變電所主變壓器臺數(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 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇變壓器臺數(shù)應根據(jù)負荷特點和經(jīng)濟運行進行選擇。當符合下列條件之一時， 宜裝設兩臺及以上變壓器：有大量一級或二級負荷；季節(jié)性負荷變化較大；集 中負荷較大。結合本廠的情況，考慮到二級重要負荷的供電安全可靠，故選擇 兩臺主變壓器。3.2 變電所主變壓器容量選擇。每臺變壓器的容量&T應同時滿足以下兩個條件：1）任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足：Sjt =（0.60.7） $02）任一臺變壓器單獨運行時，應滿足：Snt之40（1日），即滿足全部一、二級負荷需求。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）,所選變壓器的實際容量：&T實=（10.08） Snt =920KVA也滿足使用要求，同時又考慮到未來 510年的負荷發(fā)展，初步取&T=1000kV A ?？紤]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：SC3-1000/10 ,其主要技術指標如下 表所示：變壓器型號額定 容量/kV A額定 電壓/kV聯(lián)結組型號損耗/kW空載 電流Io%短路阻抗Uk%高壓低壓空載負 載SC3-1000/10100010.50.4Dyn112.457.451.36（附：參考尺寸（mm

3、）:長：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備的一次設備構成的，通常又稱為電氣主接線。主接線代表了發(fā) 電廠（變電所）電氣部分的主體結構，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結構的重要組成部分。它對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護與自動裝置的配置起著決定性的作用，也將直接影響系統(tǒng)運行的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性。因此，主接線必須綜合考慮各方面因素，經(jīng)技術經(jīng)濟比較后方可確定出正確、合理的設計方案。3.4 電氣主接線設計需要考慮的問題在進行變電站電氣接線設計時，需要重點考慮以下一些問題：（ 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，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對其電氣主接線的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性的要求了也不同。（ 2）要考慮近遠期的發(fā)展規(guī)模，變電所電氣主接線的設計，應根據(jù)5 到10 年電力發(fā)展規(guī)劃進行。根據(jù)負荷的大小、分布、增長速度、根據(jù)地區(qū)網(wǎng)絡情況和潮流分布，分析各種可能的運行方式，來確定電氣主接線的形式以及連接電源靈數(shù)和出線回數(shù)。（ 3）考慮負荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對電氣主接線的影響，對一級負荷，必需有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應

5、保證全部一級負荷不間斷供電，且當一個電源失去后，應保證大部分二級負荷供電。（ 4）考慮主變臺數(shù)對電氣主接線的影響，變電所主變的臺數(shù)對電氣主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響，傳輸容量不同，對主接線的可靠性，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，適應負荷突增、設備檢修、故障停運情況下的應急要求。電氣主接線的設計要根據(jù)備用容量的有無有所不同，例如，當斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時允許切除線路、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 電氣主接線設計的基本要求電氣主

6、接線應滿足以下基本要求：a 具有一定的靈活性主接線在力求簡單、明了、操作方便的同時，也要求有一定的靈活性，以適應系統(tǒng)不同運行方式的要求。1） 調度時，應可以靈活的投入和切除發(fā)電機、變壓器和線路，調配電源和 負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調度要求。2） 檢修時，可以方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢 修而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的用電。3） 擴建時，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 停電時間最短的情況下，投入新裝機組、變壓器或線路而不互相干擾，并且對一次和二次部分的改建工作量最小。b 操作應盡可能簡單、方便主接線應簡單

7、清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運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，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，其可靠性應與系統(tǒng)相適應。例如：對一個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雜的接線形式；而對于一個大型發(fā)電廠或超高壓變電站，由于它們在電力系統(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)定運行遭破壞，甚至瓦解，造成巨大損失。因此，其主接線應采取供電可靠性高的接線形式。（ 2）變電站的運行方式及負荷性質電能的特點是：發(fā)電、變電、輸電和用電同時完成。而負荷的性質按其重要性又有I類、R類和田類之分。因此，根據(jù)發(fā)電廠的運行方式和負荷的要求, 進行具體分析，以滿足必要的供電可靠性。(3)斷路器檢修時是否會影響對用戶的供電。(4)設備和線路故障或檢修時，停電線路的多少和停電時間的長短，以及 能否保證對重要用戶的供電。d經(jīng)濟主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎上，還應使投資和年運行費 用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟效益。一般應當從以下

9、幾方面考慮：1)投資?。褐鹘泳€應簡單清晰，以節(jié)約開關電器數(shù)量，降低投資；要適當 采用限制斷路電流的措施，以便選用價廉的電器；二次控制與保護方式不應過 于復雜，以利于運行和節(jié)約二次設備的投資。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，正常運行時，電能損耗主要來自變 壓器，應經(jīng)濟合理地選擇變壓器的型式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增 加電能損耗。e擴建的可能性由于近年來，我國的經(jīng)濟建設高速發(fā)展，各地區(qū)的電力負荷的需求近年來 增加的很快，尤其是江蘇省沿江地區(qū)，電力需求增長很快。而本課題要設計的 變電站正好處于該地區(qū)，因此，

10、在選擇主接線時，要充分考慮到具有擴建的可 能性，并且預留出合適的擴建空間。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。每一條進出線回路都組成一個接線單元，每個 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。主母線的作用開關電器的配置線路有反饋電可能或為架空配電線應裝設 QS操作程序“先通后斷”原則合：QSBt QSLt QF ；分：QFt QSlt QSB。2）特點優(yōu)點：簡單、經(jīng)濟。接線簡單（設備少）、清晰、明了；布置、安裝簡單，配電裝置建造費用低；斷路器與隔離開關間易實現(xiàn)可靠的防誤閉鎖，操作安全、方便，母線故障的幾率低；易擴建和采

11、用成套式配電裝置。缺點：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）接線方法及運行方式見圖22）特點：可輪流檢修母線而不影響正常供電檢修任一母線側隔離開關時，只影響該回路供電工作母線發(fā)生故障后，所有回路短時停電并能迅速恢復供電可利用母聯(lián)斷路器代替引出線斷路器工作便于擴建由于雙母線接線的設備較多，配電裝置復雜，運行中需要用隔離開關切換電 路，容易引起誤操作；同時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，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行綜合分析：對圖1和圖1所示的方案I、n綜合比較，見表1 表1主接線方案比較項目方案I單母線方案II雙母線不會造成全所停電供電可靠調度靈活調度靈活技術保證對重要用戶的供電擴建方便任一斷路器檢修，該回便于試驗路必須停止工作易誤操作經(jīng)

13、濟占地少設備少設備多、配電裝置復雜投資和占地面大經(jīng)過綜合比較方案I在經(jīng)濟性上比方案n好，且調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；由整流裝置 供電的直流操作電源安全性高，但是經(jīng)濟性差。考慮到交流操作電源可使二次回路大大簡化，投資大大減少，且工作可靠, 維護方便。這里采用交流操作電源。7.1.2 高壓斷路器的控制和信號回路高壓斷路器的控制回路取決于操作機構的形式和操作電源的類別。結合上 面設備的

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

15、。7.2繼電保護的整定繼電保護要求具有選擇性，速動性，可靠性及靈敏性。由于本廠的高壓線路不很長，容量不很大，因此繼電保護裝置比較簡單。 對線路的相間短路保護，主要采用帶時限的過電流保護和瞬時動作的電流速斷 保護；對線路的單相接地保護采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設在變電所高壓母線上， 動作于信號。繼電保護裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線；繼電保護裝置的操作 方式采用交流操作電源供電中的“去分流跳閘”操作方式（接線簡單，靈敏可 靠）；帶時限過電流保護采用反時限過電流保護裝置。型號都采用 GL-25/10 。 其優(yōu)點是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時實現(xiàn)電流速斷保護，可采用交流 操作，運行簡單經(jīng)濟，投資大大降低。此次設計對變壓器裝設過電流保護、速斷保護裝置；在低壓側采用相關斷 路器實現(xiàn)三段保護。7.2.1變壓器繼電保護變電所內(nèi)裝有兩臺10/0.4kV 1000kV A的變壓器。低壓母線側三相短路電 流為Ik3） =28.213kA,高壓側繼電保護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作電流，動作時限和速斷電流倍數(shù)。a）過電流保護動作電流的整定：Krel =1.3,Kre =0.8, Kw =1 , Ki =200/5=40Il max -2 2Iint -4 1000kV A/（