【文章內(nèi)容簡介】 03 5 1 0c o s c o sk V k Vk V k Vk V k VPPS S S ??? ? ? ?總 當一臺變壓器停運時，可保證對 60%負荷的供電，考慮變壓器的事故過負荷能力為40%，則可保證 98%負荷供電，而高壓側(cè) 110kV 母線的負荷不需要通過主變倒送，因為，該變電所的電源引進線是 110kV側(cè)引進。其中，中壓側(cè)及低壓側(cè)全部負荷需經(jīng)主變壓器傳輸至各母線上。因此主變壓器的容量為： ? 總單 臺 主變?nèi)萘康拇_定計算 本設計任務中 110kV 側(cè)電源為無限大系統(tǒng)，該側(cè)的 2 回出進線負荷功率由該無限大系統(tǒng)供給，不需通過主變傳送； 35kV 側(cè)最大負荷 40MW，最小負荷 25MW,功率因數(shù)為 ，該側(cè)共 8 回出線，需要由兩臺主變壓器供電。 10kV 側(cè)的最大負荷 20MW，最小負荷 12MW，功率因素為 也需要從 110kV 側(cè)系統(tǒng)通過主變來傳送。因此，在正常運行情況下，主變傳送的最大總?cè)萘繛?60MVA。 已知 35kV 側(cè)最大負荷 40MW ， cos ?? , 10kV 側(cè)最大負荷為 20MW， cos ?? ,由計算可知單臺主變的最大容量為： M V ASSS 7 0 .5 8??? 總總總 則 M V ASS 4 9 . 4 . 7 ????? 總總 所以，選擇兩臺 50MVA 的變壓器并列運行。 4 主變壓器型式的選擇 主變壓器相數(shù)的選擇 當不受運輸條件限制時，在 330kV 以下的變電所均應選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數(shù)時，應根據(jù)原始資料以及設計變電所的實際情況來選擇。 單相變壓器組，相對來講投資大，占地多，運行損耗大，同時配電裝置以及斷電保護和二次接線的復雜化，也增加了維護及倒閘操作的工作量。 本次設計的變電所，位于市郊區(qū)，負責工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)用電，不受運輸?shù)臈l件限制，故本次設計的變電所選用三相變壓器。 繞組數(shù)的選擇 在具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的 15%以上，或低壓側(cè)雖無負荷，但在變電所內(nèi)需裝設無功補償設備 ，主變宜采用三繞組變壓器。 一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行維護和操作的工作量及占地 5 面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。 在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。 自耦變壓器，它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流增大，以及干擾繼電保護和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當高壓側(cè)發(fā)生過電壓時，它有可能通過串聯(lián)繞組進入公共繞組 ，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時，它同樣進入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應過電壓。 由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)系，有共同的接地中性點，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護的裝設與普通變壓器不同。自耦變壓器，高中壓側(cè)的零序電流保護，應接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過濾器上。由于本次所設計的變電所所需裝設兩臺變壓器并列運行。電網(wǎng)電壓波動范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺自耦變壓器的高、中壓側(cè)都需直接接地，這樣就會影響調(diào)度的靈活性和零序保護的可靠性。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料 可知，該所的電壓波動 較大 ，故不選擇自耦變壓器。 分裂變壓器： 分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴 20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機械應力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時，如果兩端負荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設計的變電所，受功率端的負荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。 普通三繞 組變壓器：價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。所以，本次設計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。 主變調(diào)壓方式的選擇 為了滿足用戶的用電質(zhì)量和供電的可靠性， 110kV 及以上網(wǎng)絡電壓應符合以下標準： 1)樞紐變電所二次側(cè)母線的運行電壓控制水平應根據(jù)樞紐變電所的位置及電網(wǎng)電壓降而定，可為電網(wǎng)額定電壓的 1～ 倍，在日負荷最大、最小的情況下，其運行電壓控制在水 平的波動范圍不超過 10%，事故后不應低于電網(wǎng)額定電壓的 95%。 2)電網(wǎng)任一點的運行電壓，在任何情況下嚴禁超過電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側(cè)母線的運行電壓正常情況下不應低于電網(wǎng)額定電壓的 95%～ 100%。 調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在177。 5%以內(nèi)，另一種是帶負荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達 30%。 由于該變電所的電壓波動較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。 6 連接組別的選擇 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。 容量比的選擇 1)35kV側(cè) ： k V AM V AS n 7 0 5 8 . 847 . 0 5 8 402 ??? %30%%100500002 70 58 .842 ?????nnSS 2)10kV側(cè)： k V AM V AS n 5 2 925 2 9 023 ??? %%10 050 0002 2923 ????nnSS 3)因 35kV 側(cè)大于變壓器容量的 30%，故可選主變?nèi)萘勘葹?100/100/50 或 100/100/100。但考慮到為使各繞組能夠充分利用，在這里應選用 100/100/100。 主變壓器冷卻方式的選擇 主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷、強迫油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導向油循環(huán)冷卻。考 慮到冷卻系統(tǒng)的供電可靠性，要求及維護工作量，首選自然風冷冷卻方式。 綜合以上，確定所選變壓器型號： SFSZ8— 50000/110。 7 二、電氣主接線選擇 1 概述 主接線是變電所電氣設計的首要部分，它是由高壓電器設備通過連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關，并且對電氣設備選擇、配電裝置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關系。 我國《變電 所設計技術(shù)規(guī)程》 SDJ279 規(guī)定：變電所的主接線應根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并且滿足運行可靠，簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴建。 可靠性 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。 主接線可靠性的具體要求： 1）斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電； 2）斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并要求保證對一級負荷全部和大部分二級負荷的供電； 3）盡量避免變電 所全部停運的可靠性。 靈活性 主接線應滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性 ： 1）為了調(diào)度的目的，可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修方式以及特殊運行方式下的調(diào)度要求； 2）為了檢修的目的：可以方便地停運斷路器，母線及繼電保護設備，進行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運行或停止對用戶的供電； 3）為了擴建的目的：可以容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴建過渡時，無論在一次和二次設備裝置等所需的改造為最小。 經(jīng)濟性 主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提 下做到經(jīng)濟合理 ： 1）投資?。褐鹘泳€應簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器、避雷器等一次設備的投資，要能使控制保護不過復雜，以利于運行并節(jié)約二次設備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設備或輕型電器；在終端或分支變電所推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器； 2）占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導線、 8 絕緣子及安裝費用。在不受運輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。 3）電能損失少：經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失 。 2 主接線的接線方式選擇 電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進出線路多時（一般超過四回）為便于電能的匯集和分配，常設置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運行方便，有利于安裝和擴建。而本所各電壓等級進出線均超過四回，采用有母線連接。 單母線接線 單母線接線雖然接線簡單清晰、設備少、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關）等故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍 需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后，才能恢復非故障段的供電，并且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。 單母分段 用斷路器，把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路；有兩個電源供電。當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建，單母分段適用于： 110～ 220kV 配電裝置的 出線回路數(shù)為 3～ 4回， 35～ 63kV 可 配電裝置的出線回路數(shù)為4～ 8 回， 6～ 10kV配電裝置出線為 6回及以上，則采用單母分段接線。 單母分段帶旁路母線 這種接線方式：適用于進出線不多、容量不大的中小型電壓等級為 35～ 110kV 的變電所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。 橋形接線 當只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，采用橋式接線，所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內(nèi)橋和外橋接線。 內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長，故障機率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除 情況。 外橋接線：適合于出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟運行的要求需經(jīng) 常切換，或系統(tǒng)有穿越功率，較為適宜。 9 一個半斷路器（ 3/2）接線 兩個元件引線用三臺斷路器接往兩組母上組成一個半斷路器，它具有較高的供電可靠性和運行靈活性，任一母線故障或檢修均不致停電，但是它使用的設備較多，占地面積較大，增加了二次控制回路的接線和繼電保護的復雜性，且投資大。 雙母接線 它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。對于， 110～ 220kV 輸送功率較多，送電距離較遠， 其斷路器或母線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定， 110～ 220kV雙母線接線的配電裝置中，當出線回路數(shù)達 7 回（ 110kV）或 5回（ 220kV）時，一般應裝設專用旁路母線。 雙母線分段接線 雙母線分段，可以分段運行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實現(xiàn)分階段的擴建等優(yōu)點，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢 修時要停運線路，占地面積較大，一般當連接的進出線回路數(shù)在 11 回及以下時，母線不分段。 為了保證雙母線的配電裝置，在進出線斷路器檢修時（包括其保護裝置和檢修及調(diào)試），不中斷對用戶的供電，可增設旁路母線，或旁路斷路器。 10 3 主接線比較選擇 由設計任務書給定的負荷情況： 110kV 進線 2 回， 35kV出線 8回， 10kV 出線 12 回，該變電所主接線可以采用以下 六 種方案進行比較： 方案 1 圖 21 此方案 110kV 側(cè)、 35kV 側(cè)和 10kV 側(cè)均選用單母線分段接線。 當一段母線發(fā) 生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建。 故此方案可靠性較高，也較經(jīng)濟，可以考慮此方案。 11 方案 2 圖 22 此方案 110kV 側(cè)選用內(nèi)橋接線， 35kV 側(cè)選用雙母線接線， 10kV 側(cè)選用單母線分段接線。 內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長，故障機率較 多 而變壓器又不需經(jīng)常切除時，采用內(nèi)橋式接線。當變壓器故障時，需停相應的線路。 使用斷路器少、布置簡單、造價低等優(yōu)點。所以 110kV 側(cè)和 10kV 側(cè)可靠性較高，也比較經(jīng)濟。 35kV 側(cè)選用的雙母線接線，它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。但是不夠經(jīng)濟，故不選用此方案。 12