主變選擇和主接線設計

1、一、總體分析與負荷分析一、總體分析與負荷分析1. 總體分析總體分析(1) 分析所設計的發(fā)電廠、變電所的類型、性質(zhì)、規(guī)模，在電分析所設計的發(fā)電廠、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負的任務等，從而明確其對電力系統(tǒng)中所處的位置及所擔負的任務等，從而明確其對電氣主接線可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的具體要求，這是影響氣主接線可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的具體要求，這是影響主接線設計的首要因素。主接線設計的首要因素。 (2) 了解分期建設計劃、系統(tǒng)逐年電力電量平衡以及系統(tǒng)裝了解分期建設計劃、系統(tǒng)逐年電力電量平衡以及系統(tǒng)裝機容量、備用容量、最大單機容量等狀況，對于變電所，機容量、備用容量、最大單機

2、容量等狀況，對于變電所，應根據(jù)電力系統(tǒng)應根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃及本所負荷資料，確定年發(fā)展規(guī)劃及本所負荷資料，確定主變壓器臺數(shù)、容量及分期裝設計劃。主變壓器臺數(shù)、容量及分期裝設計劃。鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院(3) 研究變電所與電力系統(tǒng)連接的方式，采用的電壓等級以及研究變電所與電力系統(tǒng)連接的方式，采用的電壓等級以及各電壓級近期與遠景出線回數(shù)等。當變電所接入系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)各電壓級近期與遠景出線回數(shù)等。當變電所接入系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)中時，應了解環(huán)網(wǎng)中的潮流變化、調(diào)壓要求等。對系統(tǒng)主中時，應了解環(huán)網(wǎng)中的潮流變化、調(diào)壓要求等。對系統(tǒng)主干線路、系統(tǒng)聯(lián)絡線，必須保證供電可靠性，檢修其線路干線路、系統(tǒng)聯(lián)絡

3、線，必須保證供電可靠性，檢修其線路斷路器時不應停電。對同名雙回線路，應分別接在兩段斷路器時不應停電。對同名雙回線路，應分別接在兩段 母線上。母線上。 綜合綜合:性質(zhì)、類型、規(guī)模、在系統(tǒng)中的地位、電壓等級、出線性質(zhì)、類型、規(guī)模、在系統(tǒng)中的地位、電壓等級、出線回路數(shù)、負荷情況、建所條件等?；芈窋?shù)、負荷情況、建所條件等。鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院 2. 負荷分析負荷分析 負荷大小和類別影響主接線形式和主變臺數(shù)和容量。應負荷大小和類別影響主接線形式和主變臺數(shù)和容量。應分析由本廠（所）供電的主要負荷生產(chǎn)特點，電力、電量需分析由本廠（所）供電的主要負荷生產(chǎn)特點，電力、電量需要，功率因數(shù)和保安

4、負荷要求，各電壓級負荷水平（最大值、要，功率因數(shù)和保安負荷要求，各電壓級負荷水平（最大值、最小值）及逐年增長情況等。電力負荷按其重要性可分為三最小值）及逐年增長情況等。電力負荷按其重要性可分為三類。在設計主接線時，對于一類負荷必須要由兩個獨立的電類。在設計主接線時，對于一類負荷必須要由兩個獨立的電源供電，并且當任何一個電源失去后，能保證對全部一類負源供電，并且當任何一個電源失去后，能保證對全部一類負荷不間斷供電；對于二類負荷，一般要由兩個獨立電源供荷不間斷供電；對于二類負荷，一般要由兩個獨立電源供電，并且當任何一個電源失去后，能保證對大部分二類負荷電，并且當任何一個電源失去后，能保證對大部分二

5、類負荷的供電；對于三類負荷，一般只需一個電源供電。的供電；對于三類負荷，一般只需一個電源供電。 鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院綜合：綜合： 各電壓級負荷名稱、最大負荷功率、功率因數(shù)、線路各電壓級負荷名稱、最大負荷功率、功率因數(shù)、線路回數(shù)、長度，回數(shù)、長度，Tmax、同時率、線損率、生產(chǎn)工藝或設備、同時率、線損率、生產(chǎn)工藝或設備特點、負荷組成（特點、負荷組成（I、II、III類負荷百分比）、有無特殊類負荷百分比）、有無特殊供電要求及其它供電電源等。供電要求及其它供電電源等。 鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院二、主變選擇二、主變選擇 選擇內(nèi)容：臺數(shù)、容量、型式選擇內(nèi)容：臺數(shù)、容量

6、、型式1、臺數(shù)的選擇、臺數(shù)的選擇 變電所中一般裝設兩臺主變壓器，以免一臺主變故障或變電所中一般裝設兩臺主變壓器，以免一臺主變故障或檢修時中斷供電。對大型超高壓樞紐變電所，可根據(jù)具體情檢修時中斷供電。對大型超高壓樞紐變電所，可根據(jù)具體情況裝設況裝設34臺主變壓器，以便減小單臺容量。對個別的終端臺主變壓器，以便減小單臺容量。對個別的終端變電所只一個電源供電可只裝一臺。變電所只一個電源供電可只裝一臺。鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院2變電所主變壓器容量的選擇變電所主變壓器容量的選擇1)選擇條件（按遠景負荷選擇）選擇條件（按遠景負荷選擇） 鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院 所選擇的所選

7、擇的n臺主變壓器的容量臺主變壓器的容量nSN ，應該大于等于變電所的最，應該大于等于變電所的最大綜合計算負荷大綜合計算負荷Smax ，即，即 nSNSmax 2)校驗條件（按遠景負荷校驗）校驗條件（按遠景負荷校驗） 3)近期只上一臺的校驗近期只上一臺的校驗鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院 裝有兩臺及以上主變壓器的變電所中，當其中一臺主變壓裝有兩臺及以上主變壓器的變電所中，當其中一臺主變壓器停運時，其余主變壓器的容量一般應滿足器停運時，其余主變壓器的容量一般應滿足60%60%（220kV220kV及以上及以上電壓等級的變電所應滿足電壓等級的變電所應滿足70%70%）的全部最大綜合計算負荷

8、，以及的全部最大綜合計算負荷，以及滿足全部滿足全部I I類負荷類負荷SI和大部分和大部分IIII類負荷類負荷SII（ 220kV220kV及以上電壓等及以上電壓等級的變電所，在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應滿足全部級的變電所，在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應滿足全部I I類負荷類負荷SI和和IIII類負荷類負荷SII）即即 (n-1)SN(0.60.7)Smax和和(n-1)SN SI + SIImaxNSS 近近* 最大綜合計算負荷的計算最大綜合計算負荷的計算 鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院%)1)(cos(1maxtmax niiiPKS式中式中 P Pi imaxmax各出

9、線的遠景最大負荷；各出線的遠景最大負荷； coscosi i各出線的自然功率因數(shù)；各出線的自然功率因數(shù)； K Kt t同時系數(shù)，其大小由出線回路數(shù)決定，出線回路同時系數(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，一般在數(shù)越多其值越小，一般在0.80.80.950.95之間；之間； % %線損率，取線損率，取5%5%。 若為三繞組變壓器還應該考慮中、低壓側(cè)間的負荷同時系若為三繞組變壓器還應該考慮中、低壓側(cè)間的負荷同時系數(shù)，中、低壓側(cè)的最大綜合計算負荷分別上式計算，總的最大數(shù)，中、低壓側(cè)的最大綜合計算負荷分別上式計算，總的最大綜合計算負荷為它們之和再乘以中、低壓側(cè)間負荷的同時系數(shù)。綜合計算負

10、荷為它們之和再乘以中、低壓側(cè)間負荷的同時系數(shù)。 3主變壓器型式的選擇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、繞組結構、冷卻方式、調(diào)壓方式、繞組材料、合、容量組合、繞組結構、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、主變中性點全絕緣還是半絕緣、連接組別、是否選擇自耦變、主變中性點接地方式等。接地方式等。 鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院三、電氣主接線設計三、電氣主接線設計1 1. . 電氣主接線應滿足的基本要求電氣主接線應滿足的基本要求(1)(1)可靠性可靠性1)

11、1)斷路器檢修時，能否不影響供電。斷路器檢修時，能否不影響供電。 2)2)斷路器或母線故障以及母線或母線隔離開關檢修時，停運的斷路器或母線故障以及母線或母線隔離開關檢修時，停運的回路數(shù)的多少和停電的時間的長短，能否保證對回路數(shù)的多少和停電的時間的長短，能否保證對I I類負荷和大部類負荷和大部分分IIII類負荷的供電。類負荷的供電。 3)3)發(fā)電廠、變電所全部停運的可能性。發(fā)電廠、變電所全部停運的可能性。4)4)大機組和超高壓的電氣主接線能否滿足對可靠性的特殊要求。大機組和超高壓的電氣主接線能否滿足對可靠性的特殊要求。 (2)(2)靈活性靈活性 1)1)調(diào)度靈活調(diào)度靈活 2)2)檢修安全、方便檢

12、修安全、方便3)3)擴建方便擴建方便鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院(3)經(jīng)濟性經(jīng)濟性 節(jié)約投資，限制短路電流措施、占地面積小和年運行費用小。節(jié)約投資，限制短路電流措施、占地面積小和年運行費用小。 2. 影響主接線設計方案的因素影響主接線設計方案的因素1) 變電所在系統(tǒng)中所處的地位、作用、規(guī)模變電所在系統(tǒng)中所處的地位、作用、規(guī)模2) 負荷性質(zhì)及要求負荷性質(zhì)及要求3) 電壓等級及線路回數(shù)電壓等級及線路回數(shù)4) 主要設備特點主要設備特點(如六氟化硫斷路器如六氟化硫斷路器 )5) 廠（所）址條件廠（所）址條件6) 配電裝置選型配電裝置選型(屋內(nèi)或屋外屋內(nèi)或屋外) 鄭州大學電氣工程學院鄭州大學

13、電氣工程學院3. 主接線設計的基本內(nèi)容主接線設計的基本內(nèi)容1) 1) 初期與遠景工程的主變壓器配置初期與遠景工程的主變壓器配置 2)2) 各電壓級主接線的形式各電壓級主接線的形式 3) 3) 610kV電壓級的限流措施電壓級的限流措施 變電所限制短路電流的措施有：變壓器分列運行；在變壓變電所限制短路電流的措施有：變壓器分列運行；在變壓器回路裝設電抗器或分裂電抗器；裝設出線電抗器。器回路裝設電抗器或分裂電抗器；裝設出線電抗器。6) 6) 無功補償無功補償 4) 4) 所用電的選擇所用電的選擇 5) 5) 中性點接地方式的確定中性點接地方式的確定 鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院4. 各電

14、壓級主接線設計各電壓級主接線設計 在進行電氣主接線設計時，一般根據(jù)設計任務書的要求，在進行電氣主接線設計時，一般根據(jù)設計任務書的要求，綜合分析有關基礎資料，擬定出綜合分析有關基礎資料，擬定出2 23 3個技術上能滿足要求的較個技術上能滿足要求的較好方案進行詳細技術經(jīng)濟比較，最后確定最佳方案。好方案進行詳細技術經(jīng)濟比較，最后確定最佳方案。 經(jīng)濟比較中，一般只比較各個方案的不同部分，因而不必經(jīng)濟比較中，一般只比較各個方案的不同部分，因而不必計算出各方案的全部費用。計算出各方案的全部費用。 鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院列表比較列表比較 接線名稱接線名稱方案一方案一方案二方案二備注備注接線

15、簡圖接線簡圖可靠性可靠性靈活性靈活性經(jīng)濟性經(jīng)濟性鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院初步方案提示：初步方案提示： 110kV 110kV：單母線分段，橋形接線，單母線分段帶旁母、：單母線分段，橋形接線，單母線分段帶旁母、雙母線等。雙母線等。鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院610kV：單母線分段帶旁母，手車式單母線分段單母線分段帶旁母，手車式單母線分段。鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院5. 所用電設計所用電設計所用變壓器容量：所用變壓器容量：50kVA 所用變壓器臺數(shù)：所用變壓器臺數(shù)：2 2臺，并應分別接在不同電壓等級的電源臺，并應分別

16、接在不同電壓等級的電源或獨立電源上。如能夠從變電所外引入可靠的或獨立電源上。如能夠從變電所外引入可靠的380V380V備用電源，備用電源，可只設一臺所用變壓器?？芍辉O一臺所用變壓器。 鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院6.主變中性點接地方式設計主變中性點接地方式設計(1) 110kV500kV側(cè)中性點直接接地側(cè)中性點直接接地(2) 6（10）kV63kV側(cè)中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地側(cè)中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地 當單相接地電容電流當單相接地電容電流 ，采用消弧線圈。，采用消弧線圈。 （）（）C C30A 610kV30A 610kVI I10A 2063kV10A 2063kV鄭州大學

17、電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院*IC的計算方法：的計算方法： 架空線：架空線：式中式中 系數(shù)系數(shù)有架空地線取有架空地線取3.3；無架空地線取；無架空地線取2.7; Ue 線電壓線電壓 kV; L 線路長度線路長度 km 。 電纜：電纜： （）（ ）-3 -3CNCNI = 2.73.3U L10AI = 2.73.3U L10A（ ）CNCNI =0.1U L AI =0.1U L A鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院廠所母線增加的廠所母線增加的IC：電網(wǎng)電壓電網(wǎng)電壓kV61035631101816131210(%) CI鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院*消弧線圈的選擇計算：消

18、弧線圈的選擇計算： 臺數(shù)臺數(shù):1臺臺;型式型式:油浸自冷油浸自冷(XDJ) 容量容量:式中式中 K 系數(shù)系數(shù),過補償取過補償取1.35; IC電網(wǎng)的電容電流電網(wǎng)的電容電流 A; UN 電網(wǎng)額定線電壓電網(wǎng)額定線電壓 kV。注意：如果低壓側(cè)加消弧線圈，要選擇接地變壓器。注意：如果低壓側(cè)加消弧線圈，要選擇接地變壓器。()3 NCUQKIKVA鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院7.無功補償設計無功補償設計無功補償無功補償原則：對無功電源與無功負荷采取在各級電壓電網(wǎng)中原則：對無功電源與無功負荷采取在各級電壓電網(wǎng)中分級補償、就地平衡的原則。分級補償、就地平衡的原則。 意義：無功補償關系到電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量、安全及經(jīng)濟運行，意義：無功補償關系到電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量、安全及經(jīng)濟運行，無功補償可以減少無功功率的傳輸，提高電壓質(zhì)量和減小電能無功補償可以減少無功功率的傳輸，提高電壓質(zhì)量和減小電能損耗。損耗。 在在220kV220kV及以下電壓級變電所常用并聯(lián)電容器補償。及以下電壓級變電所常用并聯(lián)電容器補償。 鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院并聯(lián)電容器容量的選擇：并聯(lián)電容器容量的選擇： 對對35110kV變電站中的電容器總?cè)萘?，按無功功率就地平變電站中的電容器總?cè)萘?，按無功功率就地平衡的原則，可按主變?nèi)萘康暮獾脑瓌t，可按主變?nèi)萘康?0%30%考