110kV变电站电气一次部分课程设计.docx
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1、课程设计任务书设计题目:IlOkV变电站电气一次部分设计前言变电站(SUbStdtiOn)变化电压的场合。是把某些设备组装起来,用以切断或接通、变化或者调节电压。在电力系统中,变电站是输电和配电日勺集结点。重要作用是进行高底压的变换,某些变电站是将发电站发出日勺电升压,这样一方面便于远距离输电,第二是为了减少输电时电线上日勺损耗;尚有某些变电站是将高压电降压,通过降压后的电才可接入顾客。对于不同的状况,升压和降压的幅度是不同日勺,因此变电站是诸多日勺,比入说远距离输电时,电压为11千伏,甚至更高,近距离时为100O伏吧,这个电压经变压器后,变为220伏的生活用电,或变为380伏的工业用电。随着
2、国内电力工业化日勺持续迅速发展,对变电站的建设将会提出更高的规定。本文通过对IloKV变电站一次系统的设计,其中针对主接线形式选择,母线截面日勺选择,电缆线路的选择,主变压器型号和台数的拟定,保护装置及保护设备日勺选择措施进行了具体的简介。其中,电气设备的选择涉及断路器、隔离开关、互感器的选择和措施与计算,保护装置涉及避雷器和避雷针的选择。其中分析短路电流的计算措施和因素,是为了保证供电的可靠性。第1章原始资料及其分析41原始资料42原始资料分析6第2章负荷分析6第3章变压器的选择8第4章电气主接线H第5章短路电流的计算141短路电流计算B目0和条件142短路电流的计算环节和计算成果15第6章
3、配电装置及电气设备的配备与选择181导体和电气设备选择B一般条件182设备的选择19结束语25道谢26参照文献27附录一:一次接线图第一章原始资料及其分析1 .原始资料待建变电站是该地区农网改造B重要部分,估计使用3台变压器,初期一次性投产两台变压器,预留一台变压器的发展空间。1.1 电压级别变电站B电压级别分别为110kV,35kV,10kVoIlOkV:2回35kV:5回(其中一回备用)IOkV:12回(其中四回备用)1.2 变电站位置示意图:图1变电站位置示意图1.3 待建变电站负荷数据(表1)表1待建成变电站各电压级别负荷数据电压级别顾客名称最大负荷(MW)回路数供电方式距离(km)负
4、荷性质35kV铝厂151架空39I钢厂101架空25IA变电站151架空35IIIB变电站201架空40III电压级别顾客名称最大负荷(MW)回路数供电方式距离(km)负荷性质IOkV陶瓷厂0.561电缆4II电机厂0.51电缆5III化肥厂0.632电缆4II仪表厂0.421电缆3III木材厂0.81架空14III配电变压器A0.781架空15I配电变压器B0.91架空16III其他0.72电缆4III备用2注:(1)35kV,IOkV负荷功率因数均取CoS=0.85(2)负荷同期率:kt=0.9(3)年最大负荷运用小时数均为TmaX=3500小时/年(4)网损率为k=5%(5)站用负荷为5
5、0kWCoS=0.87(6)35kV侧估计新增远期负荷20MW,1OkV侧估计新增远期符合6MW1.4 地形地质站址选择在地势平坦地区,四周皆为农田,地质构造洁为稳定区,站址标高在50年一遇的洪水位以上,地震烈度为6度如下。1.5 水文气象年最低气温为2度,最高气温为40度,月最高平均气温为37度,年平均气温为22度。1.6 环境站区附近无污染源2.原始资料分析要设计的变电站由原始资料可知有IIOkV,35kV,IOkV三个电压级别。由于该变电站是在农网改造的大环境下设计B,因此一定要考虑到农村H实际状况。农忙期和农限期需电量差距较大,并且考虑到城乡地区的经济发展速度不久,因此变压器的选择考虑
6、大容量的,尽量满足将来几年的发展需要。为了彻底解决农网落后的状况,待建变电站B设计尽量的超前,采用目前的高新技术和设备。待建变电站选择在地势平坦区为后来的扩建提供了以便。初期投入两台变压器,当一台故障或检修时,另一台主变压器的J容量应能满足该站总负荷B60%,并且在规定期间内应满足一、二级负荷B需要。第二章负荷分析1 .负荷分析的目的J负荷计算是供电设计计算B基本根据和措施,计算负荷拟定得与否对B无误,直接影响到电器和导线电缆的选择与否经济合理。对供电的可靠性非常重要。如计算负荷拟定过大,将使电器和导线选得过大,导致投资和有色金属的J消耗挥霍,如计算负荷拟定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化
7、甚至烧毁,导致重大损失,由此可见对B负荷计算H重要性。负荷计算不仅要考虑近期投入的负荷,更要考虑将来几年发展的远期负荷,如果只考虑近期负荷来选择多种电气设备和导线电缆,那随着经济的发展,负荷不断增长,不久我们选择的设备和线路就不能满足规定了。因此负荷计算是一种全面地分析计算过程,只有负荷分析对B无误,我们B变电站设计才有成功的但愿。2 .待建变电站负荷计算2.1 35kV侧近期负荷:PA535=15+10+15+20=60MW远期负荷:P远35=20MW豆Pi=60+20=80MWr=lP35=ZPiktd+kzz)=80*0.9*(1+0.05)=75.6MW=1Q35=Ptg=Ptg(co
8、s10.85)=46.853MVar视在功率百匹二88.941MVA0.85S88.941I“人In35-7=二一7=1.467kA13UN3352.2 IOkV侧近期负荷:P近o=O.56+O.5O.63+O.42+O.8+O.78+O.9+O.7=5.29MW远期负荷:P远io=6MWPz=5.29+6=11.29MWr=lPlo=之Pikt(l+kyz)=11.290.9(1+0.05)=10.669MWZ=IQio=Ptg=Ptg(cos-l0.85)=6.612MVar视在功率QP10.669S-EASgio=12.552MVAcos。0.85Inio=-7-=552=0.725kA
9、J3UN3102.3 站用电容量_0.050X7=0.057MVA2.4待建变电站供电总容量S=Sg35+Sgo+Sg所=88.941+12.552+0.057=101.55(MVA)P=P35+Po+P所=75.6+10.669+0.05=86.319(MW)第三章变压器日勺选择主变压器是变电站中B重要设备,合理地选择主变压器台数,不仅可以减少停电、限电几率,提高电网运营的经济性、灵活性和可靠性,并且可以提高电能质量。主变的容量、台数直接影响主接线B形式和配电装置的构造,它的选择根据除了根据基本资料外,还取决于输送功率的大小,与系统联系的紧密限度。此外主变选择的好坏对供电可靠性和后来的扩建均
10、有很大影响。总之主变的选择关系到待建变电站设计的成功与否,因此对主变B选择我们一定要全面考虑。既要满足近期负荷B规定也要考虑到远期。1.变电所主变压器的选择有如下几点原则:1)在变电所中,一般装设两台主变压器;终端或分支变电所,如只有一种电源进线,可只装设一台主变压器;对于330kV、55OkV变电所,经技术经济为合理时,可装设34台主变压器。2)对于330kV及如下的变电所,在设备运送不受条件限制时,均采用三相变压器。500kV变电所,应经技术经济论证后,拟定是采用三相变压器,还是单相变压器组,以及与否设立备用的单相变压器。3)装有两台及以上主变压器的变电所,其中一台事故停运后,其他主变压器
11、的容量应保证该所所有负荷B60%以上,并应保证顾客B一级和所有二级负荷B供电。4)具有三种电压级别的变电所,如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上,或低压侧虽无负荷,但需装设无功补偿设备时,主变压器一般先用三绕组变压器。5)与两种IlOkV及以上中性点直接接地系统连接B变压器,一般优先选用自耦变压器,当自耦变压器的第三绕组接有无功补偿设备时,应根据无功功率的潮流状况,校验公共绕组容量,以免在某种运营方式下,限制自耦变压器输出功率。6)500kV变电所可选用自耦逼迫油循环风冷式变压器。主变压器的阻抗电压(即短路电压),应根据电网状况、断路器断流能力以及变压器构造选定。7)对于进一步负荷中
12、心的变电所,为简化电压级别和避免反复容量,可采用双绕组变压器。2 .主变台数的拟定由原始资料可知,待建变电站是在农网改造的大环境下建设的。负荷大,出线多,且农用电受季节影响大,因此考虑初期用两台大容量主变。两台主变压器,可保证供电H可靠性,避免一台变压器故障或检修时影响对顾客09供电。随着将来经济的发展,可再投入一台变压器。3 .主变压器容量日勺拟定主变压器容量一般按变电所建成后510年规划负荷选择,并合适考虑到远期1020年的负荷发展,对于都市郊区变电所,主变压器应与都市规划相结合。此待建变电站坐落在郊区,IOkV重要给村办公司供电,35kV重要给其她乡镇及几种大公司供电。考虑到郊区及其乡镇
13、B发展速度非常快,因此我们选择大容量变压器以满足将来B经济发展规定。拟定变压器容量:(1)变电所的一台变压器停止运营时,另一台变压器能保证所有负荷的60%,即5;=S60%=101.5560%=60.93(MVA)(2)单台变压器运营要满足一级和二级负荷B供电需要一,二级负荷为15+10+0.56+0.63+0.78=26.97MVA因此变压器的容量至少应为60.93MVA4 .变压器类型的拟定4.1 相数的选择变压器的相数形式有单相和三相,主变压器是采用三相还是单相,重要考虑变压器的制造条件、可靠性规定及运送条件等因素。一台三相变压器比三台单相变压器构成的变压器组,其经济性要好得多。规程上规
14、定,当不受运送条件限制时,在330kV及如下B发电厂用变电站,均选用三相变压器。同步,由于单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运营损耗也较大,而不作考虑。因此待建变电站采用三相变压器。4.2 绕组形式绕组B形式重要有双绕组和三绕组。规程上规定在选择绕组形式时,一般应优先考虑三绕组变压器,由于一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备,比两台双绕组变压器都较少。对进一步引进负荷中心,具有直接从高压变为低压供电条件的变电站,为简化电压级别或减少反复降压容量,可采用双绕组变压器。三绕组变压器一般应用在下列场合:(1)在发电厂内,除发电机电压外,有两种升高电压与系统连接或向顾客供电。(2)在具有
15、三种电压级别的降压变电站中,需要由高压向中压和低压供电,或高压和重压向低压供电。(3)在枢纽变电站中,两种不同的电压级别的系统需要互相连接。(4)在星形一星形接线的变压器中,需要一种三角形连接B第三绕组。本待建变电站具有UOkV,35kV,IOkV三个电压级别,因此拟采用三绕组变压器。4.3 一般型和自耦型的选择自耦变压器是一种多绕组变压器,其特点就是其中两个绕组除有电磁联系外,在电路上也有联系。因此,当自耦变压器用来联系两种电压的网络时,一部分传播功率可以运用电磁联系,另一部分可运用电的联系,电磁传播功率的大小决定变压器的尺寸、重量、铁芯截面积和损耗,因此与同容量、同电压级别的一般变压器比较
16、,自耦变压器的经济效益非常明显。但容量越大,电压级别越高,这些长处才越明显。因此,综合考虑选用一般变压器。4.4 中性点的接地方式电网日勺中性点日勺接地方式,决定了主变压器中性点日勺接地方式。本变电站所选用日勺主变为自耦型三绕组变压器。规程上规定:但凡110kV-500kV侧其中性点必须要直接接地或经小阻抗接地;主变压器6-63kV采用中性点不接地。因此主变压器日勺IlokV侧中性点采用直接接地方式,35kV,IOkV侧中性点采用不接地方式。综上所述和根据表3-1变压器型号,所选主变压器为SFSIO-63000/110。表3-1变压器型号S10系列三绕组无励磁调压电力变压器产品技术参数型号SF
17、S10-6300/110电压组合及分接范畴(kV)连接组空载损耗(kW)负载损耗(kW)空载电流(%)阻抗电压()运送重量(t)总重(t)外形尺寸长X宽X高(mm)高压中压低压升压变降压变1101151212x2.5%3536.638.52x2.5%6.36.610.511YN,yn,d118.445.10.4高-中17.5%高-低10.5%中-低6.5%高-中10.5%高-低17.5%中-低6.5%20.223.34950x3320x3610SFS10-8000/11010.153.60.423.126.24970x3360x3640SFS10-10000/11011.962.90.325.
18、929.65020x3410x3690SFS10-12500/11014740.331.535.35080x3430x3740SFS10-16000/11016.990.10.333.637.85140x3490x3780SFS10-0/11020.0106.30.2539.344.65300x3670x4200SFS10-25000/11023.6125.80.2544.551.06106x4877x4941SFS10-31500/11028148.80.250.057.06430x4420x5060SFS10-40000/11033.5178.50.255.464.26600x4570x5
19、160SFS10-50000/11039.6212.50.165766910x4620x5280SFS10-63000/11046.92550.17988.37330x4860x5800SFS10-75000/11053.5290.60.183927800x4990x6100第四章电气主接线电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分,也是构成电气系统B重要部分。电气主接线是由电气设备通过连接线,按其功能规定构成接受和分派电能B电路,成为传播强电流、高电压B网络,故又称为一次接线。由于本设计的变电站有三个电压级别,因此在设计的过程中一方面分开单独考虑各自的母线状况,考虑各自B出线方向。论证与否
20、需要限制短路电流,并采用什么措施,拟出几种把三个电压级别和变压器连接的方案,对选出来H方案进行技术和经济综合比较,拟定最佳主接线方案。1 .对电气主接线的基本规定对电气主接线的基本规定,概括地说涉及可靠性、灵活性和经济性三方面1.1 可靠性安全可靠是主接线的首要任务,保证供电可靠是电气主接线最基本的规定。电气主接线H可靠性不是绝对的。因此在分析电气主接线0可靠性时,要考虑发电厂和变电站的地位和作用、顾客的负荷性质和类别、设备的制造水平及运营经验等诸多因素。1.2 灵活性电气主接线应能适应多种运营状态,并能灵活的进行运营方式的转换。灵活性涉及如下几种方面:(1)操作的灵活性(2)调度的灵活性(3
21、)扩建的灵活性1.3 经济性在设计主接线时,重要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。一般设计应满足可靠性和灵活性B前提下做到经济合理。经济性重要通过如下几种方面考虑:(1)节省一次投资。如尽量多采用轻型开关设备等。(2)占地面积少。由于本变电站占用农田因此要尽量减少用地。(3)电能损耗小。电能损耗重要来源变压器,因此一定要做好变压器B选择工作。1.4 此外主接线还应简要清晰、运营维护以便、使设备切换所需的操作环节少,尽量避免用隔离开关操作电源。2 .电气主接线日勺基本原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为根据,以国家经济建设的方针、政策、技术规定、原则为准则,结合工程实际状况,在保证供电可靠、
22、调度灵活、满足多种技术规定的前提下,兼顾运营、维护以便,尽量的节省投资,就地取材,力求设备元件和设计的先进性与可靠性,坚持可靠、先进、合用、经济、美观的原则。3 .待建变电站的主接线形式3.1 IlOkV侧方案(一):采用单母线接线考虑到IIOkV侧有两条进线,因而可以选用单母线接线。其长处:接线简朴清晰、设备少、投资少、运营操作以便、且有助于扩建。缺陷是:(1)当母线或母线隔离开关检修或发生故障时,各回路必须在检修和短路时事故来消除之前B所有时间内停止工作,导致经济损失很大。(2)引出线电路中断路器检修时,该回路停止供电。(3)调度不以便,电源只能并列运营,不能分裂运营,并且线路侧发生故障时
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