500KV變電站畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計正文

1、摘 要本畢業(yè)設(shè)計是500kV500/220/35變電站工程電氣部分初步設(shè)計。其中500kV、220kV側(cè)采用 GIS方案，為了保證供電的可靠性和一次性滿足遠(yuǎn)期負(fù)荷的要求，按照遠(yuǎn)期負(fù)荷規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計建設(shè)，從而保證變電站能夠長期可靠供電。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的要求，綜合所學(xué)專業(yè)知識及變電站設(shè)計相關(guān)書籍的有關(guān)內(nèi)容，設(shè)計過程中完成了主變選擇、電氣主接線的擬定、短路計算、電氣設(shè)備選擇、配電裝置的規(guī)劃、繼電保護(hù)和自動裝置的規(guī)劃和防雷保護(hù)的規(guī)劃等主要工作。并且繪制了一套電氣圖紙電氣主接線圖、平面布置圖、配電裝置斷面圖。關(guān)鍵詞500kV變電站 GIS方案 電氣主接線 配電裝置AbstractThis gradua

2、te design thesis is a (500/220/35 )kV a declining to press to change to give or get an electric shock an electricity parts of first steps design. For the sake of dependable that guarantee the power supply with a request that contented long-term burthen, carries according to the forward the programmi

3、ng proceeding design developments, from but guarantee to change to give or get an electric shock can long-term dependable power supply.According to requirements of design task, comprehensive knowledge learned and the "Substation Design" and related books, the design process to complete the

4、 main lining selection, the development of main power, short circuit calculations, electrical equipment selection, power distribution equipment planning, relay protection and automatic protection devices and mine planning for planning major work. And draw a set of electrical drawings (electrical mai

5、n wiring diagram, with a total floor plan, power distribution unit cross section).Key words： 500kV substation GIS scheme main electrical connection power distribution equipment學(xué)習(xí)文檔 僅供參考目 錄1 引言12變電站原始資料分析22.1 設(shè)計的原始資料22.2 原始資料具體分析23 變電各電壓等級站電氣主接線選擇43.1 概述43.2 主接線的設(shè)計原則及基本要求43.3 電氣主接線的選擇64 主變壓器的選擇114.1

6、主變壓器選擇的有關(guān)規(guī)定及原則114.2 本設(shè)計主變壓器的選擇115 短路電流水平概述135.1 概述135.2 限制短路電流水平的措施135.3 短路電流水平136 電氣設(shè)備和導(dǎo)體的選擇146.1 電氣設(shè)備選擇的一般要求146.2 斷路器的選擇166.3 隔離開關(guān)的選擇206.4 互感器選擇216.5 電抗器的選擇246.6 電容器的選擇256.7 導(dǎo)體的選擇267 絕緣配合及過電壓保護(hù)297.1 500kV電氣設(shè)備的絕緣配合297.2 220kV電氣設(shè)備的絕緣配合317.3 35kV電氣設(shè)備的絕緣水平327.4 電氣設(shè)備外絕緣及絕緣子串泄露距離確實定337.5 直擊雷保護(hù)和接地338 電氣設(shè)

7、備布置及配電裝置348.1 500kV配電裝置348.2 220kV配電裝置348.3 主變壓器及35kV配電裝置359 電氣總平面布置3610 總結(jié)37參考文獻(xiàn)38謝 辭39附錄40學(xué)習(xí)文檔 僅供參考1 引言 近年來，電力在世界各國能源和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用日益增長，它已成為現(xiàn)代社會實用最廣、需要最快的能源。變電站的合理設(shè)計與建設(shè)是一個極其重要的組成部分。畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)幾年整個教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分，是反應(yīng)學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。是在走向工作崗位前對所學(xué)知識進(jìn)行的一次系統(tǒng)、全面的總結(jié)；同時將所學(xué)的專業(yè)理論應(yīng)用于實踐，用它解決實際問題，樹立工程觀念，結(jié)合工程特點，提高分析問題、解決問題的能力，并

8、力爭有所創(chuàng)新。針對自己的專業(yè)和工作單位情況選擇本畢業(yè)設(shè)計課題：南平500kV變電站工程電氣部分初步設(shè)計，為自己以后的工作打下一定的專業(yè)基礎(chǔ)，讓自己以后能盡快地適應(yīng)工作，融入工作環(huán)境中，更加得心應(yīng)手的工作，為以后的工作打下必需的基礎(chǔ)。鑒于所學(xué)的專業(yè)知識有限，只是對變電站電氣部分進(jìn)行初步的設(shè)計，初步設(shè)計將宏觀勾畫出工程概貌，控制工程投資，初步設(shè)計是工程設(shè)計中的主要階段。設(shè)計應(yīng)基本到達(dá)實際工程設(shè)計的要求，具有一定的可實踐性。此次設(shè)計是在多方面查閱有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，綜合運用所學(xué)理論知識，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書提供的資料，結(jié)合電力工程設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)等資料進(jìn)行設(shè)計的。主要內(nèi)容包括有電氣主接線方案確實定、

9、電氣設(shè)備的配置和選擇、高壓配電裝置的設(shè)計、還有相關(guān)圖紙的繪制。南平500kV變電站的配電裝置采用的是GIS，是一種新型的配電裝置，所以得更加需要看關(guān)于GIS的資料。 通過此次畢業(yè)設(shè)計樹立工程觀點，了解現(xiàn)代變電站的電能變換過程及其特點，掌握變電站電氣主系統(tǒng)的設(shè)計方法，并在分析、計算和解決實際工程能力等方面得到鍛煉。同時還進(jìn)一步熟悉了AutoCAD等一些繪圖軟件的應(yīng)用，為以后從事電氣設(shè)計，運用管理和科研工作，奠定必要的理論基礎(chǔ)。 在為期13周的畢業(yè)設(shè)計中，我學(xué)會了很多書本上沒有的東西，本著塌實嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度去做畢業(yè)設(shè)計，查閱相關(guān)的資料，在指導(dǎo)老師方老師的指導(dǎo)下，獨立了完成所有規(guī)定的設(shè)計內(nèi)容。但由于本人

10、水平有限，經(jīng)驗不足，難免有錯誤，懇請各位老師同學(xué)的指導(dǎo)，以便在今后的學(xué)習(xí)工作中改正。2 變電站原始資料分析 2.1 設(shè)計的原始資料設(shè)計題目:南平500kV變電站工程電氣部分初步設(shè)計建設(shè)地點:福建省南平建甌市 項目概況:站址概況：位于南平市建甌市小松鎮(zhèn)湖頭村陳田自然村西側(cè)的山坡上，南距建甌市城關(guān)9.1km，地勢平坦寬闊。站區(qū)總用地9.30hm2，其中站區(qū)圍墻內(nèi)用地6.57hm2，進(jìn)站道路用地1.1hm2，圍墻外用地1.63hm;土石方挖填總量為31.86萬m3(松方，下同)，其中挖方量15.93萬m3，表層土量2.12萬m3，填方量13.81萬m3，土石方基本平衡，不設(shè)棄渣場。變電站規(guī)劃：分兩期

11、建設(shè)：本期1*750MVA采用3臺單相三繞組自耦無載調(diào)壓變壓器，500kV出現(xiàn)2回，分別為至寧德1回、至三明1回；220kV出線7回；最終規(guī)模4*750MVA，500kV出線8回，220kV出線16回。無功補(bǔ)償方案：500kV電壓級：為1組高壓電抗器，其容量為150Mvar；35kV電壓級：為1組電抗器, 容量為60Mvar；2組電容器，容量為60Mvar。各級電壓的短路電流水平： 500kV短路電流水平按63kA 考慮； 220kV短路電流水平按50kA 考慮； 35kV短路電流水平按40kA 考慮；設(shè)備和導(dǎo)體選擇，以及間隔寬度等，均按上述短路電流水平進(jìn)行校核。工程總投資25310萬元，其中

12、土建投資3532萬元。500kV和220kV側(cè)采用GIS方案2.2 原始資料具體分析 由于本設(shè)計是500kV變電站GIS方案，我們首先得對GIS設(shè)備有一定的了解。2.2.1 GIS設(shè)備概述GIS(gas insulated substation)是氣體絕緣全封閉組合電器的英文簡稱。GIS由斷路器、隔離開關(guān)、 接地開關(guān)、互感器 、避雷器 、 母線、連接件和出線終端等組成，這些設(shè)備或部件全部封閉在金屬接地的外殼中，在其內(nèi)部充有一定壓力的SF6絕緣氣體，故也稱SF6全封閉組合電器。GIS設(shè)備自20世紀(jì)60年代實用化以來，已廣泛運行于世界各地。GIS不僅在高壓、超高壓領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，而且在特高壓領(lǐng)域也

13、被使用。與常規(guī)敞開式變電站相比，GIS的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、可靠性高、配置靈活、安裝方便、安全性強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，維護(hù)工作量很小，其主要部件的維修間隔不小于20年。 目前，GIS國外生產(chǎn)廠家主要有ABB、東芝、三菱、日立、西門子、阿爾斯通等，國內(nèi)生產(chǎn)廠家有西開、沈高、平高等。我國通過技術(shù)引進(jìn)，消化吸收，目前已掌握500千伏GIS的設(shè)計制造技術(shù)。自主研發(fā)的1000千伏GIS(包括核心部件滅弧室和操動機(jī)構(gòu))將完全自主設(shè)計制造，預(yù)計2009年6月可提供產(chǎn)品。 GIS制造技術(shù)在不斷進(jìn)步和發(fā)展，40多年來，各GIS生產(chǎn)廠家圍繞著提高經(jīng)濟(jì)性和可靠性這兩個主要目標(biāo)，在元件結(jié)構(gòu)、組合形式、制造工藝

14、以及使用和維護(hù)方面進(jìn)行了大量研究、開發(fā)。隨著大容量單壓式SF6斷路器的研制成功和氧化鋅避雷器的應(yīng)用，GIS的技術(shù)性能與參數(shù)已超過常規(guī)開關(guān)設(shè)備，并且使結(jié)構(gòu)大大簡化，可靠性大大提高，為GIS進(jìn)一步小型化創(chuàng)造了十分有利的條件。本設(shè)計選擇的GIS 型號為ABB公司的設(shè)備。2.2.2 設(shè)計初步分析設(shè)計中站區(qū)總用地9.30hm2，其中站區(qū)圍墻內(nèi)用地6.57hm2，進(jìn)站道路用地1.1hm2，圍墻外用地1.63hm，工程總投資25310萬元，其中土建投資3532萬元。由此可見本變電站設(shè)計占地面積較小，從資金上考慮可滿足和先進(jìn)性上的要求，而采用GIS設(shè)備。根據(jù)原始資料可知本變電站規(guī)劃中本期1臺750MVA，50

15、0kV出現(xiàn)2回，220kV出線7回，遠(yuǎn)景為4臺750MVA，500kV出線8回，220kV出線16回。因此本設(shè)計的電氣主接線為500kV側(cè)一臺半斷路器接線，220kV側(cè)雙母線接線，而35kV電壓級：為1組電抗器, 容量為60Mvar；2組電容器，容量為60Mvar，可選用單母線接線。3 變電各電壓等級站電氣主接線選擇3.1 概述變電站電氣主接線是多種主要電氣設(shè)備如變壓器、隔離開關(guān)、斷路器、互感器、母線、避雷器等按一定順序要求連接而成的，是變換和分配電能的電路，稱為變電站一次接線。將電路中各種電氣設(shè)備統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號繪制成的電氣連結(jié)圖，稱為電氣主接線圖。變電站的電氣主接線是電力系統(tǒng)接

16、線的主要部分。主接線確實定對變電所的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運行以及對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)擬定等都有著密切的關(guān)系。由于發(fā)電、變電、輸配電和用電是同時完成的，所以主接線設(shè)計的好壞不僅影響電力系統(tǒng)和變電站本身，同時也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線設(shè)計是一個綜合性問題。 3.2 主接線的設(shè)計原則及基本要求3.2.1 主接線的設(shè)計原則 根據(jù)4220-500KV變電站設(shè)計技術(shù)規(guī)程DLT 5218-2005規(guī)定，變電站電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電站在電力系統(tǒng)中的地位、電壓等級、回路數(shù)、所選設(shè)備特點、負(fù)荷性質(zhì)等因素確定，滿足運行可靠性，簡單靈活，操作方便，節(jié)約投資等要求。變電站在電力系統(tǒng)中

17、的地位和作用變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素，變電站是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電站、企業(yè)變電站還是分支變電站，由于他們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的技術(shù)要求也不同。1考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電站主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù)5-10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布，負(fù)荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回數(shù)。2考慮負(fù)荷的重要性分布和出線回數(shù)多少對主界線的影響對一級負(fù)荷必須布兩個獨立的電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，應(yīng)保證全部一級負(fù)荷不間斷供電；對二級負(fù)荷，一般有兩個電

18、源供電，且當(dāng)一個電源失去后，能保證大部分二級負(fù)荷供電，三級負(fù)荷一般只需一個電源供電。3考慮主變臺數(shù)對主接線的影響變電站主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變電所，基于傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高，而容量小的變電所，其傳輸容量小，對住接線的可靠性、靈活性要求低。4考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響發(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，故障停運情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如：當(dāng)斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當(dāng)線路故障時，允許切除線路、變

19、壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。3.2. 2主接線設(shè)計的基本要求1.可靠性1) 研究主接線可靠性應(yīng)注意的問題：a、 應(yīng)重視國內(nèi)外長期運行實踐經(jīng)驗及其可靠性的定性分析；b、 主接線的可靠性包括一次部分和二次部分在運行中的可靠性的綜合；c、 主接線的可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的可靠性程度，采用可靠性能高的電氣設(shè)備可以簡化接線。2) 可靠性的具體要求：a、 斷路器檢修時，不影響對系統(tǒng)的供電；b、 斷路器或母線故障及母線檢修時，盡量減少可停運回路數(shù)和停用時間，并且保證一級負(fù)荷及全部或大部分二級負(fù)荷供電；c、 盡量防止全部停運的可能性。2. 靈活性主接線的靈活性有以下幾方面的要求：1調(diào)度要求，可

20、以靈活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負(fù)荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下，檢修方式下以及特殊運行方式下的調(diào)度要求。2檢修要求，可以方便地停運斷路器，母線及其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修且不致于影響對用戶的供電。3.經(jīng)濟(jì)性:1投資省a.主接線力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、互感器、避雷器等一次設(shè)備。b.要能使斷電保護(hù)和二次回路不過于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。c.要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器。d.如能滿足系統(tǒng)安全運行及繼電保護(hù)要求，110kV及以下終端或分支變電所可采用簡易電器。2占地面積小主接線設(shè)計要為配電裝置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。3電能損失小經(jīng)濟(jì)合理的選

21、擇主變壓器的種類、容量和數(shù)量，要防止因兩次變壓而增加電能損失。3.3 電氣主接線的選擇3.3.1 主接線的預(yù)定方案變電站電壓等級為500/220/35kV。 500kV部分8回出線；220kV部分16回出線；35kV部分2組電容器。根據(jù)主接線設(shè)計必須滿足供電可靠性、保證電能質(zhì)量、滿足靈活性和方便性、保證經(jīng)濟(jì)性的原則，初步擬定兩種主接線方案。3.3.2 對500kV側(cè)接線方式的論證我國330500kV超高壓配電裝置采用的接線有：雙母線三分段或四分段接線、一臺半斷路器接線、變壓器母線接線和35角形接線。本設(shè)計500kV側(cè)擬采用雙母線四分段如圖1-2所示和一臺半斷路器接線兩種接線的比較如下：1.雙母

22、線接線：雙母線三分段或四分段接線330500kV超高壓配電裝置接線的可靠性要求比較高，為限制故障范圍，當(dāng)進(jìn)出線為6回及以上時，一般采用雙母線三分段或四分段的接線。(1)故障停電范圍當(dāng)一段母線故障或連接在母線的進(jìn)出線斷路器故障時，停電范圍不超過整個母線的三分之一或四分之一；當(dāng)一段母線故障并且分段或母聯(lián)斷路器拒動時，停電范圍不超過整個母線的三分之二或二分之一。采用雙母線三或四分段接線時，要注意解決分段后母線保護(hù)的復(fù)雜性問題。(2)分段原則330500kV雙母線線接線按以下原則分段；為保證供電可靠，每段母線接23個回路。1)當(dāng)最終進(jìn)出線回路數(shù)為67回時，宜采用雙母線三分段接線，并裝設(shè)兩臺母聯(lián)路斷路器

23、；當(dāng)回路數(shù)為8回及以上時，宜采用雙母線四分段接線。圖3-1 500kV雙母線四分段接線2.一臺半斷路器接線一臺半斷路器接線是一種設(shè)有多回路集結(jié)點、一個回路由兩臺斷路器供電的雙重連接的多環(huán)形接線，是現(xiàn)代國內(nèi)外大型電廠和變電所超高壓配電裝置廣泛應(yīng)用的一種接線。(1)一臺半斷路器接線的特點1) 有高度可靠性。每一回路由兩臺斷路器供電，發(fā)生母線故障時，只跳開與此母線相連的所有斷路器，任何回路不停電。在事故與檢修相重合情況下的停電回路不會多于兩回。2)運行調(diào)度靈活性。正常時兩組母線和全部斷路器都投入工作，從而形成多環(huán)形 供電，運行調(diào)度靈活。3)操作檢修方便。隔離開關(guān)僅供檢修使用，防止了將隔離開關(guān)作操作用

24、時的倒閘操作。檢修斷路器時，不需要帶旁路的倒閘操作。檢修母線時，不需切換回路。圖3-2 一臺半斷路器接線3. 主接線方案的比較 為了確定出技術(shù)上合理，經(jīng)濟(jì)上可行的最終方案，現(xiàn)將雙母線四分段接線與一臺半斷路器接線的優(yōu)缺點進(jìn)整理，并逐項比較，如表3-4所示。表3-1 雙母線四分段接線與一臺半斷路器接線技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較雙母線四分段接線一臺半斷路器接線可靠性(1) 任何斷路器檢修，影響用戶的供電；(2) 任何一臺斷路器檢修和另一臺斷路器故障或拒動時，切除兩回以上的線路；(3) 任一母線故障，1/4電源和負(fù)荷停電，分段或母聯(lián)斷路器故障，有1/2電源和負(fù)荷停電(1) 任何斷路器檢修，不影響用戶的供電；(2)

25、任何一臺斷路器檢修和另一臺斷路器故障或拒動時，不切除兩回以上的的線路；(3)任一段母線故障，不影響進(jìn)出線的供電靈活性(1) 不形成多環(huán)供電，一個回路由一臺斷路器供電，調(diào)度較不方便；(2) 隔離開關(guān)作為操作電器，需要進(jìn)行倒換操作，易造成誤操作；(3) 在沒有旁路設(shè)施時，檢修斷路器，要向調(diào)度部門報告；(4) 成對雙回線路可能要交叉；(5) 擴(kuò)建較方便(1) 形成多環(huán)狀供電，一個回路由兩臺斷路器供電，調(diào)度靈活，但增加了斷路器維護(hù)工作量；(2) 隔離開關(guān)只作為檢修電器，不需要進(jìn)行倒換操作；(3) 檢修斷路器時，可任意停下檢修；(4) 成對雙回線路可按地理位置布置在不同串上，減少交叉；(5) 擴(kuò)建同樣方

26、便經(jīng)濟(jì)性(1) 進(jìn)出線共8回及以上時，雙母線四分段接線較廉價進(jìn)出線8回時，共需16臺斷路器；(2) 占地面積較大(1) 進(jìn)出線共8回及以上時，一臺半斷路器接線較貴進(jìn)出線8回時，共需18臺斷路器；(2) 占地面積較小由于500kV側(cè)有8回出線，采用雙母線四分段時要用到的斷路器臺數(shù)為16臺；采用一臺半斷路器時要用到的斷路器臺數(shù)為 18 臺；斷路器臺數(shù)相差2臺，而一臺半斷路器接線的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于雙母線四分段接線，綜上所述，500kV側(cè)采用一臺半斷路器接線方式。3.3.3 對220kV側(cè)接線方式的選擇220KV側(cè)擬采用雙母線分段接線。1.雙母線分段接線優(yōu)點：雙母線分段接線中，每個回路均通過一臺斷路器和

27、兩組隔離開關(guān)，連接到兩組母線上，電源和出線可均勻地分布在兩組母線上，普遍適用于6220KV電壓等級的配電裝置中，此接線有以下幾個優(yōu)點：1可以輪流檢修母線而不影響供電，只需將要檢修的那組母線上所連接的電源和線路通過兩組母線隔離開關(guān)的倒閘操作，全部切換到另一組母線上。2檢修任一母線的隔離開關(guān)時，只停該回路。當(dāng)某一回路的一組母線隔離開關(guān)發(fā)生故障時，只要將該隔離開關(guān)所在的回路和所連接的母線停電，就可以對該隔離開關(guān)進(jìn)行檢修，不影響其它回路。3一組母線故障后，能迅速恢復(fù)該母線所連接回路的供電，即被切除回路可迅速恢復(fù)送電。4運行高度靈活。電源和線路可以任意分配在某一組母線上，能夠靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式

28、和潮流變化的要求。5擴(kuò)建方便。雙母線接線方式可以沿著預(yù)備的擴(kuò)建端向左右擴(kuò)建，而不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，也不會引起原有回路的停電。6便于實驗。在個別回路需單獨進(jìn)行實驗時，可將該回路單獨接至一組母線上。2. 雙母線分段接線也有自己的缺點：1任一臺斷路器拒動，將造成與該斷路器相連母線上其它回路的停電。2一組母線檢修時，全部電源及線路都集中在另一組母線上，假設(shè)該母線再故障，將造成全停事故。3母聯(lián)斷路器故障，將造成配電裝置全停。4當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為切換電器，容易發(fā)生誤操作。5在檢修任一進(jìn)出線回路的斷路器時，將使該回路停電。3.當(dāng)220kV進(jìn)出線回路甚多時，根據(jù)1電力工程電氣設(shè)計

29、手冊1(電氣一次部分)母線分段原則：1當(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)為1014回時，在一組母線上用斷路器分段三分段接線。2當(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)為15回及以上時，兩組母線上均用斷路器分段四分段接線。3在雙母線分段接線中，均裝設(shè)兩臺母聯(lián)兼斷路器。圖3-3 220kv雙母線四分段接線本變電站220kV配電裝置出線回數(shù)為16回，主要從可靠性和靈活性考慮可以采用雙母線四分段接線方式。綜合以上分析，本變電所220KV側(cè)選用雙母線四分段接線方式3.3.4 對35kV千伏側(cè)接線方式的論證當(dāng) 330500kV 變電站低壓側(cè)無功補(bǔ)償設(shè)備為并聯(lián)電容器、電抗器時，可采用單母線，各變壓器低壓側(cè)母線之間不作連接。本設(shè)計中低壓側(cè)35kV采用單母

30、線接線方式，接線簡單清晰、設(shè)備少，布置簡單，經(jīng)濟(jì)，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。 綜上所述：該變電所500kV側(cè)采用一臺半斷路器接線方式； 220kV側(cè)采用雙母線四分段接線方式 35 kV側(cè)采用單母線接線方式4 主變壓器的選擇4.1 主變壓器選擇的有關(guān)規(guī)定及原則在各級電壓等級的變電站中，變壓器是主要電氣設(shè)備之一，擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進(jìn)行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，確定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運行的保證。特別是我國當(dāng)前的能源政策是開發(fā)與節(jié)約并重，近期以節(jié)約為主。因此，在確保安全可靠供電的基礎(chǔ)上，確定變壓器的經(jīng)濟(jì)容量，提高網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)運行素質(zhì)將具有明顯的經(jīng)濟(jì)意義。為保證供電的可靠性和經(jīng)濟(jì)性

31、，變電站一般裝設(shè)三臺主變壓器。故本變電站選擇三臺主變。1 主變壓器容量和臺數(shù)的選擇，應(yīng)根據(jù)3 220-500KV變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程DL/T 5218-2005有關(guān)規(guī)定和審批的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計決定。凡裝有兩臺(組)及以上主變壓器的變電站，其中一臺(組)事故停運后，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負(fù)荷的70%，在計及過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷。如變電站有其他電源能保證變壓器停運后用戶的一級負(fù)荷，則可裝設(shè)一臺主變壓器。2 與電力系統(tǒng)連接的220330kV 變壓器，假設(shè)不受運輸條件的限制，應(yīng)選用三相變壓器。500kV 主變壓器選用三相或單相，應(yīng)根據(jù)該變電站在系統(tǒng)中的地位、作用

32、、可靠性要求和制造條件、運輸條件等，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。當(dāng)選用單相變壓器組時，可根據(jù)系統(tǒng)和設(shè)備情況確定是否裝設(shè)備用相；此時，也可根據(jù)變壓器參數(shù)、運輸條件和系統(tǒng)情況，在一個地區(qū)設(shè)置一臺備用相。3 條根據(jù)電力負(fù)荷發(fā)展及潮流變化，結(jié)合系統(tǒng)短路電流、系統(tǒng)穩(wěn)定、系統(tǒng)繼電保護(hù)、對通信線路的危險影響、調(diào)相調(diào)壓和設(shè)備制造等具體條件允許時，應(yīng)采用自耦變壓器。當(dāng)自耦變壓器第三繞組接有無功補(bǔ)償設(shè)備時，應(yīng)根據(jù)無功功率潮流，校核公用繞組的容量。4、220330kV 具有三種電壓的變電所中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均到達(dá)該變壓器額定容量的15%以上，或者第三繞組需要裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備時，均宜采用三繞組變壓器。4.2 本

33、設(shè)計主變壓器的選擇根據(jù)以上主變選擇的一般原則，選擇本變電站的主變壓器：本變電站為地方一次變電站，有4臺750MW自耦變壓器,根據(jù)容量可以選擇出主變壓器。表4-1 變壓器參數(shù)主變型號ODFPS-250000/500額定容量250/250/80MVA額定電壓536/3/230/3±2*2.5%）/36 kV 短路阻抗電壓%U1-2%=12,U2-3%=30,U1-3%=42型式單相、三繞組自耦、無載調(diào)壓連接組別YNa0d115 短路電流水平概述5.1 概述在電力系統(tǒng)可能發(fā)生的各種故障中，危害較大且發(fā)生概率較高的是短路故障。短路故障分為三相短路、兩相短路、單相接地短路及兩相接地短路。發(fā)生短

34、路對電力系統(tǒng)的正常運行和電力設(shè)備有很大危害。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1、發(fā)生短路時，短路回路中的電流大大增加。假設(shè)在發(fā)電機(jī)發(fā)生短路時，流過定子繞組的短路電流最大值可達(dá)發(fā)電機(jī)額定電流的1015倍。過大的短路電流，其熱效應(yīng)會引起導(dǎo)體或絕緣的損壞；同時電動力效應(yīng)也可能使導(dǎo)體變形或損壞；2、短路引起電網(wǎng)中電壓降低，結(jié)果可能使部分用戶的供電受到破壞，用電設(shè)備不能正常工作；3、不對稱短路引起的不平衡電流，將產(chǎn)生不平衡磁通，會在附近的平行通信線路內(nèi)感應(yīng)出電動勢，造成對通信系統(tǒng)的干擾，威脅人身和設(shè)備安全；4、短路可能造成最嚴(yán)重的后果是破壞系統(tǒng)的為定性。5.2 限制短路電流水平的措施短路是電力系統(tǒng)中比較常發(fā)生的

35、故障。短路電流直接影響電器的安全，危害主接線的運行，特別是高壓系統(tǒng)中，短路電流可以到達(dá)幾萬安至幾十萬安。為使電氣設(shè)備能承受短路電流的沖擊，合理的選擇電氣設(shè)備，在主接線設(shè)計時，因考慮采取限制短路電流的措施。1.裝設(shè)限流電抗器裝設(shè)限流電抗器限制短路電流，常用于發(fā)電廠和變電站610kV配電裝置。2.采用低壓分裂繞組變壓器當(dāng)發(fā)電機(jī)容量較大時，采用采用低壓分裂繞組變壓器組成擴(kuò)大單元接線，以限制短路電流。本設(shè)計是變電站設(shè)計且采用單相三繞組自耦變壓器。3.采用不同的主接線形式和運行方式為減小短路電流，可選用計算阻抗較大的接線形式和運行方式。在降壓變電站中可采用變壓器低壓側(cè)分裂運行方式，即所謂”母線硬分段”接

36、線方式。5.3 短路電流水平根據(jù)本設(shè)計的規(guī)定各級電壓水平：500kV短路電流水平按63kA 考慮； 220kV短路電流水平按50kA 考慮； 35kV短路電流水平按40kA 考慮； 6 電氣設(shè)備和導(dǎo)體的選擇6.1 電氣設(shè)備選擇的一般要求6.1.1 一般原則1、應(yīng)該滿足正常運行、檢修、斷路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展；2、應(yīng)當(dāng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗；3、應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；4、與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致；5、同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種；6、選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊條件情況下，6.1.2 技術(shù)條件長期工作的條件1.額定電壓通常，規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最

37、高工作電壓為設(shè)備額定電壓的1.11.5倍，而電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運行電壓波動，一般不超過電網(wǎng)的額定電壓的1.5倍。因此，在選擇電氣設(shè)備時，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓UN不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓UNS的條件選擇，即：UNUNS2.額定電流電氣設(shè)備的額定電流IN是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長期允許電流IN應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax，即 應(yīng)為發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器的額定電流的1.05倍；假設(shè)變壓器有可能過負(fù)荷運行時，應(yīng)按負(fù)荷確定1.32倍變壓器額定電流?；芈返淖畲蟪掷m(xù)工作電流按下式計算：=1.05 母線最大流通容量；變壓器出口側(cè)額定電壓(KV)。3.開斷電流的

38、選擇主變壓器高壓側(cè)斷路器額定開斷電流滿足：當(dāng)斷路器較系統(tǒng)短路電流大很多時，簡化計算可用進(jìn)行選擇高壓斷路器的額定電流；開斷瞬間的短路電流周期分量；斷路電流值。4.斷路器關(guān)合電流的選擇主變壓器高壓側(cè)斷路器額定關(guān)合電流滿足： iNclish =2×1.8×it iNcl斷路器的額定關(guān)合短路電流最大沖擊電流值 it-短路電流短路穩(wěn)定條件1.校驗的一般原則1電器再選定后應(yīng)該按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動、熱穩(wěn)定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流。2用熔斷器保護(hù)的電器可不驗算熱穩(wěn)定。2.短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電器時，電氣設(shè)備各部件溫度或發(fā)熱效應(yīng)應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定

39、條件為：短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；、電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間。短路電流周期分量引起的熱效應(yīng)Qk按下式計算： = 短路電流在0秒時的周期分量有效值kA； 短路電流在2秒時的周期分量有效值kA； 短路電流在4秒時的周期分量有效值kA； 短路持續(xù)時間。當(dāng)為多支路向短路點供給短路電流時，不能采用先算出每個支路的熱效應(yīng)Qk然后在相加的疊加法則。而應(yīng)先求出電流和，再求總的熱效應(yīng)。在利用式時，、分別為各個支路短路電流之和，即：=3.動穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定條件為：或式中：、短路沖擊電流幅值及其有效值；、電器允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。6.2 斷

40、路器的選擇 500kV GIS方案中母線電流按暫定電流4000A考慮，220kV電流按暫定電流4000A考慮，35kV無功補(bǔ)償側(cè)電流也按暫定電流2500A考慮。 6.2.1 斷路器選擇的技術(shù)條件1.斷路器種類和型式的選擇本次設(shè)計的變電站為500/220/35kV變電站，有500kV，220kV和35kV三個電壓等級，根據(jù)規(guī)程規(guī)定：在220kV-500kV電壓等級的配電裝置中，主要選用少油斷路器、SF6斷路器和真空斷路器。下面主要在結(jié)構(gòu)特點，技術(shù)性能特點和運行維護(hù)特點三個方面對這三種斷路器進(jìn)行了比較。表6-1斷路器比較類別結(jié)構(gòu)特點技術(shù)性能特點運行維護(hù)特點少油式斷路器油量少，油主要用作滅弧介質(zhì)，對

41、地絕緣主要依靠固體介質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡單制造方便；可配用電磁操作機(jī)構(gòu)、液壓操作機(jī)構(gòu)或彈簧操作機(jī)構(gòu)；積木式結(jié)構(gòu)，可制成各種電壓等級產(chǎn)品開斷電流大，對35kV以下可采用并聯(lián)回路以提高額定電流；35kV以上為積木式結(jié)構(gòu)；全開斷時間短運行經(jīng)驗豐富，易于維護(hù)；噪聲低；油量少；易劣化，需配備一套油處理裝置壓縮空氣斷路器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝和材料要求高；以壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)以及弧隙絕緣介質(zhì)；操作機(jī)構(gòu)和斷路器合為一體；體積和重量比較小額定電流和開斷能力都可以做得較大，適于開斷大容量電路；動作快、開斷時間短噪聲較大；維修周期長，無火災(zāi)危險，需要一套壓縮空氣裝置作為氣源；價格較高SF6斷路器結(jié)構(gòu)簡單，但工藝及密封要求嚴(yán)格，

42、對材料要求高；體積小、重量輕；有屋外敞開式及屋內(nèi)落地罐式之別，更多用于GIS封閉式組合電器額定電流和開斷能力都可以做得較大；開斷性能好，可適于各種工況開斷；SF6氣體滅弧、絕緣性能好，故斷口電壓較高；斷口開距小噪聲低，維護(hù)工作量??；不檢修間隔期長；價格較高；運行穩(wěn)定安全可靠，壽命長高壓斷路器的操動機(jī)構(gòu)，大多數(shù)是由制造廠配套供給，僅部分少油斷路器有電磁式、彈簧式或液壓式等幾種形式的操作機(jī)構(gòu)的可供選擇。一般電磁式操動機(jī)構(gòu)需配專用的直流合閘電源，但其結(jié)構(gòu)簡單可靠；彈簧式結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，調(diào)整需求較高；液壓操動機(jī)構(gòu)加工精度要求較高，操動機(jī)構(gòu)的形式，可根據(jù)安裝調(diào)試方便和運行可靠性進(jìn)行選擇。由于本設(shè)計為500

43、kV變電站GIS方案要求運行的可靠性高，并且短路時間內(nèi)不能檢修，SF6斷路器滿足以上的要求，因此選定SF6斷路器。6.2.2 額定電壓和額定電流的選擇變電站主變壓器高壓側(cè)斷路器：電網(wǎng)的額定電壓：電氣設(shè)備的額定電壓：，即額定電流：INImax電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流按暫定電流考慮：變電站主變壓器中壓側(cè)斷路器：額定電壓：電氣設(shè)備的額定電壓：，即 電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流按暫定電流考慮：電氣設(shè)備的額定電流：即：變電站主變壓器低壓側(cè)斷路器：額定電壓電氣設(shè)備的額定電壓：，即電網(wǎng)的最大負(fù)荷按暫定電流考慮電流： =2500A電氣設(shè)備的額定電流：即：IN 2500A6.2.3 開斷電流的選擇主變壓器高壓側(cè)斷路器額定開斷電

44、流滿足：當(dāng)斷路器較系統(tǒng)短路電流大很多時，簡化計算可用進(jìn)行選擇高壓斷路器的額定開斷電流；開斷瞬間的短路電流周期分量；斷路電流值。500kV 220kV 35kV 6.2.4 斷路器關(guān)合電流的選擇主變壓器高壓側(cè)斷路器額定關(guān)合電流滿足：iNcl 斷路器的額定關(guān)合電流短路電流最大沖擊電流值500kV側(cè)：=2×1.8×63=160kA220kV側(cè)：=2×1.8×50=125kA350kV側(cè)：=2×1.8×40=100kA500kV 220kV 35kV 表6-2斷路器參數(shù)：設(shè)備名稱安裝地點額定電壓UN（kV）額定電流IN(kA)2s熱穩(wěn)定電流(

45、kA)動穩(wěn)定電流峰值( kA)隔離開關(guān)線路主變550400063160線路252400050125分段母聯(lián)主變電抗40.5250040100電容6.2.5 短路熱穩(wěn)定校驗主變壓器高壓側(cè)斷路器短路熱穩(wěn)定校驗滿足：It2Qk500kV側(cè) QkI2t×2=632×2(kA)2.S 220kV側(cè) QkI2t×2=502×2(kA)2.S 6.2.6 動穩(wěn)定校驗主變壓器高壓側(cè)斷路器短路動穩(wěn)定校驗滿足：500kV 220kV 35kV 滿足條件綜上可知：所選斷路器滿足要求。6.3 隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)的選擇，除了不校驗開斷能力外，其余與斷路器的選擇相同，因為隔離開

46、關(guān)與斷路器串聯(lián)在回路中，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)短路故障時，對隔離開關(guān)的影響完全取決于斷路器的開斷時間，故計算數(shù)據(jù)與斷路器選擇時的計算數(shù)據(jù)完全相同。1隔離開關(guān)額定電壓UN大于電網(wǎng)電壓UNs，UNUNs2隔離開關(guān)的額定電流IN應(yīng)大于或等于它的最大持續(xù)工作電流Imax，INImax3型式和結(jié)構(gòu)4動穩(wěn)定校驗隔離開關(guān)的極限通過電流峰值ies應(yīng)不小于三相短路時通過斷路器的沖擊電流ish即iesish5熱穩(wěn)定校驗隔離開關(guān)的短時允許發(fā)熱量應(yīng)不小于短路期內(nèi)短路電流發(fā)出的熱量： It2Qk6.3.1 隔離開關(guān)安裝位置及應(yīng)用的形式 500kV、220kV采用GIS設(shè)備，隔離開關(guān)在GIS內(nèi)部不考慮安裝位置。35kV：母線隔離開關(guān)采

47、用雙柱水平開啟式隔離開關(guān)單接地和雙接地表6-3隔離開關(guān)技術(shù)參數(shù)設(shè)備名稱安裝地點額定定電壓UN（kV）額定的電流IN(kA)2s熱穩(wěn)定電流kA動穩(wěn)定電流峰值 kA隔離開關(guān)線路主變550400063160線路252400050125分段母聯(lián)主變電抗40.5250040100電容6.3.2 動穩(wěn)定校驗隔離開關(guān)的極限通過電流峰值ies應(yīng)不小于三相短路時通過斷路器的沖擊電流ish即iesish 動穩(wěn)定校驗： 500kV側(cè) ishies=160kA 220kV側(cè) ishies=125kA 35kV 側(cè) ishies=100kA 滿足條件6.3.3 熱穩(wěn)定校驗隔離開關(guān)的短時允許發(fā)熱量應(yīng)不小于短路期內(nèi)短路電流

48、發(fā)出的熱量：It2Qk熱穩(wěn)定校驗： 500kV側(cè) QkI2t×2=632×2(kA)2.S 220kV側(cè) QkI2t×2=502×2(kA)2.S 35kV 側(cè) QkI2t×2=402×2(kA)2.S 滿足條件6.4 互感器選擇互感器的作用:1. 一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓100V和小電流5A或1A，使測量儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價格廉價和便于屏內(nèi)安裝。2. 二次設(shè)備與高壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身的安全。6.4.1 確度等級和副邊負(fù)荷選擇規(guī)定如下：1裝設(shè)在發(fā)電機(jī)

49、、電力變壓器、調(diào)相機(jī)、廠用饋線、出線等回路中的電度表及所有用于計算電費的電度表用電流互感器，其準(zhǔn)確度等級為0.5級。2供運行、監(jiān)視、估算電能的電度表、功率表和電流表用電流互感器，其準(zhǔn)確度等級為1。3供指示被測數(shù)值是否存在或大致估計被監(jiān)視數(shù)值的表計用的電流互感器，其準(zhǔn)確度等級為3或10級。4 .保護(hù)用電流互感器按用途可分為穩(wěn)態(tài)保護(hù)用P和暫態(tài)保護(hù)用TP兩類：穩(wěn)態(tài)保護(hù)用電流互感器的準(zhǔn)確級常用有5P和10P，暫態(tài)保護(hù)用電流互感器的準(zhǔn)確級分為TPX、TPY、TPZ三個級別。500kV高壓線路負(fù)荷很大，為確保系統(tǒng)穩(wěn)定，需要快速切除故障，其準(zhǔn)確級選TPZ。6.4.2 電流互感器的選擇 電流互感器應(yīng)按以下技術(shù)

50、條件選擇： 1按一次額定電流和額定電壓選擇：,UNUNs 式中、為電流互感器的一次額定電壓和額定電流2.二次額定電流的選擇電流互感器的二次額定電流有5A和1A兩種，一般弱電系統(tǒng)用1A，強(qiáng)電系統(tǒng)用5A。3.電流互感器種類和型式的選擇 在選擇互感器時，應(yīng)根據(jù)安裝地點如屋內(nèi)、屋外和安裝方式如穿墻式、支持式、裝入式等選擇其形式。4.電流互感器準(zhǔn)確級和額定容量的選擇為了保證互感器的準(zhǔn)確性，互感器二次側(cè)所接負(fù)荷容量S2N大于該準(zhǔn)確級所規(guī)定的額定容量I22NZ2L, S2NI22NZ2L I22NZ2L=ra+rre+rL+rc 5.熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗 I2tQk表6-4 電流互感器的參數(shù):設(shè)備名稱安裝地點

51、額定定電壓UN（kV）額定的電流IN(A)1s熱穩(wěn)定電流kA動穩(wěn)定電流峰值 kA電流互感器線路主變500400063160線路220250050125分段母聯(lián)4000主變4000電抗3525004063電容6.4.3 電流互感器熱穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定以1s允許通過熱穩(wěn)定電流ItI2tQk500kV QkI2t×1=632×1(kA)2.S 220kV QkI2t×1=502×1(kA)2.S 35kV QkI2t×1=402×1(kA)2.S 滿足條件6.4.4 電流互感器動穩(wěn)定校驗500kV ies=163kA220kV 35kV ish

52、ies=100kA滿足條件6.4.5 電壓互感器的選電壓感器應(yīng)按以下技術(shù)條件選擇1.裝置種類和形式的選擇電壓互感器的形式和種類應(yīng)根據(jù)安裝地點和使用條件進(jìn)行選擇。6-35KV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器，110-220KV及以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級滿足需求時，一般采用電容式電壓互感器。需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時，應(yīng)選用三相五柱式電壓互感器或具有等三繞組的單相電壓互感器組。對500kV采用的3/2接線，應(yīng)在每條母線上裝設(shè)一組單相電壓互感器，每回出線上裝設(shè)一組三相電壓互感器；由于500kV配電裝置中，通常配有雙套主保護(hù)，并考慮到后備保護(hù)、自動裝置和測量的要求，電壓互感器應(yīng)具有三個二次繞組，即兩個主二次繞組和一個輔助二次繞組；另外500kV系統(tǒng)廣泛采用電容式電壓互感器。2.一次額定電壓和二次額定電壓的選擇(1) 為保證測量的準(zhǔn)確性，電壓互感器一次額定電壓應(yīng)在所安裝電網(wǎng)額定電壓的90%110%之間。如果用相電壓，則為電網(wǎng)額定電壓的1/3，即UNUNS或 UNUNS/3 (2) 二次額定電壓。對單相電壓互感器，一次繞組接于電網(wǎng)線