主變選擇和主接線設(shè)計(jì)

1、一、總體分析與負(fù)荷分析一、總體分析與負(fù)荷分析1. 總體分析總體分析(1) 分析所設(shè)計(jì)的發(fā)電廠、變電所的類型、性質(zhì)、規(guī)模，在電分析所設(shè)計(jì)的發(fā)電廠、變電所的類型、性質(zhì)、規(guī)模，在電力系統(tǒng)中所處的位置及所擔(dān)負(fù)的任務(wù)等，從而明確其對(duì)電力系統(tǒng)中所處的位置及所擔(dān)負(fù)的任務(wù)等，從而明確其對(duì)電氣主接線可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的具體要求，這是影響氣主接線可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的具體要求，這是影響主接線設(shè)計(jì)的首要因素。主接線設(shè)計(jì)的首要因素。 (2) 了解分期建設(shè)計(jì)劃、系統(tǒng)逐年電力電量平衡以及系統(tǒng)裝了解分期建設(shè)計(jì)劃、系統(tǒng)逐年電力電量平衡以及系統(tǒng)裝機(jī)容量、備用容量、最大單機(jī)容量等狀況，對(duì)于變電所，機(jī)容量、備用容量、最大單機(jī)

2、容量等狀況，對(duì)于變電所，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃及本所負(fù)荷資料，確定年發(fā)展規(guī)劃及本所負(fù)荷資料，確定主變壓器臺(tái)數(shù)、容量及分期裝設(shè)計(jì)劃。主變壓器臺(tái)數(shù)、容量及分期裝設(shè)計(jì)劃。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院(3) 研究變電所與電力系統(tǒng)連接的方式，采用的電壓等級(jí)以及研究變電所與電力系統(tǒng)連接的方式，采用的電壓等級(jí)以及各電壓級(jí)近期與遠(yuǎn)景出線回?cái)?shù)等。當(dāng)變電所接入系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)各電壓級(jí)近期與遠(yuǎn)景出線回?cái)?shù)等。當(dāng)變電所接入系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)中時(shí)，應(yīng)了解環(huán)網(wǎng)中的潮流變化、調(diào)壓要求等。對(duì)系統(tǒng)主中時(shí)，應(yīng)了解環(huán)網(wǎng)中的潮流變化、調(diào)壓要求等。對(duì)系統(tǒng)主干線路、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線，必須保證供電可靠性，檢修其線路干線路、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)

3、線，必須保證供電可靠性，檢修其線路斷路器時(shí)不應(yīng)停電。對(duì)同名雙回線路，應(yīng)分別接在兩段斷路器時(shí)不應(yīng)停電。對(duì)同名雙回線路，應(yīng)分別接在兩段 母線上。母線上。 綜合綜合:性質(zhì)、類型、規(guī)模、在系統(tǒng)中的地位、電壓等級(jí)、出線性質(zhì)、類型、規(guī)模、在系統(tǒng)中的地位、電壓等級(jí)、出線回路數(shù)、負(fù)荷情況、建所條件等?；芈窋?shù)、負(fù)荷情況、建所條件等。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 2. 負(fù)荷分析負(fù)荷分析 負(fù)荷大小和類別影響主接線形式和主變臺(tái)數(shù)和容量。應(yīng)負(fù)荷大小和類別影響主接線形式和主變臺(tái)數(shù)和容量。應(yīng)分析由本廠（所）供電的主要負(fù)荷生產(chǎn)特點(diǎn)，電力、電量需分析由本廠（所）供電的主要負(fù)荷生產(chǎn)特點(diǎn)，電力、電量需要，功率因數(shù)和保安

4、負(fù)荷要求，各電壓級(jí)負(fù)荷水平（最大值、要，功率因數(shù)和保安負(fù)荷要求，各電壓級(jí)負(fù)荷水平（最大值、最小值）及逐年增長(zhǎng)情況等。電力負(fù)荷按其重要性可分為三最小值）及逐年增長(zhǎng)情況等。電力負(fù)荷按其重要性可分為三類。在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，對(duì)于一類負(fù)荷必須要由兩個(gè)獨(dú)立的電類。在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，對(duì)于一類負(fù)荷必須要由兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，并且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證對(duì)全部一類負(fù)源供電，并且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證對(duì)全部一類負(fù)荷不間斷供電；對(duì)于二類負(fù)荷，一般要由兩個(gè)獨(dú)立電源供荷不間斷供電；對(duì)于二類負(fù)荷，一般要由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，并且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證對(duì)大部分二類負(fù)荷電，并且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證對(duì)大部分二

5、類負(fù)荷的供電；對(duì)于三類負(fù)荷，一般只需一個(gè)電源供電。的供電；對(duì)于三類負(fù)荷，一般只需一個(gè)電源供電。 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院綜合：綜合： 各電壓級(jí)負(fù)荷名稱、最大負(fù)荷功率、功率因數(shù)、線路各電壓級(jí)負(fù)荷名稱、最大負(fù)荷功率、功率因數(shù)、線路回?cái)?shù)、長(zhǎng)度，回?cái)?shù)、長(zhǎng)度，Tmax、同時(shí)率、線損率、生產(chǎn)工藝或設(shè)備、同時(shí)率、線損率、生產(chǎn)工藝或設(shè)備特點(diǎn)、負(fù)荷組成（特點(diǎn)、負(fù)荷組成（I、II、III類負(fù)荷百分比）、有無(wú)特殊類負(fù)荷百分比）、有無(wú)特殊供電要求及其它供電電源等。供電要求及其它供電電源等。 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院二、主變選擇二、主變選擇 選擇內(nèi)容：臺(tái)數(shù)、容量、型式選擇內(nèi)容：臺(tái)數(shù)、容量

6、、型式1、臺(tái)數(shù)的選擇、臺(tái)數(shù)的選擇 變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，以免一臺(tái)主變故障或變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，以免一臺(tái)主變故障或檢修時(shí)中斷供電。對(duì)大型超高壓樞紐變電所，可根據(jù)具體情檢修時(shí)中斷供電。對(duì)大型超高壓樞紐變電所，可根據(jù)具體情況裝設(shè)況裝設(shè)34臺(tái)主變壓器，以便減小單臺(tái)容量。對(duì)個(gè)別的終端臺(tái)主變壓器，以便減小單臺(tái)容量。對(duì)個(gè)別的終端變電所只一個(gè)電源供電可只裝一臺(tái)。變電所只一個(gè)電源供電可只裝一臺(tái)。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院2變電所主變壓器容量的選擇變電所主變壓器容量的選擇1)選擇條件（按遠(yuǎn)景負(fù)荷選擇）選擇條件（按遠(yuǎn)景負(fù)荷選擇） 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 所選擇的所選

7、擇的n臺(tái)主變壓器的容量臺(tái)主變壓器的容量nSN ，應(yīng)該大于等于變電所的最，應(yīng)該大于等于變電所的最大綜合計(jì)算負(fù)荷大綜合計(jì)算負(fù)荷Smax ，即，即 nSNSmax 2)校驗(yàn)條件（按遠(yuǎn)景負(fù)荷校驗(yàn)）校驗(yàn)條件（按遠(yuǎn)景負(fù)荷校驗(yàn)） 3)近期只上一臺(tái)的校驗(yàn)近期只上一臺(tái)的校驗(yàn)鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所中，當(dāng)其中一臺(tái)主變壓裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所中，當(dāng)其中一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足器停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足60%60%（220kV220kV及以上及以上電壓等級(jí)的變電所應(yīng)滿足電壓等級(jí)的變電所應(yīng)滿足70%70%）的全部最大綜合計(jì)算負(fù)荷

8、，以及的全部最大綜合計(jì)算負(fù)荷，以及滿足全部滿足全部I I類負(fù)荷類負(fù)荷SI和大部分和大部分IIII類負(fù)荷類負(fù)荷SII（ 220kV220kV及以上電壓等及以上電壓等級(jí)的變電所，在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足全部級(jí)的變電所，在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足全部I I類負(fù)荷類負(fù)荷SI和和IIII類負(fù)荷類負(fù)荷SII）即即 (n-1)SN(0.60.7)Smax和和(n-1)SN SI + SIImaxNSS 近近* 最大綜合計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算最大綜合計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院%)1)(cos(1maxtmax niiiPKS式中式中 P Pi imaxmax各出

9、線的遠(yuǎn)景最大負(fù)荷；各出線的遠(yuǎn)景最大負(fù)荷； coscosi i各出線的自然功率因數(shù)；各出線的自然功率因數(shù)； K Kt t同時(shí)系數(shù)，其大小由出線回路數(shù)決定，出線回路同時(shí)系數(shù)，其大小由出線回路數(shù)決定，出線回路數(shù)越多其值越小，一般在數(shù)越多其值越小，一般在0.80.80.950.95之間；之間； % %線損率，取線損率，取5%5%。 若為三繞組變壓器還應(yīng)該考慮中、低壓側(cè)間的負(fù)荷同時(shí)系若為三繞組變壓器還應(yīng)該考慮中、低壓側(cè)間的負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，中、低壓側(cè)的最大綜合計(jì)算負(fù)荷分別上式計(jì)算，總的最大數(shù)，中、低壓側(cè)的最大綜合計(jì)算負(fù)荷分別上式計(jì)算，總的最大綜合計(jì)算負(fù)荷為它們之和再乘以中、低壓側(cè)間負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)。綜合計(jì)算負(fù)

10、荷為它們之和再乘以中、低壓側(cè)間負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)。 3主變壓器型式的選擇主變壓器型式的選擇 主變壓器型式的選擇主要包含有：相數(shù)、繞組數(shù)、電壓組主變壓器型式的選擇主要包含有：相數(shù)、繞組數(shù)、電壓組合、容量組合、繞組結(jié)構(gòu)、冷卻方式、調(diào)壓方式、繞組材料、合、容量組合、繞組結(jié)構(gòu)、冷卻方式、調(diào)壓方式、繞組材料、全絕緣還是半絕緣、連接組別、是否選擇自耦變、主變中性點(diǎn)全絕緣還是半絕緣、連接組別、是否選擇自耦變、主變中性點(diǎn)接地方式等。接地方式等。 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院三、電氣主接線設(shè)計(jì)三、電氣主接線設(shè)計(jì)1 1. . 電氣主接線應(yīng)滿足的基本要求電氣主接線應(yīng)滿足的基本要求(1)(1)可靠性可靠性1)

11、1)斷路器檢修時(shí)，能否不影響供電。斷路器檢修時(shí)，能否不影響供電。 2)2)斷路器或母線故障以及母線或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，停運(yùn)的斷路器或母線故障以及母線或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，停運(yùn)的回路數(shù)的多少和停電的時(shí)間的長(zhǎng)短，能否保證對(duì)回路數(shù)的多少和停電的時(shí)間的長(zhǎng)短，能否保證對(duì)I I類負(fù)荷和大部類負(fù)荷和大部分分IIII類負(fù)荷的供電。類負(fù)荷的供電。 3)3)發(fā)電廠、變電所全部停運(yùn)的可能性。發(fā)電廠、變電所全部停運(yùn)的可能性。4)4)大機(jī)組和超高壓的電氣主接線能否滿足對(duì)可靠性的特殊要求。大機(jī)組和超高壓的電氣主接線能否滿足對(duì)可靠性的特殊要求。 (2)(2)靈活性靈活性 1)1)調(diào)度靈活調(diào)度靈活 2)2)檢修安全、方便檢

12、修安全、方便3)3)擴(kuò)建方便擴(kuò)建方便鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院(3)經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 節(jié)約投資，限制短路電流措施、占地面積小和年運(yùn)行費(fèi)用小。節(jié)約投資，限制短路電流措施、占地面積小和年運(yùn)行費(fèi)用小。 2. 影響主接線設(shè)計(jì)方案的因素影響主接線設(shè)計(jì)方案的因素1) 變電所在系統(tǒng)中所處的地位、作用、規(guī)模變電所在系統(tǒng)中所處的地位、作用、規(guī)模2) 負(fù)荷性質(zhì)及要求負(fù)荷性質(zhì)及要求3) 電壓等級(jí)及線路回?cái)?shù)電壓等級(jí)及線路回?cái)?shù)4) 主要設(shè)備特點(diǎn)主要設(shè)備特點(diǎn)(如六氟化硫斷路器如六氟化硫斷路器 )5) 廠（所）址條件廠（所）址條件6) 配電裝置選型配電裝置選型(屋內(nèi)或屋外屋內(nèi)或屋外) 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)

13、電氣工程學(xué)院3. 主接線設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容主接線設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容1) 1) 初期與遠(yuǎn)景工程的主變壓器配置初期與遠(yuǎn)景工程的主變壓器配置 2)2) 各電壓級(jí)主接線的形式各電壓級(jí)主接線的形式 3) 3) 610kV電壓級(jí)的限流措施電壓級(jí)的限流措施 變電所限制短路電流的措施有：變壓器分列運(yùn)行；在變壓變電所限制短路電流的措施有：變壓器分列運(yùn)行；在變壓器回路裝設(shè)電抗器或分裂電抗器；裝設(shè)出線電抗器。器回路裝設(shè)電抗器或分裂電抗器；裝設(shè)出線電抗器。6) 6) 無(wú)功補(bǔ)償無(wú)功補(bǔ)償 4) 4) 所用電的選擇所用電的選擇 5) 5) 中性點(diǎn)接地方式的確定中性點(diǎn)接地方式的確定 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院4. 各電

14、壓級(jí)主接線設(shè)計(jì)各電壓級(jí)主接線設(shè)計(jì) 在進(jìn)行電氣主接線設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，在進(jìn)行電氣主接線設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，綜合分析有關(guān)基礎(chǔ)資料，擬定出綜合分析有關(guān)基礎(chǔ)資料，擬定出2 23 3個(gè)技術(shù)上能滿足要求的較個(gè)技術(shù)上能滿足要求的較好方案進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最后確定最佳方案。好方案進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最后確定最佳方案。 經(jīng)濟(jì)比較中，一般只比較各個(gè)方案的不同部分，因而不必經(jīng)濟(jì)比較中，一般只比較各個(gè)方案的不同部分，因而不必計(jì)算出各方案的全部費(fèi)用。計(jì)算出各方案的全部費(fèi)用。 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院列表比較列表比較 接線名稱接線名稱方案一方案一方案二方案二備注備注接線

15、簡(jiǎn)圖接線簡(jiǎn)圖可靠性可靠性靈活性靈活性經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院初步方案提示：初步方案提示： 110kV 110kV：?jiǎn)文妇€分段，橋形接線，單母線分段帶旁母、：?jiǎn)文妇€分段，橋形接線，單母線分段帶旁母、雙母線等。雙母線等。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院610kV：?jiǎn)文妇€分段帶旁母，手車式單母線分段單母線分段帶旁母，手車式單母線分段。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院5. 所用電設(shè)計(jì)所用電設(shè)計(jì)所用變壓器容量：所用變壓器容量：50kVA 所用變壓器臺(tái)數(shù)：所用變壓器臺(tái)數(shù)：2 2臺(tái)，并應(yīng)分別接在不同電壓等級(jí)的電源臺(tái)，并應(yīng)分別

16、接在不同電壓等級(jí)的電源或獨(dú)立電源上。如能夠從變電所外引入可靠的或獨(dú)立電源上。如能夠從變電所外引入可靠的380V380V備用電源，備用電源，可只設(shè)一臺(tái)所用變壓器?？芍辉O(shè)一臺(tái)所用變壓器。 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院6.主變中性點(diǎn)接地方式設(shè)計(jì)主變中性點(diǎn)接地方式設(shè)計(jì)(1) 110kV500kV側(cè)中性點(diǎn)直接接地側(cè)中性點(diǎn)直接接地(2) 6（10）kV63kV側(cè)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地側(cè)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地 當(dāng)單相接地電容電流當(dāng)單相接地電容電流 ，采用消弧線圈。，采用消弧線圈。 （）（）C C30A 610kV30A 610kVI I10A 2063kV10A 2063kV鄭州大學(xué)

17、電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院*IC的計(jì)算方法：的計(jì)算方法： 架空線：架空線：式中式中 系數(shù)系數(shù)有架空地線取有架空地線取3.3；無(wú)架空地線取；無(wú)架空地線取2.7; Ue 線電壓線電壓 kV; L 線路長(zhǎng)度線路長(zhǎng)度 km 。 電纜：電纜： （）（ ）-3 -3CNCNI = 2.73.3U L10AI = 2.73.3U L10A（ ）CNCNI =0.1U L AI =0.1U L A鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院廠所母線增加的廠所母線增加的IC：電網(wǎng)電壓電網(wǎng)電壓kV61035631101816131210(%) CI鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院*消弧線圈的選擇計(jì)算：消

18、弧線圈的選擇計(jì)算： 臺(tái)數(shù)臺(tái)數(shù):1臺(tái)臺(tái);型式型式:油浸自冷油浸自冷(XDJ) 容量容量:式中式中 K 系數(shù)系數(shù),過(guò)補(bǔ)償取過(guò)補(bǔ)償取1.35; IC電網(wǎng)的電容電流電網(wǎng)的電容電流 A; UN 電網(wǎng)額定線電壓電網(wǎng)額定線電壓 kV。注意：如果低壓側(cè)加消弧線圈，要選擇接地變壓器。注意：如果低壓側(cè)加消弧線圈，要選擇接地變壓器。()3 NCUQKIKVA鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院7.無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)無(wú)功補(bǔ)償無(wú)功補(bǔ)償原則：對(duì)無(wú)功電源與無(wú)功負(fù)荷采取在各級(jí)電壓電網(wǎng)中原則：對(duì)無(wú)功電源與無(wú)功負(fù)荷采取在各級(jí)電壓電網(wǎng)中分級(jí)補(bǔ)償、就地平衡的原則。分級(jí)補(bǔ)償、就地平衡的原則。 意義：無(wú)功補(bǔ)償關(guān)系到電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量、安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，意義：無(wú)功補(bǔ)償關(guān)系到電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量、安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，無(wú)功補(bǔ)償可以減少無(wú)功功率的傳輸，提高電壓質(zhì)量和減小電能無(wú)功補(bǔ)償可以減少無(wú)功功率的傳輸，提高電壓質(zhì)量和減小電能損耗。損耗。 在在220kV220kV及以下電壓級(jí)變電所常用并聯(lián)電容器補(bǔ)償。及以下電壓級(jí)變電所常用并聯(lián)電容器補(bǔ)償。 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院并聯(lián)電容器容量的選擇：并聯(lián)電容器容量的選擇： 對(duì)對(duì)35110kV變電站中的電容器總?cè)萘?，按無(wú)功功率就地平變電站中的電容器總?cè)萘?，按無(wú)功功率就地平衡的原則，可按主變?nèi)萘康暮獾脑瓌t，可按主變?nèi)萘康?0%30%考