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1、内蒙古工业大学本科毕业设计说明书第一章 电气主接线的设计1.1 电气主接线1.1.1 电气主接线电气主接线是电气系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。电气主接线图是由各种电气元件如发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、电缆、线路等，接照一定的要求和顺序接起来，并用国家统一规定图形的文字符号表示的发、变、供电的电路图。电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备
2、选择，配电装置布置，继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。1.1.2 对电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求，概括地说包括可靠性、灵活性、经济性。现对各项要求具体说明如下：1、可靠性可靠性是指一个元件、一个系统在规定的时间内及一定条件下完成预定功能的能力。电气主接线属可修复系统，其可靠性用可靠度表示，即主接线无故障工作时间所占的比例。在研究主接线时，应全面地考虑以下几个问题：（1）变电站在电力系统中的地位和作用，变电站接入电力系统的方式及变电站的运行方式及负荷性质。（2）主接线的可靠性，是由其各组
3、成元件（包括一次设备和二次设备）的可靠性的综合。因此主接线设计，要同时考虑一次设备和二次设备的故障及对供电的影响。（3）可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某变电站是可靠的而对另一些变电站可能不够可靠。因此评价可靠性时，不能脱离变电站在系统中的地位和作用。2、灵活性 电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换。不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且在系统故障或电气设备检修及故障时，也能适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地换到运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。因此，电气主接线必须满足调度灵活、操作方便的基本要求。同时应能够很容易的进行扩建，在扩建过程中，一次设备和二次设备等
4、所需的改造要最少。3、 经济性 在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，必然要选用高质量的设备和现代化的自动装置，从而导致投资费用的增加。因此，主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下作到经济合理。一般应当从以下几方面考虑。（1）投资省，主接线应简单清晰，以节省开关电器数量、降低投资；要适当采用限制短路电流的措施，以便选用价廉的电器或轻型电器；二次控制与保护方式不应过于复杂。以利于运行和节约二次设备及电缆的投资。（2）占地面积小，主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积减少。同时应注意节约搬迁费用、安装费用。对大容量变电站在可能和允许
5、条件下，应采取一次设计，分期投资、扩建，尽快发挥经济效益。（3）电能损耗少，经济合理地选择主变压器的形式、容量和台数，避免两次压降而增加电能损失。1.1.3 对各种电气主接线的介绍1、双母线接线双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。（1） 双母线接线的优点： 1) 供电可靠：通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只需断开该回路。2) 调度灵活：各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。3) 扩建方
6、便：向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。4) 便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。（2）双母线接线的缺点：1) 增加一组母线使回路就需要增加一组母线隔离开关。2) 当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。（3）适用范围：当出线回路数或母线上电源较多，输送和穿越功率较大、母线故障后要求迅速恢复供电、母线或母线设备检修时，不允许影响对用户的供电、系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，各
7、级电压采用的具体条件如下：1) 610KV配电装置，当短路电流较大、出线需要带电抗器时。2) 3563KV配电装置，当出线回路数超过8回时。3) 110220KV配电装置，当出线回数为5回及以上时，或当110220KV，在系统中居重要地位，出线回数为4回及以上时。2、单母线不分段接线（1）优点： 1）简单清晰，设备少； 2）投资小，运行方便； 3）有利于扩建和采用成套配电装置。（2）缺点：可靠和灵活性差。3、 一台半断路器接线（1） 优点：具有较高的供电可靠性和运行调度灵活性。即使母线故障，也只与此相连接的所有断路器有关，任何回路均不停电。正常运行时，两组母线和全部断路器都闭合，形成多环形供电
8、，运行调度灵活可靠。（2） 缺点：1) 变压器切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运。2) 桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。3) 出线断路器检修时线路需较长时期停运。（3） 适用范围：适用于较小容量的变电所，并且变压器不经常切换成线路较长、故障率较高情况。1.2 500KV变电站主接线设计1.2.1 设计原则1、区域性变电站的主接线，应根据变电站在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠，运行灵活，操作检修方便，节约投资和便于扩建等要求。变电站根据5-10年电网发展规划进行设计。在有一、二级负荷的变电所中宜采用双路电源供电，装设两台主
9、变压器，当技术经济比较合理时，可装设三台主变压器，如变电站可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。2、装有两台及以上主变压器的变电站，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部电荷，并应保证用户的一、二级负荷。3、变电站主接线的可靠性（1）主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。（2）主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度。（3）主接线应满足在调度，检修及扩建时的灵活性。（4）主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理（即投资省、占地面积小，电能损失少）。1.2.2 本变电站设计方案 这次我所设计的变电站是一个十
10、分重要的区域变电站。500KV侧有5回架空线，负荷600-800MVA；220KV侧有10回架空线，负荷200-300MVA；35KV侧有12回架空线,负荷为120MVA。对于500KV侧由于为系统电源侧，考虑其重要性，故选用3/2接线方式。对于220KV侧由于有10回架空线，考虑变电站运行的可靠性和方便扩建选用了双母线的接线形式。 35KV侧接线有两个方案，一个为单母线，另一个为双母线接线。综合考虑35KV侧投资的经济性等，三个方案最后选择单母线接线。 本变电站500KV侧采用的是一台半断路器接线方式。具有较高的供电可靠性和运行调度灵活性。即使两组母线同时故障或一组检修另一组故障的极端情况下
11、，功率仍能经联络断路器继续输送，任何回路均不停电，操作检修方便。200KV侧采用双母线接线。此接法可靠性高，运行操作方便，不影响母线正常运行。35KV侧为单母线接线，此接线具有简单清晰，设备少；投资小，运行方便；有利于扩建和采用成套配电装置的优点。 三种主接线如下图:图 1-1变电站主接线图一图 1-2 变电站主接线图二图 1-3变电站主接线图三 综合考虑上述分析，选方案一为最终主接线方案。1.3主变压器台数、容量、型号的选择主变压器在电气设备投资中所占比例较大，同时与之相适应的配电装置，特别是大容量、高电压的配电装置的投资也很大。因此，主变压器的选择对变电站的技术经济性影响很大。1.3.1
12、选择原则主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等综合考虑确定。1、主变压器容量选择：一般按变电所、建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期的负荷发展。在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。在主变压器容量选择时按以下原则确定（1） 在电力系统正常运行与检修状态下，以具有一定持续时间的日负荷选择主变压器的额定容量，日负荷中持续时间很短的部分，可由变压器过载满足。（2） 并联运行的主变压器以备
13、用形式相互作为事故备用，只要求短路时保持原来的总传输容量并应计及变压器短路时过负荷能力。（3） 变压器检修时间间隔很长，检修时间较短，合理作好检修与运行调度。且不因检修并联变压器而增加其选择容量。1.3.2 型号、台数、容量选择1、变电所主变压器的容量一般按变电所建成后510年的规划负荷考虑，并应按照其中一台停用时其余变压器能满足变电所最大负荷的60%70%（35110KV变电所为60%，220500KV变电所为70%）或全部重要负荷（当、类负荷超过上述比例时）选择，即每台变压器的额定容量通常按下式（根据发电厂电气部分式（4-6）进行初选： （MVA） （1-1） 式中n-变电所主变压器台数
14、-变电所的最大计算负荷由设计任务书可以得知420MVA，故 （MVA）2、本站主变压器台数选择：本站有三个电压等级，为了保证供电的可靠性，变电所一般装设2台主变压器。根据上述原因，本站选择2组主变压器。 3、主变型号的选择：通过以上计算及选择原则，本站选择2台型号为ODFPSZ167000/500容量为167MVA的自耦变压器。主变压器的型号及参数如下（表1.1）表 1.1 主变压器型号及参数制造厂西安变压器厂型号ODFPSZ167000/500额定容量（KVA）167000/167000/66700额定电压（KV）高压中压低压35空载损耗（KW）65负载损耗（KW）高中347高低214中低2
15、00阻抗电压（%）高中12高低27中低196接线组别Ia0.I0型式强迫油导向循环风冷有载调压三绕组自耦变1.4 所用电的设计1.4.1 所用电接线选择所用电系统采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，动力与照明合用一个电源。1、所用变压器低压侧多采用单母线接线方式。当有两台所用变压器时，采用单母线分段接线方式，平时分列运行，以限制故障范围，提高供电可靠性。2、500KV超高压变电所需设置不间断供电装置，如通讯设备、交流事故照明及监控计算机等负荷供电，其余负荷都允许停电一定时间，故可不装设失压起动的备用电源自动投入装置。避免备用电源投合在故障母线上扩大为全所停电事故。3、具备条件时，调相机专用负荷优先采用由所用变压器低压侧直接供电的方式。根据以上接线原则，本变电所的所用电接线选择为单母线分段。1.4.2 所用变压器的选择所用变压器根据所用电率计算：由原始资料知，所用电率为。故 （KVA）所用变压器选择如下 表 1.2 所用变压器
