电气主接线的设计与设备选择概述.pptx
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1、HUST_CEEE第八章第八章 电气电气(dinq)(dinq)主接线的设计与设主接线的设计与设备选择备选择 第一节第一节 概述概述第二节第二节 主变压器和主接线的选择主变压器和主接线的选择第三节第三节 载流导体载流导体(dot)的发热和电动的发热和电动力力第四节第四节 电气设备的选择电气设备的选择第五节第五节 设备选择举例设备选择举例第一页,共42页。HUST_CEEE第一节第一节 概述概述(i sh)(i sh)原则:原则:以以设设计计任任务务书书为为依依据据,以以经经济济建建设设方方针针、政政策策和和有有关关的的技技术术规规程程、标标准准为为准准则则,准准确确地地掌掌握握原原始始资资料料
2、,结结合合工工程程特特点点,确确定定(qudng)设设计计标标准准,参参考考已已有有设设计计成成果果,采用先进的设计工具。采用先进的设计工具。要求:要求:使使设设计计的的主主接接线线满满足足可可靠靠性性、灵灵活活性性、经经济济性性,并并留留有扩建和发展的余地。有扩建和发展的余地。步骤:步骤:1.对原始资料进行综合分析;对原始资料进行综合分析;2.草草拟拟主主接接线线方方案案,对对不不同同方方案案进进行行技技术术经经济济比比较较、筛筛选选和确定;和确定;3.厂厂、所所和和附附近近用用户户供供电电方方案设计;案设计;4.限限制制(xinzh)短短路路电电流流的的措措施和短路电流的计算;施和短路电流
3、的计算;5.电气设备的选择;电气设备的选择;6.屋内外配电装置的设计;屋内外配电装置的设计;7.绘绘制制电电气气主主接接线线图图及及其其它它图(如配电装置视图);图(如配电装置视图);8.推推荐荐最最佳佳方方案案,写写出出设设计计技技术术说说明明书书,编编制制一一次次设设备备概概算表。算表。第二页,共42页。HUST_CEEE第二节第二节 主变压器和主接线主变压器和主接线(ji xin)的选择的选择u主主变变压压器器:向向电电力力系系统统或或用用户户输输送送(sh sn)功功率率的的变变压器压器u联络变压器:用于两种电压等级之间交换功率的变压器联络变压器:用于两种电压等级之间交换功率的变压器u
4、自用电变压器:只供厂、所用电的变压器自用电变压器:只供厂、所用电的变压器一、变压器容量、台数、电压一、变压器容量、台数、电压的确定原则的确定原则二、主变压器型式的选择原则二、主变压器型式的选择原则三、主接线设计简述三、主接线设计简述四、技术经济四、技术经济(jngj)比较比较第三页,共42页。HUST_CEEE一、变压器容量、台数、电压的确定原则一、变压器容量、台数、电压的确定原则依据输送容量等原始数据。依据输送容量等原始数据。考虑电力系统考虑电力系统510年的发展规划。年的发展规划。1单元接线主变压器容量单元接线主变压器容量按发电机额定按发电机额定(dng)容量扣除本机组的厂用容量扣除本机组
5、的厂用负荷后,留有负荷后,留有10%的裕度;的裕度;扩大单元接线应尽可能采用分裂绕组变压器。扩大单元接线应尽可能采用分裂绕组变压器。第四页,共42页。HUST_CEEE2 连连接接(linji)在在发发电电机机电电压压母母线线与与升升高高电电压之间的主变压器压之间的主变压器a.发发电电机机全全部部投投入入运运行行时时,在在满满足足由由发发电电机机电电压压供供电电的的日日最最小小负负荷荷,及及扣扣除除厂厂用用电电后后,主主变变压压器器应应能能将将剩剩余余的的有有功率送入系统。功率送入系统。b.若若接接于于发发电电机机电电压压母母线线上上的的最最大大一一台台机机组组停停运运时时,应应能能满满足足由
6、由系系统统经经主主变变压压器器倒倒供供给给发发电电机机电电压压母母线线上上最最大大负负荷的需要。荷的需要。c.若若发发电电机机电电压压母母线线上上接接有有2台台或或以以上上主主变变压压器器,当当其其中中容容量量最最大大的的一一台台因因故故退退出出运运行行时时,其其它它主主变变压压器器在在允允许许正常过负荷范围正常过负荷范围(fnwi)内应能输送剩余功率内应能输送剩余功率70%以上。以上。d.对对水水电电比比重重较较大大的的系系统统,若若丰丰水水期期需需要要限限制制该该火火电电厂厂出出力力时时,主主变变应应能能从从系系统统倒倒送送功功率率,满满足足发发电电机机电电压压母母线线上的负荷需要。上的负
7、荷需要。第五页,共42页。HUST_CEEE3变电所主变压器容量变电所主变压器容量按按变变电电所所建建成成后后510年年的的规规划划负负荷荷选选择择,并并适适当当考虑远期考虑远期1020年的负荷发展。年的负荷发展。对对重重要要变变电电所所,应应考考虑虑一一台台主主变变停停运运,其其余余变变压压器器在在计计及及过过负负荷荷能能力力(nngl)及及允允许许时时间间内内,满满足足I、II类负荷的供电;类负荷的供电;对对一一般般性性变变电电所所,一一台台主主变变停停运运,其其余余变变压压器器应应能满足全部供电负荷的能满足全部供电负荷的70%80%。4发电厂和变电所主变台数发电厂和变电所主变台数大中型发
8、电厂和枢纽变电所,主变不应少于大中型发电厂和枢纽变电所,主变不应少于2台;台;对小型的发电厂和终端变电所可只设一台。对小型的发电厂和终端变电所可只设一台。5.确定绕组额定电压和调压的方式确定绕组额定电压和调压的方式第六页,共42页。HUST_CEEE二、主变压器型式的选择原则二、主变压器型式的选择原则1.相数:一般选用三相变压器。相数:一般选用三相变压器。2.绕组数:绕组数:变变电电所所或或单单机机容容量量在在125MW及及以以下下的的发发电电厂厂内内有有三三个个电电压压等等级级时时,可可考考虑虑采采用用三三相相三三绕绕组组变变压压器器,但但每每侧侧绕绕组组的的通通过过容容量量应应达达到到额额
9、定定(dng)容容量量的的15%及及以以上上,或或第第三三绕绕组组需需接接入入无无功功补补偿偿设设备备。否否则则一一侧侧绕绕组组未未充充分分利利用用,不不如如选选二二台台双双绕绕组组变变更合理。更合理。单单机机容容量量200MW及及以以上上的的发发电电厂厂,额额定定(dng)电电流流和和短短路路电电流流均均大大,发发电电机机出出口口断断路路器器制制造造困困难难,加加上上大大型型三三绕绕组组变变压压器器的的中中压压侧侧(110kV及及以以上上时时)不不希希望望留留分分接接头头,为为此此以以采采用用双双绕绕组组变变压压器器加加联联络变压器的方案更为合理。络变压器的方案更为合理。凡凡选选用用三三绕绕
10、组组普普通通变变压压器器的的场场合合,若若两两侧侧绕绕组组为为中中性性点点直直接接接接地地系系统统,可可考考虑虑选选用用自自耦耦变变压压器器,但要防止自耦变的公共绕组或串联绕组的过负荷。但要防止自耦变的公共绕组或串联绕组的过负荷。第七页,共42页。HUST_CEEE3.绕组接线组别的确定绕组接线组别的确定变变压压器器三三相相(sn xin)绕绕组组的的接接线线组别必须和系统电压相位一致。组别必须和系统电压相位一致。4.短路阻抗的选择短路阻抗的选择从从系系统统稳稳定定和和提提高高供供电电质质量量看看阻阻抗抗小小些些为为好好,但但阻阻抗抗太太小小会会使使短短路路电电流流过过大大,使使设设备备选选择
11、择变变得得困困难。难。三绕组变压器的结构形式:三绕组变压器的结构形式:升压型升压型 与与 降压型降压型5.变压器冷却方式变压器冷却方式主主变变压压器器的的冷冷却却方方式式有有:自自然然风风冷冷;强强迫迫(qing p)风风冷冷;强强迫迫(qing p)油油循循环环风风冷冷;强强迫迫(qing p)油油循循环环水水冷冷;强强迫迫(qing p)导向油循环冷却等。导向油循环冷却等。三、主接线设计简述三、主接线设计简述四、技术经济比较四、技术经济比较第八页,共42页。HUST_CEEE第三节第三节 载流导体的发热载流导体的发热(f r)和电动和电动力力一、概述一、概述二、均匀二、均匀(jnyn)导体
12、的长期发热导体的长期发热三、导体的短时发热三、导体的短时发热四、短路时载流导体的电动力四、短路时载流导体的电动力第九页,共42页。HUST_CEEE一一、概概述述(i sh)长期发热:长期发热:短时发热:短时发热:指指导导体体温温度度对对周周围围环环境境温温度度的的升升高高,我我国国所所采采用用计计算算环环境境温温度度如如下下:电电力力变变压压器器和和电电器器(周周围围空空气气温温度度)40C;发发电电机机(利利用用空空气气冷冷却却时时进进入入的的空空气气温温度度)3540C;装装在在空空气气中中的的导导线线、母母线线和和电电力力电电缆缆25C;埋入地下的电力电缆;埋入地下的电力电缆15C。指
13、指导导体体温温度度较较短短路路前前的的升升高高,通通常常取取导导体体短短路路前前的的温温度度等等于于它它长长期期工工作时的最高允许作时的最高允许(ynx)温度。温度。裸裸导导体体的的长长期期允允许许(ynx)工工作作温温度度一一般般不不超超过过70C,当当其其接接触触面面处处具具有有锡锡的的可可靠靠覆覆盖盖层层时时(如如超超声声波波糖糖锡锡等等),允允许许(ynx)提提高高到到85C;当有银的覆盖层时,允许;当有银的覆盖层时,允许(ynx)提高到提高到95C。第十页,共42页。HUST_CEEE二二、均均匀匀导导体体的的长长期期(chngq)发发热热1均均匀导体的发热过程匀导体的发热过程导导体
14、体温温度度稳稳定定前前 I2RdtmCdaF(0)dt温度达到稳定后温度达到稳定后I2RaF(0)式式 中中,m:质质 量量(kg);C:比比 热热 容容(J/kgC);a:总总 换换 热热 系系 数数(w/m2C);F:散散热热面面积积(m2);0:周围环境温度(:周围环境温度(C)。)。2导体的最大允许载流量:导体的最大允许载流量:第十一页,共42页。HUST_CEEE三、导体的短时发热三、导体的短时发热1短时发热计算短时发热计算热量平衡方程:热量平衡方程:Ikt2R dtmC d 短路电流热效应:短路电流热效应:第十二页,共42页。HUST_CEEE2热效应热效应k的计算的计算u采用等值
15、时间法:采用等值时间法:过时过时u辛卜生法辛卜生法:复杂复杂u1-10-1法(简化辛卜生法)法(简化辛卜生法)短路全电流:短路全电流:第十三页,共42页。HUST_CEEE电电动动力力的的方方向向决决定定于于电电流流的的方方向向,i1,i2同同方方向向时时,作作用用力力相相吸吸,电电流流反反向时相斥。向时相斥。工工程程中中考考虑虑截截面面积积因因素素后后的的修修正正公式公式其其中中,kf为为导导体体的的形形状状系系数数。圆圆形形导导体体的的形形状状系系数数kf=1。矩矩形形导导体体的的形形状状系数如右图所示。系数如右图所示。四、短路时载流导体的电动力四、短路时载流导体的电动力1平行导体间的电动
16、力平行导体间的电动力第十四页,共42页。HUST_CEEE2三相导体短路时的电动力三相导体短路时的电动力 同同一一地地点点短短路路的的最最大大电电动动力力,是是作作用用于于三三相相短短路路时时的的中间一相导体上,数值为:中间一相导体上,数值为:第十五页,共42页。HUST_CEEE3导体的振动应力导体的振动应力强强迫迫振振动动系系统统一一般般采采用用修修正正静静态态计计算算法法:最最大大电电动动力力Fmax乘上动态应力系数乘上动态应力系数。动动态态应应力力系系数数 与与母母线线固固有有频率的关系如右图。频率的关系如右图。在在单单自自由由度度振振动动系系统统中中,35kV及及以以下下,布布置置在
17、在同同一一平平面面三三相相母母线线的固有振动频率的固有振动频率f0为为了了避避免免导导体体产产生生(chnshng)危危险险的的共共振振,对对于于重重要要导导体体,应应使使其固有频率在下述范围以外其固有频率在下述范围以外 单条导体及母线组中的各条导体单条导体及母线组中的各条导体35135Hz 多条导体组及有引下线的单条导体多条导体组及有引下线的单条导体35155Hz如固有频率在上述范围以外,取如固有频率在上述范围以外,取=1;在上述范围内时,最大电动力应乘上动态应力系数在上述范围内时,最大电动力应乘上动态应力系数,即,即第十六页,共42页。HUST_CEEE第四节第四节 电气设备的选择电气设备
18、的选择(xunz)一、电器设备选择的一般条件一、电器设备选择的一般条件*二、高压断路器和隔离开关的选择二、高压断路器和隔离开关的选择*三、高压熔断器的选择三、高压熔断器的选择四、限流电抗器的选择四、限流电抗器的选择*五、母线五、母线(mxin)和电缆的选择和电缆的选择六、电流互感器选择六、电流互感器选择七、电压互感器的选择七、电压互感器的选择第十七页,共42页。HUST_CEEE一、电器设备选择的一般条件一、电器设备选择的一般条件1 1按正常工作条件选择电器按正常工作条件选择电器额定电压额定电压:UN UNS额定电流额定电流:IN Imax环环境境条条件件对对电电器器和和导导体体额额定定值值的
19、的修正修正:2 2按短路情况检验按短路情况检验热稳定校验:热稳定校验:It2t It2t QkQk动稳定校验:动稳定校验:ies ies ish ish短路电流的计算条件:短路电流的计算条件:a.a.计计算算容容量量(rngling)(rngling)和和短短路类型路类型按按发发电电厂厂、变变电电所所最最终终设设计计容容量量(rngling)(rngling)计算。计算。短短路路类类型型一一般般采采用用三三相相短短路路电电流流,当当其其它它形形式式短短路路电电流流大大于于三三相相时时。应选取最严重的短路情况校验。应选取最严重的短路情况校验。b.短路计算点短路计算点 通通过过导导体体和和电电器器
20、(dinq)短路电流最大的点。短路电流最大的点。c.短路计算时间短路计算时间(shjin)热热稳稳定定计计算算时时间间(shjin)tk(短短路持续时间路持续时间(shjin)):):开断计算时间开断计算时间(shjin)tbr:第十八页,共42页。HUST_CEEE3主主接接线线设设计计(shj)中中主主要要电电气气设设备备的的选选择择项项目目第十九页,共42页。HUST_CEEE二、高压断路器和隔离开关的选择二、高压断路器和隔离开关的选择1高压断路器的选择高压断路器的选择 除除表表8-3相相关关选选项项外外,特特殊殊项项目目的的选选择择方方式式如下:如下:开开断断电电流流:高高压压断断路路
21、器器的的额额定定开开断断电电流流INbr,不不应应小小于于实实际际触触头头开开断断瞬瞬间间的的短短路路电电流流的的有有效值效值Ikt,即:,即:INbr IKt短短路路关关合合电电流流:在在额额定定电电压压下下,能能可可靠靠关关合合开开断断的的最最大大短短路路电电流流称称为为额额定定关关合合电电流流。校校验验公式:公式:iNCi ish合合分分闸闸时时间间选选择择:对对于于110kV以以上上的的电电网网,断断路路器器固固有有分分闸闸时时间间不不宜宜大大于于0.04S。用用于于电电气气制制动动回回路路的的断断路路器器,其其合合闸闸时时间间不不宜宜大大于于0.040.06S。2隔离开关的选择隔离开
22、关的选择 隔隔离离开开关关无无开开断断短短路路电电流流的的要要求求,故故不不必必(bb)校校验验开开断断电电流流。其其它它选选择择项项目目与与断断路路器器相同。相同。第二十页,共42页。HUST_CEEE三、高压熔断器的选择三、高压熔断器的选择 高压熔断器分类:高压熔断器分类:快快速速(kui s)熔熔断断器器:有有限限流流作作用用普通熔断器:不具限流作用普通熔断器:不具限流作用 额定电压选择额定电压选择普通熔断器:普通熔断器:UN UNS快快速速(kui s)熔熔断断器器:UN=UNS 额定电流选择额定电流选择 INf1(熔熔管管)INf2(熔熔体体)Imax保护变压器或电动机:保护变压器或
23、电动机:INf2=K ImaxK 取取1.11.3(不不考考虑虑电电动动机机自自启动)启动)或或 取取1.52.0(考考虑虑电电动动机机自自启启动)动)保护电容器回路:保护电容器回路:INf2=KINCK 取取1.52.0(单台)(单台)或或 取取1.31.8(一组)(一组)熔断器的开断电流校验熔断器的开断电流校验Inbr Ish(或或I)普通普通(ptng)熔断器:熔断器:Ish快速熔断器:快速熔断器:I 熔断器的选择性熔断器的选择性 按按制制造造厂厂提提供供的的安安秒秒特特性性曲曲线线(又又称称保保护护特特性性曲曲线线)校验。校验。保保护护电电压压互互感感器器用用熔熔断断器器:仅仅校验额定
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