枢纽变电站电气主接线系统设计书

枢纽变电站电气主接线系统设计书 第一章分析原始资料 此次课程设计的题目是设计枢纽变电站电气主接线，利用小时数为6500 小时 /年，按照规划要求该枢纽变电站包括 500220110中： 1、 500线 4回，与其他变电所的联络线 2回，基准容量为 100时系统归算到 500 2、 220线 8回，最大负荷为 400小负荷为 300=4500h/a。 3、 35线 6 回，最大负荷为 200小负荷为 150000h/a。 4、后备保护时间 ，主动保护时间 、站用变按 2 考虑。 第二章电气接线方案设计 述 变电站电气主接线指的是变电站中汇集、分配电能的电路，通常称为变电站一次接线，是由变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、避雷器等电气设备按照一定顺序连接而成的。电气主接线是整个变电站电气部分的主干，电气主接线方案的选定对变电站电气设 备的选择、现 场布置、保护与控制所采取的方式，运行的可靠性、灵活性、经济性，检修、运行维护的安全性等，都有直接影响。因此，选择优化的电气接线方式，具有特别重要的意义。 电站各电压等级主接线选择 1、 500压等级主接线基本形式选择 采用一台半断路器接线方式： 500纽变电站在电力系统中的地位极为重要，其安全可靠运行将直接影响整个系统的安全稳定运行，因此对 500据原始资料分析，查阅相关资料，目前我国 500电站的电气接线广泛参用一台半断路器接线方式，一台半 断路器接线方式采用多环路供电，可靠性高，为了使 500电站可靠性更高，本设计采用一台半断路器接线方式。 2、 220压等级主接线基本形式选择 采用双母线带专用旁路断路器的旁路母线接线方式：根据原始资料分析，查阅相关资料， 220线 8 回可参用的主接线方式有：双母线接线、双母线分段带旁路接线、双母线带旁路接线，分析三种接线方式，双母线接线可靠性较低，故方案一采用双母线分段带旁路接线；方案二采用双母线带旁路接线。进行比较。 3、 110压等级主接线基本形式选择 根据原始资料分析，查阅相关资料， 110压等级是本枢纽变电站最低的电压等级，一般将厂用电接在这一电压等级上，此电压等级对供电可靠性相比其他电压等级较低，又因为具有 6 回出线。所以方案一采用双母线分段，方案二采用双母线接线。 用电的接线选择 枢纽变电站站用电较发电厂厂用电负荷小，用电要求较低，变电站主要用电设备包括：变压器、高压开关、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、高压开关柜、低压开关柜、直流蓄电池、充电器、各种保护和控制装置、测量仪表以及采暖、通风、照明、供水设备等。 采用 380/220用两台容量为 500变电站 35用低压母线采用单母线分段接线方式。 气主接线方案和站用电原则接线方案 主接线方案一 : A B C 0 K 0 k 0 k 0 k 0 k 0 k A B C 0 K 0 k 0 k 0 k 0 k 0 k 双母线分段接线较双母线接线可靠性和灵活性更高，投资有所增加；双母线带旁路母线的接线，检修回路断路器工作时可以使回路不致停电，增加了可靠性，倒闸操作更方便灵活，但增加了投资。由于本枢纽变电站电压等级高、输送功率大 、送电距离较远，停电影响很大，因而不允许因检修断路器而长期停电， 220线较多，选择双母线分段带旁路母线接线，进而为了确保供电可靠性，采用双母线分段带专用旁路断路器的旁路母线接线方式。故方案一优于方案二。 第三章 主变压器的选择 择主变压器 主变压器的确定除了要根据基本原始资料外，还要根据电力系统5送功率大小、馈线回路数、电压等级等因素，进行综合分析和合理选择。对于本设计的枢纽变电站，应当考虑一台主变压器停运时，其余变压器容量应满足全部负荷的 70%根据原始资料得， 22000,11000 110台均摊 =95（ 一台发生故障： =220110台均摊 = 一台发生故障： =164 (500S=172+95=267 根据以上条件，查电气工程电气设备手册选择主变压器，选择型号为 00 的变压器，变压器的主要参数为： 型号 00 额定容量 ( 360000/360000/40000 额定电压（ 高 550 中 246 低 110 空载损耗（ 190 负载损耗（ 高 800 高 1060 中 188 阻抗电压 (%) 高 10 高 26 中 41 连接组号 YN,a0,用变压器 题中要求站用变压器为 2*500以我们选择两台变比为1100变压器（变压器高压侧选择从 110线，是考虑从 220 和 500线的变压器的绕组多，变压器质量大，造价也高）。选择两台变压器的原因时， 500变电站的站用电应有两台变压器，互为备用。 型号 容量/比 高压侧额定电压 /压侧额定电压 /路阻抗标幺值 空载损耗/载损耗/10 6300 110 110（ 121）% 1 变压器阻抗计算 三绕组变压器与双绕组变压器相同，三绕组变压器等值电路中的参数也必须折算到同一侧。三绕组变压器的电阻和漏抗比双绕组复杂，由于每相有三个绕组，在等值电路中相应的有三个阻抗，因此需要在两两绕组之间分别做短路试验，才能得出这三个阻抗。 1、变压器各侧绕组电抗电压降百分数 2、变压器各绕组漏电抗 一次侧漏电抗为 二次侧漏电抗为 三次侧漏电抗为 3、等效电路图 4、折算后变压器漏电抗 第四章短路计算 述 变电站设计中必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是各种型式的短路，各种故障中又以三相短路时的短路电流最大，危害最大。因此，需要采用三相短路计算来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。 统等效电路图 路电流计算 1、 在 500级母线处短路时 稳态短路电流标幺值： 稳态短路电流基准值： 稳态短路电流： 起始次暂态电流： 短路冲击电流： 路冲击电流有效值： 2、 在 220级母线处短路时 稳态短路电流标幺值为： 5 0 0 K 0 K V 母 线 处 短 路5 0 0 K 0 K 后 的 系 统 接 线 等 效 电 路 图1 1 0 k *132 0 K 0 K 0 K V 母 线 处 短 路*21态短路电流基准值： 稳态短路电流： 起始次暂态电流： 短路冲击电流： 路冲击电流有效值： 3、 在 110级母线处短路时 稳态短路电流标幺值： 态短路电流基准值： 稳态短路电流： 起始次暂态电流： 短路冲击电流： 路冲击电流有效值： 第五章电气设备的选择 电压等级母线最大工作电流 1、 500线最大工作电流 2、 220线上 （ 1）出线和旁路最大工作电流 （ 2）进线和分段最大工作电流 （ 3）母联最大工作电流 3、 110线上 （ 1）出线最大工作电流 （ 2）进线和分段最大工作电流 （ 3）母联最大工作电流 路器的选择 断路器的主要功能是：正常运行时倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行起控制作用；当线路或设备发生故障时，能快速切除故障回路、保障无故障部分正常运行，起保护作用，其最大特点是能断开电气设备中负荷电流和短路电流。 断路器种类和形式的选择：考虑 500压断路器电压等级高，需要的性能好，可靠性高，宜选择 6路器， 6路器运行可靠性高，维护工作量少，特别在 220 对于220要的可靠性 相对较高也考虑采用 6路器；对于 35压等级断路器其电压等级较低，考虑选用真空断路器，真空断路器具有灭弧时间快、低噪声、高寿命、可频繁操作的优点，已在 35装置中获得广泛的应用。 额定电压额定电流选择：N,I中： 、 A） 开端电流的选择：I（式中： 短路稳态电流 短路关合电流的选择：中：KA； 根据前边各回路最大正常工作持续电流、短路电流、短路冲击电流的计算从额定电压、额定电流、额定开断电流、短路关合电流满足条件的基础上查阅电力工程电器设备手册上册选取合适的断路器，具体参数如下表： 型号 额定 电压 额定 电流 额定开断电流 额定关合电流峰值 动稳定电流峰值 3全开断时间 00000A 4000000号 额定 电压 额定 电流 额定开断电流 额定关合电流峰值 动稳定电流峰值 3全开断时间 20600A 4000000型号 额定 电压 额定 电流 额定开断电流 额定关合电流峰值 动稳定电流峰值 3全开断时间 10000A 00离开关的选择 隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流，其工作特点是在有电压、无负荷电流情况下分、合线路。隔离开关的主要功能为： 隔离电压 倒闸操作 分、合小电流。与断路器相比，选择隔离开关只需考虑额定电压、额定电流及短路动热稳定校验。 额定电压、额定电流的选择：N,I中： 、 A） 根据电力工程电器设备手册上册选取合适的隔离开关，具体参数如下表： 型号 额定电压 额定电流 动稳定 电流峰值 3s 热稳定电流 W) 50050000号 额定电压 额定电流 动稳定 电流峰值 3s 热稳定电流 W) 220000000号 额定电压 额定电流 动稳定 电流峰值 3s 热稳定电流 W) 11060000流互感器的选择 选择 5002010压等级母线侧电流互感器需要满足以下条件： （ 1）电流互感器的额定电压 （ 2）电流互感器的额定电流 型号 二次电流比 准确级 热 稳定电流 动稳定电流 200/5 0(3s)0号 二次电流比 准确级 短时热 稳定电流 动稳定电流 )3952（ W） 2/5 0(3s)号 二次电流比 准确级 短时热 稳定电流 动稳定电流 750/5 0(3s)00压互感器的选择 选择 50022010压等级母线侧电压互感器需要满足以下条件： （ 1）电压互感器的一次侧额定电压，应大于或等于所接电网的额定电压 （ 2）在满足二次电压和负荷要求条件下电压互感器应尽量采用简单接线 （ 3）对测量精度要求较高的大容量变压器和系统干线宜用 （ 4）电压互感器无需进行动热稳定校验 型号 额定电压（ 初级绕组 次级绕组 剩余电压绕组 型号 额定电压（ 初级绕组 次级绕组 剩余电压绕组 型号 额定电压（ 初级绕组 次级绕组 剩余电压绕组 线的选择 母线选择的原理是，按照电压和正常工作电流选择，即 ,I ,选择完毕之后，再用短路电流进行动热稳定校验 1、 500压等级母线的选择 500平均使用时间为 6500h5000h,按经济密度选择 （ 1）母线最大工作电流： )(00(查经济电流密度曲线得 J=A/则， S= ）(查发电厂电气部分附录表 1，选取 2 条 800矩形铝导体，放最大允许电流为 度修正系数（环境温度设为35 摄氏度） 有： )(1 3 5 8)(2 0 9 82 3 7 3*其数据参数如下： 导体尺寸 ） 单条竖放 竖放载流量 集肤效应系数 2373A 、 220压等级母线的选择 220线，年平均使用时间为 4500h5000h,按最大允许电流选择 （ 1）母线最大工作电流： )(I 查发电厂电气部分附录表 1，选取 125*10放最大允许电流为 度修正系数（环境温度设为 35 摄氏度）有： )(1232)(19252177* 其数据参数如下： 导体尺寸 ） 单条竖放 竖放载流量 集肤效应系数 2177A 、 110压等级母线的选择 110线，年平均使用时间为 4500h5000h,按最大允许电流选择 （ 1）母线最大工作电流： )(I 查发电厂电气部分附录表 1，选取 125*10竖放最大允许电流为 度修正系数（环境温度设为 35 摄氏度）有： )(1312)(19252177* 其数据参数如下： 导体尺寸 ） 单条竖放 竖放载流量 集肤效应系数 2177A 合要求 第六章 电气设备的校验 路器的校验 型号 额定 电压 额定 电流 额定开断电流 额定关合电流峰值 动稳定电流峰值 3全开断时间 00000A 4000000号 额定 电压 额定 电流 额定开断电流 额定关合电流峰值 动稳定电流峰值 3全开断时间 20600A 4000000号 额定 电压 额定 电流 额定开断电流 额定关合电流峰值 动稳定电流峰值 3全开断时间 10000A 00系统视为无穷大系统 1、 500线侧断路器 短路时间： ， =271 热稳定校验 t ，满足要求 动稳定校验 ，满足要求 2、 220线侧断路器 短路时间： ， =586 热稳定校验 t ，满足要求 动稳定校验 ，满足要求 3、 110线侧断路器 短路时间： ， =798 热稳定校验 t ，满足要求 动稳定校验 ，满足要求 离开关的校验 型号 额定电压 额定电流 动稳定 电流峰值 3s 热稳定电流 W) 50050000号 额定电压 额定电流 动稳定 电流峰值 3s 热稳定电流 W) 220000000号 额定电压 额定电流 动稳定 电流峰值 3s 热稳定电流 W) 11060000、 500线处隔离开关 热稳定校验 t ，满足要求 动稳定校验 ，满足要求 2、 220线处隔离开关 热稳定校验 t ，满足要求 动稳定校验 ，满足要求 3、 110线处隔离开关 热稳定校验 t ，满足要求 动稳定校验 ，满足要求 流互感器的校验 型号 二次电流比 准确级 热 稳定电流 动稳定电流 200/5 0(3s)0型号 二次电流比 准确级 短时热 稳定电流 动稳定电流 )3952（ W） 2/5 0(3s)号 二次电流比 准确级 短时热 稳定电流 动稳定电流 750/5 0(3s)00、 500线处电流互感器 热稳定校验 t=满足要求 动稳定校验 ，满足要求 2、 220线处电流互感器 热稳定校验 t= 满足要求 动稳定校验 ，满足要求 3、 110线处电流互感器 热稳定校验 t= 满足要求 动稳定校验 ，满足要求 线的校验 1、 500线校验 热稳定校验 摄氏度）(41)2098832()3570(35)(）（ 22)(223 ）（）（ 226m i n 0 0 799 102 6 QS 2）动稳定校验（取档距为 自振频率： )(155)(不用考虑共振影响 相间距离按最小安全净距 择 a=1070 , 最大相间应力： 截面距： )/(277 )(522 )(102 9 622 母线同相之间应力：查表可得 (12b 临界的垫片之间的距离： )(2)(m a x ）因此，取不同相之间的垫片的距离为 上，选择两条 80*10矩形铝导体竖放，同相之间的垫片的距离为 2、 220线校验 （ 2) 热稳定校验： 摄氏度）(9251232()3570(35)(）（ 22查表知 C=93（ ） ）（）（ 226m i n 5 0 6 393 105 3 QS （ 3）动稳定校验（取档距为 自振频率： )(155)(不用考虑共振影响 相间距离按最小安全净距 择 a=1070 , 最大相间应力： )/(277 3622 2 )(1070)( 610 106622 lf 得矩形铝导体可以满足要求动稳定校验要求 综上，选择 1250矩形铝导体，绝缘子距离选择 、 110线校验 （ 1) 热稳定校验： 摄氏度）(9251312()3570(35)(）（ 22 查表知 C=94（ ） ）（）（ 226m i n 5 0 6 094 105 0 QS （ 2）动稳定校验（取档距为 自振频率： )(155)(不用考虑共振影响 相间距离按最小安全净距 择 a=1070 , 最大相间应力： )/(277 3622 2 )(1070)( 710 106622 lf 得矩形铝导体可以满足要求动稳定校验要求 综上，选择 1250矩形铝导体，绝缘子距离选择 第七章 年运行费用计算 该枢纽变电站三绕组变压器年运行费用主要包括一年中变压器的损耗电能费及检修、折旧、维护费等，年运行费，其中为损耗电能的电价；为变压器年损耗电能 该枢纽变电站的年运行费用为一千五百万左右，相比其他方案来说，性价比较高，比较合理。 500高电压等级对于主变压器的要求比较高，设备大各项参数要求一般均需采用三台单相式变压器组成一台，采用自耦主变压器消耗材料少，成本低，损耗少效益高，便于运输和安装，占地面积小，但其会使系统短路电流增加，造成调压上的一些困难，使绕组的过电压保护复杂。与其他变压器将比，比较适合，综合考虑，此方案比较好。 总结体会 通过了这次将近十天的发电厂课程设计，在老师和同学们的帮助下，我顺利完成 500纽变电站的设计。 在这几天的时间里，有喜悦也有收获，学会自己去思考问题，学会用实际的