关键词:
接线设计原则(精选七篇)
接线设计原则 篇1
本文中的主接线盒和中性点接线盒主要适用于国内中小型三相同步电机,电机冷却器采用上置式,即冷却方式为IC81W,接线盒一般为厂内自制。
主接线盒是电机动力源(针对同步电动机)或输出功率(针对中性点接线盒)的接口。中性点接线盒是用于保护电机的接口,两者都属于高压接线盒。随着电机技术的发展,电机附带的接线盒不再是仅仅用户接线,而是将电机的部分保护设备也安装在接线盒内,提高电机在同行内的优越性。自制的主接线盒和中性点接线盒一般采用钢板焊接结构,由接线盒座、密封垫、出线板(层压板材质),出线母排、出线母排夹紧装置、电流互感器(用户特殊要求)、电压互感器(用户特殊要求)、避雷器(用户特殊要求)、加热器(用户特殊要求)、接线盒盖、接地柱、接地牌、出线板组成。
2 主接线盒和中性点接线盒的设计原则
根据电机的外形图,确定主、中性点接线盒的大致外形尺寸,外形尺寸的确定要兼顾以下几条:
2.1 接线盒不能太靠机座上方和端部。靠上容易造成接线盒与冷却器干涉,太靠机座端部容易与机座端板干涉。
2.2 在空间允许的条件下,考虑到6kV级和10k V级的通用性,接线盒内的最小电气间隙≥120mm,爬电距离≥160mm。
2.3 避免主接线盒与冷却器进、出水口位于电机的同侧。
2.4 以下介绍接线盒各个部件的设计原则。
2.4.1 接线盒座。同步电机用的主接线盒和中性点接线盒都是普通型(非防爆),接线盒座一般都采用钢板焊接而成。一般接线盒内安装的东西较少,选用较薄的钢板即可。 (1) 与机座连接的法兰框板材厚度一般选6mm~10mm,法兰框承载整个接线盒的重量,接线盒尺寸小时可选用较薄的板材,接线盒规格较大时选用较厚的板材。法兰上需要加工相应光孔,将接线盒固定在机座上。 (2) 接线盒座内需要在腔内焊接一定的三角板筋,用于加强接线盒的强度。 (3) 接线盒座的顶板和侧板一般选用5mm~8mm的钢板,主要取决于接线盒内安装部件的重量,保证部件安装后接线盒不会由于部件的自重发生变形即可。板材选择过厚,会增大整个接线盒的重量,而且显得笨重。且在顶板上需要焊接两个吊环便于接线盒的拆装。 (4) 接线盒座中需要焊接安装夹紧装置的支架,支架一般采用5mm扁钢弯成或焊成,支架的尺寸需要根据夹紧装置的总高度选择,尽量借用以前用过的,支架的总高一般比夹紧装置的总高高5mm,宽度比夹紧装置宽4mm~6mm。支架的数量取决于出线母排的长度,出线母排较长时,一般放两组4个,具体布置见后续出线母排部分的介绍。 (5) 接线盒座的前端法兰框一般选用8mm~10mm的钢板,法兰框上一般加工M8-6H或M10-6H的螺纹孔。 (6) 接线盒座内必须焊接接地柱,接地柱一般选用通用件焊接于正视于接线盒时右手侧的左下方。 (7) 接线盒座的底板一般选用6mm~8mm的钢板,底板上需要加工螺纹孔以固定出线板,如果太薄,加工的螺纹孔螺牙过少,连接不可靠,且容易损伤。一般底板上加工M6-6H或M8-6H的螺孔。
接线盒座上所有的孔必须在焊接完成后加工,不允许加工后再焊接,否则会造成焊接后孔移位,无法装配。接线盒座设计时应棱角分明,大方美观。
2.4.2 接线盒盖。接线盒盖如无特殊要求,均由5mm厚的钢板上焊吊环组成,盒盖上需要加工与盒座对应的光孔,将其固定在接线盒上。接线盒盖的尺寸迎合相应的接线盒外形尺寸一致。
2.4.3 绝缘出线板。出线板用10mm厚的层压板3240制成,外形尺寸和机座上的接线盒座板相同。出线板周边钻有和接线盒座板相应的光孔,板中间开有定子电缆的出线孔,孔分为3组,每组孔数量根据定子每相的出线电缆根数确定。孔的正下方刻有U1、V1、W1(主接线盒用)和U2、V2、W2(中性点接线盒用)永久性标记,便于用户接线时确认相序。
2.4.4 密封垫。用于绝缘或密封。一般用橡胶板3/XH-21制成,采用法兰结构形式,周边钻有相应的光孔,大小与密封或绝缘处的平面尺寸相同,当尺寸较大时允许以燕尾槽的形式拼接而成,机座接线盒座板与定子出线板之间垫一层,出线板和接线盒之间垫一层,接线盒盖和接线盒之间垫一层,出线底板和接线盒之间垫一层。
2.4.5 橡皮线套。安装在绝缘出线板中间的出线孔处,用于保护定子出线电缆,一般用橡胶XH-21制成。根据电子电缆的直径选择不同规格的橡皮线套。橡皮线套可进行通用化设计,如有特殊规格时可参考结构进行类比设计。
2.4.6 接线头。标准件,装在定子电缆端部,用于与出线母排连接。
2.4.7 夹紧装置。一般由层压板3240制成,分为上下两部分,两部分之间开有方槽,两部分用较长的螺栓把合到一块,用于将出线母排固定在接线盒内,夹紧装置装在接线盒座内的支架上,夹紧装置的总长一般比接线盒座的内腔尺寸小3mm~5mm,总高比支架低5mm,保证夹紧装置能装在接线盒座内。夹紧装置的数量取决于出线母排的长短,当出线母排尺寸较大时需要两组夹紧装置,否则,只需要一组。
2.4.8 出线母排。接线盒中的出线母排一般采用铜母线TMR或TMY,便于折弯。铜排截面积的大小根据定子相电流的大小确定,一般出线母排的载流量≤3A/mm2,铜排要按GB/T5585.1中规定的规格选取,特殊规格原则上不允许采用。铜母线折弯成型后(一般折成“Γ”形),在外端需包扎云母带,云母带单边厚度不小于2mm,增大相间的爬电距离。云母带包扎完成后需在最外层刷绝缘漆,以增强母排的绝缘性能。折成“Γ”形的铜排两端要预留一定的长度不包绝缘,但需要镀银处理,用于和用户接线。
2.4.9 接地牌。用铆钉铆于接地柱附近,标记接线盒接地位置,材质一般为不锈钢,每个接线盒必须有一个接地牌。
2.4.1 0 底部出线板。用户电缆线引出口,一般在出线底板上用户钻孔后将电缆接入接线盒,考虑到涡流效应,出线板用不锈钢或层压板制成,出线板和接线盒之间需垫一层密封垫。
2.4.1 1 紧固件。除安装紧固件外,涉及导电的紧固件必须用铜螺栓、铜螺母和镀银垫圈。
2.4.1 2 接线盒的包装。主、中性点接线盒发货时一般都要从电机上拆下来单独包装。一般采用木箱包装,每个接线盒一个包装箱,接线盒在包装箱内牢固,四周塞满弹性缓冲物,不允许在运输过程中晃动,以免造成接线盒的损伤。典型的主接线盒(图1)和中性点接线盒(图2)示意图见下:
以上简要介绍了国内中小型三相同步电机用自制主接线盒和中性点接线盒最基本的设计原则,各企业可结合各自的实际情况参考设计。
摘要:本文主要介绍了国内中小型三相同步电机用自制主接线盒和中性点接线盒的用途、结构及基本设计原则。
关键词:三相同步电机,主接线盒,中性点接线盒,电气间隙,爬电距离
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接线设计原则 篇2
随着我国电气化铁路的飞速发展,牵引变压器(牵引变)接线方式多样化,使原有的供电系统模型发生变化,对继电保护整定计算工作提出了新的要求。对110 kV线路距离保护在V/V接线牵引变低压侧短路时的测量阻抗进行分析,并对电气化牵引负荷性质进行分析,指出牵引负荷对距离保护的影响,为继电保护整定计算提供了理论依据。依据《3 kV~110 kV电网继电保护装置运行整定规程》(简称整定规程),进一步提出了相间距离保护和接地距离保护针对V/V接线牵引变及牵引负荷的整定原则,防止了继电保护误整定事故的发生,从继电保护整定计算方面保障了电网的安全供电及供电的可靠性。
1 V/V接线牵引变低压侧短路时测量阻抗分析
1.1 V/V接线牵引变参数模型
110 kV电气化牵引变电站采用V/V接线牵引变供电时,以两相向不同方向的电机车供电。其接线方式有以A相、B相、C相作为连接相3种,以B相为连接相的牵引变等值电路如图1所示。由于V/V接线牵引变为两相绕组变压器,短路阻抗不对称,所以其阻抗参数计算与普通三相绕组变压器有所不同。因此,要进行V/V接线牵引变等值阻抗计算,首先要建立其参数模型[1,2]。
对于两相绕组V/V接线变压器,其短路阻抗均是以本身单相容量为基准的标幺值,见式(1):
式中:Uk%为以单相容量为基准的短路电压百分值;Se为变压器单相额定容量;Ue为额定线电压;XΩ为每相阻抗欧姆值。
换算为同一基准容量Si的电抗标幺值,见式(2):
式中:Sj为基准容量。
因此,图1中的Xa、Xc阻抗标幺值可以按照式(2)进行计算,B相阻抗标幺值为0,当V/V接线变压器的2个单相变压器容量不同或短路电压百分值不等时,图1中的Xa、Xc阻抗值也会不同。
电气牵引系统示意图如图2所示,为电源电势;为三相电流;,其中,ZXT为系统正序等值阻抗,ZL为线路正序阻抗,XT为V/V接线变压器A、C相正序阻抗,即按牵引变两相正序阻抗相等考虑。
1.2 三相短路时测量阻抗分析
如图3所示,在V/V接线牵引变低压侧发生三相短路时,用基尔霍夫电压定律对回路Ⅰ、Ⅱ分别列方程,同时因短路时零序电流为0,列出相应方程组(3)。
解方程组(3),三相电流的计算如下:
加入相间阻抗继电器的电压应为两故障相的相间电压,加入继电器的电流应为两故障相相电流之差,即采用零度接线方式[3],相间阻抗继电器的测量阻抗计算结果如下:
加入接地阻抗继电器的电压应为故障相的相电压,加入继电器的电流应为故障相的电流与电流之和,为零序电流,K为零序电流补偿系数,即采用带零序电流补偿的接线方式。接地阻抗继电器的测量阻抗计算结果如下:
1.3 两相短路时测量阻抗分析
以V/V接线牵引变低压侧AB两相短路为例进行计算,列出故障时边界条件见方程组(7),示意图如图4所示。
解方程组(7),计算三相电流如下:
相间阻抗继电器的测量阻抗计算如下:
接地阻抗继电器测量阻抗的计算如下
BC两相短路或CA两相短路故障时,同理可以分析其故障电流和阻抗继电器的测量阻抗,与AB两相短路故障计算方法相同。
1.4 故障量的分析
通过对V/V接线牵引变低压侧三相及两相短路故障的分析,可以看出在牵引变低压侧发生所有不同类型故障时其三相短路电流均不对称,有很大的负序电流,无零序电流。阻抗继电器的测量阻抗也不能反应为线路阻抗与牵引变阻抗之和,多数相间阻抗继电器与接地阻抗继电器的测量阻抗值与背侧系统阻抗有关系[4],并且最大灵敏角相对于牵引变阻抗角也有偏移。
因供电系统中变压器阻抗远大于系统阻抗及线路阻抗(对很长线路不适用),因此可依据该规则对阻抗继电器的测量阻抗进行近似分析,同时不考虑测量阻抗偏移角的情况,阻抗继电器在不同短路故障时的最小测量阻抗近似值如表1所示。
由表1可以看出,三相短路时相间阻抗继电器的测量阻抗最小,近似于,三相短路时接地阻抗继电器的测量阻抗最小,近似于,即相间与接地阻抗继电器的最小测量阻抗可以近似为。
2 牵引负荷性质分析
牵引列车从供电系统取用的电能随着列车数量、路况、运行图、司机操作技术等因素的变化,导致功率因数经常发生变化。同时由于部分牵引变电站所配置的补偿装置难以随负荷波动瞬时动态调整负荷的功率因数,造成牵引负荷阻抗角偏大,经常接近线路阻抗角。对某110 kV牵引专线的负荷阻抗角实测如表2所示,不同时段负荷阻抗角基本上都在70°~80°之间。
在牵引负荷供电过程中,机车在过电分相时会出现过电流现象,其过电流水平有可能达到机车正常运行电流的5~7倍,属于冲击负荷特性,过电流会影响到110 kV线路的相间距离Ⅲ段和接地距离Ⅲ段保护的正确动作。
3 距离保护整定原则分析
在整定规程中,相间距离与接地距离保护的整定原则基本上是一样的,区别仅在于接地距离保护在计算时取稍小的可靠系数,在进行定值配合计算时助增系数取正序助增系数和零序助增系数中的最小值[5],而相间距离保护选取正序助增系数的最小值。因此,对下文中的距离保护整定原则同时适用于相间距离保护和接地距离保护。
3.1 距离Ⅰ段保护整定原则
对于单线路变压器接线方式,距离Ⅰ段保护按伸入线末变压器内部,但不应超出变压器其它侧整定,对V/V接线牵引变则需躲过阻抗继电器的最小测量阻抗,Ⅰ段阻抗定值的计算见式(11):
式中:KK为可靠系数,取为0.8~0.85;KKT为可靠系数,取为0.7。
3.2 距离Ⅱ段保护整定原则
距离Ⅱ段保护应按躲过相邻变压器其他侧母线整定。对V/V接线牵引变则需躲过变压器低压侧故障时最小测量阻抗,Ⅱ段阻抗定值的计算见式(12):
式中:KZ为助增系数。
3.3 距离Ⅲ段保护整定原则
110 kV线路距离Ⅲ段保护按可靠躲过本线路事故过负荷最小阻值,并力争对相邻元件有远后备整定。距离Ⅲ段保护要躲过最大负荷电流,同时满足远后备灵敏度的要求,是基于负荷电流阻抗角与系统故障时的测量阻抗角相差较大为基础的。按照《电力系统电压和无功电力管理条例》中的要求,“高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户功率因数为0.90及以上,其他100 kVA(kW)及以上电力用户和大、中型电力排灌站功率因数为0.85及以上”,一般情况下用电负荷阻抗角小于31.8°,线路的正序阻抗角在70°~80°之间,阻抗角相差较大,距离保护可以满足运行要求。但对于牵引负荷,通过上述负荷性质的分析,由于不能保证无功补偿达到瞬时性或未安装无功补偿装置,造成在运行时其负荷阻抗角很接近系统故障时阻抗继电器的测量阻抗角,当距离Ⅲ段阻抗定值按照远后备灵敏度的要求进行整定时有可能引起保护误动作。因此对于该类负荷,距离Ⅲ段阻抗定值应按照躲过最大负荷电流整定,最大负荷电流的选取应考虑牵引负荷电流的综合冲击倍数[6],防止110 kV线路距离Ⅲ段保护误动作。通过上述分析,距离Ⅲ段保护阻抗定值的计算如下:
式中:,KCH为冲击电流倍数,一般可取为1.5~2,该系数由牵引用户提供;U为额定运行电压;Le为牵引变额定电流。
4 结论
通过对电气化铁路常见V/V接线牵引变接线特点的分析,对牵引变低压侧发生各种故障时110 kV线路接地距离及相间距离保护阻抗继电器测量阻抗的分析,依据分析结论对整定规程中110 kV线路相间距离、接地距离保护的整定原则进行了修正,给出了具体的整定计算原则及公式,确保了继电保护定值整定计算的正确性,在实际应用中运行良好。
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关于小型热电厂主接线设计的探讨 篇3
本文以新兴铸管 (新疆特钢工程) 2x30MW煤气综合利用发电工程为例浅谈小型热电厂电气系统接线的设计。
一、电厂接入系统及电力平衡
新兴铸管公司现由110k V总降压变电站供电。本工程发电接入110k V总降压变电站, 距离约500米。110k V总降现装有2台电力变压器, 分列运行, 10k V为单母线分段接线。
本工程发电机装机容量2×30MW, 发电容量60MW, 电厂建成后, 扣除厂用电约5.7MW, 预留6路直配电, 剩余发电容量全部与厂区110k V总降系统并网。
发电机出口电压为10.5k V, 两台机组分别采用一回10k V电缆线路接入主控楼10k V配电装置母线, 10k V配电装置母线采用单母线分段接线, 10k V配电装置分别以一回电缆出线接入110k V总降的1, 2号主变10k V侧母线, 与系统并网。
二、电气主接线
根据新兴铸管公司提供资料, 110k V总降10k V侧系统只考虑分列运行, 最大运行方式下短路电流为25k A。经计算单台发电机提供短路电流为14.98k A。电气主接线方案比较。
方案一:在10k V并网联络线出口加装10%限流电抗器, 两台发动机分列运行, 经计算发电机出口10k V母线侧最大短路电流为27.64k A, 系统侧10k V最大短路电流为34.53k A。
方案二:在发电机出口加装10%限流电抗器, 两台发动分列运行, 发电机出口10k V母线侧最大短路电流为34.05k A, 系统侧10k V最大短路电流为34.48k A。
方案三:在10k V并网联络线出口加装16%限流电抗器, 两台发动允许并列运行, 发电机出口10k V母线侧最大短路电流为37.59k A, 系统侧10k V最大短路电流为38.09k A。
方案四:在发电机出口及母联处分别加装18%限流电抗器, 两台发动允许并列运行, 发电机出口10k V母线侧最大短路电流为36.7k A, 系统侧10k V最大短路电流为37.2k A。
设计推荐方案一:在10k V并网联络线出口加装10%限流电抗器, 两台发动机分列运行。
两台发电机分别接于10k V I、II段母线上, 母线之间设置专用母线分段断路器。两段母线分别由一回10k V电缆联络线经限流电抗器接入110k V总降, 与系统并网运行。正常两台发电机分列运行, 母联回路断开。只有当一路联络线故障且单台发动机工作时才允许母联合闸。
在线路中加装限流电抗器后也将产生如下共性问题:
a.电抗器长期串联在供电系统中, 将产生巨大的电能损耗;
b.较大电动机启动时, 电抗器上的电压降会加剧, 将影响其他负荷运行及系统并网侧电压;
c.电抗器强大的漏磁场将使周围的金属构架, 钢筋混凝土产生附加热损耗和振动, 影响运行寿命;
为解决上述问题, 与电抗器并联装设FUB大容量高速开关装置, 正常运行时FUB将电抗器短接, 短路时FUB快速断开, 电抗器投入, 另外并联装设FUB后, 电抗器可只按短时冲击电流设计, 从而电抗器造价大大降低。
为了保护发电机和运行回路的安全, 在厂用配电装置中安装消弧消谐装置, 以减小单相接地故障电流对系统的影响。
接线板端盖的复合模设计 篇4
如图1所示为接线板端盖零件示意图。材料08F, 厚度1mm, 大批量生产。
08F为优质碳素结构钢, 是用于制造重要机械结构零件的非合金结构钢, 具有一定的强度和韧性,具有良好的拉深工艺性能。 可用来制成薄板,制造深冲制品、油桶、高级搪瓷制品,也可制成管子、 垫片及心部强度要求不高的渗碳和碳氮共渗零件、电焊条等。
根据零件形状( 对称) 特点,确定零件排样为直排方式,采用条料形式,横截,留有废料来作搭边。用导料销进行导料。
此零件结构比较简单,孔结构对称,适合冲裁。零件图上所有未注公差尺寸属于自由尺寸, 可按IT14 级确定工件尺寸公差。 零件尺寸精度要求不高,形状不复杂,圆角处半径为2,拉深深度只有20,可以一次成形拉深。 主要难点是拉深可能会使制件变形、断裂或起皱,所以采用压边圈防止出现问题。 还有零件产量较大,根据材料较薄( 1mm) 的特点,应保证孔位精度。 此模具采用导料销进行导料,弹性卸料装置,采用自然漏废料方式的冲裁结构。
在排样设计上,根据该冲压件的形状特征,采用单排排样。此排样为废料排样,模具沿工件全部外形进行冲裁,工件周边均留有搭边,保证冲裁件质量,冲模寿命较长。但若选择搭边值不合理,就会造成材料浪费或缩短冲头寿命。查相关表格,设计的排样图如图2 所示。
2确定工艺方案
该零件包括落料-拉深-冲孔三个基本工序,根据零件形状和尺寸要求,可以采用单工序模生产、复合模生产和级进模生产三种模具方案。 三种方案对比如表1 所示。
本零件产品批量较大, 所以工序分散单一的单一工序生产不能满足生产需要, 应考虑集中的工艺方法。 经综合分析,采用落料拉深和冲孔复合模,既能满足生产量的要求, 又能保证产品质量和模具的合理性。
3模具装配图设计
如图3 所示为模具装配示意图。 模具闭合高度245mm。
图3 为制造接线板端盖的顺装复合模结构图。冲裁时制件部分材料及外部余料均处于压紧状态下进行分离, 其特点是冲孔废料是从拉深冲孔凸凹模中自然漏料,使型孔内不积聚废料,使凸凹模胀裂力小,冲压件平直度高,尺寸精度也高,适合于薄料冲裁。但制件和废料都是从分模面排除的,需要及时进行清除,并需二次清理,所以操作不如倒装复合模方便,且不太安全。正装复合模需在底座下增设弹顶装置,方可将制件从凹模中顶出。
4模具装配与调试
模具安装和调试正确与否, 直接影响冲件质量和模具使用寿命。
4.1安装、调试前的准备
熟悉所要调试的零件冲压工艺规程和各工序要求;熟悉冲模结构特点和动作原理;了解冲模安装方法和使用要求、 注意事项。
( 1) 检查模具的安装条件。 ①检查压力机的公称压力是否满足冲压力的要求;②检查模具的闭合高度是否与压力机的相符; ③检查压力机的行程是否满足模具工作要求; ④检查压力机的漏料孔、 工作台面顶杆及孔径是否与模具匹配; ⑤模具打料杆的长度与直径是否与压力机的打料机构相适应。
( 2) 检查压力机的技术状态。 ①检查压力机的离合器、制动器及操作机构、 安全保护控制装置是否正常工作;②检查压力机上的打料螺钉是否有效, 并调整到适当位置; ③检查压力机上的压缩空气垫的压力、操作是否灵活、可靠。
( 3) 模具装配合理性检查。①冲裁模具。模具凸凹模间隙相应于产品要求和冲压材料是否合理,沿刃口周边间隙是否均匀; ②上出料用顶出机构,顶出作用是否一致有效,特别是冲件面积大的更要求其一致性;③下出料洞口不应有倒锥度( 反梢) ,尤其是窄槽、小孔应有正锥度10′~15′,废料排出应通畅。 ④ 刃口是否锋利, 刃口表面粗糙度小于Ra1.6um。
4.2装配
复合模一般以凸凹模作为装配基准件。 其装配工序为:①装配模架;②装配凸凹模组件( 凸凹模及固定板) 和凸模组件( 凸模及其固定板) ;③将凸凹模组件用螺钉和销钉安装固定在指定上模座的相应位置上;④以凸凹模为基准,将凸模组件及凹模初步固定在下模座上调整凸模组件及凹模的位置, 使凸模刃口和凹模刃口分别与凸凹模的内、 外刃口配合并保证配合间隙均匀后固紧凸模组件与凹模; ⑤装上弹顶卸压器;⑥试冲检查合格后,将凸模组件、凹模和相应模座一起钻绞销孔;⑦卸开上下模,安装相应的定位、卸料、推件或顶出零件,再重新组装上、下模,并用螺钉和定位销紧固。
1.上模座2.卸料橡胶3、7、13、21、24.螺钉4.垫板5.小凸模6.模柄8.打杆9.推板10.连接推杆11.大凸模12、17、26.销钉14.卸料螺钉15.推件块16.凸模固定板17.落料拉深凸凹模18.卸料板19.压边圈20.落料凹模22.下模座23.顶杆25.拉深冲孔凸凹模27.导柱28.挡料销29.导套30.橡胶托板31.弹顶器橡胶32.导料销
4.3调试的技术要求
( 1) 模具装配后,应经外观和空载试验合格后才能进行试模。 应按冲模技术要求和图样要求进行外观检验。
( 2) 试模材料必须经过检验,并符合技术要求。试冲时所用设备必须符合工艺规程要求, 设备应完好,运转正常,以防损坏模具。 ①冲件质量按产品零件图、工艺规程和有关验收技术要求检验。②试冲合格,模具交付使用前,应带有检验合格手续和相关的工艺验证记录。
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配电网规划设计中接线方式的分析 篇5
一、配电网的接线方式
中压配电网的接线方式, 架空线路主要有放射式、普通环式、拉手环式、双线放射式、双线拉手环式等五种。
1.放射式
放射式结构见图1, 线路末端没有其他能够联络的电源。这种中压配电网结构简单、投资较小、维护方便, 但是供电可靠性较低, 只适合于农村、乡镇和小城市采用。
2.普通环式
普通环式接线是在同一个中压变电站的供电范围内, 把不同的两回中压配电线路的末端或中部连接起来构成环式网络, 见图2、图3。当中压变电站10k V侧采用单母线分段时, 两回线路最好分别来自不同的母线段。这样只有中压变电站全停时, 才会影响用户用电, 而当中压变电站一母线段停电检修时, 用户可以不停电。这种配电网结构, 投资比放射式要高些, 但配电线路停电检修可以分段进行, 停电范围要小得多。用户年平均停电小时数可以比放射式小些, 适合大中城市边缘, 小城市、乡镇也可以采用。
3.拉手环式
拉手环式的结构见图4、图5。它与放射式的不同点在于每个中压变电站的一回主干线都和另一中压变电站的一回主干线接通, 形成一个两端都有电源、环式设计、开式运行的主干线, 任何一端都可以供给全线负荷。主干线上由若干分段点 (一般是安装油浸、真空、产气、吹气等各型式的开关) 形成的各个分段中任何一个分段停电时, 都可以不影响其他各分段的供电。因此, 配电线路停电检修时, 可以分段进行, 缩小停电范围, 缩短停电时间;中压变电站全停电时, 配电线路可以全部改由另一端电源供电, 不影响用户用电。这种接线方式配电线路本身的投资并不一定比普通环式更高, 但中压变电站的备用容量要适当增加, 以负担其他中压变电站的负荷。实际经验证明, 不管配电网的接线型式如何, 一般情况下, 中压变电站主变压器都需要留有30%的裕度, 而这30%的裕度对拉手环式接线也已够用。当然, 推荐的裕度更高些, 是40%。
拉手环式接线有两种运行方式:一种是各回主干线都在中间断开, 由两端分别供电, 如图4所示。这样线损较小, 配电线路故障停电范围也较小, 但在配电网线路开关操作实现远动和自动化前, 中压变电站故障或检修时需要留有线路开关的倒闸操作时间。另一种是主干线的断开点设在主干线一端, 即由中压变电站线路出口断路器断开, 如图5所示。这样中压变电站故障或检修时可以迅速转移线路负荷, 供电可靠性较高, 但线损增加, 是很不经济的。在实际应用时, 应根据系统的具体情况因地制宜。
4.双线放射式
双线放射式的结构如图6所示。这种接线虽是一端供电, 但每基电杆上都架有两回线路, 每个用户都能两路供电, 即常说的双“T”接, 任何一回线路事故或检修停电时, 都可由另一回线路供电。即使两回线路不是来自两个中压变电站, 而是来自一个中压变电站10k V侧分段母线的不同母线段, 也只有在这个中压变电站全停时, 用户才会停电。但运行经验说明, 同杆架设的两回架空线路和两回电缆线路不同, 线路故障时, 往往会影响两回线路同时跳闸;而线路检修时, 为了人身安全, 又往往要求两回线路同时停电, 供电可靠性并不一定比手拉环式高。因此, 最好两回线路不同杆架设, 但路径又会遇到很多困难。这种结构造价较高, 只适合于一般城市中的双电源用户。当然, 对供电可靠性要求较高的城市中心区也可采用这种结构, 但这些地区一般往往要求采用电缆线路, 不用架空线路。
有的地方同杆架两回架空线路, 一回做普通线, 一回做专用线, 一般用户接在普通线上, 重要用户接在专用线上。这样, 由于电源不足限电时, 可以只停普通用户, 不停专用户;但普通线的负荷很重, 专用线的负荷很轻, 从网的概念看是很不经济的。
5.双线拉手环式
双线拉手环式的结构如图6所示。双“T”接, 这种接线两端有电源, 从理论上说, 供电可靠性很高, 但造价过高, 很少采用。
在一个中压配电网或一个中压变电站10k V侧的中压配电线中, 并不需要全部采用架空线路或电缆线路, 接线也不一定全部采用一种形式。例如城市配电网就可采用拉手环式;城市边缘和乡镇配电网就可采用普通环式和放射式;中压变电站邻近的末端集中负荷就可采用多回路平行线式;供电可靠性要求高的就可采用双线放射式或双线拉手环式。总之, 一定要结合负荷情况, 从实际出发。
另外, 上述各种接线方式都避免不了故障时要停电, 只是时间长短不一而已。要解决这个问题, 单从接线方式着手是不行的, 必须发展远动和自动装置, 实现配电网的远动化和自动化。
应当注意到, 在上述这些网络接线方式中, 一条馈线所能接入的最优变电站个数取决于网络电压、平均供电负荷以及各个变电站之间的距离。如果线路通过农村地区, 农村地形也会对各种网络结构产生影响。平坦的农村地区对互联结构较为有利, 而在沟渠地理条件下一般采用辐射网或分支结构。现有的网络会受早期设计宗旨或策略的影响。实际中网络通常具有混合型的结构。为了能灵活地解决网络运行中遇到的问题, 网络中需要配备开关设备、自动隔离开关和重合器。无论使用何种网络接线方式, 必须保证实际网络结构的费用达到最低。而为了能适应将来不可预测的发展, 应具有一定的灵活性。
二、影响配电网接线方式的因素
(一) 技术基础
只有充分了解电力系统的现状, 才能做好系统的规划和设计, 并为评估网络未来的发展提供坚实的基础。制定规划方案, 需要详细考虑许多技术上的因素, 如影响未来负荷需求的因素等。然而规划工程师提出任何规划方案的关键在于不仅要从各种技术角度进行研究, 同时也要对其作出经济上的详细评估, 从而确保规划方案技术上可行、经济上合理。
(二) 经济原则
供电企业的主要目的是在用户可接受的稳定电价基础上分配优质电力。因此, 网络设计的实质是不仅要考虑各种技术问题, 还须考虑相应的经济问题, 因为以技术和经济两者为基础所做出的各种决策, 对企业财务的稳定性将产生重大影响。各种必要的经济分析通常是规划工程师进行总体评估的一个有机组成部分。
因为大多数用户是由低压供电的, 所以, 供电企业需要将每年投资额中的绝大部分用于低压用户的接入和加强中、低压网络的改造上。从规划到投产所需的时间一般很短, 如果采用标准的电缆和设备, 通常少于一年。如果各个方案对原有网络所提供的扩展容量是可比的, 而且如果系统线损和检修费用实际上是相同的, 则可以只根据投资费用来进行各种方案的评估。如果线损和检修费用不同, 就必须对各个方案分别进行评估。这种评估通常要考虑线损费用、预期检修费用及停电时电力损失和电量损失的费用等。
在设计过程中, 除了考虑方案的各种技术问题外, 更重要的是要进行经济评估。为了减少经济评估中不必要的工作量, 应该只选择标准的电缆及其他标准的设备。然而, 当考虑各种扩建和加强主系统的方案而涉及到一段时间内资金的支出或收入时, 就需要使用其他能考虑时间因素的经济评估方法。
三、结论
实际的配电网规划是极为复杂的工程问题, 需要考虑的因素很多。其中很多因素难以确定, 具有离散、非线性、多阶段、多目标等特点。其中经济性一直受到高度的重视。随着经济的发展, 用户对供电可靠性的要求不断提高, 提高配电网的供电可靠性虽然会增加资金投入, 但也带来隐含的经济效益, 如停电损失费用的减少等。当可靠性投资和效益得到平衡时, 配电网的规划达到最优。因此, 在配电网规划中处理好经济性和可靠性的关系是意义重大的课题。本文从配电网规划方面分析了配电网接线方式及其影响的因素, 因此今后的探讨方向如下:
第一, 针对计算速度和收敛性两个方面, 研究适合大规模配电网扩展规划和多阶段规划问题的快速实用的规划方法;
第二, 由于配电网规划是在对未来年预测的基础上进行的, 必然存在许多不确定性因素, 合理地处理这些因素, 是一个较难解决的问题;
第三, 在规划阶段如何合理考虑可靠性并且和经济性相协调。
参考文献
[1]孙洪波.电力网络规划[M].重庆:重庆大学出版社, 1996.
大纵坡小半径桥头接线预制场设计 篇6
湖南省张家界—桑植二级公路澧水大桥,全桥长319.74 m,桥跨布置为2×25 m+5×50 m,均为后张法预应力简支T梁,桥宽布置为净—14(行车道)+2×1.75 m(人行道)+2×0.25 m(栏杆)。共有25 m T梁18片,50 m T梁40片。
桥头位于半径280 m的平曲线上,转角值为22°39′ 20.8″(z)。桥台耳墙桩号为K53+493.675,而ZH点桩号为K53+480.775,HY点桩号为K53+535.775,HZ点桩号为K53+646.493。桥梁纵坡为3%,桥头接线纵坡为5%,该段路基为石方段。
根据现场情况,决定采用预制吊装施工,配两台80 t龙门吊,吊梁横移至运梁平车,用160 t/50 m架桥机架设就位。
2 问题的提出
由于曲线偏角较大,运梁车沿曲线轨道前行,梁体中部必将侵入运梁轨道内侧,与底座上存放的T梁相互影响。
桥头接线纵坡太大,运梁车下坡运梁时非常危险,厂方要求尽量保持平坡。
因此,在具体布置时要求解决以下几个问题:
1)要确定龙门吊及运梁轨道的合理纵坡;
2)为保证龙门吊正常运行,要求尽量保证轨道平直,不设曲线;
3)运梁车上的T梁在前行时与底座上的存梁应有一定的安全距离;
4)为减少路基爆破开挖方量,预制场要尽量靠近桥台;
5)首孔50 m跨T梁安装时,应保证能成功喂梁,要求预制场离桥台有一定距离,以保证架桥机带梁横移时接引梁不至于卡住。
3 解决步骤和方法
3.1 预制场平面规划
根据工期及梁体组成情况,限于路基宽度,横向布置3个底座及1个运梁轨道,在空余间隙设混凝土运输通道。共布置5个50 m底座,2个25 m底座,预制场后段设置25 m T梁存梁区。
3.2 预制场具体设计
架桥机全长为78 m,首孔安装时,接引梁尾端距桥台26 m。龙门吊内侧轨道前端不能超过该线。龙门吊主从动轮组轮距均为7.5 m,底座外端应距轨道外端7.5/2 m,考虑到轮箱自身宽度及电动葫芦安装端部封端模板及张拉作业需要,取4.5 m。
在场外设置混凝土拌合站,混凝土用拖拉机装载,自两排50 m底座间进入场内,沿混凝土运输通道向两端循环运送。为保证通行顺畅,两排50 m底座间隔6 m。
如上所述,预制场龙门吊轨道长为4.5 m+50 m+6 m+50 m+3 m+25 m+4.5 m=143 m。
3.3 纵坡坡差解决
按现有路基坡度5%计算,对于全长143 m的预制场区,两端高差达到了7 m。
所用龙门吊单台由4×1.5 kW电机驱动,轮径为600 mm,空车走行速度为30 cm/s,自重20 t,经计算,龙门吊本身只能保证爬3%的纵坡。现场采取一端挖一端填的方法,通过调整轨道的片石混凝土基座高度,按平均坡度3%设置。
在斜坡轨道上吊梁横移,跑车双轨不水平,为保证不至于侧向跑偏出轨,在吊梁横移位置的龙门吊轨道保持基本水平。
运梁轨道则通过处理地面,顺接成3%的下坡,为保证运梁安全,要求轨道不干燥不运梁。
T梁底座也首次采用了斜坡底座。即保持底座顶面纵坡为3%,顺5%的路基表面做成不等高底座,两排底座呈阶梯形。
3.4 预制场具体定位
由于现场纵坡大,杂物多,加之底座太长,无法实地放样进行合理性复核,采用CAD进行精确模拟计算并确定。
具体如下:1)用AutoCAD建立绝对坐标系的平面图,按1∶1绘出桥梁各相关部位及各T梁轴线、桥台端线、路基边线,并标出平面要素点等准确位置;2)综合考虑3.2中有关控制要素,制作同比例预制场总体平面图,包括每个底座、龙门吊轨道、运梁轨道,定义为块1;3)绘制架桥机两条主梁,定义为块2;4)选定第2片和第4片T梁轴线作为运梁轨道,将块2对中该轴线;5)将块1进行搬移和旋转操作;6)在运梁轨道轴线上选定适当位置,作半径50 m的圆,交于运梁轨道轴线,连接圆心与该点,删除该圆,将该线偏移梁体宽度,按间距4 m左右重复上述动作,得出运梁时梁体侧边线的轨迹线;可以准确地判断出移运的梁与底座上的梁有无相撞,运送的梁是否与架桥机接引梁相撞;7)如有相撞,应及时调整,重复5),6)步;8)在确定所有的控制条件都达到以后,就是我们最终的平面位置了。标注出每个控制点的绝对坐标,编制成放样表格;9)用全站仪实地放样。
4 结语
与平坡底座相比,斜坡底座可以减少土石方工程量,并且符合桥梁自身3%的永久受力实况。
采用纸上定线的原理,直观方便地确定了预制场的平面位置,准确而快速。
类似情况的预制场布置时,应注意:
1)要顺应地势布置,避免大填大挖;2)在斜坡底座上轧制钢筋时,要垂直底座,特别是横隔板钢筋,否则模板无法装入;3)混凝土浇筑和压浆应自低端向高端进行;4)应注意调整T梁底座预埋钢板坡度,一定要保证梁体安装后预埋钢板水平;5)在雨天施工时,龙门吊走行时有打滑现象,可以在轨道上撒放水泥灰予以解决;6)龙门吊吊梁位置处轨道要设置为水平或缓一些,保证龙门吊主梁不受侧向力,以保安全。
摘要:结合某大桥50 m预应力T梁施工实例,根据桥头接线纵坡大、半径小等特点,归纳出预制场设计时要解决的问题,同时提出了相应的解决办法,从而直观、方便、准确、快速地确定了预制场的位置。
接线设计原则 篇7
一、主接线设计的基本要求
电气主接线设计应根据发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用, 发电厂、变电所的规划容量、分期和最终建设规模, 进出线回路数, 设备特点, 负荷数量和性质等条件。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。对于主接线设计的基本要求, 概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性三个方面。
(一) 可靠性
安全可靠是电力生产的首要任务, 保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求, 而且也是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的具体要求:1.断路器检修时, 不宜影响对系统的供电;2.断路器或母线故障以及母线检修时, 尽量减少停运的回路数和停运时间, 并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电;3.尽量避免变电所全部停运的可靠性。
(二) 灵活性
主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。1.调度时:可以灵活地操作, 投入或切除某些变压器及线路, 调配电源和负荷, 能够满足系统在事故运行方式, 检修方式以及特殊运行方式下的调度要求;2.检修时:可以方便地停运断路器, 母线及继电保护设备, 进行安全检修, 而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电;3.扩建时:可以容易地从初期过渡到其最终接线, 使在扩建过渡时, 无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。
(三) 经济性
主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。1.投资省:主接线应简单清晰, 以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资, 要能使控制保护不过复杂, 以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资;要能限制短路电流, 以便选择价格合理的电气设备或轻型电器;在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器;2.占地面积小, 主接线要为配电装置布置创造条件, 以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可时, 都采用三相变压器, 以简化布置。3.电能损失少:经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量, 避免两次变压而增加电能损失。
二、主接线接线方式选择
电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的, 它以电源和出线为主体。6~220k V电气主接线主要分为无汇流母线的接线和有汇流母线的接线:1.无汇流母线的接线:如变压器—线路组合的单元接线、桥形接线和角形接线等;2.有汇流母线的接线:如单母线、单母线分段, 双母线、双母线分段以及一个半断路器接线等。
在进出线路多时 (一般超过四回) 为便于电能的汇集和分配, 常设置母线作为中间环节, 使接线简单清晰、运行方便, 有利于安装和扩建。而与有母线的接线相比, 无汇流母线的接线具有使用电气设备较少, 配电装置占地面积较小等优点。
(一) 线路变压器组接线
电源进线采用线路变压器组单元接线方式, 是一种最简单清晰、设备较少、占地少的方式。通常用于终端变电所。
(二) 桥形接线
桥式接线方式是由一台断路器和两组隔离开关组成桥, 将两回线路变压器组横向连接起来的电气主接线。连接桥连接在线路变压器组的变压器组和断路器之间的, 称为内桥接线连接在断路器和线路之间的, 称为外桥接线。对内桥接线, 当线路投入、断开、检修或故障时, 可采用一线二变方式运行, 通常对用户供电影响较小, 但当变压器投入、断开、检修或故障时, 会对供电能力有一定的影响。由于变压器运行可靠, 而且不需要经常进行投入和断开, 因此内桥接线采用得较多。外桥接线仅适用于变压器按照经济运行需要经常投切或当线路上有较大的穿越功率的情况。桥形接线方式使用断路器台数少, 其配电装置占地也少, 但扩建余地较小。
(三) 单母线接线
单母线接线是由线路、主变压器回路和一组母线所组成的电气主接线。单母线接线具有接线简单清晰、设备少、操作方便, 便于扩建和采用成套配电装置等优点, 但是存在不够灵活可靠, 任一元件 (母线及母线隔离开关) 等故障或检修时, 均需使整个配电装置停电的缺点。单母接线主要适用于电压等级较低、容量小和线路少的变电所。
(四) 单母分段
用断路器把母线分段后, 对重要用户可以从不同段引出两个回路;有两个电源供电。当一段母线发生故障, 分段断路器自动将故障切除, 保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。其缺点是, 一段母线或母线隔离开关故障或检修时, 该段母线的回路都要在检修期间内停电, 而出线为双回时, 常使架空线路出现交叉跨越, 扩建时需向两个方向均衡扩建。
(五) 双母接线
双母线接线是由主变压器回路、线路和两组母线构成的电气主接线。它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便、便于试验等优点。其缺点主要是:使用母线隔离开关较多, 母线长度较长, 配电装置占地面积较大;在进行倒换母线的操作时, 母线隔离开关倒换操作频繁, 易发生误操作;由于两组母线之间存在较多的电气连接点, 当处于分闸位置的母线隔离开关故障或母联断路器故障时, 则有可能使两组母线即全变电所配电装置停运。当变电所和发电厂的配电装置在电网中居重要地位、电力负荷大且出线回路较多时, 通常采用双母线接线。在我国, 当220k V以上变电所中出线回路较多时, 经常采用双母线接线。
(六) 双母线分段接线
双母线分段, 可以分段运行, 系统构成方式的自由度大, 两个元件可完全分别接到不同的母线上, 对大容量且需相互联系的系统是有利的, 由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸, 因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题, 而较容易实现分阶段的扩建等优点。但是易受到母线故障的影响, 断路器检修时要停运线路, 占地面积较大, 一般当连接的进出线回路数在11回及以下时, 母线不分段。
(七) 一个半断路器 (3/2) 接线
两个元件引线用三台断路器接在两组母上组成一个半断路器接线, 它具有较高的供电可靠性和运行灵活性, 任一母线故障或检修均不致停电, 但是它使用的设备较多, 占地面积较大, 增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性, 且投资大。
三、主接线方式发展
变电所主接线方式主要根据电力系统的需要、新型配电装置的开发, 以及各级电压母线在电力系统中所处的地位和作用予以选定, 因此主接线方式也是随着电力系统的发展、电压等级的升高、新技术新设备的广泛应用、调度自动化水平的提高而逐步发展起来的。
从形式上看, 主接线的发展过程是由简单到复杂, 再由复杂到简单的过程。在70年代, 由于当时受电气设备制造技术、通信技术和控制技术等条件的制约, 为了提高系统供电可靠性, 产生了从简单到复杂的主接线演变过程。在当今的技术环境中, 随着新技术、高质量电气产品广泛应用, 在某些条件下采用简单主接线方式比复杂主接线方式更可靠、更安全, 变电所主接线日趋简化。同时, 6~220k V电压等级采用简单的主接线方式, 如线—变组、内桥接线方式, 配电装置投资省、占地少、保护配置简单, 更能适应城市中心负荷密度大的要求、可以充分提高土地利用率, 为配网自动化、变电所无人化技术全面实施创造更为有利的条件。同类型的变电所采用相同的主接线, 可使主接线规范化、标准化, 有利于系统运行和设备检修。
四、结语
电气主接线的设计是否合理, 将直接影响到发电厂、变电所基本建设投资效益和今后的安全及可靠运行。因此要从当地实际条件出发, 经过技术、经济多方案比较后, 再确定设计方案。在设计电气主接线中, 除应与其他专业人员密切配合, 共同选好厂 (所) 址和主要设备外, 还必须对本专业的有关技术数据、要求等作全面了解, 才能使设计的电气主接线方案既减少投资, 又具有安全可靠运行等优点。
摘要:文章以电气主接线的设计为中心, 从工程的观点出发, 介绍对主接线的基本要求以及6~220kV典型接线形式;综合阐述了各种电气主接线的特点和主接线设计的一般原则;分析了主接线方式的发展趋势。
关键词:电气主接线设计,电力系统,配电装置
参考文献
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