地方降压变电站电气一次系统初步设计_毕业论文(编辑修改稿)

地方降压变电站电气一次系统初步设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

03 5 1 0c o s c o sk V k Vk V k Vk V k VPPS S S    总 当一台变压器停运时，可保证对 60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证 98%负荷供电，而高压侧 110kV 母线的负荷不需要通过主变倒送，因为，该变电所的电源引进线是 110kV侧引进。 其中，中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器传输至各母线上。 因此主变压器的容量为：  总单 台 主变容量的确定计算 本设计任务中 110kV 侧电源为无限大系统，该侧的 2 回出进线负荷功率由该无限大系统供给，不需通过主变传送； 35kV 侧最大负荷 40MW，最小负荷 25MW,功率因数为 ，该侧共 8 回出线，需要由两台主变压器供电。 10kV 侧的最大负荷 20MW，最小负荷 12MW，功率因素为 也需要从 110kV 侧系统通过主变来传送。 因此，在正常运行情况下，主变传送的最大总容量为 60MVA。 已知 35kV 侧最大负荷 40MW ， cos  , 10kV 侧最大负荷为 20MW， cos  ,由计算可知单台主变的最大容量为： M V ASSS 7 0 .5 8 总总总 则 M V ASS 4 9 . 4 . 7  总总 所以，选择两台 50MVA 的变压器并列运行。 4 主变压器型式的选择 主变压器相数的选择 当不受运输条件限制时，在 330kV 以下的变电所均应选择三相变压器。 而选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。 单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及断电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。 本次设计的变电所，位于市郊区，负责工农业生产及城乡用电，不受运输的条件限制，故本次设计的变电所选用三相变压器。 绕组数的选择 在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的 15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备 ，主变宜采用三绕组变压器。 一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地 5 面积等因素，该所选择三绕组变压器。 在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器。 自耦变压器，它的短路阻抗较小，系统发生短路时，短路电流增大，以及干扰继电保护和通讯，并且它的最大传输功率受到串联绕组容量限制，自耦变压器，具有磁的联系外，还有电的联系，所以，当高压侧发生过电压时，它有可能通过串联绕组进入公共绕组 ，使其它绝缘受到危害，如果在中压侧电网发生过电压波时，它同样进入串联绕组，产生很高的感应过电压。 由于自耦变压器高压侧与中压侧有电的联系，有共同的接地中性点，并直接接地。 因此自耦变压器的零序保护的装设与普通变压器不同。 自耦变压器，高中压侧的零序电流保护，应接于各侧套管电流互感器组成零序电流过滤器上。 由于本次所设计的变电所所需装设两台变压器并列运行。 电网电压波动范围较大，如果选择自耦变压器，其两台自耦变压器的高、中压侧都需直接接地，这样就会影响调度的灵活性和零序保护的可靠性。 而自耦变压器的变化较小，由原始资料 可知，该所的电压波动 较大 ，故不选择自耦变压器。 分裂变压器： 分裂变压器约比同容量的普通变压器贵 20%，分裂变压器，虽然它的短路阻抗较大，当低压侧绕组产生接地故障时，很大的电流向一侧绕组流去，在分裂变压器铁芯中失去磁势平衡，在轴向上产生巨大的短路机械应力。 分裂变压器中对两端低压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也就增大，所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流的供电系统。 由于本次所设计的变电所，受功率端的负荷大小不等，而且电压波动范围大，故不选择分裂变压器。 普通三绕 组变压器：价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求。 又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动。 它的供电可靠性也高。 所以，本次设计的变电所，选择普通三绕组变压器。 主变调压方式的选择 为了满足用户的用电质量和供电的可靠性， 110kV 及以上网络电压应符合以下标准： 1)枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置及电网电压降而定，可为电网额定电压的 1～ 倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电压控制在水 平的波动范围不超过 10%，事故后不应低于电网额定电压的 95%。 2)电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电所一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的 95%～ 100%。 调压方式分为两种，不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在177。 5%以内，另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达 30%。 由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。 6 连接组别的选择 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。 容量比的选择 1)35kV侧 ： k V AM V AS n 7 0 5 8 . 847 . 0 5 8 402  %30%%100500002 70 58 .842 nnSS 2)10kV侧： k V AM V AS n 5 2 925 2 9 023  %%10 050 0002 2923 nnSS 3)因 35kV 侧大于变压器容量的 30%，故可选主变容量比为 100/100/50 或 100/100/100。 但考虑到为使各绕组能够充分利用，在这里应选用 100/100/100。 主变压器冷却方式的选择 主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。 考 虑到冷却系统的供电可靠性，要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方式。 综合以上，确定所选变压器型号： SFSZ8— 50000/110。 7 二、电气主接线选择 1 概述 主接线是变电所电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，也是构成电力系统的重要环节。 主接线的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。 因此，必须正确处理好各方面的关系。 我国《变电 所设计技术规程》 SDJ279 规定：变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。 可靠性 安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。 主接线可靠性的具体要求： 1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电； 2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电； 3）尽量避免变电 所全部停运的可靠性。 灵活性 主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性 ： 1）为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求； 2）为了检修的目的：可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电； 3）为了扩建的目的：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。 经济性 主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提 下做到经济合理 ： 1）投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器； 2）占地面积小，主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、 8 绝缘子及安装费用。 在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。 3）电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。 2 主接线的接线方式选择 电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。 而本所各电压等级进出线均超过四回，采用有母线连接。 单母线接线 单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。 单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍 需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。 单母分段 用断路器，把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。 当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建，单母分段适用于： 110～ 220kV 配电装置的 出线回路数为 3～ 4回， 35～ 63kV 可 配电装置的出线回路数为4～ 8 回， 6～ 10kV配电装置出线为 6回及以上，则采用单母分段接线。 单母分段带旁路母线 这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为 35～ 110kV 的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。 桥形接线 当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线。 内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除 情况。 外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经 常切换，或系统有穿越功率，较为适宜。 9 一个半断路器（ 3/2）接线 两个元件引线用三台断路器接往两组母上组成一个半断路器，它具有较高的供电可靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修均不致停电，但是它使用的设备较多，占地面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大。 双母接线 它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。 如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条”，则该回路在检修期需要停电。 对于， 110～ 220kV 输送功率较多，送电距离较远， 其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定， 110～ 220kV双母线接线的配电装置中，当出线回路数达 7 回（ 110kV）或 5回（ 220kV）时，一般应装设专用旁路母线。 双母线分段接线 双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。 而较容易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检 修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在 11 回及以下时，母线不分段。 为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试），不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。 10 3 主接线比较选择 由设计任务书给定的负荷情况： 110kV 进线 2 回， 35kV出线 8回， 10kV 出线 12 回，该变电所主接线可以采用以下 六 种方案进行比较： 方案 1 图 21 此方案 110kV 侧、 35kV 侧和 10kV 侧均选用单母线分段接线。 当一段母线发 生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建。 故此方案可靠性较高，也较经济，可以考虑此方案。 11 方案 2 图 22 此方案 110kV 侧选用内桥接线， 35kV 侧选用双母线接线， 10kV 侧选用单母线分段接线。 内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较 多 而变压器又不需经常切除时，采用内桥式接线。 当变压器故障时，需停相应的线路。 使用断路器少、布置简单、造价低等优点。 所以 110kV 侧和 10kV 侧可靠性较高，也比较经济。 35kV 侧选用的双母线接线，它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。 但是不够经济，故不选用此方案。 12。