220kv地區(qū)變電所電氣一次初步設(shè)計劉沛然,220kv地區(qū)變電所電氣一次初步設(shè)計,劉沛然,kv,地區(qū),變電所,電氣,一次,初步設(shè)計 1 Abstract This paper summarises the technical issues need to be considered when designing a hybrid renewable energy system This paper presents results of a study conducted on the technical aspects of a power supply system in which wind power and solar PV energy are combined with hydrogen fuel cell Although the power sources in this system are of intermittent nature but because an energy storage technology hydrogen is incorporated into the system the negative effects of intermittency would be minimal This paper also presents the results of a computer simulation developed for modelling the entire power generation and storage system This program allows us i to find a near ideal size of system s components and ii to predict the system s performance I INTRODUCTION he power system in this study consists of a solar photovoltaic PV array wind turbine and proton exchange membrane PEM fuel cell FC These components have very different characteristics But when they are engineered properly they can work together to generate power in a sustainable and reliable way The solar PV energy and wind power complement each other in the sense that in summer more sun light is expected while less wind is available and in winter less sun is expected while more wind is available Hence solar and wind together can supply to some extend relatively constant power However because of the intermittency nature of these two sources the power will not be delivered to load at a constant rate so there always would be excess or deficit in balance of electric power In the case of positive balance the excess electricity is converted to hydrogen in an electrolyzer and when the electricity balance is negative then the fuel cell will supply the deficits II ESCRIPTION OF THE SYSTEM UNDER INVESTIGATION The hybrid system proposed in this study follows the general concept considered for any hybrid power station Manuscript received September 19 2007 Ahmed Zahedi is with the Solar Energy Research Group SERG Monash University Victoria Australia ahmad zahedi eng monash edu au which is shown in Figure 1 The main components of this system are solar array wind turbine fuel cell electrolyzer and controller The electrical energy produced by the solar array height at which the wind data were collected is 10m Radius 30m RHO 1 225 kg m3 number of wind turbines 1 height of wind turbine is 60m roughness factor is 0 15 Simulation results are shown in Figure 10 to 18 Electricity is supplied to a community comprising 50 households consuming in average 20kWh per day so the total electricity demand in average would be 1 MWh per day or 365 MWh per year Size of PV array and wind turbines is determined based on the assumption that each of these two units is able to produce more than 50 of the electricity demand 3 IV INTERMITTENCY ISSUES Intermittent power sources are sources of energy that may be variable or intermittent such as wind and solar The variable nature of power generation from intermittent sources has raised concerns about the ability of electricity grids to absorb intermittent power and the economic implications However by integration of energy storage technology using of intermittent power sources has little effect on grid operations The negative effects of intermittency have to be considered in the economics of power generation There are known methods to manage variability of power supply increases the total cost of wind energy production especially at high levels of penetration The intermittency of wind power seldom creates problems when using wind power at low to moderate penetration level or if combined with another intermittent type of source of energy such as solar V ENERGY STORAGE One potential means of increasing the penetration level of wind energy To predict the performance of he energy flow To determine the amount of electricity produced by each power generator To determine the amount of electricity supplied to local load To determine the excess or deficit of electric power To determine the H2 production monthly The electrolyzer is run under the following circumstances 1 When the power available for the electrolyzer is equal to or within the operation range of the rated power and the tank is not full 2 When the power available to the electrolyzer is greater than the rated power and the tank is not full the electrolyzer is run at full capacity and the excess power is dumped If the tank is full the power available to the electrolyzer is dumped The dumped energy could be used in other facilities as water heating or water pumping but this is not discussed in this paper The simulation results have been shown in Figures 4 to 11 To simplify calculations for the time being we have assumed that the electricity is produced for 75 households each consuming 15 kWh per day and this consumption remains constant during the whole year 4 Water tank H2O Electrolyser Hydrogen H2 DC Bus DC power from Solar design and use the new World Publishing 1998 Australia 6 Zahedi A Energy Concerns and Possibilities Academia Press Australia 1997 7 US Department of Energy Website http www eere energy gov consumerinfo heatcool htm l 8 Electricity Australia 2003 published by Electricity Supply Association of Australia Limited ESAA website au 9 Gilbert M Masters Renewable and Efficient Electric Power Systems Wiley and Interscience 2004 10 Website of the International Energy Agency http www iea org 11 Global Wind Energy Council 華 北 電 力 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）附 件 外 文 文 獻(xiàn) 翻 譯 學(xué) 號： 071901010717 姓 名： 劉沛然 所在系別： 電力工程系 專業(yè)班級： 電氣07K6 指導(dǎo)教師： 楊用春 原文標(biāo)題： Technical analysis of an electric power system consisting of solar PV energy,wind power,and hydrogen fuel cell 2011年 6 月 22 日 由太陽能光伏發(fā)電，風(fēng)能發(fā)電，氫燃料電池 組成的電力系統(tǒng)的技術(shù)分析 Ahmad Zahedi 摘要：本文總結(jié)了設(shè)計混合可再生能源系統(tǒng)時需要考慮到的技術(shù)問題。本文介紹了一項供電系統(tǒng)在技術(shù)層面的研究成果，其中風(fēng)力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電與氫燃料電池結(jié)合。雖然這個系統(tǒng)中的動力來源是間歇性的，但因為能源存儲技術(shù)（氫氣）被納入到系統(tǒng)中，間歇性的負(fù)面影響將微乎其微。本文還介紹了使用計算機建模仿真整個發(fā)電和存儲系統(tǒng)的結(jié)果。這一方案使我們能夠得到一個近乎完美的系統(tǒng)元件的容量并預(yù)測系統(tǒng)性能。 Ⅰ.介紹 本次研究中的電力系統(tǒng)由太陽能光伏（PV）方陣，風(fēng)力發(fā)電機和質(zhì)子交換膜（PEM）燃料電池（FC）組成。這些組件有著差別非常大的特點。但是，當(dāng)他們設(shè)計得當(dāng)時，他們可以以可持續(xù)和可靠的途徑一起工作來發(fā)電。 太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電可以互補，在夏天可以預(yù)計少風(fēng)的時候可以多使用太陽能發(fā)電，在冬天可以預(yù)計少太陽能的時候可以多使用風(fēng)能發(fā)電。因此，太陽能和風(fēng)能可以在一定程度上供應(yīng)相對穩(wěn)定的電能。然而，由于這兩個動力來源的間歇性，電源不會傳遞恒定的負(fù)載功率，所以在電力平衡方面總是會產(chǎn)生過?；蛘咛潛p。在正平衡情況下，多余的電力將在電解槽中轉(zhuǎn)換為氫氣；當(dāng)電力平衡出現(xiàn)虧損時，燃料電池將提供虧損額。 Ⅱ.該系統(tǒng)描述方法的研究 本研究中提出的混合動力系統(tǒng)遵循一般理論上的任何混合動力站，如圖1所示。這個系統(tǒng)的主要組成部分是太陽能方陣，風(fēng)力發(fā)電機，燃料電池，電解槽和控制器。 由太陽能方陣和風(fēng)力發(fā)電機產(chǎn)生的電能被分為了兩個部分。電能的一部分被直接輸送并馬上被負(fù)荷應(yīng)用，另一部分是被轉(zhuǎn)化成氫氣并儲存在容器中，無論是壓縮還是液體形式，然后被送到一個不間斷生產(chǎn)的燃料電池中，以恒定的功率貫穿全年。電解槽用于此轉(zhuǎn)換過程。 這個系統(tǒng)中的各個組成部分的最佳容量取決于混合化水平，被定義為直接從太陽能方陣和風(fēng)力發(fā)電機上傳送的能量與負(fù)荷的總的消耗量的比值。 由間歇性能量來源造成的發(fā)電量的變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)是一個人人關(guān)心的問題，但是完整的能源儲存技術(shù)將減少這種影響。 然而，間歇性的風(fēng)能在低或中等的普及水平程度上使用或者與其他的間歇性能源，例如太陽能，結(jié)合使用時很少造成問題。 Ⅲ.PV和WT子系統(tǒng)的最優(yōu)容量 最佳容量是任何工程設(shè)計的重要組成部分。最佳容量產(chǎn)生最小的系統(tǒng)花銷。這個系統(tǒng)中的兩個重要組成部分即PV和WT的最佳容量是在每年負(fù)荷的能源需求的基礎(chǔ)上確定的。它的選擇能夠使這些組成元件產(chǎn)生負(fù)荷至少50%的能源需求。這使得在涵蓋系統(tǒng)內(nèi)功率損耗的情況下可以提供可靠的電力負(fù)荷。PV系統(tǒng)的容量取決于負(fù)荷的能源需求以及太陽能電廠的太陽輻射量。從澳大利亞的太陽輻射數(shù)據(jù)手冊得到的每月太陽輻射的平均值如表1所示。 風(fēng)能和風(fēng)速之間的關(guān)系可以由取自參考書目[12]中的等式1確定。 其中，ρ(rho)是以kg/m3的單位的空氣密度，A是風(fēng)流動的截面積。這種關(guān)系告訴我們，我們不能簡單的把平均風(fēng)速帶入等式中來獲取平均風(fēng)功率。我們需要使用這種非線性特性的風(fēng)以確定平均風(fēng)功率。為了達(dá)到這一目的，我們需要就平均量重寫這個等式。 所以我們需要確定速度的立方((U3)Ave)的平均值。平均風(fēng)速被用來確定平均風(fēng)功率[12]。如下所示。（n是所有的可利用的風(fēng)速） 根據(jù)Gilbert M.教授所說的，風(fēng)的概率密度可以通過等式3估算出。 瑞利統(tǒng)計平均風(fēng)功率的計算方法是利用公式4。 每月的平均風(fēng)速值見表二 太陽能光伏子系統(tǒng)：光伏性能比=75%，并且燃料電池（FC）的效率為45%。 風(fēng)能子系統(tǒng)：效率=0.45，收集風(fēng)的數(shù)據(jù)的高度是10m。半徑=30m；ρ=1.225kg/m3；風(fēng)力發(fā)電機的數(shù)量：1；風(fēng)力發(fā)電機的高度是60m；粗糙度因數(shù)為0.15。模擬結(jié)果如圖10到18所示。供電給50戶平均每天消耗20kWh的用戶，因此電力的平均需求為每天1MWh或者每年365MWh。光伏方陣和風(fēng)力發(fā)電機的容量是基于這兩個單位均能生產(chǎn)超過50%電力需求的假設(shè)上確定的。 Ⅳ.間歇性問題 間歇性能量來源是一些變化的或者間歇的能量來源，例如風(fēng)能和太陽能。使用間歇性能源發(fā)電的產(chǎn)生的變化的性質(zhì)，使人們提出了電網(wǎng)對間歇性電源的承受能力以及其對經(jīng)濟的影響的擔(dān)憂。但是，通過對電能存儲技術(shù)的整合，利用間歇性的電源只會對電網(wǎng)運行造成很小的影響。 間歇性的負(fù)面影響也必須被考慮在發(fā)電的經(jīng)濟性中。使用目前已知的方法來管理變化電源的供應(yīng)會增加風(fēng)力發(fā)電生產(chǎn)中的總成本，特別是在高度普及后。 當(dāng)使用低、中等普及程度的風(fēng)力發(fā)電或與其他間歇性能量來源如太陽能配合使用時，風(fēng)力發(fā)電的間歇性很少產(chǎn)生問題。 Ⅴ.能量存儲 增加風(fēng)能和太陽能在電力系統(tǒng)中的普及程度的一個潛在的方法就是充分利用能源存儲系統(tǒng)。許多不同的技術(shù)可以有效的存儲電能，包括電池技術(shù)，飛輪儲能等。對于大型電網(wǎng)而言，抽水蓄能水力發(fā)電站已經(jīng)被大規(guī)模的應(yīng)用了，但是適合這種設(shè)施的站點的數(shù)量是有限的。在我們的研究中，我們使用電解槽/燃料電池的存儲技術(shù)。 Ⅵ.電解器 在該系統(tǒng)中，我們正在研究由太陽能光伏方陣和風(fēng)力發(fā)電機產(chǎn)生的過剩電能用于電解產(chǎn)生氫氣。電解過程本身是清潔和有效率的。電解器的效率取決于工作電壓，溫度，氫氣流。電解水的能源效率變化很大。電解水的效率在無壓縮機，攝氏23℃的情況下為65%；在55℃的情況下的效率為70%。在氫氣被壓縮后電解槽的效率減少5%。 Ⅶ.燃料電池 在這項研究中，我們假設(shè)用質(zhì)子交換膜燃料電池進(jìn)行電力再生產(chǎn)。燃料電池技術(shù)被認(rèn)為是一項成熟的技術(shù)，原則上它就像一個電池工作。不同于電池，燃料電池不需要進(jìn)行充電。它只要能夠滿足燃料的供應(yīng)就會產(chǎn)生電能和熱能兩種形式的能量。由于燃料電池的工作依靠的是化學(xué)反應(yīng)而不是燃燒，這個類型的系統(tǒng)中的排放物會比清潔燃料燃燒過程中產(chǎn)生的排放物還要少很多。燃料電池技術(shù)的意義在于它有能力通過改變輸入能量源（目前有6個不同的）產(chǎn)生電能。一個氫燃料電池系統(tǒng)可以是緊湊的，輕便的，并且對于運行元件需要較少的維護(hù)。 Ⅷ.仿真系統(tǒng) 為了分析系統(tǒng)運行而開發(fā)的仿真軟件工具同時考慮到了所有涉及的設(shè)備的特點和效率。這個仿真工具通過輸入過去一年的平均風(fēng)速的數(shù)據(jù)和太陽輻射的數(shù)據(jù)計算出在產(chǎn)氫量和存儲等級這兩個不同的部分之間的能量流動，以及燃料電池的可用性。 根據(jù)所選器件（太陽能光伏方陣，風(fēng)力發(fā)電機，電解器，燃料電池和氫氣罐）的容量和效率，可以預(yù)測出該系統(tǒng)一年內(nèi)的性能。而整個系統(tǒng)的效率是有太陽能光伏方陣和風(fēng)力發(fā)電機產(chǎn)生的能量比確定的。 由風(fēng)能和太陽能產(chǎn)生的多余電能供給電解器產(chǎn)生氫氣，而氫氣又被輸送到燃料電池進(jìn)行發(fā)電。如圖2和圖3所示。 圖2：從太陽能和風(fēng)能發(fā)電產(chǎn)生的過剩電能被供應(yīng)到電解池產(chǎn)生氫氣 圖3：從電解池產(chǎn)生的氫氣被提供到燃料電池進(jìn)行發(fā)電 由于以下幾個目的，MATLAB被用于模擬該系統(tǒng)： 為了最優(yōu)化系統(tǒng)組件的容量； 為了預(yù)測能量流動的性能； 為了確定每臺發(fā)電機的發(fā)電量； 為了確定供給當(dāng)?shù)刎?fù)荷的電量； 為了確定電能過?；蛱潛p； 為了確定每月氫氣總的產(chǎn)量以及由氫氣產(chǎn)生的發(fā)電量。 電解器是在以下條件下運行的： 1.當(dāng)電源提供給電解槽的功率在電解槽的額定功率運行范圍內(nèi)，并且存儲罐不滿時； 2.當(dāng)電源提供給電解槽的功率超過了其額定功率并且容器不滿時，電解槽是滿負(fù)荷運行，而過剩電能就會廢棄掉。如果存儲罐已滿，那么過剩電能就會直接被廢棄掉。這些廢棄的電能可以用于其他設(shè)備，如加熱水和抽水，但不在本次研究內(nèi)討論。仿真結(jié)果如圖4—圖11所示。 圖4：每月由太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)生的電能 圖5：每月由風(fēng)能發(fā)電產(chǎn)生的電能 圖6：每月由太陽能和風(fēng)能聯(lián)合發(fā)電產(chǎn)生的電能 圖7：每月的電能平衡 圖8：每月氫氣的產(chǎn)量 圖9：每月氫氣的發(fā)電量 圖10：氫氣的累積產(chǎn)量 圖11：由氫氣產(chǎn)生的累積發(fā)電量 為了簡化計算，我們暫時假定為75戶用戶每天消耗15kWh且全年保持不變的情況進(jìn)行計算。 Ⅸ.總結(jié) 本文介紹了一個由風(fēng)力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電與氫燃料電池結(jié)合起來的電力系統(tǒng)在技術(shù)角度上的一項研究成果。雖然這個電能的來源是間歇性的，但是因為能源儲存技術(shù)（氫氣）納入到了系統(tǒng)中，間歇性的負(fù)面影響微乎其微。 本文還介紹了計算機仿真在MATLAB環(huán)境下開發(fā)的用來模擬整個發(fā)電和存儲系統(tǒng)的程序。這個程序使我們能夠找到一個近乎完美的容量的系統(tǒng)組件，并且可以預(yù)測系統(tǒng)的性能。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 學(xué)生姓名： 劉沛然 班級： 電氣07k6 所在系別： 電力工程系 所在專業(yè)： 電氣工程及其自動化 設(shè)計（論文）題目： 220kv地區(qū)變電所電氣一次初步設(shè)計 指導(dǎo)教師： 楊用春 2011年 3 月 20 日 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 一、結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫不低于2000字的文獻(xiàn)綜述。（另附） 二、本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、變電站、線路和用戶組成。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。變電站根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分成下列幾類：樞紐變電站、中間變電站、地區(qū)變電站和終端變電站。 本次我的畢業(yè)設(shè)計，是要模擬設(shè)計一個電壓等級為220/110/10kV變電站的電氣一次部分的內(nèi)容。本次設(shè)計的變電站類型為地區(qū)變電站，是為了滿足市區(qū)和生活的要求，根據(jù)老師給出的設(shè)計資料和要求，結(jié)合所學(xué)的基礎(chǔ)知識和文獻(xiàn)資料所做的。 本次設(shè)計與之前的發(fā)電廠電氣部分設(shè)計類似。首先設(shè)計了6種可行的電氣主接線，并進(jìn)行分析，初選出兩種方案；然后通過短路電流計算選出導(dǎo)體和電氣設(shè)備并進(jìn)行詳細(xì)經(jīng)濟技術(shù)比較，確定最優(yōu)方案；最后繪制成果圖。通過這次設(shè)計，我不僅復(fù)習(xí)鞏固了專業(yè)課程的有關(guān)內(nèi)容，而且增強了工程觀念，能熟練的運用所學(xué)知識，如短路電流計算、主接線設(shè)計、導(dǎo)體電氣設(shè)備的選擇和變壓器的運行等。 三、指導(dǎo)教師意見： 1． 對“文獻(xiàn)綜述”的評語： 2．對學(xué)生前期工作情況的評價（包括確定的研究方法、手段是否合理等方面）： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 220kV地區(qū)變電所電氣一次初步設(shè)計 文獻(xiàn)綜述 一、前言 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，用戶對供電質(zhì)量的要求日益提高。國家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)及改造、拉動內(nèi)需的發(fā)展計劃。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。我國電力系統(tǒng)的變電站大致分為四大類：升壓變電站、主網(wǎng)變電站、二次變電站和配電站。[8]我國電力工業(yè)的技術(shù)水平正在逐步提高，對變電所的設(shè)計提出了更高的要求，更需要我們提高知識理解應(yīng)用水平，認(rèn)真對待。 本次設(shè)計是在掌握變電站生產(chǎn)過程的基礎(chǔ)上完成的。通過它可以復(fù)習(xí)鞏固了專業(yè)課程的有關(guān)內(nèi)容，拓寬了知識面，增強了工程觀念，培養(yǎng)了變電站設(shè)計的能力。同時對能源、發(fā)電 變電和輸電的電氣部分有個詳細(xì)的概念，能熟練的運用有些知識，如短路計算的基本理論和方法、主接線的設(shè)計、導(dǎo)體電氣設(shè)備的選擇等。 二、國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展綜述 目前對變電站的研究主要還是集中在變電站的綜合自動化系統(tǒng)，以實現(xiàn)無人值守和計算機遠(yuǎn)程控制和調(diào)度。變電站自動化是在計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。國外在20世紀(jì)80年代已有分散式變電站自動化系統(tǒng)問世。以西門子公司為例，該公司第1套全分散式變電站自動化系統(tǒng)LSA678早在1985年就在德國漢諾威投入運行，至1993年初已有300多套系統(tǒng)在德國及歐洲的各種電壓等級的變電站運行。我國的變電站自動化工作起步較晚，大約從20世紀(jì)90年代開始，初始階段主要研制和生產(chǎn)集中式的變電站自動化系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代中期開始研制分散式變電站自動化系統(tǒng)。許多高校、科研單位、制造廠家以及規(guī)劃設(shè)計、基建和運行部門在學(xué)習(xí)和借鑒國外先進(jìn)技術(shù)的同時，正結(jié)合我國的實際情況共同努力開發(fā)更加符合我國國情的變電站自動化系統(tǒng)?？梢灶A(yù)計，今后其發(fā)展和推廣的速度會越來越快，與國外的差距會逐步縮小。[10] 最初的所謂變電站綜合自動化系統(tǒng)都是由集中控制式RTU，即通過變送器及一些數(shù)字接口電路對變電站二次系統(tǒng)的一些測量和信號進(jìn)行采集，采集量送至單片機或工控機進(jìn)行集中處理。隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)今變電站綜合自動化將各獨立的間隔控制器和間隔繼電保護(hù)裝置通過高速的通信網(wǎng)絡(luò)組合起來，實現(xiàn)各間隔層獨立工作、數(shù)據(jù)共性，上位機對共享數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理和傳輸，形成了一個集電氣量的采集、電氣設(shè)備（如斷路器、變電站）的狀態(tài)的監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)、變電站的正常運行的監(jiān)視和操作、事故時瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控制（由繼電保護(hù)、故障錄波等所完成）、事故后的變電站恢復(fù)正常運行的操作于一體的強大的綜合系統(tǒng)。即真正的綜合變電站自動化系統(tǒng)。[12] 綜合自動化的優(yōu)點： (1)大大地簡化了變電站二次部分的硬件配置，避免了重復(fù)。 各種數(shù)據(jù)在各子站采集后，可通過LAN共享，例如就地監(jiān)控和遠(yuǎn)動所需要的數(shù)據(jù)不再需要自己的采集硬件，而可以從LAN共享，專用的故障錄波器可以省去，常規(guī)的控制屏、中央信號屏、站內(nèi)的主接線模擬屏等等都可以取消?？梢岳镁偷乇O(jiān)控計算機操作和顯示各種畫面，或者在無人值班時在遠(yuǎn)方操作。 （2）大大地簡化了變電站各二次設(shè)備之間的互聯(lián)線。 因為系統(tǒng)的設(shè)計思想是子站按一次設(shè)備為單元組織，例如一條出線一個子站，而每個子站將所有二次功能組織成一個或幾個箱體，裝在一起。不同子站之間除用通信媒介連成LAN以外，幾乎不再需要有任何連線。從而使變電所二次部分連線變得非常簡單和清晰，尤其是當(dāng)保護(hù)下放時，所節(jié)省的強電電纜數(shù)量是相當(dāng)可觀的。 （3）大大減輕了安裝施工和維護(hù)工作量，也降低了總造價。 由于各子站之間沒有互聯(lián)線，而每個子站都應(yīng)在制造廠調(diào)試完畢，再加上電纜數(shù)量大大減小，顯然安裝施工和現(xiàn)場調(diào)試時間大大縮短，控制室面積也大大減小，時間證明總造價可以下降。實際上還應(yīng)計及由于維護(hù)工作量下降（可無人值班）所降低的運行費用。 （4）為運行管理自動化水平的提高打下了基礎(chǔ)。[11] 三、變電站設(shè)計的關(guān)鍵內(nèi)容 1、電氣主接線的選擇 電氣主接線是變電站設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。 最終的接線方案是根據(jù)原始數(shù)據(jù)分析，各種接線的優(yōu)缺點，以及適用范圍進(jìn)行綜合比較，從7~8種初選方案中確定。 2、變電站主變的選擇 主變壓器容量一般按變電所建成后5-10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10-20年的負(fù)荷發(fā)展。根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷；對一般性變電所，當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%-80%。 3、短路電流的計算 短路電流計算是為了更好地選擇電氣設(shè)備，繼電保護(hù)的配置及整定等，了解了電力系統(tǒng)的短路計算知識，學(xué)習(xí)了短路計算的方法，從而完成自己的設(shè)計中短路計算部分。 4、根據(jù)短路電流的計算結(jié)果選擇電氣元件 在任何一個電力網(wǎng)絡(luò)中，繼電器、短路器等元件的應(yīng)用都是很廣泛的，220kV變電站也不例外。根據(jù)短路電流的計算結(jié)果選擇電氣元件，可以達(dá)到變電站的要求的前提下，同時節(jié)省變電站的一次投資。 5、防雷及接地系統(tǒng)設(shè)計 電力系統(tǒng)的防雷設(shè)計也很重要，在電力系統(tǒng)的運行中，雷擊線路是造成線路故障的一大原因。發(fā)電廠、變電所的直擊給過電壓保護(hù)，可以采用避雷針、避雷線、避雷帶和鋼筋焊接成網(wǎng)等。[7] 四、參考資料及文獻(xiàn) [1]李梅蘭，李麗嬌.發(fā)電廠變電所畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書[M]，中國電力出版社，2008 [2]電力工程設(shè)計手冊(第三冊)[M]，上海人民出版社，1980 [3]陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析（第三版）[M]，中國電力出版社，2007 [4]李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第三版）[M]，中國電力出版社，2007 [5]祝淑萍.電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計與綜合實驗[M]，中國電力出版社，2007 [6]張保會，尹項根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M]，中國電力出版社，2010 [7]水力電力部西北電力設(shè)計院.電力工程電力設(shè)計手冊1[M]，中國電力出版社，1989 [8]熊信銀.發(fā)電廠電氣部分[M]，中國電力出版社，2004 [9]周澤存.高電壓技術(shù)（第三版）[M]，中國電力出版社，2007 [10]江智偉.變電站自動化及其新技術(shù)[M]，中國電力出版社，2006 [11]楊奇遜.變電站綜合自動化技術(shù)發(fā)展趨勢[J]，電力系統(tǒng)自動化，1995 [12]李全喜，張紅超.變電站綜合自動化技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢淺談[J]，電工文摘，2007 [13]東北西北電力設(shè)計院.電力工程設(shè)計手冊（1-4分冊）[M]，上海人民出版社，1980 [14]曹純?nèi)A.發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料[M]，水利電力出版社，1987 [15]華中工學(xué)院.發(fā)電廠電氣部分[M]，水力電力出版社，1987 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 系 別 電 力 工 程 系 專 業(yè) 班 級 電 氣 工 程 及 其 自 動 化 專 業(yè) 電 氣07k6班 學(xué) 生 姓 名 劉 沛 然 指 導(dǎo) 教 師 楊 用 春 二 一 一 年 六 月 題 目 20kV地 區(qū) 變 電 所 電 氣 一 次初 步 設(shè) 計 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 I 變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計 摘要 變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分 它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行 聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié) 起著變換和分配電能的作用 通過對變電站的設(shè)計我了 解了變電站設(shè)計的基本流程 掌握了變電站電氣設(shè)計部分的基本方法 鞏固了所學(xué)專業(yè) 的相關(guān)知識 隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長 用電已成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素 為保證 正常的供配電要求 各地都在興建一系列的供配電裝置 本文針對 220kV 變電站的特點 闡述了 220kV 變電站的設(shè)計思路 設(shè)計步驟 并進(jìn)行了相關(guān)的計算和校驗 文中介紹的 220kV 變電站的設(shè)計方法 思路可以作為相關(guān)設(shè)計的理論指導(dǎo) 本設(shè)計十分注重運用我國電氣設(shè)計的新技術(shù)和新的設(shè)備 關(guān)鍵詞 變電站 設(shè)計方法 電氣設(shè)備的選擇 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 II A DESIGN OF ELETRIC SYSTEM FOR SUBSTATION ABSTRACT Substation is an important part of power system which directly influences the whole power system safety and economical operation are linked to power plants and users of the intermediate links plays a transformation and distribution of electric energy effect Through the substation design I understand the basic process of substaition design and grasp the substation electrical design part of the basic method strengthened the station to learn professional knowledge of relevant major Along with our country the rapid growth of the national economic development in our country To guarantee the normal supply and distribution requirements everywhere new series of power supply device Aiming at the characteristics of 220kV substation this paper expounds the design thought 220kV substation design steps and some computation and calibration This paper introduces the design method of the substation of 220kV ideas can be used as related design theoretical guidance This design pays much attention to apply China s electrical design new techniques and new equipment Keywords Transformer substation Design Design electrical equipment chosen to 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 目 錄 摘要 I ABSTRACT II 前言 1 原始數(shù)據(jù) 2 1 電氣主接線選擇 3 1 1 概述 3 1 2 主接線的接線方式選擇 4 1 3 主接線的比較選擇 5 2 主變壓器容量 臺數(shù)及型式的選擇 11 2 1 概述 11 2 2 主變壓器臺數(shù)的選擇 12 2 3 主變壓器容量的選擇 12 2 4 主變壓器型式的選擇 12 2 5 主變壓器的容量選擇計算 14 3 短路電流計算 16 3 1 概述 16 3 2 短路計算的目的及假設(shè) 16 3 3 短路電流計算 18 4 電氣設(shè)備的選擇 22 4 1 概述 22 4 2 斷路器的選擇 23 4 3 隔離開關(guān)的選擇 26 4 4 互感器的選擇 29 4 5 母線的選擇 35 4 6 支柱絕緣子的選擇 39 5 經(jīng)濟性比較 41 6 防雷保護(hù)設(shè)計 44 6 1 防雷保護(hù)的設(shè)計 44 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 6 2 主變中性點放電間隙保護(hù) 44 6 3 避雷器的選擇 44 6 4 避雷針的配置 45 6 5 避雷器及避雷針的選擇計算 46 7 接地網(wǎng)的設(shè)計 50 7 1 設(shè)計說明 50 7 2 接地體的設(shè)計 50 7 3 接地網(wǎng)的一般原則 50 7 4 典型接地體的接地電阻計算 50 7 5 接地網(wǎng)的設(shè)計 51 8 電氣總平面布置及配電裝置的選擇 54 8 1 概述 54 8 2 高壓配電裝置的選擇 54 8 3 電氣總平面布置 57 結(jié)束語 59 參考文獻(xiàn) 60 致謝 61 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 1 前言 本次我的畢業(yè)設(shè)計 是要模擬設(shè)計一個電壓等級為 220 110 10kV 變電站的電氣一次 部分的內(nèi)容 本次設(shè)計的變電站類型為地區(qū)變電站 是為了滿足市區(qū)和生活的要求 根 據(jù)老師給出的設(shè)計資料和要求 結(jié)合所學(xué)的基礎(chǔ)知識和文獻(xiàn)資料所做的 本次設(shè)計與之前的發(fā)電廠電氣部分設(shè)計類似 首先設(shè)計了 6 種可行的電氣主接線 并進(jìn)行分析 初選出兩種方案 然后通過短路電流計算選出導(dǎo)體和電氣設(shè)備并進(jìn)行詳細(xì) 經(jīng)濟技術(shù)比較 確定最優(yōu)方案 最后繪制成果圖 通過這次設(shè)計 我不僅復(fù)習(xí)鞏固了專 業(yè)課程的有關(guān)內(nèi)容 而且增強了工程觀念 能熟練的運用所學(xué)知識 如短路電流計算 主接線設(shè)計 導(dǎo)體電氣設(shè)備的選擇和變壓器的運行等 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 2 原始數(shù)據(jù) 1 變電站類型 220kV 地區(qū)變電所 2 電壓等級 220 110 10kV 3 負(fù)荷情況 110kV 最大 120MW 最小 95MW Tmax 5300 小時 cos 0 85 10kV 最大 25MW 最小 20MW Tmax 5200 小時 cos 0 8 4 出線情況 1 220kV 側(cè) 2 回 架空線 LGJ 240 25km 2 110kV 側(cè) 6 回 架空線 3 10kV 側(cè) 8 回 電纜線 5 系統(tǒng)情況 1 系統(tǒng)經(jīng)雙回線給變電所供電 2 系統(tǒng) 220kV 母線電壓滿足常調(diào)壓要求 3 系統(tǒng) 220kV 母線短路電流標(biāo)幺值為 30 B 100MVA 4 110kV 和 10kV 對端無電源 6 環(huán)境條件 1 最高溫度 40 最低溫度 25 年平均溫度 20 2 土壤電阻率 400 歐米 3 當(dāng)?shù)乩妆┤?35 日 年 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 3 1 電氣主接線選擇 1 1 概述 電氣主接線是變電所電氣設(shè)計的首要部分 也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié) 主接線 的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠 變電所本身運行的可靠性 靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān) 并且對電氣設(shè)備的選擇 配電裝置布置 繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響 因此 必須正確處理好各方面的關(guān)系 全面分析有關(guān)影響因素 通過技術(shù)經(jīng)濟比較 合理確定 主接線方案 1 1 1 可靠性 供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求 主接線首先應(yīng)滿足這個要求 主接線可靠性的具體要求 1 斷路器檢修時 不宜影響對系統(tǒng)的供電 2 斷路器或母線故障以及母線檢修時 盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間 并要保 證對一級負(fù)荷及全部或大部分二級負(fù)荷的供電 3 盡量避免變電所全部停運的可能性 4 超高壓電氣主接線應(yīng)滿足可靠性的持續(xù)要求 1 1 2 靈活性 主接線應(yīng)滿足在調(diào)度 檢修及擴建時的靈活性 主接線靈活性的具體要求 1 調(diào)度時 應(yīng)可以靈活地投入和切除變壓器和線路 調(diào)配電源和負(fù)荷 滿足系統(tǒng)在 事故運行方式 檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求 2 檢修時 可以方便地停運斷路器 母線及其繼電保護(hù)設(shè)備 進(jìn)行安全檢修而不致 影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電 3 擴建時 可以容易地從初期接線過渡到最終接線 在不影響連續(xù)供電或停電時間 最短的情況下 投入新裝變壓器或線路而不互相干擾 并且對一次和二次部分的改建工 作量最少 1 1 3 經(jīng)濟性 主接線在滿足可靠性 靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理 主接線經(jīng)濟性的具體要求 1 投資省 主接線應(yīng)力求簡單 以節(jié)省斷路器 隔離開關(guān) 電流和電壓互感器 避 雷器等一次設(shè)備 要能使機電保護(hù)和二次回路不過于復(fù)雜 以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜 要能限制短路電流 以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器 2 占地面積少 主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件 盡量使占地面積減少 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 4 3 電能損失少 經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的種類 雙繞組 三繞組或自耦變壓器 容量 數(shù)量 要避免因二次變壓而增加電能損失 1 2 主接線的接線方式選擇 電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的 它以電源和出線為主體 在 進(jìn)出線路多時 一般超過四回 為便于電能的匯集和分配 常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié) 使接線簡單清晰 運行方便 有利于安裝和擴建 1 2 1 單母線接線 單母線接線雖然接線簡單清晰 設(shè)備少 操作方便 便于擴建和采用成套配電裝置 等優(yōu)點 但是不夠靈活可靠 任一元件 母線及母線隔離開關(guān) 等故障或檢修時 均需 使整個配電裝置停電 單母線可用隔離開關(guān)分段 但當(dāng)一段母線故障時 全部回路仍需 短時停電 在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后 才能恢復(fù)非故障段的供電 并且電壓 等級越高 所接的回路數(shù)越少 一般只適用于一臺主變壓器 1 2 2 單母分段接線 用斷路器 把母線分段后 對重要用戶可以從不同段引出兩個回路 有兩個電源供 電 當(dāng)一段母線發(fā)生故障 分段斷路器自動將故障切除 保證正常段母線不間斷供電和 不致使重要用戶停電 但是 一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時 該段母線的回路 都要在檢修期間內(nèi)停電 而出線為雙回時 常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越 擴建時需向兩 個方向均衡擴建 單母分段適用于 110 220kV 配電裝置的出線回路數(shù)為 3 4 回 35 63kV 可配電裝置的出線回路數(shù) 為 4 8 回 6 10kV 配電裝置出線回路數(shù)為 6 回及以上 則采用單母分段接線 1 2 3 雙母線接線 雙母線的兩組母線同時工作 并通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器并聯(lián)運行 電源與負(fù)荷平均分 配在兩組母線上 由于母線繼電保護(hù)的要求 一般某一回路固定與某一組母線連接 以 固定連接的方式運行 雙母線具有供電可靠 調(diào)度靈活 擴建方便 便于試驗的優(yōu)點 但是增加一組母線 和使每回路就需要增加一組母線隔離開關(guān) 另外 當(dāng)母線故障或檢修時 隔離開關(guān)作為 倒換操作電器 容易誤操作 雙母線適用于 110 220kV 配電裝置出線回路數(shù)為 5 回及以上時 或 110 220kV 配電裝置 在系 統(tǒng)中居重要地位 出線回路數(shù)為 4 回及以上時 1 2 4 雙母線分段接線 當(dāng) 220kV 進(jìn)出線回路數(shù)甚多時 雙母線需要分段 分段原則是 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 5 1 當(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)為 10 14 回時 在一組母線上用斷路器分段 2 當(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)為 15 回及以上時 兩組母線均用斷路器分段 3 在雙母線分段接線中 均裝設(shè)兩臺母聯(lián)兼旁路斷路器 4 為了限制 220kV 母線短路電流或系統(tǒng)解列運行的要求 可根據(jù)需要將母線分段 1 2 5 變壓器 線路單元接線 變壓器 線路單元接線有著接線最簡單 設(shè)備最少 不需高壓配電裝置的優(yōu)點 但 是 其缺點也很明顯 線路故障或檢修時 變壓器停運 變壓器故障或檢修時 線路停 運 因而 其適用范圍被很大的限制了 1 只有一臺變壓器和一回線路時 2 當(dāng)發(fā)電廠內(nèi)不設(shè)高壓配電裝置 直接將電能送至系統(tǒng)樞紐變電所時 1 2 6 橋形接線 兩回變壓器 線路單元接線相連 接成橋形接線 分為內(nèi)橋和外橋形兩種接線 是 長期開環(huán)運行的四角形接線 其中 內(nèi)橋接線適用于較小容量的變電所 并且變壓器不 經(jīng)常切換或線路較長 故障率較高情況 外橋接線適用于較小容量的變電所 并且變壓 器的切換較頻繁或線路較短 故障率較少的情況 此外 線路有穿越功率時 也宜采用 外橋形接線 1 2 73 5 角形接線 多角形接線的各斷路器互相連接而成閉合的環(huán)形 是單環(huán)形接線 為減少因短路器檢修而開環(huán)運行的時間 保證角形接線運行可靠性 以采用 3 5 角 形為宜 并且變壓器與出線回路宜對角對稱布置 此外 當(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)較多時 我國個別水電廠采用了雙聯(lián)四角形接線 形成多環(huán) 形 從而保證了供電可靠性 但斷路器數(shù)量增多 有的回路連著三個斷路器 布置和繼 電保護(hù)較復(fù)雜 沒有推廣使用 適用范圍 適用于最終進(jìn)出線為 3 5 回的 110kV 及以上配電裝置 不宜用于有再擴 建可能的變電所中 1 3 主接線的比較選擇 根據(jù)上面所說的內(nèi)容 我設(shè)計了 6 種主接線方式 下面將對這 6 種主接線進(jìn)行初步 比較 從中選出兩種主接線進(jìn)行進(jìn)一步的經(jīng)濟技術(shù)比較 方案 1 2 2 0 k V 側(cè) 1 1 0 k V 側(cè) 1 0 k V 側(cè) 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 6 圖 1 1 方案 1 的各電壓等級側(cè)采用的都是單母分段接線 使用此接線方式具有接線簡單經(jīng) 濟性好的優(yōu)點 但是安全性顯然無法達(dá)到要求 因此暫不考慮此方案 方案 2 2 2 0 K V 側(cè) 1 1 0 K V 側(cè) 1 0 K V 側(cè) 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 7 圖 1 2 在方案 2 中 220kV 側(cè)采用的是單元接線 110kV 和 10kV 側(cè)采用的單母接線 顯然 不合要求 方案 3 2 2 0 k V 側(cè) 1 0 k V 側(cè) 1 1 0 k V 側(cè) 圖 1 3 此方案 220kV 側(cè)選用內(nèi)橋接線 110kV 側(cè)選用雙母線接線 可靠性和經(jīng)濟性都較高 10kV 側(cè)選用單母線接線 可靠性不高 故不選用此方案 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 8 內(nèi)橋接線 適合于輸電線路較長 故障機率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除時 采用 內(nèi)橋式接線 當(dāng)變壓器故障時 需停相應(yīng)的線路 使用斷路器少 布置簡單 造價低等 優(yōu)點 方案 4 2 2 0 k V 側(cè) 1 0 k V 側(cè) 1 1 0 k V 側(cè) 圖 1 4 此方案 220kV 側(cè)選用橋型接線 110kV 10kV 側(cè)選用雙母線接線 可靠性高 但不 經(jīng)濟 故不選用此方案 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 9 方案 5 2 2 0 k V 側(cè) 1 0 k V 側(cè) 1 1 0 k V 側(cè) 圖 1 5 此方案 220kV 和 110kV 側(cè)均選用雙母線接線 10kV 側(cè)選用單母線分段接線 可靠性 高 經(jīng)濟性好 可以考慮此方案 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 10 方案 6 2 2 0 k V 側(cè) 1 0 k V 側(cè) 1 1 0 k V 側(cè) 圖 1 6 此方案 220kV 側(cè)選用雙母線接線 110kV 側(cè)選用雙母線分段接線 10kV 側(cè)選用單母 線分段接線 可靠性高 經(jīng)濟性較好 可以考慮此方案 因此選擇方案 5 和方案 6 進(jìn)行下一步經(jīng)濟技術(shù)比較 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 11 2 主變壓器容量 臺數(shù)及型式的選擇 2 1 概述 在各級電壓等級的變電所中 變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一 其擔(dān)任著向 用戶輸送功率 或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務(wù) 同時兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增 長情況 并根據(jù)電力系統(tǒng) 5 10 年發(fā)展規(guī)劃綜合分析 合理選擇 否則 將造成經(jīng)濟技 術(shù)上的不合理 如果主變壓器容量造的過大 臺數(shù)過多 不僅增加投資 擴大占地面積 而且會增加損耗 給運行和檢修帶來不便 設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益 若容量選得過小 可能使變壓器長期在過負(fù)荷中運行 影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性 因此 確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟運行的保證 在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相 三相 雙繞組 三繞組 自耦以及分裂變壓器等 在選擇主變壓器時 要根據(jù)原始資料和設(shè)計變電所的自身特點 在滿足可靠性的前提下 要考慮到經(jīng)濟性來選擇主變壓器 選擇主變壓器的容量 同時要考慮到該變電所以后的擴建情況來選擇主變壓器的臺 數(shù)及容量 2 2 主變壓器臺數(shù)的選擇 由原始資料可知 我們本次所設(shè)計的變電所是 220kV 降壓變電所 它是以 220kV 受 功率為主 把所受的功率通過主變傳輸至 110kV 及 10kV 母線上 再將電能分配出去 因 此選擇主變臺數(shù)時 要確保供電的可靠性 為了保證供電可靠性 避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電 變電所中一般裝 設(shè)兩臺主變壓器 考慮到兩臺主變同時發(fā)生故障機率較小 適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長以及擴 建 而當(dāng)一臺主變壓器故障或者檢修時 另一臺主變壓器可承擔(dān) 70 80 的負(fù)荷保證全 變電所的正常供電 故選擇兩臺主變壓器互為備用 提高供電的可靠性 2 3 主變壓器容量的選擇 1 主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ山谪?fù)荷 5 10 年規(guī)劃負(fù)荷選擇 并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期 10 20 年的負(fù)荷發(fā)展 對于城郊變電所主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合 2 根據(jù)變電所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量 對于有重要負(fù)荷的 變電所 應(yīng)考慮當(dāng)一臺變壓器停運時 其余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力后的允許時間 內(nèi) 應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷 對一般性能的變電所 當(dāng)一臺主變壓器停運時 其 余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的 70 80 該變電所是按 70 全部負(fù)荷來選擇 因此 裝設(shè)兩臺變壓器變電所的總裝容量為 1010101 7 7cosskVkVkVkPSS 2 1 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 12 2 4 主變壓器型式的選擇 2 4 1 主變壓器相數(shù)的選擇 主變壓器采用三相或是單相 主要考慮變壓器的制造條件 可靠性要求及運輸條件 等因素 特別是大型變壓器 尤其需要考查其運輸可能性 保證運輸尺寸不超過橋梁 車輛 船舶等運輸工具的允許承載能力 選擇主變壓器的相數(shù) 需考慮如下原則 1 當(dāng)不受運輸條件限制時 在 330kV 及以下的變電所 均應(yīng)選用三相變壓器 2 對于 500kV 變電所 除需考慮運輸條件外 尚應(yīng)根據(jù)所供負(fù)荷和系統(tǒng)情況 尤其 在建所初期 若主變壓器為一組時 當(dāng)一臺單相變壓器故障 會使整組變壓器退出 造 成全所停電 如用總?cè)萘肯嗤亩嗯_三相變壓器 則不會造成全所停電 為此 要經(jīng)過 技術(shù)經(jīng)濟論證 來確定選用單相變壓器還是三相變壓器 2 4 2 繞組數(shù)的選擇 在具有三種電壓等級的變電所 如通過主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器 容量的 15 以上 或低壓側(cè)雖無負(fù)荷 但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補償設(shè)備 主變宜采用 三繞組變壓器 一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設(shè)備 比相對的兩臺雙繞組變壓器都 較少 而且本次所設(shè)計的變電所具有三種電壓等級 考慮到運行維護(hù)和操作的工作量及 占地面積等因素 該所選擇三繞組變壓器 在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有 自耦變 分裂變以及普通三繞組變壓器 自耦變壓器 它的短路阻抗較小 系統(tǒng)發(fā)生短路時 短路電流增大 以及干擾繼電 保護(hù)和通訊 并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制 自耦變壓器 具有磁的聯(lián) 系外 還有電的聯(lián)系 所以 當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過電壓時 它有可能通過串聯(lián)繞組進(jìn)入公共 繞組 使其它絕緣受到危害 如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時 它同樣進(jìn)入串聯(lián)繞組 產(chǎn)生很高的感應(yīng)過電壓 由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)系 有共同的接地中性點 并直接接地 因此自耦變壓器的零序保護(hù)的裝設(shè)與普通變壓器不同 自耦變壓器 高中壓側(cè)的零序電 流保護(hù) 應(yīng)接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過濾器上 分裂變壓器 分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴 20 分裂變壓器 雖然它的短路阻抗較大 當(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時 很大的電流向一側(cè)繞組流去 在分裂變壓器鐵芯中失去 磁勢平衡 在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機械應(yīng)力 分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時 如果兩端負(fù)荷不相等 兩端母線上的電壓也不相等 損耗也就增大 所以分裂變壓器適 用兩端供電負(fù)荷均衡 又需限制短路電流的供電系統(tǒng) 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 13 普通三繞組變壓器 價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間 安裝以及調(diào)試靈活 滿足各種繼電保護(hù)的需求 又能滿足調(diào)度的靈活性 它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩 種 這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動 它的供電可靠性也高 2 4 3 主變調(diào)壓方式的選擇 A 電壓質(zhì)量 220kV 及以上電網(wǎng)的電壓質(zhì)量應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn) 1 樞紐變電所二次側(cè)母線的運行電壓控制水平應(yīng)根據(jù)樞紐變電所的位置及電網(wǎng)的電 壓降而定 可為電網(wǎng)額定電壓的 1 1 1 倍 在日最大 最小負(fù)荷情況下 其運行電壓控 制水平的波動范圍應(yīng)不超過 10 事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的 95 2 電網(wǎng)任一點的運行電壓 在任何情況下嚴(yán)禁超過電網(wǎng)最高電壓 變電所一次側(cè)母 線的運行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的 95 100 處于電網(wǎng)受電端的變電 所取低值 B 調(diào)整方式 變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭 從而改變變壓器變比來實現(xiàn) 的 切換方式有兩種 不帶電切換 稱為無勵磁調(diào)壓 調(diào)整范圍通常在 5 以內(nèi) 另一種 是帶負(fù)載切換 稱為有載調(diào)壓 調(diào)整范圍可達(dá) 30 設(shè)置有載調(diào)壓的原則如下 1 對于 220kV 及以上的降壓變壓器 僅在電網(wǎng)電壓可能有較大變化的情況下 采用 有載調(diào)壓方式 一般不宜采用 2 對于 110kV 及以下的變壓器 宜考慮至少有一級電壓的變壓器采用有載調(diào)壓方式 2 4 4 連接組別的選擇 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致 否則不能并列運行 2 4 5 主變壓器冷卻方式的選擇 主變壓器一般采用的冷卻方式有 自然風(fēng)冷卻 強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻 強迫油循環(huán)水 冷卻 強迫 導(dǎo)向油循環(huán)冷卻 自然風(fēng)冷卻 一般只適用于小容量變壓器 強迫油循環(huán)水冷卻 雖然散熱效率高 具有節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點 但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件 冷卻器的密封性能要求高 維護(hù)工作量較大 綜上所述 本設(shè)計選擇強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻 2 5 主變壓器的容量選擇計算 本設(shè)計任務(wù)中 220kV 側(cè)電源為無限大系統(tǒng) 該側(cè)的 2 回出進(jìn)線負(fù)荷功率由該無限大 系統(tǒng)供給 不需通過主變傳送 110kV 側(cè)最大負(fù)荷 120MW 最小負(fù)荷 95MW 功率因數(shù)為 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 14 0 85 該側(cè)共 6 回出線 需要由兩臺主變壓器供電 10kV 側(cè)的最大負(fù)荷 25MW 最小負(fù) 荷 20MW 功率因素為 0 8 也需要從 220kV 側(cè)系統(tǒng)通過主變來傳送 2 5 1 主變?nèi)萘康拇_定 已知 110kV 側(cè)最大負(fù)荷 120MW cos 0 85 10kV 側(cè)最大負(fù)荷為 25MW cos 0 8 由公式 2 1 計算可知單臺主變的最大容量為 1010101 1205 7 7 7120 coss 8kVkVkVkPS MVA 所以 選擇兩臺 150MVA 的變壓器并列運行 2 5 2 主變?nèi)萘勘鹊拇_定 1 110kV 側(cè) MVASN176 485 02 309 17642 2 10kV 側(cè) VASN3 258 03 417 012 3 因 110kV 側(cè)大于變壓器容量的 30 故可選主變?nèi)萘勘葹?100 100 50 或 100 100 100 4 綜合以上 確定所選變壓器型號 SFPSZ7 150000 220 容量比為 100 100 50 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 15 3 短路電流計算 3 1 概述 電力系的電氣設(shè)備 在其運行中都必須考慮到可能發(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發(fā)生各種型式的短路 因為它們會破壞對用戶的正 常供電和電氣設(shè)備的正常運行 短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障 所謂短路 是指一切不正常的相與相之間或相與地 對于中性點接地系統(tǒng) 發(fā)生通路的情況 在三相系統(tǒng)中 可能發(fā)生的短路有 三相短路 兩相短路 兩相接地短路和單相接 地短路 其中 三相短路是對稱短路 系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài) 其 他類型的短路都是不對稱短路 電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明 在各種類型的短路中 單相短路占大多數(shù) 兩相短路較 少 三相短路的機會最少 但三相短路雖然很少發(fā)生 其情況較嚴(yán)重 應(yīng)給以足夠的重 視 因此 我們都采用三相短路來計算短路電流 并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性 3 2 短路計算的目的及假設(shè) 3 2 1 短路電流計算的目的 短路電流計算的目的是 1 電氣主接線比選 2 選擇導(dǎo)體和電器 3 確定中性點接地方式 4 計算軟導(dǎo)線的短路搖擺 5 確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距 6 驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓 7 選擇繼電保護(hù)裝置和進(jìn)行整定計算 3 2 2 短路電流計算的一般規(guī)定 1 驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定 熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流 應(yīng)按工程的 設(shè)計規(guī)劃容量計算 并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃 一般為本期工程建成后 5 10 年 確定短路電流計算時 應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式 而不應(yīng)按僅在切換 過程中可能并列運行的接線方式 2 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流 在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中 應(yīng)考慮具有反饋作用的異 步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響 3 選擇導(dǎo)體和電器時 對不帶電抗器回路的計算短路點 應(yīng)按選擇在正常接線方式 時短路電流為最大的地點 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 16 4 導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定 熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流 一般按三相短路驗算 3 2 3 短路計算基本假設(shè) 1 正常工作時 三相系統(tǒng)對稱運行 2 所有電源的電動勢相位角相同 3 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和 即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生 變化 4 不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流 5 元件的電阻略去 輸電線路的電容略去不計 及不計負(fù)荷的影響 6 系統(tǒng)短路時是金屬性短路 3 2 4 基準(zhǔn)值 高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗 采用標(biāo)幺值進(jìn)行計算 為了計算方便 選取如下基準(zhǔn)值 基準(zhǔn)容量 100MVABS 基準(zhǔn)電壓 kV 10 5 115 230avU 3 2 5 短路電流計算的步驟 1 計算各元件電抗標(biāo)幺值 并折算為同一基準(zhǔn)容量下 2 給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖 3 選擇短路點 4 對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡 把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng) 不考慮短路電流周期分量的衰減 求出電流對短路點的電抗標(biāo)幺值 并計算短路電流標(biāo)幺值 有名值 標(biāo)幺值 3 1 1IX 有名值 3 2 3BavSIU 5 計算短路容量 短路電流沖擊值 短路容量 3 3 3nSI 短路電流沖擊值 3 4 2 5chiI 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 17 3 3 短路電流計算 3 3 1 計算變壓器各繞組電抗 SFPSZ7 150000 220 的技術(shù)數(shù)據(jù) 表 3 1 變壓器參數(shù)列表 阻抗電壓容量 MVA 額定容量比 電壓 KV 空載損耗 KW 短路損耗 KW UI 2 U1 3 U2 3 150 100 100 50 220 121 11 170 570 24 4 14 2 8 4 取基準(zhǔn)容量 基準(zhǔn)電壓為10BSMVA avU 阻抗電壓的歸算 313 24 28 U 2 16 220kV 側(cè) 1 12 13 23 4 2816 8KKKKU 110kV 側(cè) 2 12 23 13 24 168 4KKKKU 10kV 側(cè) 3 13 23 12 6 824 20 82KKKKU 則三繞組變壓器電抗分別為 221 180 1098053NKBTSX 222 6 4 561101NKBTUS223 80 8705 KNBTX 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 18 3 3 2 計算系統(tǒng)及線路阻抗 系統(tǒng) 220kV 側(cè)母線短路電流標(biāo)幺值為 30 則 220kV 側(cè)母線短路電抗為 10 3 220kV 側(cè) 2 回架空線為 LGJ 240 長度為 25km 查表得電抗為 0 315 則km 25km 線路電抗值為 250 317 85lX 其標(biāo)么值為 2 430l 3 3 3 220kV 側(cè)短路電流 短路等值電路圖如下 2 2 0 k V 側(cè) 0 0 0 3 3 3 0 0 1 4 80 0 1 4 8 0 0 4 0 7 圖 3 1 次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值 124 570 IX 次暫態(tài)短路電流有名值 124 576 7330BavSI kAU 沖擊電流 2 5 6175 24chiI k 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 19 全電流最大有效值 1 52 6179 348chIIkA 短路容量 0 52dBSIKV 3 3 4 110kV 側(cè)短路電流 短路等值電路圖如下 1 1 0 k V 2 2 0 k V 2 2 0 k V 1 1 0 k V 0 0 3 3 3 0 0 1 4 8 0 0 1 4 8 0 1 0 9 8 0 1 0 9 8 0 1 5 6 1 0 1 5 6 1 0 2 6 5 9 0 2 6 5 9 0 0 1 4 8 0 0 1 4 8 0 0 3 3 3 0 1 7 3 7 圖 3 2 次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值 15 710 3IX 次暫態(tài)短路電流有名值 5 71 1793335BavSI kAU 沖擊電流 2 5 1798 02chiIk 全電流最大有效值 1 34 5chII A 短路容量 05 71 dBSIkV 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 20 3 3 5 10kV 側(cè)短路電流 短路等值電路圖如下 2 2 0 k V 2 2 0 k V 0 0 3 3 3 0 0 1 4 8 0 0 1 4 8 0 1 0 9 8 0 1 0 9 8 6 0 8 7 5 6 0 8 7 5 1 0 k V 1 0 k V 0 0 3 3 3 0 0 1 4 8 0 0 1 4 8 6 0 9 8 4 8 6 0 9 8 4 8 3 0 5 3 3 1 圖 3 3 次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值 10 3283 5IX 次暫態(tài)短路電流有名值 10 280 84335BavSI kAU 沖擊電流 2 5 0184 6chiIk 全電流最大有效值 1 27chII A 短路容量 0 184 0dBSIKV 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 21 4 電氣設(shè)備的選擇 4 1 概述 導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計的主要內(nèi)容之一 正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線 和配電裝置達(dá)到安全 經(jīng)濟的重要條件 在進(jìn)行設(shè)備選擇時 應(yīng)根據(jù)工程實際情況 在 保證安全 可靠的前提下 積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù) 并注意節(jié)約投資 選擇合適的電 氣設(shè)備 電氣設(shè)備的選擇同時必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策 并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn) 經(jīng)濟 合理 安全可靠 運行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地 以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的需 要 電氣設(shè)備要能可靠的工作 必須按正常工作條件進(jìn)行選擇 并按短路狀態(tài)來校驗熱 穩(wěn)定和動穩(wěn)定后選擇的高壓電器 應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓 過電流的情況 下保持正常運行 4 1 1 一般原則 1 應(yīng)滿足正常運行 檢修 短路和過電壓情況下的要求 并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要 2 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核 3 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟合理 4 選擇導(dǎo)體時應(yīng)盡量減少品種 5 擴建工程應(yīng)盡量使新老電器的型號一致 6 選用的新品 均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù) 并經(jīng)正式鑒定合格 4 1 2 技術(shù)條件 1 按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電氣 A 電壓 所選電器和電纜允許最高工作電壓 不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運行電壓 maxgUnU 即 4 1 n a 一般電纜和電器允許的最高工作電壓 當(dāng)額定電壓在 110KV 及以下時為 1 15 而n 實際電網(wǎng)運行的 一般不超過 1 1 maxgUn B 電流 導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度 Q 0 下 導(dǎo)體和電器的長期允許電流 應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流yI maxgI 即 4 2 y axg 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 22 由于變壓器在電壓降低 5 時 出力保持不變 故其相應(yīng)回路的 maxgI 1 05 為電器額定電流 nI C 按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核 當(dāng)周圍環(huán)境溫度和導(dǎo)體額定環(huán)境溫度不等時 其長期允許電流 可按下式修正 yIyI 4 3 21MTK 其中 為溫度修正系數(shù) 為最高工作溫度 為額定載流量基準(zhǔn)下的環(huán)境溫度KM1 為實際環(huán)境溫度 對應(yīng)于所選截面 環(huán)境溫度為 25 時 長期允許載流C 2TyISC 量 A 2 按短路情況校驗 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動 熱穩(wěn)定校驗 一般校驗取三相 短路時的短路電流 如用熔斷器保護(hù)的電器可不驗算熱穩(wěn)定 當(dāng)熔斷器有限流作用時 可不驗算動穩(wěn)定 用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路 可不驗算動 熱穩(wěn)定 A 短路熱穩(wěn)定校驗 滿足熱穩(wěn)定條件為 4 4 2dztI 驗算熱穩(wěn)定所用的計算時間 4 5 0 5 0dzzItt B 短路的動穩(wěn)定校驗 滿足動穩(wěn)定條件為 4 6 max2 5chiIi 4 2 斷路器的選擇 4 2 1 斷路器選擇的一般原則 變電所中 高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一 高壓短路器的主要功能是 正常運 行倒換運行方式 把設(shè)備或線路接入電網(wǎng)或退出運行 起著控制作用 當(dāng)設(shè)備或線路發(fā) 生故障時 能快速切除故障回路 保證無故障部分正常運行 起著保護(hù)作用 高壓短路 器是開關(guān)電器中最為完善的一種設(shè)備 其最大特點是能斷開電器中負(fù)荷電流和短路電流 高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點 環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類及型式 由于真空斷路器 SF 6 斷路器比少油斷路器 可靠性更好 維護(hù)工作量更少 滅弧性能更 高 目前得到普遍推廣 目前真空短路器在 35kV 及以下電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用 有取 代少油斷路器的趨勢 SF 6 斷路器也已在 10 35kV 的城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造中得到應(yīng)用 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 23 高壓斷路器的額定開斷電流 應(yīng)不小于其觸頭開始分離瞬間的短路電流即最大持續(xù)NI 工作電流 即 maxgI 4 7 maxgI 在斷路器合閘之前 若線路上已存在短路故障 則在斷路器合閘過程中 觸頭間在 未接觸時即有巨大的短路電流通過 預(yù)擊穿 更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的損壞 且斷路器在關(guān)合短路電流時 不可避免地接通后又自動跳閘 此時要求能切斷短路電流 為了保證斷路器在關(guān)合短路時的安全 斷路器額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流最大沖擊 值 4 2 2 斷路器的選擇計算 4 2 2 1 220kV 側(cè)斷路器的選擇計算 1 電壓 20NgUkV 2 電流 max1 5 15 043 320NgSII A 4 gI 3 開斷電流 6 17kdtII 由此選定斷路器型號為 具體參數(shù)如表 4 1 所示 420SW 表 4 1 斷路器型號為 的技術(shù)數(shù)據(jù)420S 電壓 kV 斷開容量 MVA 極限通過 電流 kA 熱穩(wěn)定電流 kA 重合性能 型號 額 定 最 大 額定 電流 A 額定 斷開 電流 kA 額定 重新 最大 有效 1S 4S 5S 10S 合閘時 間 s 固有分閘 時間 s 電流休 止時間 s 重合 時間 s420SW 220 252 1000 18 4 7000 6000 55 32 32 2114 8 0 25 0 06 0 3 0 4 4 動穩(wěn)定校驗 max2 510 965chiIkAi 則滿足動穩(wěn)定 5 熱穩(wěn)定校驗 220 0 54 05 4dz zItt s 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 24 2 222 2 26 174 5169 7150dz tIt KASKASI 則滿足熱穩(wěn)定 4 2 2 2 110kV 側(cè)斷路器的選擇計算 1 電壓 10NgUkV 2 電流 max 5 51 0826 310NgSII A 826 gIk 3 開斷電流 3 179kdtII 由此選定斷路器型號為 具體參數(shù)如表 4 2 所示 410SWG 表 4 2 斷路器型號為 的技術(shù)數(shù)據(jù)40S 電壓 kV 極限通過電流 kA 型號 額定 最大 額定 電流 A 額定斷 開 電流 kA 額定斷 開容量 MVA 最大 有效 5s 熱穩(wěn) 定電流 kA 合閘時 間 s 固有分閘 時間 s410SWG 110 126 1000 15 8 3000 55 32 21 0 25 0 06 4 動穩(wěn)定校驗 max2 5 8 10725chiIkAi 則滿足動穩(wěn)定 5 熱穩(wěn)定校驗 220 50 54 05 4dz zItt 2 222 2 23 1794 9841dz tIt KASKASI 則滿足熱穩(wěn)定 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 25 4 2 2 3 10kV 側(cè)斷路器的選擇計算 1 電壓 10NgUkV 2 電流 max 5 751 04310NgSII A max4g 3 開斷電流 0 18kdtIIkA 由此選定斷路器型號為 具體參數(shù)如表 4 3 所示 410SNG 表 4 3 斷路器型號為 的技術(shù)數(shù)據(jù)4S 極限通過電 流 kA型號 額定電壓 kV 額定電 流 A 額定斷開 電流 kA 額定斷開容 量 MVA 最大 有效 5s 熱穩(wěn)定電 流 kA 合閘時 間 s 固有分閘 時間 s410SNG 10 5000 105 1800 300 173 120 0 65 0 15 4 動穩(wěn)定校驗 max2 5 0 463chiIkAi 則滿足動穩(wěn)定 5 熱穩(wěn)定校驗 s 220 50 54 05 4dz zItt 2 222 2 2 184 14817dz tIt KASKASI 則滿足熱穩(wěn)定 4 3 隔離開關(guān)的選擇 4 3 1 隔離開關(guān)的一般原則 隔離開關(guān)也是變電站中常用的開關(guān)電器 它需與斷路器配套使用 但隔離開關(guān)無滅 弧裝置 不能用來接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流 其主要功能是保證高壓電器及裝置 在檢修工作時的安全 隔離開關(guān)的配置 1 斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān) 以便在斷路器檢修時形成明顯的斷口 與電源 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 26 側(cè)隔離 2 中性點直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地 3 接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān) 為了保證電器和母線的 檢修安全 每段母上宜裝設(shè) 1 2 組接地刀閘或接地器 63kV 及以上斷路器兩側(cè)的隔離開 關(guān)和線路的隔離開關(guān) 宜裝設(shè)接地刀閘 應(yīng)盡量選用一側(cè)或兩側(cè)帶接地刀閘的隔離開關(guān) 4 按在變壓器引出線或中性點上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān) 5 當(dāng)饋電線的用戶側(cè)設(shè)有電源時 斷路器通往用戶的那一側(cè) 可以不裝設(shè)隔離開關(guān) 但如費用不大 為了防止雷電產(chǎn)生的過電壓 也可以裝設(shè) 4 3 2 隔離開關(guān)的選擇計算 4 3 2 1 220kV 隔離開關(guān)選擇計算 1 電壓 20NgUkV 2 電流 max1 5 15 043 320NgSII A max4 g 由此選定隔離開關(guān)型號為 具體參數(shù)如表 4 4 所示 72GW 表 4 4 隔離開關(guān)型號為 的技術(shù)數(shù)據(jù)720 6 型號 額定電壓 kV 額定電流 A 動穩(wěn)定電流 kA 熱穩(wěn)定電流 s kA 720 6GW 220 600 55 21 5 3 動穩(wěn)定校驗 max15 7245chikikA 則滿足動穩(wěn)定 4 熱穩(wěn)定校驗 s 220 50 54 05 4dz zItt 2 222 2 26 174 169 7481dz tIt KASKASI 則滿足熱穩(wěn)定 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 27 4 3 2 2 110kV 隔離開關(guān)選擇計算 1 電壓 10NgUkV 2 電流 max 5 51 0826 310NgSII A max826 gI 選定隔離開關(guān)型號為 具體參數(shù)如表 4 5 所示 4 GW 表 4 5 隔離開關(guān)型號為 的技術(shù)數(shù)據(jù)410 型號 額定電壓 kV 額定電流 A 動穩(wěn)定電流 kA 熱穩(wěn)定電流 kA s 410 G 110 1000 80 23 7 4 3 動穩(wěn)定校驗 max8 107280chikikA 則滿足動穩(wěn)定 4 熱穩(wěn)定校驗 s 220 50 53 405 7dz zItt 2 222 2 23 179 43 78 76 dz tIt KASKASI 則滿足熱穩(wěn)定 4 3 2 3 10kV 隔離開關(guān)選擇計算 1 電壓 10NgUkV 2 電流 max 5 751 04310NgSII A max4g 選定隔離開關(guān)型號為 10 GNT 表 4 6 隔離開關(guān)型號為 的技術(shù)數(shù)據(jù)10 NT 型號 額定電壓 kV 額定電流 A 動穩(wěn)定電流 kA 熱穩(wěn)定電流 kA s 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 28 10 4GNT 10 4000 160 85 5 3 動穩(wěn)定校驗 max0 4610chikAik 則滿足動穩(wěn)定 4 熱穩(wěn)定校驗 s 220 50 54 05 4dz zItt 2 222 2 2 184 1488361dz tIt KASKASI 則滿足熱穩(wěn)定 4 4 互感器的選擇 4 4 1 互感器的一般原則 互感器包括電壓互感器和電流互感器 是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件 用以 分別向測量儀表 繼電器的電壓線圈和電流線圈供電 正確反映電氣設(shè)備的正常運行和 故障情況 其作用有 1 將一次回路的高電壓和電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流 使測量 儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化 小型化 并使其結(jié)構(gòu)輕巧 價格便宜 便于屏內(nèi)安裝 2 使二次設(shè)備與高電壓部分隔離 且互感器二次側(cè)均接地 從而保證了設(shè)備和人身 的安全 電流互感器的特點 1 一次繞組串聯(lián)在電路中 并且匝數(shù)很少 故一次繞組中的電流完全取決于被測量 電路的負(fù)荷 而與二次電流大小無關(guān) 2 電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小 所以正常情況下 電流互感 器在近于短路狀態(tài)下運行 電壓互感器的特點 1 容量很小 類似于一臺小容量變壓器 但結(jié)構(gòu)上需要有較高的安全系數(shù) 2 二次側(cè)所接測量儀表和繼電器電壓線圈阻抗很大 互感器近似于空載狀態(tài)運行 即開路狀態(tài) 互感器的配置 1 為滿足測量和保護(hù)裝置的需要 在變壓器 出線 母線分段及所有斷路器回路中 均裝設(shè)電流互感器 2 在未設(shè)斷路器的下列地點也應(yīng)裝設(shè)電流互感器 如 發(fā)電機和變壓器的中性點 3 對直接接地系統(tǒng) 一般按三相配制 對三相直接接地系統(tǒng) 依其要求按兩相或三 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 29 相配制 4 6 110kV 電壓等級的每組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器 5 當(dāng)需要監(jiān)視和檢測線路有關(guān)電壓時 出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器 4 4 2 電流互感器的選擇 1 電流互感器由于本身存在勵磁損耗和磁飽和的影響 使一次電流 與 在數(shù)值和相1I2 位上都有差異 即測量結(jié)果有誤差 所以選擇電流互感器應(yīng)根據(jù)測量時誤差的大小和準(zhǔn) 確度來選擇 2 電流互感器 10 誤差曲線 是對保護(hù)級 BlQ 電流互感器的要求與測量級電流互 感器有所不同 對測量級電流互感器的要求是在正常工作范圍內(nèi)有較高的準(zhǔn)確級 而當(dāng) 其通過故障電流時則希望早已飽和 以便保護(hù)儀表不受短路電流的損害 保護(hù)級電流互 感器主要在系統(tǒng)短路時工作 因此準(zhǔn)確級要求不高 在可能出現(xiàn)短路電流范圍內(nèi)誤差限 制不超過 10 電流互感器的 10 誤差曲線就是在保證電流互感器誤差不超過 10 的條 件下 一次電流的倍數(shù)入與電流互感器允許最大二次負(fù)載阻抗 Z2f 關(guān)系曲線 3 為保證互感器的準(zhǔn)確級 其二次側(cè)所接負(fù)荷應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級所規(guī)定的額定容量 4 按一次回路額定電壓和電流選擇 電流互感器用于測量時 其一次額定電流應(yīng)盡量選擇得比回路中正常工作電流大 1 3 左右以保證測量儀表的最佳工作 電流互感器的一次額定電壓 和電流 選擇必須滿足 NU1NI 和 為了確保所供儀表的準(zhǔn)確度 互感器的一次工作電流應(yīng)盡量接近NgU 1maxNgI 額定電流 5 種類和型式的選擇 選擇電流互感器種類和形式時 應(yīng)滿足繼電保護(hù) 自動裝置和測量儀表的要求 再 根據(jù)安裝地點 屋內(nèi) 屋外 和安裝方式 穿墻 支持式 裝入式等 來選擇 6 熱穩(wěn)定檢驗 電流互感器熱穩(wěn)定能力常以 允許通過一次額定電流 的倍數(shù) 來表示 即 dzt 1NItK 4 8 221 zNtItK 7 動穩(wěn)定校驗 電流互感器常以允許通過一次額定電流最大值 的倍數(shù) 動穩(wěn)定電流倍1NIdw 數(shù) 表示其內(nèi)部動穩(wěn)定能力 故動穩(wěn)定可用下式校驗 4 9 12chNdwiI 4 4 3 電壓互感器的選擇 1 電壓互感器的準(zhǔn)確級和容量 電壓互感器的準(zhǔn)確級是指在規(guī)定的一次電壓和二次負(fù)荷變化范圍內(nèi) 負(fù)荷功率因數(shù) 為額定值時 電壓誤差最大值 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 30 由于電壓互感器本身有勵磁電流和內(nèi)阻抗 導(dǎo)致測量結(jié)果的大小和相位有誤差 而 電壓互感器的誤差與負(fù)荷有關(guān) 所以用一臺電壓互感器對于不同的準(zhǔn)確級有不同的容量 通常額定容量是指對應(yīng)于最高準(zhǔn)確級的容量 2 按一次回路電壓選擇 為了保證電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級下運行 電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng) 電壓應(yīng)在 1 1 0 9 范圍內(nèi)變動 NU 3 按二次回路電壓選擇 電壓互感器的二次側(cè)額定電壓應(yīng)滿足保護(hù)和測量使用標(biāo)準(zhǔn)儀表的要求 電壓互感器 二次側(cè)額定電壓可按下表 4 7 選擇 表 4 7 電壓互感器的選擇方式 4 電壓互感器及型式的選擇 電壓互感器的種類和型式應(yīng)根據(jù)安裝地點和使用條件進(jìn)行選擇 在 6 35kV 屋內(nèi)配 電裝置中一般采用油浸式或澆注式電壓互感器 110 220kV 配電裝置中一般采用半級式 電磁式電壓互感器 4 4 4 電流互感器的選擇計算 4 4 4 1220kV 側(cè)電流互感器的選擇計算 1 型式 戶外獨立式電流互感器 2 一次回路電壓 20NgUkV 3 一次回路電流 max1 5 15 043 320NgSII A 則 1max4 g 接 線 型 式 電網(wǎng)電壓 kV 型 式 二次繞組電壓 V 接成開口三角形輔助 繞組電壓 IV 一臺 PT 不完全 符形接線方式 3 35 單相式 100 無此繞組 110J 500J 單相式 100 3 100 3 60 單相式 100 3 100 3Yo Yo 3 15 三相五柱式 100 100 3 相 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 31 選定型號為 具體參數(shù)如表 4 8 所示 120LCWD 表 4 8 的技術(shù)數(shù)據(jù)120LCD 型號 額定電流比 A 級次組合 準(zhǔn)確 級次 二次負(fù) 荷 0 5 級 1s 熱穩(wěn)定倍 數(shù) 動穩(wěn)定倍數(shù)120LCWD 4 300 5 0 5D0 5 2 60 60 4 準(zhǔn)確等級 0 5 5 動穩(wěn)定校驗 115 72421 60 823chNdwikAIKkA 則滿足動穩(wěn)定 6 熱穩(wěn)定校驗 220 50 50 75 8dz zItt 222226 17 83 411 64dz mtIt KASKASI 則滿足熱穩(wěn)定 4 4 4 2 110kV 側(cè)電流互感器的選擇計算 1 型式 戶外獨立式電流互感器 2 一次回路電壓 10NgUkV 3 一次回路電流 max1 05 5 826 310NgSII 1max gIA 由此選定型號為 具體參數(shù)如表 4 9 所示 0LCWD 表 4 9 的技術(shù)數(shù)據(jù)0L 二次負(fù)荷 型號 額定電流比 A 級次組合 準(zhǔn)確 級次 0 5 級 二次負(fù)荷 1s 熱穩(wěn)定倍數(shù) 動穩(wěn)定倍數(shù) 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 32 D10LCWD 2 50 2 600 5 5 0 21 0 5 1 2 1 2 75 130 4 準(zhǔn)確等級 0 5 5 動穩(wěn)定校驗 18 1072 6172 302ch NdwikAIK 則滿足動穩(wěn)定 6 熱穩(wěn)定校驗 220 50 50 75 8dz zItt 222223 179 8641 dz mtIt KASKASI 則滿足熱穩(wěn)定 4 4 4 3 10kV 側(cè)電流互感器的選擇計算 1 型式 瓷絕緣式電流互感器