发电厂和变电站的电气主接线设计书

1 发电厂和变电站的电气主接线设计书 第一章 电气主接线选择 电气主接线设计的要求 电气主接线是发电厂、变电站设计中的重要部分，电气主接线又称电气一次接线，它是将电气设备用规定的表示符号将电能生产、传输、分配的顺序及相关要求绘制成的单相接线图。电气主接线的设计要求有以下几点： 1、可靠性 保证供电的可靠性是电力系统的基本要求，停电不仅给人民的生活造成混乱，更会造成严重的经济损失，人员伤亡，因此必须考虑主接线的可靠性。 2、灵活性 主要从一下几个方面考虑：操作的方便性、 调度的方便性、扩 建的方便性。 3 经济性、主要考虑一下方面：节省一次投资、占地面积少、电能损耗少。电气主接线方案的选择主要从可靠性，灵活性和经济性等几个方面去论证，综合各个方面的影响，最后通过论证得到工程要求的最优方案。 电气主接线方案选择 10电气主接线 方案一 桥型接线 方案二 双母接线 2 内桥接线 外侨接线 分析：双母线接线有两组母线，并且可以互为备用，每一回出线或进线有一个断路器和两个隔离开关，这两 个隔离开关分别与两组母线连接，两组母线通过母联断路器联系。桥型接线适合于两台主变和两条线路的情况，分为外桥和内桥，外桥适用于线路较短和变压器经常切换的情况，内桥适用于线路较长，变压器不经常切换的情况。 比较：双母接线可靠性高，调度灵活，扩建方便，但是缺点是占地面积大，所需的开关设备比较多，投资大，与双母接线相比，桥型接线所用的开关设备少，较为经济，但是桥型接线可靠性差，操作复杂，假若 110停电，不考虑 35连接的两座变电站倒送电，则会出现很大的停电范围，因此， 110可靠性要求高一点，所以采用 双母接线方式。 35电气主接线 2 考虑到该侧连接有两座变电站，并且出线较多，断路器故障几率大，为了不停电检修断路器考虑一下方案。方案一双母带旁路 方案二单母分段带旁路 方案三单母带旁路 分析：双母线带旁路接线可靠性高，两组母线互为备用，但所需的设备较多，价格昂贵，占地面积大；单母分段带旁路可靠性较高，可以对断路器进行检修，增加旁路占地面积大，设备较多。单母带旁路可靠性差，但是比较经济，由于 35接两座变电站，所以必须要求有较高的可靠性，必须保证不停电检修断路器，综合考虑经济性和可靠性 ，考虑用单母带旁路，为了解决经济性问题，用分段断路器兼做旁路断路器的接线。综上 35采用分段断路器兼做旁路短路器的单母带旁路接线。 单母分段带旁路 单母带旁路 双母带旁路 0电气主接线 方案一单母分段 方案二双母 分析：双母虽然可靠性较高但是不够经济，配电装置占地面积大，单母分段也能保证足够的可靠性所需设备较少所以选用单母分段。 主接线简图如下： 3 单母分 段接线图 双母接线图 第二章 主变的选择 主变型号选择 主变选用单行还是三相，应对主变的制造条件、可靠性要求、运输条件等进行对比，三相变压器与同等容量的单相变压器组相比，制作的金属材料较少，而且占地面积少，在不受运输条件限制，应选用三相变压器。根据设计书给定的每台变压器的容量和额定电压等级，本设计采用三相三绕组强迫油循环水冷带负荷调压的主变，其参数如下 : 主变绕组连接方式 根据电气工程电气手册可知，我国 110以上大电压等级，主变的 110采用 线，其中性点经过接地刀闸直接接地； 35采用 Y 接线，其中性点经消弧线圈接地； 10采用三角接。 第三章 厂用电设计 型号 额定电压 （ 短路阻抗（ %） 高中 高低 中低 0000 121/4 用低压侧接线 方案一 单母线接线 方案二 单母分段接线 分析：单母缺点是可靠性、灵活性差，优点是经济，占地面积小，接线简单，操作方便；单母分段接线可 靠性较高，保证对重要用户的供电，不会造成全所停电，缺点是运行复杂，所需隔离开关、断路器较多，不够经济。厂用电应该要求有较高的可靠性，所以选择方案二，采用单母分段的接线。 用电设计 低压侧采用 380/220 的三相四线制，配电屏采用智能式开关柜，低压侧分段的两条母线采用智能开关实现双电源投切。 厂用变高压侧电源都接在 10母线上，由于 10单母分段，一段母线各接一台厂用变。两台变压器都布置在 10电室，高低压侧分别用电缆和相应的开关柜连接。 用变选型 根据任务书所给所用变容量还有 厂用变一次侧的电压等级，采用 10号为 相油浸自冷铝芯双绕组），技术参数如下： 型号和容量 (低压侧额定电压（ 阻 抗 电 压（） 短路损耗 空载损耗 空载电流 四章 短路电流计算 路电流计算的目的 短路是指电力系统正常情况以外的相与相之间或相与地之间的连接，短路对电力系统的危害非常大，短路电流通过电气设备的导体时会引起导体或其绝缘的损坏，短路电流很大，电气设备会遭受 很大的电动力冲击从而变形甚至损坏，所以电气设备应该有足够的热稳定度和动稳定度，更为严重的是短路还会引起电力系统电网电压的降落，使并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳定等等。在发电厂、变电站进行短路计算，以此作为合理选择电气接线、选用有足够热稳定度和动稳定度载流导体等设备，在电力系统中合理配置继电保护，确定限流措施的重要依据。 5 短路计算的过程 线路的单位电抗约为 ，取基准功率为 100准电压为各个电压等级的平均额定电压进行标幺值计算 变压器的短路电压为： 1U%=2U%+13U%=U%=2U%+23U%=)=U%=3U%+23U%=)=压器绕组的等值电抗标幺值为： 1U%10000/(10063)=2U%100 00/(10063)=3 3U%100 00 (10063) = 0) 线路电抗标幺值为： 21 1 1 5 1 0 22 1 1 5 1 0 择短路点进行计算，可能发生最大短路电流的短路点有 3 个， 110母线 35母线 10母线 计 算 过 程 如 下 ：1、 110的短路电流基准值为 B 6 当 短路时，假设 110统电源为无穷大电源 所以短路电流标幺值为 ： * 1* 21 冲击电流： 最大电流有效值： 短路容量 : M V 6 2、当 短路时 35的短路电流基准值为 : B 系统到短路点处的等值电抗 * 2121 短路电流有名值为 冲击电流 最大电流有效值 5 短路容量 : M V 3、当 短路时 10 的短路电流基准值为 B 系统到短路点处的等值电抗 * 3121 短路电流标幺值 9 0 1* 7 短路电流有名值为 冲击电流 1 最大电流有效值 3 短路容量 : M V 第五章 电压互感器、电 流互感器配置 压互感器的配置 电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，应该满足测量、保护、同期和自动装置的要求，电压互感器的配置应能保证运行方式改变时，保护装置不失压，同期点的两侧都能提 取到电压。 （ 1）母线： 6220压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器，旁路母线则视各回路出线外侧装设电压互感器的需要确定。 （ 2） 发电机：发电机出口应该装设两组电压互感器，供测量、保护、自动调压装置使用。 （ 3）变压器：主变压器进线则根据继电保护装置、自动控制装置和测量仪表的要求，在一相或三相上装设，变压器低压侧有时为了满足同期或者保护的需要，设有一组不完全星接的电压互感器 （ 4）线路：当对端有电源时， 35以上的电压等级，没回线路可装设一台单相电压互感器； 110以上的电压等级，每 回线路配置一组单相电容式电压互感器，用于线路的保护、测量表计、自动重合闸、同期和载波通道。 （ 5） 当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。 流互感器的配置 （ 1）凡是装有断路器的回路都应该装设电流互感器，其数量应该满足仪表、保护和自动装置的要求， （ 2）在未装设断路器的以下地方也要装设电流互感器：发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥型接线的跨条上等等。 （ 3）对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，按照具体要求按两相或三相装设。 （ 4）一台半断路器接线中，线 路 线路串可装设四组电流互感器，在能满足保护和测量要求的条件下也可以装设三组电流互感器。线路 变压器串，当变压器的套管电流互感器可以利用时，可装设三组电流互感器。 用于线路和变压器的电流互感器，对 110，通常设 45 个二次绕组，对 220，电 8 流互感器通常可设 56 个二次绕组。 第 六 章 电气设备选择 电气设备选择的一般条件：（ 1）设备的额定电压大于等于电网的工作电压。（ 2）设备的额定电流流 （ 3）短路热稳定校验 短路电流流过设备时，电气设备的各部件发热效应应不超过允许值，校验式为：2（ 4）电动力稳定校验，校验式为：ii。 高压断路器的选择 1、高压断路器的选择条件：（ 1）断路器的额定电压U （ 2）断路器的额定电流 ，即I 。（ 3）断路器的额定开断电流I ，即 （ 4）断路器的额定关合电流大于等于短路电流最大冲击值（ 5）热稳定校验式 2（ 6）动稳定校验式 ii。 2 、 三个电压等级侧最大持续工作电流的计算 由于任务书里给出线路侧每回的最大有功负荷，因此最大工作电流计算分为线路侧和变压器侧，线路侧用线路的最大负荷计算，变压器侧用单台变压器容量计算。国内功率因素一般要求为 间，这里取功率因素为 35路侧的最大视在功率为： A X 10线路的最大视在功率为： A X 10 35路侧的最大工作电流 X 535 35压器侧的最大工作电流 9 X 535 10路侧的最大工作电流 X 510 10压器侧的最大工作电流 X 110压器侧的最大工作电流 X 计算数据表如下： 3、拟选择断路器 由于六氟化硫断路器灭弧能力强， 灭弧 效 果好，运行可 靠 性高，维护工作少，广泛的用于 110上的电压等级。故 110考虑采用六氟化硫断路器，真空断路器具有灭弧时间快，低噪声，高寿命，检修周期长，可频繁操作等优点，广泛地用于 35以下的配电装置，油断路器在低压 10其以下电压等级中还有广泛的应用，故本设计 35虑使用真空断路器， 10考虑使用真空断路器或油断路器。按照前面断路器的选择条件拟定选择如下断路器： 技术参数表 等压 等级 号 额定电压定 电流 A 额定 开断电流 限通过 电流值 热稳定 电流有分闸时间（ s） 110500 110 2500 25 50(3S) 网电压等级 (A) I ( 线路侧 变压器侧 110 5 0 10 355 1250 25 40 25(4S) 55 1250 25 40 25(4S) 00 1250 0 S) 00 5000 105 300 173(1S) 、 断路器校验 热稳定校验为：2 ， 式中t 秒热稳定电流， （ 1） 110断路器热稳定校 1 短路计算时，无延时时断路器的全开段时间选 备保护的动作时间为 保护时间为 0s,则短路热稳定计算时间为= （ 3）软母线不用校验动稳定。 （ 4）电晕校验 ： 110用电晕校验的最小导体型号为 以不用电晕校验， 综上计算可知，所选的钢芯铝绞线 0 满足 条件。 2、 35母线选择： （ 1）、按最大工作电流选择导体长期发热允许电流。 4 3 9 通过查表可知， 5 在导体最高温度 80 时的长期允许载流量 1182A,拟选定此导体。 （ 2） 热稳定校验 热稳定要求最小截面： 0 0 i n C S=630，因此选择的 5 满足要求 （ 3） 软母线不用进行动稳定校验。 （ 4） 电压等级小于 110不用进行电晕校验。 3、 10母线选择与校验 （ 1）、按最大工作电流选择导体长期发热允许电流。 10电压等级较低。根据电力工程设计手册， 10宜选用硬母线， A X 矩形铝导体参数如下： 导体尺寸(mm双条 三条 平放 (A) 竖放（ A） 平放 (A) 竖放 (A) 12510 3005 3282 725 4194 14 拟选用三条平放的矩形铝导体 12510,它的长期允许载流量为 3725A，集肤效应系数为 （ 2） 、热稳定校验 热稳定要求最小截面： 2m i n QS 而 S=312510=3750， ,所以满足条件。所以选择三条竖放的矩形铝导体。 （ 3）、动稳定校验：由于采用的是硬母 线，所以需要进行动稳定校验。同相母线由多条矩形导体组成时，母线中中最大机械应力由相间应力和同相条间应力叠加而成，母线的动稳定校验式为 相间距 55a ，冲击电流 单位长度上的相间电动力： 22727 / 8 6 2 W 为导体垂直垂直于作用 力方向轴的截面系数，在三相系统平行布置时，对于长边为 h，短边为 b 的矩形导体，当长边为呈水平布置，每相为三条时， W 为 25.0 3522 单条矩形导体构成母线的应力计算，导体最大相间计算应力为 522 4 8 110 （ L 为支柱 绝缘子间的跨距，取典型值 母线同相条间作用应力计算如下： 因 同相由三条母线组成，认为中间条通过 20的电流，两侧条各通过 40的电流，当条间中心距离为 2b 时，受力最大的边条作用力为 108 213129 10 0 125， 2 1 0 0 . 0 7 41 0 1 2 5由导体形状系数曲线查得1 2 1 3 0 8661108 213129 22 其中， 666 15 所以动稳定校验满足要求。 各个电压等级出线的选择 1、 110出线的选择 110出线的选择同 110线，选用钢芯铝绞线 0。 2、 35出线的选择 （ 1）、按最大工作电流选择导体长期发热允许电流 X 535 = =体长期发热允许电流为： A X A 拟选用钢芯铝绞线 ,它在导体最高温度 80 时的长期允许载流量为 240A。 （ 2）热稳定校验： 0 i n 因为 ，不满足，所以选用 5，标称截面为 300期允许载流量为742A,满足条件。 （ 3）软母线不用动稳定校验。 3、 10架空线的选择： （ 1）、按最大工作电流选择导体长期发热允许电流。 X 010 = =选用钢芯铝绞线 5 ,最高导体温度 80 时的长期允许载流量为 664A。 （ 2）热稳定校验：7 = 标称截面 期允许载流量为 742A,满足条件。 4、 10电缆的选择 （ 1）、截面选择：按经济电流密度选择截面 10缆出现的最大持续工作电流为： C O X 3 010 济电流截面： 1 A 6 其中 J 为经济电流密度，通过查表变电站铝芯电缆000h 以上时 J 大概为 芯油浸纸绝缘铝芯铅包钢带铠装防腐电缆，每根电缆 S=120， 1525（ 2） 、按长期发热允许电流校验。当土壤实际温度为 18 ，8800 当电缆间距取 200，查表得两根并排修正系数4K =芯截面为 120140，土壤热阻系数为 80 时的校正系数 3K = 254318 15= 3）热稳定校验：电缆芯线一般由多股绞线组成，集肤效应系数 1，所以fkm 1000/97=以采用一回线路两根电缆并列埋设，2120=240以热稳定校验满足要求。 （ 4）、电缆不需要动稳定校验。 电流互感器的选择 流互感器的选择原则 1、种类和型式选择：根据安装地点和安装方式选择电流互感器的型式， 320屋内配电装置多采用瓷绝缘或树脂浇注绝缘的互感器， 35以上的配电装置多采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式互感器。 2、一次回路额定电压和电流的选择：一次回路额定电压和电流要满足一下条件：U I N 3、准确级和额定容量的选择：电流互感器的精确级要高于测量仪表的精确级，以提高测量仪表的准确度，供运行监视、 100W 及以下发电机组的厂用电、控制盘上仪表的电流互感器准确级应为 级；配置在重要回路比如中小型发电机和变压器、厂用馈线上的电流互感器准确级应为 精确度要求较高的大容量发电机和变压器，一般采用 。电流互感器的额定容量大于等于 二次侧所接负荷。 4、热稳定校验： 215、动稳定校验：多砸式一次绕组主要经受内部电动力，单砸式的动稳定只与外部电动力有关系，不存在内部电动力。 内部动稳定校验式：电流互感器的选择 1、 110 侧电流互感器选择 17 （ 1）额定电压： 10（ 2）额定电流： a 通过查电气设计手册，拟选用 电流互感器，其技术参数如下表： （ 3） 热稳定校验： 21t （ 4）动稳定校验 ： 2、 35电流互感器的选择 （ 1）额定电压： 5（ 2）额定电流： a