某塑料制品廠總配變電所及配電系統設計畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 設備常用的幾種連接方式，它以電源和出線為主體。大致分為有匯流母線和無匯流母線兩大類。其中 有匯流母線的接線形式分為單母線、單母線分段、 雙母線、雙母線分段、一臺半斷路器接線以及增設旁路母線等。而無匯流母線的接線形式主要有單元接線、橋形接線以及多角形接線等。 電氣主接線各種連接方式及其優缺點 （ 1）單母線接線 (線路變壓器組接線 ) 線路變壓器組接線是線路和變壓器直接相連，是一種最簡單的接線方式，線路變壓器組接線的優點是簡單清晰，設備少，投資小，運行操作方便，且有利于擴建和采用成套配電裝置等。但缺點是可靠性和靈活性差。 適用范圍：一般只適用于 有一臺發電機或一臺主變壓器的中、小型發電廠或變電站的 6~220kV 系統中，并與該電力系統中不同 電壓等級的出線回路數有關。 ① 6~10kV 配電裝置的出線回路數不超過 5回時。 ② 5~66kV 配電裝置的出線回路數不超過 3回時。 ③ 110~220kV 配電裝置的出線回路數不超過 2回時。 （ 2）單母線分段接線 單母線分段接線就是將一段母線用斷路器分為兩段，它的優點是接線簡單，投資省，操作方便；缺點是母線故障或檢修時要造成部分回路停電。 適用范圍： ① 6~10kV 配電裝置的出線回路數為 6 回及以上；變電站有兩臺主變壓器時。 ② 35~66kV 配電裝置的出線回路數為 4~8 回時。 ③ 110~220kV 配電裝置的出線回路數為 3~4 回時 。 （ 3）雙母線接線 雙母線接線就是將工作線、電源線和出線通過一臺斷路器和兩組隔離開關連接到兩組 (一次 /二次 )母線上 ， 且兩組母線都是工作線，而每一回路都可通過母線聯絡斷路器并列運行。與單母線相比，它的優點是供電可靠性大 [4]， 可以輪流檢修母線而不使供電中斷，當一組母線故障時，只要將故障母線上的回路倒換到另一組母線，就可迅速恢復供電，另外還具有調度、擴建、檢修方便的優點；其缺點是每一回路都增加了一組隔離開關，使配電裝置的構架及占地面積，投資費用都相應增加；同時由于配電裝置的復雜，在改變運行方式倒閘操作時容易發 生誤操作，且不宜實現自動化；尤其當母線故障時，須短時切除較多的電源和線路，這對特別重要的大型發電廠和變電站是不允許的。 （ 4）雙母線帶旁路接線 雙母線帶旁路接線就是在雙母線接線的基礎上，增設旁路母線，其特點是具有雙母線接線的優點，當線路 (主變壓器 )斷路器檢修時，仍有繼續供電，但旁路的倒換操作比較復雜，增加了誤操作的機會，也使保護及自動化系統復雜化，投資費用較大，一般為了節省斷路器及設備間隔，當出線 達到 5個回路以上時，才增設專用的旁路斷路器，出線少于 5個回路時，則采用 母聯兼旁路或旁路兼母聯的接線方式。 適用范 圍： 220kV 出線在 4 回及以上、 110kV 出線在 6 回及以上時，宜采用有專用旁路斷路器的旁路母線接線。 （ 5）雙母線分段帶旁路接線 雙母線分段帶旁路接線就是在雙母線帶旁路接線的基礎上，在母線上增設分段斷路器，它具有雙母線帶旁路的優點，但投資費用較大，占用設備間隔較多，一般采用此種接線的原則為： ① 當設備連接的進出線總數為 12~16 回時，在一組母線上設置分段斷路。 ② 當設備連接的進出線總數為 17 回及以上時，在兩組母線上設置分段器。 （ 6）一臺半斷路器接線 一臺半斷路器接線就是在每 3(4)個斷路器中間送出 2(3)回回 路，一般只用于 500kV(或重要 220kV)電網的母線主接線，它的主要優點是： ① 運行調度靈活，正常時兩條母線和全部斷路器運行，成多路環狀供電。 ② 檢修時操作方便，當一組母線停電時，回路不需要切換任一臺斷路器檢修，各回路仍按原接線方式，不需切換。 ③ 運行可靠，每一回路由兩臺斷路器供電，母線發生故障時，任何回路都不停電。 一臺半斷路器接線的缺點是使用設備較多，特別是斷路器和電流互感器，投資費用大，保護接線復雜。 適用范圍：超高壓電網，大型發電廠和變電站的 330550kV 的裝置中，當進線回路數為 6回及以上的 ，配電裝置在系統中有主要地位時，宜采用一臺半斷路器接線；現國內 500kV變電站，一般都采用此接線。 （ 7）橋形接線 橋形接線采用 4 個回路 3臺斷路器和 6 個隔離開關，是接線中斷路器數量較少，也是投資較省的一種接線方式。根據橋形斷路器的位置又可分為內橋和外橋兩種接線，由于變壓器的可靠性遠大于線路，因此應用較多的為內橋接線，若為了在檢修斷路器時不影響變壓器的正常運行，有時在橋形外附設一組隔離開關，這就成了長期開環運行的四邊形接線。 適用范圍： ① 內橋適用于較小容量的發電廠、變電站，并且變壓器不經常切換。因此內橋接 線的應用較廣泛。 ② 外橋適用于較小容量的發電廠、變電站，并且變壓器切換頻繁，或者線路較短，故障率較少的情況。線路有穿越功率時，為避免穿越功率通過多臺斷路器，宜采用外橋接線。 ③ 橋形接線中使用斷路器臺數少，其配電裝置占地也少，能滿足變電站可靠性要求，具有一定的運行靈活性，橋形接線適用于線路為兩回、變壓器為兩臺的水電站、變電站等。 （ 8）多角形接線 多角形接線就是將斷路器和隔離開關相互連接，且每一臺斷路器兩側都有隔離開關，由隔離開關之間送出回路。多角形接線所用設備少，投資省，運行的靈活性和可靠性較好，正常情況下為雙 重連接，任何一臺斷路器檢修都不影響送電，由于沒有母線，在連接的任一部分故障時，對電網的運行影響都較小。其最主要的缺點是回路數受到限制，因為當環形接線中有一臺斷路器檢修時就要開環運行，此時當其它回路發生故障就要造成兩個回路停電，擴大了故障停電范圍，且開環運行的時間愈長，這一缺點就愈大。環中的斷路器數量越多，開環檢修的機會就越大，所一般只采四角（邊）形接線和五角形接線。同時為了可靠性，線路和變壓器采用對角連接原則，四邊形的保護接線比較復雜，一、二次回路倒換操作較多 。 適用范圍： 沒有擴建余地的中小型水電廠 的 110kV 及以上配電裝置中，一般多角形不要超過六角形。設計時應將電源回路按對角原則配置，以減少設備（如斷路器）故障時或開環運行合并一個回路故障時的影響范圍。 主接線方案的擬定 主接線由本設計原始資料知：電力系統某 60/10KV 變電站用一條 10KV 的架空線路向本廠供電，一次進線長 1km， 年最大負荷利用小時數為 5000h，且工廠屬于三級負荷，所以只進行總配電在進行車間 10/ 變電，母線聯絡線采用單母線不分段接線方式。 第 5 章 短路電流計算 短路電流計算方法及意義 電力 系統不可避免會發生短路事故。短路事故威脅著電網的正常運行，并有可能損壞電氣設備。因此，在電力系統的設計和運行中，都要對供電網絡進行短路電流計算，以便正確地選用和調整繼電保護裝置，正確地選擇電氣設備，確保電力系統的安全、可靠地運行。 對一般工廠來說，電源方向的大型電力系統可看作是無限大容量系統。無限大容量系統的基本特點是其母線電壓總維持不變， 即回路中發生短路時電源的內阻抗可以忽略不計，當接到這個系統的小容量電路中的電流發生任何變動甚至短路時，這個系統母線上的電壓仍基本保持不變。 短路電流計算，根據電力系統的實 際情況，可以采用標幺值法或 歐姆法 計算，哪種方法方便就采用那種方法。在高壓系統中通常采用標幺值法計算。 短路計算 短路電流計算等效示意圖 圖 51 短路計算電路 圖 52 短路等效電路圖 短路電流及容量的計算 取基準容量 dS =100MVA，高壓側基準電壓 kVUC ? ，低壓側基kVUC ? 高側基準 電流 kAUSI Cdd 11 ??，低壓側基準電流 kAUSI Cdd 22 ??。 （ 1） 電力系統的電抗標幺值由 OCS =200MVA 得： ?1X =ocdSS =100247。 200= (51) （ 2） 架空線路的電抗標幺值：由 0X = /km l =1km 得： ?2X =210 cdUSlX = ?? = (52) （ 3） 電力變壓器的電抗標幺值， 這里以 為例計算，該變電所選的變壓器是 S91000/10，所以 %kU =5%： ?3X =Ndk SSU ?100% = 1000101001005 3?? =5 (53) 短路等效電路圖如圖 51所示，并標明短路計算點。 計算 K1 點的短路電路總標幺值及三相短路電流和短路容量： ① 總電抗標幺值 * )1(??KX = ?1X + ?2X =+= (54) ② 短路電流周期分量有效值 200MVA K1 K2 X0=?,1km S91000 (2) (3) (1) ～ ∞系統 )3(1?KI =* )1(1? ?KdXI=247。 KA= KA (55) ③ )3(39。I = )3(?I = )3(1?KI = KA (56) )3(shi = )3(39。I = = KA (57) )3(shI = )3(39。I = = KA (58) ④ )3( 1?KS =* )1(? ?KdXS= = MV A (59) 計算 K2 點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 ⑤ * )2(??KX = 321 XXX ?? =++5= ⑥ )3( 2?KI =* )2(2? ?KdXI= = KA ⑦ )3(39。I = )3(?I = )3( 2?KI = KA )3(shi = )3(39。I = = KA )3(shI = )3(39。I = = KA ⑧ 三相短路容量 )3( 2?KS =* )2(? ?KdXS= = MV A 其他各變電所的短路計算與 計算相同，其計算結果如表 所示： 表 51 各變電所的短路計算電路及容量 短路計算點 變電所號碼 三相短路電流 /KA 三相短路容量/MVA（ )3(KS ） )3(KI )3(39。I )3(?I )3(shi )3(shI K1 K2 K2 K2 K2 K2 計算短路電流主要是校驗電氣控制裝置的電器元件和導線在極端的條件下是否有承受能力，特別是保護器件是否能斷開短路電流。否則被粘連，不但不能起到保護作用，而且間接放大事故的災害面積（范圍）。 通過計算最大運行方式和最小運行方式下短路點至電源的等效阻抗值，計算可得短路點的短路容量、短路沖擊電流、 短路全電流最大有效 值以及短路電流周期分量的有名值，這些數據是下一章進行變電站電氣設備選型的重要依據。 第 6 章 電氣設備的選擇與校驗 現代工廠要求電氣設備防火、防潮、防爆、防污染、節能及小型化。電氣設備的選擇是涉及多種因素，首先要考慮并堅持的是產品性能質量。電氣產品的選用必須符合國家有關規范。其次才是經濟性，要根據業主功能要求、經濟情況做出選擇。所要選擇的產品包含在每個設計子項之中，主要有電源設備、高低壓開關柜、電力變壓器、電纜電線、開關電器等。 總配電所架空線進線的選擇 架空線一般按發熱條件來確定導線的 型號，應該注意的是導線的允許載流量alI 小于通過相線的計算電流 30I ，即 alI 30I 高壓側補償后的計算電流： 3039。I =NUS?3 3039。 = 103 ? = A 查詢相關附錄表：根據當地溫度的需要選擇適宜的導線，因此這里應該選擇LGJ35型的鋁絞線，該導線的截面積是 35mm2 ，機械強度也滿足要求。 高壓側與低壓側母線的選擇 母線的材料有銅、鋁和鋼。目前，農村發電廠和變電站以及大、中型發電廠、變電站的配電裝置中的母線，廣泛采用鋁母線，這是因為銅貴重，我國儲量又少；而鋁儲量較多，具有價格低、重量輕、加 工方便等特點。因此，選用鋁母線要比銅母線經濟。 農村發電廠和變電站配電裝置中的母線截面目前采用矩形、圓形和絞線圓形等。選擇母線截面形狀的原則是：肌膚效應系數盡量低；散熱好；機械強度高；連接方便；安裝簡單。 10kV 側 主要選擇矩形截面母線，因為同樣截面的矩形母線周長比圓形母線的周長要長，散熱面積大，冷卻條件好；由于肌膚效應的影響，矩形母線的電阻比圓形的小。 鋼芯鋁絞線的耐張性能比單股母線好，在允許電流相同的條件下，鋼芯鋁絞