110kV降压变电站一次系统设计

发表时间:2021/7/6   来源:《基层建设》2021年第11期   作者:张鹏
[导读] 摘要:本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数,分析负荷发展趋势。
        北京京电电网维护集团  北京市  100000
        摘要:本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数,分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性,然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑,并通过对负荷资料的分析,安全,经济及可靠性方面考虑。
        关键词:变电站;变压器;接线
        1.电气主接线设计
        现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身,同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此,发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。
        2、运行的可靠
        断路器检修时是否影响供电;设备和线路故障检修时,停电数目的多少和停电时间的长短,以及能否保证对重要用户的供电。
        3、具有一定的灵活性
        主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式,达到调度的目的,而且在各种事故或设备检修时,能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小,并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。
        4、操作应尽可能简单、方便
        主接线应简单清晰、操作方便,尽可能使操作步骤简单,便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作,还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单,可能又不能满足运行方式的需要,而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。
        规定“对于35-110kV变电所,可按主变压器额定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量,地区无功或距离电源点接近的变电所,取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所,取较低者,地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。
        5.最大持续工作电流节短路计算
        5.1  各回路最大持续工作电流
        根据公式= (3-1)
        式中---- 所统计各电压侧负荷容量
        ---- 各电压等级额定电压
        ---- 最大持续工作电流
        =
        = /
        则:10kV =38.675MVA/×10kV
        =2.232kA
        35kV =27.448 MVA/×35kV
        =1.58kA
        110kV =68.494 MVA/×110kV
        =3.954 kA
        5.2  短路电流计算点的确定和短路电流计算结果
        短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加,它不仅会影响用户的正常供电,而且会破坏电力系统的稳定性,并损坏电气设备。因此,在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中,都必须对短路电流进行计算。
        短路电流计算的目的是为了选择导体和电器,并进行有关的校验。按三相短路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点有4个,即110kV母线短路(K1点),35kV母线短路(K2)点,10kV电抗器母线短路(K3点),0.4kV母线短路(K4点)。
        6.主要电气设备选择
        由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是,电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作,为此,它们的选择都有一个共同的原则。
        电气设备选择的一般原则为:
        1.应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展。
        2.应满足安装地点和当地环境条件校核。
        3.应力求技术先进和经济合理。
        4.同类设备应尽量减少品种。
        5.与整个工程的建设标准协调一致。
        6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。
        技术条件:
        选择的高压电器,应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。
        1.电压
        选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug,即,Umax>Ug
        2.电流
        选用的电器额定电流Ie不得低于 所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig,即Ie>Ig
        3.校验的一般原则:
        1.电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验,校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。
        2.用熔断器保护的电器可不校验热稳定。
        3.短路的热稳定条件
       
        Qdt——在计算时间ts内,短路电流的热效应(KA2S)
        It——t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值(KA2S)
        T——设备允许通过的热稳定电流时间(s)
        校验短路热稳定所用的计算时间Ts按下式计算
        t=td+tkd式中td ——继电保护装置动作时间内(S)
        tkd——断路的全分闸时间(s)
        7.绝缘水平
        在工作电压的作用下,电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。
        由于变压器短时过载能力很大,双回路出线的工作电流变化幅度也较大,故其计算工作电流应根据实际需要确定。
        高压电器没有明确的过载能力,所以在选择其额定电流时,应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。
        7.1高压断路器的选择
        高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用,是高压电路中最重要的电器设备。
        型式选择:
        本次在选择断路器,考虑了产品的系列化,既尽可能采用同一型号断路器,以便减少备用件的种类,方便设备的运行和检修。
        选择断路器时应满足以下基本要求:
        1.在合闸运行时应为良导体,不但能长期通过负荷电流,即使通过短路电流,也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。
        2.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。
        3.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。
        3.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命,并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。
        考虑到可靠性和经济性,方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标,且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在110kV侧采用六氟化硫断路器,其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠,不存在不安全问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短,灭弧室小巧精确,所须的操作功小,动作快,燃弧时间短、且于开断电源大小无关,熄弧后触头间隙介质恢复速度快,开断近区故障性能好,且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于35kV及以下的电压等级中。所以,35kV侧和10kV侧采用真空断路器。又根据最大持续工作电流及短路电流得知
       
        7.2隔离开关的选择
        隔离开关是高压开关设备的一种,它主要是用来隔离电源,进行倒闸操作的,还可以拉、合小电流电路。
        选择隔离开关时应满足以下基本要求:
        1.隔离开关分开后应具有明显的断开点,易于鉴别设备是否与电网隔开。
        2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离,以保证过电压及相间闪络的情况下,不致引起击穿而危及工作人员的安全。
        3.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。
        4.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好,要有最佳的跳、合闸速度,以尽可能降低操作时的过电压。
        5.隔离开关的结构简单,动作要可靠。
        6.带有接地刀闸的隔离开关,必须装设连锁机构,以保证隔离开关的正确操作。
        又根据最大持续工作电流及短路电流得知
       
        7.3各级电压母线的选择
        选择配电装置中各级电压母线,主要应考虑如下内容:
        ⑴  选择母线的材料,结构和排列方式;
        ⑵  选择母线截面的大小;
        ⑶  检验母线短路时的热稳定和动稳定;
        ⑷  对35kV以上母线,应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕;
        结束语:在发电厂变电站的各级电压配电装置中,高压电器的连接、固定和绝缘,是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以,绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度,耐热、耐潮湿。
        选择户外式绝缘子可以增长沿面放电距离,并能在雨天阻断水流,以保证绝缘子在恶劣的气候环境中可靠的工作。
        穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时使用,6~35kV为瓷绝缘,60~220kV为油浸纸绝缘电容式。
        参考文献:
        [1]东南大学.电力系统课程设计及毕业设计参考资料.1995
        [2]电力工业部电力规划设计总院编.电力系统设计手册.中国电力出版社.1998
        [3]发电厂电气部分课程设计参考资料.水电出版社.1987
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