變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量及主接線方案的選擇

1、三、變電所主變壓器及主接線方案的選擇3.1 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時(shí)， 宜裝設(shè)兩臺(tái)及以上變壓器：有大量一級(jí)或二級(jí)負(fù)荷；季節(jié)性負(fù)荷變化較大；集 中負(fù)荷較大。結(jié)合本廠的情況，考慮到二級(jí)重要負(fù)荷的供電安全可靠，故選擇 兩臺(tái)主變壓器。3.2 變電所主變壓器容量選擇。每臺(tái)變壓器的容量&T應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：1）任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿足：Sjt =（0.60.7） $02）任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足：Snt之40（1日），即滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷需求。代入數(shù)據(jù)可得：&T=（0.60.7）X 1169.03=（701

2、.42818.32） kV A。又考慮到本廠的氣象資料（年平均氣溫為 20°C）,所選變壓器的實(shí)際容量：&T實(shí)=（10.08） Snt =920KVA也滿足使用要求，同時(shí)又考慮到未來 510年的負(fù)荷發(fā)展，初步取&T=1000kV A 。考慮到安全性和可靠性的問題，確定變壓器為SC3系列箱型干式變壓器。型號(hào)：SC3-1000/10 ,其主要技術(shù)指標(biāo)如下 表所示：變壓器型號(hào)額定 容量/kV A額定 電壓/kV聯(lián)結(jié)組型號(hào)損耗/kW空載 電流Io%短路阻抗Uk%高壓低壓空載負(fù) 載SC3-1000/10100010.50.4Dyn112.457.451.36（附：參考尺寸（mm

3、）:長(zhǎng)：1760寬：1025高：1655 重量（kg）: 3410）3.3 電氣主接線的概念發(fā)電廠、變電所的一次接線是由直接用來生產(chǎn)、匯聚、變換、傳輸和分配電能的一次設(shè)備的一次設(shè)備構(gòu)成的，通常又稱為電氣主接線。主接線代表了發(fā) 電廠（變電所）電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置的配置起著決定性的作用，也將直接影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性。因此，主接線必須綜合考慮各方面因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后方可確定出正確、合理的設(shè)計(jì)方案。3.4 電氣主接線設(shè)計(jì)需要考慮的問題在進(jìn)行變電站電氣接線設(shè)計(jì)時(shí)，需要重點(diǎn)考慮以下一些問題：（ 1）需要

4、考慮變電所在電力系統(tǒng)中的位置，變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定電氣主接線的主要因素。變電所是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所、還是分支變電所，由于它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)其電氣主接線的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求了也不同。（ 2）要考慮近遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模，變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)5 到10 年電力發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。根據(jù)負(fù)荷的大小、分布、增長(zhǎng)速度、根據(jù)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，分析各種可能的運(yùn)行方式，來確定電氣主接線的形式以及連接電源靈數(shù)和出線回?cái)?shù)。（ 3）考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回?cái)?shù)多少對(duì)電氣主接線的影響，對(duì)一級(jí)負(fù)荷，必需有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)

5、保證全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證大部分二級(jí)負(fù)荷供電。（ 4）考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)電氣主接線的影響，變電所主變的臺(tái)數(shù)對(duì)電氣主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響，傳輸容量不同，對(duì)主接線的可靠性，靈敏性的要求也不同。（ 5）考慮備用容量的有無和大小對(duì)電氣主接線的影響，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)允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響著電氣主接線的形式。3.5 主接線方案的選擇3.5.1 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求電氣主

6、接線應(yīng)滿足以下基本要求：a 具有一定的靈活性主接線在力求簡(jiǎn)單、明了、操作方便的同時(shí)，也要求有一定的靈活性，以適應(yīng)系統(tǒng)不同運(yùn)行方式的要求。1） 調(diào)度時(shí)，應(yīng)可以靈活的投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，調(diào)配電源和 負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。2） 檢修時(shí)，可以方便的停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢 修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的用電。3） 擴(kuò)建時(shí)，可以容易的從初期接線過渡到最終接線。在不影響連續(xù)供電或 停電時(shí)間最短的情況下，投入新裝機(jī)組、變壓器或線路而不互相干擾，并且對(duì)一次和二次部分的改建工作量最小。b 操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便主接線應(yīng)簡(jiǎn)單

7、清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡(jiǎn)單，便于運(yùn)行人員掌握。復(fù)雜的接線不僅不便于操作，還往往會(huì)造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡(jiǎn)單，可能又不能滿足運(yùn)行方式的需要，而且也會(huì)給運(yùn)行造成不便或造成不必要的停電。c 可靠性供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要任務(wù)，保證供電可靠性是電氣主接線最基本的要求。分析和研究主接線可靠性通常應(yīng)從以下幾方面綜合考慮：（ 1） 變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用變電站都是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠性應(yīng)與系統(tǒng)相適應(yīng)。例如：對(duì)一個(gè)中小型變電站的主接線就毋須要求過高的可靠性，也就沒有必要采取太復(fù)雜的接線形式；而對(duì)于一個(gè)大型發(fā)電廠或超高壓變電站，由于它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位很

8、重要，供電容量大、范圍廣，發(fā)生事故可能使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行遭破壞，甚至瓦解，造成巨大損失。因此，其主接線應(yīng)采取供電可靠性高的接線形式。（ 2）變電站的運(yùn)行方式及負(fù)荷性質(zhì)電能的特點(diǎn)是：發(fā)電、變電、輸電和用電同時(shí)完成。而負(fù)荷的性質(zhì)按其重要性又有I類、R類和田類之分。因此，根據(jù)發(fā)電廠的運(yùn)行方式和負(fù)荷的要求, 進(jìn)行具體分析，以滿足必要的供電可靠性。(3)斷路器檢修時(shí)是否會(huì)影響對(duì)用戶的供電。(4)設(shè)備和線路故障或檢修時(shí)，停電線路的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，以及 能否保證對(duì)重要用戶的供電。d經(jīng)濟(jì)主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi) 用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。一般應(yīng)當(dāng)從以下

9、幾方面考慮：1)投資小：主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，以節(jié)約開關(guān)電器數(shù)量，降低投資；要適當(dāng) 采用限制斷路電流的措施，以便選用價(jià)廉的電器；二次控制與保護(hù)方式不應(yīng)過 于復(fù)雜，以利于運(yùn)行和節(jié)約二次設(shè)備的投資。2)占地面積少：主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使 占地面積減少。3)電能損耗少：在發(fā)電廠或變電站中，正常運(yùn)行時(shí)，電能損耗主要來自變 壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器的型式、容量和臺(tái)數(shù)，盡量避免兩次變壓而增 加電能損耗。e擴(kuò)建的可能性由于近年來，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)高速發(fā)展，各地區(qū)的電力負(fù)荷的需求近年來 增加的很快，尤其是江蘇省沿江地區(qū)，電力需求增長(zhǎng)很快。而本課題要設(shè)計(jì)的 變電站正好處于該地區(qū)，因此，

10、在選擇主接線時(shí)，要充分考慮到具有擴(kuò)建的可 能性，并且預(yù)留出合適的擴(kuò)建空間。3.5.2 電氣主接線的基本形式主接線的總體分類：a單母線接線母線起匯集和分配電能的作用。每一條進(jìn)出線回路都組成一個(gè)接線單元，每個(gè) 接線單元都與母線相連，可分為：1)接線方法及工作要求，見圖1。主母線的作用開關(guān)電器的配置線路有反饋電可能或?yàn)榧芸张潆娋€應(yīng)裝設(shè) QS操作程序“先通后斷”原則合：QSBt QSLt QF ；分：QFt QSlt QSB。2）特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。接線簡(jiǎn)單（設(shè)備少）、清晰、明了；布置、安裝簡(jiǎn)單，配電裝置建造費(fèi)用低；斷路器與隔離開關(guān)間易實(shí)現(xiàn)可靠的防誤閉鎖，操作安全、方便，母線故障的幾率低；易擴(kuò)建和采

11、用成套式配電裝置。缺點(diǎn)：不夠靈活可靠。主母線、母隔故障或檢修，全廠停電；任一回路斷路器檢修，該回路停電。L1L2L3L4|4AAQS lIiiQFJ_，_L，QS bWB電源i電源n圖i單母線b雙母線接線1、不分段的雙母線1）接線方法及運(yùn)行方式見圖22）特點(diǎn)：可輪流檢修母線而不影響正常供電檢修任一母線側(cè)隔離開關(guān)時(shí)，只影響該回路供電工作母線發(fā)生故障后，所有回路短時(shí)停電并能迅速恢復(fù)供電可利用母聯(lián)斷路器代替引出線斷路器工作便于擴(kuò)建由于雙母線接線的設(shè)備較多，配電裝置復(fù)雜，運(yùn)行中需要用隔離開關(guān)切換電 路，容易引起誤操作；同時(shí)投資和占地面積也較大。L1L2L3L4r-TL_1ZL1QSaWBa1QFQFa

12、_L _L _L 、_L_LWB .電源i電源n圖5-3單母線帶旁路母線接線圖2雙母線3.5.3 10kV側(cè)單母線和雙母線接線的比較610kV配電裝置出線回路數(shù)目為6回及以上時(shí)，可采用單母線分段接線。而 雙母線接線一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場(chǎng)合。110kV終端變電站的10 kV部分一般采用單母線分段，互為備用由課題所給條件進(jìn)行綜合分析：對(duì)圖1和圖1所示的方案I、n綜合比較，見表1 表1主接線方案比較項(xiàng)目方案I單母線方案II雙母線不會(huì)造成全所停電供電可靠調(diào)度靈活調(diào)度靈活技術(shù)保證對(duì)重要用戶的供電擴(kuò)建方便任一斷路器檢修，該回便于試驗(yàn)路必須停止工作易誤操作經(jīng)

13、濟(jì)占地少設(shè)備少設(shè)備多、配電裝置復(fù)雜投資和占地面大經(jīng)過綜合比較方案I在經(jīng)濟(jì)性上比方案n好，且調(diào)度和靈活性也可以保證供電 的可靠性。所以選用方案I。七、變電所二次回路方案選擇及繼電保護(hù)的整定7.1 二次回路方案選擇7.1.1 二次回路電源選擇二次回路操作電源有直流電源，交流電源之分。蓄電池組供電的直流操作電源帶有腐蝕性，并且有爆炸危險(xiǎn)；由整流裝置 供電的直流操作電源安全性高，但是經(jīng)濟(jì)性差?？紤]到交流操作電源可使二次回路大大簡(jiǎn)化，投資大大減少，且工作可靠, 維護(hù)方便。這里采用交流操作電源。7.1.2 高壓斷路器的控制和信號(hào)回路高壓斷路器的控制回路取決于操作機(jī)構(gòu)的形式和操作電源的類別。結(jié)合上 面設(shè)備的

14、選擇和電源選擇，采用彈簧操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制和信號(hào)回路。7.1.3 電測(cè)量?jī)x表與絕緣監(jiān)視裝置這里根據(jù)GBJ63-1990的規(guī)范要求選用合適的電測(cè)量?jī)x表并配用相應(yīng)絕緣監(jiān)視 裝置。a）10KV電源進(jìn)線上：電能計(jì)量柜裝設(shè)有功電能表和無功電能表；為了解負(fù)荷 電流，裝設(shè)電流表一只。b）變電所每段母線上：裝設(shè)電壓表測(cè)量電壓并裝設(shè)絕緣檢測(cè)裝置。c）電力變壓器高壓側(cè)：裝設(shè)電流表和有功電能表各一只。d） 380V的電源進(jìn)線和變壓器低壓側(cè)：各裝一只電流表。e）低壓動(dòng)力線路：裝設(shè)電流表一只。7.1.4電測(cè)量?jī)x表與絕緣監(jiān)視裝置在二次回路中安裝自動(dòng)重合閘裝置（ARD）（機(jī)械一次重合式）、備用電源 自動(dòng)投入裝置（APD）

15、。7.2繼電保護(hù)的整定繼電保護(hù)要求具有選擇性，速動(dòng)性，可靠性及靈敏性。由于本廠的高壓線路不很長(zhǎng)，容量不很大，因此繼電保護(hù)裝置比較簡(jiǎn)單。 對(duì)線路的相間短路保護(hù)，主要采用帶時(shí)限的過電流保護(hù)和瞬時(shí)動(dòng)作的電流速斷 保護(hù)；對(duì)線路的單相接地保護(hù)采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變電所高壓母線上， 動(dòng)作于信號(hào)。繼電保護(hù)裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線；繼電保護(hù)裝置的操作 方式采用交流操作電源供電中的“去分流跳閘”操作方式（接線簡(jiǎn)單，靈敏可 靠）；帶時(shí)限過電流保護(hù)采用反時(shí)限過電流保護(hù)裝置。型號(hào)都采用 GL-25/10 。 其優(yōu)點(diǎn)是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)，可采用交流 操作，運(yùn)行簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，投資大大降低。此次設(shè)計(jì)對(duì)變壓器裝設(shè)過電流保護(hù)、速斷保護(hù)裝置；在低壓側(cè)采用相關(guān)斷 路器實(shí)現(xiàn)三段保護(hù)。7.2.1變壓器繼電保護(hù)變電所內(nèi)裝有兩臺(tái)10/0.4kV 1000kV A的變壓器。低壓母線側(cè)三相短路電 流為Ik3） =28.213kA,高壓側(cè)繼電保護(hù)用電流互感器的變比為 200/5A,繼電器采用GL-25/10型，接成兩相兩繼電器方式。下面整定該繼電器的動(dòng)作電流，動(dòng)作時(shí)限和速斷電流倍數(shù)。a）過電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定：Krel =1.3,Kre =0.8, Kw =1 , Ki =200/5=40Il max -2 2Iint -4 1000kV A/（