第一章电气主接线设计
110KV变电站的技术背景
近年来,我国的电力工业在持续迅速的发展,而电力工业是我国国民经济的一个重要组成部分,其使命包括发电、输电及向用户的配电的全部过程。完成这些任务的实体是电力系统,电力系统相应的有发电厂、输电系统、配电系统及电力用户组成。110KV变电所一次部分的设计,是主要研究一个地方降压变电所是如何保证运行的可靠性、灵活性、经济性。而变电所是作为电力系统的一部分,在连接输电系统和配点系统中起着重要作用。我们这次选题的目的是将大学四年所学过的《电力工程》、《电力系统自动化》、《电机学》、《电路》等有关电力工业知识的课程,通过这次毕业设计将理论知识得以应用。
主接线的设计原则
在进行主接线方式设计时,应考虑以下几点:
变电所在系统中的地位和作用:
近期和远期的发展规模;
负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响;
主变压器台数对主接线的影响:
备用容量的有无和大小对主接线的影响。
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。
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。
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。
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。
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。
图2 单母线分段接线
优点:(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或检修时,该段母线的回路都要在检修
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