110kV变电站电气一次部分初步设计

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参考《电力工程电气设计手册》和相应规程指出:

变压器三相绕组的接线组别、电压、相位、和系统一致,否则不能并列运行。我国110KV及以上的电压等级均为大电流接地系统,为取得中性点,所以都需要选择Y0的连接方式;因此,新建变电站的主变电力变压器采用“YN d11”的连接组别。

变压器的绕组容量的选择:变压器的绕组容量有:100/100、100/50、100/50等几种。对于110KV变压器总容量不大,其绕组容量对于造价影响不大,所以采用100/100的容量比。

作为电源侧,为保证向线路末端供电的电压质量,即保证在10%电压损耗的情况下,线路末端的电压应保证在额定值,所以,电源侧的主变电压按10%额定电压选择,而降压变压器作为末端可按照额定电压选择。所以,对于110KV的变电站,考虑到要选择节能新型的,110KV应该选115KV,35KV选10KV选10.5KV。

在110KV及以上的中性点直接接地系统中,为了减小单相接地时的短路电流,有一部分变压器的中性点采用不接地的方式,因而需要考虑中性点绝缘的保护问题。110KV侧采用分级绝缘的经济效益比较显著,并且选用与中性点绝缘等级相当的避雷器加以保护。10KV侧为中性点不直接接地系统中的变压器,其中性点都采用全绝缘。 无功补偿

无功补偿可以保证电压质量、减少网络中的有功功率的损耗和电压损耗,同时对增强系统的稳定性有重要意义。

1.无功补偿装置的类型

无功补偿装置可分为两大类:串联补偿装置和并联补偿装置。 目前常用的补偿装置有:静止补偿器、同步调相机、并联电容器。 2.常用的三种补偿装置的比较及选择

这三种无功补偿装置都是直接或者通过变压器并接于需要补偿无功的变配电所的母线上。

(1)同步调相机

同步调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行,它向系统提供无功功率而起到无功电源的作用,可提高系统电压。

装有自动励磁调节装置的同步调相机,能根据装设地点电压的数值平滑地改变输出或汲取的无功功率,进行电压调节。特别是有强行励磁装置时,在系统故障情况下,还能调整系统的电压,有利于提高系统的稳定性。但是同步调相机是旋转机械,运行维护比较复杂。它的有功功率损耗较大。小容量的调相机每千伏安容量的投入费用也较大。故同步调相机宜于大容量集中使用,容量小于5MVA的一般不装设。在我国,同步调相机常安装在枢纽变电所,以便平滑调节电压和提高系统稳定性。

(2) 静止补偿器

静止补偿器由电力电容器与可调电抗并联组成。电容器可发出无功功率,电抗器可吸收无功功率,根据调压需要,通过可调电抗器吸收电容器组中的无功功率,来调节静止补偿其输出的无功功率的大小和方向。静止补偿器能快速平滑地调节无功功率,以满足无功补偿装置的要求。这样就克服了电容器作为无功补偿装置只能做电源不能做负荷,且调节不能连续的缺点。

(3) 电力电容器

电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。它所提供的无功功率值与所节点的电压成正比。

电力电容器的装设容量可大可小。而且既可集中安装,又可分散装设来接地供应无功率,运行时功率损耗亦较小。可将电容器连接成若干组,根据负荷的变化,分组投入和切除。

综合比较以上三种无功补偿装置后,选择并联电容器作为无功补偿装置。

1.分组原则

(1)并联电容器装置的分组主要有系统专业根据电压波动、负荷变化、谐波含量等因素确定。

(2)对于单独补偿的某台设备,例如电动机、小容量变压器等用的并联电容器装置,不必分组,可直接与设备相联接,并与该设备同时投切。

对于110KV~220KV、主变代有载调压装置的变电所,应按有载调压分组,并按电压或功率的要求实行自动投切。

2.分组方式

(1)并联电容器的分组方式

等容量分组、等差容量分组、带总断路器的等差容量分组、带总断路器的等差级数容量分组。

(2)各种分组方式比较

①等差容量分组方式:由于其分组容量之间成等差级数关系,从而使并联电容器装置可按不同投切方式得到多种容量组合。既可用比等容量分组方式少的分组数目,达到更多种容量组合的要求,从而节约了回路设备数。但会在改变容量组合的操作过程中,会引起无功补偿功率较大的变化,并可能使分组容量较小的分组断路器频繁操作,断路器的检修间隔时间缩短,从而使电容器组退出运行的可能性增加。因而应用范围有限。

②带总断路器的等差容量分组、带总断路器的等差级数容量分组,当某一并联电容器组因短路故障而切除时,将造成整个并联电容器装置退出运行。

综上所述,在本设计中,无功补偿装置分组方式采用等容量分组方式。

并联电容器装置的基本接线分为星形(Y)和三角形(△)两种。经常使用的还有由星形派生出来的双星形,在某种场合下,也采用有由三角形派生出来的双三角形。

从《电气工程电气设计手册》(一次部分)表9-17中比较得,应采用双星形接线。因为双星形接线更简单,而且可靠性、灵敏性都高,对电网通讯不会造成干扰,适用于10KV及以上的大容量并联电容器组。

中性点接地方式:对该变电所进行无功补偿,主要是补偿主变和负荷的无功功率,因此并联电容器装置装设在变电所低压侧,故采用中性点不接地方式。10KV系统的中性点是不接地的,该变电站采用的并联电容器组的中性点也是不接地的,当发生单相接地故障时,构不成零序电流回路,所以不会对10KV系统造成影响。

现场经验一般按主变容量的10%~30%来确定无功补偿装置的容量。

此设计中两台主变容量共为50000KVA故并联电容器的容量为:5000KVAR~15000 KVAR为宜,在此设计中取并联电容器的容量12000 KVAR。

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