变电站电气一次系统设计.docx
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1、.摘要随着我国工业现代化的快速进展,我们对电力供给的要求也日益严格。解决输配电的问题日益迫切。变电站作为输电的重要环节,它的合理设计是格外重要的。 本文主要做了变电站电气的一次系统设计。此设计包括电气主接线的设计、短路电流的计算、电气设备的选择、变压器台数及容量选择、屋外配电装置确实定和防雷保护确定及地网设计等。关键词:变电站设计 电气主接线 设备选择 短路电流 防雷保护名目一、电气主接线设计3一 主接线的根本形式及其优缺点3二 主接线方案4二、短路电流计算6一 计算短路电流的要求7二 计算短路电流的步骤7三、电气设备选择11一 导线的选择11二 断路器的选择11三 隔离开关的选择11四 互感
2、器的选择12五 避雷器的选择13四、变压器台数及容量选择13一 变压器台数选择13二 变压器容量选择13五、屋外配电装置确定14一 配电装置要求14二 配电装置确定15六、防雷保护确定及地网设计16一 防雷保护确实定16二 地网设计 16三 防雷接地及照明设计16总结19参考文献20一、电气主接线设计(一)主接线的根本形式及其优缺点变电所电气主接线在电力系统的接线中,属于相当重要的一个局部。主接线设计完以后,将会对变电所配电装置的布置和电气设备的选择等产生比较直接的影响。在主接线的设计中,我们通常会考虑变电站的进展规模、负荷以及主变压器台数的影响等因素。固然, 我们对主接线进展设计的同时还需要
3、考虑主接线的牢靠性、敏捷性、经济性等方面。主接线通常分为两种类型,一种是有汇流母线的接线形式。包括单母线、单母线分段、双母线分段和双母线等;另外一种是没有汇流母线的接线方式。1、单母线单母线在使用方面,接线比较简洁,可以让人格外清楚明白的知道应当如何接线,不简洁出错,同时单母线要求的设备比较少,削减了投资,操作也更加的便利,而且便利进展扩建。但是,单母线的牢靠性和敏捷性都比较差。2、单母线分段单母线分段,有两个优点。一是母线经过分段引出以后,对供电要求严格的用户可以从不同的母线引出段引出回路,这样就大大提高了供电的牢靠性。二是一旦一条母线发生故障,断路器将会自动切除有故障的母线,这样没有问题的
4、母线就会连续供电。但是,当母线或者母线开关消灭问题时,这段母线将会断电。假设单母线分段的出线为双回路的时候,需要穿插跨越。当单母线分段需要扩建的时候,需要从两个方面来进展均衡的扩建。3、双母线分段当双母线分段进出线超过 12 回的时候,就需要在一组母线上面设置断路器,而且此种接线方式比较简单,故不进展争论。4、双母线双母线的供电比较牢靠,调度起来也比较敏捷,且便利检修,但是双母线使用的设备比较多,配电装置也比较简单,因此需要本钱也比较高,而且由于操作比较简单,当我们在操作的时候很简洁发生失误。5、变压器一线路单元接线变压器一线路单元接线比较简洁,用的设备也相对较少,操作起来也很简洁,不过当线路
5、消灭问题,需要检修的时候,变压器必需停顿运行。当变压器消灭问题,需要检修的时候,线路也必需停顿运行。6、桥形接线桥型接线分为桥接线和外桥接线两种。桥接线需要的高压断路器数量少,同时线路的投入和切除也格外便利,但是变压器的投入和切除比较费事,一旦断路器需要检修,线路就需要长时间的停顿运行。外桥接线使用的设备比较少,而且变压器的投入和切除格外便利,但是线路的投入和切除相当的费事,当变压器的侧断路器需要修理时,就需要停运变压器。7、角形接线角形接线的投资比较少,当接线消灭问题时,只需要切除与其相连的元件就可以了, 对整体系统的影响不大。但是在开环和闭环时,电流差异很大,电器选择比较困难,而且不便利扩
6、建。(二) 主接线方案1、主接线的设计原则:在进展主接线方式设计时,应考虑以下几点:变电所在系统中的地位和作用。近期和远期的进展规模。用户对供电等级的要求。主变压器台数对主接线的影响。备用容量的有无和大小对主接线的影响。2、主接线的设计要求:牢靠性:1) 断路器检修时,能否不影响供电。2) 当线路、母线消灭故障或者在线检修时,对供电网络影响的围大小,以及能否保证对重要用户的供电。3) 变电所全部停电的可能性。4) 满足对用户的供电牢靠性指标的要求。敏捷性:1) 调度要求。可以敏捷的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷,能够满足系统在事故运行方式下、检修方式以及特别运行方式下的调度要求。2)
7、检修要求。停运断路器、母线便利快捷及其继电保护设备进展安全检修,且不影响对用户的供电要求。3) 扩建要求。应留有进展余地,便于扩建。经济性:1) 投资省; 2 占地面积小; 3电能损失小。3、拟定主接线方案主接线的根本形式,概括地可分为两大类:有汇流母线的接线形式:单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路母线或旁路隔离开关。无汇流母线的接线形式:变压器线路单元接线、桥形接线、角形接线等。接下来对以上几种接线方式的优、缺点及适用围简洁论述一下,看看是否符合原始资料的要求。1、单母线接线。优点:接线简洁清楚,设备少,投资省,运行操作便利,且便于扩建。缺点:牢靠性及敏捷性差。适用围:只有一台
8、主变压器,10KV 出线不超过 5 回,35KV 出线不超过 3 回,110KV 出线不超过 2 回。2、单母线分段接线。优点:a母线经过断路器分段后,对重要用户来说,可以通过不同段引出两个回路, 保证两个电源供电。b当其中一段母线发生故障时,分段断路器能够快速将故障段切除, 保证正常段母线的正常供电。缺点:a当这条母线上的隔离开关出问题时,该母线的回路都要在检修期间停电。b当出线为双回路时,架空线路会消灭穿插跨越。c扩建时需两个方面均衡扩建。适用围:适用于 610KV 配电装置出线 6 回及以下,3560KV 配电装置出线 48 回, 110220KV 配电装置少于 4 回时。3、双母线分段
9、接线。由于当进出线总数超过 12 回及以上时,方在一组母线上设分段断路器,依据原始资料供给的数据,此种接线方式过于简单,故不作考虑。4、双母线接线。优点:供电牢靠,调度敏捷,扩建便利,便于检修和试验。缺点:使用设备多,特别是隔离开关,配电装置简单,投资较多,且操作简单简洁发生误操作。适用围:出线带电抗器的 610KV 出线,3560KV 配电装置出线超过 8 回或连接电源较多,负荷较大时,110KV220KV 出线超过 5 回时。5、增设旁路母线的接线。由于 610KV 配电装置供电负荷小,供电距离短,且一般可在网络中取得备用电源, 故一般不设旁路母线;3560KV 的配电装置一般是重要的用户
10、,通常承受双回路供电,所以一般不设旁路支线;对于 110220KV 配电装置,由于供电区域比较大,所以一般设置旁路母线,每条出线或主变间隔均装设旁路隔离开关,这样做的目的是,检修任何一个断路器时都不会影响供电,大提高供电的牢靠性。优点:牢靠性和敏捷性高,供电牢靠。缺点:接线较为简单,且操作简单,投资较多。适用围: 出线回路多,断路器停电检修时机多; 多数线路是向用户单独供电的, 所以是不允许停电的。6、变压器线路单元接线。优点:接线简洁,设备少,操作简洁。缺点:线路故障或检修时,变压器必需停运;变压器故障或检修时,线路必需停运。适用围:只有一台变压器和一回线路时。7、桥形接线:分为桥和外桥两种
11、。桥接线:连接桥断路器接在线路断路器的侧。优点:大大削减了断路器的数量,这样不仅大大削减了本钱,线路的投入和切除也比较便利。缺点:a线路的投入和切除比较简单;b出线断路器检修时,线路需长时间停运;c连接桥断路器检修时,两个回路需解列运行。适用围:小容量的变电所,并且变压器容量不常常切换或线路较长。外桥接线:线路断路器的外侧连接桥断路器。 优点:设备少,且变压器的投入和切除比较便利。缺点:a线路的投入和切除较简单,需动作两台断路器,且影响一台变压器临时停运; b变压器侧断路器检修时,变压器需较长时间停运;c连接桥断路器检修时,两个回路需解列运行。适用围:小容量的变电所,并且变压器容量不常常切换或
12、线路较长。8、角形接线:由于保证接线运行的牢靠性,以承受 35 角为宜。优点:a投资少,断路器数等于回路数;b线路上的任一段发生故障时,只需切除这一段及其相连接的元件,所以对系统影响比较小;c接线成闭合环形,运行时牢靠、敏捷;缺点:系统在开环、闭环两种状态运行时,各支流的电流差异很大,这使继电保护简单化,且投入本钱增大。适用围:规模或许在 110KV 以上的配电装置中。通过比较以上 8 种接线方案的优缺点,结合给定材料分析,来设定主接线方案。原始资料:变电所类型:降压变电所电压等级:110/35/10KV出线状况:110KV 出线两回,35KV 出线 4 回架空,10KV 出线 10 回电缆。
13、负荷性质:工农业生产及城乡生活用电。结合原始资料所供给的数据,权衡各种接线方式的优缺点,将各电压等级适用的主接线方式列出:110KV 的出线有两回,并且都作为降压变电所,两条线路都可以向变电所供电,也可以一回向变电所供电,另一回作为备用电源。从牢靠性和经济性来定,110KV 局部适用的接线方式为桥接线和单母线分段两种。35KV 局部可选单母线分段及单母线分段兼旁路两种。10KV 局部定为单母线分段。这样,拟定一种主接线方案:方案:110KV 的接线承受桥接线方式,35KV 的接线承受单母线分段接线方式,10KV 的接线方式承受单母线分段接线。二、短路电流计算中选择电气的主接线的时候,我们会比较
14、各种方案,最终会确定接线是否会使用限制短路电流的方法,这样我们就需要计算短路电流。中选择电气设备的时候,为了保证安全, 同时又节约本钱,我们也需要计算短路电流。当我们在设计接地装置的时候,我们也需要用短路电流。当我们选择继电保护仍旧也需要以短路电流为依据。因此对短路电流进展计算是相当有必要的。一计算短路电流的要求1、当我们在计算短路电流的时候,我们要考虑到计算的一些根本状况,包括电源在额定负荷状况下的运行、短路时,短路电流的瞬间最大值、电动势相位角和对短路电流影响的元件等。2、当我们在计算短路电流时,所使用的接线方式,需要是最大的运行方式。3、依据设计规划的容量进展计算。4、依据三相短路进展计
15、算。5、当正常运行的状况下,电气设备的短路电流为最大的地点。二计算短路电流的步骤1、短路电流计算的目的通过必要的短路电流计算来比较各种接线方案,选择适宜的接线方式,确定是否需要实行限制短路电流的措施等等。通过全面的短路电流计算,来选择电气设备,同时满足设备在正常运行和故障状况下都能安全牢靠地工作,并且力求能够节约资金。在设计屋外高压配电装置时,需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。设计接地装置时,需用短路电流。依据各种短路时的短路电流来设计继电保护和整定计算。2、短路电流计算的一般规定计算的根本状况 1系统中全部电源均在额定负荷下运行。2) 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。3) 全
16、部电源的电动势相位角一样。4) 应考虑对短路电流值有影响的全部元件。接线方式应在最大运行方式下来计算短路电流。计算容量按该设计规划容量计算。短路种类:均按三相短路计算。短路计算点在正常运行方式时,通过电气设备的短路电流为最大的地点。3、短路电流计算选择计算短路点在以下图中,d1,d2,d3 分别为选中的三个短路点画等值网络图XS110KVd1X X X 35KV1 12X2X X3 3d2计算:d10KV3:1系统电压等级为 110KV、35KV、10KV,基准容量 Sj=100MVA,系统 110KV 母线系统短路容量为 3000MVA,110KV 侧为双回 LGJ-185/30KM 架空线
17、供电。2) 视系统为无限大电流源,故暂态重量等于稳态重量,即 I=I,S= S3) 主变为 SFSL1-63000 型变压器,基准容量 Sj=100MVA 基准电压 Uj=1.05 Ue =115KV基准电流 Ij= Sj/ 3 Uj=100/(115 3 ) =0.502KAI j=基准电抗 Xj=Uj/ 3Uj2/ Sj=1152/100=132()对侧 110kv 母线短路容量 Skt 的标幺值为Skt*= Skt/Sb=3000/100=30对侧 110kv 母线短路电流标幺值I = S =30kt*kt*对侧 110kv 系统短路阻抗标幺值x =1/ I =1/30=0.0333s*
18、kt*查电力工程电气设计手册第 189 页对于 LGJ-185 线路 X=0.382/KMX =0.0333+(0.38235)/132/2=0.084S*d1,d2,d3 点的等值电抗值计算公式:x =1/2U%+ U%- U%11-21-32-3x =1/2U%+ U%- U%21-22-31-3x =1/2U%+ U%+ U%31-32-31-2其中:UU U1-21-32-3%变压器高压与中压绕组间短路电压%变压器高压与低压绕组间短路电压%变压器中压与低压绕组间短路电压由变压器参数表得知,绕组间短路电压值分别为:U%=17.5%U%=10.5%U1-21-3%=6.5%2-3主变额定容
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- 变电站 电气 一次 系统 设计
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