DL T 5155-2002(条文说明) 220kV-500kV 变电所所用电设计技术规程.pdf
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1、p DL 中华人民共和国电力行业标准DL/T 5155 - 2002 220kV500kV变电所所用电设计技术规程条文说明主编部门:国家电力公司华东电力设计院批准部门:国家经济贸易委员会T ;咆jJ必眠d2002北京次目所用电接线.39 所用变压器选择46短路电流计算及电器、导体的选择.51 所用电设备的布置58 所用电系统的继电保护、控制、信号、测量及自动装置6338 A吨气drO句foo4所用电接线4.1所用电源4.1.1本条引自SDJ2-88第4.3.1条。装设两台容量各按全所计算负荷选择的工作变压器,是为了保证所用变压器的相互切换和轮换检修。1992年调查的44个220kV变电所中,绝
2、大多数都是两台工作变压器分列运行相互备用,只有少数几个是一台工作一台明备用方式。调查的44个变电所,共运行499变电所年,发生所用电全停事故34次,事故率为0.07次(变电所年);其中30个设置两台所用变压器且分列运行的变电所,运行323变电所年,发生全停事故19次,事故率0.06次(变电所年),平均约17年全停一次;而所用变一台工作一台备用的4个变电所,只运行20变电所年,全停事故3次,事故率为0.15次(变电所年),平均6.7年就全停一次,全停事故率为两台工作变压器分列运行的2.55倍。另据1983年调查资料,所用变一台工作一台备用的8个变电所,全停事故率高达0.26次(变电所年)。经验证
3、明,装设两台容量相同且分列运行相互备用的所用工作变压器,既保证了必要的可靠性和灵活性,又不使所用电接线过分复杂,对大多数220kV变电所都是合适的。两台所用工作变压器的引接方式要根据具体情况确定,当设有两台或以上主变压器时,首先应分别由两台主变压器的低压侧引接,这种方式具有经济、可靠的特点,已建220kV变电所也都是这样引接的。当只有一台主变压器时,其中一台所用工作变压器由所外电源引接,一般宜设专用线路,或由有电源的联络线引接,以提高供电的可靠性;如果能从所外引人足够容量的380V可靠电源39 时,也可只装设一台由所内引接的工作变压器。4.1.2 按SDJ2-88第4.3.2条补充改写。考虑到
4、330kVSOOkV变电所的重要性及所用变压器轮换检修的要求,有必要较220kV变电所提高设计标准。故本条规定除所用工作变压器之外,应再设一台专用的所用备用变压器。已建330kVSOOkV变电所,基本是按这一原则设计的。按照23台(组)SOOMVA800MVA主变压器设计的SOOkV变电所,其所用电系统多数都是两台工作变压器及一台所外可靠电源引接的备用变压器,各台所用变压器的容量相同;也有远景3台(组)主变压器的SOOkV变电所,是按容量相同的3台所用工作变压器及一台所用备用变压器设计的,所用变压器均按全所计算负荷选择。华北及华东等地区的大城市规划设计的远期为4台(组主变压器的大型SOOkV变
5、电所,主变压器总容量达4000MVA6000MVA,近期装设两台(组)750MVA1500MVA的主变压器。主变压器单台容量的增大和其台(组)数的增多,加之远、近期主变压器容量和台(组)数的不同,使所用工作变压器容量和台数的选择配置可以有与上述已建变电所相同或不同的设计方案。为使具体工程设计有进行技术经济比较,合理配置的灵活性,故本条只规定工作变压器不宜少于两台,每台工作变压器的容量宜至少考虑两台(组)主变压器的冷却用电负荷。这样,工作变压器的台数就可在2台4台间合理确定。初期设置与以后扩建的工作变压器在容量上可以相同,也可以不同,但专用备用变压器的容量应与最大的工作变压器容量相同,以满足能够
6、替代任一台工作变压器这一要求。初期一台(组)主变压器,属于过搜阶段。从已建一组主变压器的SOOkV变电所来看,其运行时间短则3年5年,长则约10年左右。斗山变电所在一组主变压器期间除所内引接一个所用电源外,还同时引接了两个所外电源,过渡运行约3年中未发40 生过所用电全停事故。PY变在过渡期间仅两个所用电源(所内、所外各一个),且采用所内电源工作,所外电源备用的运行方式,运行5年左右曾发生所用电全停事故2次,皆因所用馈线回路短路,越级跳开工作变压器低压总开关,而所外备用电源自投镀置又不动作引起,皆非所用电源本身故障所致。初期只设两个所用电源(所内、所外各一个)的绍兴变也安全运行达3年以上。初期
7、除一个所内电源及一个所外电源外,另设置备用柴油发电机组的已建500kV变电所,有早期的凤凰山变电所、双向变电所及以后的繁昌、江者5江门变电所等。1989年东北电力设计院瀚制的500kV变电所通用设计明确地说明:“在初期工程中配置二个所用电源,一个取自主变压器三次侧,另一个取自所外,并预留由2号主变压器三次侧取第三个所用电源。已建成的500kV变电所,一般均能取得较可靠的所外电源,故本通用设计未考虑配置柴油发电机组的方案。”根据运行经验及上述500kV变电所通用设计的设计原则,故本条规定在初期只有一台(组)主变压器时,除所内电源外,应再设置一台由所外可靠电源引接的所用工作变压器。初期它与所内电源
8、同时供电分列运行互为备用;待扩建第二个所内电源后,该所外电源改作专用备用电源。鉴于有些柴油发电机组曾经发生过轴瓦发热、起动失灵等故悻,可靠性差,故初期在有一台所外可靠电源时,宜不再装设柴油发电机组作备用电源。4.2 所用电接线方式4.2.1对照明及动力负荷联合配电的中性点直接地的三相四线制,是国内习惯采用的低压配电方式。4.2.2本条系按SDJ2-88第4.3.3条改写。据调查,绝大多数220kV500kV变电所均为两台所用工作变压器的单母线分段接线,且为分列运行。工作变压器分列运行,可限制故障范围,提高供电可靠性,也利于限制低压侧的短路电流以选择轻型电器。特别是可以避免两台所用变并列时,41
9、 段母线短路或者馈线出口故障而越级跳闸,可能引起的两台所用变同时失电的全停事故。另外,两台所用变压器一台工作一台明备用的方式,同样也不够可靠,4.1.1条说明中巳述及,这种方式的所用电全停事故率远高于两台所用变压器分列运行方式。因此,本条规定采用按工作变压器划分的单母线接线,即每台工作变压器各接一段母线。当有两台工作变压器时,即为通常的单母线分段接线;设多台工作变压器时,可接成单母线多段。相邻工作母线间,分段或联络断路器的设置,是为了在任一段母线所接的电源(包括备用变压器)切除的情况下,仍可由相邻母线段取得电源,以保持该母线负荷的继续供电。对于互为备用的各工作变压器,母线分段或联络断路器是否装
10、设自投装置,历来有两种不同意见。根据对本规程送审稿的审查意见,本条作出了不宜装设的规定。但分段或联络断路器如果装设自投装置时,也应满足8.3.1条的要求。4.2.3 上条巳规定各所用工作变压器之间宜分列运行,故本条要求当任一台工作变压器退出运行时,专用备用变压器应能自动切换取而代之,以保证仍由两台(或多台)所用变压器分列运行继续供电。4.3 所用电负荷的供电方式4.3.1 所用动力、照明负荷较少,供电范围小距离短,故一般均由所用(中央)配电屏直接配供。为保证供电可靠性,对重要负荷应采用双回路供电方式,例如对主变压器冷却装置、消防水泵及断路器操作负荷等。4.3.2 国家标准GBIT6451三相油
11、浸电力变压器技术参数和要求规定:对于强油风玲和强油水冷的变压器,制造厂须供给冷却系统控制箱,并满足当冷却系统的电源发生故障或电压降低时,应自动投入备用电源。据此,为避免多重设置自动切换而可能引起的配合失误,故本条强调只应在冷却装置控制箱内进行双回路电源线路的自动切42 换,双回电源线路始端操作电器上不应再设自投装置。对由单相变压器组成的变压器组,按组设置双回路电源,将各相变压器的所有用电负荷(冷却器、有载调压机构、带电滤油装置等)接在经切换后的进线上,可以大量减少所用配电屏的馈线回路数,从而压缩配电屏需要数量。4.3.3 500kV变电所的主控制楼等建筑物多数都布置在所前区靠近配电装置侧,而所
12、用电设施多靠近主变压器布置。在这种情况下,为提高供电可靠性,减少电缆长度,方便运行操作,宜在建筑物内设置向楼内负荷配电的专用配电屏,由所用电设施引人互为备用的双回路向专用屏供电。4.3.4实践证明,各级电压配电装置分别设置由所用电中央配电屏的两段母线各引回路构成的断路器、隔离开关交流动力环形供电网络,能够保证供电的可靠性与灵活性,可以缩小电源线路故障时受影响的范围。解环用的刀开关可设置在配电装置的两端或中间的适当间隔,并考虑方便于间隔的扩建。为了不过多增加所用电馈线回路的数量及相应的配电屏数量和电缆长度,也可分别在各级电压的配电装置内,设置引人双回路电源进线的专用配电箱,向各间隔的断路器操作负
13、荷供电。但是,不宜采用由中央配电屏直接以单回路向负荷辐射供电的方式。当两台变压器的电压相位不满足并联运行条件时,为避免误合环形供电网络的解环用刀开关,造成两台所用变的并列运行,应采取防止并列运行的措施。4.4 交流不停电电源4.4.1 据调查,500kV变电所中不停电电源的配置情况大致如下:1 不同负载分散配置方式:多数变电所只对微机监控(测)装置、远动终端等,分别单独配置了lkVA3kVA的单相成套UPS装置,一般采用的是进口产品;对变送器、组合信号系统43 及自动记录仪等则由变电所直流系统和逆变器联组供电。有的变电所,上述成套的UPS装置也由直流系统和逆变器组取代。2全部负载统一设置方式:
14、平武工程等,全所统一设置了由国外引进的UPS,运行情况较稳定。有的工程采用变电所直流系统配多台逆变器(一般三台)构成三段母线的不停电电源系统,每段母线各自带一部分负荷,每台逆变器均按100%负荷选择。三段母线间设有分段刀开关,正常时各逆变器分列运行。但逆变器质量不够稳定,故障率较高。因此,对于不停电电源系统的型式宜首先选用成套四S装置。对于不停电电源的配置方式(集中抑分散)宜按工程具体情况及地区的运行经验确定。4.4.2 UPS装置分为在线式和后备式两种。在线式的工作方式是正常交流输入经整流及逆变后输出交流,交流输人失电或整流部分故障时,原处于浮充运行的蓄电池组立即无切换地经逆变器输出交流。微
15、机监控(测)系统应选用在线式,以保证当正常交流电源消失后元需切换,并在一定时间内仍能维持计算机的工作。500kV变电所微机监控(测)系统设计技术规定要求采用在线式,并规定备援时间应不小于15min。国标GB7260-81不间断电源设备对UPS的稳压稳频性能的规定:1 输出电压总波形失真度应不超过5%;2输出电压稳定精度应符合:1)稳态运行时输出电压偏差不应超过额定值的2%;2)在负载突变时(额定负载的0-50%一100%),或有其他干扰因素影响等动态情况下,输出电压的允许偏差为额定值的8%,并应在lOOms以内恢复至额定值的2%。3 稳态条件下输出频率的偏差应在额定值的1%以内。上述规定性能均
16、高于微机监控(测)系统及变送器等对电压和频率稳定精度的要求。采用国产逆变器供电的工程调试中,曾发生打印机启动冲击时,电压突降幅度达20%30%,致使微44 机脱扣停运的事件。因此,对于逆变器在负载突变情况下的动态性能,也应提出要求。4.4.3 我国产品标准规定UPS可在100%额定电流连续运行,并规定有一定的短时过载能力,即:125%额定电流lmin,150%额定电流10s。为保证计算机负载的稳定运行,特别是当负载突变时,例如冲击电流很大的几台打印机同时启动打印时,输出电压下降仍能保持在计算机许可的范围内,故在选择UPS的容量时应留有一定的裕度。上海计算技术研究所介绍,计算机用UPS的容量最好
17、是2倍于所带负载,即最大负载宜为UPS额定容量的60%左右。高压电器通讯(1992-2)载文介绍:UPS的最大启动负载最好控制在其额定输出功率的80%之内;对于正弦波输出的四S,当负载小于其额定输出功率的30%时,其输出波形失真度一般会稍有增大;实践证明,对绝大多数UPS电源,将其负载控制在30%60%UPS装置额定输出功率范围内,为最佳工作方式。45 5 所用变压器选择5.1 负荷计算及容量选择5.1.1 负荷计算的原则系参照火力发电厂厂用电设计技术规定。连续运行的设备,不论是经常运行的,还是不经常运行的都应予以计算。不经常短时及不经常断续运行的设备,由于其运行时间较短,且又是不经常运行的,
18、考虑到变压器的过负荷能力,故此类负荷可不予计算。5.1.2 负荷计算一般均采用换算系数法。将负荷的额定功率千瓦数换算为所用变压器的计算负荷千伏安数,电动机负荷的换算系数一般采用0.85,电热负荷及照明负荷的换算系数取1。随着微机控制、微机保护的采用,变电所建筑面积在减少,使照明负荷也在减小,其对所用变压器容量选择的影响也相对减小,可不再考虑照明器的功率因数换算。变电所设计历来按上述方法选择所用变压器,调查中未闻有容量偏小的情况,可见换算系数法是可靠的。关于北方地区冬季采暖用电锅炉电源的设置,一般有以下几种供电方式,可根据运行经验及具体情况灵活采用。工程采用的电锅炉容量一般为150kW。1 由所
19、用工作变压器供电。每台变压器供一台电锅炉,变压器容量按计人一台电锅炉的功率进行选择。2 由专用备用变压器供电,或另外专门设置电锅炉变压器。华北及东北采用这两种方式的较多。按照计算负荷选择所用变压器容量时,如电动机容量(kW)在变压器容量(kVA)的20%以上,应验算最大容量的电动机正常起动时,所用电母线电压不低于额定电压的80%,电动机端电压不低于额定电压的70%,电动机成组自起动时,所用电母线电压应不低于60%。46 电动机起动时母线电压计算:单台电动机正常起动或成组电动机自起动,均可用按元件电抗比例法简化导出的下式进行计算。式中标么值的基准电压取0.38kV,基准容量取所用变压器额定容量S
20、e(kVA) Um = Uol(l + S Xb) S = 51 +Sq S _ Ka Pd - q Se.d .Sd 式中:Um电动机起动或自起动时所用电母线电压(标么值);Uo一一所用电母线空载电压(标么值),对无激磁调压变压器取1.05,对有载调压变压器取1.1;xb一一所用变压器电抗(标么值);s一一所用电负荷(标么值);S1一一电动机起动前,所用电母线上已带的负荷(标么值),失压自起动或空载自起动时,S1=O; Sq一一起动或自起动电动机的容量(标么值);Kq一一电动机起动电流倍数;pd一一起动或自起动电动机额定功率(kW);T/d CDS归一一电动机额定效率和额定功率因数的乘积,对
21、自起动可取0.8。5.2 型式及阻抗选择5.2.1 降低运行中的能源损耗是基本的设计原则。目前国产油浸变压器的性能情况大致如下:7型系列原是按国标GB6451-86性能参数生产的产品,其性能为20世纪70年代80年代初水平。9型系列是其后的全国统一设计产品,其损耗较7型约降低10% 20% (对于lOOkVAlOOOkVA)。47 8型系列是低压采用宿式绕组的产品,具有损耗低(相当于9型产品)、外形尺寸小(630kVA及以上小于9型)及温升均匀等优点。GB/ T 6451-1995,对变压器损耗等技术参数的要求又有所提高改善。设计中应采用满足现行国标规定要求的低损耗产口口口。干式变压器具有体积
22、小、阻燃性能好、损耗低、噪声小、维护工作量小等优点。然其价格较高,约为同容量油浸变压器的2.53倍。地下变电所、市区变电所等防火要求高、布置条件受限制时,宜采用干式变压器。5.2.2与Yyn联结变压器比较,切n联结变压器的零序阻抗大大减小了,其值约与其正序阻抗相等,使单相短路电流增大,缩小了与三相短路电流的差异。这不仅可直接提高单相短路时保护设备的灵敏度,利于保护设备与馈线电缆截面的选择配合;而且可简化保护方式,一般情况下不需装设单独的单相短路保护,可以利用高压侧的过电流保护兼作低压侧单相短路保护。Dyn联结变压器的三角形绕组,为三次谐波电流或零序电流提供了通路,使相电压更接近正弦波,改善了电
23、压波形质量;另外,当低压侧三相负荷不平衡时,这种联结的变压器不会出现低压侧中性点的浮动位移,保证了供电电压质量。因此,宜选用Dynll联结的变压器。GB50052-95供配电系统设计规范规定,对低压配电宜选用Dynll联结的配电变压器。国内生产低损耗油浸及干式变压器的多数厂家,均有问nll联结的产品供应,价格与Yyn变压器相同。关于Dynll联结的有载调压变压器的配套用分接开关,500kV金华变电所的800kVA及500kV常州变电所lOOOkVA所用变压器,均配套采用了上海华明开关厂生产的352.5% 分接开关。关于并联切换,上海南桥变电所互为备用的两路所用电源的48 35kV电压相位,由于
24、历史原因存在有相位差。致运行中并联切换时,曾发生因环流而使两路电源同时跳闸的事故。因此,如果两台变压器低压相位难以一玫,则应采取防止并联切换的措施。由于低压电器对短路电流的承受能力是按单台所用变压器的短路电流选择的,故也应防止变压器并列运行。5.2.3选择所用变压器阻抗应考虑的因素有:低压电器对短路电流的承受能力,最大电动机起动时的电压要求,运行时由阻抗引起的电压波动等。当采用标准规定阻抗时,对于所用电系统来说,后两方面的要求较厂用电系统更易满足,故本条参照火力发电厂厂用电设计技术规定中低压厂用变压器的阻抗选择原则而定。据估算,容量在lOOOkVA及以下Ud=4%4.5%的6kVlOkV普通变
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