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正文內(nèi)容

1103510kv變電站電氣部分初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(編輯修改稿)

2024-10-07 18:17 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ...................................... 57 謝辭 ..................................................................................................................................... 61 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明書 VII 符號(hào)說(shuō)明 dU —— 基值電壓 NU —— 額定電壓 gU —— 電網(wǎng)工作電壓 dI —— 基值電流 NI —— 額定電流 I —— 0s 短路電流周期分量 —— 短路電流周期分量 ?I —— 穩(wěn)態(tài) 短路電流周期分量 chi — — 短路電流沖擊值 ohI —— 全電流最大有效值 S —— 短路容量 NS —— 變壓器額定容量 max?gI —— 最大持續(xù)工作電 流 kdI —— 斷路器 額定開(kāi)斷電流 chi —— 斷路器極限通過(guò)電流峰值 maxi —— 三相短路電 流沖擊值。 ?I —— 穩(wěn)態(tài)三相短路電流 dzt —— 短路電流發(fā)熱等值時(shí)間; tI —— 斷 路器 t 秒熱穩(wěn)定電流 dtI —— 斷路器 t 秒熱穩(wěn)定電流 ?dK —— CT 的 1s 動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) xgU —— 系統(tǒng)最高相電壓有效值 J —— 經(jīng)濟(jì)電流密度 X —— 電抗 fnX —— 轉(zhuǎn)移電抗 jsX —— 計(jì)算電抗 mI —— 電流互感器原邊額定電流 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明書 1 引 言 電力行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè),它的發(fā)展直接關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的興衰成敗,它為現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)和國(guó)防提供必不可少的動(dòng)力。電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及運(yùn)行的任務(wù)是:在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃的統(tǒng)籌安排下,合理開(kāi)發(fā)、利用動(dòng)力資源,用較少的投資和運(yùn)行成本,來(lái)滿足國(guó)民經(jīng) 濟(jì)各部門及人民生活不斷增長(zhǎng)的需要,提供可靠充足、質(zhì)量合格的電能。 所以在本次設(shè)計(jì)中選擇變電站電氣部分的初步設(shè)計(jì),是為了更多的了解現(xiàn)代化變電站的設(shè)計(jì)規(guī)程、步驟和要求,設(shè)計(jì)出比較合理變電站 。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 的任務(wù),在本次設(shè)計(jì)中主要通過(guò)變電站電氣主接線、短路電流計(jì)算、設(shè)備選擇與校驗(yàn)、無(wú)功補(bǔ)償、主變保護(hù)和配電裝置部分的設(shè)計(jì),使我 對(duì)四年來(lái)所學(xué)的知識(shí)更進(jìn)一步的鞏固和加強(qiáng),并從中獲得一些較為實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)。由于在設(shè)計(jì)中查閱了大量的相關(guān)資料,所以開(kāi)始逐步掌握了查閱,運(yùn)用資料的能力,又可以總結(jié)四年來(lái)所學(xué)的電力工業(yè)的 部分 相關(guān)知識(shí), 為 我們?nèi)蘸蟮墓ぷ鞔蛳铝藞?jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明書 2 第 一 章 變電站電氣主接線設(shè)計(jì)及主變壓器的選擇 變電站電氣主接線是指變電站的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接,從而完成輸配電任務(wù)。變電站的主接線是電力系統(tǒng)接線組成中一個(gè)重要組成部分。主接線的確定,對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及變電站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方法的擬定將會(huì)產(chǎn)生直接的影響。 主接線的設(shè)計(jì)原則 和要求 主接線的設(shè)計(jì)原則 (1) 考慮變電站在電力系統(tǒng)的地位和作用 變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主 要因素。變電站是樞紐變電站、地區(qū)變電站、終端變電站、企業(yè)變電站還是分支變電站,由于它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位和作用不同,對(duì)主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。 (2) 考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模 變電站主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù) 5~10 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布、負(fù)荷增長(zhǎng)速度及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布,并分析各種可能的運(yùn)行方式,來(lái)確定主接線的形式及站連接電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。 (3) 考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回路多少對(duì)主接線的影響 對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷,必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電,且當(dāng)一個(gè)電源失去后,應(yīng)保證全部一、二級(jí)負(fù) 荷不間斷供電;三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。 (4) 考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響 變電站主變的容量和臺(tái)數(shù),對(duì)變電站主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對(duì)大型變電站,由于其傳輸容量大,對(duì)供電可靠性高,因此,其對(duì)主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電站,其傳輸容量小,對(duì)主接線的可靠性、靈活性要求低。 (5) 考慮備用量的有無(wú)和大小對(duì)主接線的影響 發(fā)、送、變的備 用容量是為了保證可靠的供電,適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無(wú)而有 所 不同,例如,當(dāng)斷路器或母線檢修時(shí),是否 允許線路、變壓器停運(yùn);當(dāng)線路故障時(shí)是否允許切除線路、變壓器的數(shù)量等,都直接影響主接線的形式。 主接線設(shè)計(jì)的基本要求 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明書 3 根據(jù) 有關(guān) 規(guī)定:變電站電氣主接線應(yīng)根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)的地位,變電站的規(guī)劃容量,負(fù)荷性質(zhì)線路變壓器的連接、元件總數(shù)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠性、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過(guò)度或擴(kuò)建 等 要求。 (1) 可靠性 所 謂可靠性是指主接線能可靠的工作,以保證對(duì)用戶不間斷的供電,衡量可靠 性的客觀 標(biāo) 準(zhǔn)是運(yùn)行 實(shí)踐 。主接線的可靠性是 由其 組成元件 (包括一 次 和二次設(shè)備)在運(yùn)行中可靠性的綜合。 因 此, 主接線的設(shè)計(jì), 不僅要考慮一次設(shè)備對(duì)供電可靠性的影響,還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對(duì)供電可靠性的影響。同時(shí),可靠性 并不是絕對(duì)的而是相對(duì)的, 一種主接線對(duì)某些變電站是可靠的,而對(duì)另一些變電站則可能不是可靠的。 評(píng)價(jià) 主接線 可靠性的標(biāo)志 如下: 1) 斷路器檢修時(shí)是否影響供電; 2) 線路、斷路器、母線故障和檢修時(shí),停運(yùn)線路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)間的長(zhǎng)短,以及能否保證對(duì)重要用戶的供電; 3) 變電站全部停電的可能性。 (2) 靈活性 主接線的靈活性有以下幾方面的要求 : 1) 調(diào)度 靈活,操作方便。 可靈活的投入和切除變壓器、線路 , 調(diào)配電源和負(fù)荷 ;能 夠滿足系統(tǒng)在 正常、事故、 檢修 及 特 殊運(yùn)行 方式下的調(diào)度要求。 2) 檢修 安全。 可方便的停運(yùn)斷路器 、 母線及其繼電器保護(hù)設(shè)備 , 進(jìn)行安全檢修,且不影響對(duì)用戶的供電。 3) 擴(kuò)建 方便。隨著電力事業(yè)的發(fā)展,往往需要對(duì)已經(jīng)投運(yùn)的變電站進(jìn)行擴(kuò)建,從變壓器直至饋線數(shù)均有擴(kuò)建的可能。 所 以,在設(shè)計(jì)主接線時(shí),應(yīng)留有余地,應(yīng)能 容易 地 從初期過(guò)度到終期接線 , 使在擴(kuò)建時(shí),無(wú)論一次和二次設(shè)備改造量最小。 (3) 經(jīng)濟(jì)性 可靠性和靈活性是主接線設(shè)計(jì)中在技術(shù)方面的要求,它與經(jīng)濟(jì)性之間往往發(fā)生矛盾,即欲使主接線可靠、靈活,將可能導(dǎo)致投資增加。所以,兩者必須綜合考 慮,在滿足技術(shù)要求前提下,做到經(jīng)濟(jì)合理。 1) 投資省。主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰,以節(jié)約斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等一次設(shè)備投資;要使控制、保護(hù)方式不過(guò)于復(fù)雜,以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資;要適當(dāng)限制短路電流,以便選擇價(jià)格合理的電器設(shè)備;在終端或分支變電站中,應(yīng)推廣采用直降式( 110/6~ 10kV)變電站和以質(zhì)量可靠的簡(jiǎn)易電器代替高壓側(cè)斷路器。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明書 4 2) 年運(yùn)行費(fèi)小。年運(yùn)行費(fèi)包括電能損耗費(fèi)、折舊費(fèi)以及大修費(fèi)、日常小修維護(hù)費(fèi)。其中電能損耗主要由變壓器引起,因此,要合理地選擇主變壓器的型式、容量、臺(tái)數(shù)以及避免兩次變壓而增加電能損 失 。 3) 占地面積小。電氣主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件,以便節(jié)約用地和節(jié)省架構(gòu)、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。在運(yùn)輸條件許可的地方,都應(yīng)采用三相變壓器。 4) 在可能的情況下,應(yīng)采取一次設(shè)計(jì),分期投資、投產(chǎn),盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。 主接線的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)步驟 電氣主接線設(shè)計(jì),一般分以下幾步: (1) 擬定可行的主接線方案:根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求,在分析原始資料的基礎(chǔ)上,擬訂出若干可行方案,內(nèi)容 包括主變壓器 形式 、臺(tái)數(shù)和容量 、 以及各級(jí)電壓配電裝置的接線方式等 , 并依據(jù)對(duì)主接線的要求,從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)、缺點(diǎn),淘 汰一些較差的方案,保留 2 個(gè)技術(shù)上相當(dāng)?shù)妮^好方案。 (2) 對(duì) 2 個(gè)技術(shù)上 比 較好的方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)計(jì)算。 (3) 對(duì) 2 個(gè)方案進(jìn)行全面的技術(shù),經(jīng)濟(jì)比較,確定最優(yōu)的主接線方案。 (4) 繪制 最優(yōu)方案 電氣主接線圖。 初步方案設(shè)計(jì) 根據(jù) 原始資料, 此 變電站有三個(gè)電壓等級(jí): 110/35/10KV ,故可初選三相三繞組變壓器,根據(jù)變電站與系統(tǒng)連接的系統(tǒng)圖知,變電站有兩條進(jìn)線,為保證供電可靠性,可裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。 為保證設(shè)計(jì)出最優(yōu)的接線方案, 初步設(shè)計(jì)以下四種接線方案供最優(yōu)方案的選擇。 方案一: 110KV 側(cè)采用單母分段接線, 35KV 側(cè)采 用雙母線接線, 10KV 側(cè)采用單母分段接線。 方案二: 110KV 側(cè)采用單母分段接線, 35KV 側(cè)采用單母分段接線, 10KV 側(cè)采用單母分段。 方案三: 110KV 側(cè)采用 內(nèi) 橋形接線, 35KV 側(cè)采用雙母線接線, 10KV 側(cè)采用雙母線接線。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明書 5 方案四: 110KV 側(cè)采用 內(nèi) 橋形接線, 35KV 側(cè)采用雙母線接線, 10KV 側(cè)采用單母分段接線。 四種方案 接 線 形式 如下: 方案一 方案二 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明書 6 方案三 方案四 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明書 7 最優(yōu)方案確定 (1) 技術(shù)比較 在 初步設(shè)計(jì)的 四種方案中, 110KV 側(cè)有兩種接線形式,分別為單母分段和內(nèi)橋接線,這兩種方案 都可實(shí)現(xiàn)兩條進(jìn)線的并列運(yùn)行或分裂運(yùn)行,當(dāng)在此側(cè)有一回進(jìn)線檢修時(shí),兩種接線形式都是只停該段線路 ; 估在這四種方案中 110KV 側(cè)在技術(shù)上都滿足要求;而 35KV、 10KV 兩側(cè)都有兩種接線,分別為單母分段和雙母線接線,在 35KV側(cè), 出線回路數(shù) 為 8 回 以上 ,采用 單母分段接線 形式穩(wěn)定性差,所以在以上兩種方案中優(yōu)選雙母線接線,這樣可以保證在 35KV 側(cè) 的供電穩(wěn)定,可靠 性;在 10KV 電壓等級(jí)比較低,且負(fù)荷不大、出線回路數(shù)少,選擇雙母線比較浪費(fèi) 。 綜合以上分析,在以上四種方案中 保留方案一 , 方案四進(jìn)行最優(yōu)方案的確定。 (2) 經(jīng)濟(jì)比較 在保留的兩中方案 (方案一、方案四) 中, 35KV、 10KV 側(cè)的接線形式相同,只是在 110KV 側(cè)的接線形式不同, 故 在經(jīng)濟(jì)比較上只需比較 110KV 側(cè)即可。 在 方案一 、 方案四 110KV 側(cè) 的 電氣主接線形式 中, 方案一 在 110KV 側(cè) 為單母線的接線形式, 方案四在 110KV 為 內(nèi) 橋形接線形式。經(jīng)過(guò)比較 內(nèi) 橋形接線比單母線接線形式少一組斷路器, 110KV 處為兩回進(jìn)線,兩回出線,該變電所應(yīng)用兩臺(tái)降壓變壓器,宜選用 內(nèi) 橋形接線,在配電裝置的綜合投資,包括控制設(shè)備,電纜,母線及土建費(fèi)用上,在運(yùn)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(jīng)過(guò)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上的比較,橋形接線的優(yōu)勢(shì)大 于單母線的接線形式 。 由以上分析,最優(yōu)方案可選擇為 方案四, 即 110KV 側(cè)為內(nèi)橋接線, 35KV側(cè)為 雙母線 接線, 10KV 側(cè)為單母分段接線。 其接線圖 見(jiàn) 以上方案四。 主變壓器的選擇 在各 種 電壓等級(jí)的變電 站 中,變壓器是主要電氣設(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)。確定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。因此,在確保安全可靠供電的基礎(chǔ)上,確定變壓器的經(jīng)濟(jì)容量,提高網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行素質(zhì)將具有明顯的經(jīng)濟(jì)意義。 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明書 8 為保證供電可靠性,變電站一般裝 設(shè) 兩臺(tái)主變,當(dāng)只有一個(gè)電源或變電站可由低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源給重要負(fù)荷供電時(shí),可裝設(shè)一臺(tái)。本設(shè)計(jì)變電站有兩回電源進(jìn)線,且低壓側(cè)電源只能由這兩回進(jìn)線取得,故選擇兩臺(tái)主變壓器 ]1[ 。 主變壓器 型式 的選擇 (1) 相數(shù)的確定 在 330kv 及以下的變電 站 中,一般都選用三相式變壓器。因?yàn)橐慌_(tái)三相式變壓器較同容量的三臺(tái)單相式 變壓器 投資小、占地少、損耗小,同時(shí)配電裝置結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,運(yùn)行維護(hù)較方便。如果受到制造、運(yùn)輸?shù)?條件限制時(shí),可選用兩臺(tái)容量較小的三相變壓器,在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí),也可選用單相變壓器。 (2) 繞組數(shù)的確定 在有三種電壓 等級(jí)的變電站 中,如果變壓器各側(cè)繞組的通過(guò)容量均達(dá)到變壓器額定容量的 15%及以上,或低壓側(cè)雖 然 無(wú)負(fù)荷,但需要在該側(cè)裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí),宜采用三繞組變壓器。 (3) 繞組連接方式的確定 變壓器繞組連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致,否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星接和角接,高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體工程來(lái)確定。我國(guó) 110KV 及以上電壓,變壓器繞組都采用星接, 35KV 也采用星接,其中性點(diǎn) 多通過(guò)消弧線圈接地。 35KV 及以下電壓,變壓器繞組都采用角接。 (4) 結(jié)構(gòu)型式的選擇 三繞組變壓器在結(jié)構(gòu)上有兩種基本型式。 1) 升壓型。升壓型的繞組排列為:鐵芯 — 中壓繞組 — 低壓繞組 — 高壓繞組,高、中壓繞組間距較遠(yuǎn)、
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