樞紐變電站電氣主接線系統(tǒng)設(shè)計書

1、<p>　　樞紐變電站電氣主接線系統(tǒng)設(shè)計書</p><p><b>　　第一章分析原始資料</b></p><p>　　此次課程設(shè)計的題目是設(shè)計樞紐變電站電氣主接線，，利用小時數(shù)為6500小時/年，按照規(guī)劃要求該樞紐變電站包括500KV、220KV、110KV三個電壓等級，其中：</p><p>　　1、500KV：進線4回，與其他變

2、電所的聯(lián)絡(luò)線2回，基準容量為</p><p>　　100MVA，此時系統(tǒng)歸算到500KV母線上系統(tǒng)電抗標幺值為0.11。</p><p>　　2、220KV：出線8回，最大負荷為400MW，最小負荷為300MW，=0.85，=4500h/a。</p><p>　　3、35KV：出線6回，最大負荷為200MW，最小負荷為150MW，=0.80=4000h/a。<

3、/p><p>　　4、后備保護時間 ，主動保護時間0.1s</p><p>　　5、站用變按2考慮。</p><p>　　第二章電氣接線方案設(shè)計</p><p><b>　　2.1概述</b></p><p>　　變電站電氣主接線指的是變電站中匯集、分配電能的電路，通常稱為變電站一次接線，是由變壓器、

4、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、母線、避雷器等電氣設(shè)備按照一定順序連接而成的。電氣主接線是整個變電站電氣部分的主干，電氣主接線方案的選定對變電站電氣設(shè)備的選擇、現(xiàn)場布置、保護與控制所采取的方式，運行的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性，檢修、運行維護的安全性等，都有直接影響。因此，選擇優(yōu)化的電氣接線方式，具有特別重要的意義。</p><p>　　2.2變電站各電壓等級主接線選擇</p><p>　　1、50

5、0KV電壓等級主接線基本形式選擇</p><p>　　采用一臺半斷路器接線方式：500KV樞紐變電站在電力系統(tǒng)中的地位極為重要，其安全可靠運行將直接影響整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，因此對500KV變電站可靠性要求較高。根據(jù)原始資料分析，查閱相關(guān)資料，目前我國500KV變電站的電氣接線廣泛參用一臺半斷路器接線方式，一臺半斷路器接線方式采用多環(huán)路供電，可靠性高，為了使500KV變電站可靠性更高，本設(shè)計采用一臺半斷路器接線

6、方式。</p><p>　　2、220KV電壓等級主接線基本形式選擇</p><p>　　采用雙母線帶專用旁路斷路器的旁路母線接線方式：根據(jù)原始資料分析，查閱相關(guān)資料，220KV出線8回可參用的主接線方式有：雙母線接線、雙母線分段帶旁路接線、雙母線帶旁路接線，分析三種接線方式，雙母線接線可靠性較低，故方案一采用雙母線分段帶旁路接線；方案二采用雙母線帶旁路接線。進行比較。</p>

7、<p>　　3、110KV電壓等級主接線基本形式選擇</p><p>　　根據(jù)原始資料分析，查閱相關(guān)資料，110KV電壓等級是本樞紐變電站最低的電壓等級，一般將廠用電接在這一電壓等級上，此電壓等級對供電可靠性相比其他電壓等級較低，又因為具有6回出線。所以方案一采用雙母線分段，方案二采用雙母線接線。</p><p>　　2.3站用電的接線選擇</p><p&

8、gt;　　樞紐變電站站用電較發(fā)電廠廠用電負荷小，用電要求較低，變電站主要用電設(shè)備包括：變壓器、高壓開關(guān)、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、高壓開關(guān)柜、低壓開關(guān)柜、直流蓄電池、充電器、各種保護和控制裝置、測量儀表以及采暖、通風、照明、供水設(shè)備等。</p><p>　　采用380/220V電壓等級供電，使用兩臺容量為500KVA站用變壓器，從變電站35KV電壓等級配電電壓上引接，站用低壓母線采用單母線分段接線

9、方式。</p><p>　　2.4電氣主接線方案和站用電原則接線方案</p><p><b>　　主接線方案一:</b></p><p><b>　　主接線方案二：</b></p><p><b>　　方案分析：</b></p><p>　　雙母線分段接

10、線較雙母線接線可靠性和靈活性更高，投資有所增加；雙母線帶旁路母線的接線，檢修回路斷路器工作時可以使回路不致停電，增加了可靠性，倒閘操作更方便靈活，但增加了投資。由于本樞紐變電站電壓等級高、輸送功率大、送電距離較遠，停電影響很大，因而不允許因檢修斷路器而長期停電，220KV出線較多，選擇雙母線分段帶旁路母線接線，進而為了確保供電可靠性，采用雙母線分段帶專用旁路斷路器的旁路母線接線方式。故方案一優(yōu)于方案二。</p><p

11、>　　第三章主變壓器的選擇</p><p><b>　　3.1選擇主變壓器</b></p><p>　　主變壓器的確定除了要根據(jù)基本原始資料外，還要根據(jù)電力系統(tǒng)5-10年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級等因素，進行綜合分析和合理選擇。對于本設(shè)計的樞紐變電站，應(yīng)當考慮一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)滿足全部負荷的70%-80%。根據(jù)原始資料得，22

12、0KV電壓等級最大負荷400MW，,110KV電壓等級最大負荷為200MW，。</p><p>　　110KV:三臺均攤 =95（MVA）</p><p>　　一臺發(fā)生故障：=87.5 (MVA)</p><p>　　220KV: 110KV:三臺均攤 =172.5（MVA）</p><p>　　一臺發(fā)生故障：=164 (MVA)</p

13、><p>　　500KV: S=172+95=267</p><p>　　根據(jù)以上條件，查《電氣工程電氣設(shè)備手冊》選擇主變壓器，選擇型號為OSFPSZ-360000/500的變壓器，變壓器的主要參數(shù)為：</p><p><b>　　3.2站用變壓器</b></p><p>　　題中要求站用變壓器為2*500kvA，所以我們選

14、擇兩臺變比為110kv/10kv的變壓器（變壓器高壓側(cè)選擇從110kv出線，是考慮從220和500kv出線的變壓器的繞組多，變壓器質(zhì)量大，造價也高）。選擇兩臺變壓器的原因時，500kv的變電站的站用電應(yīng)有兩臺變壓器，互為備用。</p><p>　　3.3主變壓器阻抗計算</p><p>　　三繞組變壓器與雙繞組變壓器相同，三繞組變壓器等值電路中的參數(shù)也必須折算到同一側(cè)。三繞組變壓器的電阻和

15、漏抗比雙繞組復(fù)雜，由于每相有三個繞組，在等值電路中相應(yīng)的有三個阻抗，因此需要在兩兩繞組之間分別做短路試驗，才能得出這三個阻抗。</p><p>　　1、變壓器各側(cè)繞組電抗電壓降百分數(shù)</p><p>　　2、變壓器各繞組漏電抗</p><p><b>　　一次側(cè)漏電抗為</b></p><p><b>　　二次

16、側(cè)漏電抗為</b></p><p><b>　　三次側(cè)漏電抗為</b></p><p><b>　　3、等效電路圖</b></p><p>　　4、折算后變壓器漏電抗</p><p><b>　　第四章短路計算</b></p><p><

17、;b>　　4.1概述</b></p><p>　　變電站設(shè)計中必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是各種型式的短路，各種故障中又以三相短路時的短路電流最大，危害最大。因此，需要采用三相短路計算來計算短路電流，并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。</p><p>　　4.2系統(tǒng)等效電路圖</p><p><b>　　

18、4.3短路電流計算</b></p><p>　　在500KV等級母線處短路時</p><p>　　穩(wěn)態(tài)短路電流標幺值：</p><p>　　穩(wěn)態(tài)短路電流基準值：</p><p><b>　　穩(wěn)態(tài)短路電流：</b></p><p><b>　　起始次暫態(tài)電流：</b>

19、;</p><p>　　短路沖擊電流：1.9</p><p>　　短路沖擊電流有效值：</p><p>　　在220KV等級母線處短路時</p><p>　　穩(wěn)態(tài)短路電流標幺值為：</p><p>　　穩(wěn)態(tài)短路電流基準值：</p><p><b>　　穩(wěn)態(tài)短路電流：</b>

20、</p><p><b>　　起始次暫態(tài)電流：</b></p><p>　　短路沖擊電流：1.9</p><p>　　短路沖擊電流有效值：</p><p>　　在110KV等級母線處短路時</p><p>　　穩(wěn)態(tài)短路電流標幺值：34.36</p><p>　　穩(wěn)態(tài)短路電流

21、基準值：</p><p><b>　　穩(wěn)態(tài)短路電流：</b></p><p><b>　　起始次暫態(tài)電流：</b></p><p>　　短路沖擊電流：1.9</p><p>　　短路沖擊電流有效值：</p><p>　　第五章電氣設(shè)備的選擇</p><p&

22、gt;　　5.1各電壓等級母線最大工作電流</p><p>　　1、500KV母線最大工作電流</p><p>　　2、220KV母線上</p><p>　?。?）出線和旁路最大工作電流</p><p>　?。?）進線和分段最大工作電流</p><p>　?。?）母聯(lián)最大工作電流</p><p>

23、;　　3、110KV母線上</p><p>　　（1）出線最大工作電流</p><p>　?。?）進線和分段最大工作電流</p><p>　?。?）母聯(lián)最大工作電流</p><p><b>　　5.2斷路器的選擇</b></p><p>　　斷路器的主要功能是：正常運行時倒換運行方式，把設(shè)備或線路

24、接入電路或退出運行起控制作用；當線路或設(shè)備發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保障無故障部分正常運行，起保護作用，其最大特點是能斷開電氣設(shè)備中負荷電流和短路電流。</p><p>　　斷路器種類和形式的選擇：考慮500KV高壓斷路器電壓等級高，需要的性能好，可靠性高，宜選擇斷路器，斷路器運行可靠性高，維護工作量少，特別在220KV及以上配電裝置中得到廣泛運用； 對于220KV母線進出側(cè)斷路器或母聯(lián)斷路器其電壓等級較高

25、，需要的可靠性相對較高也考慮采用斷路器；對于35KV電壓等級斷路器其電壓等級較低，考慮選用真空斷路器，真空斷路器具有滅弧時間快、低噪聲、高壽命、可頻繁操作的優(yōu)點，已在35KV及以下配電裝置中獲得廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　額定電壓額定電流選擇：≧,≧（式中：、分別為斷路器和電網(wǎng)的額定電壓—KV；、分別為斷路器的額定電流和電網(wǎng)的最大負荷電流—A）</p><p>　　開端電流的選擇：≧

26、（式中：為高壓斷路器的額定開斷電流—KA；為起始暫態(tài)電流/短路穩(wěn)態(tài)電流—KA）</p><p>　　短路關(guān)合電流的選擇：≧（式中：為額定短路開合電流—KA；為短路沖擊電流）</p><p>　　根據(jù)前邊各回路最大正常工作持續(xù)電流、短路電流、短路沖擊電流的計算從額定電壓、額定電流、額定開斷電流、短路關(guān)合電流滿足條件的基礎(chǔ)上查閱《電力工程電器設(shè)備手冊》上冊選取合適的斷路器，具體參數(shù)如下表：&l

27、t;/p><p>　　5.3隔離開關(guān)的選擇</p><p>　　隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流，其工作特點是在有電壓、無負荷電流情況下分、合線路。隔離開關(guān)的主要功能為：①隔離電壓②倒閘操作③分、合小電流。與斷路器相比，選擇隔離開關(guān)只需考慮額定電壓、額定電流及短路動熱穩(wěn)定校驗。</p><p>　　額定電壓、額定電流的選擇：≧,≧（式中：、分別為

28、隔離開關(guān)和電網(wǎng)的額定電壓—KV；、分別為隔離開關(guān)的額定電流和電網(wǎng)的最大負荷電流—A）</p><p>　　根據(jù)《電力工程電器設(shè)備手冊》上冊選取合適的隔離開關(guān)，具體參數(shù)如下表：</p><p>　　5.4電流互感器的選擇</p><p>　　選擇500KV 220KV 110KV電壓等級母線側(cè)電流互感器需要滿足以下條件：</p><p>　?。?/p>

29、1）電流互感器的額定電壓</p><p>　?。?）電流互感器的額定電流</p><p>　　5.5電壓互感器的選擇</p><p>　　選擇500KV，220KV,110KV電壓等級母線側(cè)電壓互感器需要滿足以下條件：</p><p>　?。?）電壓互感器的一次側(cè)額定電壓，應(yīng)大于或等于所接電網(wǎng)的額定電壓</p><p>

30、;　　（2）在滿足二次電壓和負荷要求條件下電壓互感器應(yīng)盡量采用簡單接線</p><p>　?。?）對測量精度要求較高的大容量變壓器和系統(tǒng)干線宜用0.2—0.5級</p><p>　?。?）電壓互感器無需進行動熱穩(wěn)定校驗</p><p><b>　　5.6母線的選擇</b></p><p>　　母線選擇的原理是，按照電壓和

31、正常工作電流選擇，即 U ,,選擇完畢之后，再用短路電流進行動熱穩(wěn)定校驗</p><p>　　1、500KV電壓等級母線的選擇</p><p>　　500kv母線，年平均使用時間為6500h>5000h,按經(jīng)濟密度選擇</p><p>　?。?）母線最大工作電流：查經(jīng)濟電流密度曲線得 J=0.63（A/mm）則，S=查《發(fā)電廠電氣部分》附錄表1，選取2條8

32、0mm*10mm的矩形鋁導體，K=1.30，豎放最大允許電流為2.373kA，溫度修正系數(shù)（環(huán)境溫度設(shè)為35攝氏度）K=0.88則有：</p><p><b>　　其數(shù)據(jù)參數(shù)如下：</b></p><p>　　2、220KV電壓等級母線的選擇</p><p>　　220kv母線，年平均使用時間為4500h>5000h,按最大允許電流選擇

33、</p><p>　?。?）母線最大工作電流：查《發(fā)電廠電氣部分》附錄表1，選取125*10mm的矩形鋁導體，K=1.12，豎放最大允許電流為2.177kA，溫度修正系數(shù)（環(huán)境溫度設(shè)為35攝氏度）K=0.88則有：</p><p><b>　　其數(shù)據(jù)參數(shù)如下：</b></p><p>　　3、110KV電壓等級母線的選擇</p>

34、;<p>　　110kv母線，年平均使用時間為4500h<5000h,按最大允許電流選擇</p><p>　?。?）母線最大工作電流：查《發(fā)電廠電氣部分》附錄表1，選取125*10mm的矩形鋁導體，K=1.12，豎放最大允許電流為2.177kA，溫度修正系數(shù)（環(huán)境溫度設(shè)為35攝氏度）K=0.88則有：</p><p><b>　　其數(shù)據(jù)參數(shù)如下：<

35、/b></p><p><b>　　符合要求</b></p><p>　　第六章 電氣設(shè)備的校驗</p><p><b>　　6.1斷路器的校驗</b></p><p>　　將系統(tǒng)視為無窮大系統(tǒng)</p><p>　　1、500KV母線側(cè)斷路器</p>&l

36、t;p><b>　　短路時間：，</b></p><p><b>　　=271</b></p><p><b>　?、?熱穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　t ，滿足要求</b></p><p><b>　?、?動穩(wěn)定校驗<

37、;/b></p><p><b>　　，滿足要求</b></p><p>　　2、220KV母線側(cè)斷路器</p><p><b>　　短路時間：，</b></p><p><b>　　=586</b></p><p><b>　?、?熱穩(wěn)

38、定校驗</b></p><p><b>　　t ，滿足要求</b></p><p><b>　　② 動穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　，滿足要求</b></p><p>　　3、110KV母線側(cè)斷路器</p><p><b

39、>　　短路時間：，</b></p><p><b>　　=798</b></p><p><b>　　① 熱穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　t ，滿足要求</b></p><p><b>　　② 動穩(wěn)定校驗</b></

40、p><p><b>　　，滿足要求</b></p><p>　　6.2隔離開關(guān)的校驗</p><p>　　1、500KV母線處隔離開關(guān)</p><p><b>　?、?熱穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　t ，滿足要求</b></p>

41、<p><b>　　② 動穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　，滿足要求</b></p><p>　　2、220KV母線處隔離開關(guān)</p><p><b>　?、?熱穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　t ，滿足要求</b>

42、;</p><p><b>　　② 動穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　，滿足要求</b></p><p>　　3、110KV母線處隔離開關(guān)</p><p><b>　?、?熱穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　t ，滿足

43、要求</b></p><p><b>　?、?動穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　，滿足要求</b></p><p>　　6.3電流互感器的校驗</p><p>　　1、500KV母線處電流互感器</p><p><b>　?、?熱穩(wěn)定校驗&

44、lt;/b></p><p><b>　　t=滿足要求</b></p><p><b>　?、?動穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　，滿足要求</b></p><p>　　2、220KV母線處電流互感器</p><p><b>

45、;　　① 熱穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　t= 滿足要求</b></p><p><b>　?、?動穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　，滿足要求</b></p><p>　　3、110KV母線處電流互感器</p><

46、;p><b>　　① 熱穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　t= 滿足要求</b></p><p><b>　?、?動穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　，滿足要求</b></p><p><b>　　6.4母線的校

47、驗</b></p><p>　　1、500KV母線校驗</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　2）動穩(wěn)定校驗（取檔距為1.3m）</p><p><b>　　自振頻率：</b></p><p><b>　　不用考慮共振影響&

48、lt;/b></p><p>　　相間距離按最小安全凈距A2選擇</p><p>　　a=A2=4.3m,,</p><p><b>　　最大相間應(yīng)力：</b></p><p><b>　　截面距：</b></p><p><b>　　母線同相之間應(yīng)力：<

49、;/b></p><p>　　查表可得 K=0.48</p><p>　　臨界的墊片之間的距離：</p><p>　　因此，取不同相之間的墊片的距離為0.6m</p><p>　　綜上，選擇兩條80*10mm的矩形鋁導體豎放，絕緣子之間的距離為1.2m，不同相之間的墊片的距離為0.6m。</p><p>　　2

50、、220KV母線校驗</p><p>　?。?) 熱穩(wěn)定校驗：查表知 C=93（AS）</p><p>　?。?）動穩(wěn)定校驗（取檔距為1.3m）</p><p><b>　　自振頻率：</b></p><p><b>　　不用考慮共振影響</b></p><p>　

51、　相間距離按最小安全凈距A2選擇</p><p>　　a=A2=1.1m,,</p><p><b>　　最大相間應(yīng)力：</b></p><p>　　得矩形鋁導體可以滿足要求動穩(wěn)定校驗要求</p><p>　　綜上，選擇125mm*10mm的矩形鋁導體，絕緣子距離選擇1.2m</p><p>　　

52、3、110KV母線校驗</p><p>　?。?) 熱穩(wěn)定校驗：查表知 C=94（AS）</p><p>　?。?）動穩(wěn)定校驗（取檔距為1.2m）</p><p><b>　　自振頻率：</b></p><p><b>　　不用考慮共振影響</b></p><p>

53、　　相間距離按最小安全凈距A2選擇</p><p>　　a=A2=1.1m,,</p><p><b>　　最大相間應(yīng)力：</b></p><p>　　得矩形鋁導體可以滿足要求動穩(wěn)定校驗要求</p><p>　　綜上，選擇125mm*10mm的矩形鋁導體，絕緣子距離選擇1.2m</p><p>　

54、　第七章 年運行費用計算</p><p>　　該樞紐變電站三繞組變壓器年運行費用主要包括一年中變壓器的損耗電能費及檢修、折舊、維護費等，年運行費，其中為損耗電能的電價；為變壓器年損耗電能</p><p>　　該樞紐變電站的年運行費用為一千五百萬左右，相比其他方案來說，性價比較高，比較合理。500KV的高電壓等級對于主變壓器的要求比較高，設(shè)備大各項參數(shù)要求一般均需采用三臺單相式變壓器組成一臺

55、，采用自耦主變壓器消耗材料少，成本低，損耗少效益高，便于運輸和安裝，占地面積小，但其會使系統(tǒng)短路電流增加，造成調(diào)壓上的一些困難，使繞組的過電壓保護復(fù)雜。與其他變壓器將比，比較適合，綜合考慮，此方案比較好。</p><p><b>　　總結(jié)體會</b></p><p>　　通過了這次將近十天的發(fā)電廠課程設(shè)計，在老師和同學們的幫助下，我順利完成500KV樞紐變電站的設(shè)計。

56、在這幾天的時間里，有喜悅也有收獲，學會自己去思考問題，學會用實際的工程眼光去思考問題，其間遇到了許多問題，從剛開始不知道從何入手，到后來跟同學們討論更加經(jīng)濟和安全的方案，從以前只是聽老師講課到真實的自動動手去查閱資料，每一步都感覺走的很真實，很開心。課程設(shè)計的時光是美好的，并短暫的，已經(jīng)學會了去喜歡工程，喜歡設(shè)計小的工程項目卻發(fā)現(xiàn)課程設(shè)計快要結(jié)束了。課程設(shè)計很有意思，不像平時上課那么枯燥無味，可以真切的接觸到平時學的東西，學著去用課本上

57、的知識。</p><p>　　發(fā)電廠課程設(shè)計是綜合我們專業(yè)課程的實踐訓練，是我們理論聯(lián)系實際的機會，同時也是我們邁向社會的一個橋梁。通過這次課程設(shè)計，我受益匪淺，最開始是崇拜知識淵博、實踐經(jīng)驗豐富的老師，到后來自己逐漸喜歡動手去實踐，在這個過程中鍛煉了我的自學能力，鍛煉了我把查閱資料的能力，同時也使我思考問題更加全面，學會了在多個方案中選擇最優(yōu)的、最經(jīng)濟的、最適合社會發(fā)展的。在課程設(shè)計過程中，深刻的感覺到不懂就要

58、問，要做一個愛學習肯學習的人，要善于并大膽的說出自己的看法，并且要能夠以正確端正的態(tài)度對待實踐課，要學會與同學交流，在與同學交流的過程中開拓了思路，也能發(fā)現(xiàn)自己的不足，加深自己對理論知識的理解和掌握。</p><p>　　感謝學院和老師們給我們提供一個實踐的平臺，簡短的十天的課程設(shè)計將會是我人生中難忘寶貴的回憶，也是我們個人的寶貴財富，它會激勵我更加努力學習，注重實踐，開拓創(chuàng)新，以飽滿的姿態(tài)去迎接未來美好的生活！

59、真切的期待下一個實踐的機會！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1、發(fā)電廠電氣部分（第四版） 中國電力出版社熊信銀主編</p><p>　　2、發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計中國電力出版社 郭林 主編</p><p>　　3、電力系統(tǒng)分析（第二版） 中國電力出版社 夏道止