精品发电厂电气部分35KV变电站主接线设计.docx

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精品发电厂电气部分35KV变电站主接线设计

发电厂电气部分-35KV变电站主接线设计..

1设计任务

1.1初始资料

（1）设计变电所在城市郊外，主要向市区及变电所附近农村和工厂供电

（2）确定本变电所的电压等级为35kV/10kV，35kV是本变电所的电源电压，10kV是二次电压

（3）出线向用户供电在35KV侧有2回出线，出线回路数在10KV侧有8回

1.2电力系统与本站连接情况

电力系统通过35KV主接线，母线与本站直接连接

1.3负荷情况

该电站在5-10年建设扩建中10KV负荷为10MW。

其中1,2级负荷供电占75%，最小负荷为700MW，功率因数：

cosφ=0.9，最大负荷年利用率：

Tmax=4000h

2变电站主接线设计

2.1主接线设计依据

（1）变电所在电力系统中的地位和作用：

一般变电所的多为终端或分支变电所，电压一般为35kV。

（2）变电所的分期和最终建设规模：

变电所建设规模根据电力系统5—10年发展计划进行设计，一般装设两台主变压器。

（3）负荷大小和重要性：

对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部一级负荷不间断供电，对于二级负荷一般也要两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电，对于三级负荷一般只需一个独立电源供电。

（4）系统备用容量的大小：

装有两台及以上主变电器的变电所，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70％的全部负荷，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一、二级负荷供电。

2.2主接线中设备配置

（1）隔离开关的配置

断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。

桥形接线中的跨条宜用两组隔离开关串联，以便于进行不停电检修。

中性点直接接地的普通变压器均应通过隔离开关接地。

接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。

（2）接地刀闸的配置

为保证电器和母线的检修安全，35KV及以上母线每段根据长度装设1—2组接地刀闸，母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关上和母联隔离开关上。

（3）电压互感器的配置

①电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并满足测量、保护、同期和自动装置的要求，电压互感器配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取电压。

②6—35kV电压等级的每组主母线的三相上都应装设电压互感器。

（4）电流互感器的配置

①凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动装置的要求。

②在未装设断路器的回路的下列地点也应装设电流互感器：

变压器中性点、变压器的出口、桥形接线的跨条上等。

（5）避雷器的配置

①配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器时除外。

②下列情况的变压器中性点应装设避雷器：

直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时，对中性点为全绝缘的变压器，若变电所为单进线且单变压器运行时；在中性点不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。

③变电所10kV及以下进线段避雷器的配置应遵照<<电力设备过电压保护设计技术规程>>执行。

2.3设计步骤

1、确定变电站高低电压等级，考虑到任务要求负荷最大为10MW，输送距离仅10km左右。

所以选用高压为35KV，低压为10KV的电压等级

2、主接线方案的拟定：

变电站主接线是将电网送来的电压用母线、变压器、断路器、隔离开关等电气设备用一定的形式连接后在送往各用电户，所以变电站的目的在于接受分配和输送。

3、因为35KV母线上有两回线路即一回与电力系统连接，另一回送往用户，所以35KV电源侧可用单母线连接

4、10KV电压等级中，1,2类符合比例大可考虑用单母线分段接线或外购成套开关柜布置。

2.4主接线方框图

35kv

总降压变电站

配电站10kv

380kv/220kv

2.5主接线方案的确定

根据要求，我们可以选用两种设计方案（如下）：

其一：

35KV单母线接线，10KV用单母线分段接线（图一）。

其二：

35KV电压等级还可以采用外桥接线，10KV仍用单母线分段接线（图另附：

图二）。

但采用外桥接线要用三台断路器，若从继电保护和负荷计量等综合考虑，仍以图一所示方案更为优先，所以我们最后确定用图一所示方案为最终方案

图一

图二

3短路电流的计算

3.1概述

电力系统的电气设备运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们遭到破坏将对用户的正常供电和电气设备的正常运行产生影响。

短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。

在三相系统中，可能发生的短路有：

三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。

其中，三相短路是对称短路，系统各相仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。

电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。

但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。

因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。

3.2短路计算的目的

（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）选择断路器等电气设备，或对这些设备提出要求。

（3）为继电保护的设计以及调试提供依据。

（4）评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施。

（5）分析计算送电线路对通讯设备的影响。

3.3短路计算方法

把主接线图变成计算图再简化然后计算

1）求短路电流的标幺值

I＊"=1∕X∑＊=1∕0.896=1.115386

2）求短路电路的有名值

I"=I＊"·I基基值：

I基=P基∕√3Uav

假定基准值为P基=100MVAUav=10.5KV

则：

I基=5.4984KAI"=6.13027KA

3）求短路电流的冲击电流

Ish（3）=Ksh√2I"=1.8×√2×6.13027=15.632KA

Ish（3）电路设计中是不允许的，不加限流电抗

以上计算是按最大运行方式进行的，只有在这种情况下，在选用变电站设备时，才能把经济性和灵活性都考虑在内。

4电气设备的选择

导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。

各种电气设备选择的一般程序是：

先按正常工作条件选择出设备，然后按短路条件校验其热稳定和动稳定。

在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。

电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。

4.1变压器的选择

1、主变压的台数、容量选择：

因为10KV电压级负荷使用单母线分段接线所以要求有两台独立电源。

因此，选用两台主变压器

2、备用方式为暗备用

3、容量选择：

考虑到5-10年规划正常运行时，每台供50%的负荷，若其中一台故障另一台要在事故中过负荷的情况下，能带上1,2级总负荷的75%而工作,所以主变容量为SNT=0.7S∑∕cosφ=0.7×10000∕0.9=7800KVA=8MVA，因此选主变为：

SFL8000，S—铝芯，F—油浸风冷L—变压器

4、接线方式：

Y∕△

5、阻抗电压：

UK%=7.5%

4.2断路器的选择与校验

一、断路器的选择

1、断路器种类和形式的选择

按照断路器采用的灭弧介质科分为油断路器（多油、少油）\压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器等。

（1）油断路器：

采用油作灭弧介质，按绝缘结构分为多油式与少油式断路器。

（2）压缩空气断路器：

采用压缩空气作灭弧介质，具有大容量下开断能力强及开断时间短的特点，但结构复杂、尚需配置压缩空气装置，价格昂贵，主要用于220KV以上电压的屋外配电装置

（3）SF6断路器：

采用不可燃和有优良绝缘与灭弧性能的SF6气体作灭弧介质，具有优良的开断性能。

（4）真空断路器：

利用真空的高介质强度灭弧，具有灭弧时间快、低噪声、高寿命以及可频繁操作的优点，已在35KV及以下配电装置中获得最广泛的采用。

2、额定电压与电流的选择

高压断路器的额定电压和电流选择需满足UN.≥USN,IN≥Imax

UN、USN分别为断路器和电网的额定电压（KV），IN、Imax分别为断路器的额定电流和电网的最大负荷电流（A）

3、开断电流选择

一般中小型发电厂和变电站采用中、慢速断路器，开端时间较长，短路电流非周期分量衰减较多，可不计非周期分量影响，采用起始次暂态电流I″校验，即INbr≥I″INbr是指高压断路器的额定开断电流

4、短路开合电流的选择

为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定短路关合电流iNd不应小于短路电流最大冲击值ish，即INd≥ish

5、短路热稳定和动稳定校验

校验式为I2tt≥QKiES≥iSH

6、发电机断路器的特殊要求

（1）额定值方面的要求。

发电机断路器要求承载的额定电流特别高，而且开断的短路电流特别大，着都远超过相同电压等级的输电配电断路器。

（2）开断性能方面的要求。

发电机断路器应具有开断非对称短路电流的能力，其直流分量衰减时间可达133ms，还应具有关合额定短路电流的能力，该电流峰值为额定短路开断电流有效值的2.74倍，以及要具有开断失步电流等能力等。

（3）固有恢复电压方面的要求，因为发电机的瞬态恢复电压是发电机和升压变压器参数决定的，而不是由系统决定的，所以其瞬态恢复电压上升率取决于发电机和变压器的容量等级，等级越高，瞬态恢复电压上升得越快。

7、Igmax的计算

Igmax=1.05*PN／√3*UNCOSA=10.5*8*103／√3*10.5*0.8=578.03A

所以选用断路器的型号为SN10-19I／630

二、断路器的校验

热稳定的校验

Qk=（I〃）2t=6.130272*1.25=46.97（（KA2）*s）

T=1.25s=1s（继电器的全断开时间）

0.2s（少油继电器的全断开时间）

0.05s（少油断路器的燃弧时间）

所以Qk=47＜20000满足要求。

4.3隔离开关的选择

因为UN=10KVIgmax=578.3A所以选择隔离开关的型号为GN6-10／600

4.4母线的选择

选矩形截面的母线，理由：

矩形的周长大于圆形，易于散热。

5设计结果

5.1设计图纸

5.2设计说明书

本次设计以35KV变电站为主要设计对象，该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为35KV和10KV两个电压等级。

各个电压等级都采用单母线分段的接线方式。

本次设计中进行了电气主接线的图形式的论证、对电气主接线设计的基本认识和变压器的选择等。