主变选择和主接线设计

1、一、总体分析与负荷分析一、总体分析与负荷分析1. 总体分析总体分析(1) 分析所设计的发电厂、变电所的类型、性质、规模，在电分析所设计的发电厂、变电所的类型、性质、规模，在电力系统中所处的位置及所担负的任务等，从而明确其对电力系统中所处的位置及所担负的任务等，从而明确其对电气主接线可靠性、灵活性、经济性的具体要求，这是影响气主接线可靠性、灵活性、经济性的具体要求，这是影响主接线设计的首要因素。主接线设计的首要因素。 (2) 了解分期建设计划、系统逐年电力电量平衡以及系统装了解分期建设计划、系统逐年电力电量平衡以及系统装机容量、备用容量、最大单机容量等状况，对于变电所，机容量、备用容量、最大单机

2、容量等状况，对于变电所，应根据电力系统应根据电力系统510年发展规划及本所负荷资料，确定年发展规划及本所负荷资料，确定主变压器台数、容量及分期装设计划。主变压器台数、容量及分期装设计划。郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院(3) 研究变电所与电力系统连接的方式，采用的电压等级以及研究变电所与电力系统连接的方式，采用的电压等级以及各电压级近期与远景出线回数等。当变电所接入系统环网各电压级近期与远景出线回数等。当变电所接入系统环网中时，应了解环网中的潮流变化、调压要求等。对系统主中时，应了解环网中的潮流变化、调压要求等。对系统主干线路、系统联络线，必须保证供电可靠性，检修其线路干线路、系统联络

3、线，必须保证供电可靠性，检修其线路断路器时不应停电。对同名双回线路，应分别接在两段断路器时不应停电。对同名双回线路，应分别接在两段 母线上。母线上。 综合综合:性质、类型、规模、在系统中的地位、电压等级、出线性质、类型、规模、在系统中的地位、电压等级、出线回路数、负荷情况、建所条件等。回路数、负荷情况、建所条件等。郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院 2. 负荷分析负荷分析 负荷大小和类别影响主接线形式和主变台数和容量。应负荷大小和类别影响主接线形式和主变台数和容量。应分析由本厂（所）供电的主要负荷生产特点，电力、电量需分析由本厂（所）供电的主要负荷生产特点，电力、电量需要，功率因数和保安

4、负荷要求，各电压级负荷水平（最大值、要，功率因数和保安负荷要求，各电压级负荷水平（最大值、最小值）及逐年增长情况等。电力负荷按其重要性可分为三最小值）及逐年增长情况等。电力负荷按其重要性可分为三类。在设计主接线时，对于一类负荷必须要由两个独立的电类。在设计主接线时，对于一类负荷必须要由两个独立的电源供电，并且当任何一个电源失去后，能保证对全部一类负源供电，并且当任何一个电源失去后，能保证对全部一类负荷不间断供电；对于二类负荷，一般要由两个独立电源供荷不间断供电；对于二类负荷，一般要由两个独立电源供电，并且当任何一个电源失去后，能保证对大部分二类负荷电，并且当任何一个电源失去后，能保证对大部分二

5、类负荷的供电；对于三类负荷，一般只需一个电源供电。的供电；对于三类负荷，一般只需一个电源供电。 郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院综合：综合： 各电压级负荷名称、最大负荷功率、功率因数、线路各电压级负荷名称、最大负荷功率、功率因数、线路回数、长度，回数、长度，Tmax、同时率、线损率、生产工艺或设备、同时率、线损率、生产工艺或设备特点、负荷组成（特点、负荷组成（I、II、III类负荷百分比）、有无特殊类负荷百分比）、有无特殊供电要求及其它供电电源等。供电要求及其它供电电源等。 郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院二、主变选择二、主变选择 选择内容：台数、容量、型式选择内容：台数、容量

6、、型式1、台数的选择、台数的选择 变电所中一般装设两台主变压器，以免一台主变故障或变电所中一般装设两台主变压器，以免一台主变故障或检修时中断供电。对大型超高压枢纽变电所，可根据具体情检修时中断供电。对大型超高压枢纽变电所，可根据具体情况装设况装设34台主变压器，以便减小单台容量。对个别的终端台主变压器，以便减小单台容量。对个别的终端变电所只一个电源供电可只装一台。变电所只一个电源供电可只装一台。郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院2变电所主变压器容量的选择变电所主变压器容量的选择1)选择条件（按远景负荷选择）选择条件（按远景负荷选择） 郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院 所选择的所选

7、择的n台主变压器的容量台主变压器的容量nSN ，应该大于等于变电所的最，应该大于等于变电所的最大综合计算负荷大综合计算负荷Smax ，即，即 nSNSmax 2)校验条件（按远景负荷校验）校验条件（按远景负荷校验） 3)近期只上一台的校验近期只上一台的校验郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院 装有两台及以上主变压器的变电所中，当其中一台主变压装有两台及以上主变压器的变电所中，当其中一台主变压器停运时，其余主变压器的容量一般应满足器停运时，其余主变压器的容量一般应满足60%60%（220kV220kV及以上及以上电压等级的变电所应满足电压等级的变电所应满足70%70%）的全部最大综合计算负荷

8、，以及的全部最大综合计算负荷，以及满足全部满足全部I I类负荷类负荷SI和大部分和大部分IIII类负荷类负荷SII（ 220kV220kV及以上电压等及以上电压等级的变电所，在计及过负荷能力后的允许时间内，应满足全部级的变电所，在计及过负荷能力后的允许时间内，应满足全部I I类负荷类负荷SI和和IIII类负荷类负荷SII）即即 (n-1)SN(0.60.7)Smax和和(n-1)SN SI + SIImaxNSS 近近* 最大综合计算负荷的计算最大综合计算负荷的计算 郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院%)1)(cos(1maxtmax niiiPKS式中式中 P Pi imaxmax各出

9、线的远景最大负荷；各出线的远景最大负荷； coscosi i各出线的自然功率因数；各出线的自然功率因数； K Kt t同时系数，其大小由出线回路数决定，出线回路同时系数，其大小由出线回路数决定，出线回路数越多其值越小，一般在数越多其值越小，一般在0.80.80.950.95之间；之间； % %线损率，取线损率，取5%5%。 若为三绕组变压器还应该考虑中、低压侧间的负荷同时系若为三绕组变压器还应该考虑中、低压侧间的负荷同时系数，中、低压侧的最大综合计算负荷分别上式计算，总的最大数，中、低压侧的最大综合计算负荷分别上式计算，总的最大综合计算负荷为它们之和再乘以中、低压侧间负荷的同时系数。综合计算负

10、荷为它们之和再乘以中、低压侧间负荷的同时系数。 3主变压器型式的选择主变压器型式的选择 主变压器型式的选择主要包含有：相数、绕组数、电压组主变压器型式的选择主要包含有：相数、绕组数、电压组合、容量组合、绕组结构、冷却方式、调压方式、绕组材料、合、容量组合、绕组结构、冷却方式、调压方式、绕组材料、全绝缘还是半绝缘、连接组别、是否选择自耦变、主变中性点全绝缘还是半绝缘、连接组别、是否选择自耦变、主变中性点接地方式等。接地方式等。 郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院三、电气主接线设计三、电气主接线设计1 1. . 电气主接线应满足的基本要求电气主接线应满足的基本要求(1)(1)可靠性可靠性1)

11、1)断路器检修时，能否不影响供电。断路器检修时，能否不影响供电。 2)2)断路器或母线故障以及母线或母线隔离开关检修时，停运的断路器或母线故障以及母线或母线隔离开关检修时，停运的回路数的多少和停电的时间的长短，能否保证对回路数的多少和停电的时间的长短，能否保证对I I类负荷和大部类负荷和大部分分IIII类负荷的供电。类负荷的供电。 3)3)发电厂、变电所全部停运的可能性。发电厂、变电所全部停运的可能性。4)4)大机组和超高压的电气主接线能否满足对可靠性的特殊要求。大机组和超高压的电气主接线能否满足对可靠性的特殊要求。 (2)(2)灵活性灵活性 1)1)调度灵活调度灵活 2)2)检修安全、方便检

12、修安全、方便3)3)扩建方便扩建方便郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院(3)经济性经济性 节约投资，限制短路电流措施、占地面积小和年运行费用小。节约投资，限制短路电流措施、占地面积小和年运行费用小。 2. 影响主接线设计方案的因素影响主接线设计方案的因素1) 变电所在系统中所处的地位、作用、规模变电所在系统中所处的地位、作用、规模2) 负荷性质及要求负荷性质及要求3) 电压等级及线路回数电压等级及线路回数4) 主要设备特点主要设备特点(如六氟化硫断路器如六氟化硫断路器 )5) 厂（所）址条件厂（所）址条件6) 配电装置选型配电装置选型(屋内或屋外屋内或屋外) 郑州大学电气工程学院郑州大学

13、电气工程学院3. 主接线设计的基本内容主接线设计的基本内容1) 1) 初期与远景工程的主变压器配置初期与远景工程的主变压器配置 2)2) 各电压级主接线的形式各电压级主接线的形式 3) 3) 610kV电压级的限流措施电压级的限流措施 变电所限制短路电流的措施有：变压器分列运行；在变压变电所限制短路电流的措施有：变压器分列运行；在变压器回路装设电抗器或分裂电抗器；装设出线电抗器。器回路装设电抗器或分裂电抗器；装设出线电抗器。6) 6) 无功补偿无功补偿 4) 4) 所用电的选择所用电的选择 5) 5) 中性点接地方式的确定中性点接地方式的确定 郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院4. 各电

14、压级主接线设计各电压级主接线设计 在进行电气主接线设计时，一般根据设计任务书的要求，在进行电气主接线设计时，一般根据设计任务书的要求，综合分析有关基础资料，拟定出综合分析有关基础资料，拟定出2 23 3个技术上能满足要求的较个技术上能满足要求的较好方案进行详细技术经济比较，最后确定最佳方案。好方案进行详细技术经济比较，最后确定最佳方案。 经济比较中，一般只比较各个方案的不同部分，因而不必经济比较中，一般只比较各个方案的不同部分，因而不必计算出各方案的全部费用。计算出各方案的全部费用。 郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院列表比较列表比较 接线名称接线名称方案一方案一方案二方案二备注备注接线

15、简图接线简图可靠性可靠性灵活性灵活性经济性经济性郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院初步方案提示：初步方案提示： 110kV 110kV：单母线分段，桥形接线，单母线分段带旁母、：单母线分段，桥形接线，单母线分段带旁母、双母线等。双母线等。郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院610kV：单母线分段带旁母，手车式单母线分段单母线分段带旁母，手车式单母线分段。郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院5. 所用电设计所用电设计所用变压器容量：所用变压器容量：50kVA 所用变压器台数：所用变压器台数：2 2台，并应分别接在不同电压等级的电源台，并应分别

16、接在不同电压等级的电源或独立电源上。如能够从变电所外引入可靠的或独立电源上。如能够从变电所外引入可靠的380V380V备用电源，备用电源，可只设一台所用变压器。可只设一台所用变压器。 郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院6.主变中性点接地方式设计主变中性点接地方式设计(1) 110kV500kV侧中性点直接接地侧中性点直接接地(2) 6（10）kV63kV侧中性点不接地或经消弧线圈接地侧中性点不接地或经消弧线圈接地 当单相接地电容电流当单相接地电容电流 ，采用消弧线圈。，采用消弧线圈。 （）（）C C30A 610kV30A 610kVI I10A 2063kV10A 2063kV郑州大学

17、电气工程学院郑州大学电气工程学院*IC的计算方法：的计算方法： 架空线：架空线：式中式中 系数系数有架空地线取有架空地线取3.3；无架空地线取；无架空地线取2.7; Ue 线电压线电压 kV; L 线路长度线路长度 km 。 电缆：电缆： （）（ ）-3 -3CNCNI = 2.73.3U L10AI = 2.73.3U L10A（ ）CNCNI =0.1U L AI =0.1U L A郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院厂所母线增加的厂所母线增加的IC：电网电压电网电压kV61035631101816131210(%) CI郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院*消弧线圈的选择计算：消

18、弧线圈的选择计算： 台数台数:1台台;型式型式:油浸自冷油浸自冷(XDJ) 容量容量:式中式中 K 系数系数,过补偿取过补偿取1.35; IC电网的电容电流电网的电容电流 A; UN 电网额定线电压电网额定线电压 kV。注意：如果低压侧加消弧线圈，要选择接地变压器。注意：如果低压侧加消弧线圈，要选择接地变压器。()3 NCUQKIKVA郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院7.无功补偿设计无功补偿设计无功补偿无功补偿原则：对无功电源与无功负荷采取在各级电压电网中原则：对无功电源与无功负荷采取在各级电压电网中分级补偿、就地平衡的原则。分级补偿、就地平衡的原则。 意义：无功补偿关系到电力系统的电压质量、安全及经济运行，意义：无功补偿关系到电力系统的电压质量、安全及经济运行，无功补偿可以减少无功功率的传输，提高电压质量和减小电能无功补偿可以减少无功功率的传输，提高电压质量和减小电能损耗。损耗。 在在220kV220kV及以下电压级变电所常用并联电容器补偿。及以下电压级变电所常用并联电容器补偿。 郑州大学电气工程学院郑州大学电气工程学院并联电容器容量的选择：并联电容器容量的选择： 对对35110kV变电站中的电容器总容量，按无功功率就地平变电站中的电容器总容量，按无功功率就地平衡的原则，可按主变容量的衡的原则，可按主变容量的10%30%考