自主设计

第二章主接线方案拟定2.1电气主接线的概念及要求2.2.1电气主接线的概念在发电厂和变电站中,发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电容器、互感器、避雷器等高压电气设备，以及将它们连接在一起的高压电缆和母线，构成了电能生产、汇集和分配的电气主回路。这个电气主回路被称为电气主接线。主接线是变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节[1]。2.2.2电气主接线的要求电气主接线必须满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求[7]。（1）主接线应保证对用户供电的必要可靠性：能长期，持续，正常的向用户供电的能力，因此必须考虑设备的备用，并有一定的裕度。（2）主接线必须运行灵活、检修方便；能满足：调度时的灵活性要求，检修时的灵活性要求，扩建时的灵活性要求。（3）主接线应保证投资少，运行费用低。（4）对有扩建的工程还应考虑扩建发展的可能性2.2.3各电压等级主接线的设计（1）220KV电压级设计出线回路数大于4回，为使其出线短路器检修时不停电，应采用单母线分段带旁路接线、双母线带旁路接线及双母线分段接线以保证其供电可靠性。考虑出线断路器采用SF6故障检修几率很低故不设旁母，采用双母线或双母分段。（2）110KV电压级出线回路数8回，为满足供电可靠性，应采用双母接线。（3）35KV电压级出线回路数8回，可采用单母线接线、单母线分段接线。由于单母线接线的母线或母线侧隔离开关检修或故障时所有回路都要停止运行造成全站长期停电，故可靠性差，所以采用单母线分段接线。综合以上分析、筛选、组合可保留两种可能接线方案。2.2.4电气主接线方案的初步确定方案Ⅰ220KV侧采用双母线接线110KV侧采用双母线接线35KV侧采用单母线分段接线方案Ⅱ220KV侧采用双母线分段接线110KV侧采用双母线接线35KV侧采用单母线分段接线方案的经济比较，仅比较方案不同点220KV侧接线项目方案Ⅰ方案Ⅱ可靠性接线简单设备故障本身率小，故障时停电时间较长可靠性较高，可有效减少故障停电范围灵活性调度灵活，可一母线运行，一母线备用，也可并联运行运行方式更加灵活，倒闸操作复杂经济性设备相对较少，投资较少设备相对较多，投资较大经过分析比较选择方案Ⅰ为最终电气主接线方案，电气主接线图见附录1第三章变压器的选择3.1主变压器的选择及选择结果3.1.1主变压器台数选择为保证供电的可靠性，避免一台主变压气故障或检修时影响供电，变电所一般装设两台主变压器，但一般不超过两台变压器。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时可装设一台主变压器。故本变电所采用两台主变压器。3.1.2主变压器型式的选择330KV及以下的变电所一般采用三相变压器，如因制造和运输条件的限制，在220KV的枢纽变电所中，一般采用单相变压器组。当装设一组单相变压器时，应考虑装设备用相。当主变压器超过一组且各容量满足全所负荷的75%要求时，可不装设备用相。本变电所不考虑运输条件，故此采用三相变压器。3.1.3主变压器调压方式的选择变电所中的主变压器在系统有调压要求时，一般采用有载调压变压器。有载调压变压器可以带负荷调压，有利于变压器经济运行。因此本变电所主变压器采用有载调压方式。3.1.4主变压器绕组连接方式的确定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。电力系统采用的绕组连接方式一般是Ｙ和Δ。我国110KV及以上电压变压器绕组都采用Ｙ连接；35KV亦采用Ｙ连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV以下电压变压器绕组都采用Δ连接。3.1.5主变压器容量的确定主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑远期10-20年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有总要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对于一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%-80%。由原始资料知2011年负荷为60MW，负荷增长率为10%，2014年的负荷为60×1.13=79.86MW。在此基础上考虑未来5年发展，5年后负荷为79.86×1.15=128.62MW。按照一台变压器停运，单台变压器应承担总负荷的70%-80%，单台变压器的容量S≥0.8×128.62=102.89MVA。3.1.6主变压器型号确定综上所述：根据电力设备选型手册（P663），变压器型号为SFPS24-120000/220变压器参数为：三相三绕组有载调压变压器额定容量120000KVA，容量比100/100/50定电压比220±8×1.5%/121/38.5短路阻抗Us1-2%=14，Us1-3%=23，Us2-3%=7.3接线组别：YNyn0d11空载损耗：155KW空载电流：1.2%3.2站用变压器的选择3.2.1站占用变压器台数的确定根据电力工业标准SDJ2-79第29条修改条文：变电所宜装设两台容量各按全所计算负荷选择的所用变压器，这样可以保证所用变压器的相互切换和轮换维修。当只有一只主变压器时，其中一台所用变压器宜从外电源引线或从所外引入足够容量的低压电源。3.2.2站用变压器的容量计算根据电力工程电气设计手册一次部分，采用换算系数法S=Σ（KP）S—计算负荷。K—换算系数。P—电动机计算功率。由原始资料本站负荷SΣ=0.85P1+P2P1—锅炉动力、检修间动力、主变冷却装置动力等250KW。P2—主控室、主建筑物和辅助建筑物60KW。3.2.3站用变压器联结组标号选择低压侧采用三相四线制接线，故绕组应该为Ｙ型接法。为了防止三次谐波进入电网高压侧采用Δ型接法。最终选变压器联结组标号为Dyn11。3.2.4站用变压器变比的选择该变电站地势较平，占地面积大，接近负荷中心。在满足电气安全距离的情况下，占地满足要求，变比选为34/0.4.3.2.5站用变压器型号的确定综上所述：根据电力设备选型手册最终确定变压器型号为：SC—315/35。变压器参数为：型号额定容量（KVA）额定电压（KV）联结组标号阻抗电压（%）损耗（KW）SC-315/35315高压低压Dyn116.0空载负载350.41.204.25第四章短路电流计算4.1短路计算的原则运行经验表明，电力系统发生的各种短路故障中，单相接地短路占大多数，约为65%，两相短路接地约占20%，两相短路约占10%，三相短路最少约为5%。电力系统短路故障大多数发生在架空线路部分约占70%以上。三相短路故障虽然发生的几率最小，但产生的后果最严重，所以本设计只进行三相短路计算。4.2短路计算的目的（1）在设计和选择合理的发电厂、变电所和电力系统电气主接线时需要根据短路计算的结果比较各种不同的电气主接线方案，确定短路电流水平，并决定是否需要采取限制短路电流的措施。（2）选择有足够机械强度和热稳定度的电气设备和载流导体，需要根据短路计算结果校验电气设备和载流导体的机械稳定性，热稳定度和断流器的断流能力等。（3）在电力系统中合理配置各种继电保护和自动装置并整定其参数时，需要短路计算提供可靠的依据。4.3短路电流的计算过程4.3.1变压器及系统的参数计算101.011I1Xs1.06000600StSt11007.193.011I1Xs93.060005600StSt220075.4120100600015.8100%425.0120100600085.0100%425.7120100600085.14100%电抗值15.8)143.723(21%)%%(21%85.0)233.714(21%)%%(21%85.14)3.72314(21%)%%(21%6000*2*2222**1*1111*332211213231331322123231211avStSKVStSKVSSUXSSUXSSUXUUUUUUUUUUUUUUMVASBBNBSTNBSTNBSTSSSSSSSSSSSSBB系统电抗系统电抗设4.3.235KV母线发生三相短路系统等效电路为35KV侧三相短路997.15783.4038.2788.9038.2788.9817.7788.9038.2783.4038.2783.4038.2075.42121788.92425.010783.42425.707.013232223131132132211XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXTTSTS4.3.3110KV母线发生三相短路10570.4)425.0425.7(2107.1221121STTSXXXXXXKAUSIIXXIavB609.911536000319.03319.010157.4111**21短路电流有名值短路电流标幺值4.3.4220KV母线侧发生三相短路KAUSIIXXIavB096.175.3836000190.03190.0997.151817.7111**21短路电流有名值短路电流标幺值500.1310)425.0425.7(2122107.1121XSXTXTXXSX各母线侧发生三相短路时的三相短路电流电压等级(KV)22011035短路电流有名值(KA)15.1979.60917.096第五章主要电气设备和导体的选择5.1电气设备的选择原则5.1.1额定电压的选择原则电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。通常规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.1—1.5倍，而电网运行电压的波动范围一般不超过电网额定电压的1.15倍。因此在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压USN的条件选择即UN≥USN。KAUSIIXXIavB197.1523036000009.13009.15.13107.1111**21短路电流有名值短路电流标幺值5.1.2额定电流的选择原则电气设别的额定电流IN是指在额定环境温度θ0下，电气设备的长期允许电流。IN不应小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即IN≥Imax。由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，输出功率可保持不变，故其相应回路的Imax应为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.05倍。5.1.3环境条件对设备选择的影响当电气设备安装地点的环境条件如：温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震强度和覆冰厚度等环境条件超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。5.14按短路状态校验（1）短路热稳定校验短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。满足热稳定条件为It2×t≥Qk。式中：Qk为短路电流产生的热效应；It、t分别为电气设备允许通过的热稳定电流和时间。（2）电动力稳定校验电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为ies≥ish或Ies≥Ish。式中：ish、Ish分别为短路冲击电流幅值及其有效值。ies、Ies分别为电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。5.2断路器、隔离开关的选择5.2.1220KV侧断路器、隔离开关的选择（1）流过设备最大持续工作电流为AUSNNax6.33022031012005.1305.1I3m根据断路器、隔离开关安装位置的USNImax及安装屋外要求，查发电厂电气部分附表5可选断路器为LW2-220/3150。固有分闸实践tin=0.03s，燃弧时间at=0.04s。后备保护实践为5s，则kt=0.5+0.03+0.04=0.57s。SKAIQkK222)(64