(2)为了检修的目的:可以方便地停运断路器、母线及继电保护设备,进行安全检修,而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电;
(3)为了扩建的目的:可以容易地从初期过渡到其最终接线,使在扩建过渡时,无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。
c、经济性:在设计主接线时,主要矛盾发生在可靠性与经济性之间,通常设计应在满足可靠性和灵活性要求的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、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资,要能使控制保护不复杂,以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资;要能限制短路电流,以便选择价格合理的电气设备或轻型电器;在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器;
(2)占地面积小:主接线要为配电装置布置创造条件,以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可,都采用三相变压器,以简化布置。
(3)电能损失少:经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量,避免两次变压而增加电能损耗。
电气主接线设计的基本原则是:以设计任务书为依据,以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳,结合工程实际情况,在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下,兼顾运行、维护方便、尽可能的节省投资,就近取材,力争设备原件和设计的先进性与可靠性,坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。
1.2 主接线的接线方式选择
主接线的基本形式,就是主要电气设备常用的几种连接方式,它以电源和出线为主体。由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源数不同,且每路馈线所传输的功率也不一样,因而为了便于电能的汇集和分配,在进出线数较多时(一般超过四回),采用母线作为中间环节可使接线简单清晰,运行方便,有利于安装和扩建。与有母线的接线相比,无汇流母线使用的电气设备较少,配电装置占地面积较少,通常用于进出线回路少,不在扩建和发展的发电厂或变电站。而本所各电压等级进出线均超过四回,因此采用有母线连接。 1.2.1 单母线接线
单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、经济性好、操作方便,便于扩建和采用成套配电装置等,但不够灵活可靠,任一元件(母线及母线隔离开关)等故障或检修时,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
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时,全部回路仍需短时停电,在用隔离开关将故障的母线段分开后,才能恢复非故障段的供电,且电压等级越高,所接的回路数越少,一般只适用于一台主变压器。
单母线接线适用于110~200KV配电装置的出线回路数不超过两回,35~63KV配电装置的出线回路数不超过3回,6~10KV配电装置的出线回路数不超过5回,故不选择单母线接线。
1.2.2 单母线分段
用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同段引出两个回路,有两个电源供电。当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障切除,保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是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。而出线为双回时,常使架空线路出现交叉跨越,扩建时需向两个方向均衡扩建。分段的数目取决于电源和容量,段数分得越多,故障时停电范围越小,但使用断路器数目亦越多,且配电装置和运行也复杂。单母线分段广泛应用于中、小容量发电厂和变电站的6-10KV接线中。 1.2.3 单母线分段带旁路母线
单母线分段带旁路母线接线方式适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35~110KV的变电所,具有足够的可靠性和灵活性。
1.2.4 桥形接线
当只有两台变压器和两条输电线路时采用桥式接线,所用断路器数目最少,它可分为内桥和外桥接线。
内桥接线:适合于输电线路较长,故障机率较多而变压器又不需经常切除时,采用内桥式接线。当变压器故障时,需停相应的线路。
外桥接线:适合于出线较短,且变压器随经济运行的要求需经常切换,或系统有穿越功率,较为适宜。为检修断路器LD,不致引起系统开环,有时增设并联旁路隔离开关以供检修LD时使用。当线路故障时需停相应的变压器。
所以,桥式接线可靠性较差,虽然它有使用断路器少、布置简单、造价低等优点,但是一般系统把具有良好的可靠性放在首位,故不选用桥式接线。
1.2.5 一个半断路器(3/2)接线
每两个元件(出线、电源)用三台断路器构成一串接在两组母线上组成一个半断路器,又称3/2接线。它具有较高的供电可靠性和运行灵活性,在检修母线或断路器时不必用隔离开关进行大量的倒闸操作,并且调度和扩建也方便,任一母线故障或检修均不致停电。但是它使用的设备较多,占地面积较大,增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性,且投资大。一个半断路器(3/2)接线在超高压电网中得到了广泛的应用,在500KV的变电站中,一般都采用这种接线。
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1.2.6 双母线接线
双母线接线供电可靠、调度灵活、扩建方便,而且检修另一母线时,不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时,不装设“跨条”,则该回路在检修期需要停电。
双母接线广泛应用于:出线带电抗器的6~10KV配电装置;35~60KV出线数超过8回或连接电源较大、负荷较大;110~220KV出线数为5回以上。对于110~220KV输送功率较多、送电距离较远、其断路器或母线检修时,需要停电,而断路器检修时间较长,停电影响较大。一般规程规定,110~220KV双母线接线的配电装置中,当出线回路数达7回(110KV)或5回(220KV)时,一般应装设专用旁路母线。 1.2.7 双母线分段接线
双母线分段,可以分段运行,系统构成方式的自由度大,两个元件可完全分别接到不同的母线上,对大容量且在需相互联系的系统是有利的。由于这种接线方式是常用传统技术的一种延伸,因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。而较容易实现分阶段的扩建等优点,但是易受到母线故障的影响,断路器检修时要停运线路,占地面积较大,一般当连接的进出线回路数在11回及以下时,母线不分段。
为了保证双母线的配电装置,在进出线断路器检修时(包括其保护装置和检修及调试),不中断对用户的供电,可增设旁路母线,或旁路断路器。
当110KV出线为7回及以上,220KV出线在4回以上时,可用母联断路器兼旁路断路器用,这样节省了断路器及配电装置间隔。
2. 主变压器容量、台数及形式的选择
2.1 概述
在各级电压等级的变电所中,变压器是变电所中的主要电气设备之一,其担任着向用户输送功率,或者两种电压等级之间交换功率的重要任务,同时兼顾电力系统负荷增长情况,并根据电力系统5~10年发展规划、输送功率的大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素综合分析,合理选择,否则将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量选得过大,台数过多,不仅增加投资,扩大占地面积,而且会增加损耗,给运行和检修带来不便,设备亦未能充分发挥效益;若容量选得过小,可能使变压器长期在过负荷中运行,影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此,确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。
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在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等。在选择主变压器时,要根据原始资料和设计变电所的自身特点,在满足可靠性的前提下,要考虑到经济性来选择主变压器。
选择主变压器的容量,要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。
2.2 主变压器台数的选择
由原始资料可知,我们本次所设计的变电所是市郊区220KV降压变电所,它是以220KV受功率为主,把所受的功率通过主变传输至110KV及10KV母线上。若全所停电后,将影响开发区的炼钢厂正常工作,影响该地区的供电,因此选择主变台数时,要确保供电的可靠性。
为了保证供电可靠性,避免一台主变压器故障或检修时影响供电,变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时,变电所的可靠性虽然有所提高,但接线网络较复杂,投资增大,同时增大了占用面积和配电设备及用电保护的复杂性,以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化,而且会造成中压侧短路容量过大,不宜选择轻型设备。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建,而当一台主变压器故障或者检修时,另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用,提高供电的可靠性。
2.3 主变压器容量的选择
主变容量一般按变电所建成近期负荷,5~10年规划负荷选择,并适当考虑远期10~20年的负荷发展,对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合,该所近期和远期负荷都给定,所以应按近期和远期总负荷来选择主变的容量,根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量,对于有重要负荷的变电所,应考虑当一台变压器停运时,其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷,对一般性能的变电所,当一台主变压器停运时,其余变压器容量应保证全部负荷的70%~80%。该变电所是按70%全部负荷来选择。因此,装设两台变压器变电所的总装容量为:?ST?2(0.7S30)。
当一台变压器停运时,可保证对60%负荷的供电,考虑变压器的事故过负荷能力为40%,则可保证98%负荷供电,而高压侧220KV母线的负荷不需要通过主变倒送,因为,该变电所的电源引进线是220KV侧引进。其中,中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器传输至各母线上。因此主变压器的容量为:ST = 0.7(SⅡ+SⅢ)。
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