110kv變電站一次部分設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫吧

【正文】 系統(tǒng)的運(yùn)行成本，使其盡可能的發(fā)揮最佳經(jīng)濟(jì)效益。 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)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程具體情況，在保證供電安全可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行和維護(hù)的經(jīng)濟(jì)方便，盡可能地節(jié)省投資，力爭(zhēng)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。電氣主接線的設(shè)計(jì)是發(fā)電廠或變電站電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。它與電力系統(tǒng)、電廠動(dòng)能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求密切相關(guān)，并對(duì)電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護(hù)和控制方式等都有較大影響。因此，主接線設(shè)計(jì)，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠或變電站的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，合理的選擇主接線方案。對(duì)于變電站的電氣主接線，當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí)，其高壓側(cè)應(yīng)盡可能采用較少斷路器的或不用斷路器的接線，如線路—變壓器組接線，若能滿足繼電保護(hù)要求時(shí)，也可使用線路分支接線。為正確選擇接線和設(shè)備，必須進(jìn)行各級(jí)電壓最大最小有功和無功電力負(fù)荷的平衡，當(dāng)缺乏足夠的技術(shù)資料時(shí)，可采取下列數(shù)據(jù)： ~70%，如主要農(nóng)業(yè)負(fù)荷時(shí)則取20~30%； ~，當(dāng)饋線在三回以下且有大負(fù)荷時(shí)，~1；； %。 我國《變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》對(duì)主接線設(shè)計(jì)作了如下規(guī)定：在滿足運(yùn)行要求時(shí)，變電所高壓側(cè)應(yīng)盡量采用斷路器較少的或不用斷路器的接線。在110~220kV變電所中，當(dāng)出線為2回時(shí)，一般采用橋型接線；當(dāng)出線不超過4回時(shí)，一般采用單母線分段接線；當(dāng)樞紐變電所的出線在4回及以上時(shí)，一般采用雙母線。在35kV變電所中，當(dāng)出線為2回時(shí)，一般采用橋型接線；當(dāng)出線為2回以上時(shí)，一般采用單母線分段或單母線接線。出線回路數(shù)和電源數(shù)較多的污穢環(huán)境中的變電所，可采用雙母線接線。在6~10kV變電所，一般采用單母線接線或單母線分段接線。電氣主接線的設(shè)計(jì)需伴隨著發(fā)電廠或變電站的整體設(shè)計(jì)進(jìn)行，即按照工程基本建設(shè)程序，歷經(jīng)可行性分析調(diào)查階段、工程初步設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段等四個(gè)階段。 （1）分析原始資料包括變電站類型，設(shè)計(jì)規(guī)劃容量（近期，遠(yuǎn)景），主變臺(tái)數(shù)及容量，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及可能的運(yùn)行方式等。 包括電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景規(guī)劃（5~10年），變電站在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）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。電力系統(tǒng)中中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合問題，它與電壓等級(jí)、單相接地短路電流、過電壓水平有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器的運(yùn)行安全以及對(duì)附近通信線路的干擾等。我國電力安全規(guī)程規(guī)定35kV及以下電壓電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地），又稱小電流接地系統(tǒng)，以保證供電可靠性。對(duì)110kV及以上高壓系統(tǒng)，皆采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，又稱大電流接地系統(tǒng)以防止輸電線路電壓升高而以其它方式保證供電的可靠性。包括本地區(qū)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。電力負(fù)荷的原始資料是設(shè)計(jì)主接線的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)工作是電力規(guī)劃工作的重要組成部分，也是電力規(guī)劃的基礎(chǔ)。對(duì)電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)不僅應(yīng)有短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，還應(yīng)有中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)，對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，直接決定著發(fā)電廠和變電站電氣主接線設(shè)計(jì)成果的質(zhì)量，一個(gè)優(yōu)良的設(shè)計(jì)，應(yīng)能經(jīng)受當(dāng)前及較長(zhǎng)遠(yuǎn)時(shí)間(5~10年)的檢驗(yàn)。 這往往是設(shè)計(jì)能否成立的重要前提，為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對(duì)各主要電氣設(shè)備的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等情況匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的可行性。，包括當(dāng)?shù)氐淖顭嵩缕骄鶜鉁亍h(huán)境濕度、覆冰厚度、污穢程度、風(fēng)向水平、水文地質(zhì)情況、海拔高度及地震等因素，對(duì)主接線中電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的設(shè)計(jì)均有直接影響。對(duì)此，應(yīng)予以足夠重視,對(duì)重型設(shè)備如大容量變壓器的運(yùn)輸條件亦應(yīng)充分考慮。 （2）主接線方案的擬定與選擇設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)任務(wù)書的要求，在對(duì)原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)電源進(jìn)線數(shù)和出線回路數(shù)、變電所內(nèi)電壓級(jí)別、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)的考慮，可擬定出若干個(gè)可行的主接線方案（近期和遠(yuǎn)景）。然后從經(jīng)濟(jì)技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留2~3個(gè)技術(shù)上相當(dāng)，有可能滿足任務(wù)書要求的方案，再進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)合最新技術(shù)，對(duì)于在系統(tǒng)中占有重要地位的大容量發(fā)電廠或變電站主接線，還應(yīng)進(jìn)行可靠性定量分析計(jì)算比較，最終確定最終方案。 （3）短路電流計(jì)算和主要電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)對(duì)選定的電氣主接線選擇適當(dāng)短路點(diǎn)進(jìn)行短路電流計(jì)算，并選擇校驗(yàn)合理的電氣設(shè)備包括導(dǎo)線、斷路器、隔離開關(guān)、互感器等。 （4）繪制電氣主接線對(duì)最終選擇的電氣主接線形式，按照要求，繪出電氣主接線圖。此外還要注意：對(duì)于工程設(shè)計(jì)，無論哪個(gè)設(shè)計(jì)階段，概算都是必不可少的組成部分。它不僅反映工程設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與可靠性的關(guān)系，而且為合理地確定和有效控制工程造價(jià)創(chuàng)造條件，概算的編制以設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)，以國家頒布的有關(guān)文件和具體規(guī)定為依據(jù)，并按國家定價(jià)與市場(chǎng)調(diào)整或浮動(dòng)價(jià)格相結(jié)合的原則進(jìn)行。概算的構(gòu)成主要有以下內(nèi)容： (1) 主要設(shè)備器材費(fèi)，包括設(shè)備原價(jià)、主要材料(鋼材、木材、水泥等)費(fèi)、設(shè)備運(yùn)雜費(fèi)(含成套服務(wù)費(fèi))、備品備件購置費(fèi)、生產(chǎn)器具購置費(fèi)等。除設(shè)備及材料費(fèi)。(2)安裝工程費(fèi)，包括直接費(fèi)、間接費(fèi)及稅金等。直接費(fèi)指在安裝設(shè)備過程中直接消耗在該設(shè)備上的有關(guān)費(fèi)用；間接費(fèi)指安裝設(shè)備過程中為全工程項(xiàng)目服務(wù)，而不直接耗用在特定設(shè)備上的有關(guān)費(fèi)用；稅金是指國家對(duì)施工企業(yè)承包安裝工程的營(yíng)業(yè)收入所征收的營(yíng)業(yè)稅、教育附加和城市維護(hù)建設(shè)稅。 (3)其他費(fèi)用。 電氣主接線的基本形式 由于各個(gè)發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和電源回路數(shù)不同。且各回路饋線中所傳輸?shù)娜萘恳膊灰粯樱蚨鵀楸阌陔娔艿膮R集和分配，再進(jìn)出線較多（一般超過4回），采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。而與有母線的接線相比，無匯流母線的接線使用電氣設(shè)備較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的發(fā)電廠和變電站。有匯流母線的接線方式可概括為單母線接線和雙母線接線兩大類，無匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。 電氣主接線選擇依據(jù)原始資料，經(jīng)過分析，根據(jù)可靠性和靈活性經(jīng)濟(jì)性的要求，高壓側(cè)有4回出線，其中兩回備用，宜采用雙母線接線或單母線分段接線，中壓側(cè)有6回出線，其中兩回備用，可以采用雙母線接線、單母線分段接線方式，低壓側(cè)有11回出線，其中兩回備用，可以采用單母線分段、單母線分段帶旁路母線的接線方式，經(jīng)過分析、綜合、組合和比較，提出三種方案：方案一：110kV側(cè)采用雙母線接線方式，35kV側(cè)采用雙母線接線方式，10kV側(cè)采用單母線分段接線方式。110kV側(cè)采用雙母線接線方式，優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行方式靈活，檢修母線時(shí)不中斷供電，任一組母線故障時(shí)僅短時(shí)停電，可靠性高。缺點(diǎn)是，操作復(fù)雜，容易出現(xiàn)誤操作，投資較大。10kV側(cè)采用單母線分段接線方式，供給市區(qū)工業(yè)與生活用電，由于一級(jí)負(fù)荷占35%左右，二級(jí)負(fù)荷占30%左右，一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷占65%左右，采用單母線分段接線方式，優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單清晰，操作方便，造價(jià)低，擴(kuò)展性好，缺點(diǎn)是可靠性靈活性差。方案一主接線圖如下：圖2—1 方案一主接線圖方案二：110kV側(cè)采用雙母線接線方式，35kV側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線方式，10kV側(cè)采用單母線分段接線方式，優(yōu)點(diǎn)是，檢修任一進(jìn)出線斷路器時(shí)，不中斷對(duì)該回路的供電，和單母線分段接線方式相比，可靠性提高，靈活性增加，缺點(diǎn)是，增設(shè)旁路母線后，配電裝置占地面積增大，增加了斷路器和隔離開關(guān)的數(shù)目，接線復(fù)雜，投資增大。方案二的主接線圖如下：圖2—2 方案二主接線圖 方案三：110kV側(cè)采用雙母線接線方式，35kV側(cè)采用單母線分段接線方式，10kV側(cè)采用雙母線接線方式。接線圖如下圖所示。 圖23方案三接線圖 對(duì)于上述三種方案綜合考慮： 該地區(qū)海拔170m，海拔并不高，對(duì)變電站設(shè)計(jì)沒有特殊要求，地勢(shì)平坦，屬平原地帶，為輕微地震區(qū)，年最高氣溫+42176。C，年最低氣溫8176。C，年平均氣溫+14176。C，最熱月平均最高溫度+36176。C。最大風(fēng)速25m/s，覆冰厚度為8mm，屬于我國第V標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。《35kV~ll0kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》 條：當(dāng)變電所裝有兩臺(tái)主變壓器時(shí)，6~l0kV 側(cè)宜采用單母分段接線，線路為12回及以上時(shí)，也可采用雙母線，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。因此110kV側(cè)采用雙母線接線方式就能滿足可靠性和靈活性及經(jīng)濟(jì)性要求，對(duì)于35kV側(cè)采用單母線分段接線方式而10kV側(cè)采用雙母線接線形式。 綜合以上分析，本設(shè)計(jì)采用第三種方案。第3章 變電站主變壓器選擇 電力變壓器是電力系統(tǒng)中最為重要的電氣設(shè)備之一，其擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進(jìn)行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，合理確定的變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型號(hào)是變電站可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。 主變壓器的選擇在變電站設(shè)計(jì)過程中，一般需要裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，以保證對(duì)用戶供電的可靠性。對(duì)110kV及以下的終端或分支變電站，如果只有一個(gè)電源，或變電所的重要負(fù)荷有中、低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源時(shí)，可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器，對(duì)大型超高壓樞紐變電站，可根據(jù)具體工程情況裝設(shè)2~4臺(tái)主變壓器，以便減小單臺(tái)容量，因此，在本次設(shè)計(jì)中裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。并且兩部變壓器并列運(yùn)行時(shí)必須滿足以下條件： (1)并列運(yùn)行變樂器的一次額定、二次額定電壓必須對(duì)應(yīng)相等。即并列變壓器的電壓變比必須相同，否則將引起較大的不平衡電流，％。如果并列變壓器的電壓變比不同，則并列變壓器二次繞組的回路內(nèi)將出現(xiàn)環(huán)流，即二次電壓較高的繞組將向二次電壓較低的繞組供給電流，導(dǎo)致繞組過熱甚至燒毀，影響系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。 (2)并列運(yùn)行變壓器的阻抗電壓(短路電壓)必須相等。由于并列運(yùn)行的變壓器的負(fù)荷是按其阻抗電壓值成反比分配的，如果阻抗電壓相差很大，可能導(dǎo)致阻抗電壓小的變壓器發(fā)生過負(fù)荷現(xiàn)象，所以要求并列變壓器的阻抗電壓必須相等，允許差值不得超過10％。 (3)并列運(yùn)行變壓器的連接組別必須相同。即所有并列變壓器一次、二次電壓的相序和相位都必須對(duì)應(yīng)地相同，否則不能并列運(yùn)行。 (4)并列運(yùn)行的變壓器容量比應(yīng)小于3：1。即并列運(yùn)行的變壓器容量應(yīng)盡量相同或相近，如果容量相差懸殊，不僅運(yùn)行很不方便，而且在變壓器特性稍有差異時(shí)，變壓器間的環(huán)流將相當(dāng)顯著，特別是容量小的變壓器容易過負(fù)荷或燒毀。1）無功功率補(bǔ)償?shù)谋匾? 在工民用電設(shè)備中，有大量設(shè)備工作需要從系統(tǒng)吸收感性的無功功率來建立交變磁場(chǎng)，如電動(dòng)機(jī)利用吸收無功功率建立磁場(chǎng)，這樣系統(tǒng)輸送的電能容量中無功功率的成分就會(huì)增加，功率因數(shù)降低，對(duì)系統(tǒng)會(huì)造成如下影響：（1） 使變配電設(shè)備的容量增加；（2） 使供配電系統(tǒng)的損耗增加；（3） 使電壓損失增加；（4） 使發(fā)電機(jī)的效率降低。由于功率因數(shù)降低對(duì)供電系統(tǒng)有著如上諸多不利的影響，因此必須提高功率因數(shù)，降低無功功率的輸送量，提高系統(tǒng)及用戶供電質(zhì)量，保證經(jīng)濟(jì)、合理地供電的需要。2） 無功功率補(bǔ)償?shù)姆椒?要使供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高，一般從兩個(gè)方面采取措施： 一是提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)，自然功率因數(shù)是指不采用任何補(bǔ)償裝置情況下的功率因數(shù)。這種方法只能通過選擇功率因數(shù)較高的電氣設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，但不能達(dá)到完全補(bǔ)償?shù)某潭取６遣扇∪斯ぱa(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ箍偣β室驍?shù)得以提高，有兩種方法： （1）采用同步電動(dòng)機(jī)替代異步電動(dòng)機(jī)工作，由于同步電機(jī)是旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，故維護(hù)不方便，此外投資和損耗較大，又不便于檢修，供配電系統(tǒng)中很少采用。 （2）采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償。采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償無功功率以提高功率因數(shù)是目前供配電系統(tǒng)中采用較為普遍的一種補(bǔ)償方法，也叫移相電容器靜止無功補(bǔ)償。它具有有功損耗小、運(yùn)行維護(hù)方便、補(bǔ)償容量增減方便、個(gè)別電容器損壞不影響整體使用等特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償。補(bǔ)償后變壓器10kV側(cè)無功率因數(shù)要達(dá)到： 無功補(bǔ)償量： 計(jì)算后得需補(bǔ)償?shù)臒o功功率Q=， 需裝設(shè)的電容器個(gè)數(shù)為： 考慮到三相均衡分配，應(yīng)裝設(shè)312個(gè)，每相104個(gè)，采取功率補(bǔ)償后的功率因數(shù)即可滿足要求。 主變壓器容量選擇的依據(jù)： （1）主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?～10年的規(guī)劃負(fù)荷來進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷發(fā)展。對(duì)于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。N－1原則是判定電力系統(tǒng)安全性的一種準(zhǔn)則，又稱單一故障安全準(zhǔn)則。按照這一準(zhǔn)則,電力系統(tǒng)的N個(gè)元件中的任一獨(dú)立元件（發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器等）發(fā)生故障而被切除后，應(yīng)保證不會(huì)出現(xiàn)因其它線路過負(fù)荷跳閘而導(dǎo)致用戶停電；不破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不出現(xiàn)電壓崩潰等事故。當(dāng)這一準(zhǔn)則不能滿足時(shí)，則要考慮采用增加發(fā)電機(jī)或輸電線路等措施。 N－1原則與可靠性分析相比較,它的計(jì)算簡(jiǎn)便,不需搜集元件停運(yùn)率等大量原始數(shù)據(jù)，是一種極為簡(jiǎn)便的安全檢查準(zhǔn)則，在歐美一些電力公司得到了廣泛應(yīng)用。中國某些電力部門在電網(wǎng)規(guī)劃中也采用了N－1原則，一般規(guī)定一個(gè)獨(dú)立元件為一臺(tái)發(fā)電機(jī)組或一條輸電線路或一臺(tái)變壓器，通常使用線路極限發(fā)熱條件下的載流量來判斷線路是否過負(fù)荷運(yùn)行。對(duì)于有一級(jí)負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足60%（220kV及以上電壓等級(jí)的變電所應(yīng)滿足70%）的全部最大綜合計(jì)算負(fù)荷，以及滿足全部I類負(fù)荷和大部分II類負(fù)荷(110kV及以上電壓等級(jí)的變電所，在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足全部I類負(fù)荷和II類負(fù)荷)，即 （41）最大綜合計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算： （42） 式中， —各出線的遠(yuǎn)景最大負(fù)荷； m —出線回路數(shù)； —各出線的功率因數(shù)；—同時(shí)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，～；—線損率