發(fā)電廠電氣部分-35KV變電站主接線設(shè)計(jì)...doc

目錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)11.1 初始資料11.2 電力系統(tǒng)與本站連接情況11.3負(fù)荷情況12 變電站主接線設(shè)計(jì)12.1 主接線設(shè)計(jì)依據(jù)12.2主接線中設(shè)備配置22.3 設(shè)計(jì)步驟32.4 主接線方框圖32.5 主接線方案的確定33 短路電流的計(jì)算53.1 概述53.2 短路計(jì)算的目的63.3 短路計(jì)算方法64 電氣設(shè)備的選擇74.1變壓器的選擇74.2斷路器的選擇與校驗(yàn)84.3隔離開(kāi)關(guān)的選擇94.4母線的選擇105 設(shè)計(jì)結(jié)果105.1 設(shè)計(jì)圖紙105.2 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)10 1 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 初始資料（1）設(shè)計(jì)變電所在城市郊外，主要向市區(qū)及變電所附近農(nóng)村和工廠供電（2）確定本變電所的電壓等級(jí)為35kV/10kV，35kV是本變電所的電源電壓，10kV是二次電壓（3）出線向用戶供電在35KV側(cè)有2回出線，出線回路數(shù)在10KV側(cè)有8回1.2 電力系統(tǒng)與本站連接情況電力系統(tǒng)通過(guò)35KV主接線，母線與本站直接連接1.3負(fù)荷情況該電站在5-10年建設(shè)擴(kuò)建中10KV負(fù)荷為10MW。其中1,2級(jí)負(fù)荷供電占75%，最小負(fù)荷為700MW，功率因數(shù)：cos=0.9，最大負(fù)荷年利用率：Tmax=4000h2 變電站主接線設(shè)計(jì)2.1 主接線設(shè)計(jì)依據(jù)（1）變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用：一般變電所的多為終端或分支變電所，電壓一般為35kV。（2）變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模：變電所建設(shè)規(guī)模根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展計(jì)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。（3）負(fù)荷大小和重要性：對(duì)于一級(jí)負(fù)荷必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電，對(duì)于二級(jí)負(fù)荷一般也要兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電，對(duì)于三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)獨(dú)立電源供電。（4）系統(tǒng)備用容量的大?。貉b有兩臺(tái)及以上主變電器的變電所，當(dāng)其中一臺(tái)事故斷開(kāi)時(shí)其余主變壓器的容量應(yīng)保證該變電所70的全部負(fù)荷，在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷供電。2.2主接線中設(shè)備配置（1）隔離開(kāi)關(guān)的配置斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開(kāi)關(guān)，以便在斷路器檢修時(shí)隔離電源。橋形接線中的跨條宜用兩組隔離開(kāi)關(guān)串聯(lián)，以便于進(jìn)行不停電檢修。中性點(diǎn)直接接地的普通變壓器均應(yīng)通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)接地。接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開(kāi)關(guān)。（2）接地刀閘的配置為保證電器和母線的檢修安全，35KV及以上母線每段根據(jù)長(zhǎng)度裝設(shè) 12組接地刀閘，母線的接地刀閘宜裝設(shè)在母線電壓互感器的隔離開(kāi)關(guān)上和母聯(lián)隔離開(kāi)關(guān)上。（3）電壓互感器的配置電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān)，并滿足測(cè)量、保護(hù)、同期和自動(dòng)裝置的要求，電壓互感器配置應(yīng)能保證在運(yùn)行方式改變時(shí)，保護(hù)裝置不得失壓 ，同期點(diǎn)的兩側(cè)都能提取電壓。635kV電壓等級(jí)的每組主母線的三相上都應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。（4）電流互感器的配置凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器，其數(shù)量應(yīng)滿足測(cè)量?jī)x表、保護(hù)和自動(dòng)裝置的要求。在未裝設(shè)斷路器的回路的下列地點(diǎn)也應(yīng)裝設(shè)電流互感器：變壓器中性點(diǎn)、變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。（5）避雷器的配置配電裝置的每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器，但進(jìn)出線都裝設(shè)避雷器時(shí)除外。下列情況的變壓器中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)避雷器：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)，對(duì)中性點(diǎn)為全絕緣的變壓器，若變電所為單進(jìn)線且單變壓器運(yùn)行時(shí)；在中性點(diǎn)不接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進(jìn)線變壓器中性點(diǎn)上。變電所10kV及以下進(jìn)線段避雷器的配置應(yīng)遵照 執(zhí)行。2.3 設(shè)計(jì)步驟1、 確定變電站高低電壓等級(jí)，考慮到任務(wù)要求負(fù)荷最大為10MW，輸送距離僅10km左右。所以選用高壓為35KV，低壓為10KV的電壓等級(jí)2、 主接線方案的擬定：變電站主接線是將電網(wǎng)送來(lái)的電壓用母線、變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等電氣設(shè)備用一定的形式連接后在送往各用電戶，所以變電站的目的在于接受分配和輸送。3、 因?yàn)?5KV母線上有兩回線路即一回與電力系統(tǒng)連接，另一回送往用戶，所以35KV電源側(cè)可用單母線連接4、 10KV電壓等級(jí)中，1,2類符合比例大可考慮用單母線分段接線或外購(gòu)成套開(kāi)關(guān)柜布置。2.4 主接線方框圖35kv 總降壓變電站 配電站10kv 380kv/220kv2.5 主接線方案的確定根據(jù)要求，我們可以選用兩種設(shè)計(jì)方案（如下）：其一：35KV單母線接線，10KV用單母線分段接線（圖一）。其二：35KV電壓等級(jí)還可以采用外橋接線，10KV仍用單母線分段接線（圖另附：圖二）。但采用外橋接線要用三臺(tái)斷路器，若從繼電保護(hù)和負(fù)荷計(jì)量等綜合考慮，仍以圖一所示方案更為優(yōu)先，所以我們最后確定用圖一所示方案為最終方案 圖一 圖二3 短路電流的計(jì)算3.1 概述電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)樗鼈冊(cè)獾狡茐膶?duì)用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對(duì)稱短路，系統(tǒng)各相仍處于對(duì)稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對(duì)稱短路。電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會(huì)最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來(lái)計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。3.2 短路計(jì)算的目的（1）在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算（2）選擇斷路器等電氣設(shè)備，或?qū)@些設(shè)備提出要求。（3）為繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)以及調(diào)試提供依據(jù)。（4）評(píng)價(jià)并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流的措施。（5）分析計(jì)算送電線路對(duì)通訊設(shè)備的影響。3.3 短路計(jì)算方法把主接線圖變成計(jì)算圖再簡(jiǎn)化然后計(jì)算1) 求短路電流的標(biāo)幺值 I=1X=10.896=1.1153862) 求短路電路的有名值I= II基 基值：I基=P基3Uav假定基準(zhǔn)值為P基=100MVA Uav=10.5KV則：I基=5.4984KA I=6.13027KA3) 求短路電流的沖擊電流Ish(3)=Ksh2 I=1.826.13027=15.632KAIsh(3)電路設(shè)計(jì)中是不允許的，不加限流電抗以上計(jì)算是按最大運(yùn)行方式進(jìn)行的，只有在這種情況下，在選用變電站設(shè)備時(shí)，才能把經(jīng)濟(jì)性和靈活性都考慮在內(nèi)。4 電氣設(shè)備的選擇導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。各種電氣設(shè)備選擇的一般程序是：先按正常工作條件選擇出設(shè)備，然后按短路條件校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。電氣設(shè)備的選擇同時(shí)必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。4.1變壓器的選擇1、主變壓的臺(tái)數(shù)、容量選擇：因?yàn)?0KV電壓級(jí)負(fù)荷使用單母線分段接線所以要求有兩臺(tái)獨(dú)立電源。因此，選用兩臺(tái)主變壓器2、備用方式為暗備用3、容量選擇：考慮到5-10年規(guī)劃正常運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)供50%的負(fù)荷，若其中一臺(tái)故障另一臺(tái)要在事故中過(guò)負(fù)荷的情況下，能帶上1,2級(jí)總負(fù)荷的75%而工作,所以主變?nèi)萘繛镾NT=0.7Scos=0.7100000.9=7800KVA=8MVA ，因此選主變?yōu)椋篠FL8000 ，S鋁芯 ，F(xiàn)油浸風(fēng)冷L變壓器 4、接線方式：Y 5、阻抗電壓：UK%=7.5% 4.2斷路器的選擇與校驗(yàn)一、斷路器的選擇1、斷路器種類和形式的選擇按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)科分為油斷路器（多油、少油）壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器等。（1）油斷路器：采用油作滅弧介質(zhì)，按絕緣結(jié)構(gòu)分為多油式與少油式斷路器。（2）壓縮空氣斷路器：采用壓縮空氣作滅弧介質(zhì)，具有大容量下開(kāi)斷能力強(qiáng)及開(kāi)斷時(shí)間短的特點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尚需配置壓縮空氣裝置，價(jià)格昂貴，主要用于220KV以上電壓的屋外配電裝置（3）SF6斷路器：采用不可燃和有優(yōu)良絕緣與滅弧性能的SF6氣體作滅弧介質(zhì)，具有優(yōu)良的開(kāi)斷性能。（4）真空斷路器：利用真空的高介質(zhì)強(qiáng)度滅弧，具有滅弧時(shí)間快、低噪聲、高壽命以及可頻繁操作的優(yōu)點(diǎn)，已在35KV及以下配電裝置中獲得最廣泛的采用。2、額定電壓與電流的選擇高壓斷路器的額定電壓和電流選擇需滿足UN.USN,INImaxUN、USN分別為斷路器和電網(wǎng)的額定電壓（KV），IN、Imax分別為斷路器的額定電流和電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流（A）3、開(kāi)斷電流選擇一般中小型發(fā)電廠和變電站采用中、慢速斷路器，開(kāi)端時(shí)間較長(zhǎng)，短路電流非周期分量衰減較多，可不計(jì)非周期分量影響，采用起始次暫態(tài)電流I校 驗(yàn)，即 INbrI INbr是指高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流4、短路開(kāi)合電流的選擇為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定短路關(guān)合電流iNd不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值ish，即 INdish5、短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 校驗(yàn)式為 I2ttQK iES iSH6、發(fā)電機(jī)斷路器的特殊要求（1）額定值方面的要求。發(fā)電機(jī)斷路器要求承載的額定電流特別高，而且開(kāi)斷的短路電流特別大，著都遠(yuǎn)超過(guò)相同電壓等級(jí)的輸電配電斷路器。（2）開(kāi)斷性能方面的要求。發(fā)電機(jī)斷路器應(yīng)具有開(kāi)斷非對(duì)稱短路電流的能力，其直流分量衰減時(shí)間可達(dá)133ms，還應(yīng)具有關(guān)合額定短路電流的能力，該電流峰值為額定短路開(kāi)斷電流有效值的2.74倍，以及要具有開(kāi)斷失步電流等能力等。（3）固有恢復(fù)電壓方面的要求，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的瞬態(tài)恢復(fù)電壓是發(fā)電機(jī)和升壓變壓器參數(shù)決定的，而不是由系統(tǒng)決定的，所以其瞬態(tài)恢復(fù)電壓上升率取決于發(fā)電機(jī)和變壓器的容量等級(jí)，等級(jí)越高，瞬態(tài)恢復(fù)電壓上升得越快。7、Igmax的計(jì)算 Igmax=1.05*PN3*UNCOSA=10.5*8*1033*10.5*0.8=578.03A所以選用斷路器的型號(hào)為SN10-19I630二、斷路器的校驗(yàn)熱穩(wěn)定的校驗(yàn) Qk=(I)2t=6.130272*1.25=46.97(KA2)*s)T=1.25s=1s(繼電器的全斷開(kāi)時(shí)間)0.2s（少油繼電器的全斷開(kāi)時(shí)間）0.05s（少油斷路器的燃弧時(shí)間）所以Qk=4720000 滿足要求。 4.3隔離開(kāi)