1914_機械廠變電所的電氣設計

1914_機械廠變電所的電氣設計,機械廠,變電所,電氣設計 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 (文 獻 綜 述 ) 第 1 頁 機械廠變電所電氣設計綜述1 序言電能是發(fā)展國民經(jīng)濟的基礎，是一種無形的、不能大量存儲的二次能源，同時也是現(xiàn)代社會中最重要也是最方便的能源。隨著工業(yè)時代的發(fā)展，電力已成為人類歷史發(fā)展的主要動力資源。要科學合理的駕馭電力，必須從電力工程的設計原則和方法上理解和掌握其精髓，提高電力系統(tǒng)的安全可靠性和運行效率，從而達到降低生產(chǎn)成本提高經(jīng)濟效益的目的。變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。本次設計將是對我所學知識進行的一次實踐，使我所學的專業(yè)知識得到鞏固和加深。2 變電所主體設計2.1 變電所設計的基本原則變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。因此，變電所的作用顯得尤為重要。首先要滿足的就是變電所的設計規(guī)范，安全可靠地發(fā)、供電是對電力系統(tǒng)運行的首要要求。1、變電所的設計要認真執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策，符合安全可靠、技術(shù)先進和經(jīng)濟合理的要求。2、變電所的設計應根據(jù)工程的 5-10 年發(fā)展規(guī)劃進行，做到遠、近期結(jié)合，以近期為主，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關(guān)系，適當考慮擴建的可能。3、變電所的設計，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，結(jié)合國情合理的確定設計方案。4、變電所的設計，必須堅持節(jié)約用地的原則。2.2 變電所所址的選擇原則1、盡量接近負荷中心。2、進出線方便，特別是要便于架空進出線。3、接近電源側(cè)，特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。4、設備運輸方便。黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 (文 獻 綜 述 ) 第 2 頁 5、不應設在有劇烈振動或高溫的場所，無法避開時，應有防振和隔熱措施。6、不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所。7、不應設在廁所、浴室和其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。8、不應設在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設在有火災危險環(huán)境的正上方或正下方。9、不應設在地勢低洼和可能積水的場所。2.3 變壓器的選擇2.3.1 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇原則1、應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負荷的變電所，應采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電。對只有二級而無一級負荷的變電所，也可以只采用一臺變壓器，但必須在低壓側(cè)敷設與其他變電所相聯(lián)的聯(lián)絡線作為備用電源，或另有自備電源。2、對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大而宜于采用經(jīng)濟運行方式的變電所，也可考慮采用兩臺變壓器。3、除上述兩種情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器。但是負荷集中且容量相當大的變電所，雖為三級負荷，也可以采用兩臺或多臺變壓器。4、在確定變電所主變壓器臺數(shù)時，應適當考慮負荷的發(fā)展，留有一定的余地。2.3.2 變電所主變壓器容量的選擇1、主變壓器容量應滿足全部用電設備總計算負荷的需要。2、車間變電所主變壓器的單臺容量，一般不宜大于1000kV·A（或1250kV·A） 。3、適當考慮今后5~10年電力負荷的發(fā)展，留有一定余地。2.4 電氣主接線方案的選定電氣主接線是整個變電所電氣部分的主干。變電所電氣主接線指的是變電所中匯集、分配電能的電路，通常稱為變電所一次接線，是由變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、母線、避雷器等電氣設備按一定順序連接而成的,是電力系統(tǒng)總體設計的重要組成部份。變電所主接線形式應根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、作用、回路數(shù)、設黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 (文 獻 綜 述 ) 第 3 頁 備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并且應滿足運行可靠、簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求。主接線設計的基本要求為：(1)供電可靠性。發(fā)電廠和變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其主接線的可靠性應與系統(tǒng)的要求相適應。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，要求停電范圍小，恢復供電快。(2)適應性和靈活性。能適應一定時期內(nèi)沒有預計到的負荷水平變化；改變運行方式時操作方便，便于變電站的擴建。(3)經(jīng)濟性。在確保供電可靠、滿足電能質(zhì)量的前提下，要盡量節(jié)省建設投資和運行費用，減少用地面積。(4)簡化主接線。復雜的主接線不利于倒閘操作，且容易造成誤操作，導致事故的發(fā)生。配網(wǎng)自動化、變電站無人化是現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展必然趨勢。簡化主接線為這一技術(shù)的全面實施，創(chuàng)造更為有利的條件。(5)設計標準化。同類型變電站采用相同的主接線形式，可使主接線規(guī)范化、標準化，有利于系統(tǒng)運行和設備檢修。電氣主接線方案的選定對變電所電氣設備的選擇，現(xiàn)場布置，保護與控制所采取的方式，運行的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性，檢修、運行維護的安全性等，都有直接的影響。因此，選擇優(yōu)化的電氣主接線方式，具有特別重要的意義。3 電氣設備的選擇3.1 導體和電器的選擇原則1、力求技術(shù)先進，安全適用，經(jīng)濟合理。2、滿足正常運行，檢修，短路，過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展。3、應按當?shù)丨h(huán)境條件校準。4、選擇的導體品種不宜過多。5、應與整個工程建設標準協(xié)調(diào)一致。6、選用新產(chǎn)品應積極慎重，新產(chǎn)品應有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管單位鑒定合格。3.2 隔離開關(guān)的配置1、中小型發(fā)電機出口一般應裝設隔離開關(guān)；容量為 220MW 及以上大機組與雙繞組變壓器為單元連接時，其出口不裝設隔離開關(guān)，但應有可拆連接點。黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 (文 獻 綜 述 ) 第 4 頁 2、在出線上裝設電抗器的 6—10KV 配電裝置中，當向不同用戶供電的兩回線共用一臺斷路器和一組電抗器時，每回線上應各裝設一組出線隔離開關(guān)。3、接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)。4、中性點直接接地的普通變壓器中性點應通過隔離開關(guān)接地，自藕變壓器中性點則不必裝設隔離開關(guān)。3.3 電壓互感器的配置1、電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān)，并應滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求。電壓互感器的配置應能保證在運行方式改變時，保護裝置不得失壓，同期點的兩側(cè)都能提取到電壓。2、6-220KV 電壓等級的每一組主母線的三相上應裝設電壓互感器。旁路母線上是否需要裝設電壓互感器，應視各回出線外側(cè)裝設電壓互感器的情況和需要確定。3、當需要監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓時，出線側(cè)的一相上應裝設電壓互感器。4、發(fā)電機出口一般裝設兩組電壓互感器。3.4 電流互感器的配置1、凡是裝設斷路器的回路均應裝設電流互感器，其數(shù)量應滿足測量、保護和自動裝置的需要。2、在未設斷路器的下列地點也應裝設電流互感器：發(fā)電機變壓器中性點、發(fā)電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。3、中性點直接接地系統(tǒng)一般按三相配置；非直接接地系統(tǒng)根據(jù)需要按兩相或三相配置。4、一臺半斷路器接線中，線路—線路串根據(jù)需要裝設 3-4 組電流互感器，線路—變壓器串，如果變壓器套管電流互感器可以利用時，可裝設三組電流互感器。3.5 避雷器的裝置1、配電裝置的每組母線上應裝設避雷器，但進出線裝設避雷器時除外。2、旁路母線上是否裝設避雷器視其運行時避雷器到被保護設備的電氣距離是否滿足要求而定。3、220KV 及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 (文 獻 綜 述 ) 第 5 頁 4、三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設置一臺避雷器。4 防雷和接地變電所的防雷設計應做到設備先進、保護動作靈敏、安全可靠、維護試驗方便，并在保證可靠性的前提下力求經(jīng)濟性。防止雷電直擊的主要電氣設備是避雷針，避雷針由接閃器和引下線、接地裝置三部分構(gòu)成。避雷針位置的確定，是變電所防雷設計的關(guān)鍵步驟。首先應根據(jù)變電所電氣設備的總平面布置圖確定，避雷針的初步選定安裝位置與設備的電氣距離應符合各種規(guī)程范圍的要求，初步確定避雷針的安裝位置后再根據(jù)公式進行校驗，是否在保護范圍之內(nèi)。同時做好變電站的接地電網(wǎng)，也可以有效的防止電力事故的發(fā)生。5 繼電保護在電力系統(tǒng)的運行中，變電所可能出現(xiàn)各種故障和不正常運行狀態(tài)。最常見同時也是最危險的故障是各種類型的短路，其中包括相間短路和接地短路。此外，還可能發(fā)生輸電線路斷線，旋轉(zhuǎn)電機、變壓器同一繞組的匝間短路等。這樣供電系統(tǒng)就不能順利完成輸送電，此時繼電保護就很重要。繼電保護系統(tǒng)主要有保護作用、控制作用 、監(jiān)視作用 、事故分析與事故處理作用、自動化作用。繼電保護裝置在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過預防事故或縮小事故范圍來提高系統(tǒng)可靠性，是電力系統(tǒng)中重要的組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全可靠運行的重要技術(shù)措施之一。在現(xiàn)在的電力系統(tǒng)中，如果沒有繼電保護裝置，就無法維持系統(tǒng)正常運行。6 結(jié)語電網(wǎng)運行的最基本要求是安全與穩(wěn)定，電網(wǎng)安全穩(wěn)定的核心問題是要建立一個與該供電網(wǎng)絡相適應的合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。變電所是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設施，通過其變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。建設變電站時，在保證安全的前提下還要保證其經(jīng)濟性和靈活性。隨著電力人不斷的努力，變電站的設計一定會不斷完善的。黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 (文 獻 綜 述 ) 第 6 頁 參考文獻[1] 肖艷萍 . 發(fā)電廠變電站電氣設備. 中國電力出版社[2] 孟祥萍等 . 電力系統(tǒng)分析. 高等教育出版社[3] 常美生等 . 高電壓技術(shù). 高等教育出版社[4] 張保會等 . 電力系統(tǒng)繼電保護. 中國電力出版社[5] 余建明 . 供電技術(shù). 機械工業(yè)出版社[6] 劉介才 . 工廠供電（第 5 版）. 機械工業(yè)出版社 [7] 許珉等 . 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng). 機械工業(yè)出版社 [8] 馬誌溪 . 電氣工程設計. 機械工業(yè)出版社