长风小区变电站及直流系统设计_本科毕业设计(编辑修改稿)

长风小区变电站及直流系统设计_本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

合设计任务书中要求，主变压器拟采用 SFPSZ10180000/220 型强迫油循环风冷三相三绕组有载调压降压变压器，其主要参数如下： 容量（ MVA）： 180/180/60； 额定电压（ kV）： 220177。 8179。 %/121/11； 短路电压百分值（ %）：高压 中压（ U12%） 12～ 14； 高压 低压（ U13%） 22～ 24； 中压 低压（ U23%） 7～ 9； 接法： YN yn0 d11。 第二节 主接线方 案的拟定 一 、 概述 主接线是变电所电气设计的首要部分，它是由发电机、变压器、母线、断路器、隔离开关、互感器和电缆等组成的产生、汇集和分配电能的电路，也是构成电力系统的重要环节。 主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。 电气主接线图一般以单线表示，单线图是表示三相交流电气装置中一相的连接关系。 只有局部不对称时，用三线图表示。 如有中性线时，在图中用虚线单独表示。 二、 主接线的基本形 式和要求 主接线的基本形式，就是主要设备常用的连接方式，它以电源和出线为主题。 分为有汇流母线和无汇流母线两种形式。 有汇流母线的接线形式可概括地分为单母线接线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。 变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。 可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。 （ 1）主接线可靠性的具体要求： 断路器检修时，不宜影响对系统的供电； 断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间， 并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电； 尽量避免变电所全部停运的可靠性。 （ 2）灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。 为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下长风小区变电站及直流系统设计 5 的调度 要求； 为了检修的目的：可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电； 为了扩建的目的：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。 （ 3）经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。 节省一次投资：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资； 要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器； 占地面积小，主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。 在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。 电能损耗少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。 三 、 主接线的接线方式比较 电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线路多时，为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间 环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。 单母线接线 单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，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，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。 图 11 单母接线 单母接线适用于： 110～ 200KV 配电装置的出线回路数不超过两回， 35～ 63KV，配电装置的出线回路数不超过 3回， 6～ 10KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回，才采用单母线接线方式，故不选择单母接线。 长风小区变电站及直流系统设计 6 单母分段 用断路器，把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。 当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需 向两个方向均衡扩建，单母分段适用于： 110KV～ 220KV 配电装置的出线回路数为 3～ 4回， 35～ 63KV 配电装置的出线回路数为 4～ 8回， 6～ 10KV 配电装置出线为 6回及以上，则采用单母分段接线。 图 12 单母分段接线 单母分段带旁路母线 这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为 35～ 110KV 的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。 图 13 单母接线带旁路接线 桥形接线 当只有 2 台变压器和 2跳线路时，宜采用桥形接线。 根据桥断路器的位置，可以分为内桥接线和外桥接线。 内桥接线在线路故障或切除、投入时，不影响其余回路工作，并且操作简单；适用于线路较长（相对来说线路故障几率较大）和变压器不需要经常切换的情况。 外桥接线适用于线路较短和变压器需要经常切换的情况。 桥形接线使用断路器少、布置简单、造价低但可靠性较差 长风小区变电站及直流系统设计 7 图 14 内桥接线 图 15 外桥接线 双母接线 它具有供电可靠、调 度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。 如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条”，则该回路在检修期需要停电。 对于， 110K～ 220KV 输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定， 110KV～ 220KV双母线接线的配电装置中，当出线回路数达 7 回，（ 110KV）或 5 回（ 220KV）时，一般应装设专用旁路母线。 图 16 双母线接线 双母线分段接线 双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元 件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。 而较容易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在 11 回及以下时，母线不分段。 为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试），不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。 当 110KV 出线为 7 回及以上， 220KV 出线在 4 回以下时，可用母联断 路器兼旁路断路器用，这样节省了断路器及配电装置间隔。 长风小区变电站及直流系统设计 8 图 17 双母线分段接线 旁路母线设置原则 110KV 及以上高压配电装置中，因电压等级高，输送功率大，送电距离较远，停电影响大，检修时间长，所以不允许因检修断路器而长期停电，故需设置旁路母线。 当110KV 出线在 6回以上、 220KV 出线在 4回以上时，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线。 在一下情况下，可不设置旁路设施。 ①当系统条件允许断路器停电检修时（如双回路供电的负荷） ② 当接线允许断路器停电检修时（每条回路有两台 断路器供电，与角形、一台半断路器接线等）； ③ 中小型水电站枯水季节允许停电检修出线断路器时。 ④ 采用高可靠性的六氟化硫断路器及全封闭组合电器时。 随着高压配电装置广泛采用六氟化硫断路器及国产断路器、隔离开关的质量逐步提高，同时系统备用容量的增加、电网结构趋于合理与联系紧密、保护双重化的完善以及设备检修逐步由计划检修向状态检修过度，为简化接线，总的趋势将逐步取消旁路设施。 四 、 本变电所主接线 方案的拟定 本变电站是为地区人口约 150 万，有大量工业和商业企业的集中地区供电的枢纽站。 供电对象为包括政府、学校、医院、企业和军事部门等重要用户。 要求供电可靠高质量。 故不能采用单母接线、桥形接线等可靠性较低的接线方式。 考虑到我国经济正在飞速发展时期，用电负荷与日俱增，变电站在设计时必须考虑到扩建的可能性，故不采用多角形接线方式。 220KV 侧，由于进线仅两回。 拟采用双母接线或四角形接线。 110KV 侧，为保证对重要企业、军事部门的供电可靠性。 采用可靠性较高的双母接线方式或单母分段接线方式。 10KV 侧，由于 供电对象为包括企业、学校、医院的重要一类负荷，对供电质量有很高的要求，而且要保证其可扩建性，综合考虑，采用单母分段带旁路的接线方式。 因此，拟定采用如下两种主接线方案： 220kV 电压等级 该电压等级配电网络连接着变电站的电源端，供电的可靠性十分重要。 鉴于该侧共有两回进线并连接两台主变压器高压侧，可以考虑采用供电可靠性较高的双母线接线或一台半接线。 110kV 电压等级 该电压等级配电网络承担着为本站主要负荷供电的任务（ 110kV 负荷最大为本占全长风小区变电站及直流系统设计 9 容量），共有四回出线，室外布置，应在保证供电可靠性的同时 ，采用简洁的接线方式，以减少土地占用量，节约建设投资。 可以考虑采用双母线接线或单母线分段接线，以减小故障停电范围。 10kV 电压等级 该电压等级配电网络通常采用室内布置，出线回路数较多（七回出线与两回备用线），为了缩小故障停电的影响范围，宜采用带有分段的接线形式。 本设计中考虑采用单母线分段接线。 表 11 列出了变电站电气主接线拟采用的两种方案。 表 11 长风小区 220kV 变电站电气主接线备选方案 项 目 方案 A 方案 B 220kV 电压等级 双母线接线 一台半断路器接线 110kV 电压等级 双母 线接线 单母线分段接线 10kV 电压等级 单母分段接线 单母线分段接线 主变压器 三绕组变压器 自耦变压器 五、电气主接线方案比较 从主接线的可靠性、灵活性和经济性对方案 A 方案 B 做定性比较。 220kV 电压等级 方案一 优点：有两组母线，可以互为备用，供电可靠性较高；各电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，灵活适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要；扩建方便，向左右任何方向扩建均不会影响两组母线的电源和负荷自由分配，在施工中不会造成原有回路停电。 缺点：所使用设备数量较多，占地面积 较大，建设成本较高。 方案二 优点： 它具有较高的供电可靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修均不致停电，但是它使用的设备较多。 缺点： 但是它使用的设备较多，占地面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大。 110kV 电压等级 方案一 优点及缺点与 220kV 电压等级方案 A 相同，故不再赘述。 方案二 优点：接线简单，操作方便，占用土地面积小，建设成本低。 缺点：可靠性较方案 A 差，一组母线发生故障将导致与该组母线连接的所有负荷回路断电，将对单回路供电负荷造成很大影响。 10kV 电压等级 方案一 优点：具有双母线接线的各种优点，并且任何时候都有备用母线，可靠性和灵活性较高。 缺点：使用断路器数量较多，配电装置投资较大。 方案二 长风小区变电站及直流系统设计 10 优缺点同上 第三节 电气主接线方案确定 在对方按 A 与方案 B 从可靠性、灵活性和经济性各方面进行比较后，确定变电站电气主接线方案。 一 、 220kV 电压等级 拟采用双母线接线，正常运行时两组母线同时工作，各连接一回路进线和主变压器；当单回线路容量足够大时，也可以采取单回路供电方式，另一回路和母线备用。 为了限制短路电流，便于选择价格较低廉的电气设备，母联断路器应断开。 二 、 110kV 电压等级 拟采用双母线接线，正常运行时两组母线同时工作；一组母线发生故障时，可将该母线所带重要负荷移至另一母线上。 为了限制短路电流，便于选择价格较低廉的电气设备，母联断路器应断开 三 、 10kV 电压等级 拟采用双母线分段接线。 正常运行时分段断路器断开，用于限制变电站内部故障及馈线故障时的短路电流，以便选用轻型断路器。 当在 220kV 及 110kV 电压等级配电装置中使用高可靠性的六氟化硫（ SF6）断路器及全。