220kV降压变电所电气部分设计

摘 要 本设计是对220kV降压变电所电气部分初步设计 包括对电气主接线的确 定 主要电气设备的选择 包括断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器 母线 站用变压器等 全设计详细的说明了各种设备选择的最基本的要求和原则依据 变压器的 选择包括 主变压器的台数 容量 型号等主要技术数据的确定 电气主接线 主要介绍了电气主接线的重要性 设计依据 基本要求 各种接线形式的优缺 点以及主接线的比较选择 并制定了适合要求的主接线 短路电流计算是最重 要的环节 本设计详细的介绍了短路电流的计算 高压电气设备的选择包括母 线 高压断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器的选择原则和要求 并 对这些设备进行校验和产品相关介绍 关键词 220KV 变电站 电气主系统设计 Abstract The topic that I design is that a topic designed this time is that electric a part of transformer substation is designed its main task is a preliminary design of a part to the transformer substation of He Dong Including to the electric sureness that mainly wire the choice of the main electric equipment including circuit breaker isolate the switch the mutual inductor of electric current voltage mutual inductor bus bar stand with the voltage transformer and wait Whole thesis besides summary graduate to design the book outside returned the expatiation every kind of most basic request that equipments choose with principle according to The choice of the transformer includes Main transformer use the main technique in number capacity model number etc in set data of the transformer to really settle The electricity lord connected the line to introduce primarily the electricity lord connects the linear importance design according to the basic request every kind of merit and shortcoming and lords that connect the line form connects the linear choosing more the lord that combine to establish the in keeping with my plant the request connects the line The short circuit galvanometer is regarded as the most important link this thesis introduced the calculating purpose in short circuit electric current assumption term general provision the calculation network transformation of a parameter detailed and each calculation etc Keywords Transformer substation Power system Mainly wire power transmission systems 目 录 1 绪 论 1 1 1 原始资料 1 1 2 设计原则 3 2 变电所电力负荷计算 4 2 1 负荷计算的目的 4 2 2 负荷计算 4 2 3 无功补偿方案 5 3 变压器台数和容量的选择 10 3 1 主变压器的选择 10 3 2 主变压器的确定 10 4 电气主接线方案的确定 14 4 1 电气主接线的概况 14 4 2 电气主接线基本要求 14 4 3 变电所主接线的选择 15 5 短路电流计算 21 5 1 短路电流计算的目的 21 5 2 短路计算点的选择 21 5 3 三相短路电流冲击值的计算 22 6 高压电气设备及载流导体选择 32 6 1 电气设备的选择原则 32 6 2 断路器的选择 33 6 3 隔离开关的选择 38 6 4 电流互感器的选择 42 6 5 电压互感器的选择 48 6 6 母线的选择 50 7 避雷器的选择 55 7 1 避雷器的参数 55 7 2 避雷器的配置 56 7 3 220kV 侧避雷器选择 57 7 4 35kv 侧避雷器选择 57 7 5 变压器避雷器选择 58 总 结 59 致 谢 60 参考文献 61 附录 I 电气主接线图 62 发电厂电气主系统课程设计 0 1 绪 论 1 1 原始资料 在 21 世纪中叶基本实现社会主义现代化是我国社会主义建设的战略目标 也是全国人民在新时期的总任务 实现社会主义现代化 就是逐步用当代先进 的科学技术来武装我国的农业 工业 国防和科学技术事业 使之达到国际先 进水平 工业要现代化 就要重点发展作为基础和先行工业的电力工业 目前国外电力技术的先进水平主要表现为超高压 大系统 大机组 大电 厂 高度自动化以及核电技术 高电压 大系统 系统容量在 4 8 kW 以上 交流输电电压 8 10 500 750kV 和 1150kV 直流为500kV 和750kV 大电厂 大机组 火电厂容量 460 640 kW 最大机组容量 单轴 4 10 60 130 kW 双轴 100 165 kW 水电厂容量 4 10 4 10 1260 kW 最大机组容量 70 80 kW 抽水蓄能电厂容量 210 4 10 4 10 kW 最大机组容量 45 7 kW 核电厂容量 400 800 kW 4 10 4 10 4 10 最大机组容量 100 145 kW 4 10 我国电力工业今后发展的目标是 优化发展火电 规划以 30 60 4 10 kW 火力发电厂为主干 进一步发展 80 100 kW 的大型火力发 4 10 4 10 4 10 电机组 建设一批 400 500 kW 的大规模发电厂 积极发展核电 在 4 10 沿海和燃料短缺的地区 加快建设一批占地面积少 节省人力和燃料 不污染 环境的大型核电厂 因地制宜发展新能源 同步发展电网 认真治理对环境的 污染 这一符合我国国情的规划目标 将使我国的电力工业走向低能耗结构 低环境污染 高效率运营的发展道路 我国的电力系统从 50 年代开始迅速发展 到 1991 年底 电力系统装机容 量为 14600 万千瓦 年发电量为 6750 亿千瓦时 均居世界第四位 输电线路以 220 千伏 330 千伏和 500 千伏为网络骨干 形成 4 个装机容量超过 1500 万千 瓦的大区电力系统和 9 个超过百万千瓦的省电力系统 大区之间的联网工作也 已开始 1 2 设计原则 1 保证供电安全 可靠 经济 发电厂电气主系统课程设计 1 2 功率因数达到 0 9 及以上 3 设本变电所主要是给工业区的工厂供电 该工业区是新建工业区 负 荷增长比较迅速 本变电所的电压等级为 220KV 35kv 4 变电所 220KV 电源进线 4 回 35kv 出线 10 回 从 220KV 母线转送 线路 2 回 向变电所供电 所需输送功率 120MW COS 0 8 5 址地区的年平均温度为 7 最高温度为 38 最低为 22 变电所 35kv 的用户负荷表 表 1 1 变电所 35kv 的用户负荷表 最大符合 KW 序 号 负荷名称 近期远期 功率 因素 出线 出线 回数 附注 有重要负荷 1 石油化工联合企业 20000300000 95 架空 2 有重要负荷 2 重型机械厂 195000 95 架空 2 有重要负荷 3 选矿厂 12000150000 95 架空 2 有重要负荷 4 纺织厂 12000158000 95 架空 2 有重要负荷 5 拖拉机厂 9000140000 95 架空 2 有重要负荷 最大负荷利用小时数 T 5600 小时 负荷同时系数 0 82 线损率为 5 重要负 荷占 60 发电厂电气主系统课程设计 2 2 变电所电力负荷计算 2 1 负荷计算的目的 整体来看 负荷分为三级 分别是一级 二级和三级负荷 一级负荷 中断供电将造成人身伤亡或重大设备损坏 且难以挽回 带来 极大的政治 经济损失者属于一级负荷 一级负荷要求有两个独立电源供电 二级负荷 中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱 且较长时间才 能修复或大量产品报废 重要产品大量减产 属于二级负荷 二级负荷应由两 回线供电 但当两回线路有困难时 如边远地区 允许有一回专用架空线路供 电 三级负荷 不属于一级和二级的一般电力负荷 三级负荷对供电无特殊要 求 允许较长时间停电 可用单回线路供电 为正确选择变电所的变压器容量 各种电气设备的型号 规格以及供电网 络所用导线牌号等提供科学依据 根据计算负荷选择的电气设备和导线 电缆 如以计算负荷连续运行时 其发热温度不会超过允许值 计算负荷是供电设计计算的基本依据 计算负荷确定得是否正确合理 直 接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理 如计算负荷确定过大 将使电 器和导线选得过大 造成投资和有色金属的消耗浪费 如计算负荷确定过小又 将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁 造成重大损失 由此可见正确确 定计算负荷重要性 2 2 负荷计算 常用的计算方法有需用系数法 二项式法 利用系数法 ABC 法 单位产 品耗电量法和单位面积功率法等 用需要系数法计算公式如下 有功计算负荷 式 2 ijPj PKP 1 无功计算负荷 式 2 ijqj QKQ 2 视在计算负荷 式 2 3 22 jjj QPS 发电厂电气主系统课程设计 3 计算电流 式 2 N j j U S I 3 4 式中 有功计算负荷 KW 视在计算负荷 KVA j P j S 无功计算负荷 Kvar 有功负荷的同时系数取 j Q P K 0 82 无功负荷的同时系数取 0 82 计算电流 A q K j I 根据表 1 1 中数据用需要系数法可以计算出设计变电所的总的计算负荷 P60 30000 19500 15000 15800 14000 94300kW tan arccos 0 62 Q60 0 62 30000 19500 15000 15800 14000 58466kvar 有功计算负荷 0 77326kw ijPj PKP 无功计算负荷 0 47942kvar ijqj QKQ 视在计算负荷 90982KVA 22 jjj QPS 22 4794277326 计算电流 A N j j U S I 3 960 603 90982 2 3 无功补偿方案 功率因数 cos是工业企业电气设备使用状况和利用程度的具有代表性的重 要指标 提高功率因数是节能的一项重要技术措施 目前大多数负载都是感性负载 如异步电动机 变压器 电焊机等 以致 供电系统除供给有功功率外之外 还需供应无功功率以生产必须的交变磁场 此外电抗器 架空线路等亦消耗一部分无功功率 无功功率的增大使供电系统 功率因数偏低 若功率因数达不到需要标准就要进行功率因数补偿 通常提高 功率因数的方法有两种 一种是提高自然功率因数 另一种是人工补偿提高功 率因数 发电厂电气主系统课程设计 4 提高自然功率因数是指设法降低用电设备本身所需的无功 从而改善其功 率因数 主要是合理的选择和使用电气设备 改善其运行方式 提高检修质量 等方面入手 不需要额外增加补偿设备 这是提高功率因数积极有效的方法 当采用提高电气设备自然功率因数的方法后仍然达不到要求时 就需要装设专 门的人工补偿装置 发电厂电气主系统课程设计 5 2 3 1 无功补偿装置的种类 提高功率因数的无功补偿装置通常有以下几种 同步补偿机 同步补偿机 又叫同步调相机 实质上是一种不带机械负载的同步电动机 它是最早采用的一种无功补偿设备 通过调节其励磁电流可以起到补偿电网无 功功率的作用 在并联电容器得到大量采用后 已很少使用 其主要缺点是投 资大 运行维护复杂 因此已经很少使用 二 并联电容器 并联电容器又称移相电容器 是一种专门用来功率因数的电力电容器 作 为无功补偿设备 电容器有以下几种显著优点 电容器是最经济的设备 它是一次性投资和运行费用都比较低 且安装调 试简单 电容的损耗低 功率高 现代电容器的损耗只有本身容量的 0 02 左 右 电容器是静止设备 运行维护简单没有噪声 电容器应用范围广 可以集 中安装在变电站 也可以分散安装在配电系统和厂矿用户 并联电容器是电网中用得最多的一种无功补偿设备 目前 国内外电力系 统中 90 的无功补偿设备是并联电容器 进行无功补偿的并联电容器 通常采用三角形 和星形 丫 接线方 式 一般都是采用三角形接线 供电系统并联电容器的装设位置有 高压集中补偿 低压集中补偿和单独 就地补偿三种方式 高压集中补偿 将电容器组集中装设在变电所的高压母线上 这种补偿只能 只能补偿母线前所有线路的无功功率 而母线后的出线线路得不到补偿 此方 式投资较小 便于集中运行维护 能满足用户功率因数的要求 一些大中型用 户广泛应用这种方式 低压集中补偿 将电容器组集中装设在变电所低压母线上 这种补偿能补 偿变电所低压母线前的所有线路上的无功功率 这种补偿方式使变压器的视在 功率减小 较经济 运行维护方便 对于 6 10KV 供电的中小型工厂广泛应用 这种接线方式 单独就地补偿 将补偿电容器装设在需要补偿的用点设备附近 补偿范围大 效果好 但投资较大 适用于负荷稳定 长期工作且容量大的设备 发电厂电气主系统课程设计 6 三 静止补偿器 静止补偿器 SVC 是近年来发展起来的一种动态无功功率补偿装置 主 要是对电力系统中的动态冲击负荷进行补偿 根据负荷的变动情况 静止补偿 可以迅速改变所所输出无功功率的性质或保持母线电压的恒定 静止补偿器速度快 补偿效果好 维护方便 其最大的特点是调节快速 但因正常负荷的变动引起的电压变化过程缓慢 用一般价格比较便宜的电容器 与电抗器等投切配合 完全可以满足要求 没有必要选用这种设备 2 3 2 无功补偿计算 在设计中采用的是并联电容器低压集中补偿无功功率方式 接线方式采用 三角形接线 补偿前系统 有功计算负荷 0 77326kw ijPj PKP 无功计算负荷 0 47942kvar ijqj QKQ 视在计算负荷 90982KVA 22 jjj QPS 22 4794277326 则补偿前的平均功率因数为 cos av 85 0 90982 77326 j j S P 根据规定要求将系统功率因数补偿到 0 95 若将 cos提高到 cos av av 所需补偿的无功功率为 c Q 式 2 5 c Q j Q j Q 确定了总的补偿容量后就可根据选定的并联电容器的单个容量来确定所 c q 需电容的个数 n 若为单相电容则应取 3 的倍数 以便三相均衡分配 n 式 2 6 c c q Q 补偿无功功率为 tan tan 77326 0 62 0 33 22425 kvar c Q j Q j Q j P av av 发电厂电气主系统课程设计 7 67 334 22425kvar c Q 为了便于投切 采取在低压母线处集中补偿 分别为两个并联补偿电容器 组 选用分别由 66 只 BWF20 334 1W 型采用 Y 型接线电容器组成的电容器补偿 187 台接于低压母线侧 补偿前后有功计算负荷不变 即 77326KW j P j P 补偿后无功计算负荷 47942 22440 25502kvar j Q j Q c Q 补偿后视在计算负荷 KVA814232550277326 22 2 2 jjj QPS 补偿后计算电流 A864 603 81423 3 N j j U S I 经无功补偿后无功计算负荷 视在计算负荷和计算电流都明显减小 这样 就可以减小变电所变压器的装机容量及运行费用 又可以使电力系统得到充分利 用 67 334 22425 n 发电厂电气主系统课程设计 8 3 变压器台数和容量的选择 3 1 主变压器的选择 1 主变容量和台数的选择应根据 电力系统设计技术规程 SDJ161 85 有 关规定和审批的电力系统规划设计决定运行 凡装有两台及以上变压器的变电 所 其中一台事故停运后 其余主变的容量应保证供应该所全部负荷的 70 在计及过负荷能力后的允许时间内 应保护用户的一级负荷和二级负荷 若变 电所有其它能源可保护在主变运行后用户的一级负荷 则可装设一台主变压器 2 与电力系统连接的 220 330kV 变压器 若不受运输条件限制 应选择 三相变压器 3 根据电力负荷的发展与潮流的变化 结合电力系统短路电流 系统稳定 系统继电保护 对通讯线路的危险影响 调相 调压和设备符合具体条件允许 时 应采用自藕变压器 4 主变压器调压方式的选择 应符合 电力系统设计技术规程 SDJ161 的有关规定 3 2 主变压器的确定 3 2 1 主变压器台数的确定 为保证供电可靠性 避免一台主变压器故障或检修时影响供电 变电所中 一般装设两台变压器 但一般不超过两台变压器 如果有一个电源或变电所的 主要负荷可由低压侧电网取得备用电网时 可只装设一台主变压器 对于大型超高压枢纽变电所 装设两台大型变压器由电压侧供电给整个城 市及工业区 在一台变压器故障时 要切断大量负荷是很困难的 因此国外对 大型枢纽变电所 根据各工程具体情况 安装 2 4 台主变压器 当变电所装设两台及以上主变时 每台容量的选择 应按照其中任一台停 运时 其余容量至少能保证所供一级负荷成为变电所全部负荷的 60 75 通常 一次变电所采用 75 3 2 2 主变压器型式的选择 主变压器一般采用三相变压器 若因制造和运输条件限制 在 220kv 的变 电所中 可采用单相变压器组 当装设一组单相变压器时 应考虑装设备用相 发电厂电气主系统课程设计 9 当主变超过一组 且各组容量满足全部负荷的 75 时 可不装设备用相 当系统有调压要求时 可采用有载调压变压器 对新建的变电所 从网络 经济运行的观点考虑 应注意选用有载调压变压器 其所加的工程造价 通常 在短期内是可以回收的 与两个中性点直接接地系统连接的变压器 除低压负荷较大或与高中压间 潮流不定情况外 一般采用自藕变压器 但仍需做技术经济比较 3 2 3 主变压器容量的确定 主变压器型式的确主变压器的容量应根据电力系统 5 10 年的发展规划进行 选择 变压器容量的选择必须力求使其切合实际需要 为此尽可能把 5 10 年负 荷发展规划做得正确 这是最根本的 1 变电所 35kv 的用户总容量 S 30000 0 95 19500 0 95 15000 0 95 15800 0 95 14000 0 95 89585KVA 2 折算到变压器的容量 考虑负荷同时系数和线损 Sz S 0 82 1 5 77132 685KVA 3 据主变压器容量选择规则 停一台主变后 余者能带 70 的负荷 Se Sz 70 53992 88KVA 若选择两台 63000KVA 主变压器 则其中一台容量占总负荷的比例为 63000 Sz 100 81 68 60 重要负荷比例 满足设计要求 所 选变压器的型号参数见表 3 1 表 3 1 变压器的型号参数 型号 SFPZ3 63000 220 空载损耗 KW 210 额定容量 KVA 63000 负载损耗 KW 710 额定电压 KV 高 220 7 1 43 低 66 69阻抗电压 10 5 连接组别 Y0 d11 空载电流 1 0 1 变电所的最大负荷按下式确定 发电厂电气主系统课程设计 10 式中 负荷同时系数 0 K 按负荷等级统计的综合用电负荷 P 为了正确选择厂用变压器的额定容量 要绘制变电所的年及日负荷曲线 并从该曲线得出变电所的年及日最高负荷和平均负荷 2 对于两台变压器变电所的变压器额定容量 按下式选择 Me PS7 0 总安装容量为 当一台变压器停用时 可保证对 70 负荷的供电 考虑变压器的事故过负 荷能力为 40 则可保证 98 的负荷供电 综上所述 所选变压器为 表 3 2 所选变压器参数 额定容量 63000 KVA 额定高电压 220 7 1 43 KV 额定低电压 69KV 连接组别 Y0 11 型号 SFPZ3 63000 220 备注 阻抗电压 10 5 PK M P 0 MM PP e S4 17 02 发电厂电气主系统课程设计 11 发电厂电气主系统课程设计 12 4 电气主接线方案的确定 4 1 电气主接线的概况 电气主接线是多种主要电气设备 如发电机 变压器 开关 互感器 线 路 电容器 电抗器 母线 避雷器等 按一定顺序要求连接而成的 是分配 和传送电能的总电路 将电路中各种电气设备统一规定的图形符号和文字符号 绘制成的电气连结图 称为电气主接线图 变电所的电气主接线是电力系统接 线的主要部分 主接线的确定对变电所的安全 稳定 灵活 经济运行以及对 电气设备选择 配电装置布置 继电保护拟定等都有着密切的关系 由于发电 变电 输配电和用电是同时完成的 所以主接线设计的好坏不仅影响电力系统 和变电所本身 同时也影响到工农业生产和人民生活 因此 主接线设计是一 个综合性问题 4 2 电气主接线基本要求 4 2 1 主接线的设计原则 根据 220 500KV 变电所设计技术规程 SDJ2 88 规定 变电所电气主 接线应根据该变电所在电力系统中的地位 电压等级 回路数 所选设备特点 负荷性质等因素确定 满足运行可靠性 简单灵活 操作方便 节约投资等要 求 1 变电所在电力系统中的地位和作用 变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素 变电所是枢 纽变电所 地区变电所 终端变电所 企业变电所还是分支变电所 由于他们 在电力系统中的地位和作用不同 对主接线的可靠性 灵活性 经济性的技术 要求也不同 2 考虑近期和远期的发展规模 变电所主接线设计应根据 5 10 年电力系统发展规划进行 应根据负荷的大 小和分布 负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布 并分析各种可能的运 行方式 来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数 3 考虑负荷的重要性分布和出线回数多少对主界线的影响 对一级负荷必须布两个独立的电源供电 且当一个电源失去后 应保证全 部一级负荷不间断供电 对二级负荷 一般有两个电源供电 且当一个电源失 发电厂电气主系统课程设计 13 去后 能保证大部分二级负荷供电 三级负荷一般只需一个电源供电 4 考虑主变台数对主接线的影响 变电所主变的容量和台数 对变电所主接线的选择将产生直接的影响 通 常对大型变电所 基于传输容量大 对供电可靠性要求高 因此 其对主接线 的可靠性 灵活性的要求也高 而容量小的变电所 其传输容量小 对住接线 的可靠性 灵活性要求低 5 考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响 发 送 变的备用容量是为了保证可靠的供电 适应负荷突增 设备检修 故障停运情况下的应急要求 电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所 不同 例如 当断路器或母线检修时 是否允许线路 变压器停运 当线路故 障时 允许切除线路 变压器的数量等 都直接影响主接线的形式 4 2 2 电气主接线设计的基本要求 1 可靠性 应重视国内外长期运行实践经验及其可靠性的定性分析 断路器检修时 不影响对系统的供电 断路器或母线故障及母线检修时 尽量减少可停运回路 数和停用时间 并且保证一级负荷及全部或大部分二级负荷供电 尽量避免全 部停运的可能性 2 稳定性 保证供电的稳定性 2 灵活性 满足运行 检修要求和扩建要求 3 经济性 主要是指投资省 占地面积小 能量损失小 4 3 变电所主接线的选择 4 3 1 220kV 侧接线方式的选择与论证 根据主接线设计必须满足供电可靠性 保证电能质量 满足灵活性和方便 性 保证经济性的原则 初步拟定两种主接线方案 220kV 侧拟采用双母线接线和单母线分段带旁路母线接线 双母线接线简 图见图 4 1 单母线分段带旁路母线接线简图见图 4 2 发电厂电气主系统课程设计 14 图 4 1 双母线接线 图 4 2 单母线分段带旁路母线接线 两种接线的比较如下 双母线接线 单断路器的双母线接线中 每个回路均通过一台断路器和两组隔离开关 连接到两组母线上 电源和出线可均匀地分布在两组母线上 普遍适用于 6 220kV 电压等级的配电装置中 此接线有以下几个优点 1 可以轮流检修母线而不影响供电 只需将要检修的那组母线上所连接 的电源和线路通过两组母线隔离开关的倒闸操作 全部切换到另一组母线上 2 检修任一母线的隔离开关时 只停该回路 当某一回路的一组母线隔 离开关发生故障时 只要将该隔离开关所在的回路和所连接的母线停电 就可 以对该隔离开关进行检修 不影响其它回路 3 一组母线故障后 能迅速恢复该母线所连接回路的供电 即被切除回 路可迅速恢复送电 4 运行高度灵活 电源和线路可以任意分配在某一组母线上 能够灵活 地适应系统中各种运行方式和潮流变化的要求 5 扩建方便 双母线接线方式可以沿着预备的扩建端向左右扩建 而不 影响两组母线的电源和负荷均匀分配 也不会引起原有回路的停电 6 便于实验 在个别回路需单独进行实验时 可将该回路单独接至一 组母线上 单断路器的双母线接线也有自己的缺点 1 任一台断路器拒动 将造成与该断路器相连母线上其它回路的停电 发电厂电气主系统课程设计 15 2 一组母线检修时 全部电源及线路都集中在另一组母线上 若该母线 再故障 将造成全停事故 3 母联断路器故障 将造成配电装置全停 4 当母线故障或检修时 隔离开关作为切换电器 容易发生误操作 5 在检修任一进出线回路的断路器时 将使该回路停电 单母线分段带旁路母线 单母线分段带旁路母线的优点为 1 接线简单 清晰 操作方便 采用设备少 便于扩建和采用成套配电装 置 2 用断路器把母线分段后 对重要负责用户可以从不同的母线段引出两个 回路 有两个电源 具有供电可靠性 3 检修任一回路断路器时不中断对用户的供电 单母线分段带旁路母线的缺点为 1 接线不够灵活 当母线与母线刀闸故障或检修时 将造成一段母线停电 2 配电装置复杂 运行操作复杂 3 分段断路器用作旁路开关时 两段母线并列运行 但当其一段母线故障 时 整套配电装置停止工作 在拉开分段刀闸时恢复无故障母线工作 4 断路器与刀闸间的闭锁复杂 根据 电力工程设计手册 的要求 主接线应满足可靠性 灵活性 并在 此基础上考虑做到经济合理 1 可靠性 本变电所用户较多 负荷容量较大 要求供电可靠性较高 当采用可靠性高的六氟化硫断路器时 选择双母线接线就可以满足可靠性的要 求 2 灵活性 采用双母线接线 各个电源和回路的负荷可以任意分配到某 一组母线上 可以灵活地适应系统中各种接线方式和潮流变化的需要 3 经济性 单母线分段带旁路接线比双母线接线少用了断路器以及隔离 开关 投资相对减少 配电装置的占地面积也大大减少 但可靠性有所降低 根据 220 500kV 变电所设计技术规程 SDJ2 88 规定 220kV 配电装 置出线回数在四回及以上时 宜采用双母线或其他接线 本变电所 220kV 配电装置出线回数为 6 回 主要从可靠性和灵活性考虑可 发电厂电气主系统课程设计 16 以采用双母线接线方式 综合以上分析 本变电所 220kV 侧选用双母线接线方式 4 3 2 35kv 侧接线方式的选择与论证 35kv 侧采用双母线接线和双母线带旁路接线 接线简图见图 4 3 和图 4 4 图 4 3 双母线接线 图 4 4 双母线带旁路接线 两种接线的比较如下 双母线接线 双母线接线的特点在 220kV 侧接线方式选择论证中详细说明 此处不再缀 述 双母线带旁路接线 除了有双母线接线的优点外 双母线带旁路接线方式还具有许多其它的优 点 当进出线检修时 可由专用旁路断路器代替 通过旁路母线供电 但当设 置了专用旁路断路器后 设备的投资和配电装置的占地面积都有所增加 根据 220 500kV 变电所设计技术规程 SDJ2 88 规定 35 35kv 配电 发电厂电气主系统课程设计 17 装置当出线回数为 4 7 回时 宜采用单母线接线 当出线回数为 8 回及以上时 宜采用双母线接线 本变电所 35kv 出线为 10 回 均为重要负荷 应主要侧重于可靠性和灵活 性 综合以上分析 本变电所 35kv 侧选用双母线带旁路接线方式 发电厂电气主系统课程设计 18 5 短路电流计算 5 1 短路电流计算的目的 1 在选择电气主接线时 为了比较各种接线方案 或确定某一接线是否需 要采取限制短路电流的措施等 均需进行必要的短路电流计算 2 在选择电气设备时 为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全 可靠地工作 同时又力求节约资金 这就需要进行全面的短路电流计算 3 在设计屋外高压配电装置时 需按短路条件校验软导线的相间和相对地 的安全距离 4 选择继电保护方式和进行整定计算时 需以各种短路的短路电流为依据 5 接地装置的设计 也需要用短路电流 5 2 短路计算点的选择 在正常接线方式时 通过电气设备的短路电流为最大的地点 称为短路计 算点 本设计选择二个短路计算点 分别在 220KV 母线上 35kv 母线上和 系 统计算电路图如图 5 1 所示 等值电路图如图 5 2 所示 图 5 1 系统计算电路图 5 0km 220v 4 8km 2 78km 3 30 0M W X d 0 124 C O S 0 8 5 7 0km 3 240M V A U d 14 3 200m w X d 0 18 C O S 0 85 80km2 315M V A U d 14 2 50km 发电厂电气主系统课程设计 19 图 5 2 等值电路图 5 3 三相短路电流冲击值的计算 表 5 1 点短路电流值 1 k 电流来源 时间 S电流值 S1 S2 S3S4 S5 S6 短路点电流值 KA 0 标么值 有名值 KA 1 12 1 98 1 60 4 266 24 1 5 标么值 有名值 KA 1 20 2 12 1 58 4 206 32 3 标么值 有名值 KA 1 30 2 30 1 78 4 737 03 三相短路电流的最大峰值出现在短路后半个周期 当 f 50Hz 时 发生在 短路后 0 01s 此峰值被称为冲击电流 其计算式为 sh i X L5 0 0 0378X L 48 0 0363 X L70 0 052 9 X L 50 0 0378 X L 50 0 037 8 X L78 0 0 5898 X L 78 0 05 898 X L80 0 060 5 X G 1 0 077 X G 2 0 0 77 X G 3 0 0 77 X T1 0 0 58 X T2 0 058 X T3 0 058 X T 4 0 044 X T 5 0 044 X T6 0 044 X G 4 0 03 5 X G 5 0 035 X G 6 0 035 X T7 0 1 667 X T8 0 166 7 发电厂电气主系统课程设计 20 式 5 1 2IKi ssh 式中 冲击系数 发电机出口 1 9 其他地点 1 8 s K 本次设计所选的短路点取为变电所两台主变高压侧的点和低压侧并列运 1 k 行时的 计算结果如下 2 k 点短路电流值如上表 5 1 所示 1 k 若取冲击系数 1 8 则冲击电流为 s K 2 55 6 24 15 912kA 2IKi ssh 点短路电流值如表 5 2 2 k 表 5 2 点短路电流值 2 k 电流来源 时间 S电流值 S1 S2 S3S4 S5 S6 短路点电流值 KA 0 标么值 有名值 KA 0 38 2 46 0 52 5 047 50 1 5 标么值 有名值 KA 0 38 2 46 0 54 5 247 7 3 标么值 有名值 KA 0 38 2 46 0 54 5 247 7 若取冲击系数 1 8 则冲击电流为 s K 2 55 7 50 19 125kA 2IKi ssh 5 3 1 三相对称短路初步计算 150 MVA Ud 14 待 设 计 的 变 电 所 2 200 MW COS 0 85 Xd 0 142 3 2 240 MVA Ud 18 2300MV A X 0 05 Sj 100 MVA 300 MVA U1 2 19 U2 3 6 U1 3 12 2 63M VA Ud 10 5 2 50 MW COS 0 8 Xd 0 1 24 2 125 MW COS 0 8 Xd 0 1 8 发电厂电气主系统课程设计 21 图 5 3 系统计算电路图 一 元件阻抗归算到系统的标幺值计算 各元件的阻抗标幺值计算如下 MVASB100 avB VV 发电机 077 0 85 0 200 100 18 0 3 2 1 N B dGGG S S XXXX 035 0 85 0 300 100 124 0 6 5 4 N B dGGG S S XXXX 变压器 058 0 240100 10014 100 321 N Bd TTT S SU XXX 044 0 315100 10013 100 654 N Bd TTT S SU XXX 1667 0 63100 100 5 10 100 87 N Bd TT S SU XX 线 路 L5050 0 0378 50 L X 22 230 100 4 0 B B U S X L7070 0 0529 70 L X 22 230 100 4 0 B B U S X L4848 0 0363 48 L X 22 230 100 4 0 B B U S X L8080 0 0605 80 L X 22 230 100 4 0 B B U S X L7878 0 05898 78 L X 22 230 100 4 0 B B U S X 二 化简网络 1 等值网络如下图所示 发电厂电气主系统课程设计 22 X L50 0 0378X L48 0 0363 X L70 0 0529 X L50 0 0378 X L50 0 0378 X L78 0 05898 X L78 0 05898 X L80 0 0605 X G 1 0 077 X G 2 0 077 X G 3 0 077 X T 1 0 058 X T 2 0 058 X T 3 0 058 X T 4 0 044 X T 5 0 044 X T 6 0 044 X G 4 0 035 X G 5 0 035 X G 6 0 035 图 5 4 等值网络图 2 由网络图化简得 将线路 1 2 和 3 4 5 和 6 进行和并 计算相关参数 1 2 3 1 1 0 0770 0580 135 GT XXXXX 1 1 30 045XX 4 5 6 4 4 0 0440 0350 079 GT XXXXX 2 4 30 079 30 0263XX 3 50 70 0 03780 05290 0907 LL XXX 48 3 4 48 3 0 0363 0 0907 0 0259 0 03630 0907 L L XX X XX 50 5 0 0378 0 0189 22 L X X 78 6 0 05898 0 02949 22 L X X 7 7 0 1667 0 08335 22 T X X 5 6 8 5 6 80 0 0189 0 02949 0 00518 0 01890 029490 0605 L XX X XXX 5 80 9 5 6 80 0 0189 0 0605 0 01050 0 01890 029490 0605 L L XX X XXX 6 80 10 5 6 80 0 02949 0 0605 0 01638 0 01890 029490 0605 L L XX X XXX 发电厂电气主系统课程设计 23 3 化简网络之角星转换 X 1 0 04 5 X 4 0 0259 X 5 0 0189 X 2 0 0 263 X 6 0 029 49 X 7 0 083 35 X L8 0 0 06 05 X 8 X 9 X 10 K 1 K 2 图 5 5 化简网络之角星转换 4 进一步化简 图 5 6 进一步化简网络图 5 3 2 短路电流具体计算 一 当 K1 点短路时短路电流的计算 将网络图进一步化简如下 X 1 0 0 45 X 2 0 0 26 3 X 4 0 02 59 X 8 0 0 833 5 X 9 0 01 05 X 10 0 0 16 38 X 7 0 08 33 5 K 1 K 2 发电厂电气主系统课程设计 24 X 1 0 07 6 X 2 0 0368 X 10 0 01638 图 5 7 k1 点短路简化图 1 各支路的总电抗为 1 1 4 8 0 0450 02590 0051180 076XXXX 2 2 9 0 02630 01050 0368XXX 2 支路电流分布系数 326 0 076 0 0248 0 1 1 2 1 X X C 674 0 0368 0 0248 0 2 2 2 1 X X C 3 系统总电抗 4 各支路转移电抗 126 0 326 0 04118 0 1 1 C X X K 0248 0 1128 0 002797 0 0368 0 076 0 0368 0 076 0 2 1 X 04118 0 01638 0 0248 0 10 2 1 XXX 发电厂电气主系统课程设计 25 061 0 674 0 04118 0 2 2 C X X K 5 由各支路转移电抗求得的计算电抗 889 0 100 85 0 2003 126 0 11 B G Kjs S S XX 646 0 100 85 0 3003 061 0 22 B G Kjs S S XX 6 根据计算电抗查电力系统分析中汽轮发电机运算曲线得短路电流的标么 值 1 0 1 12I 1 1 1 17I 1 2 1 3I 1 4 1 3I 2 0 1 60I 2 1 1 48I 2 2 1 68I 2 4 1 88I 故其 0S 1 5S 3S 的电流如下 1 0 1 12I 1 1 5 1 20I 1 3 1 3I 2 0 1 60I 2 1 5 1 58I 2 3 1 78I 7 各电源对 220KV 侧的短路电流 KA U S I nav N N 77 1 2303 85 0 2003 3 1 KA U S I nav N N 66 2 2303 85 0 3003 3 2 8 各时刻短路电流有名值计算结果列表为 表 5 3 k1 点短路电流值如表 电流来源 时间 S电流值 S1 S2 S3S4 S5 S6 短路点电流值 KA 0 标么值 有名值 KA 1 12 1 98 1 60 4 26 6 24 发电厂电气主系统课程设计 26 1 5 标么值 有名值 KA 1 20 2 12 1 58 4 206 32 2 标么值 有名值 KA 1 30 2 30 1 78 4 737 03 若取冲击系 1 8 则冲击电流为 s K 2 55 6 24 15 912kA 2IKi ssh 二 当 K2 点短路时短路电流的计算 网络图进一步化简如下 图 5 8 K2 点短路化简图 1 支路的总电抗为 1 1 4 8 0 0450 02590 0051180 076XXXX 2 2 9 0 02630 01050 0368XXX 2 支路电流分布系数 3 系统总电抗 X 1 0 07 6 X 2 0 0368 X 1 1 0 09 973 0248 0 1128 0 002797 0 0368 0 076 0 0368 0 076 0 2 1 X 326 0 076 0 0248 0 1 1 2 1 X X C 674 0 0368 0 0248 0 2 2 2 1 X X C 1245 008335 001638 0 0248 0 10 2 1 XXX 发电厂电气主系统课程设计 27 4 各支路转移电抗 3819 0 326 0 1245 0 1 1 C X X K 1847 0 674 0 1245 0 2 2 C X X K 5 由各支路转移电抗求得的计算电抗 6958 2 100 85 0 2003 3819 0 11 B G Kjs S S XX 956 1 100 85 0 3003 1847 0 22 B G Kjs S S XX 6 根据计算电抗查电力系统分析中汽轮发电机运算曲线得短路电流的标么 值 1 0 0 38I 1 1 0 38I 1 2 0 38I 1 4 0 38I 2 0 0 52I 2 1 0 54I 2 2 0 54I 2 4 0 54I 故其 0S 1 5S 3S 的电流如下 1 0 0 38I 1 1 5 0 38I 1 3 0 38I 2 0 0 52I 2 1 5 0 54I 2 3 0 54I 7 各电源对 35kv 侧的短路电流 KA U S I nav N N 47 6 633 85 0 2003 3 1 KA U S I nav N N 70 9 633 85 0 3003 3 2 8 各时刻短路电流周期分量的有名值为 22 11 NtNtt IIIII 9 各时刻短路电流有名值计算结果列表为 发电厂电气主系统课程设计 28 表 5 4 点短路电流值表 2 k 电流来源 时间 S电流值 S1 S2 S3S4 S5 S6 短路点电流值 KA 0 标么值 有名值 KA 0 38 2 46 0 52 5 047 50 1 5 标么值 有名值 KA 0 38 2 46 0 54 5 247 7 2 标么值 有名值 KA 0 38 2 46 0 54 5 247 7 若取冲击系数 1 则冲击电流为 2 55 7 50 19 125KA s K 2IKi ssh 发电厂电气主系统课程设计 29 6 高压电气设备及载流导体选择 6 1 电气设备的选择原则 6 1 1 电气设备选择的一般要求 电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一 正