35KV10KV大港变电站一次系统设计

1、翳£ X豢发电厂电气部分课程设计题目：35KV/10KV大港变电站一次系统设计学院：自动化工程学院专业：电气工程及其自动化姓名：指导教师：2011 年 9 月 11 a第一章任务书一 设计要求（1）建立工程设计的正确观点，掌握电力系统设计基本原则和方法。（2）培养独立思考、解决问题的能力。（3）学习使用工程设计手册和其他参考书的能力，学习撰写工程设计说明书。二、原始资料（1）35KV进线3回。分别从系统的35KV的三个分段上引接；10KV岀线14回；（2）工程建设规模：主变压器3台，容量均为50MVA,年最大负荷利用小时数均 为6000h电压等级35KV/10KV;（3）系统短路容量

2、（根据市局计划处调度所的资料）：变电所35KV母线三相最大 短路容量为915.18MVA,短路电流15.07KAJ0KV母线最大短路容量为 261.78MVA,短路电流 14.39KA-三、设计任务（1）为该变电所设计岀电气主接线图；（包括电压互感器和电流互感器的配置，站 用变压器的引接也要有所体现）（2）选择主变压器的型号；（3）选择主变压器出口断路器和隔离开关（35KV侧）；（4）利用经济电流密度选择变压器出口母线；（5）选择10KV出线的断路器和隔离开关；（6）选择电压互感器和电流互感器的型号。（各选一个即可）第二章主接线设计方案第一节主接线的设计原则一. 主接线的设计依据1 负荷大小的

3、重要性2 系统备用容量大小（1）运行备用容量不宜少于8-10%,以适应负荷突变，机组检修和事故停运等情况的调频需要。（2）装有两台及以上的变压器的变电所，当其中一台事故断开时，其余主变压器的容量应保证该变电所60%70%的全部负荷，在计及过负荷能力后的 允许时间内，应保证车间的一、二级负荷供电。二. 主接线的基本要求电气主接线应满足可黑性、灵活性、经济性三项基本要求，其具体要求如下：1.可靠性安全可靠是电力生产和分配的首要要求，保证供电的可幕性是电气主接线最基本 的要求。主接线可靠性的基本要求通常包括以下儿个方而：（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；（2）线路、断路器、母线故障时，尽量减

4、少停电回路数和停电时间；（3）母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停电回路数和停电时间；（4）保证对全部的I类负荷和大部分II类负荷的供电；（5）尽量避免发电厂或变电所全部停电的可能性；（6）大型机组突然停运时，不应危及电力系统稳定运行。2/132、灵活性电气主接线能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性主要包括以下儿个方面：（1）调度时，应可以灵活地投入和切除电源、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以及特殊运行方式下 的系统调度要求。（2）检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而 致影响电力网的运行和对

5、车间的供电。（3）扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停运时 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最少。3 经济性主接线满足可靠，灵活性要求的前提下做到经济合理。（1）节省一次投资。主接线应力求简单，经节省断路器、隔离开关、电流和电压互 感器、避雷器等一次设备：要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省次设备和控制电缆。要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型 电器：如能满足系统的安全运行及继电保护要求，35kV及其以下终端或分支变 电所 可 采 用 简 易电 器。（2）占地面积少：主接线设计要为配电装置布置

6、创造条件，尽量使占地面积减少。（3）电能损失少：经济合理地选择主变压器的种类（双绕组.三绕组或自耦变压 器）、容量、数量，要避免因两次变压而增加的电能损失。第二节主接线的设计和论证依据变电站的性质可选择单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、双母线分段 接线等四种主接线方案，下面逐一论证其接线的优缺点。一单母线接线WU3图一：单母线接线特点就是整个配电装置只有一组母线，每个电源和引出线都经过开关电器接到同一 组母线上优点：接线简单，操作方便，设备少，经济性好扩建方便。缺点：'（1）不够灵活可靠，任意一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修均需 使整个配电装置停电。（2）调度不方便，电源

7、只能并列运行，不能分列运行，线路侧发生短路有很 大的短路电流。（3）单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需停电，在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复非故障段的供电。适用范围：一般用于6-220RV系统中，出线回路较少，对供电可鼎性要求不高的中、小型 发电厂与变电站中。二. 单母线分段接线1单母线分段接线WLLWL2WL3WL4GlG2图二：单母线分段接线单母线接线中当母线故障时，造成全停电，需待故障排除后，才能恢复全厂的正常 运行，这对于重要用户而言是不允许的。如采用断路器分段的单母线接线，并将重要用 户采用分别接于不同母线段的双回路供电，提高了单母线接线的可幕性和灵活性。

8、对用 断路器分段的单母线的评价为：优点:（1）具有单母线接线简单、清晰、方便、经济、安全等优点。（2）与不分段的单母线相比供电可鼎性高，母线或母线隔离开关检修或故障时 的停电范围缩小了一半。与用隔离开关分段的单母线接线相比，母线或母 线隔离开关短路时，非故障母线段可以实现完全不停电，而后者则需短时 停电。（3）运行比较灵活。分段断路器可以接通运行，也可断开运行。（4）可采用双回线路对重要用户供电。方法是将双回路分别接引在不同分段母 线上。缺点：' （1）任一分段母线或母线隔离开关检修或故障时，连接在该分段母线上的所有 进出回路都要停止工作，这对于容量大、出线回路数较多的配电装置仍是 严

9、重的缺点。（2）检修任一电源或出线 断路器时，该回路必须停电。这对于电压等级高的 配电装置也是严要缺点。因为电压等级高的断路器检修时间较长，对用户 影响甚大。单母线分段数LI取决于电源数量和容量。段数多，故障时停电范圉小，但是分段断 路器数量多投资大；通常取23段为宜。单母线分段接线适用范圉：610kV小容量发电厂或者变电所2、单母线分段带旁路母线的接线为了在检修线路断路器时，不中断对该线路的供电，可以增设旁路设施，包括旁路 开关电器和旁路母线。这种接线不宜用于进岀线回路多的悄况下使用。旁路断路器的设 置方式：方案1：设置专门的旁路断路器图三：设置专门的旁路断路器方案2:分段断路器兼作旁路断路

10、器图四：分段断路器兼旁路断路器方案3:旁路断路器兼作分段断路器图五：旁路断路器兼作分段断路器旁路母线的设置原则：（1）356OKV配电装置采用单母线分段接线时，且断路器无条件停电检修时，可设 置不带专用旁路断路器的旁路母线。（用分段断路器兼作旁路断路器）（2）3560KV配电装置采用双母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时，可以设 置旁路隔离开关，检修时，用母联断路器代替待检修的断路器。三、双母线接线为了克服单母线分段接线的缺点，发展了双母线接线。按每一回路所连接的断路器数 H不同，双母线接线有双母线接线、双母线分段接线、双母线带旁路母线接线、一台半 断路器接线（因两个回路共用三台断路器，乂称

11、二分之三接线）等接线形式。1. 双母线接线：有两组母线W|与W?可以互为备用，每一回路（进线或出线）装有一台断路器，两 组母线通过母线联络断路器QFC相联系。双母线接线器是双母线接线中最基本的接线形式。它具有两组结构相同的母线，每 一回路都经一台断路器、两组隔离开关分别连接到两组母线上，两组母线之间通过母联 断路器来实现联络。双母线接线有三种运行方式：第一种运行方式是一组母线工作，一组母线备用，母联 断路器在正常运行时是断开的：第二种运行方式是两组母线同时工作，母联断路器在正 常运行时是接通的，这时每一回路都固定连接于某一组母线上运行，故亦称“固定连接 运行方式” o第三种为了系统的需要，亦可

12、将母联断路器断开（处于热备用状态）, 两组母线同时运行。前两种运行方式在供电可鼎性方面有所差异，当母线短路时，前者 将短时全部停电；后者母线继电保护动作，只断开故障母线上电源回路的断路器和母联 断路器，并不会使另一组母线中断工作。 双母线接线的优点：（1）双母线接线有更高的可靠性，表现在以下儿方面：a、检修任一母线，不中断供电，通过母线隔离开关的倒闸操作实现；b、工作母线故障，可迅速恢复供电；c、检修任一母线隔离开关，只需断开此隔离开关所属的一条线路和与此隔离开关相 连的一条母线，其他线路均可通过另一根母线继续正常运行。（2）灵活性高。具体体现在以下儿个方面：a、各个电源和各个负荷可以任意分配

13、到某一组母线上，能灵活的适应电力系统中各 种运行方式的调度和潮流变化的需要。b、母联断路器QFC可以实现系统的同期或者解列C、个别回路（发电机或者线路）单独试验时，可以将其接在备用母线上运行d、备用母线可以作为融冰母线（利用短路方式融冰）（3）扩建的方便性：向双母线左右方向任一方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷的自山组合分 配，便于扩建。双母线接线的缺点：（1）接线较复杂，且在倒母线过程中把隔离开关当作操作电器使用，容易发生误操 作事故。（2）工作母线短路时，在切换母线的过程中仍要短时停电。（3）检修线路断路器时要中断对用户的供电，这对重要用户来说是不允许的。（4）于单母线接线相比，双母

14、线接线的母线长，隔离开关数口倍增，这将使配电装 置结构复杂，占地面积增大，投资明显增加。双母线接线的使用范圉：610kV出线带电抗器的配电装置;3560kV出线数超过8回， 连接电源较大，负荷较大的情况;110kV22OkV出线数为5回以上的情况。双母线接线比单母线分段接线的供电可靠性高、运行灵活，但投资也明显增大，因 此，只有当进出线回路数较多、母线上电源较多、输送和穿越功率较大、母线故障后要 求尽快恢复送电、母线和母线隔离开关检修时不允许影响对用户的供电、系统运行调度 对接线的灵活性有一定要求等情况下，才采用双母线接线方式。2. 双母线分段接线WLlWL2WL3WI.4图七：双母线分段接线

15、工作母线通过QFD （分段断路器）分为两段Wl , WHo每段工作母线WI, WH 分别通过各自的母联断路器QFC1, QFC2与备用母线W2相连，每回均匀的分布在两 段工作母线上。双母线分段接线的优点是：（1） 缩小了 母线 故障的停电范围；（2）双母线分段接线比双母线接线的可黑性更高；双母线接线的主要缺点是投入使用的断路器数LI比双母线接线时多，设备投资大， 配电装置占地面积和维护工作量都相应地增大了许多，故在220KV及以下配电装置中 很少釆用。适用范圉及分段数确定：中小电厂的发电机电压配电装置及变电站610kV配电装置中当进线数或母线上电源 较多时，常采用双母线3分段或者4分段。另外双

16、母线分段接线常用于220kV配电装置中，当进出线为1014回时，采用三分段（且仅一组母线分段）；15回以上时，釆用4分段（两组母线均分段）。330kV500kV大容量配电装置中，出线为6回以上时，一般也釆用双母线分段接 线。四、结论通过分析比较，四种接线方式中采用双母线接线作为35KV侧接线方式较好，由于 本次设计为35KV/10KV变电站，考虑到供电可靠性和负荷增长的需要，在10kV侧釆 用单母线分段带旁路母线（分段断路器兼作旁路断路器）接线方式。第三章变电站一次设备的选择一、主变台数和容量的选择根据原始资料中的工程建设规模：主变压器两台，容量均为50MVA,年最大负荷利 用小时数均为600

17、0h电压等级35KV/1OKV;选择主变压器的型号如下：型式：三相双绕组无载调压风冷变压器型号：SFP8-63OOO/35额定容量：63MW电压等级：35± 2X2.5%/10空载损耗：65KW短路损耗：245KW阻抗电压：1214%连接组标号：YNdll外形尺寸（mm） : 6000X5350X6900二、35KV侧断路器和隔离开关的选择根据原始资料中的35KV母线最大短路容量为915.18MVA,短路电流15.07KA。1、断路器的选择根据原始资料中的35KV母线三相最大短路容量为915.18MVA,短路电流 15.07KA,选择断路器的型号如下：型号：SW2-35/1OOO额定

18、电压（KV） ： 35额定电流（A） ： 1000开断容量（MVA） : 1500额定开断电流（KA） ： 24.8极限峰值电流（KA） ： 63.4通过电流的有效值（KA） ： 39.2极限热稳定电流（KA, 4s） : 24.8固有分闸时间（s） : 0.06合闸时间（s） ： 0.42、隔离开关的选择根据原始资料中短路电流15.07KA,选择断路器的型号如下：型号：GW5-35G/1OOO-83额定电压（KV） ： 35额定电流（A） ： 1000热稳定电流（KA） : 25极限峰值电流（KA） : 83操作机构型号：CS-17三、10KV侧断路器和隔离开关的选择根据原始资料中的10KV

19、母线三相最大短路容量为261.78MVA,短路电流14.39KA, 选择断路器的型号如下：型号：SW2-10/5000额定电压（KV） : 10额定电流（A） ： 5000开断容量（MVA） : 1500额定开断电流（KA） ： 24.8极限峰值电流（KA） : 63.4通过电流的有效值（KA） ： 39.2极限热稳定电流（KA, 4s） : 24.8固有分闸时间（s） ： 0.06合闸时间（s） ： 0.42、隔离开关的选择根据原始资料中短路电流14.39KA,选择断路器的型号如下：型号：GW5-1OG/5OOO-83额定电压（KV） : 10额定电流（A） ： 5000热稳定电流（KA）

20、: 25极限峰值电流（KA） : 83四、选择电压互感器和电流互感器的型号选择变压器高压侧（35KV侧）的电压互感器和电流互感器的型号根据原始资料中的35KV母线三相最大短路容量为915.18MVA,短路电流 15.07KAo选择电压互感器的型号如下：型号：JDJ-35额定电压（kV） : 35/0.1最大容量（VA） ： 1200型号：JDJJ-35额定电压（kV） : 35/0.1/（0.1 最大容量（VA） ： 1200）选择电流互感器的型号如下：型号：LCW2-220W额定电流比：（2X200）（2X600） /5五、利用经济电流密度选择变压器出口母线1、利用经济电流密度选择变压器35

21、KV侧母线额定工作电流：= 825（A）Q3U 八 J3x35母线选用钢芯铝较线，由年最大负荷利用小时数均为6000h ,查表得 J=0.94A/mm2 ,考虑一定的裕量，经济截面积为：=1 05X825 =921.5(,)0.94选用母线为：LGJ-10002、利用经济电流密度选择变压器10KV侧母线额定工作电流:50屁10=2886.7(A)11/13母线选用钢芯铝较线，由年最大负荷利用小时数均为6000h ,查表得 J=0.94A/mm2 ,考虑一定的裕量，经济截面积为：Sj =L05ZtV1.05x2886.7694= 3224.5(/)选用母线为：LGJ-35OO六. 断路器和隔离开关的稳定性校验