電氣主接線 水輪機(jī) 新能源 太陽能發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 潮汐能發(fā)電 智能電網(wǎng) 微電網(wǎng) 分布式電網(wǎng) 綜述

上傳人:細(xì)水****9 文檔編號(hào):63730061 上傳時(shí)間:2022-03-20 格式:DOCX 頁數(shù):12 大?。?75.50KB
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1、電氣主接線的方案比較2 2.1水電站供電負(fù)荷概況 圖2.1水電站的供電對(duì)象 水電站發(fā)出的電力除少部分供給廠用電自身用電及近區(qū)用電外,其余電力主要供給四個(gè)地方,如圖1所示。(1)洋縣變電所:以220 KV高壓送電,送電距離達(dá)86 Km。洋縣變電所配置兩臺(tái)變壓器,單臺(tái)容量分別為120 MVA及90MVA。(2)古堰變電所:以110 KV供電,供電距離4 Km。該變電所配置有一臺(tái)容量為20 MVA的變壓器。(3)漢陰變電所:以110 KV供電,供電距離35 Km。該變電所配置有兩臺(tái)容量分別為20 MVA和10 MVA的變壓器。(4)茶鎮(zhèn)變電所:以110

2、KV供電,供電距離16 Km。該變電所配置有一臺(tái)容量為10 MVA的變壓器。從上可以看出,該電站以兩種電壓供電,加之電站所采用發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓為10.5 KV,則該電站的高壓部分共有三個(gè)電壓等級(jí),對(duì)著三個(gè)電壓等級(jí)應(yīng)分別進(jìn)行考慮。其中負(fù)荷(2)、(3)、(4)對(duì)應(yīng)的變電所中均接有牽引變電所,對(duì)鐵路交通運(yùn)輸比較重要,設(shè)計(jì)時(shí)要特別考慮.[1] 2.2 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求 (1)滿足用戶或電力系統(tǒng)的供電可靠性和電能質(zhì)量的要求。 (2)接線簡(jiǎn)單、清晰、操作維護(hù)方便; (3)接線應(yīng)具有一定的靈活性。 (4)滿足電站初期發(fā)電及最終規(guī)模的運(yùn)行要求,還應(yīng)考慮便于分期過 渡。 技術(shù)先進(jìn)

3、,經(jīng)濟(jì)合理。[2] 2.3 電氣主接線方案擬定 根據(jù)石泉水電站的裝機(jī)容量和供電范圍及容量,在滿足電氣主接線的要求的情況下,暫時(shí)擬定三個(gè)方案。 2.3.1 方案一 圖2.2 方案一 如圖2所示,方案一中,110 KV高壓側(cè)母線采用了3/2 接線,具有高度的可靠性,220 KV高壓側(cè)母線采用單母線接線形式,可靠性一般,1#和2#機(jī)組均以單元接線的形式接入110 KV母線,3#機(jī)組也以單元接線的形式接入一臺(tái)自耦變壓器的低壓側(cè),該自耦變壓器用于連接110 KV與2

4、20 KV系統(tǒng)。4#和5#機(jī)組以擴(kuò)大單元接線的形式接入220 KV系統(tǒng)。 2.3.2 方案二 圖2.3 方案二 如圖3所示,在方案二中,針對(duì)漢陰變,石堰變,茶鎮(zhèn)變等負(fù)荷,考慮到由于其輸電距離較近,變壓器切換頻繁且供電負(fù)荷有差異,容易產(chǎn)生穿越功率等因素,所以110 KV系統(tǒng)采用了擴(kuò)大型外橋接線方式,同時(shí)為了在檢修線路或變壓器回路斷路器時(shí)不中斷線路或變壓器的正常運(yùn)行,特意裝設(shè)了兩條斷開的跨條(如圖3 中虛線所示),還有為了輪流停電檢修任何一組隔離開關(guān),在跨條的兩端各裝設(shè)兩組隔離開關(guān)。對(duì)于220 KV 系統(tǒng)仍采用了單母線接線方式,兩回進(jìn)線,一回出線。對(duì)于110 KV與220 KV兩系

5、統(tǒng)之間的聯(lián)系,沒有設(shè)置專用的聯(lián)絡(luò)變壓器,而是采用了兩臺(tái)三繞組變壓器。針對(duì)發(fā)電機(jī)的連接方式,1—3#機(jī)組的電壓采用了單母線接線方式,4—5#機(jī)組也采用了單母線接線方式,兩發(fā)電機(jī)母線通過母線斷路器進(jìn)行連接。 2.3.3 方案三 圖2.4 方案三 [1] 如圖4所示,這是目前水電站所采用的電氣主接線,其中110 KV高壓母線采用了雙母線接線方式,220 KV高壓側(cè)母線采用了單母線接線方式,兩回進(jìn)線,一回出線。對(duì)于兩系統(tǒng)之間的聯(lián)系設(shè)置了一臺(tái)專用的自耦變壓器用于聯(lián)絡(luò)兩系統(tǒng)。對(duì)于發(fā)電機(jī)—變壓器組的連接方式,同方案一。 2.4 電氣主接線方案比較與確定 2.4.1 經(jīng)濟(jì)方面比較 由于缺乏

6、設(shè)計(jì)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),所以只對(duì)關(guān)鍵的,花費(fèi)較大的電氣設(shè)備進(jìn)行比較,在這里僅對(duì)變壓器臺(tái)數(shù),短路器個(gè)數(shù),隔離開關(guān)個(gè)數(shù)和母線條數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)表如下: 表2-1 關(guān)鍵電氣設(shè)備統(tǒng)計(jì)表 項(xiàng)目 方案一 方案二 方案三 變壓器臺(tái)數(shù) 三臺(tái)雙繞組變壓器,一臺(tái)自耦變壓器 兩臺(tái)三繞組變壓器 三臺(tái)雙繞組變壓器,一臺(tái)自耦變壓器 斷路器臺(tái)數(shù) 15臺(tái) 16臺(tái) 12臺(tái) 隔離開關(guān)個(gè)數(shù) 34個(gè) 27個(gè) 29個(gè) 母線條數(shù) 一條110 KV 母線,一條220 KV母線 兩條10 KV母線 一條110 KV 母線,一條220 KV母線

7、 從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看,方案二在設(shè)備投資方面最為經(jīng)濟(jì),方案三次之,方案一最差勁。 2.4.2 技術(shù)方面比較 程技術(shù)圖書屋 能源方面的書籍,側(cè)重于水電,新能源等。水輪機(jī)、水輪機(jī)運(yùn)行、水輪機(jī)建模,風(fēng)力發(fā)電,太陽能發(fā)電,智能電網(wǎng)及微電網(wǎng)與分布式電網(wǎng)等。 (1)方案一優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn): ①正常運(yùn)行時(shí),兩組母線和每串上的三臺(tái)斷路器都同時(shí)工作,形成多環(huán)路供電方式。運(yùn)行調(diào)度十分靈活,具有很高的可靠性。由于每個(gè)回路都是經(jīng)過兩臺(tái)斷路器供電,所以任何一個(gè)斷路器檢修時(shí),所有回路都不會(huì)停電。任一組母線故障或檢修時(shí),只斷開與此母線相連的所有斷路器,所有回路可通過另一組

8、母線繼續(xù)運(yùn)行。 ②在某一串中間斷路器故障,致使兩側(cè)斷路器跳閘,或者檢修與事故相重迭等苛刻情況下,也只是造成一會(huì)出線停運(yùn)。甚至在一組母線檢修另一組母線故障或兩組母線同時(shí)故障的極端情況下,也不會(huì)中斷供電,所以可靠性極高。[3] ③方案一中的隔離開關(guān)僅起到隔離電壓的作用,不帶電操作,切換靈活。 ④變壓器臺(tái)數(shù)多,采用單元接線,清晰明了,不容易因變壓器或與之相連的斷路器故障而造成窩電現(xiàn)象。 ⑤采用自耦變壓器來聯(lián)絡(luò)兩種高壓電力系統(tǒng),相比采用三繞組變壓器來聯(lián)絡(luò)兩個(gè)高壓電力系統(tǒng)較為經(jīng)濟(jì)。因?yàn)椴捎萌@組變壓器來聯(lián)絡(luò)時(shí),其損耗較大,尺寸、重量及投資均較自耦變壓器多,而且其容

9、量常常會(huì)受到運(yùn)輸條件和制造條件的限制。采用自耦變壓器可以規(guī)避這些問題,而且可以將部分機(jī)組接在中壓側(cè)(110KV),充分利用自耦變壓器的通過容量向高壓側(cè)送電,節(jié)省了變壓器和開關(guān)設(shè)備的投資。[4] ⑥電源進(jìn)線和饋線采用了交叉布置的形式,大大提高了供電的可靠性,不會(huì)因?yàn)槟骋淮c母線解裂而導(dǎo)致某一線路供電中斷。[5] 缺點(diǎn): ①由于一個(gè)回路連接著兩臺(tái)斷路器,一臺(tái)中間聯(lián)絡(luò)斷路器又連接著兩個(gè)回路,所以中間聯(lián)絡(luò)斷路器的動(dòng)作次數(shù)較多,檢修頻繁。 ②繼電保護(hù)和二次接線更復(fù)雜,例如保護(hù)接地和電流的測(cè)量問題、重合閘問題、失靈保護(hù)問題及互感器的配置問題。 ③一個(gè)半斷路器接線各元件之間

10、聯(lián)系比較緊密,各元件之間可通過中間斷路器,母線斷路器溝通。如在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),為保障系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行,要將系統(tǒng)分成幾個(gè)互不連接的部分,則在接線上不容易實(shí)現(xiàn)。不如雙母線分段接線可通過母聯(lián)或分段斷路器,方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)接線的分割。[3]但是由于本設(shè)計(jì)中的一個(gè)半路器接線只有三回出線,不存在以上問題,所以不予考慮。 ④自耦變壓器的阻抗較小,使用中必須將其中性點(diǎn)直接接地,從而增大了單相接地電流,這會(huì)對(duì)斷路器,繼電保護(hù)和通信造成干擾。[6]而且,器中壓側(cè)沒有抽頭,運(yùn)行時(shí)調(diào)壓困難;當(dāng)中壓側(cè)負(fù)荷變化較大時(shí),為了保證高壓系統(tǒng)的電壓水平,中壓側(cè)的電壓會(huì)偏移過大。 (2)方案二優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn):

11、 ①采用三繞組變壓器來進(jìn)行兩高壓系統(tǒng)的聯(lián)系,三繞組變壓器兩升高電壓側(cè)之間的阻抗較大,且中性點(diǎn)可不直接接地,有利于限制系統(tǒng)短路電流及解決繼電保護(hù),通信干擾等問題。[4] ②接線清晰明了,配電裝置少,占地面積小。 ③兩側(cè)橋臂在高壓側(cè)及低壓側(cè)均有聯(lián)系,形成一個(gè)封閉環(huán)形網(wǎng)絡(luò),變壓器的故障或檢修不影響任何一臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行。 ④接線簡(jiǎn)單,高壓斷路器數(shù)量少,為進(jìn)出線數(shù)減一, ⑤一臺(tái)主變壓器回路故障,只開斷一臺(tái)斷路器,不影響線路和另一合主變壓器運(yùn)行。[7] 缺點(diǎn): ①環(huán)形網(wǎng)絡(luò)易斷開,可靠性不高。 ②系統(tǒng)高壓側(cè)的穿越功率至少要經(jīng)過兩臺(tái)斷路器,是斷路器的動(dòng)

12、作次數(shù)增加,增大器運(yùn)行費(fèi)用。 ③變壓器的數(shù)量太少,需要將變壓器的容量選的大很多,已形成暗備用,否則容易造成當(dāng)一臺(tái)主變故障時(shí),電站發(fā)出的電送不出去,造成窩電現(xiàn)象。另一方面,大容量的三繞組變壓器在運(yùn)輸及制造方面存在限制。再者,暗備用容量不經(jīng)常使用,造成極大的浪費(fèi)。 ④由于發(fā)電機(jī)母線上所連接的機(jī)組臺(tái)數(shù)較多,對(duì)限制斷路電流極為不利,造成斷路器選擇困難。 ⑤當(dāng)?shù)蛪簜?cè)的發(fā)電機(jī)母線故障時(shí),影響范圍較大,至少兩臺(tái)機(jī)組停運(yùn)。 ⑥橋連斷路器故障全廠停電。 (3)方案三優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn): ①線路故障斷路器拒動(dòng)或母線故障只停一條母線及所連接的元件。將非永久性故障元件切換

13、到無故障母線,可迅速恢復(fù)供電。 ②檢修任一元件的母線隔離開關(guān),只停該元件和一條母線,其他元件切換到另一母線,不影響其他元件供電。 ③可在任何元件不停電的情況下輪流檢修母線,只需將要檢修的母線上的全部元件切換到另一母線即可。 ④斷路器檢修可加臨時(shí)跨條,將被檢修斷路器旁路,用母聯(lián)斷路器代替被檢修斷路器,減少停電時(shí)間。 ⑤運(yùn)行和調(diào)度靈活。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的需要,各元件可靈活地連接到任一母線上,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的合理接線。 ⑥擴(kuò)建方便。一般情況下,雙母線接線配電裝置在一期工程中就將母線構(gòu)架一次建成,近期擴(kuò)建間隔的母線也安裝好。在擴(kuò)建新元件施工時(shí),對(duì)原有元件沒有影響

14、。但是考慮到石泉水電站的實(shí)際情況,擴(kuò)建的可能性不大,所以該優(yōu)點(diǎn)沒有實(shí)際的用途。 ⑦接線清晰。 缺點(diǎn): ①當(dāng)母線或母線隔離開關(guān)故障檢修時(shí),倒閘操作復(fù)雜 ②隔離開關(guān)操作閉鎖接線復(fù)雜。 ③保護(hù)和測(cè)量裝置的電壓取自母線電壓互感器二次側(cè)復(fù)雜。 ④母線聯(lián)絡(luò)斷路器故障,整個(gè)配電裝置將全停。容易發(fā)生誤操作。需經(jīng)過切換。電壓回路接線 ⑤由于采用了自耦變壓器來聯(lián)絡(luò)兩個(gè)高壓系統(tǒng),所以具有與方案一相似的缺點(diǎn)。 ⑥隔離開關(guān)數(shù)量多,切換母線操作過程比較復(fù)雜,容易造成誤操作,而且不利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和遠(yuǎn)動(dòng)化。 2.4.3 電氣主接線方案確定 從經(jīng)濟(jì)性,可靠性,靈活性等各方面綜合考慮,方案二雖

15、然經(jīng)濟(jì)性較好,但可靠性不高,當(dāng)聯(lián)絡(luò)斷路器故障時(shí)甚至可能造成全廠停機(jī),所以不宜采用。方案三的電氣設(shè)備投資雖然適中,靈活性也可以滿足要求,但是隔離開關(guān)帶電倒閘操作,容易產(chǎn)生誤操作,而且當(dāng)母聯(lián)斷路器發(fā)生故障時(shí),也會(huì)造成全廠停電,所以也不宜選用。方案一雖然電氣設(shè)備投資較大,但是可靠性極高,靈活性極好,幾乎不會(huì)出現(xiàn)全廠停電。 所以綜合考慮之后,選取方案一作為最佳方案。 2.5 主變壓器的選擇 2.5.1 1#與2#主變的選擇 (1)容量 根據(jù)姚春球的《發(fā)電廠電氣部分》,在單元接線中,主變?nèi)萘堪窗l(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組廠用電負(fù)荷后,留10%的裕度選擇: ===57 MVA

16、 (2-1) 其中: :發(fā)電機(jī)的額定功率; :廠用電率,對(duì)水電廠約為0.2%—2%; :發(fā)電機(jī)的額定功率因數(shù),此處取為0.85;[5] (2)相數(shù) 由于該變壓器用于110 KV系統(tǒng),其電壓等級(jí)和容量都不是很大,考慮到一臺(tái)三相式變壓器較三臺(tái)單相式變壓器的投資小,占地少,損耗小,同時(shí)配電裝置也簡(jiǎn)單,運(yùn)行維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì),且該對(duì)應(yīng)容量下三相變壓器的制造,運(yùn)輸條件限制較少,在進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后,優(yōu)先選取三相式變壓器。 (3)繞組數(shù) 由于采用了單元接線,所以選用雙繞組。 (4)繞組接

17、線組別 變壓器的繞組接線方式必須使得其線電壓與系統(tǒng)線電壓的相位一致,否則不能并列運(yùn)行。根據(jù)我國電力變壓器所采用的接線方式:110 KV及以上電壓側(cè)均為“YN”,即中性點(diǎn)引出直接接地。同時(shí)考慮到系統(tǒng)或機(jī)組同步并列要求及限制三次諧波對(duì)電源的影響等因素,并結(jié)合《電力設(shè)備選型手冊(cè)》已有生產(chǎn)能力變壓器的現(xiàn)狀,確定其繞組接線組別為:—d11。 (6)調(diào)壓方式 考慮到石泉水電廠在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)峰,調(diào)頻,事故備等作用,其出力變化大,電力潮流變化大計(jì)電壓偏移大等特點(diǎn),同時(shí)考慮到牽引變電所供電斷續(xù)性等特點(diǎn),所以擬采用有載調(diào)壓變壓器,但是因?yàn)檫x不到對(duì)應(yīng)容量下合適的變壓器,所以放棄使用有載調(diào)

18、壓方式。 (7)主變型號(hào)確定 結(jié)合以上要求,選取主變型號(hào)為:SSPL—63000/110,其冷卻方式為強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷。[8] 2.5.2 3#主變的選擇 (1)容量 聯(lián)絡(luò)變壓器選擇選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足下列條件; ①其容量應(yīng)滿足在各種運(yùn)行方式下的功率交換。 ②其容量一般不應(yīng)小于所聯(lián)絡(luò)的兩種母線上最大一臺(tái)機(jī)組的容量,以保證最大一臺(tái)機(jī)組故障或檢修時(shí),通過聯(lián)絡(luò)變壓器來滿足本側(cè)負(fù)荷的需求;同時(shí)也可在線路檢修或故障時(shí),通過聯(lián)絡(luò)變壓器將剩余功率送入另一側(cè)系統(tǒng)。[4] 基于以上的兩點(diǎn)要求,按最糟糕的情況考慮,即當(dāng)220 KV出線故障時(shí),保證4#和5#機(jī)組的出力能夠送入110 K

19、V電網(wǎng)。 在擴(kuò)大單元接線中,主變?nèi)萘堪窗l(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組廠用電負(fù)荷后,留10%的裕度選擇: ===114 MVA 其中: :發(fā)電機(jī)的額定功率; :廠用電率,對(duì)水電廠約為0.2%—2%; :發(fā)電機(jī)的額定功率因數(shù),此處取為0.85; (2)相數(shù) 由于該變壓器用于110 KV系統(tǒng),其電壓等級(jí)和容量都不是很大,考慮到一臺(tái)三相式變壓器較三臺(tái)單相式變壓器的投資小,占地少,損耗小,同時(shí)配電裝置也簡(jiǎn)單,運(yùn)行維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì),且該對(duì)應(yīng)容量下三相變壓器的制造,運(yùn)輸條件限制較少,在進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后,優(yōu)先選取三相式變壓器。 (3)結(jié)構(gòu)形式

20、 由于用于發(fā)電廠中,主要由低壓側(cè)及中壓側(cè)向高壓側(cè)輸送功率,所以高—低,中—高之間的阻抗不宜過大,否則傳輸功率時(shí)損失較大,所以宜采用降壓相結(jié)構(gòu),其繞組排列順序?yàn)椋鸿F芯—低壓繞組—中壓繞組—高壓繞組,由于功率傳輸方向主要為中壓側(cè)到高壓側(cè),此種排列順序時(shí),高中壓繞組相距較近,阻抗小,傳輸功率時(shí)損失小。[7] (4)主變型號(hào)確定 結(jié)合以上要求,選取主變型號(hào)為:SSPSOL—120000/220,其冷卻方式為強(qiáng)迫油循環(huán)水冷,其中性點(diǎn)接到方式采用直接接地,繞組接線組別為:YN(自耦)—d-12-11。[8] 2.5.3 4#主變的選擇 (1)容量 在擴(kuò)大單元接線中,主變?nèi)萘?/p>

21、按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組廠用電負(fù)荷后,留10%的裕度選擇: ===114 MVA 其中: :發(fā)電機(jī)的額定功率; :廠用電率,對(duì)水電廠約為0.2%—2%; :發(fā)電機(jī)的額定功率因數(shù),此處取為0.85; (2)相數(shù) 由于該變壓器用于220 KV系統(tǒng),其電壓等級(jí)和容量都不是很大,考慮到一臺(tái)三相式變壓器較三臺(tái)單相式變壓器的投資小,占地少,損耗小,同時(shí)配電裝置也簡(jiǎn)單,運(yùn)行維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì),且該對(duì)應(yīng)容量下三相變壓器的制造,運(yùn)輸條件限制較少,在進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后,優(yōu)先選取三相式變壓器。 (3)繞組數(shù) 由于采用了擴(kuò)大單元接線,所以選用雙繞組。

22、 (4)繞組接線組別 變壓器的繞組接線方式必須使得其線電壓與系統(tǒng)線電壓的相位一致,否則不能并列運(yùn)行。根據(jù)我國電力變壓器所采用的接線方式:110 KV及以上電壓側(cè)均為“YN”,即中性點(diǎn)引出直接接地。同時(shí)考慮到系統(tǒng)或機(jī)組同步并列要求及限制三次諧波對(duì)電源的影響等因素,并結(jié)合《電力設(shè)備選型手冊(cè)》已有生產(chǎn)能力變壓器的現(xiàn)狀,確定其繞組接線組別為:—d11。 (5)調(diào)壓方式 考慮到石泉水電廠在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)峰,調(diào)頻,事故備等作用,其出力變化大,電力潮流變化大計(jì)電壓偏移大等特點(diǎn),同時(shí)考慮到牽引變電所供電斷續(xù)性等特點(diǎn),所以擬采用有載調(diào)壓變壓器,但是因?yàn)檫x不到對(duì)應(yīng)容量下合適的變壓器,所

23、以放棄使用有載調(diào)壓方式。 (6)主變型號(hào)確定 結(jié)合以上要求,選取主變型號(hào)為:SFPL—120000/220,其冷卻方式為強(qiáng)迫油循環(huán)水冷。[8] 2.5.4 主變壓器匯總 表2-2 主變壓器參數(shù) 編號(hào) 型號(hào) 接線組別 額定容量 冷卻方式 接地方式 有載調(diào)壓 短路阻抗% 1# SSPL—63000/110 —d11 63 MVA 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷。 經(jīng)刀閘接地 否 10.12 2# SSPL—63000/110 —d11 63 MVA 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷。 經(jīng)刀閘接地 否 10 3# SSPSOL—120000/220 YN(自耦)—d-12-11 120 MVA 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷。 直接接地 否 高中10 高低5.9 中低8.8 4# SFPL—120000/220 —d11 120MVA 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷。 經(jīng)刀閘接地 否 13.04

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