35KV10KV大港變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)題 目：35KV/10KV大港變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 院：自動(dòng)化工程學(xué)院專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化姓 名：指導(dǎo)教師：2011年9 月 11日第一章任務(wù)書一 、設(shè)計(jì)要求（1）建立工程設(shè)計(jì)的正確觀點(diǎn)，掌握電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原則和方法。（2）培養(yǎng)獨(dú)立思考、解決問(wèn)題的能力。（3）學(xué)習(xí)使用工程設(shè)計(jì)手冊(cè)和其他參考書的能力，學(xué)習(xí)撰寫工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書。二 、原始資料（1）35KV進(jìn)線3回。分別從系統(tǒng)的35KV的三個(gè)分段上引接； 10KV出線14回;（2）工程建設(shè)規(guī)模：主變壓器3臺(tái)，容量均為50MVA，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)均為6000h電壓等級(jí)35KV/10KV;（3）系統(tǒng)短路容量（根據(jù)市局計(jì)

2、劃處調(diào)度所的資料）：變電所35KV母線三相最大短路容量為MVA,短路電流KA;10KV母線最大短路容量為MVA,短路電流14.39KA。三、設(shè)計(jì)任務(wù)（1）為該變電所設(shè)計(jì)出電氣主接線圖；（包括電壓互感器和電流互感器的配置，站用變壓器的引接也要有所體現(xiàn)）（2）選擇主變壓器的型號(hào)；（3）選擇主變壓器出口斷路器和隔離開關(guān)（35KV側(cè)）；（4）利用經(jīng)濟(jì)電流密度選擇變壓器出口母線；（5）選擇10KV出線的斷路器和隔離開關(guān)；（6）選擇電壓互感器和電流互感器的型號(hào)。（各選一個(gè)即可）第二章 主接線設(shè)計(jì)方案第一節(jié) 主接線的設(shè)計(jì)原則一主接線的設(shè)計(jì)依據(jù) 1、負(fù)荷大小的重要性2、系統(tǒng)備用容量大小（1）運(yùn)行備用容量不宜少

3、于8-10%，以適應(yīng)負(fù)荷突變，機(jī)組檢修和事故停運(yùn)等情況的調(diào)頻需要。（2）裝有兩臺(tái)及以上的變壓器的變電所，當(dāng)其中一臺(tái)事故斷開時(shí)，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該變電所60%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)保證車間的一、二級(jí)負(fù)荷供電。二主接線的基本要求電氣主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求，其具體要求如下：1、可靠性 安全可靠是電力生產(chǎn)和分配的首要要求,保證供電的可靠性是電氣主接線最基本的要求。主接線可靠性的基本要求通常包括以下幾個(gè)方面：（1）斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電；（2）線路、斷路器、母線故障時(shí)，盡量減少停電回路數(shù)和停電時(shí)間；（3）母線或母線隔離開關(guān)檢修時(shí)，

4、盡量減少停電回路數(shù)和停電時(shí)間；（4）保證對(duì)全部的I類負(fù)荷和大部分II類負(fù)荷的供電；（5）盡量避免發(fā)電廠或變電所全部停電的可能性；（6）大型機(jī)組突然停運(yùn)時(shí)，不應(yīng)危及電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。2、靈活性電氣主接線能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性主要包括以下幾個(gè)方面：（1）調(diào)度時(shí)，應(yīng)可以靈活地投入和切除電源、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式，檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。（2）檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)車間的供電。（3）擴(kuò)建時(shí)，可以容易地從初期接線過(guò)渡到最終接線。在不影響

5、連續(xù)供電或停運(yùn)時(shí)間最短的情況下，投入新裝機(jī)組，變壓器或線路而不互相干擾，并且對(duì)一次和二次部分的改建工作最少。3、經(jīng)濟(jì)性 主接線滿足可靠，靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。（1）節(jié)省一次投資。主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單，經(jīng)節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備； 要能使繼電保護(hù)和二次回路不過(guò)于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。 要能限制短路電流，以便于選擇價(jià)廉的電氣設(shè)備或輕型電器；如能滿足系統(tǒng)的安全運(yùn)行及繼電保護(hù)要求，35kV及其以下終端或分支變電所可采用簡(jiǎn)易電器。（2）占地面積少：主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。（3）電能損失少：經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的種類（雙繞組

6、、三繞組或自耦變壓器）、容量、數(shù)量，要避免因兩次變壓而增加的電能損失。第二節(jié) 主接線的設(shè)計(jì)和論證依據(jù)變電站的性質(zhì)可選擇單母線接線、單母線分段接線、雙母線接線、雙母線分段接線等四種主接線方案，下面逐一論證其接線的優(yōu)缺點(diǎn)。一單母線接線圖一：?jiǎn)文妇€接線特點(diǎn)就是整個(gè)配電裝置只有一組母線，每個(gè)電源和引出線都經(jīng)過(guò)開關(guān)電器接到同一組母線上優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單，操作方便，設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)性好擴(kuò)建方便。缺點(diǎn)：（1）不夠靈活可靠，任意一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障或檢修均需使整個(gè)配電裝置停電。（2）調(diào)度不方便，電源只能并列運(yùn)行，不能分列運(yùn)行，線路側(cè)發(fā)生短路有很大的短路電流。（3）單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障

7、時(shí)，全部回路仍需停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線分開后才能恢復(fù)非故障段的供電。適用范圍：一般用于6-220kV系統(tǒng)中，出線回路較少，對(duì)供電可靠性要求不高的中、小型發(fā)電廠與變電站中。二單母線分段接線1、單母線分段接線圖二：?jiǎn)文妇€分段接線單母線接線中當(dāng)母線故障時(shí)，造成全停電，需待故障排除后，才能恢復(fù)全廠的正常運(yùn)行，這對(duì)于重要用戶而言是不允許的。如采用斷路器分段的單母線接線，并將重要用戶采用分別接于不同母線段的雙回路供電，提高了單母線接線的可靠性和靈活性。對(duì)用斷路器分段的單母線的評(píng)價(jià)為:優(yōu)點(diǎn)： （1）具有單母線接線簡(jiǎn)單、清晰、方便、經(jīng)濟(jì)、安全等優(yōu)點(diǎn)。（2）與不分段的單母線相比供電可靠性高，母線或母線隔

8、離開關(guān)檢修或故障時(shí)的停電范圍縮小了一半。與用隔離開關(guān)分段的單母線接線相比，母線或母線隔離開關(guān)短路時(shí)，非故障母線段可以實(shí)現(xiàn)完全不停電，而后者則需短時(shí)停電。（3）運(yùn)行比較靈活。分段斷路器可以接通運(yùn)行，也可斷開運(yùn)行。（4）可采用雙回線路對(duì)重要用戶供電。方法是將雙回路分別接引在不同分段母線上。缺點(diǎn)： （1）任一分段母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，連接在該分段母線上的所有進(jìn)出回路都要停止工作，這對(duì)于容量大、出線回路數(shù)較多的配電裝置仍是嚴(yán)重的缺點(diǎn)。（2）檢修任一電源或出線斷路器時(shí)，該回路必須停電。這對(duì)于電壓等級(jí)高的配電裝置也是嚴(yán)要缺點(diǎn)。因?yàn)殡妷旱燃?jí)高的斷路器檢修時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)用戶影響甚大。單母線分段數(shù)目取決

9、于電源數(shù)量和容量。段數(shù)多，故障時(shí)停電范圍小，但是分段斷路器數(shù)量多投資大；通常取23段為宜。單母線分段接線適用范圍：610kV小容量發(fā)電廠或者變電所2、單母線分段帶旁路母線的接線為了在檢修線路斷路器時(shí)，不中斷對(duì)該線路的供電，可以增設(shè)旁路設(shè)施，包括旁路開關(guān)電器和旁路母線。這種接線不宜用于進(jìn)出線回路多的情況下使用。旁路斷路器的設(shè)置方式：方案1：設(shè)置專門的旁路斷路器圖三：設(shè)置專門的旁路斷路器方案2:分段斷路器兼作旁路斷路器圖四：分段斷路器兼旁路斷路器方案3:旁路斷路器兼作分段斷路器圖五：旁路斷路器兼作分段斷路器旁路母線的設(shè)置原則：（1）3560KV配電裝置采用單母線分段接線時(shí)，且斷路器無(wú)條件停電檢修時(shí)

10、，可設(shè)置不帶專用旁路斷路器的旁路母線。（用分段斷路器兼作旁路斷路器）（2）3560KV配電裝置采用雙母線接線時(shí)，不宜設(shè)置旁路母線，有條件時(shí)，可以設(shè)置旁路隔離開關(guān)，檢修時(shí)，用母聯(lián)斷路器代替待檢修的斷路器。三、雙母線接線為了克服單母線分段接線的缺點(diǎn)，發(fā)展了雙母線接線。按每一回路所連接的斷路器數(shù)目不同，雙母線接線有雙母線接線、雙母線分段接線、雙母線帶旁路母線接線、一臺(tái)半斷路器接線（因兩個(gè)回路共用三臺(tái)斷路器，又稱二分之三接線）等接線形式。1、雙母線接線：圖六：雙母線接線有兩組母線W1與W2可以互為備用，每一回路（進(jìn)線或出線）裝有一臺(tái)斷路器，兩組母線通過(guò)母線聯(lián)絡(luò)斷路器QFC相聯(lián)系。雙母線接線器是雙母線接

11、線中最基本的接線形式。它具有兩組結(jié)構(gòu)相同的母線，每一回路都經(jīng)一臺(tái)斷路器、兩組隔離開關(guān)分別連接到兩組母線上，兩組母線之間通過(guò)母聯(lián)斷路器來(lái)實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)。 雙母線接線有三種運(yùn)行方式：第一種運(yùn)行方式是一組母線工作，一組母線備用，母聯(lián)斷路器在正常運(yùn)行時(shí)是斷開的；第二種運(yùn)行方式是兩組母線同時(shí)工作，母聯(lián)斷路器在正常運(yùn)行時(shí)是接通的，這時(shí)每一回路都固定連接于某一組母線上運(yùn)行，故亦稱“固定連接運(yùn)行方式”。第三種為了系統(tǒng)的需要，亦可將母聯(lián)斷路器斷開（ 處于熱備用狀態(tài)），兩組母線同時(shí)運(yùn)行。前兩種運(yùn)行方式在供電可靠性方面有所差異，當(dāng)母線短路時(shí)，前者將短時(shí)全部停電；后者母線繼電保護(hù)動(dòng)作，只斷開故障母線上電源回路的斷路器和母聯(lián)

12、斷路器，并不會(huì)使另一組母線中斷工作。雙母線接線的優(yōu)點(diǎn)： （1）雙母線接線有更高的可靠性，表現(xiàn)在以下幾方面:a、檢修任一母線，不中斷供電，通過(guò)母線隔離開關(guān)的倒閘操作實(shí)現(xiàn)；b、工作母線故障，可迅速恢復(fù)供電；c、檢修任一母線隔離開關(guān)，只需斷開此隔離開關(guān)所屬的一條線路和與此隔離開關(guān)相連的一條母線，其他線路均可通過(guò)另一根母線繼續(xù)正常運(yùn)行。（2）靈活性高。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：a、各個(gè)電源和各個(gè)負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活的適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式的調(diào)度和潮流變化的需要。b、母聯(lián)斷路器QFC可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的同期或者解列c、個(gè)別回路（發(fā)電機(jī)或者線路）單獨(dú)試驗(yàn)時(shí)，可以將其接在備用母線上運(yùn)行d、備用

13、母線可以作為融冰母線（利用短路方式融冰）（3）擴(kuò)建的方便性：向雙母線左右方向任一方向擴(kuò)建，均不會(huì)影響兩組母線的電源和負(fù)荷的自由組合分配，便于擴(kuò)建。雙母線接線的缺點(diǎn)：（1）接線較復(fù)雜，且在倒母線過(guò)程中把隔離開關(guān)當(dāng)作操作電器使用，容易發(fā)生誤操作事故。（2）工作母線短路時(shí)，在切換母線的過(guò)程中仍要短時(shí)停電。（3）檢修線路斷路器時(shí)要中斷對(duì)用戶的供電，這對(duì)重要用戶來(lái)說(shuō)是不允許的。（4）于單母線接線相比，雙母線接線的母線長(zhǎng)，隔離開關(guān)數(shù)目倍增，這將使配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積增大，投資明顯增加。雙母線接線的使用范圍：610kV出線帶電抗器的配電裝置;3560kV出線數(shù)超過(guò)8回，連接電源較大，負(fù)荷較大的情況;1

14、10kV220kV出線數(shù)為5回以上的情況。雙母線接線比單母線分段接線的供電可靠性高、運(yùn)行靈活，但投資也明顯增大，因此，只有當(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)較多、母線上電源較多、輸送和穿越功率較大、母線故障后要求盡快恢復(fù)送電、母線和母線隔離開關(guān)檢修時(shí)不允許影響對(duì)用戶的供電、系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度對(duì)接線的靈活性有一定要求等情況下，才采用雙母線接線方式。2、雙母線分段接線圖七：雙母線分段接線工作母線通過(guò)QFD（分段斷路器）分為兩段W，W。每段工作母線W，W分別通過(guò)各自的母聯(lián)斷路器QFC1，QFC2與備用母線W2相連，每回均勻的分布在兩段工作母線上。雙母線分段接線的優(yōu)點(diǎn)是:（1）縮小了 母線 故障的停電范圍；（2）雙母線分段接線

15、比雙母線接線的 可靠性更高；雙母線接線的主要缺點(diǎn)是投入使用的斷路器數(shù)目比雙母線接線時(shí)多，設(shè)備投資大，配電裝置占地面積和維護(hù)工作量都相應(yīng)地增大了許多，故在220KV及以下配電裝置中很少采用。適用范圍及分段數(shù)確定：中小電廠的發(fā)電機(jī)電壓配電裝置及變電站610kV配電裝置中當(dāng)進(jìn)線數(shù)或母線上電源較多時(shí)，常采用雙母線3分段或者4分段。另外雙母線分段接線常用于220kV配電裝置中,當(dāng)進(jìn)出線為1014回時(shí)，采用三分段（且僅一組母線分段）；15回以上時(shí)，采用4分段（兩組母線均分段）。330kV500kV大容量配電裝置中，出線為6回以上時(shí)，一般也采用雙母線分段接線。四、結(jié)論通過(guò)分析比較，四種接線方式中采用雙母線接

16、線作為35KV側(cè)接線方式較好，由于本次設(shè)計(jì)為35KV/10KV變電站，考慮到供電可靠性和負(fù)荷增長(zhǎng)的需要，在10kV側(cè)采用單母線分段帶旁路母線（分段斷路器兼作旁路斷路器）接線方式。第三章 變電站一次設(shè)備的選擇一、主變臺(tái)數(shù)和容量的選擇根據(jù)原始資料中的工程建設(shè)規(guī)模：主變壓器兩臺(tái)，容量均為50MVA，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)均為6000h電壓等級(jí)35KV/10KV;選擇主變壓器的型號(hào)如下：型式：三相雙繞組無(wú)載調(diào)壓風(fēng)冷變壓器型號(hào)：SFP8-63000/35額定容量：63MW電壓等級(jí)：35± 2×/10空載損耗：65KW短路損耗：245KW阻抗電壓：1214連接組標(biāo)號(hào)：YNd11外形尺寸（

17、mm）：6000×5350×6900二、35KV側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的選擇根據(jù)原始資料中的35KV母線最大短路容量為MVA,短路電流15.07KA。1、斷路器的選擇根據(jù)原始資料中的35KV母線三相最大短路容量為MVA,短路電流15.07KA，選擇斷路器的型號(hào)如下：型號(hào)：SW2-35/1000額定電壓（KV）：35額定電流（A）：1000開斷容量（MVA） ：15002、隔離開關(guān)的選擇根據(jù)原始資料中短路電流KA，選擇斷路器的型號(hào)如下：型號(hào)：GW5-35G/1000-83額定電壓（KV）：35額定電流（A）：1000 熱穩(wěn)定電流（KA）：25極限峰值電流（KA）：83操作機(jī)構(gòu)型號(hào)

18、：CS-17三、10KV側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的選擇根據(jù)原始資料中的10KV母線三相最大短路容量為MVA,短路電流KA，選擇斷路器的型號(hào)如下：型號(hào)：SW2-10/5000額定電壓（KV）：10額定電流（A）：5000開斷容量（MVA） ：15002、隔離開關(guān)的選擇根據(jù)原始資料中短路電流KA，選擇斷路器的型號(hào)如下：型號(hào)：GW5-10G/5000-83額定電壓（KV）：10額定電流（A）：5000 熱穩(wěn)定電流（KA）：25極限峰值電流（KA）：83四、選擇電壓互感器和電流互感器的型號(hào)選擇變壓器高壓側(cè)（35KV側(cè)）的電壓互感器和電流互感器的型號(hào)根據(jù)原始資料中的35KV母線三相最大短路容量為MVA,短路電流15.07KA。選擇 電壓互感器的型號(hào)如下：型號(hào)：JDJ-35額定電壓（kV）：最大容量（VA）：1200型號(hào)：JDJJ-35額定電壓（kV）：35/0.1/(0.1/3)最大容量（VA）：1200)選擇電流互感器的型號(hào)如下：型號(hào)：LCW2-220W額定電流比：（2×200）（2×600）/5五、利用經(jīng)濟(jì)電流密度選擇變壓器出口母線1、利用經(jīng)濟(jì)電流密度選擇變壓器35KV側(cè)母線 額定工作電流：母線選用鋼芯鋁鉸線，由2 ，考慮一定的裕量，經(jīng)濟(jì)截面積為：選用母線為：LGJ-10002、利用經(jīng)濟(jì)電流密度選擇變壓器10KV側(cè)母線