电气一次初步设计(7)

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式中 SH—厂用电高压计算负荷之和；SL—厂用电低压计算负荷之和 SC—厂用变压器分裂绕组计算负荷，kV·A；

Sr—分裂绕组两分支重复计算负荷，kV·A。 四、 电抗的选择

厂用工作变压器的电抗要求比一般店里变压器的电抗要大，这是因为要限制变压器低压侧的短路电流，否则将影响到电气设备的选择，一般要求电抗应大于10%，但是，电抗过大又将影响到厂用电动机的自启动。厂用工作变压器常采用分裂绕组，变压器正常工作时，其电抗较小，可改善厂用电动机的自启动能力；而分裂绕组出口短路时，则电抗较大，可有效的限制短路电流。

8 二次回路的设想

8.1、配电装置的设置

（一） 概述

配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备，保护和测量电器，母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能。

配电装置按电气设备装置地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为：由电气设备在现场组装的配电装置，称为配式配电装置和成套配电装置 （二） 配电装置的基本要求

配电装置是根据电气主接线的连接方式,由开关电器﹑保护和测量电器，母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。其作用是在正常情况下，用来接受和分配电能，而在系统发生故障时,迅速切断故障部分，维持系统正常运行。为此,应满足以下要求:

（1） 保证运行可靠 （2） 便于操作﹑巡视和检修 （3）保证工作人员的安全 （4） 力求提高经济性 （5） 具有扩建的可能 （三） 配电装置的设计原则

（1）节约用地；

（2）运行安全和操作巡视方便； （3）考虑检修和安装条件；

（4）保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行；

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（5）节约三材，降低造价； （6）安装和扩建方便。

配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑到设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距离，电气绝缘距离等因素而决定，对于敞露在空气中的配电装置，在各种间距中，最基本的是带电部分对地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，在这一距离下，无论为正常最高工作电压或出现内外过电压时，都不致使空气间隙击穿。

以下表中所列出各种间隔距离中最基本的最小安全净距，《高压配电装置设计技术规程》中所规定的A值，它表明带电部分至接地部分或相间的最小安全净距，保持这一距离时，无论正常或过电压的情况下，都不致发生空气绝缘的电击穿。其余的B、C、D值是在A值的基础上，加上运行维护、搬运和检修工具活动范围及施工误差等尺寸而确定的。 （四）配电装置的设计

110kV及以上多为屋外配电装置，35kV以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本电厂220kV采用屋外配电装置。

根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、早高型和高型等。 （1） 中型配电装置：中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作售货员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装检修方面积累了比较丰富的经验。

（2） 半高型配电装置，它是将母线及母线隔离开关抬高将断路器，电压互感器等电气设备布置在母线下面，具有布置紧凑、清晰、占地少等特点，其钢材消耗与普通中型相近，优点有：

① 占地面积约在中型布置减少30%； ② 节省了用地，减少高层检修工作量；

③ 旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路操作方便。缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。

（3） 高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的5%，但其耗钢多，安装检修及运行条件均较差，一般适用下列情况：

① 配电装置设在高产农田或地少人多的地区； ② 原有配电装置需要扩速，而场地受到限制； ③ 场地狭窄或需要大量开挖。

选择配电装置，首先考虑可靠性、灵活性及经济性。

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本次所设计的大型发电厂，对建筑面积没有特殊的要求，所以该厂采用普通中型配电装置。若采用半高型配电装置，虽占地面积较少，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多。

8.2、继电保护配置规划

（一） 概述

继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障，在此设计变电站继电保护结合我国目前继电保护现状突出继电保护的选择性，可靠性、快速性、灵敏性、运用微机继电保护装置及微机监控系统提高变电站综合自动化水平。 （二）变压器的保护

电力变压器是电力系统普遍使用的重要电器设备。它的故障将对供电可靠性和系统正常运行带来严重的后果,特别是大容量的变压器一旦因故障而损坏造成的损失会更大。因此必须根据变压器的保护的容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的保护。

变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障包括相间短路、绕组的匝间短路和单相接地短路；油箱外部故障包括引线及套管处会产生各种相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要由外部短路或过负荷引起的过电流、油面降低。 对于上述故障和不正常工作状态变压器应装设如下保护： （1） 主变压器的主保护

① 瓦斯保护

对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。

② 纵差动保护

对变压器绕组和引出线上发生故障，以及发生匝间短路时，其保护瞬时动作，跳开各侧电源断路器。对于6.3MVA及以上并列运行的电力变压器，应装设差动保护。 （2） 主变压器的后备保护

① 过电流保护

为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。

② 过负荷保护

对于6.3MVA及以上电力变压器，当数台并列运行或到那度运行，并作为其他负荷的备用电源时，因根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。 （三） 线路的保护

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220kV母线保护

220kV线路的安全运行，对整个电力系统有着相当重要的影响，所以，本工程为220kV线路保护：

① 高频保护 ② 过电流保护

8.3、无功补偿

（一） 概述

电力系统的无功功率平衡是系统电压质量的根本保证。在电力系统中,整个系统的自然无功负荷总大于原有的无功电源,因此必须进行无功补偿。合理的无功补偿和有效的电压控制,不仅可保证电压质量,而且将提高电力系统运行的稳定性、安全性和经济性。

无功补偿设备包括系统中的并联电容器、串联电容器、并联电抗器、同步调相机和静止型动态无功补偿装置等。 （二） 提高功率因数的意义

在用电设备中按功率因数划分，可以有以下三类：电阻性负荷、电感性负荷、电容性负荷。在用电设备中绝大部分为感性负荷。使用电单位功率因数小于1。功率因数降低以后，将带来以下不良后果：

（1） 使电力系统内电气设备的容量不能充分利用，因发电机和变压器电流是一定的，在正常情况下是不允许超过的，功率因数降低，则有功出力将降低，使设备容量不能得到充分利用。

（2） 由于功率因数降低，如若传输同样的有功功率，就要增大电流，而输电线路和变压器的功率损耗和电能损耗也随之增加。

（3） 功率因数过低，线路上电流增大，电压损耗也将增大，使用电设备的电压也要下降，影响异步电动机和其他用电设备的正常运行。

为了保证供电质量和节能，充分利用电力系统中发变电设备的容量，减小供电线路的截面，节省有色金属，减小电网的功率损耗、电能损耗，减小线路的电压损失，必须提高用电单位的功率因数。 （三）补偿装置的确定

（1） 同步调相机：同步调相机在额定电压±5%的范围内，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压，在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。

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改变输出（或吸收）无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，维修麻烦，施工期长。

（2） 串联电容补偿装置：在长距离超高压输电线路中，电容器组串入输电线路，利

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用电容器的容抗抵消输电线的一部分感抗，可以缩短输电线的电气距离，提高静稳定和动稳定度。但对负荷功率因数高（COS?＞0.95）或导线截面小的线路，由于PR/V分量的比重大，串联补偿的调压效果就很小。故串联电容器调压一般用在供电电压为35kV或10kV，负荷波动大而频繁，功率因数又很低的配电线路上。

（3） 静止补偿器补偿装置：它由静电电容器与电抗器并联组成电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率的静止补偿器，与同步调机相相比较，运行维护简单，功率 损耗小，但相对串联电容及并联电容补偿装置，其造价高维护较复杂。

(4) 并联电容器补偿装置：并联电容器是无功负荷的主要电源之一。它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，运行简便可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。由于它没有旋转部件，维护也较方便，为了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化，分组投入或切除。

本次设计从补偿的角度来选择，以上四种均能满足要求，但是从维护和性能的角度来考虑，选用并联电容器补偿装置比较合适。

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