淺論變電站電氣設(shè)計(jì)

1、論變電站電氣部分的接線設(shè)計(jì)摘要：在我國(guó)快速發(fā)展的今天，電力產(chǎn)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的作用：它不僅全面地影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他部門(mén)的發(fā)展，同時(shí)也極大的影響人民的物質(zhì)與文化生活水平的提高。本文簡(jiǎn)述了一般變電站的電氣環(huán)節(jié)的接線設(shè)計(jì)，希望能與電力同行一起探討，并起到積極作用。關(guān)鍵詞：電氣接線；變電站；原則；設(shè)計(jì)引言：變電所目前又稱(chēng)為變電站,是電力系統(tǒng)中變換電能、電壓及其接受電能并分配電能的電力場(chǎng)所。它是各發(fā)電廠與電力用戶連接的中間環(huán)節(jié)。主要由主變壓器、系統(tǒng)母線、油斷路器和隔離開(kāi)關(guān)等設(shè)備以及二次繼電保護(hù)的控制、監(jiān)視等輔助的設(shè)備構(gòu)成，其電力設(shè)備的形式多樣，內(nèi)容不一，幾乎沒(méi)有完全相同的變電所，因此每個(gè)變電所在設(shè)計(jì)

2、中均會(huì)碰到新問(wèn)題，做好施工前的預(yù)想和施工中的相互配合工作，以保證電力變電所安裝施工的順利進(jìn)行。一、電氣主接線的設(shè)計(jì)原則電氣主接線是整個(gè)發(fā)電廠的電氣設(shè)計(jì)中的重要部分，也是電力系統(tǒng)的重要一環(huán)1。電氣主接線通常由變電站的電氣設(shè)備通過(guò)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)【1】。第一、電氣主接線設(shè)計(jì)的重要性1）電氣主接線圖是工作人員進(jìn)行事故處理和各種操作的依據(jù)，因此，電氣主接線圖對(duì)于工作人員來(lái)講是必須要熟悉的，要知道電路中各種電氣設(shè)備的性能，用途及檢查項(xiàng)目，維護(hù)以及操作運(yùn)行步驟等。2）發(fā)電機(jī)、斷路器、線路和變壓器等電氣設(shè)備的規(guī)格、數(shù)量、運(yùn)行方式及可能的連接方式都在電

3、氣主接線圖中有所體現(xiàn)。3）電能生產(chǎn)的主要特點(diǎn)是：發(fā)電及輸變電以及用電都在同一時(shí)間完成，因此電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和靈活，都和主接線的水平相關(guān)2,而且，其也影響到人們的生活和生產(chǎn)。因此，電氣主接線的擬定是一個(gè)復(fù)雜的綜合性問(wèn)題，須在遵循國(guó)家有關(guān)政策的前提下，努力做到經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)，安全可靠。第二、電氣主接線的基本要求有關(guān)電氣主接線的相關(guān)設(shè)計(jì)原則如下：在設(shè)計(jì)之初，應(yīng)該根據(jù)該電廠在電力系統(tǒng)中的作用和位置，首先應(yīng)該保證電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度和可靠性運(yùn)行的要求，根據(jù)本期的建設(shè)規(guī)模，規(guī)劃的內(nèi)容，僅出現(xiàn)的回路數(shù)量，輸送的電壓等級(jí)，供電負(fù)載是否重要，電力系統(tǒng)容量，供需之間的平衡，周?chē)沫h(huán)境，電氣設(shè)備自身

4、的能力以及自動(dòng)化設(shè)計(jì)的要求等條件來(lái)確定3。此外，還應(yīng)該滿足靈活性，可靠性以及經(jīng)濟(jì)性的要求。第三、接線方式一些大型的發(fā)電廠一般情況下距離用電負(fù)載是比較遠(yuǎn)的，因此使得需要采用高壓電線進(jìn)行電能的輸送，在此情況下，應(yīng)采用可靠、簡(jiǎn)單的單元接線方式。而中小型發(fā)電廠，一般情況下是距離用電負(fù)載是較近的，其常常帶有610kV電壓級(jí)的近區(qū)負(fù)荷，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓超19kv時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行升壓供電而不應(yīng)該設(shè)置機(jī)壓母線。對(duì)于6220kV應(yīng)用與電壓配電的接線，一般情況下將其分為無(wú)母線和母線兩類(lèi)4。對(duì)于330500kV的超高壓配電的接線，首先應(yīng)保證其可靠性。常采用的接線方式為：一臺(tái)半斷路器接線、3-5角形接線、環(huán)形的母線多分段接線

5、、母線-變壓器接線等。二、電氣主接線的確定2第一、10.5kV電壓級(jí)鑒于發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量是50MW，且出線回路較多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)程中有關(guān)規(guī)定，因此應(yīng)該確定采用的接線方式為：雙母線分段式，2臺(tái)50MW的機(jī)組應(yīng)該分別接在兩段母線上面，剩余功率則通過(guò)主變壓器被送往高一個(gè)級(jí)別的電壓220KV5。當(dāng)10.5KV的母線上面接有兩臺(tái)50MW的機(jī)組時(shí)，會(huì)有較大的短路電流，為了選擇輕型的電器，應(yīng)該加裝母線電抗器于分段處，并且在各個(gè)電纜饋線上面安裝出線電抗器。通常以50MW機(jī)組作為供熱式的機(jī)組時(shí)，應(yīng)該“以熱定點(diǎn)”， 機(jī)組年最大負(fù)荷小時(shí)數(shù)較低，且由于10KV電壓的最大負(fù)載為20MW，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2*50MW發(fā)電機(jī)組的

6、裝機(jī)容量，即便在升壓變壓器檢修或者發(fā)電機(jī)檢修的情況下，也能夠保證電壓等級(jí)的負(fù)荷要求，所以，220KV電壓與10KV電壓級(jí)之間應(yīng)該按照弱聯(lián)系考慮，只設(shè)計(jì)一臺(tái)主變壓器即可。第二、220kV電壓級(jí)當(dāng)出線回路的數(shù)目大于4時(shí)，為了保證其出線斷路器在檢修時(shí)不斷電，則應(yīng)該采用雙母線帶旁路接線或者是單母線分段式帶旁路接線形式6,來(lái)保證供電的靈活性和可靠性。其進(jìn)線僅從10.5KV送來(lái)剩余容量，250-(1006%)+20=74MW，這個(gè)容量是不能保證最大負(fù)荷為25oMW的要求，因此，可以考慮設(shè)計(jì)一臺(tái)300MW的機(jī)組，該機(jī)組應(yīng)該安裝變壓器-發(fā)電機(jī)單元的接線形式接到220KV電壓的母線上，機(jī)組檢修時(shí)的不足容量或者是

7、其剩余容量則應(yīng)該由500KV與聯(lián)絡(luò)變壓器接線連接，進(jìn)行功率的互換。第三、500kV電壓級(jí)對(duì)于500KV電壓級(jí)，其負(fù)荷容量較大，主要接線應(yīng)該采用向系統(tǒng)輸送功率的方式，且為了保證系統(tǒng)的可靠性，可能會(huì)有多種形式的接線，針對(duì)這多種形式的接線，經(jīng)過(guò)謹(jǐn)慎的篩選后，決定可采用的方案為：一臺(tái)半斷路器以及雙母線帶旁路接線，將220KV與聯(lián)絡(luò)變壓器相接，同時(shí)通過(guò)三繞組變壓器將10.5KV以及220KV電壓相連接，從而提高系統(tǒng)的可靠性，變壓器和一臺(tái)300KW的機(jī)組所組成的接線則可直接將功率輸送給500KV的電力系統(tǒng)。三、出線規(guī)劃由負(fù)荷的電壓等級(jí)及其負(fù)荷特點(diǎn)可以知道，在10.5KV的電壓等級(jí)上的地方負(fù)荷量不大，總共為

8、10條回電纜饋線與50MW的發(fā)電機(jī)的機(jī)端的電壓相等，因此應(yīng)該采用直饋線為好。300MW的發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓是115.75KV，擬設(shè)計(jì)為單元接線的形式，不再設(shè)置發(fā)電機(jī)的出口斷路器，這樣有利于簡(jiǎn)化配電裝置的布置及節(jié)省投資；220KV的電壓級(jí)的出線回路是5回，為了使得檢修出線斷路器不對(duì)該回路造成影響，擬采用帶旁路母線的接線形式；500KV與系統(tǒng)的饋線為4回，呈強(qiáng)聯(lián)系形式并送出本廠最大可能得電力為700-15-200-7006%=443MW?？梢?jiàn)，該廠的500KV級(jí)別的接線對(duì)系統(tǒng)可靠性的要求應(yīng)該很高。四、主變壓器的選擇3第一、主變壓器的選擇當(dāng)按照發(fā)電機(jī)的額定容量，并且減去機(jī)組本身的用電負(fù)荷后，再留下10%

9、的裕度，其計(jì)算公式如下:ST SF S ts1其中：SF 發(fā)電機(jī)的額定容量；ST 主變壓器的額定容量；S ts1 用電負(fù)荷的總?cè)萘?；ST1 = ST2（300-3006%）110%=310.2MW第二、主變繞組數(shù)的確定針對(duì)=300MW的機(jī)組，其升壓變壓器一般情況下不采用三相繞組式的變壓器，因?yàn)樵趶S用分支回路及發(fā)電機(jī)回路上面均采用了分相封閉的母線，且不設(shè)置隔離開(kāi)關(guān)和斷路器，用以提高供電的經(jīng)濟(jì)和可靠性。并且，由于三相繞組式的變壓器的中壓側(cè)，由于其制造的原因，一般情況不會(huì)出現(xiàn)分接頭，而只有死接頭，這樣就對(duì)負(fù)荷及中、高壓側(cè)壓調(diào)壓不利。所以，本廠的主變壓器則采用了雙繞組式的變壓器。第三、連接組別的確定變

10、壓器的三相繞組接線組別需要和系統(tǒng)的電壓相位保持一致，否則就不能夠并列運(yùn)行。電力胸膛中采用的繞組的接線方式只有三角形“D”和星形“Y”。在我國(guó)，=110KV的變壓器繞組及電壓均采用“Y”形接線。臺(tái)數(shù)分析：為了保證供電的可靠性，選兩臺(tái)主變壓器。根據(jù)以上選擇方案可選擇SFP3-/220型三相雙繞組變壓器2臺(tái)。表1-1 主變壓器的主要參數(shù)額定容量kVA額定高電壓23022.5% kV額定低電壓20kV空載損耗100.9 kW短路損耗830 kW總損耗1030.5 kW阻抗電壓13.63（%）連接組別Y0/11表1-2 三繞組變壓器選擇成果表型號(hào)(MVA)(kV)SFPSLO300242/121/13.

11、813.736.129.64第四、電氣接線的基本要求變電站電氣接線除滿足可靠，經(jīng)濟(jì)，正常運(yùn)行，靈活以及維護(hù)，檢修方便外，還應(yīng)滿足以下要求：（1）充分考慮變電站的事故，正常，啟動(dòng)，檢修等各個(gè)運(yùn)行模式下的供電需要，盡可能的使得操作簡(jiǎn)單方便，且備用電源能夠在短時(shí)間內(nèi)迅速投入使用。（2）盡量減小用電系統(tǒng)事故而給整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)的影響，并且應(yīng)避免由此而造成的全廠停電的重大事故。（3）當(dāng)需要連續(xù)施工或者是擴(kuò)建時(shí)，應(yīng)該保證不至中斷廠用電。（4）對(duì)于=200MW的大型機(jī)組，應(yīng)該設(shè)置足夠的保安電源來(lái)應(yīng)對(duì)交流事故。（5）對(duì)于新設(shè)備和新技術(shù)，應(yīng)該慎重的采用并且還用對(duì)即將采用的進(jìn)行試驗(yàn)鑒定。結(jié)束語(yǔ)：作為工程項(xiàng)目建設(shè)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)工作的好壞對(duì)于工程建設(shè)的質(zhì)量，工期，投資甚至是建成后的運(yùn)行可靠性，安全，以及經(jīng)濟(jì)效益都起著重要的作用。作為工程建設(shè)的靈魂，設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是：在遵循國(guó)家的經(jīng)濟(jì)政策和基本