变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择

三 变电所主变压器及主接线方案的选择 3 1 变电所主变压器台数的选择 变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择 当符合下列条件之一时 宜装设两台及以上变压器 有大量一级或二级负荷 季节性负荷变化较大 集 中负荷较大 结合本厂的情况 考虑到二级重要负荷的供电安全可靠 故选择 两台主变压器 3 2 变电所主变压器容量选择 每台变压器的容量应同时满足以下两个条件 N T S 1 任一台变压器单独运行时 宜满足 30 0 6 0 7 N T SS 2 任一台变压器单独运行时 应满足 即满足全部一 二级负 30 1 11 N T SS 荷需求 代入数据可得 0 6 0 7 1169 03 701 42 818 32 N T S kV A 又考虑到本厂的气象资料 年平均气温为 所选变压器的实际容量 20 C 也满足使用要求 同时又考虑到未来 5 10 年的 10 08 920 N TNT SSKVA 实 负荷发展 初步取 1000 考虑到安全性和可靠性的问题 确定变 N T S kV A 压器为 SC3 系列箱型干式变压器 型号 SC3 1000 10 其主要技术指标如下 表所示 额定 电压 kV 损耗 kW变压器 型号 额定 容量 kV A 高 压 低 压 联 结 组型 号 空 载 负 载 空载 电流 0 I 短路 阻抗 K U SC3 1000 10100010 50 4Dyn1 1 2 457 451 36 附 参考尺寸 mm 长 1760 宽 1025 高 1655 重量 kg 3410 3 3 电气主接线的概念 发电厂 变电所的一次接线是由直接用来生产 汇聚 变换 传输和分配 电能的一次设备的一次设备构成的 通常又称为电气主接线 主接线代表了发 电厂 变电所 电气部分的主体结构 是电力系统网络结构的重要组成部分 它对电气设备选择 配电装置布置 继电保护与自动装置的配置起着决定性的 作用 也将直接影响系统运行的可靠性 灵活性 经济性 因此 主接线必须 综合考虑各方面因素 经技术经济比较后方可确定出正确 合理的设计方案 3 4 电气主接线设计需要考虑的问题 在进行变电站电气接线设计时 需要重点考虑以下一些问题 1 需要考 虑变电所在电力系统中的位置 变电所在电力系统中的地位和作用是决定电气 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 由于它们在电力系统中的地位和作用不同 对其电气 主接线的可靠性 灵活性和经济性的要求了也不同 2 要考虑近远期的发展 规模 变电所电气主接线的设计 应根据 5 到 10 年电力发展规划进行 根据负 荷的大小 分布 增长速度 根据地区网络情况和潮流分布 分析各种可能的 运行方式 来确定电气主接线的形式以及连接电源灵数和出线回数 3 考虑 负荷的重要性分级和出线回数多少对电气主接线的影响 对一级负荷 必需有 两个独立电源供电 且当一个电源失去后 应保证全部一级负荷不间断供电 且当一个电源失去后 应保证大部分二级负荷供电 4 考虑主变台数对电气 主接线的影响 变电所主变的台数对电气主接线的选择将产生直接的影响 传 输容量不同 对主接线的可靠性 灵敏性的要求也不同 5 考虑备用容量的 有无和大小对电气主接线的影响 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 响着电气主接线的形式 3 5 主接线方案的选择 3 5 1 电气主接线设计的基本要求 电气主接线应满足以下基本要求 a 具有一定的灵活性 主接线在力求简单 明了 操作方便的同时 也要求有一定的灵活性 以 适应系统不同运行方式的要求 1 调度时 应可以灵活的投入和切除发电机 变压器和线路 调配电源和 负荷 满足系统在事故运行方式 检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调 度要求 2 检修时 可以方便的停运断路器 母线及其继电保护设备 进行安全检 修而不致影响电力网的运行和对用户的用电 3 扩建时 可以容易的从初期接线过渡到最终接线 在不影响连续供电或 停电时间最短的情况下 投入新装机组 变压器或线路而不互相干扰 并且对 一次和二次部分的改建工作量最小 b 操作应尽可能简单 方便 主接线应简单清晰 操作方便 尽可能使操作步骤简单 便于运行人员掌 握 复杂的接线不仅不便于操作 还往往会造成运行人员的误操作而发生事故 但接线过于简单 可能又不能满足运行方式的需要 而且也会给运行造成不便 或造成不必要的停电 c 可靠性 供电可靠性是电力生产和分配的首要任务 保证供电可靠性是电气主接线 最基本的要求 分析和研究主接线可靠性通常应从以下几方面综合考虑 1 变电站在电力系统中的地位和作用 变电站都是电力系统的重要组成部分 其可靠性应与系统相适应 例如 对一个中小型变电站的主接线就毋须要求过高的可靠性 也就没有必要采取太 复杂的接线形式 而对于一个大型发电厂或超高压变电站 由于它们在电力系 统中的地位很重要 供电容量大 范围广 发生事故可能使系统稳定运行遭破 坏 甚至瓦解 造成巨大损失 因此 其主接线应采取供电可靠性高的接线形 式 2 变电站的运行方式及负荷性质 电能的特点是 发电 变电 输电和用电同时完成 而负荷的性质按其重 要性又有 类 类和 类之分 因此 根据发电厂的运行方式和负荷的要求 进行具体分析 以满足必要的供电可靠性 3 断路器检修时是否会影响对用户的供电 4 设备和线路故障或检修时 停电线路的多少和停电时间的长短 以及 能否保证对重要用户的供电 d 经济 主接线在保证安全可靠 操作灵活方便的基础上 还应使投资和年运行费 用小 占地面积最少 使其尽地发挥经济效益 一般应当从以下几方面考虑 1 投资小 主接线应简单清晰 以节约开关电器数量 降低投资 要适当 采用限制断路电流的措施 以便选用价廉的电器 二次控制与保护方式不应过 于复杂 以利于运行和节约二次设备的投资 2 占地面积少 主接线要为配电装置布置创造节约土地的条件 尽可能使 占地面积减少 3 电能损耗少 在发电厂或变电站中 正常运行时 电能损耗主要来自变 压器 应经济合理地选择变压器的型式 容量和台数 尽量避免两次变压而增 加电能损耗 e 扩建的可能性 由于近年来 我国的经济建设高速发展 各地区的电力负荷的需求近年来 增加的很快 尤其是江苏省沿江地区 电力需求增长很快 而本课题要设计的 变电站正好处于该地区 因此 在选择主接线时 要充分考虑到具有扩建的可 能性 并且预留出合适的扩建空间 3 5 2 电气主接线的基本形式 主接线的总体分类 a 单母线接线 母线起汇集和分配电能的作用 每一条进出线回路都组成一个接线单元 每个 接线单元都与母线相连 可分为 1 接线方法及工作要求 见图 1 主母线的作用 开关电器的配置 线路有反馈电可能或为架空配电线应装设 QS 操作程序 先通后断 原则 合 QFQSQS LB 分 BL QSQSQF 2 特点 优点 简单 经济 接线简单 设备少 清晰 明了 布置 安装简单 配电装置建造费用低 断路器与隔离开关间易实现可靠的防误闭锁 操作安全 方便 母线故障的 几率低 易扩建和采用成套式配电装置 缺点 不够灵活可靠 主母线 母隔故障或检修 全厂停电 任一回路断路器检修 该回路停电 图图 1 单母线单母线 b 双母线接线 1 不分段的双母线 1 接线方法及运行方式 见图 2 2 特点 电源 WB 电源 QSB L1L2L3 QSL QF L4 可轮流检修母线而不影响正常供电 检修任一母线侧隔离开关时 只影响该回路供电 工作母线发生故障后 所有回路短时停电并能迅速恢复供电 可利用母联断路器代替引出线断路器工作 便于扩建 由于双母线接线的设备较多 配电装置复杂 运行中需要用隔离开关切换电 路 容易引起误操作 同时投资和占地面积也较大 图图 2 双母线双母线 3 5 3 10kV 侧单母线和双母线接线的比较 6 10kV 配电装置出线回路数目为 6 回及以上时 可采用单母线分段接线 而 双母线接线一般用于引出线和电源较多 输送和穿越功率较大 要求可靠性和 灵活性较高的场合 110kV 终端变电站的 10 kV 部分一般采用单母线分段 互 图5 3 单母线带旁路母线接线 L3 1QSa 电源 WB WBa 1QF L1L2 电源 QFa L4 为备用 由课题所给条件进行综合分析 对图 1 和图 1 所示的方案 综合比较 见表 1 表 1 主接线方案比较 方 案 项 目 方案 单母线方案 双母线 技 术 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供电 任一断路器检修 该回 路必须停止工作 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 经 济 占地少 设备少 设备多 配电装置复 杂 投资和占地面大 经过综合比较方案 在经济性上比方案 好 且调度和灵活性也可以保证供电 的可靠性 所以选用方案 七 变电所二次回路方案选择及继电保护的整定 7 1 二次回路方案选择 7 1 1 二次回路电源选择 二次回路操作电源有直流电源 交流电源之分 蓄电池组供电的直流操作电源带有腐蚀性 并且有爆炸危险 由整流装置 供电的直流操作电源安全性高 但是经济性差 考虑到交流操作电源可使二次回路大大简化 投资大大减少 且工作可靠 维护方便 这里采用交流操作电源 7 1 2 高压断路器的控制和信号回路 高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别 结合上 面设备的选择和电源选择 采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路 7 1 3 电测量仪表与绝缘监视装置 这里根据 GBJ63 1990 的规范要求选用合适的电测量仪表并配用相应绝缘监视 装置 a 10KV 电源进线上 电能计量柜装设有功电能表和无功电能表 为了解负荷 电流 装设电流表一只 b 变电所每段母线上 装设电压表测量电压并装设绝缘检测装置 c 电力变压器高压侧 装设电流表和有功电能表各一只 d 380V 的电源进线和变压器低压侧 各装一只电流表 e 低压动力线路 装设电流表一只 7 1 4 电测量仪表与绝缘监视装置 在二次回路中安装自动重合闸装置 ARD 机械一次重合式 备用电源 自动投入装置 APD 7 2 继电保护的整定 继电保护要求具有选择性 速动性 可靠性及灵敏性 由于本厂的高压线路不很长 容量不很大 因此继电保护装置比较简单 对线路的相间短路保护 主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断 保护 对线路的单相接地保护采用绝缘监视装置 装设在变电所高压母线上 动作于信号 继电保护装置的接线方式采用两相两继电器式接线 继电保护装置的操作 方式采用交流操作电源供电中的 去分流跳闸 操作方式 接线简单 灵敏可 靠 带时限过电流保护采用反时限过电流保护装置 型号都采用 GL 25 10 其优点是 继电器数量大为减少 而且可同时实现电流速断保护 可采用交流 操作 运行简单经济 投资大大降低 此次设计对变压器装设过电流保护 速断保护装置 在低压侧采用相关断 路器实现三段保护 7 2 1 变压器继电保护 变电所内装有两台 10 0 41000的变压器 低压母线侧三相短路电kVkV A 流为 高压侧继电保护用电流互感器的变比为 200 5A 继电器 3 28 213 k IkA 采用 GL 25 10 型 接成两相两继电器方式 下面整定该继电器的动作电流 动 作时限和速断电流倍数 a 过电流保护动作电流的整定 1 3 0 8 relre KK 1 w K 200 540 i K max1 224 1000 3 10 230