变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择.docx
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变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择
三、变电所主变压器及主接线方案的选择
3.1变电所主变压器台数的选择
变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。
当符合下列条件之一时,宜装设两台及以上变压器:
有大量一级或二级负荷;季节性负荷变化较大;集中负荷较大。
结合本厂的情况,考虑到二级重要负荷的供电安全可靠,故选择两台主变压器。
3.2变电所主变压器容量选择。
每台变压器的容量
应同时满足以下两个条件:
1)任一台变压器单独运行时,宜满足:
2)任一台变压器单独运行时,应满足:
,即满足全部一、二级负荷需求。
代入数据可得:
=(0.6~0.7)×1169.03=(701.42~818.32)
。
又考虑到本厂的气象资料(年平均气温为
),所选变压器的实际容量:
也满足使用要求,同时又考虑到未来5~10年的负荷发展,初步取
=1000
。
考虑到安全性和可靠性的问题,确定变压器为SC3系列箱型干式变压器。
型号:
SC3-1000/10,其主要技术指标如下表所示:
变压器
型号
额定
容量
/
额定
电压
/kV
联结组型号
损耗/kW
空载
电流
%
短路
阻抗
%
高压
低压
空载
负载
SC3-1000/10
1000
10.5
0.4
Dyn11
2.45
7.45
1.3
6
(附:
参考尺寸(mm):
长:
1760宽:
1025高:
1655重量(kg):
3410)3.3电气主接线的概念
发电厂、变电所的一次接线是由直接用来生产、汇聚、变换、传输和分配电能的一次设备的一次设备构成的,通常又称为电气主接线。
主接线代表了发电厂(变电所)电气部分的主体结构,是电力系统网络结构的重要组成部分。
它对电气设备选择、配电装置布置、继电保护与自动装置的配置起着决定性的作用,也将直接影响系统运行的可靠性、灵活性、经济性。
因此,主接线必须综合考虑各方面因素,经技术经济比较后方可确定出正确、合理的设计方案。
3.4电气主接线设计需要考虑的问题
在进行变电站电气接线设计时,需要重点考虑以下一些问题:
(1)需要考虑变电所在电力系统中的位置,变电所在电力系统中的地位和作用是决定电气主接线的主要因素。
变电所是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所、还是分支变电所,由于它们在电力系统中的地位和作用不同,对其电气主接线的可靠性、灵活性和经济性的要求了也不同。
(2)要考虑近远期的发展规模,变电所电气主接线的设计,应根据5到10年电力发展规划进行。
根据负荷的大小、分布、增长速度、根据地区网络情况和潮流分布,分析各种可能的运行方式,来确定电气主接线的形式以及连接电源灵数和出线回数。
(3)考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对电气主接线的影响,对一级负荷,必需有两个独立电源供电,且当一个电源失去后,应保证全部一级负荷不间断供电,且当一个电源失去后,应保证大部分二级负荷供电。
(4)考虑主变台数对电气主接线的影响,变电所主变的台数对电气主接线的选择将产生直接的影响,传输容量不同,对主接线的可靠性,灵敏性的要求也不同。
(5)考虑备用容量的有无和大小对电气主接线的影响,发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电,适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。
电气主接线的设计要根据备用容量的有无有所不同,例如,当断路器或母线检修时,是否允许线路、变压器停运;当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等,都直接影响着电气主接线的形式。
3.5主接线方案的选择
3.5.1电气主接线设计的基本要求
电气主接线应满足以下基本要求:
a具有一定的灵活性
主接线在力求简单、明了、操作方便的同时,也要求有一定的灵活性,以适应系统不同运行方式的要求。
1)调度时,应可以灵活的投入和切除发电机、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下的系统调度要求。
2)检修时,可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备,进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的用电。
3)扩建时,可以容易的从初期接线过渡到最终接线。
在不影响连续供电或停电时间最短的情况下,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量最小。
b操作应尽可能简单、方便
主接线应简单清晰、操作方便,尽可能使操作步骤简单,便于运行人员掌握。
复杂的接线不仅不便于操作,还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。
但接线过于简单,可能又不能满足运行方式的需要,而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。
c可靠性
供电可靠性是电力生产和分配的首要任务,保证供电可靠性是电气主接线最基本的要求。
分析和研究主接线可靠性通常应从以下几方面综合考虑:
(1)变电站在电力系统中的地位和作用
变电站都是电力系统的重要组成部分,其可靠性应与系统相适应。
例如:
对一个中小型变电站的主接线就毋须要求过高的可靠性,也就没有必要采取太复杂的接线形式;而对于一个大型发电厂或超高压变电站,由于它们在电力系统中的地位很重要,供电容量大、范围广,发生事故可能使系统稳定运行遭破坏,甚至瓦解,造成巨大损失。
因此,其主接线应采取供电可靠性高的接线形式。
(2)变电站的运行方式及负荷性质
电能的特点是:
发电、变电、输电和用电同时完成。
而负荷的性质按其重要性又有Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类之分。
因此,根据发电厂的运行方式和负荷的要求,进行具体分析,以满足必要的供电可靠性。
(3)断路器检修时是否会影响对用户的供电。
(4)设备和线路故障或检修时,停电线路的多少和停电时间的长短,以及能否保证对重要用户的供电。
d经济
主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上,还应使投资和年运行费用小,占地面积最少,使其尽地发挥经济效益。
一般应当从以下几方面考虑:
1)投资小:
主接线应简单清晰,以节约开关电器数量,降低投资;要适当采用限制断路电流的措施,以便选用价廉的电器;二次控制与保护方式不应过于复杂,以利于运行和节约二次设备的投资。
2)占地面积少:
主接线要为配电装置布置创造节约土地的条件,尽可能使占地面积减少。
3)电能损耗少:
在发电厂或变电站中,正常运行时,电能损耗主要来自变压器,应经济合理地选择变压器的型式、容量和台数,尽量避免两次变压而增加电能损耗。
e扩建的可能性
由于近年来,我国的经济建设高速发展,各地区的电力负荷的需求近年来增加的很快,尤其是江苏省沿江地区,电力需求增长很快。
而本课题要设计的变电站正好处于该地区,因此,在选择主接线时,要充分考虑到具有扩建的可能性,并且预留出合适的扩建空间。
3.5.2电气主接线的基本形式
主接线的总体分类:
a单母线接线
母线起汇集和分配电能的作用。
每一条进出线回路都组成一个接线单元,每个接线单元都与母线相连,可分为:
1)接线方法及工作要求,见图1。
⑴主母线的作用
⑵开关电器的配置
线路有反馈电可能或为架空配电线应装设
⑶操作程序“先通后断”原则
合:
;
分:
。
2)特点
⑴优点:
简单、经济。
①接线简单(设备少)、清晰、明了;
②布置、安装简单,配电装置建造费用低;
③断路器与隔离开关间易实现可靠的防误闭锁,操作安全、方便,母线故障的几率低;
④易扩建和采用成套式配电装置。
⑵缺点:
不够灵活可靠。
①主母线、母隔故障或检修,全厂停电;
②任一回路断路器检修,该回路停电。
图1单母线
b双母线接线
1、不分段的双母线
1)接线方法及运行方式见图2。
2)特点:
可轮流检修母线而不影响正常供电
检修任一母线侧隔离开关时,只影响该回路供电
工作母线发生故障后,所有回路短时停电并能迅速恢复供电
可利用母联断路器代替引出线断路器工作
便于扩建
由于双母线接线的设备较多,配电装置复杂,运行中需要用隔离开关切换电路,容易引起误操作;同时投资和占地面积也较大。
图2双母线
3.5.310kV侧单母线和双母线接线的比较
6~10kV配电装置出线回路数目为6回及以上时,可采用单母线分段接线。
而双母线接线一般用于引出线和电源较多,输送和穿越功率较大,要求可靠性和灵活性较高的场合。
110kV终端变电站的10kV部分一般采用单母线分段,互为备用。
由课题所给条件进行综合分析:
对图1和图1所示的方案Ⅰ、Ⅱ综合比较,见表1
表1主接线方案比较
方案
项目
方案Ⅰ单母线
方案Ⅱ双母线
技术
①不会造成全所停电
②调度灵活
③保证对重要用户的供电
④任一断路器检修,该回路必须停止工作
①供电可靠
②调度灵活
③扩建方便
④便于试验
⑤易误操作
经济
①占地少
①设备少
①设备多、配电装置复杂
②投资和占地面大
经过综合比较方案Ⅰ在经济性上比方案Ⅱ好,且调度和灵活性也可以保证供电的可靠性。
所以选用方案Ⅰ。
七、变电所二次回路方案选择及继电保护的整定
7.1二次回路方案选择
7.1.1二次回路电源选择
二次回路操作电源有直流电源,交流电源之分。
蓄电池组供电的直流操作电源带有腐蚀性,并且有爆炸危险;由整流装置供电的直流操作电源安全性高,但是经济性差。
考虑到交流操作电源可使二次回路大大简化,投资大大减少,且工作可靠,维护方便。
这里采用交流操作电源。
7.1.2高压断路器的控制和信号回路
高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别。
结合上面设备的选择和电源选择,采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路。
7.1.3电测量仪表与绝缘监视装置
这里根据GBJ63-1990的规范要求选用合适的电测量仪表并配用相应绝缘监视装置。
a)10KV电源进线上:
电能计量柜装设有功电能表和无功电能表;为了解负荷电流,装设电流表一只。
b)变电所每段母线上:
装设电压表测量电压并装设绝缘检测装置。
c)电力变压器高压侧:
装设电流表和有功电能表各一只。
d)380V的电源进线和变压器低压侧:
各装一只电流表。
e)低压动力线路:
装设电流表一只。
7.1.4电测量仪表与绝缘监视装置
在二次回路中安装自动重合闸装置(ARD)(机械一次重合式)、备用电源自动投入装置(APD)。
7.2继电保护的整定
继电保护要求具有选择性,速动性,可靠性及灵敏性。
由于本厂的高压线路不很长,容量不很大,因此继电保护装置比较简单。
对线路的相间短路保护,主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护;对线路的单相接地保护采用绝缘监视装置,装设在变电所高压母线上,动作于信号。
继电保护装置的接线方式采用两相两继电器式接线;继电保护装置的操作方式采用交流操作电源供电中的“去分流跳闸”操作方式(接线简单,灵敏可靠);带时限过电流保护采用反时限过电流保护装置。
型号都采用GL-25/10。
其优点是:
继电器数量大为减少,而且可同时实现电流速断保护,可采用交流操作,运行简单经济,投资大大降低。
此次设计对变压器装设过电流保护、速断保护装置;在低压侧采用相关断路器实现三段保护。
7.2.1变压器继电保护
变电所内装有两台10/0.4
1000
的变压器。
低压母线侧三相短路电流为
,高压侧继电保护用电流互感器的变比为200/5A,继电器采用GL-25/10型,接成两相两继电器方式。
下面整定该继电器的动作电流,动作时限和速断电流倍数。
a)过电流保护动作电流的整定:
故其动作电流:
动作电流整定为9A。
b)过电流保护动作时限的整定
由于此变电所为终端变电所,因此其过电流保护的10倍动作电流的动作时限整定为
。
c)电流速断保护速断电流倍数整定
取
,故其速断电流为:
因此速断电流倍数整定为:
。