畢業設計----110kv變電站一次系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 續的缺點。與同步調相機比較，靜止補償器運行維護簡單，功率損耗小，能做到分相補償以適應不平衡負荷的變化，對沖擊負荷也有較強的適應性，因此在電力系統得到越來越廣泛的應用。（但此設備造價太高，不在本設計中不宜采用）。 電力電容器： 電力電容器可按三角形和星形接法連接在變電所母線上。它所提供的無功功率值 9 與所節點的電壓成正比。 電力電容器的裝設容量可大可小。而且 既可集中安裝，又可分散裝設來接地供應無功率，運行時功率損耗亦較小。此外，由于它沒有旋轉部件，維護也較方便。為了在運行中調節電容器的功率，也可將電容器連接成若干組，根據負荷的變化，分組投入和切除。 綜合比較以上三種無功補償裝置后，選擇并聯電容器作為無功補償裝置。 無功補償裝置容量的確定 （根據現場經驗） 現場經驗一般按主變容量的 10％ 30％來確定無功補償裝置的容量。 此設計中主變容量為 40000KVA 故并聯電容器的容量為： 4000KVA— 12021KVA 為宜，在此設計中取 12021KVA。 并聯電容器裝置的分組 分組原則 并聯電容器裝置的分組主要有系統專業根據電壓波動、負荷變化、諧波含量等因素確定。 對于單獨補償的某臺設備，例如電動機、小容量變壓器等用的并聯電容器裝置，不必分組，可直接與設備相聯接，并與該設備同時投切。 對于 110KV— 220KV、主變代有載調壓裝置的變電所，應按有載調壓分組，并按電壓或功率的要求實行自動投切。 終端變電所的并聯電容器設備，主要是為了提高電壓和補償變壓器的無功損耗。此時，各組應能隨電壓波動實行自動投切。投切任一組電容器時引起的電壓波 動不應超過 ％。 分組方式 并聯電容器的分組方式有等容量分組、等差容量分組、帶總斷路器的等差容量分組、帶總斷路器的等差級數容量分組。 各種分組方式比較 a、等差容量分組方式：由于其分組容量之間成等差級數關系，從而使并聯電容器裝置可按不同投切方式得到多種容量組合。既可用比等容量分組方式少的分組數目，達到更多種容量組合的要求，從而節約了回路設備數。但會在改變容量組合的操作過程中，會引起無功補償功率較大的變化，并可能使分組容量較小的分組斷路器頻繁操作，斷路器的檢修間隔時間縮短，從而使電容器 組退出 運行的可能性增加。因而應用范圍有限。 b、帶總斷路器的等差容量分組、帶總斷路器的等差級數容量分組，當某一并聯電容器組因短路故障而切除時，將造成整個并聯電容器裝置退出運行。 c、等容量分作方式，是應用較多的分作方式。 10 綜上所述，在本設計中，無功補償裝置分作方式采用等容量分組方式。 并聯電容器裝置的接線 并聯電容器裝置的基本接線分為星形（ Y）和三角形（△）兩種。經常使用的還有由星形派生出來的雙星形，在某種場合下，也采用有由三角形派生出來的雙三角形。 從《電氣工程電氣設計手冊》（一次部分）中比較得 ，應采用雙星形接線。因為雙星形接線更簡單，而且可靠性、靈敏性都高，對電網通訊不會造成干擾，適用于10KV 及以上的大容量并聯電容器組。 中性點接地方式：對該變電所進行無功補償，主要是補償主變和負荷的無功功率，因此并聯電容器裝置裝設在變電所低壓側，故采用中性點不接地方式。 10KV 系統的中性點是不接地的，該變電站采用的并聯電容器組的中性點也是不接地的，當發生單相接地故障時，構不成零序電流回路，所以不會對 10KV 系統造成影響。 11 第 4 章 電氣主接線設計 主接線的設計原則 主接線設計的基本要求： 主接線的基本要求：應滿足可靠性，靈活性和經濟性。 （ 1）可靠性： 安全可靠是電力生產的首要任務，保證供電可靠是電力生產和分配的首要要求，主接線首先應滿足這個要求。 可靠性的具體要求： 1．斷路器檢修時，不影響對系統和負荷的供電； 2．斷路器和母線故障以及母線檢修應盡量減少停電時間及回數，并要保證一級負荷及大部分二級負荷的供電。 3．盡量避免全所停運、停電的可能性。 （ 2）靈活性： 主接線應滿足在調度、檢修及擴建時的靈活性。 1．調度時，應可以靈活地投入和切除變壓器和線路，調配電源和負荷，滿足系統在事故運行 方式，檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統調度要求。 2．檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修，而不致影響電力網的運行和對用戶的供電。 3．擴建時，可以容易地從初期接線過渡到最終接線。在不影響連續供電或停電時間最短的情況下，投入變壓器或線路而不互相干擾，并且對一次和二次部分的改建工作量最少。 （ 3）經濟性 主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下，做到經濟合理。 1．投資省 （ 1）主接線應力求簡單清晰，以節省斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器、避雷器等一次設備。 （ 2）要能使繼電保 護和二次回路不過于復雜，以節省二次設備和控制電纜。 （ 3）要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設備或輕型電器。 （ 4）如能滿足系統安全運行及繼電保護要求， 110kV 及以下終端或分支變電所可采用簡易電器。 2．占地面積小 主接線設計要為配電裝置布置創造節約土地的條件，盡量使占地面積減少。 3．電能損失少 經濟合理地選擇主變壓器的種類、容量、數量，要避免因兩次變壓而增加電能損失。 此外，在系統規劃設計中，要避免建立復雜的操作樞紐。為簡化主接線，發電廠、 12 變電所接入系統的電壓等級一般不超過兩種。 主接 線的設計依據 在選擇電氣主接線時應以下列各點作為設計依據： 1．發電廠、變電所在電力系統中的地位和作用； 2．發電廠、變電所的分期和最終建設規模； 3．負荷大小和重要性 （ 1）對于一級負荷必須有兩個獨立電源供電，且當任何一個電源失去后，能保證對全部一級負荷不間斷供電。 （ 2）對于二級負荷一般要有兩個獨立電源供電，且當任何一個電源失去后，能保證對大部分二級負荷的供電。 （ 3）對于三級負荷一般只需一個電源供電。 4．系統備用容量大小 裝有 2 臺組級以上主變壓器的變電所，其中一臺（組）事故斷開，其余主變壓器的容量應 保證該所 60%的全部負荷，在計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷。 5．系統專業對電氣主接線提供的具體要求。 110kV 主接線的選擇 根據《變電所設計技術規程》第 22 條： 110~220kV 配電裝置中，當出線數為 2回時，一般采用橋形接線，當出線不超過 4 回時，一般采用分段單母線接線。 110KV側初期設計回路數為 4 回。 由《電力工程電氣設計手冊》第二章第二節中的規定可知： 110KV 側配電裝置宜采用單母線分段的接線方式。 110KV 側采用單母線分段的接線方式，有下列優點： （ 1）供電可 靠性：當一組母線停電或故障時，不影響另一組母線供電； （ 2）調度靈活，任一電源消失時，可用另一電源帶兩段母線： （ 3）擴建方便； （ 4）在保證可靠性和靈活性的基礎上，較經濟。 經過比較內橋形接線比單母線接線形式少一組斷路器， 110KV 處為兩回進線，兩回出線，該變電所應用兩臺降壓變壓器，宜選用內橋形接線，在配電裝置的綜合投資，包括控制設備，電纜，母線及土建費用上，在運行靈活性上，橋形接線比單母線形接線有很大的靈活性，所以經過技術及經濟上的比較，橋形接線的優勢大于單母線的接線形式。 故 110KV 側采用 內橋式 的連 接方式。 35kV 主接線的選擇 由《電力工程電氣設計手冊》第二章第二節中的規定可知：當 35— 63KV 配電裝置出線回路數為 4— 8 回，采用單母分段連接，當連接的電源較多，負荷較大時也可 13 采用雙母線接線。 《變電所設計技術規程》第 23 條： 35～ 60 千伏配電裝置中，當出線為 2 回時，一般采用橋形接線；當出線為 2 回以上時，一般采用分段單母線或單母線接線。出線回數較多、連接的電源較多、負荷大或污穢環境中的， 35～ 60 千伏屋外配電裝置，可采用雙母線接線。 由于 35kV 回路 為 8 回 ，采用雙母 線接線后，可以輪流檢修一組母線 及任一回路的母線隔離開關，一組母線故障后，能迅速恢復供電，各個回路負荷可以任意分配到某一組母線上，因此就沒有必要采用增設旁母。投資也較單母分段帶旁母少。因此經過比較后，決定采用雙母線接線作為 35kV 側的主接線。 10kV 主接線的選擇 《變電所設計技術規程》第 23 條： 6kV 和 10kV 配電裝置中，一般采用分段單母線或單母線接線。 《電氣工程設計手冊》 1 規定： 6~10kV 配電裝置出線回路數為 6 回以上時，可采用單母線分段接線。 本所 10kV 側出線數為 10 回，又 c、 d 廠采用雙回路供電，所以采用單母分段接線方式 。該方式具有較高的可靠性和靈活性，雙回線路分別接到不同母線上，這樣當一回故障時，另一回可繼續對其供電而不至使重要用戶停電。 所用電設計 一 所用電源引接方式 在選擇所用變時一般情況下，廠家不生產 110/ 35/，又因為網絡故障較多，從所外電源引接所用電源可靠性較低。這樣所用電必須從主變 低壓側（ 10kV）母線不同段上各引接一個。并要加裝限流電抗器。 二 所用電接線 《電力工程設計手冊》 1 規定：所用變高壓側盡量采用熔斷器，所用變的低壓側采用 380/220V 中性點直接接 地的三相四線制，動力與照明合用，且設置一個檢修電源。 本所站變電壓等級 10/，低壓側為三相母線制運行，且 側采用單母分段接線方式，以保證所用電的可靠性和靈活性。以維護變電所的正常運行。 14 第 5 章 電路電流計算 節 短路電流計算的目的 在發電廠和變電所的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環節，其計算的目的主要有以下幾方面： 1．在選擇電氣主接線時，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，均需進行必要的短路電流計算。 2．在選擇電氣設備時，為了保證設 備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關設備的開斷能力和確定電抗器的電抗值，計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設備的熱穩定，計算短路電流沖擊值，用以校驗設備動穩定。 3．在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相對地的安全距離。 4．在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據。 5．接地裝置的設計，也需用短路電流。 短路電流計算的條件 1 基 本假定 短路電流實用計算中，采用以下假設條件和原則： 1．正常工作時，三相系統對稱運行； 2．所有電源的電動勢、相位角相同； 3．系統中的同步和異步電機均為理想電機，不考慮電機磁飽和磁滯、渦流及導體集膚效應等影響，轉子結構完全對稱，定子三相繞組空間相差 120。電氣角度。 4．電力系統中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發生變化。 5．電力系統中所有電源都在額定負荷下運行，其中 50%負荷接在高壓母線， 50%負荷接在系統側。 6．同步電機都具有自動調整勵磁裝置。 7．短路發生在短路電流為最 大值的瞬間。 8．不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。 15 9．除計算短路電流的衰減時間常數和低壓網絡的短路電流外，元件的電阻都略去不計。 10．元件的計算參數均取其額定值，不考慮參數的誤差和調整范圍。 11．輸電線路的電容略去不計。 12．用概率統計法制定短路電流運算曲線。 2 一般規定： 1．驗算導體和電器動穩定、熱穩定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按設計規劃容量計算，并考慮電力系統的遠景發展規劃（一般為本期工程建成的 5~10年）。 確定短路電流時，應按可能發生最大短路電流的正常接線方式，而不 應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 2．選擇導體和電器用的短路電流在電氣連接的網絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。 3．選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應選擇在正常接 線方式時短路電流為最大的地點。 4．導體和電器的動穩定、熱穩定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算，若發電機出口的兩相短路或中性點直接接地系統及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴重時，則應按嚴重情況計算。 短路電流計算 計算步驟 選擇計算短路 點。 畫等值網絡圖。 首先去掉系統中的所有分支、線路電容、各元件的電阻。 選取基準容量 bS 和基準電壓 bU （一般取各級的平均電壓）。 將各元件的電抗換算為同一基準值的標幺值的標幺電抗。 繪制等值網絡圖，并將各元件電抗統一編號。 化簡等值網絡：為計算不同短路點的短路值，需將等值網絡分別化簡為以短路點為中心的輻射形等值網絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉移電抗 ndX 。 求 計算電抗 jsX 。 由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量標幺值（運算曲線只作到?jsX ）。 計算無限大容量（或 3?j