风电场电气主接线方案B升压配电装置平面布置图Word格式.docx
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本次课程设计1班2组的主要任务是完成方案B电气主接线图，并完成方案B升压变电站平面布置图及断面图及经济性分析计算和选择设备。
作为小组成员，我的主要任务是完成升压站配电装置平面布置图。
后面将主要介绍升压站配电装置平面布置图及配电装置的设计要求。
二、课程设计的要求：
（1）掌握风电场电气主接线设计的基本要求。
（2）掌握发电厂电气主接线的几种常用接线方式并能分析各接线方式的特点。
（3）熟悉各种电气主接线方案的经济性能比较方法。
（4）掌握几种主要电气设备的选型计算方法。
（5）掌握配电装置布置的基本要求，并能画出简单的配电装置布置图。
三、电气主接线设计原则
3.1主接线设计的基本要求
根据有关规定：
变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位，变电站的规划容量，负荷性质线路变压器的连接、元件总数等条件确定。
并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过度或扩建等要求。
3.1.1可靠性
所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠性的客观标准是运行实践。
主接线的可靠性是由其组成元件（包括一次和二次设备）在运行中可靠性的综合。
因此，主接线的设计，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。
同时，可靠性并不是绝对的而是相对的，一种主接线对某些变电站是可靠的，而对另一些变电站则可能不是可靠的。
评价主接线可靠性的标志如下：
（1）断路器检修时是否影响供电；
（2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电；
（3）变电站全部停电的可能性。
3.1.2灵活性
主接线的灵活性有以下几方面的要求：
（1）调度灵活，操作方便。
可灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；
能够满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。
（2）检修安全。
可方便的停运断路器、母线及其继电器保护设备，进行安全检修，且不影响对用户的供电。
（3）扩建方便。
随着电力事业的发展，往往需要对已经投运的变电站进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建的可能。
所以，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过度到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。
3.1.3经济性
可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。
所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求前提下，做到经济合理。
（1）投资省。
主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；
要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；
要适当限制短路电流，以便选择价格合理的电器设备；
在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（110/6～10kV）变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。
（2）年运行费小。
年运行费包括电能损耗费、折旧费以及大修费、日常小修维护费。
其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以及避免两次变压而增加电能损失。
（3）占地面积小。
电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。
在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。
（4）在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。
3.2高压配电装置的接线方式
3.2.1单母线接线
图1单母线接线方式
优点：
接线简单清晰、设备少、操作方便；
隔离开关仅在检修设备时作隔离电压用，不担任其它任何操作，使误操作的可能性减少；
此外，投资少、便于扩建。
缺点：
不够灵活可靠，任意元件的故障或检修，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各部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复到非故障段的供电。
适用范围：
只有一台主变压器，10KV出线不超过5回，35KV出线不超过3回，110KV出线不超过2回。
3.2.2单母线分段接线
图2单母线分段接线
（1）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两条回路，有两个电源供电；
（2）当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，保证正常缺点：
（1）当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；
（2）当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；
（3）、扩建时需向两个方向均衡扩建。
（1）6～10KV配电装置出线回路数为6回及以上时；
（2）35～63KV配电装置出线回路数为4～8回时；
（3）110～220KV配电装置出线回路数为3～4回时。
3.2.3双母线接线
双母线接线，其中一组为工作母线，一组为备用母线，并通过母线联路断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，由于母线继电保护的要求，一般某一回路母线连接的方式运行。
在进行倒闸操作时应注意，隔离开关的操作原则是：
在等电位下操作应先通后断。
如检修工作母线时其操作步骤是：
先合上母线断路器TQF两侧的隔离开关，再合上TQF，向备用线充电，这时两组母线等到电位。
为保证不中断供电，应先接通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上隔离开关。
完成母线转换后，再断开母联断路器TQF及其两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。
（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地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
向双母线的左右任何一个方向扩建,均不影响两组母线单位电源和负荷均匀分配，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，以至接线不同的母线短时不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。
（4）便于实验
当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。
（1）增加一组母线和使每回路就需要加一组母线隔离开关。
（2）当母线故障或检修是隔离开关作为倒换操作电器,容易误操作。
为了避免隔离开关误操作,需要隔离开关和短路器之间装设连锁装置。
出线带电抗器的6~10KV出线，35~60KV配电装置出线超过8回或连接电源较多，负荷较大时，110KV~220KV出线超过5回时。
3.2.4双母线分段接线
220KV进出线回路数较多,双母线需要分段,其分段原则是：
（1）当进线回路数为10～14时,在一组母线上用断路器分段；
（2）当进线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段；
（3）在双母线接线中,均装设两台母联兼旁断路器；
（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。
图4双母线分段接线
3.2.5桥形接线
当只有两台变压器和两条输电线路时，可采用桥形接线，分为内桥与外桥形两种接线。
（一）内桥形接线
优点：
高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。
缺点：
（1）变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运。
（2）桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。
（3）出线断路器检修时，线路需较长时期停运。
为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，在跨条上须加装两组隔离开关。
桥连断路器检修时，也可利用此跨条。
适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高情况。
（二）外桥形接线
同内桥形接线
（1）线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。
（3）变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。
为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条，桥连断路器检修时，也可利用此跨条。
适用范围：
适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器切换或线路短时，故障率较少情况。
此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥形接线。
图5桥形接线
3.2.6角形接线
多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。
为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行可靠性，以采用3～5角形接线为宜，并且变压器与出线回路宜对角对称分布。
优点
（1）投资少，平均每回只需装设一台断路器。
（2）没有汇流母线，在接线的任意段上发生故障，只需切除这一段及与其相连接的元件，对系统运行的影响较小。
（3）接线成闭合环形，在闭环运行时，可靠性灵活性较高。
（4）每回路由两台断路器供电，任一台断路器检修，不需中断供电，也不需旁路设施。
隔离开关只作为检修时隔离之用，以减少误操作的可能性。
（5）占地面积少。
多角形接线占地面积约是普通中型双母线带旁路母线的40%，对地形狭窄地区和地下洞内布置较合适。
（1）任一台断路器检修，都成开环运行，从而降低了接线的可靠性。
因此，断路器数量不能多，即进出线回路数受到限制。
（2）每一进出线回路都江堰市连接着两台断路器，每一台断路器又连着两个回路，从而使继电保护和控制回路较单、双母线接线复杂。
（3）对调峰电站，为提高运行可靠性，避免经常开环运行，一般开停机需由发电机出口断路器承担，由此需要增设发电机出口断路器，并增加了变压器空载损耗。
适用于最终进出线为3～5回路的110KV及以上配电装置。
不宜用于有再扩建可能的发电厂，变电所中。
图6角形接线
3.3主接线的选择与设计
本设计中电压等级为110/35/10KV。
根据各种接线方式的优缺点拟定两种接线方案：
方案一：
110KV侧采用内桥形接线
方案二：
110KV侧采用单母分段接线
电路图用规定的电气设备图形符号和文字符号并按照工作顺序排列，以单线图的方式详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系。
它可以表明具体厂站的电能汇集和分配关系以及相关运行方式。
图8方案二
根据小组确定的方案二，主接线低压侧采用单母线分段方案。
四、升压站配电装置平面布置图（B）
五、课程设计的内容：
5.1满足安全净距的要求
不同的电气设备之间、电气设备的不同相之间都要求保持足够的距离以满足绝缘的要求，即满足最小安全净距的要求最小安全净距指在这一距离下，无论是在正常最高工作电压或出现内、外部过电压时，都不至使空气间隙被击穿。
最小安全净距A类分为A1和A2值，A1和A2值是根据过电压与绝缘配合计算，并根据间隙放电试验曲线来确定的，而B、C、D、E等类安全净距是在A值的基础上再考虑运行维护、设备移动、检修工具活动范围、施工误差等具体情况而确定的。
1）A值：
A1——带电部分至接地部分之间的最小电气净距；
A2——不同相的带电导体之间的最小电气净距。
2）B值：
B1——带电部分至栅状遮栏间的距离和可移动设备在移动中至带电裸导体间的距离，即
式中750——考虑运行人员手臂误入栅栏时手臂的长度
B2——带电部分至网状遮栏间的电气净距，即
式中30——考虑在水平方向的施工误差；
70——指运行人员手指误入网状遮栏时，手指长度不大于此值
3）C值：
C值为无遮栏裸导体至地面的垂直净距。
保证人举手后，手与带电裸导体间的距离不小于A1值，即
式中2300——运行人员举手后的总高度；
200——屋外配电装置在垂直方向上施工误差
4）D值：
D值为不同时停电检修的平行无遮栏裸导体之间水平净距，即
式中1800——考虑检修人员和工具的允许活动范围；
200——考虑屋外条件较差而取得裕度
5）E值：
E值为屋内配电装置通向屋外的出线套管中心线至屋外通道的距离。
35kV及以下取E=4000mm；
60kV及以上，E=A1+3500（mm），并取整数值，其中3500为人站在载重汽车车厢中举手的高度，mm。
（1）配电装置中，电气设备的栅状遮栏高度不应低于1200mm，栅状遮栏至地面的净距以及栅条间的净距应不大于200mm。
（2）配电装置中，电气设备的网状遮栏高度不应低于1700mm，网状遮栏网孔不应大于40mm×
40mm。
（3）位于地面（或楼面）上面的裸导体导电部分，如其尺寸受空间限制不能保证C值时，应采用网状遮栏隔离。
网状遮栏下通行部分的高度不应小于1900mm。
工程上采用相间距离和相对地的距离，通常大于下面两表所列的数值。
屋外配电装置的安全净距（mm）
5.2施工、运行和检修的要求
配电装置的设计要考虑现场施工的便利，结构在满足安全运行的前提下应该尽量予以简化，并考虑构件的标准化和工厂化，减少架构类型以节省三材、缩短工期，同时配电装置的施工工艺布置设计应考虑土建施工误差，确保电气安全距离的要求，分期建设和扩建过渡的便利也是配电装置的设计必须考虑
在运行中应考虑各级电压配电装置之间，以及它们和各种建筑物之间的距离和相对位置，应按最终规模统筹规划，充分考虑运行的安全和便利。
在检修工作中应充分考虑检修中人员及具体检修作业对于安全的影响，以保证人员和检修机械在保证足够安全净距的情况下的作业方便。
5.3噪声的允许标准及限制措施
配电装置中的噪声源主要是变压器、电抗器及电晕放电
对500kV电气设备距外壳2m外的噪声水平，宜不超过下述数值：
电抗器：
80dB；
断路器：
连续性噪声水平85dB；
非连续性噪声水平，屋内为90dB，屋外为110dB；
变压器等其他设备：
85dB。
限制噪声的措施有：
1）优先选用低噪声或符合标准的电气设备；
2）注意主（网）控室、通信楼、办公室等与主变压器的距离和相对位置，尽量避免平行相对布置。
5.4静电感应的场强水平和限制措施
在高压输电线路或配电装置的母线下和电气设备附近有对地绝缘的导电物体时，由于电容耦合感应而产生电压。
当上述被感应物体接地时，就产生感应电流。
这种感应通称为静电感应。
常以空间场强来衡量某处的静电感应水平。
所谓空间场强，是指离地面1.5m处的空间电场强度。
关于静电感应的限制措施，设计时应注意：
①尽量不要在电气设备上部设置带电导体；
②对平行跨导线的相序排列要避免同相布置，尽量减少同相导线交叉及同相转角布置，以免场强直接叠加；
③当技术经济合理时，可适当提高电器及引线安装高度；
④控制箱和操作设备尽量布置在场强较低区，必要时可增设屏蔽线或设备屏蔽环等。
5.5电晕无线电干扰和控制
在超高压配电装置内的设备、母线和设备间连接导线，由于电晕产生的电晕电流具有高次谐波分量，形成向空间辐射的高频电磁波，从而对无线电通信、广播和电视产生干扰。
为增加载流量及限制无线电干扰，超高压配电装置的导线采用扩径空芯导线、多分裂导线、大直径铝管或组合铝管等。
六、课程设计小结
通过这次课程设计，这更让我体会到自己的不足，平时上课对书本知识认知的不够，让我前期都无法正常开展课程设计，后面通过老师的教导和对同学的请教，基本上是可以了解到其步骤了。
从一开始的主接线设计到慢慢的理解平面布置图，然后用CAD绘图画出来，还询问过一些关于其他方面的知识，毕竟要和断面图相配合，虽说最后结果不一定完美无缺，但至少我在其中学到了许多，也让我对于书本上的知识有了应用的地方，故我觉得这种课程设计是很有意义的，能让我们知道各方面的不足，从而加紧学习。
七、参考资料
[1]中电联.《风力发电场设计技术规范（DLT_5383—2007）》；
[2]《风电场接入电力系统技术规定（GB/T19963-2011）》；
[3]国家电网公司.《风电场接入系统设计内容深度规定（修订版）》；
[4]《大型风电场并网设计技术规范（NB/T-2010）》；
[5]国家电网公司.《风电场电气系统典型设计》（ISBN：
9787512318489）；
[6]朱永强,张旭.《风电场电气系统》.机械工业出版社2008；
[7]电力规划设计总院.《电力系统设计手册》.中国电力出版社；
[8]周双喜，鲁宗相.《风力发电与电力系统》.中国电力出版社；
[9]王俊花.风电场工程电气设计标准化.2008中国风电技术研讨会会议论文；
[10]黎文安.《电气设备手册》.中国水利水电出版社；
[11]苏玉林.《怎样看电气二次回路图》.中国电力出版社。
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