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10kv变电所设计论文（发电厂用变电所）.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.50M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    原始资料 （1）待设计的变电站为一发电厂升压站 （2）计划安装两台 200MW 汽轮发电机机组 发电机型号：QFSN-200-2 Cos=0.85 Pe=200MW Ue=15750V Xg=14.13% （3）220KV，出线五回，预留备用空间间隔，每条线路最大输送容量 200MVA，Tmax=200MW （4）当地最高温度 41.7℃，最热月平均最高温度 32.5℃，最低温度-18.6℃，最热月地面 下 0.8 米处土壤平均温度 25.3℃。 （5）厂用电率为 8%，厂用电电压为 6KV，发电机出口电压为 15.75KV。 （6）本变电站地处 8 度地震区。 （7）在系统最大运行方式下，系统阻抗值为 0.054。 （8）设计电厂为一中型电厂，其容量为 2×200 MW=400 MW，最大机组容量 200 MW，向 系统送电。 （9）变电站 220KV 与系统有 5 回馈线，呈强联系方式。 说明书 对于 200MW 及以上的的发电机组，一般与双绕组变压器组成单元接线，主变压器的容 主变压器的选择 量和台数与发电机容量配套选用。 对于中、小型发电厂应按下列原则选择： （1） 为节约投资及简化布置，主变压器应选用三相式。 （2） 为保证发电机电压出线供电可靠，接在发电机电压母线上的主变压器一般不 少于两台。在计算通过主变压器的总容量时，至少应考虑 5 年内负荷的发展 需要，并要求；在发电机电压母线上的负荷为最小时，能将剩余功率送入电 力系统；发电机电压母线上的最大一台发电机停运时，能满足发电机电压的 最大负荷用电需要；因系统经济运行而需限制本厂出力时，亦应满足发电机 电压的最大负荷用电。 发电机与主变压器为单元连接时，主变压器的容量可按下列条件中的较大者选择： （1）按发电机的额定容量和扣除本机组的厂用负荷后，留有 10%的裕度。
    （2）相数的选择：主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求 及运输条件等因素。 当不受运输条件限制时，在 330KV 及以下的发电厂和变电所，均应选用三相变压器。 （3）绕组数量和连接方式的选择 对于 200MW 及以上的机组，其升压变压器一般不采用三绕组变压器。因为在发电机回 路及厂用分支回路均采用分相封闭母线，供电可靠性很高，而大电流的隔离开关发热问题比 较突出，特别是设置在封闭母线中的隔离开关问题更过多；同时发电机回路断路器的价格极 为昂贵，故在封闭母线回路里一般不设置断路器和隔离开关，以提高供电的可靠性和经济性。 此外，三绕组变压器的中压侧，由于制造上的原因一般不希望出现分接头，往往只制造死接 头，从而对高、中压侧调压及负荷分配不利。这样采用三绕组变压器就不如用双绕组变压器 加联络变压器灵活方便。 （4）主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷 却，强迫导向油循环冷却。 在发电厂水源充足的情况下，为了压缩占地面积，大容量变压器也可采用强迫油循环水 冷却。 强迫油循环水冷却方式散热效率高，节约材料，减少变压器本身尺寸。 根据以上条件，所选变压器型号为：SSP-26000 型号及容量 低压侧电压 连接组 损耗 阻 抗 电 空 载 电 （KVA） SSP-26000 （KV） 15.75 空载 短路 压（%） Y0/△-11 232 1460 14 流（%） 0.963 电气主接线选择 发电厂电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和 断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任 务。它的设计，直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的 确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。 设计原则 1． 合理的确定发电机的运行方式 确定运行方式总的原则是安全、经济地发、供电。 承担基荷的发电机，要求设备利用率高，年利用小时数在 5000h 以上；承担腰荷的发 电机、设备利用小时数为 3000~5000h；承担峰荷的发电机，设备利用小时数在 3000h 以下。 对具体的发电厂来说，200MW 及以上的大型汽轮发电机热效率高，供热式发电 机按热负荷曲线工作。 2． 接线方式
    大型发电厂（总容量 1000MW 及以上，单机容量 200MW 以上），一般距负荷中 心较远，电能需要用较高电压输送，故宜采用简单可靠的单元接线方式，如发电机- 变压器单元接线，或发电机-变压器-线路单元接线，直接接入高压或超高压系统。 中型发电厂（总容量 200~1000MW、单机 50~200MW）和小型发电厂（总容量 200MW 以下、单机 50MW 以下），一般靠近负荷中心，常带有 6~10KV 电压级的近 区负荷，同时升压送往较远用户或与系统连接。发电机电压超过 10KV 时，一般不设 机压母线而以升高电压直接供电。全厂电压等级不宜超过三级（即发电机电压为 1 级， 设置升高电压 1~2 级）。采用扩大单元接线时，组合容量一般不超过系统容量的 8~10%。 对于 6~220KV 电压配电装置的接线，一般分为两大类：其一为母线类，包括单 母线、单母线分段、双母线、双母线分段和增设旁路母线的接线；其二为无母线类， 包括单元接线、桥形接线和多角形接线等。应视电压等级和出线回数，酌情选用。 单母线接线： 优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置 缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）故障或检修 ，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全 部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的 供电。 适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器 单母线分段接线： 优点： 1 用断路器把母线分段后，对重要的用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电 2 当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致 使重要用户停电 缺点： 1 当一段母线或母线隔离开关故障时或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电 2 当出线为双回路时，常使架空线出现交叉跨越。 3 扩建时需向两个方向均衡扩建 适用范围： 1 6~10KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上 2 35~63KV 配电装置出线回路数为 4~8 回 3 110~220KV 配电装置出线回路为 3~4 回 双母线接线
    优点： 1 供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断； 一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。 2 调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活的适应系统中各 种运行方式调度和潮流变化的需要。 3 扩建方便。像双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和符合均匀分配， 不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时， 不会如单母分段那样导致出线交叉跨越。 4 便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。 缺点： 1 增加一组母线，每回路就需要增加一组母线隔离开关。 2 当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操 作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 适用范围： （1）6~10KV 配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时 （2）35~63KV 配电装置，当出线回路数超过 8 回时，或连接的电源较多，负荷较大时 （3）110~220KV 配电装置出线回路数为 5 回及以上时，或当 110~220KV 配电装置在系统 中居重要地位，出线回路数为 4 回及以上。 双母线分段接线： 分段原则： 1 当进出线回路数为 10~14 回时，在一组母线上用断路器分段 2 当进出线回路数为 15 回及以上时，两组母线均用断路器分段 3 在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器 4 为了限制 220KV 母线短路电流或系统解列运行的要求，可根据需要将母线分段 单断路器双母线接线的主要缺点： 1 在倒换母线操作过程中，须使用隔离开关按等电位原则进行切换操作，因此，在事故情况 下，当操作人员情绪紧张时，很容易造成误操作。 2 工作母线发生故障时，必须倒换母线，此时，整个配电装置要短时停电 3 这种接线使用的母线隔离开关数目较多，使整个配电装置结构复杂，占地面积和投资费用 也相应增大 为克服上述缺点，采取如下补救措施： 1 为了避免在倒闸操作过程中隔离开关误操作，要求隔离开关和对应的断路器间装设闭锁装 置，（机械闭锁或电气闭锁），同时要求运行人员必须严格执行操作规程，以防止带负荷开、
    合隔离开关，避免事故的发生。 2 为了避免工作母线故障时造成整个装置全部停电，可采用两组母线同时投入工作的运行方 式。 3 为了避免在检修线路断路器时造成该回路短时停电，可采用双母线带旁路母线的接线。 采用上述措施后，单断路器双母线接线具有较高的的供电可靠性和运行灵活性。 双断路器双母线接线： 优点：任何一组运行母线或断路器发生故障或进行检修时，都不会造成装置停电，各回路均 用断路器进行操作，隔离开关仅作检修时隔离电压之用。因此，这种接线工作是非常可靠与 灵活，检修也很方便。 缺点：这种接线要用较多的断路器和隔离开关，设备投资和配电装置的占地面积也都相应增 加，维修工作量也较大。 一台半断路器双母线接线： 优点：这种接线具有环形接线和双母线接线的优点，供电可靠性高，运行灵活，操作、检修 方便，当一组母线停电检修时，不需要切换回路，任意一台断路器检修时，各回路仍按原接 线方式进行，也不需要切换；隔离开关不做操作电器使用，只在检修电气设备时作为隔离电 源用。 缺点：所配用的断路器数目较单断路器双母线要多，维修工作量增大，设备投资及变电所的 占地面积相应增大。其次。这种接线继电保护也较其他接线复杂，且接线本身的特点要求电 源数和出线数最好相等。当出线数目较多时，不可避免会出现引出线路方向不同，将造成设 备布置上的困难。 选择一台半断路器双母线接线与单断路器双母线接线进行详细比较 一台半断路器双母线 单断路器双母线 可靠性 在检修和故障相重合的情况下，停运的回 可以轮流检修一组母线而不致使供电中 路不超过两回 断，一组母线故障后能迅速恢复供电；检 修任意一回路的母线隔离开关，只停该回 路。
    灵活性 1 多为环形供电，调度灵活。但是停运一 1 工作母线发生故障时，可将全部回路切 个回路需要两台断路器，母线故障时，接 换到备用母线上，从而迅速恢复正常工 线内潮流变化大。 作，但需短暂停电 2 隔离开关只作为检修电器，不作为操作 2 检修任意工作回路的断路器时，可以利 电器，处理事故时，用断路器操作，消除 用母联断路器来替代，而不致使该回路供 事故迅速。检修断路器时，不需要带旁路 电长期中断 操作 3 需要对任意回路单独进行电气试验时， 可以将该回路切换到备用母线上 可扩建性 不如单断路器双母线接线扩建容易 便于扩建。可以任意向两侧延伸扩建，不 影响两组母线的电源和负荷均匀分配，扩 建施工时不会引起原有回路停电 经济性 设备投资：8 个回路时，两种接线相等。 7 回及以下，单断路器双母线接线较贵 9 回及以下，一台半断路器双母线接线较贵 占地面积：1 当一台半断路器接线为常规三列式顺序布置时，因一个间隔可以双侧出 线，占地面积比较少。 2 当一台半断路器接线的常规布置应用于发电厂时，为避免纵向布置的大机组出线偏 角过大，常需改变配电装置布置形式，扩大占地面积 30%~50% 选择：单断路器双母线接线 短路电流计算 一、短路电流计算的目的 在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要 有以下几个方面： （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） 在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。 （5） 接地装置的设计，也需用短路电流。 二、短路电流计算的一般规定 验算导体和电器时所用短路电流，一般有以下规定。 1． 计算的基本情况 （1） 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行； （2） 所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）； （3） 短路发生在短路电流为最大值的瞬间； （4） 所有电源的电动势相位角相同； （5） 应考虑对短路电流值有影响的所有的元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电 动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大安全电流有效值时才予以考虑。 2． 接线方式 计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大 运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 3． 计算容量 应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程建成 后 5~10 年）。 4． 短路种类 一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自耦变压 器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应该按严重情况的进行校 验。 5． 短路计算点 在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。 三、计算步骤 在工程设计中，短路电流的计算通常采用使用曲线法。步骤如下： （1） 选择计算短路点 （2） 画等值网络（次暂态网络）图 1） 首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂 态电抗 Xd〞。 2） 选取基准容量 Sb 和基准电压 Ub（一般取各级的平均电压）。
    3） 将各元件电抗换算为同一基准值的标幺电抗。 4） 绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。 （3） 化简等值网络：为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路 点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗 Xnd。 （4） 求计算电抗 Xjs。 （5） 由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期份量标幺值（运算曲线只做到 Xjs=3.5） （6） 计算无限大容量（或 Xjs≥3）的电源供给的短路电流周期分量。 （7） 计算短路电流周期分量有名值和短路容量 （8） 计算短路电流冲击值 （9） 计算异步电动机供给的短路电流 （10）绘制短路电流计算结果表 电气设备的选择 一般原则 （1） 应满足正常运行、检修、断路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需 要； （2） 应按当地环境条件校核； （3） 应力求技术先进和经济合理； （4） 选择导体时应尽量减少品种； （5） 扩建工程应尽量使新老电器型号一致； （6） 选用新的产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格. 电气设备和载流导体选择的一般条件： 1． 按正常工作条件选择 （1） 额定电压。 所选电气设备和电缆的最高允许工作电压不得低于装设回路的最高运行电压。一般 电气设备和电缆的最高允许工作电压：当额定电压在 220KV 及以下时，为 1.15Ue （2） 额定电流。 所选电气设备的额定电流 Ie，或载流导体的长期允许电流 Iy 不得小于装设回路的最 大持续工作电流 Imax，即应满足条件 Ie（或 Iy）≥Imax 2． 按短路状态校验 （1）热稳定校验 当短路电流通过被选择的电气设备和载流导体时，其热效应不应超过允许值，即应满足下列 条件： Qd≤Qy 或 Qd≤Ir 2t
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