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1、<p><b> 畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p> 題目名稱(chēng):110kV變電站一次部分設(shè)計(jì)</p><p><b> 摘要</b></p><p> 本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要根據(jù)所給數(shù)據(jù)和要求進(jìn)行110kV變電站一次部分設(shè)計(jì)。首先根據(jù)任務(wù)書(shū)所給系統(tǒng)及線路負(fù)荷的有關(guān)技術(shù)參數(shù),通過(guò)對(duì)所建變電站出線的考慮和對(duì)負(fù)荷資料的
2、分析,在滿(mǎn)足安全性、經(jīng)濟(jì)性及可靠性的要求下確定了110kV、35kV、10kV側(cè)主接線的形式,然后又通過(guò)負(fù)荷計(jì)算及對(duì)供電范圍內(nèi)一級(jí)負(fù)荷供電可靠性的考慮及對(duì)N-1原則的應(yīng)用,確定了主變壓器臺(tái)數(shù)、容量及型號(hào),并依據(jù)N+1原則設(shè)計(jì)了變電所所用,從而得出各元件的技術(shù)參數(shù),為以后的計(jì)算和設(shè)備選取做好準(zhǔn)備,又進(jìn)行等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn),選擇短路點(diǎn)做出短路等值電路并進(jìn)行短路計(jì)算,根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果及最大持續(xù)工作電流,包括導(dǎo)體母線、高壓斷路器、高壓隔離開(kāi)關(guān)、電
3、壓互感器、電流互感器在內(nèi)的電氣設(shè)備進(jìn)行了選擇和校驗(yàn),并根據(jù)工程情況參考有關(guān)技術(shù)手冊(cè)確定了變電所的配電裝置。本文同時(shí)對(duì)變電所防雷保護(hù)尤其是雷電沿導(dǎo)線進(jìn)入變電所的侵入波保護(hù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析并且還考慮了接地網(wǎng)的設(shè)計(jì),最后繪出了電氣主接線圖及配電裝置圖。</p><p> 關(guān)鍵詞:電氣主接線 短路計(jì)算 電氣設(shè)備 變電所設(shè)計(jì) 配電裝置</p><p><b> Abstract
4、</b></p><p> This paper designs a 110kV substation.Firstly,according to the given material, electricity line and the parameters of the load which is provided by the assignment book,through considering
5、 the would-be substation,analyzing electrical data,confirming the Main electrical bus formation of 110kV、35kV、10kV side based on security,economy and reliability,under the guide of dispiline N-1 then conform the numbers,
6、volume and type of the main transformer through circuit calculation and supply district,thus </p><p> Keywords: Substation design,Transformer,Main electrical wiring,Equipment election</p><p>&l
7、t;b> 目錄</b></p><p><b> 摘 要</b></p><p><b> 第1章 緒論1</b></p><p> 1.1 變電站概述1</p><p> 1.1.1 變電站在電力系統(tǒng)中的地位1</p><p> 1
8、.1.2 負(fù)荷對(duì)變電所供電的要求2</p><p> 1.1.3 電力系統(tǒng)的額定電壓3</p><p> 1.2 我國(guó)變電站及其設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及新變化4</p><p> 1.3 變電站設(shè)計(jì)的主要原則6</p><p> 第 2章 電氣主接線設(shè)計(jì)7</p><p> 2.1 電氣主接線
9、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)7</p><p> 2.1.1 對(duì)電氣主接線的基本要求7</p><p> 2.1.2 變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)原則8</p><p> 2.1.3 電氣主接線設(shè)計(jì)步驟9</p><p> 2.2 電氣主接線的基本形式11</p><p> 2.3 電氣主接線選擇12</p>
10、;<p> 第3章 變電站主變壓器選擇15</p><p> 3.1 主變壓器的選擇16</p><p> 3.1.1 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇16</p><p> 3.1.2 無(wú)功補(bǔ)償措施17</p><p> 3.1.3 主變壓器容量的選擇18</p><p> 3.1.4 主
11、變壓器型號(hào)的選擇20</p><p> 3.2 主變壓器選擇型號(hào)22</p><p> 3.3 變電所所用電設(shè)計(jì)23</p><p> 3.3.2 直流系統(tǒng)24</p><p> 3.3.3 所用電選擇24</p><p> 第4章 短路電流計(jì)算25</p><p&g
12、t; 4.1 短路形成原因25</p><p> 4.2 短路的危害及預(yù)防辦法26</p><p> 4.3 短路電流計(jì)算的目的27</p><p> 4.4 短路電流計(jì)算方法27</p><p> 4.5 短路電流計(jì)算28</p><p> 4.5.1 110kV側(cè)母線短路計(jì)算30
13、</p><p> 4.5.2 35kV側(cè)母線短路計(jì)算32</p><p> 4.5.3 10kV側(cè)母線短路計(jì)算34</p><p> 第5章 電氣設(shè)備的選擇37</p><p> 5.1 導(dǎo)體的選擇和校驗(yàn)37</p><p> 5.1.1 110kV母線選擇及校驗(yàn)39</p>
14、;<p> 5.1.2 35kV母線選擇及校驗(yàn)41</p><p> 5.1.3 10kV母線選擇及校驗(yàn)42</p><p> 5.2 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn)43</p><p> 5.2.1 110kV側(cè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn)44</p><p> 5.2.2 35kV側(cè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的
15、選擇及校驗(yàn)47</p><p> 5.2.3 10kV側(cè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn)49</p><p> 5.2.4 10kV側(cè)母聯(lián)斷路器的選擇和校驗(yàn)52</p><p> 5.3 互感器的選擇54</p><p> 5.3.1 電流互感器的選擇54</p><p> 5.3.2電流互感器的校
16、驗(yàn)56</p><p> 5.3.3電壓互感器的選擇57</p><p> 第6章 防雷保護(hù)59</p><p> 6.1直擊雷保護(hù)59</p><p> 6.2 侵入波保護(hù)60</p><p> 6.3變電所接地裝置61</p><p> 第7章配電裝置62<
17、/p><p> 7.1配電裝置概述62</p><p> 7.1.1配電裝置的類(lèi)型及其特點(diǎn)62</p><p> 7.1.2配電裝置型式的選擇63</p><p> 7.2 對(duì)配電裝置的基本要求和設(shè)計(jì)步驟64</p><p> 7.3 屋內(nèi)配電裝置65</p><p> 7.4
18、 屋外配電裝置66</p><p><b> 參考文獻(xiàn)70</b></p><p><b> 致謝71</b></p><p><b> 附錄73</b></p><p><b> 第1章 緒論</b></p><p
19、><b> 1.1 變電站概述</b></p><p> 1.1.1變電站在電力系統(tǒng)中的地位</p><p> 電力系統(tǒng)是由變壓器、輸電線路、用電設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò),它包括通過(guò)電的或機(jī)械的方式連接在網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備。變電站是電力系統(tǒng)的至關(guān)重要的組成部分,其工作狀況直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶(hù)的中間環(huán)節(jié),起著變換和分配電能的作用。電力
20、系統(tǒng)中的這些互聯(lián)元件可以分為兩類(lèi),一類(lèi)是電力元件,它們對(duì)電能進(jìn)行生產(chǎn)、變換、輸送和分配,消費(fèi)稱(chēng)之為電力系統(tǒng)一次部分;另一類(lèi)是控制元件,它們改變系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),如同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,調(diào)速器以及繼電器等稱(chēng)之為電力系統(tǒng)二次部分。</p><p> 根據(jù)變電站在系統(tǒng)中的地位和作用,可將變電站分為下列幾類(lèi):</p><p> ?。?) 樞紐變電站:</p><p>
21、樞紐變電站是位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn),連接電力系統(tǒng)高壓和中壓部分起匯集多個(gè)電源作用的電壓為330~500kV的變電站,樞紐變電站是整個(gè)系統(tǒng)的神經(jīng)系統(tǒng),樞紐變電站一旦停電,將引起大面積停電事故,嚴(yán)重影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活,重者將引起系統(tǒng)解列,甚至出現(xiàn)癱瘓。</p><p><b> ?。?)中間變電站:</b></p><p> 中間變電所的高壓側(cè)以交換潮流為主,起
22、系統(tǒng)變換功率的作用。系統(tǒng)中為了使長(zhǎng)距離輸電線路分段,一般匯聚2~3個(gè)電源,電壓為220~330kV,同時(shí)又降壓供當(dāng)?shù)刎?fù)荷用電,中間變電所停電以后,將引起本區(qū)域的部分負(fù)荷供電,重者引起區(qū)域電網(wǎng)解列。</p><p><b> (3)地區(qū)變電站:</b></p><p> 地區(qū)變電站是向地區(qū)用戶(hù)供電為主的變電站,是一個(gè)地區(qū)或城市的主要變電站,其高壓側(cè)一般為110或22
23、0kV,全所停電后,僅使該地區(qū)中斷供電。</p><p><b> ?。?)終端變電站:</b></p><p> 終端變電站在輸電線路的終端,接近負(fù)荷點(diǎn),其高壓側(cè)的電壓為110kV,經(jīng)降壓后直接向用戶(hù)供電的變電站,全所停電后,只是用戶(hù)受到損失,一般不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成較大影響。</p><p> 1.1.2負(fù)荷對(duì)變電所供電的要求</p&g
24、t;<p> (1)保證可靠的持續(xù)供電:電力系統(tǒng)供電的可靠性是其能不間斷供電的可靠程度。對(duì)于系統(tǒng)中的一級(jí)負(fù)荷,一旦出現(xiàn)供電中斷,不僅影響生產(chǎn),而且可能使設(shè)備損壞,進(jìn)而影響社會(huì)穩(wěn)定甚至?xí)驍嚯姸鹑藛T傷亡事故,更有甚者將造成整個(gè)系統(tǒng)的的癱瘓,停電給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電力系統(tǒng)本身的損失。因此,安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù),供電可靠是對(duì)電氣主接線最基本的要求之一,但這并不是絕對(duì)的。分析電氣主接線的可靠性時(shí),
25、要考慮變電站在電力系統(tǒng)中的地位、作用、用戶(hù)的電力負(fù)荷性質(zhì)和類(lèi)別、電氣設(shè)備制造水平和系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等因素,為了保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷供電的安全可靠,每一個(gè)一級(jí)負(fù)荷應(yīng)采用雙電源供電,并且這兩個(gè)電源是相互獨(dú)立的即當(dāng)任一回路發(fā)生故障而停止供電時(shí),另一回路供電不受影響。正常情況下,采用一回路運(yùn)行,另一回路必須帶電備用即熱備用運(yùn)行方式,以保證生產(chǎn)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)一級(jí)負(fù)荷供電的可靠性。兩回電源線路最好引自不同的發(fā)電站或變電所,至少應(yīng)引自同一變電所的不同母線段。&l
26、t;/p><p> (2)保證良好的電能質(zhì)量即滿(mǎn)足供電的技術(shù)合理性。良好的電能質(zhì)量即供電的技術(shù)合理性是指電能的電壓、頻率、波形等技術(shù)指標(biāo)要達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。</p><p> 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不超過(guò)額定電壓的5%,10kV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%,220V單相供電電壓允許偏差為額定電壓的+7%、-10%。</p&g
27、t;<p> 頻率波形的偏差會(huì)影響到某些電氣設(shè)備如電動(dòng)機(jī)和軍用雷達(dá)的正常、安全工作。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:3000MW以及上系統(tǒng)不超過(guò)±0.2Hz,3000MHZ以下系統(tǒng)不超過(guò)±0.5Hz,例如給定的允許電壓偏移為額定電壓的±5%,給定的允許頻率偏移為±0.2~0.5HZ等。波形質(zhì)量則以畸變率是否超過(guò)給定值來(lái)衡量。所有這些質(zhì)量指標(biāo),都必須采取相應(yīng)的技術(shù)手段來(lái)予以保證。</p>
28、<p> (3)保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性:衡量電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的兩個(gè)重要指標(biāo)是煤耗率和網(wǎng)損率。即便是損耗的比率不是特別大,電能生產(chǎn)的規(guī)模很大,消耗的一次能源源總消耗占的比重約為70%,輸送和分配時(shí)的損耗絕對(duì)值也非常巨大。因此,降低每向用戶(hù)供應(yīng)一度電能損耗的能源和降低變換、輸送、分配時(shí)的損耗對(duì)于提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性又十分重要的意義。為保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,應(yīng)開(kāi)展系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作,使個(gè)發(fā)電廠所承擔(dān)的負(fù)荷能合理分配。例如,使水電廠能充
29、分利用水能,避免棄水;使火力發(fā)電廠中經(jīng)濟(jì)性能好的滿(mǎn)負(fù)荷發(fā)電,并避免頻繁開(kāi)停鍋爐發(fā)電機(jī)組;做好負(fù)荷預(yù)測(cè)工作,避免鍋爐對(duì)空排氣,使功率在系統(tǒng)中合理分布以降低電能在生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用中的損耗。</p><p> 1.1.3電力系統(tǒng)的額定電壓</p><p> 為了使電力設(shè)備的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,為了各元件實(shí)現(xiàn)互換,電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路及各種設(shè)備都是按規(guī)定的額定電壓
30、進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的。</p><p> 額定電壓,就是指能使各類(lèi)電氣設(shè)備處在最佳運(yùn)行狀態(tài)的工作電壓。電力系統(tǒng)的額定電壓等級(jí)是國(guó)家根據(jù)回民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要及電力工業(yè)的發(fā)展、運(yùn)行水平,經(jīng)全面經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析后確定的,國(guó)際上各個(gè)國(guó)家的實(shí)際情況不一樣,它是確定各類(lèi)用電設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。</p><p> ?。?)額定電壓的分類(lèi) </p><p> 我國(guó)現(xiàn)階段各電力設(shè)備的
31、額定電壓分三類(lèi):</p><p> 第一類(lèi)額定電壓在100V以下,這類(lèi)電壓主要用與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的照明、蓄電池及開(kāi)關(guān)設(shè)備的操作電源中。</p><p> 第二類(lèi)額定電壓高于100V,低于1000V,這類(lèi)電壓主要用于低壓三相電動(dòng)機(jī)及照明設(shè)備,常見(jiàn)的有380V和660V。</p><p> 第三類(lèi)額定電壓高于1000V,這類(lèi)電壓主要用于發(fā)電機(jī)、變壓器、輸配電線路及設(shè)備。
32、</p><p> 三相視在功率S=3UI。當(dāng)輸出功率為定值時(shí),電壓升高,電流降低,線路、電氣的載流部分所需的截面積就變小,有色金屬的投資也降低,同時(shí)由于電流小,傳輸線路上的功率損耗和電壓損耗也較小。另一方面,電壓越高,對(duì)設(shè)備和導(dǎo)線絕緣水平的要求就越高,變壓器、開(kāi)關(guān)等設(shè)備的投資也越大。綜合考慮這些因素,對(duì)應(yīng)一定的輸送功率和輸送距離都有一個(gè)最為經(jīng)濟(jì)合理的輸電電壓,當(dāng)從設(shè)備制造角度考慮,為保證產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化,
33、又不應(yīng)隨意確定輸電電壓。</p><p> 1.2 我國(guó)變電站及其設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及新變化</p><p> 新世紀(jì)以來(lái),我國(guó)電力系統(tǒng)進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展階段,電網(wǎng)建設(shè)得到長(zhǎng)足發(fā)展。由于我國(guó)電力建設(shè)起步比較晚,目前我國(guó)變電站主要現(xiàn)狀是老設(shè)備向新型設(shè)備轉(zhuǎn)變,有人值班向無(wú)人值班變電站轉(zhuǎn)變,交流傳輸向直流傳輸轉(zhuǎn)變,在城市變電站建設(shè)中,戶(hù)內(nèi)型變電站大幅增加,屋內(nèi)配電裝置廣泛使用。而國(guó)外變電站
34、主要是交流輸出向直流輸出轉(zhuǎn)變,而數(shù)字化智能變電站也是國(guó)內(nèi)外變電站未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)之一。 </p><p> 1.無(wú)人值守變電站 </p><p> 我國(guó)變電站的發(fā)展趨向于變電站無(wú)人值班運(yùn)行管理,許多220 kV及以下電壓等級(jí)變電站已經(jīng)開(kāi)始由監(jiān)控中心進(jìn)行監(jiān)控,基本上實(shí)現(xiàn)了變電站無(wú)人值守。但作為國(guó)內(nèi)電網(wǎng)中最高電壓等級(jí)的500 kV和330 kV變電站,即使采用了變電站綜合自動(dòng)化
35、系統(tǒng)的,也基本上都是實(shí)行有人值守的管理方式。而在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家,各個(gè)電壓等級(jí)變電站都能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守,由此可見(jiàn),在國(guó)內(nèi)外無(wú)人值守變電站之間、國(guó)內(nèi)外變電站自動(dòng)化系統(tǒng)之間都還有很大的差異。</p><p> 全面實(shí)現(xiàn)變電站無(wú)人值守對(duì)我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)有非常明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益:</p><p> 1)大幅度提高了運(yùn)行可靠性;</p><p> 加快了對(duì)事故處理的速度;<
36、/p><p> 提高了電力行業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率;</p><p> 降低了電力基礎(chǔ)建設(shè)成本;</p><p><b> 降低系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。</b></p><p> 2.城市變電站建設(shè) </p><p> 隨著城市市區(qū)的用電負(fù)荷迅速增長(zhǎng),形勢(shì)迫使在城市電網(wǎng)加快改造和建設(shè)的同時(shí),在中心城區(qū)要迅速地建
37、設(shè)一批高質(zhì)量的城市變電站,在多種變電站的型式中屋內(nèi)型變電站受到各方面的重視,在最近幾年得到飛速發(fā)展。由于屋內(nèi)變電站允許安全凈距小且可以分層布置而使占地面積較小。室內(nèi)變電站的維修、巡視和操作在室內(nèi)進(jìn)行,可減輕維護(hù)工作量,不受氣候影響。 </p><p> 數(shù)字化智能變電站 </p><p> 在變電站綜合自動(dòng)化領(lǐng)域中,智能化電器的發(fā)展,特別是智能化開(kāi)關(guān)設(shè)備、光電式互感器等機(jī)電一體化設(shè)備
38、的出現(xiàn),變電站自動(dòng)化技術(shù)即將進(jìn)入新階段,這些新技術(shù)的日趨成熟帶來(lái)全數(shù)字化的變電站新概念。數(shù)字化變電站三個(gè)最重要的特征就是“一次設(shè)備智能化,二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化,符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)”,即數(shù)字化變電站內(nèi)的信息全部做到數(shù)字化,信息傳遞實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化,通信模型達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化,使各種設(shè)備和功能共享統(tǒng)一的信息平臺(tái)。</p><p> 依據(jù)我國(guó)電力工業(yè)實(shí)際情況國(guó)情,電力系統(tǒng)的變電技術(shù)有了新的飛躍,我國(guó)變電站設(shè)計(jì)出現(xiàn)了一些新的趨勢(shì)。&
39、lt;/p><p> 1.變電站接線方案趨于簡(jiǎn)單化 制造廠生產(chǎn)的電氣設(shè)備質(zhì)量的提高以及電網(wǎng)可靠性的增加,為變電站接線簡(jiǎn)化提供了可能。例如,高壓斷路器是變電站的主要電氣設(shè)備,其制造技術(shù)近年來(lái)有了較大發(fā)展,可靠性大為提高,檢修時(shí)間少。</p><p> 2.新的電氣一次設(shè)備大量采用 近年來(lái)電氣一次設(shè)備制造有了較大發(fā)展,大量高性能、高可靠性新型設(shè)備不斷出現(xiàn),電氣設(shè)備趨于無(wú)油化,采用S
40、F6氣體絕緣的設(shè)備價(jià)格不斷下降,伴隨著國(guó)產(chǎn)GIS向高電壓、大容量、三相共箱體方面發(fā)展,性能不斷完善,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。 </p><p> 3.變電站占地及建筑面積減少</p><p> 經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的發(fā)展要求新建的城市變電站必須符合城市的形象及環(huán)保要求,追求綜合經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,所以設(shè)計(jì)形式多采用地面全戶(hù)內(nèi)型或地下等布置形式,這使得占地面積有效減少。</p><p
41、> 4.變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)</p><p> 變電站綜合自動(dòng)化是新發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)用以提高變電站運(yùn)行水平,降低運(yùn)行維護(hù)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益,向用戶(hù)提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項(xiàng)措施。發(fā)展和完善變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢(shì)。 </p><p> 1.3 變電站設(shè)計(jì)的主要原則</p><p> 變電站設(shè)計(jì)的原則是:安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、投資合理、
42、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、運(yùn)行高效,時(shí)效性和和諧性的統(tǒng)一。變電站設(shè)計(jì)的分類(lèi)按照變電站標(biāo)準(zhǔn)方式、配電裝置型式和變電站規(guī)模3個(gè)層次進(jìn)行劃分。</p><p> (1)按照變電站布置方式分類(lèi):110kV變電站分為戶(hù)外變電站、戶(hù)內(nèi)變電站和半地下變電站3類(lèi)。在變電站設(shè)計(jì)中,戶(hù)外變電站是指最高電壓等級(jí)的配電裝置、主變布置在戶(hù)外的變電站;戶(hù)內(nèi)變電站是指配電裝置布置在戶(hù)內(nèi),主變布置在戶(hù)外或者戶(hù)內(nèi)的變電站。半地下變電站是指主變布置在地上,其它主
43、要電氣設(shè)備布置在地下建筑內(nèi)的變電站;地下變電站是指主變及其它主要電氣設(shè)備布置在地下建筑內(nèi)的變電站。</p><p> (2)按配電裝置型式分類(lèi):110kV配電裝置可再分為常規(guī)敞開(kāi)式開(kāi)關(guān)設(shè)備和全封閉式組合電氣2類(lèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p> (3)按變電站規(guī)模進(jìn)行分類(lèi):例如戶(hù)外AIS變電站,可按最高電壓等級(jí)的出線回路數(shù)和主變臺(tái)數(shù)、容量等不同規(guī)模分為終端變電站、中間變電站和樞紐變電站。&l
44、t;/p><p> 第2章電氣主接線設(shè)計(jì)</p><p> 電氣主接線根據(jù)電能輸送和分配的要求,表示主要電氣設(shè)備相互之間的連接關(guān)系,以及本變電站(或發(fā)電廠)與電力系統(tǒng)的電氣連接關(guān)系,電路中的高壓電氣設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線路等。主接線的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。電氣主接線直接影響著配電裝置的布置、繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置和控制方式的選擇,對(duì)運(yùn)行的可
45、靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性起決定性的作用。</p><p> 2.1 電氣主接線設(shè)計(jì)基礎(chǔ)</p><p> 2.1.1對(duì)電氣主接線的基本要求</p><p> 現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個(gè)規(guī)模龐大的、嚴(yán)密的整體,各個(gè)發(fā)電廠、變電站分工完成整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù),其主接線的質(zhì)量的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身,同時(shí)也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。因此
46、,發(fā)電廠、變電站主接線必須滿(mǎn)足以下基本要求。</p><p> (1) 運(yùn)行的可靠性</p><p> 運(yùn)行可靠性的幾個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):斷路器檢修時(shí)是否影響導(dǎo)致供電中斷;設(shè)備和線路故障檢修時(shí),停電支路數(shù)目的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短,以及能否保證對(duì)重要用戶(hù)的不間斷供電。</p><p> (2)具有一定的靈活性</p><p> 主接線正常運(yùn)行時(shí)
47、可以根據(jù)調(diào)度指令靈活的改變運(yùn)行方式,而且在各種事故或設(shè)備檢修時(shí),能盡快的將有關(guān)設(shè)備或線路退出系統(tǒng)運(yùn)行。盡量做到切除故障停電時(shí)間短,影響范圍就最小,并且在檢修時(shí)可以保證電力檢修人員的人身安全。</p><p> (3)操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便</p><p> 主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰、明了、操作方便,盡可能使操作步驟簡(jiǎn)單,便于運(yùn)行人員掌握。太復(fù)雜的接線不但不便于操作,還往往會(huì)造成運(yùn)行人員的誤操作
48、而發(fā)生事故。但接線過(guò)于簡(jiǎn)單,可能又不能滿(mǎn)足運(yùn)行方式的需要,而且也會(huì)給運(yùn)行造成不便或者不必要的停電。</p><p><b> (4)經(jīng)濟(jì)上合理</b></p><p> 主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上,還應(yīng)使建設(shè)投資和年運(yùn)行費(fèi)用小,占地面積最少,降低電力系統(tǒng)的運(yùn)行成本,使其盡可能的發(fā)揮最佳經(jīng)濟(jì)效益。</p><p> 2.1.
49、2變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)原則</p><p> 電氣主接線的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù),以國(guó)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(mǎn)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。</p><p> 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)
50、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。</p><p> 對(duì)于變電站的電氣主接線,當(dāng)能滿(mǎn)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
51、器組接線,若能滿(mǎn)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(wú)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):</p><p> 1.最小負(fù)荷為最大負(fù)荷的60~70%,如主要農(nóng)業(yè)負(fù)荷時(shí)則取20~30%;</p><p> 2.負(fù)荷同時(shí)率取0.85~0.9,當(dāng)饋線在三回以下且有大負(fù)荷時(shí),取0.95~1;</p>&l
52、t;p> 3.功率因數(shù)一般取0.8;</p><p> ?。?線損平均取5%。</p><p> 我國(guó)《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(mǎn)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(guò)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
53、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。</p><p> 2.1.3電氣主接線設(shè)計(jì)步驟</p><p> 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
54、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。</p><p><b> (1)分析原始資料</b></p><p><b> 1.本工程情況</b></p><p> 包括變電站類(lèi)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。</p><p
55、><b> 2.電力系統(tǒng)狀況 </b></p><p> 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。</p><p> 電力系統(tǒng)中中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合問(wèn)題,它與電壓等級(jí)、單相接地短路電流、過(guò)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
56、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(guó)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(chēng)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(chēng)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。</p><p><b> 3.負(fù)荷情況</b></p&g
57、t;<p> 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)。 </p><
58、;p><b> 4.設(shè)備制造情況</b></p><p> 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。</p><p><b> 5.環(huán)境條件,</b></p><p> 包括當(dāng)?shù)氐淖顭嵩缕骄鶜鉁亍?/p>
59、環(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。</p><p> ?。?)主接線方案的擬定與選擇</p><p> 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)任務(wù)書(shū)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
60、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(mǎn)足任務(wù)書(shū)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。</p><p> ?。?)短路電流計(jì)算和主要電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)</p><p> 對(duì)選定
61、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(kāi)關(guān)、互感器等。</p><p> ?。?)繪制電氣主接線</p><p> 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。</p><p> 此外還要注意:對(duì)于工程設(shè)計(jì),無(wú)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
62、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(guó)家頒布的有關(guān)文件和具體規(guī)定為依據(jù),并按國(guó)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: </p><p> 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(gòu)置費(fèi)、生產(chǎn)器具購(gòu)置費(fèi)等。除設(shè)備及材料費(fèi)。</p><p> (2)安裝工
63、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(guò)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(guò)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(guó)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。 </p><p><b> (3)其他費(fèi)用。</b></p><p> 2.2 電氣主接線的基本形式<
64、/p><p> 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?,因而為便于電能的匯集和分配,再進(jìn)出線較多(一般超過(guò)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(wú)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。</p><p> 有匯流母線
65、的接線方式可概括為單母線接線和雙母線接線兩大類(lèi),無(wú)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。</p><p> 2.3 電氣主接線選擇</p><p> 依據(jù)原始資料,經(jīng)過(guò)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
66、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(guò)分析、綜合、組合和比較,提出三種方案:</p><p> 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。</p><p> 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
67、,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:</p><p> 圖2—1 方案一主接線圖</p><p> 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
68、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(kāi)關(guān)的數(shù)目,接線復(fù)雜,投資增大。</p><p> 方案二的主接線圖如下:</p><p> 圖2—2 方案二主接線圖</p><p> 方
69、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。</p><p> 圖2-3方案三接線圖</p><p> 對(duì)于上述三種方案綜合考慮:</p><p> 該地區(qū)海拔170m,海拔并不高,對(duì)變電站設(shè)計(jì)沒(méi)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+42°C,年最低氣溫
70、-8°C,年平均氣溫+14°C,最熱月平均最高溫度+36°C。最大風(fēng)速25m/s,覆冰厚度為8mm,屬于我國(guó)第V標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。</p><p> 《35kV~ll0kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.2.5 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
71、滿(mǎn)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。</p><p> 綜合以上分析,本設(shè)計(jì)采用第三種方案。</p><p> 第3章 變電站主變壓器選擇</p><p> 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
72、和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。</p><p> 3.1 主變壓器的選擇</p><p> 3.1.1主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇</p><p> 在變電站設(shè)計(jì)過(guò)程中,一般需要裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器,以保證對(duì)用戶(hù)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)
73、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(mǎn)足以下條件:</p><p> (1)并列運(yùn)行變樂(lè)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,所以允許差值不超過(guò)10.5%。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
74、電流,導(dǎo)致繞組過(guò)熱甚至燒毀,影響系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。</p><p> (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(guò)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(guò)10%。</p><p> (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
75、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。</p><p> (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(guò)負(fù)荷或燒毀。</p><p> 3.1.2無(wú)功補(bǔ)償措施</p><p> 1)無(wú)功功率補(bǔ)償
76、的必要性</p><p> 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(wú)功功率來(lái)建立交變磁場(chǎng),如電動(dòng)機(jī)利用吸收無(wú)功功率建立磁場(chǎng),這樣系統(tǒng)輸送的電能容量中無(wú)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:</p><p> 使變配電設(shè)備的容量增加;</p><p> 使供配電系統(tǒng)的損耗增加;</p><p><b
77、> 使電壓損失增加;</b></p><p> 使發(fā)電機(jī)的效率降低。</p><p> 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(wú)功功率的輸送量,提高系統(tǒng)及用戶(hù)供電質(zhì)量,保證經(jīng)濟(jì)、合理地供電的需要。</p><p> 2) 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)姆椒?</p><p> 要使供配電系統(tǒng)
78、的功率因數(shù)提高,一般從兩個(gè)方面采取措施:</p><p> 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(guò)選擇功率因數(shù)較高的電氣設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn),但不能達(dá)到完全補(bǔ)償?shù)某潭取?lt;/p><p> 二是采取人工補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ箍偣β室驍?shù)得以提高,有兩種方法:</p><p> ?。?)采用同步電動(dòng)機(jī)替代異步電動(dòng)機(jī)工作,由于同
79、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。</p><p> (2)采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償。</p><p> 采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償無(wú)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(wú)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。&l
80、t;/p><p> 補(bǔ)償后變壓器10kV側(cè)無(wú)功率因數(shù)要達(dá)到:</p><p><b> 無(wú)功補(bǔ)償量:</b></p><p> 計(jì)算后得需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率Q=7.4592MVar, </p><p> 需裝設(shè)的電容器個(gè)數(shù)為:</p><p> 考慮到三相均衡分配,應(yīng)裝設(shè)312個(gè),每相104個(gè),
81、采取功率補(bǔ)償后的功率因數(shù)即可滿(mǎn)足要求。</p><p> 3.1.3主變壓器容量的選擇</p><p> 主變壓器容量選擇的依據(jù):</p><p> (1)主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?~10年的規(guī)劃負(fù)荷來(lái)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。</p><p> (2)根據(jù)變電所
82、所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)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(chēng)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(guò)負(fù)荷跳閘而導(dǎo)致用戶(hù)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(mǎn)足時(shí),則要考慮采用增加發(fā)電機(jī)或輸電線路等措施。 </p><p> N-1原則與可靠性分析相比較,它的
83、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(guó)某些電力部門(mén)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(lái)判斷線路是否過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。</p><p> 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(mǎn)足60%(220kV及以上電壓等級(jí)的變
84、電所應(yīng)滿(mǎn)足70%)的全部最大綜合計(jì)算負(fù)荷,以及滿(mǎn)足全部I類(lèi)負(fù)荷和大部分II類(lèi)負(fù)荷(110kV及以上電壓等級(jí)的變電所,在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi),應(yīng)滿(mǎn)足全部I類(lèi)負(fù)荷和II類(lèi)負(fù)荷),即</p><p><b> (4-1)</b></p><p> 最大綜合計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算:</p><p><b> ?。?-2) </b&
85、gt;</p><p> 式中, —各出線的遠(yuǎn)景最大負(fù)荷;</p><p><b> m —出線回路數(shù);</b></p><p> —各出線的功率因數(shù);</p><p> —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,一般在0.8~0.95之間;</p><p><b&
86、gt; —線損率,取5%。</b></p><p><b> 結(jié)合原始材料可得:</b></p><p><b> 35kV側(cè):</b></p><p><b> 10kV側(cè):</b></p><p><b> 總的負(fù)荷為:</b>&
87、lt;/p><p> 取=0.85,則: </p><p><b> 此時(shí),</b></p><p><b> 因此主變?nèi)萘繛椋?lt;/b></p><p> 3.1.4主變壓器型號(hào)的選擇</p><p><b> ?。?)相數(shù)選擇</b></p&
88、gt;<p> 變壓器有單相變壓器和三相變壓器之分。在330kV及以下的發(fā)電廠和變電站中,一般選擇三相變壓器,單相變壓器組由三個(gè)單相的變壓器組成,造價(jià)高、占地多、運(yùn)行費(fèi)用高,多用于500kV以上的變電所內(nèi),三相變壓器與同容量的單相變壓器組相比,價(jià)格低,占地面積小,并且運(yùn)行時(shí)損耗減小12~15%,只有受變壓器的制造和運(yùn)輸條件的限制時(shí),才考慮采用單相變壓器組,在工程設(shè)計(jì)上對(duì)于330kV及以下電力系統(tǒng)中,一般都選用三相變壓器。
89、因此在本次設(shè)計(jì)中采用三相變壓器組。</p><p><b> (2)繞組數(shù)選擇:</b></p><p> 變壓器按其繞組數(shù)可分為雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式。當(dāng)發(fā)電廠只升高一級(jí)電壓時(shí)或35kV及以下電壓的變電所,可選用雙繞組普通式變壓器;當(dāng)發(fā)電廠有兩級(jí)升高電壓時(shí),常使用三繞組變壓器作為聯(lián)絡(luò)變壓器,110kV及以上電壓等級(jí)的變電所中,也經(jīng)
90、常使用三繞組變壓器作聯(lián)絡(luò)變壓器;自耦變壓器特點(diǎn)是其中兩個(gè)繞組除有電磁聯(lián)系外,在電路上也有聯(lián)系。因此,當(dāng)自耦變壓器用來(lái)聯(lián)系兩種電壓的網(wǎng)絡(luò)時(shí),一部分傳輸功率可以利用電磁聯(lián)系,另一部分可利用電的聯(lián)系。電磁傳輸功率的大小決定變壓器的尺寸、重量、鐵芯截面和損耗,所以與同容量、同電壓等級(jí)的普通變壓器比較,自耦變壓器的經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。</p><p> (3)調(diào)壓方式的確定 </p><p>
91、為了滿(mǎn)足供電質(zhì)量要求可通過(guò)切換變壓器的分接頭開(kāi)關(guān),改變變壓器高壓繞組的匝數(shù),從而改變其變比,實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種:一種是不帶電壓切換,稱(chēng)為無(wú)激磁調(diào)壓,調(diào)整范圍通常在±2×2.5%以?xún)?nèi);另一種是帶負(fù)荷切換,稱(chēng)為有載調(diào)壓,調(diào)整范圍可達(dá)30%,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價(jià)格較貴。發(fā)電廠在以下情況時(shí),宜選用有載調(diào)壓變壓器: </p><p> ?。?)當(dāng)潮流方向不固定,且要求變壓器副邊電壓維持在一定水平時(shí)
92、; </p><p> ?。?)具有可逆工作特點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)變壓器,要求母線電壓恒定時(shí);</p><p> ?。?)發(fā)電機(jī)經(jīng)常在低功率因數(shù)下運(yùn)行時(shí)。</p><p> 變電所在以下情況時(shí),宜選用有載調(diào)壓變壓器: </p><p> ?。?)地方變電所、工廠、企業(yè)的自用變電所經(jīng)常出現(xiàn)日負(fù)荷變化幅度很大的情況時(shí),又要求滿(mǎn)足電能質(zhì)量往往需要裝設(shè)有載調(diào)
93、壓變壓器; </p><p> ?。?)330kV及以上變電站,為了維持中、低壓電壓水平需要裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器; </p><p> (3)110kV及以下的無(wú)人值班變電站,為了滿(mǎn)足遙調(diào)的需要應(yīng)裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器。</p><p> ?。?)繞組接線組別的確定 </p><p> 我國(guó)110kV及以上電壓,變壓器三相繞組都采用“YN”
94、聯(lián)接;35kV采用“Y”聯(lián)接,其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地;35kV以下變壓器三相繞組都采用“D”聯(lián)接。因此,普通雙繞組一般選用YN,d11接線;三繞組變壓器一般接成YN,y,d11或YN,yn,d11等形式。</p><p> (5)冷卻方式的選擇 </p><p> 變壓器的冷卻方式主要有自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫空氣冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻、水內(nèi)冷變壓器
95、、SF6充氣式變壓器等。</p><p> ?。?)對(duì)一級(jí)負(fù)荷的供電可靠性的考慮</p><p> 電力負(fù)荷根據(jù)其對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電造成的影響可分為三級(jí):</p><p> 一級(jí)負(fù)荷:中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上產(chǎn)生重大損失及人身傷亡者; </p><p> 二級(jí)負(fù)荷:中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上產(chǎn)生較大損失及人身傷亡者;</p
96、><p> 三級(jí)負(fù)荷:不屬于前兩級(jí)者。</p><p> 各級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求: </p><p> 對(duì)一級(jí)負(fù)荷,要求供電系統(tǒng)當(dāng)線路發(fā)生故障停電時(shí),仍保證其連續(xù)供電,所以應(yīng)由兩個(gè)電源供電。 </p><p> 兩個(gè)電源的要求是: </p><p> 兩個(gè)電源間無(wú)聯(lián)系; </p>
97、;<p> 兩個(gè)電源間有聯(lián)系,但符合下列要求:</p><p> 發(fā)生任何一種故障時(shí),兩個(gè)電源的任何部分應(yīng)不致同時(shí)受到損壞;</p><p> 發(fā)生任何一種故障且保護(hù)裝置正常時(shí),有一個(gè)電源不中斷供電,并且在發(fā)生任何一種故障且主保護(hù)裝置失靈以至兩電源均中斷供電后,應(yīng)能在有人值班的處所完成各種必要操作,迅速恢復(fù)一個(gè)電源供電。</p><p> 考慮
98、到變壓器是一種高可靠性的電氣設(shè)備,且在保護(hù)方法上有兩套原理不同的保護(hù)共同構(gòu)成主保護(hù),所以?xún)刹孔儔浩魍瑫r(shí)故障的可能性較小,基本可以保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷的不間斷供電,對(duì)于特別重要的一級(jí)負(fù)荷如大型三甲醫(yī)院的手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室等可以考慮采用不間斷供電模式即除兩個(gè)獨(dú)立電源同時(shí)供電外還應(yīng)配置不間斷供電系統(tǒng)即UPS和專(zhuān)門(mén)的可快速啟動(dòng)并投入供電運(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī),并且要求市電的供電開(kāi)關(guān)和柴油機(jī)的投入運(yùn)行開(kāi)關(guān)采取聯(lián)動(dòng)處理,UPS只負(fù)責(zé)短暫的過(guò)渡性供電任務(wù)。<
99、;/p><p> 綜合以上分析,為充分保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷供電的可靠性,應(yīng)在變電所內(nèi)設(shè)置兩部以上變壓器,考慮到電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性,又不應(yīng)設(shè)置過(guò)多變壓器以降低變壓器的損耗。</p><p> 3.2 主變壓器選擇型號(hào)</p><p> 在以上分析結(jié)果的基礎(chǔ)上,查變壓器技術(shù)參數(shù)表可得,選擇的主變壓器型號(hào):SFSZ9-25000/110。</p><p&g
100、t;<b> 主要技術(shù)參數(shù)如下:</b></p><p> 額定容量:25000kVA</p><p> 額定電壓:高壓—110±8×1.25%(kV);中壓—38.5±2×2.5%(kV);低壓—10.5 (kV)</p><p> 連接組別:YN/yn0/d11</p><
101、p> 空載損耗:21.8kW</p><p> 短路損耗:112.5kW</p><p><b> 空載電流:1.5%</b></p><p> 阻抗電壓(%):高中:;中低;高低。</p><p> 所以,選擇SFSZ9-25000/110型變壓器兩臺(tái)。 </p><p>
102、3.3變電所所用電設(shè)計(jì)</p><p> 變電所內(nèi)負(fù)荷包括照明設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、二次部分及動(dòng)力設(shè)備,現(xiàn)代變電所自動(dòng)化程度較高,所以應(yīng)加強(qiáng)對(duì)所用電的考慮,確保所用電安全性。</p><p> 變電所蓄電池用電設(shè)計(jì)原則:</p><p> ?。?)按放電時(shí)間來(lái)選擇蓄電池的容量,其容量應(yīng)能滿(mǎn)足事故全停狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間放電容量的要求。 (2)按放電電流來(lái)選擇蓄電池的容量
103、,其容量應(yīng)能滿(mǎn)足在事故運(yùn)行時(shí),供給最大的沖擊負(fù)荷電流的要求。</p><p> 3.3.1所用電、直流系統(tǒng)及主控室</p><p> 變電所所用電屬于必須確保供電的負(fù)荷,提高所用電供電可靠性的措施如下: </p><p> ?、賹?duì)于容量在60MVA及以上或樞紐變電所采用兩臺(tái)所用變供電。 </p><p> ?、趦膳_(tái)所用變分別接至變電所
104、最低一級(jí)電壓母線或獨(dú)立電源上,并裝設(shè)備用電源自接裝置。 </p><p> ?、蹖?duì)于采用復(fù)式整流、電容儲(chǔ)能等整流電源代替蓄電池時(shí),其交流供電電源由兩種不同電壓等級(jí)取得電源,并裝設(shè)備用電源自接裝置。 </p><p> ?、苣芸煽康乩盟?80V電源備用時(shí),需2臺(tái)所變的變電所可裝一臺(tái)所變。 </p><p> ?、莶捎脧?qiáng)迫油循環(huán)水冷卻主變或調(diào)相機(jī),變電所裝設(shè)兩臺(tái)
105、所用變。 </p><p> ?、迣?duì)于3~10kV有旁路母線且變電所只有一臺(tái)所用變壓器時(shí),該變壓器與旁路斷路器分別接至兩段母線上。 </p><p> ?、邔?duì)無(wú)人值班的變電所,一般采用兩臺(tái)能夠自動(dòng)接入的所用變。 </p><p> ?、鄬?duì)中小型變電所及有人值班的變電所,一般采用一臺(tái)所用變,其容量一般為20kVA。 </p><p> 所用變
106、壓器一般高壓側(cè)采用熔斷器,為了滿(mǎn)足用戶(hù)側(cè)電壓質(zhì)量要求,故宜采用6.3kV或10.5kV的所用變。所用變壓器低壓側(cè)采用380/220V中性點(diǎn)直接接地的三相四線制以提高供電可靠性,動(dòng)力和照明公用一個(gè)電源,所內(nèi)一般設(shè)置檢修電源。 </p><p> 本次設(shè)計(jì)在10kV母線上接一臺(tái)10/0.4kV接地變壓器、低壓側(cè)為Y0接線、正常運(yùn)行時(shí)供給380/220V站用電源。在35kV線路上接一臺(tái)35kV/0.4kV線路所用變
107、一臺(tái),作為備用電源。</p><p> 3.3.2 直流系統(tǒng) </p><p> 所用電直流供電系統(tǒng)主要是指變電所中的直流蓄電池組,主要用于控制、信號(hào)、繼電保護(hù)和檢測(cè)回路操作電源,也用于各類(lèi)斷路器的操動(dòng)電源以及用于直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的供電。 </p><p> 本次設(shè)計(jì)直流系統(tǒng)采用智能高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng),蓄電池采用2×100AH 免維護(hù)鉛酸蓄電池,N+
108、1熱備份,有較高的智能化程度,能實(shí)現(xiàn)對(duì)電源系統(tǒng)的遙測(cè)、遙控、遙信及遙調(diào)功能;可對(duì)每一個(gè)蓄電池進(jìn)行自動(dòng)管理和保護(hù)。 </p><p> 3.3.3 所用電選擇</p><p> 選擇原則:所用電負(fù)荷按0.2%變電所容量計(jì),設(shè)置2 臺(tái)所用變壓器且能相互備用,兩部變壓器應(yīng)滿(mǎn)足在其中一部故障或者因檢修退出運(yùn)行時(shí),剩下的一部變壓器應(yīng)能對(duì)變電所內(nèi)的全部負(fù)荷供電,所以在選擇
109、變電所所用電變壓器時(shí),應(yīng)按一部變壓器就能對(duì)全部負(fù)荷供電選擇變壓器。</p><p> 所用電負(fù)荷:S=34548.6×0.2%=69.09kVA </p><p> 所用變?nèi)萘坑?jì)算:SB=KtS=0.8×69.09=55.kVA</p><p> 依據(jù)以上原則和分析,選擇的所用變壓器參數(shù): </p><p> 型
110、號(hào):S9—80/10 U1e=10±5%kV U2e=0.4kV </p><p> 連接組別:Y,yn0 </p><p> 空載損耗:0.25kW </p><p> 阻抗電壓:4(%) </p><p> 空載電流:2.4(%) </p><p> 第4章 短路電流計(jì)算</p>
111、;<p> 短路是指不同電位點(diǎn)經(jīng)小電阻或電弧而連通的情況,電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀況的破壞多半是由短路故障引起的。出現(xiàn)短路時(shí),系統(tǒng)從一種狀態(tài)快速變化到到另一種狀態(tài),并伴隨有復(fù)雜的機(jī)電暫態(tài)、電磁暫態(tài)和波暫態(tài)現(xiàn)象。 </p><p><b> 4.1短路形成原因</b></p><p> 短路的原因很多,主要由以下幾個(gè)方面:</p><p
112、> ?。?)元件損壞,如設(shè)備絕緣材料自然老化,設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)不當(dāng)所造成的設(shè)備缺陷最終發(fā)展成短路;</p><p> ?。?)氣象條件惡劣,例如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷動(dòng)作,架空線路由大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等;</p><p> ?。?)違規(guī)操作,例如運(yùn)行人員違反操作規(guī)程帶負(fù)荷拉閘,造成相間弧光短路;違反電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘,造成金屑性短路,人為疏忽接錯(cuò)線造成短路或運(yùn)行
113、管理不善造成小動(dòng)物進(jìn)入帶電設(shè)備內(nèi)形成短路事故等等。 </p><p> 此外還有其它原因,例如挖溝損傷電纜,鳥(niǎo)獸跨接在裸露的載流部分等。</p><p> 4.2 短路的危害及預(yù)防辦法</p><p> 短路對(duì)電力系統(tǒng)危害巨大,具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn) : </p><p> ?。?)短路回路電流迅速變的很大,此電流稱(chēng)為短路電流;</p
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