功補(bǔ)償裝置容量的確定 現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)一般按主變?nèi)萘康?10 30 來確定無功補(bǔ)償裝置的容量 此設(shè)計(jì)中兩臺(tái)主變?nèi)萘抗矠?50000KVA 故并聯(lián)電容器的容量為 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 14 5000KVAR 15000 KVAR 為宜 在此設(shè)計(jì)中取并聯(lián)電容器的容量 12000 KVAR 具體計(jì)算見附錄 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 15 第 3 章 電氣主接線設(shè)計(jì) 電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠 變電站 線路和用戶組成 變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用 戶的中間環(huán)節(jié) 起著變換和分配電能的作用 為滿足生產(chǎn)需要 變電站中安裝有 各種電氣設(shè)備 并依照相應(yīng)的技術(shù)要求連接起來 把變壓器 斷路器等按預(yù)期生 產(chǎn)流程連成的電路 稱為電氣主接線 電氣主接線是由高壓電器通過連接線 按 其功能要求組成接受和分配電能的電路 成為傳輸強(qiáng)電流 高電壓的網(wǎng)絡(luò) 故又 稱為一次接線或電氣主系統(tǒng) 用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號(hào)并按工作順序排列 詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖 稱為 主接線電路圖 3 1 主接線的設(shè)計(jì)原則和要求 主接線代表了變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu) 是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分 是變電站電氣設(shè)計(jì)的首要部分 它表明了變壓器 線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù) 量和連接方式及可能的運(yùn)行方式 從而完成變電 輸配電的任務(wù) 它的設(shè)計(jì) 直 接關(guān)系著全所電氣設(shè)備的選擇 配電裝置的布置 繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定 關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全 穩(wěn)定 靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 由于電能生產(chǎn)的特點(diǎn)是發(fā)電 變電 輸電和用電是在同一時(shí)刻完成的 所以主接線設(shè)計(jì)的好壞 也影響到工農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)和人民生活 因此 主接線的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的問題 必須在滿足國家 有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策的前提下 正確處理好各方面的關(guān)系 全面分析有關(guān)影響因素 力爭使其技術(shù)先進(jìn) 經(jīng)濟(jì)合理 安全可靠 3 1 1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 電氣主接線的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù) 以國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針 政 策 技術(shù)規(guī)定 標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩 結(jié)合工程實(shí)際情況 在保證供電可靠 調(diào)度靈活 滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下 兼顧運(yùn)行 維護(hù)方便 盡可能地節(jié)省投資 就近取 材 力爭設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性 堅(jiān)持可靠 先進(jìn) 適用 經(jīng)濟(jì) 美 觀的原則 1 接線方式 對(duì)于變電站的電氣接線 當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí) 其高壓側(cè)應(yīng) 盡可能采用斷路器較少或不用斷路器的接線 如線路 變壓器組或橋形接線等 若能滿足繼電保護(hù)要求時(shí) 也可采用線路分支接線 在 110kV 220kV 配電裝置 中 當(dāng)出線 2 回時(shí) 一般采用橋形接線 當(dāng)出線不超過 4 回時(shí) 一般采用分段單 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 16 母線接線 在樞紐變電站中 當(dāng) 110 220kV 出線在 4 回及以上時(shí) 一般采用雙 母接線 2 在大容量變電站中 為了限制 6 10kV 出線上的短路電流 一般可采用 下列措施 1 變壓器分列運(yùn)行 2 在變壓器回路中裝置分裂電抗器或電抗器 3 采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器 4 出線上裝設(shè)電抗器 3 1 2 設(shè)計(jì)主接線的基本要求 在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí) 應(yīng)使其滿足供電可靠 運(yùn)行靈活和經(jīng)濟(jì)等項(xiàng)基本要求 1 可靠性 供電可靠是電力生產(chǎn)和分配的首要要求 電氣主接線也必須滿足 這個(gè)要求 在研究主接線時(shí) 應(yīng)全面地看待以下幾個(gè)問題 1 可靠性的客觀衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐 估價(jià)一個(gè)主接線的可靠性時(shí) 應(yīng)充 分考慮長期積累的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn) 我國現(xiàn)行設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程中的各項(xiàng)規(guī)定 就是對(duì)運(yùn)行 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié) 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予遵循 2 主接線的可靠性 是由其各組成元件 包括一次設(shè)備和二次設(shè)備 的 可靠性的綜合 因此主接線設(shè)計(jì) 要同時(shí)考慮一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其 對(duì)供電的影響 3 可靠性并不是絕對(duì)的 同樣的主接線對(duì)某所是可靠的 而對(duì)另一些所 則可能還不夠可靠 因此 評(píng)價(jià)可靠性時(shí) 不能脫離變電站在系統(tǒng)中的地位和作 用 通常定性分析和衡量主接線可靠性時(shí) 均從以下幾方面考慮 斷路器檢修時(shí) 能否不影響供電 線路 斷路器或母線故障時(shí) 以及母線檢修時(shí) 停運(yùn)出線回路數(shù)的多少和 停電時(shí)間的長短 以及能否保證對(duì)重要用戶的供電 變電站全部停運(yùn)的可能性 2 靈活性 主接線的靈活性要求有以下幾方面 1 調(diào)度靈活 操作簡便 應(yīng)能靈活的投入 或切除 某些變壓器或線路 調(diào)配電源和負(fù)荷 能滿足系統(tǒng)在事故 檢修及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求 2 檢修安全 應(yīng)能方便的停運(yùn)斷路器 母線及其繼電保護(hù)設(shè)備 進(jìn)行安 全檢修而不影響電力網(wǎng)的正常運(yùn)行及對(duì)用戶的供電 3 擴(kuò)建方便 應(yīng)能容易的從初期過渡到最終接線 使在擴(kuò)建過渡時(shí) 在 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 17 不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下 投入新裝變壓器或線路而不互相干擾 且一次和二次設(shè)備等所需的改造最少 3 經(jīng)濟(jì)性 在滿足技術(shù)要求的前提下 做到經(jīng)濟(jì)合理 1 投資省 主接線應(yīng)簡單清晰 以節(jié)約斷路器 隔離開關(guān)等一次設(shè)備投資 要使控制 保護(hù)方式不過于復(fù)雜 以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資 要適 當(dāng)限制短路電流 以選擇價(jià)格合理的電氣設(shè)備 在終端或分支變電站中 應(yīng)推廣 采用直降式 110 6 10kV 變壓器 以質(zhì)量可靠的簡易電器代替高壓斷路器 2 占地面積小 電氣主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件 以便節(jié)約 用地和節(jié)省構(gòu)架 導(dǎo)線 絕緣子及安裝費(fèi)用 在運(yùn)輸條件許可的地方 都應(yīng)采用 三相變壓器 3 電能損耗少 在變電站中 正常運(yùn)行時(shí) 電能損耗主要來自變壓器 應(yīng) 經(jīng)濟(jì)合理的選擇主變壓器的型式 容量和臺(tái)數(shù) 盡量避免兩次變壓而增加電能損 耗 3 2 主接線的設(shè)計(jì)步驟 電氣主接線的具體設(shè)計(jì)步驟如下 1 分析原始資料 1 本工程情況 變電站類型 設(shè)計(jì)規(guī)劃容量 近期 遠(yuǎn)景 主變臺(tái)數(shù)及 容量等 2 電力系統(tǒng)情況 電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃 5 10 年 變電站在電 力系統(tǒng)中的位置和作用 本期工程和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級(jí)電壓中性 點(diǎn)接地方式等 3 負(fù)荷情況 負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置 輸電電壓等級(jí) 出線回路數(shù)及輸 送容量等 4 環(huán)境條件 當(dāng)?shù)氐臍鉁?濕度 覆冰 污穢 風(fēng)向 水文 地質(zhì) 海拔 高度等因素 對(duì)主接線中電器的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響 5 設(shè)備制造情況 為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性 必須對(duì)各主要電器的 性能 制造能力和供貨情況 價(jià)格等資料匯集并分析比較 保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性 經(jīng)濟(jì)性和可行性 2 擬定主接線方案 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求 在原始資料分析的基礎(chǔ)上 可擬定出若干個(gè)主接線 方案 因?yàn)閷?duì)出線回路數(shù) 電壓等級(jí) 變壓器臺(tái)數(shù) 容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮不 同 會(huì)出現(xiàn) 多種接線方案 應(yīng)依據(jù)對(duì)主接線的基本要求 結(jié)合最新技術(shù) 確定 最優(yōu)的技術(shù)合理 經(jīng)濟(jì)可行的主接線方案 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 18 3 短路電流計(jì)算 對(duì)擬定的主接線 為了選擇合理的電器 需進(jìn)行短路電流計(jì)算 4 主要電器選擇 包括高壓斷路器 隔離開關(guān) 母線等電器的選擇 5 繪制電氣主接線圖 將最終確定的主接線 按工程要求 繪制工程圖 3 3 電氣主接線設(shè)計(jì) 3 3 1 110kV 電壓側(cè)接線 35 110kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范 規(guī)定 35 110kV 線路為兩回及以下時(shí) 宜 采用橋形 線路變壓器組或線路分支接線 超過兩回時(shí) 宜采用擴(kuò)大橋形 單母 線或分段單母線的接線 35 63kV 線路為 8 回及以上時(shí) 亦可采用雙母線接線 110kV 線路為 6 回其以上時(shí) 宜采用雙母線接線 在采用單母線 分段單母線或雙母線的 35 110kV 主接線中 當(dāng)不允許停電 檢修斷路器時(shí) 可設(shè)置旁路設(shè)施 本變電站 110kV 線路有 4 回 其中備用兩回 可選擇雙母線接線或單母線分 段接線兩種 圖 3 1 單母分段帶旁路接線 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 19 圖 3 2 單母分段接線 方案一供電可靠 運(yùn)行方式靈活 但是倒閘操作復(fù)雜 容易誤操作 占地面 積大 設(shè)備多 投資大 方案二簡單清晰 操作方便 不易誤操作 設(shè)備少 投 資小 占地面積小 但是運(yùn)行可靠性和靈活性比方案一稍差 本變電站為地區(qū)性 變電站 基本不需要外系統(tǒng)支援 電源主要集中在 35kV 側(cè) 110kV 側(cè)是為提高 經(jīng)濟(jì)效益及系統(tǒng)穩(wěn)定 性而倒有一回線路與華中大電網(wǎng)聯(lián)系 采用方案二能夠滿 足本變電站 110kV 側(cè)對(duì)供電可靠性的要求 故選用投資小 節(jié)省占地面積的方案 二 設(shè)置旁路設(shè)施的目的是為了減少在斷路器檢修時(shí)對(duì)用戶供電的影響 裝設(shè) SF6 斷路器時(shí) 因斷路器檢修周期可長達(dá) 5 10 年甚至 20 年 可以不設(shè)旁路 設(shè)施 本變電站 110kV 側(cè)采用 FS6 斷路器 設(shè)旁路母線 3 3 2 35kV 電壓側(cè)接線 35KV 側(cè)擬定方案同 110KV 電壓等級(jí) 由以上比較結(jié)果知道 方案 II 與方案 I 均有較好的可靠性和靈活性 鑒于 35KV 側(cè)負(fù)荷要求 宜采用方案 II 的接線形式 于是 35KV 側(cè)接線形式分析可按照 110KV 側(cè)分析 草擬方案 I 同上比較分析同上 鑒于 35KV 側(cè)負(fù)荷性質(zhì)對(duì)供電可靠 性要求 宜采用方案 II 采用單母分段 手車式高壓開關(guān)柜屋內(nèi)配電裝置 3 3 3 10KV 電壓側(cè)接線 10KV 側(cè)擬定方案同 110KV 電壓等級(jí) 根據(jù) 電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) 第 10 2 節(jié) 6 35KV 配電裝置 所述 6 10KV 配電裝置一般均為屋內(nèi)布置 當(dāng)出線不帶電抗器 一般采用成套開關(guān)柜 單層布置 且當(dāng) 6 35KV 配電裝置采用小車式高壓開關(guān)柜時(shí) 不宜采用旁路設(shè)施 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 20 于是 10KV 側(cè)接線形式分析可按照 110KV 側(cè)分析 草擬方案 I 同上比較分析同上 鑒于 10KV 側(cè)負(fù)荷性質(zhì)對(duì)供電可靠性要求 宜采用方案 II 采用單母分段 手車式 高壓開關(guān)柜屋內(nèi)配電裝置 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 21 第 4 章 短路電流計(jì)算及電氣設(shè)備選擇 4 1 短路電流的危害 在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí) 在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍 至幾十倍 通?？蛇_(dá)數(shù)千安 短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電 動(dòng)力 并且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備 在短路點(diǎn)附近電壓顯著下降 造成這些地方供電中斷或影響電動(dòng)機(jī)正常工作 發(fā)生接地短路時(shí)所出現(xiàn)的不對(duì)稱 短路電流 將對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾 當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時(shí) 將造成發(fā)電機(jī)失 去同步 而使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列 4 1 1 短路電流實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè)條件 1 系統(tǒng)在正常工作時(shí)三相是對(duì)稱的 2 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和 即各元件的電抗值與電流大小無關(guān) 3 電力系統(tǒng)各元件電阻 一般在高壓電路中都略去不計(jì) 但在計(jì)算短路電 流的衰減時(shí)間常數(shù)應(yīng)計(jì)及元件電阻 此外 在計(jì)算低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流時(shí) 應(yīng)計(jì) 及元件電阻 但可以不計(jì)算復(fù)阻抗 而是用阻抗的絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)算 4 輸電線路的電容忽略不計(jì) 5 變壓器的勵(lì)磁電流忽略不計(jì) 相當(dāng)于勵(lì)磁阻抗回路開路 這樣可以簡化 變壓器的等值電路 短路電流計(jì)算結(jié)果如表 4 1 表 4 1 短路電流計(jì)算結(jié)果 單位 KA 短路點(diǎn) I Itk 2 Itk Iish 110K 母線 8 68 8 17 10 9 43 22 16 35KV 母線 5 742 5 742 5 742 5 742 14 6 10KV 母線 12 21 12 21 12 21 12 21 31 14 具體計(jì)算過程附錄 4 2 電氣設(shè)備選擇 電氣設(shè)備選擇概述 由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的用途及工作條件各異 因此 它們的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和方法也都完全不相同 但是 電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在正常 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 22 運(yùn)行和短路時(shí)都必須可靠地工作 為此 它們的選擇都有一個(gè)共同的原則 4 2 1 選擇的原則 1 應(yīng)滿足正常運(yùn)行 檢修 短路 和過電壓情況下的要求 并考慮遠(yuǎn)景發(fā) 展 2 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核 3 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理 4 與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致 5 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少種類 6 選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 4 2 2 電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體選擇的一般條件 1 按正常工作條件選擇 1 額定電壓 所選電氣設(shè)備和電纜的最高允許工作電壓 不得低于裝設(shè) 回路的最高運(yùn)行電壓 UN U Ns 2 額定電流 所選電氣設(shè)備的額定電流 IN 或載流導(dǎo)體的長期允許電流 Iy 不得低于裝設(shè)回路的最大持續(xù)工作電流 I max 計(jì)算回路的最大持續(xù)工作電流 I max 時(shí) 應(yīng)考慮回路在各種運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流 選用最大者 2 按短路狀態(tài)校驗(yàn) 1 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 當(dāng)短路電流通過被選擇的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí) 其熱效應(yīng)不應(yīng)超過允許值 It2t Qk tk tin ta 校驗(yàn)電氣設(shè)備及電纜 3 6KV 廠用饋線電纜除外 熱穩(wěn)定 時(shí) 短路持續(xù)時(shí)間一般采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加斷路器全分閘時(shí)間 2 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) ies i sh 用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體 可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定 電纜不校 驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定 3 短路校驗(yàn)時(shí)短路電流的計(jì)算條件 所用短路電流其容量應(yīng)按具體工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算 并應(yīng)考慮電力系統(tǒng) 的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃 計(jì)算電路應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式 而不應(yīng) 按僅在切換過程中可能并列的接線方式 短路的種類一般按三相短路校驗(yàn) 對(duì)于 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 23 發(fā)電機(jī)出口的兩相短路或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng) 自耦變壓器等回路中的單相 兩 相接地短路較三相短路更嚴(yán)重時(shí) 應(yīng)按嚴(yán)重情況校驗(yàn) 4 絕緣水平 在工作電壓的作用下 電器的內(nèi)外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性 接口的絕緣水 平應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來確定 由于變壓器短路時(shí)過載能力很大 雙回路出現(xiàn)的工作電流變化幅度也較大 故其計(jì)算工作電流應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要來確定 高壓電器沒有明確的過載能力 所以在選擇其額定電流時(shí) 應(yīng)滿足各種可能 方式下回路保持工作電流的要求 4 3 高壓斷路器的選擇 高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護(hù)的作用 是高壓電器中最重要的電 氣設(shè)備 型式選擇 本次在選擇斷路器中 考慮了產(chǎn)品的系列化 既盡可能采用同一型號(hào)的斷路 器 以便減少備用件的種類 方便設(shè)備的運(yùn)行和檢修 選擇斷路器時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求 1 在合閘運(yùn)行時(shí)應(yīng)為良導(dǎo)體 不但能長期通過負(fù)荷電流 即使通過短路電 流 也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性 2 在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣性 3 應(yīng)有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時(shí)間 4 應(yīng)有盡可能長的機(jī)械壽命和電氣壽命 并要求結(jié)構(gòu)簡單 體積小 重量 輕 安裝維護(hù)方便 考慮到可靠性和經(jīng)濟(jì)性 方便運(yùn)行維護(hù)和實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的無油化目標(biāo) 且 由于 SF6 斷路器以成為超高壓和特高壓唯一有發(fā)展前途的斷路器 故在 110KV 側(cè) 采用六氟化硫斷路器 其滅弧能力強(qiáng) 絕緣性能強(qiáng) 不燃燒 體積小 使用壽命 和檢修周期長而且使用可靠 不存在不安全問題 真空斷路器由于其噪音小 不 爆炸 體積小 無污染 可頻繁操作 使 用壽命和檢修周期長 開距短 滅弧 室小巧精確 所須的操作功小 動(dòng)作快 燃弧時(shí)間短 且于開斷電源大小無關(guān) 熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復(fù)速度快 開斷近區(qū)故障性能好 且適于開斷容性負(fù)荷電 流等特點(diǎn) 因而被大量使用于 35KV 及以下的電壓等級(jí)中 所以 35KV 側(cè)和 10KV 側(cè)采用 SF6 斷路器 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 24 4 4 隔離開關(guān)的選擇 隔離開關(guān)是高壓開關(guān)設(shè)備的一種 它主要是用來隔離電源 進(jìn)行倒閘操作的 還可以拉 合小電流電路 選擇隔離開關(guān)時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求 1 隔離開關(guān)分開后應(yīng)具有明顯的斷開點(diǎn) 易于鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開 2 隔離開關(guān)斷開點(diǎn)之間應(yīng)有足夠的絕緣距離 以保證過電壓及相間閃絡(luò)的情 況下 不致引起擊穿而危及工作人員的安全 3 隔離開關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性 動(dòng)穩(wěn)定性 機(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度 4 隔離開關(guān)在跳 合閘時(shí)的同期性要好 要有最佳的跳 合閘速度 以盡可 能降低操作時(shí)的過電壓 5 隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)簡單 動(dòng)作要可靠 4 5 電壓互感器選擇 依據(jù) 電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè) 對(duì)電壓互感器配置的規(guī)定 1 電壓互感器的配置與數(shù)量和配置 主接線方式有關(guān) 并應(yīng)滿足測(cè)量 保 護(hù)周期和自動(dòng)裝置的要求 電壓互感器應(yīng)能在運(yùn)行方式改變時(shí) 保護(hù)裝置不得失 壓 周期點(diǎn)的兩側(cè)都能提取到電壓 2 6 220KV 電壓等級(jí)的一組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器 旁路上是 否需要裝設(shè)壓互 應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)壓互的情況和需要確定 3 當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線路側(cè)有無電壓時(shí) 出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感 器 電壓互感器應(yīng)按下列技術(shù)條件選擇和校驗(yàn) 1 一次回路電壓 2 二次電壓 3 二次負(fù)荷 4 準(zhǔn)確度等級(jí) 電壓互感器的型式應(yīng)按下列使用條件選擇 1 3 20KV 屋內(nèi)配電裝置宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu) 也可采用環(huán)氧樹脂澆注絕 緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器 2 35KV 配電裝置宜采用電磁式電壓互感器 3 110KV 及以上配電裝置 當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級(jí)滿足要求時(shí) 宜采用電容 式電壓互感器 4 用于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的電壓互感器 其第三繞組電壓應(yīng)為 100V 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 25 用于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)的電壓互感器 其第三繞組電壓應(yīng)為 100 3V 電壓互 感器是二次回路中測(cè)量和保護(hù)用的電壓源 通過它反映系統(tǒng)的運(yùn)行狀況 它的作 用是將一次高壓變?yōu)槎蝹?cè)的低電壓便于測(cè)量 也將二次回路和高壓系統(tǒng)隔離 以保證安全 電壓互感器的技術(shù)條件 1 正常工作狀態(tài) 一次回路電電流 二次負(fù)荷 準(zhǔn)確度等級(jí) 2 承受這電壓能力和環(huán)境條件 3 對(duì)于 35 110KV 配電裝置一般采用油浸式絕緣結(jié)構(gòu)電磁式 PT 而對(duì)于 220KV 以上的配電裝置 使用電容式 PT 4 6 電流互感器選擇 根據(jù) 導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 第 9 0 3 條 3 20KV 屋內(nèi)配電裝置 的電流互感器 應(yīng)根據(jù)安裝使用條件及產(chǎn)品情況 采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕 緣結(jié)構(gòu) 根據(jù) 電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) 電氣一次部分 1 凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器 2 發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn) 發(fā)電機(jī)和變壓器的出口 橋形接線的跨條上 等也應(yīng)裝設(shè)電流互感器 3 對(duì)直接接地系統(tǒng) 按三相配置 對(duì)非直接接地系統(tǒng) 依具體要求按兩相 或三相裝配 電壓互感器的技術(shù)條件 1 電流互感器的二次額定電流優(yōu)兩種 1A 和 5A 一般強(qiáng)電系統(tǒng)取 5A 2 電流互感器的型式選擇 一般 35KV 及以上的配電裝置采用油浸瓷箱式 的絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立的電流互感器 3 一次電流的選擇 當(dāng) CT 用于測(cè)量時(shí) 應(yīng)比回路中的正常工作電流大 1 3 左右 保證測(cè)量儀表的最佳工作狀態(tài) 4 進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 4 7 絕緣子和穿墻套管 根據(jù) 導(dǎo)體和電氣選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程 屋外支柱絕緣子宜采用棒式支柱絕 緣子 屋外支柱絕緣子需倒裝時(shí) 可用懸掛式支柱絕緣子 屋內(nèi)支柱絕緣子宜采 用聯(lián)和膠裝的多棱式支柱絕緣子 屋內(nèi)配電裝置宜采用鋁導(dǎo)體穿墻套管 對(duì)于母 線型穿墻套管應(yīng)該校核窗口允許穿過的母線尺寸 高壓穿墻套管有瓷絕緣和油紙 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 26 電容式絕緣兩種 瓷絕緣的穿墻套管適用于交流電壓 6 35KV 系統(tǒng) 油紙電容 式絕緣適用于交流電壓 60 500KV 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng) 4 8 電氣設(shè)備表 4 8 1 導(dǎo)體選擇一覽表 表 4 3 導(dǎo)體選擇一覽表 項(xiàng)目 電壓 等級(jí) 主母線 主變引下線 負(fù)荷出線 110KV LGJQ 185 LMY 矩形母線 單條 25 4 35KV LMY 矩形母線 單條 40 5 LMY 矩形母線 單條 63 10 10KV LMY 矩形母線 單條 125 10 LMY 矩形母線 雙條 125 8 ZLQ 三芯電纜 單根 4 8 2 斷路器和隔離開關(guān)選擇一覽表 表 4 4 斷路器和隔離開關(guān) 設(shè)備 項(xiàng)目 斷路器 隔離開關(guān) 110KV 出線 LW11 110 1600 GW4 110D 600 50 110KV 分段 LW11 110 1600 GW4 110D 600 50 110KV 主變引下線 LW11 110 1600 GW4 110D 600 50 35KV 出線 LW8 35 1600 35KV 分段 LW8 35 1600 35KV 主變引下線 LW8 35 1600 10KV 出線 ZN 10 1600 31 5 10KV 分段 ZN 10 1600 31 5 10KV 主變引下線 ZN 10 1600 31 5 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 27 4 8 3 電壓互感器與電流互感器 表 4 5 電壓互感器和電流互感器 電壓等級(jí) 設(shè)備類型 110KV 35KV 10KV 電壓互感器 JDR 110 JDX6 35 JSJW 10 分段電流互感器 LCWB6 110GYW2600 5 LCZ 35400 5 LZZJB6 101500 5 出線電流互感器 LCWB6 110GYW275 5 100 5 LCZ 3575 5 LZZJB6 10 主變引下線電流互感器 LCWB6 110GYW2200 5 LCZ 35400 5 LMZB6 102000 5 4 8 4 10KV 各出線電流互感器選擇如下 表 4 6 電流互感器 計(jì)算選擇過程見附錄 負(fù)荷類型 型 號(hào) 負(fù)荷類型 型 號(hào) 備用 1 2 LZZJB6 10 200 5 棉紡廠 1 2 LZZJB6 10 300 5 印染廠 LZZJB6 10 300 5 市區(qū) 1 2 LZZJB6 10 300 5 針織廠 LZZQB6 10 200 5 印染廠 1 2 LZZJB6 10 300 5 食品廠 LZZJB6 10 200 5 并聯(lián)電容器 LZZJB6 10 300 5 毛紡廠 LZZJB6 10 150 5 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 28 第 5 章 配電裝置及電氣總平面布置設(shè)計(jì) 5 1 概述 配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分 它是根據(jù)主接線的聯(lián)結(jié)方式 由開關(guān)電器 保護(hù)和測(cè)量電器 母線和必要的輔助設(shè)備組建而成 用來接受和分 配電能的裝置 它主要包括開關(guān)設(shè)備 保護(hù)裝置和輔助設(shè)備 配電裝置按電器裝設(shè)地點(diǎn)不同 可分為屋內(nèi)和屋外配電裝置 對(duì)配電裝置的基本要求 1 符合國家技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策 滿足有關(guān)規(guī)程要求 2 保證運(yùn)行可靠 設(shè)備選擇合理 布置整齊 清晰 保證有足夠的安全距 離 3 節(jié)約用地 4 運(yùn)行安全和操作 巡視 檢修方便 5 便于安裝和擴(kuò)建 6 節(jié)約用材 降低造價(jià) 5 1 1 配電裝置特點(diǎn) 1 屋內(nèi)配電裝置的特點(diǎn) 1 由于允許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積較小 2 維修 巡視和操作在室內(nèi)進(jìn)行 不受氣候影響 3 外界污穢空氣對(duì)電器影響較小 可減少維護(hù)工作量 4 房屋建筑投資較大 2 屋外配電裝置的特點(diǎn) 1 土建工作量和費(fèi)用較少 建設(shè)周期短 2 擴(kuò)建比較方便 3 相鄰設(shè)備之間距離大 便于帶電作業(yè) 4 占地面積大 5 受外界環(huán)境影響 設(shè)備運(yùn)行條件差 須加強(qiáng)絕緣 6 不良?xì)夂驅(qū)υO(shè)備維修和操作有影響 5 1 2 配電裝置類型及應(yīng)用 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 29 根據(jù)電氣設(shè)備和母線布置的高度 屋外配電裝置可以分為中型 半高型和高 型等 1 中型配電裝置 中型配電裝置的所有電器都安裝在同一水平面內(nèi) 并裝 在一定高度的基礎(chǔ)上 使帶電部分對(duì)地保持必要的高度 以便工作人員能在地面 安全地活動(dòng) 中型配電裝置母線所在的水平面稍高于電器所在的水平面 這種布 置特點(diǎn)是 布置比較清晰 不易誤操作 運(yùn)行可靠 施工和維修都比較方便 構(gòu) 架高度較低 抗震性能較好 所用鋼材較少 造價(jià)低 但占地面積大 此種配電 裝置用在非高產(chǎn)農(nóng)田地區(qū)及不占良田和土石方工程量不大的地方 并宜在地震烈 度較高地區(qū)建用 這種布置是我國屋外配電裝置普遍采用的一種方式 而且運(yùn)行 方面和安裝槍修方面積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn) 2 半高型配電裝置 半高行配電裝置是將母線置于高一層的水平面上 與 斷路器 電流互感器 隔離開關(guān)上下重疊布置 半高型配電裝置介于高型和中型 之間 具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 占地面積約在中型布置減少 30 2 節(jié)省了用地 減少高層檢修工作量 3 旁路母線與主母線采用不等高布置實(shí)理進(jìn)出線均帶旁路很方便 缺點(diǎn) 上層隔離開關(guān)下方未設(shè)置檢修平臺(tái) 檢修不夠方便 3 高型配電裝置 它是將母線和隔離開關(guān)上下布置 母線下面沒有電氣設(shè) 備 該型配電裝置的斷路器為雙列布置 兩個(gè)回路合用一個(gè)間隔 因此可大大縮 小占地面積 約為普通中型的 5 但其耗鋼多 安裝檢修及運(yùn)行條件均較差 一 般適用下列情況 1 配電裝置設(shè)在高產(chǎn)農(nóng)田或地少人多的地區(qū) 2 原有配電裝置需要擴(kuò)速 而場(chǎng)地受到限制 3 場(chǎng)地狹窄或需要大量開挖 5 2 配電裝置的確定 本變電所三個(gè)電壓等級(jí) 即 110KV 35KV 10KV 根據(jù) 電力工程電氣設(shè)計(jì) 手冊(cè) 規(guī)定 110KV 及以上多為屋外配電裝置 35KV 及以下的配電裝置多采用屋 內(nèi)配電裝置 故本所 110KV 采用屋外配電裝置 35KV 及 10KV 采用屋內(nèi)配電裝置 設(shè)計(jì)的變電站位于市郊區(qū) 地質(zhì)條件良好 所用土地工程量不大 且不占良 田 所以該變電所 220KV 及 110KV 電壓等級(jí)均采用普通中型配電裝置 具有運(yùn)行 維護(hù) 檢修且造價(jià)低 抗震性能好 耗鋼量少而且布置清晰 運(yùn)行可靠 不易誤 操作 各級(jí)電業(yè)部門無論在運(yùn)行維護(hù)還是安裝檢修方面都積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn) 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 30 若采用半高型配電裝置 雖占地面積較少 但檢修不方便 操作條件差 耗 鋼量多 選擇配電裝置 首先考慮可靠性 靈活性及經(jīng)濟(jì)性 所以 本次設(shè)計(jì)的 變電所 110KV 35KV 采用戶外 10KV 采用戶內(nèi) 該變電所是最合適的 5 3 電氣總平面布置 5 3 1 電氣總平面布置的要求 1 充分利用地形 方便運(yùn)輸 運(yùn)行 監(jiān)視和巡視等 2 出線布局合理 布置力求緊湊 盡量縮短設(shè)備之間的連線 3 符合外部條件 安全距離要符合要求 5 3 2 電氣總平面布置 根據(jù) 變電所總布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 SDGJ63 84 等 1 0 1 條規(guī)定 變電所的總平面布置必須全面貫徹現(xiàn)行的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的政策精心設(shè)計(jì) 努 力創(chuàng)新 因地制宜 合理布置 充分利用荒地 坡地 劣地 不占或少占良田 認(rèn)真做好技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證 選擇最佳設(shè)計(jì)方案 提高經(jīng)濟(jì)效益 為安全運(yùn)行創(chuàng)造條 件 應(yīng)在滿足安全運(yùn)行的前提下 盡量簡化 1 屋外配電裝置要考慮道路的設(shè)置 根據(jù) 變電所總平面設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 SDG63 84 所外道路應(yīng)利用已有道路或現(xiàn)成道路 當(dāng)路基寬度小于 5 5m 時(shí)且道路兩端不能通過時(shí) 適當(dāng)位置設(shè)置錯(cuò)車道 所外道路宜采用中級(jí)路面 根據(jù)施工條件可采用次高級(jí)路面 所內(nèi)路面寬度為 3 5m 220KV 及以上變電 所 有所大門至主空樓 主變前和調(diào)相機(jī)各路面可寬至 4 5m 所內(nèi)道路轉(zhuǎn)彎 半徑不小于 7m 巡視道路路面寬度宜為 0 7 1 0m 2 根據(jù)各側(cè) 各回路相序排列盡量一致的原則 按面向出線 由遠(yuǎn)到近 由上到下為 A B C 相 3 高壓配電裝置技術(shù)規(guī)程 SDJ5 85 第 4 4 4 條規(guī)定 儲(chǔ)油池和擋油板的 長度尺寸一般較設(shè)備外廓尺寸每邊相應(yīng)大 1m 儲(chǔ)油池內(nèi)一般鋪設(shè)厚度不小于 250mm 的卵石層 卵石的直徑為 50 80mm 4 高壓配電裝置技術(shù)規(guī)程 SDJ5 85 第 4 4 6 條規(guī)定 油量在 2500kg 以上 的變壓器或電抗器與油量在 600kg 以上的充油設(shè)備之間其防火凈距不小于 5m 5 根據(jù) 變電所總布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 SDGJ63 84 第 3 2 1 條 主控樓的位 置在便于運(yùn)行人員相互聯(lián)系 便于巡視檢查和觀察屋外設(shè)備和減少電纜長度 避 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 31 開噪音影響地段 在可布置的主配電裝置一側(cè) 配電裝置之間結(jié)合前面設(shè)施進(jìn)行 布置 6 端子箱 配電箱電纜溝的位置 電纜溝應(yīng)位于各條母線下方 然后通向 主控室 端子箱位于電纜溝旁 7 配電裝置方位選擇結(jié)果 進(jìn)線方位由負(fù)荷分布的實(shí)際情況 盡量避免交 110KV 設(shè)在變電站南部 35KV 可設(shè)在變電所北部 10KV 側(cè)設(shè)在變電站西北部 主變位置位于變電所 110KV 配電裝置與主控樓之間 見平面布置圖 三峽電力職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 32 第 6 章 防雷保護(hù)設(shè)計(jì) 6 1 變電站的防雷保護(hù)具有以下特點(diǎn) 1 變電站屬于 集中型 設(shè)計(jì) 直接雷擊防護(hù)以避雷針為主 2 變電站設(shè)備與架空輸電線相聯(lián)接 輸電線上的過電壓波會(huì)運(yùn)動(dòng)至變電站 對(duì)電氣設(shè)備過程威脅 因此變電站要對(duì)侵入波過電壓進(jìn)行防護(hù) 主要手段是避雷 器 3 變電站內(nèi)都安裝有貴重的電氣設(shè)備 如變壓器等 這些電氣設(shè)備一旦受 損 一方面會(huì)對(duì)人民的生活和生產(chǎn)帶來巨大損失 造成嚴(yán)重后果 另一方面 這 些設(shè)備的修復(fù)困難 需要花費(fèi)很長時(shí)間和大量金錢 給電力系統(tǒng)本身帶來重大經(jīng) 濟(jì)損失 所以變電站要采取周密的過電壓防護(hù)措施 6 2 變電站直擊雷防護(hù) 戶外配電裝置一般都采用避雷針做為直擊雷保護(hù) 本變電站直擊雷防護(hù)采用 避雷針 變電站圍墻四角各布置 1 支避雷針 共布置 4 支避雷針 每支避雷針高 30m 我國規(guī)定 1 110KV 以上的配電裝置 一般將避雷針裝在構(gòu)架上 但在土壤電阻率大 于 1000 的地區(qū) 仍裝設(shè)獨(dú)立避雷針 以免發(fā)生反擊 2 35KV 及一下的配電裝置應(yīng)采用獨(dú)立避雷針來保護(hù) 3 60KV 的配電裝置 在土壤電阻率大于 500 的地區(qū)宜采用獨(dú)立避雷 針 在土壤電阻率小于 500 的土壤容許采用構(gòu)架避雷針 6 3 侵入波過電壓防護(hù) 雷電波入侵 高電位侵入 架空線路遭受雷擊或感應(yīng)累的影響 在線