1,一、總體分析,1. 總體分析,(1) 分析所設(shè)計的變電所的類型、性質(zhì)、規(guī)模，在電力系統(tǒng)中所處的位置及所擔負的任務等，從而明確其對電氣主接線可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的具體要求，這是影響主接線設(shè)計的首要因素。,(2) 對于變電所，應根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃及本所負荷資料，系統(tǒng)逐年電力電量平衡確定主變壓器臺數(shù)、容量及分期裝設(shè)計劃。,(3) 研究變電所與電力系統(tǒng)連接的方式，采用的電壓等級以及各電壓級近期與遠景出線回數(shù)等。當變電所接入系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)中時，應了解環(huán)網(wǎng)中的潮流變化、調(diào)壓要求等。對系統(tǒng)主干線路、系統(tǒng)聯(lián)絡線，必須保證供電可靠性，檢修其線路斷路器時不應停電。對同名雙回線路，應分別接在兩段母線上。,第一講電氣主接線設(shè)計,2,2. 負荷分析,負荷大小和類別影響主接線形式和主變臺數(shù)和容量。應分析由本所供電的主要負荷生產(chǎn)特點，電力、電量需要，功率因數(shù)和保安負荷要求，各電壓級負荷水平（最大值、最小值）及逐年增長情況等。電力負荷按其重要性可分為三類。在設(shè)計主接線時，對于一類負荷必須要由兩個獨立的電源供電，并且當任何一個電源失去后，能保證對全部一類負荷不間斷供電；對于二類負荷，一般要由兩個獨立電源供電，并且當任何一個電源失去后，能保證對大部分二類負荷的供電；對于三類負荷，一般只需一個電源供電。,(4) 所址地理條件(地震烈度、位置等),3,3. 最大綜合計算負荷的計算,式中 Pimax各出線的遠景最大負荷；,cosi各出線的自然功率因數(shù)；,Kt同時系數(shù)，其大小由出線回路數(shù)決定，出線回路數(shù)越多其值越小，一般在0.80.95之間；,%線損率，取5%。,若為三繞組變壓器還應該考慮中、低壓側(cè)間的負荷同時系數(shù)，中、低壓側(cè)的最大綜合計算負荷分別上式計算，總的最大綜合計算負荷為它們之和再乘以中、低壓側(cè)間負荷的同時系數(shù)。,4,二、主變選擇,1. 變電所變壓器臺數(shù)的選擇,變電所中一般裝設(shè)兩臺主變壓器，以免一臺主變故障或檢修時中斷供電。對大型超高壓樞紐變電所，可根據(jù)具體情況裝設(shè)24臺主變壓器，以便減小單臺容量。,2變電所主變壓器容量的選擇,1) 所選擇的n臺主變壓器的容量nSN ，應該大于等于變電所的最大綜合計算負荷Smax ，即,nSNSmax,2) 裝有兩臺及以上主變壓器的變電所中，當其中一臺主變壓器停運時，其余主變壓器的容量一般應滿足60%（220kV及以上電壓等級的變電所應滿足70%）的全部最大綜合計算負荷，以及滿足全部I類負荷SI和大部分II類負荷SII（ 220kV及以上電壓等級的變電所，在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應滿足全部I類負荷SI和II類負荷SII）即,5,(n-1)SN(0.60.7)Smax,3主變壓器型式的選擇,主變壓器型式的選擇主要包含有：相數(shù)、繞組數(shù)、電壓組合、容量組合、繞組結(jié)構(gòu)、冷卻方式、調(diào)壓方式、繞組材料、全絕緣還是半絕緣、連接組別、是否選擇自耦變、主變中性點接地方式等。,相數(shù)：330kV及以下的變電所，一般選用三相變壓器。,繞組數(shù)：本設(shè)計中主變壓器應選雙繞組變壓器。,繞組聯(lián)結(jié)方式：YN d11接線組,調(diào)壓方式：變電所的變壓器一般選擇有載調(diào)壓方式(近年來隨著用戶對電壓質(zhì)量要求的提高和有載調(diào)壓變壓器質(zhì)量的提高) 。,和(n-1)SN SI + SII,6,三、電氣主接線設(shè)計,1. 電氣主接線應滿足的基本要求,(1)可靠性,1)斷路器檢修時，能否不影響供電。,2)斷路器或母線故障以及母線或母線隔離開關(guān)檢修時，停運的回路數(shù)的多少和停電的時間的長短，能否保證對I類負荷和大部分II類負荷的供電。,3)發(fā)電廠、變電所全部停運的可能性。,4)大機組和超高壓的電氣主接線能否滿足對可靠性的特殊要求。,(2)靈活性,1)調(diào)度靈活,2)檢修安全、方便,3)擴建方便,7,(3)經(jīng)濟性,節(jié)約投資，限制短路電流措施、占地面積小和年運行費用小。,2. 影響主接線設(shè)計方案的因素 1) 變電所在系統(tǒng)中所處的地位、作用、規(guī)模 2) 負荷性質(zhì)及要求 3) 電壓等級及線路回數(shù) 4) 主要設(shè)備特點(如六氟化硫斷路器 ) 5) 所址條件 6) 配電裝置選型(屋內(nèi)或屋外),3. 主接線設(shè)計的基本內(nèi)容,1) 初期與遠景工程的主變壓器配置,2) 各電壓級主接線的形式,3) 610kV電壓級的限流措施,變電所限制短路電流的措施有：變壓器分列運行；在變壓器回路裝設(shè)電抗器或分裂電抗器；裝設(shè)出線電抗器。,8,6) 無功補償,4. 各電壓級主接線設(shè)計,4) 所用電的選擇,5) 中性點接地方式的確定,在進行電氣主接線設(shè)計時，一般根據(jù)設(shè)計任務書的要求，綜合分析有關(guān)基礎(chǔ)資料，擬定出2個技術(shù)上能滿足要求的較好方案進行詳細技術(shù)經(jīng)濟比較，最后確定最佳方案。,列表比較,經(jīng)濟比較中，一般只比較各個方案的不同部分，因而不必計算出各方案的全部費用。,9,10,初步方案提示：,110kV：單母線分段，橋形接線，單母線分段帶旁母。,單母線分段,橋形接線,11,610kV：單母線分段，單母線分段帶旁母，手車式單母線分段。,110kV單母線分段帶旁母,12,610kV單母線分段,13,610kV單母線分段帶旁母,610kV手車式單母線分段,14,5. 所用電設(shè)計,所用變壓器容量：50kVA,所用變壓器臺數(shù)：2臺，并應分別接在不同電壓等級的電源或獨立電源上。如能夠從變電所外引入可靠的380V備用電源，可只設(shè)一臺所用變壓器。,6.無功補償設(shè)計,無功補償原則：對無功電源與無功負荷采取在各級電壓電網(wǎng)中分級補償、就地平衡的原則。,意義：無功補償關(guān)系到電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量、安全及經(jīng)濟運行，無功補償可以減少無功功率的傳輸，提高電壓質(zhì)量和減小電能損耗。,在220kV及以下電壓級變電所常用并聯(lián)電容器補償。,并聯(lián)電容器容量的選擇：,15,對35110kV變電站中的電容器總?cè)萘?，按無功功率就地平衡的原則，可按主變?nèi)萘康?0%30%考慮，分在610kV兩段母線上安裝。 (選10),并聯(lián)電容器型式及其接線方式的選擇：,無功補償?shù)牟⒙?lián)電容器可以選擇密集型電容器或由單個電容器組成的電容器組(單個容量 選100kvar)，電容器組的數(shù)量由上述計算出的總?cè)萘亢蛦蝹€電容器的容量計算而得，還要將它們分成兩部分，接在變電所的兩個低壓母線上。它們的接線方式有三角形（一般用于較小容量的電容器組）和星形接線兩種方式，星形接線的電容器額定電壓應該為所接母線電壓的相電壓，而三角形接線的電容器額定電壓應該為所接母線電壓的線電壓。在星形接線方式中，一般還采用雙星形接線方式，以便采用中性線不平衡電流保護。雙星形臺數(shù)為6的倍數(shù)，單星形臺數(shù)為3的倍數(shù)。,16,7.中性點接地方式的確定,110kV電壓級的中性點接地方式與設(shè)備選擇 中性點接地方式 110kV及以上電壓系統(tǒng)為大電流接地系統(tǒng)，所以主變壓器110kV及以上電壓級中性點接地方式，均應該選擇中性點直接接地方式。 主變壓器110kV電壓級中性點設(shè)備 下圖以一個110kV變壓器為例，示出了大電流接地系統(tǒng)變壓器中性點的主要設(shè)備。由圖可見，它們主要有中性點接地刀閘、零序電流互感器、間隙、避雷器等。分級絕緣(半絕緣)變壓器中性點設(shè)備的電壓等級比變壓器額定電壓低，應該與中性點的電壓等級匹配，例如110kV側(cè)中性點處的中性點隔離開關(guān)，選60kV電壓級,型號可選GW13-72.5kV/630A。,17,中性點直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為分級絕緣且裝有隔離開關(guān)時，部分變壓器中性點有可能不直接接地，中性點刀閘在分閘狀態(tài)。對于中性點不接地的分級絕緣變壓器，當雷電波從線路侵入變壓站到達變壓器中性點，會產(chǎn)生較高的雷電過電壓，中性點應裝設(shè)避雷器，以防止雷電侵入波對變壓器中性點絕緣的危害。110kV電壓級中性點用金屬氧化鋅避雷器時型號可選Y1.5W-72/186。,中性點不直接接地的變壓器，在發(fā)生因繼電保護等原因造成中性點不接地的孤立系統(tǒng)且?guī)蜗嘟拥毓收线\行時或斷路器非同期操作、線路非全相斷線，特別是伴隨產(chǎn)生變壓器勵磁電感與線路對地電容諧振時，會產(chǎn)生較高的工頻過電壓，對分級絕緣變壓器中性點構(gòu)成威脅，甚至使變壓器中性點絕緣損壞。如果采用普通閥型避雷器，則沒有足夠的通過能力來限制這種過電壓而導致發(fā)生爆炸。因此變壓器中性點應加裝對地的間隙,在發(fā)生工頻過電壓時保護變壓器中性點絕緣和普通閥型避雷器。間隙距離的選擇應保證只在內(nèi)過電壓下動作，而在雷電過電壓下不動作。,18,在我國35kV、和610kV系統(tǒng)均為小電流接地系統(tǒng)，它們的中性點應選用中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地或高阻接地的方式。在中性點不接地系統(tǒng)中，當發(fā)生單相接地故障時，不能構(gòu)成短路回路，故短路電流不大，但故障點與導線對地分布電容形成回路，故障點有不太大的容性電流通過，有可能使故障點的電弧不能自行熄滅并引起弧光接地過電壓，甚至發(fā)展成相間短路故障，使事故擴大。 在變壓器的中性點裝設(shè)消弧線圈，使消弧線圈產(chǎn)生的感性電流與接地容性電流相抵消，可減小接地故障點的電流，提高供電可靠性。,19,補償方式：有完全補償、過補償與欠補償之分。為防止部分線路停運且合并運行線路出現(xiàn)單相接地故障時，欠補償方式可能出現(xiàn)電弧諧振，一般采用過補償方式。 對3563kV系統(tǒng)接地電容電流大于10A，610kV系統(tǒng)接地電容電流大于30A時，應選擇經(jīng)消弧線圈接地的接地方式。,電纜線路電容電流的計算:,Ic電纜線路的電容電流（A）；,UN電纜線路的額定線電壓（kV）。 由于變電所本身母線對地也有分布電容電流，所以在上述計算的基礎(chǔ)上還應該增加一個百分數(shù)。6kV系統(tǒng)增加18%、10kV系統(tǒng)增加16%、35kV系統(tǒng)增加13%，63kV系統(tǒng)增加12%。,式中 L 線路的總長度(km)；,20,消弧線圈容量選擇公式為,K系數(shù)，過補償時取1.35；,610kV系統(tǒng)需要加裝消弧線圈時，由于主變的610kV側(cè)一般是三角形接線，沒有中性點，故對610kV側(cè)需要加裝專用接地變壓器，因接地變壓器高壓繞組為星形接線，可以利用接地變610kV側(cè)的中性點接入消弧線圈。 接地變的容量應該大于消弧線圈的容量，一般應該在610kV的每一段母線上都安裝型號一樣、相同容量（消弧線圈是按系統(tǒng)電容電流計算的容量）的接地變。接地變的低壓側(cè)可以兼作所用電。,21,經(jīng)消弧線圈接地時，接地變壓器容量應為消弧線圈容量的1.1倍；如果接地變壓器兼作站用變壓器， 則接地變壓器一次繞組的容量等于消弧線圈的容量與站用變?nèi)萘恐停⒁獠⒉皇呛唵蔚南嗉?，消弧線圈容量要按無功計算，它與站用電的無功功率和的平方再與站用電的有功功率的平方相加，開平方的到總?cè)萘?站用負荷功率因數(shù)取0.8)。二次繞組的容量等于站用變的容量。選用接地變后就不用再選擇所用變。,