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毕业设计计算书
目 录
第1章方案的经济比较2
第1.1节主变压器的选择2
第2章 短路电流计算3
第2.1节220kV变电所短路电流计算3
第3章 高压电气设备选型6
第3.1节高压断路器的选择6
第3.2节隔离开关的选择10
第3.3节高压熔断器的选择11
第3.4节电流互感器的选择14
第3.5节电压互感器的选择14
第3.6节避雷器的选择20
第3.7节母线的选择21
第3.8节电缆的选择22
第1章方案的经济比较
经济计算是从国民经济的整体利益出发计算电气主接线各个比较方案的费用和效益,为选择经济上的最有最优方案提供的依据。
(1)计算综合投资Z
Z=Z0(1+α/100)(万元)
式中Z0—为主体设备的综合投资,包括变压器,开关设备,配电装置等设备的综合投资
α—为不明显的附加费用比例,一般220KV=70。
110KV=90
(2)计算年运行费用U
U=α△A10-4+U1+U2(万元)
式中U1---小修,维护费,一般为(0.022-.042)Z
U2---折旧费,一般为(0.005-0.058)Z
α---电能电价,一般为(0.05-0.058)元/(KW.h)
△A—变压器年电能损失值(KW.h)
已知年持续负荷曲线,采用下列公式:
三绕组变压器两台同容量并联运行,当容量比为100/100/100时,则:
△A=n(△Po+K△Qo)+1/2(△P+K△Q)X
表1.1:
主接线设计方案比较表
名称
方案一
方案二
变压器
154(万元)
154(万元)
220KV
188+28。
3*2=244。
6
(万元)
148.5+26。
9*2=202。
3
(万元)
110KV
85.4+10.27*2=122.4(万元)
75.7+9.89*2=118.2
(万元)
10KV
7.5+0。
55*4=9。
7
(万元)
7.5+0。
55*4=9。
7
(万元)
△A(KW.h)
3.7×106
3.7×106
Z0
463.7(万元)
488.86(万元)
Z
788.29(万元)
831.062(万元)
U1
17.38(万元)
15.3(万元)
U2
3.9(万元)
3.5(万元)
U
50.88(万元)
48.4(万元)
方案一Z0小于方案二Z0,但是方案一U大于方案二U,需进行静态比较。
抵偿年限法:
T=(Z1-Z2)/(u2-u1)
=(788。
29-831。
062)/(48。
4-50。
88)
=42.772/2。
48
=17(年)
故选用方案一
第1节:
主变压器的选择
1.1.1220KV变电所主变压器容量的确定
变压器最大负荷按下式确定:
PM≥KOΣP
式中:
KO---负荷同时系数
对于装设两台或三台主变的变电所,每台变压器的额定容量Sn通常按下式进行初选:
Sn≥0.6Smax Smax---变电所的最大计算负荷
亦可按下式进行选择:
(1+15%)Sn=70%Smax(15%过负荷)
对于此次设计的220kV变电所,当一台变压器故障时,另外一台承担70%的负荷,且每台过负荷15%,所以
(1+15%)×Sn=70%×Smax
∵Smax=130.65MVA
∴Sn=79.5MVA
∴选两台容量为90MVA的三相三绕组电力变压器
主变压器SFPSZ4-90000/220
表2.1
型号及容量KVA
额定电压
高/中/低
阻抗电压
高-中
阻抗电压高-低
阻抗电压中-低
空载损耗KW
负载损耗KW
空载电流%
容量比%
SFPSZ4-90000
220/121/11
12
22
7
121
414
1.2
100/100/100
第2章:
短路电流计算
一、220KV变电所短路电流计算
1.电路元件参数的计算
1)归算到地区性变电所220KV侧系统短路参数
XS=0.35(Sb=1000MVA,Ub=230KV)
2)求取变压器阻抗标么值
已知:
三相三绕组电力变压器参数:
Sn=90MVA
U1-2=12阻抗电压倒高---中
U1-3=22阻抗电压倒高---低
U2-3=7阻抗电压倒低---中、
公式Ud=1/2(U1-2+U1-3-U2-3)
得出:
ud1=13.5
ud2=-1.5
ud3=17.0
2.等值电路图
Xb*=(ud%/100)╳(Sb/Sn)
X2=13.5
X3=8.5
X5=0
注:
Ud2为负故舍去。
3.短路计算
1)d-1点短路(220KV母线)Sb=1000MVA,Sn=1000MVAUb=Uav
(1)等值网络图
2)计算
XjS=XS×Sn/Sb=0.35
基值电压Ub=230KV
基值电流Ib=Sb/(
×Ub2)=1000/(
×230)=2.5KA
0S短路电流周期分量
标幺值I*"=3.1
I"=I*"×In=3.1×2.5=7.75KA
短路电流冲击值ich=2.55I"=2.55×7.75=19.84KA
全电流最大有效值Ioh=1.52I"=1.52×7.75=11.83KA
短路容量S”=
I"Un=
×7.75×220=2965MVA
2)d-2点短路(110KV母线)Sb=1000MVA,Ub=Uav
(1)等值图
(2)计算
XjS=XSSn/Sb=1.1
基值电压Ub=115KV
基值电流Ib=Sb/(
×Ub2)=1000/(
×115)=5.02KA
0S短路电流周期分量
标幺值I*"=1/XjS=1/1.1=0.91
I"=I*"×In=0.91×5.02=4.57KA
短路电流冲击值ich=2.55I"=2.55×4.57=11.65KA
全电流最大有效值Ioh=1.52I"=1.52×4.57=6.95KA
短路容量S”=
I"Un=
×4.57×110=869.7MVA
3)d-3短路(10KV母线)Sb=1000MVA,Ub=Uav
(1)等值图
(2)计算
XjS=XSSn/Sb=1.57
基值电压Ub=10.5KV
基值电流Ib=Sb/(
×Ub2)=1000/(
×11)=52.48KA
0S短路电流周期分量
标幺值I*"=1/XjS=1/1.57=0.64
I"=I*"×In=52.48×0.64=33.59KA
短路电流冲击值ich=2.55I"=2.55×33.59=85.65KA
全电流最大有效值Ioh=1.52I"=1.52×33.59=51.1KA
短路容量S"=
I"Un=
×33.59×10=581MVA
4)d-4短路(0.4KV母线)Sb=1000MVA,Ub=Uav
(1)等值图
(2)计算
XjS=XS+½(XⅠ+XⅡ)
=57.82
基值电压Ub=0.4KV
基值电流Ib=Sb/(
×Ub2)=1000/(
×0.4)=1443.4KA
0S短路电流周期分量
标幺值I*"=1/XjS=1/57.82=0.017
I"=I*"×In=0.017×1443.3=24.54KA
短路电流冲击值ich=2.55I"=2.55×24.54=62.57KA
全电流最大有效值Ioh=1.52I"=1.52×24.54=37.3KA
短路容量S"=
I"Un=
×24.54×0.4=16.98MV
第3章:
主要电气设备选型
第3.1节:
断路器的选择
3.1.1:
220KV侧断路器
1、220KV侧进线断路器
1)电压:
Ug=220KVUn=220KVUn=Ug=220kV
2)电流:
Igmax=2P/(
×Un×4)=2×130/(
×220×4)=170.58A
(注:
2P为当一台主变故障时另一台担负两台主变的负荷)
根据1),2)选择断路器型号为SW4—220—1000其参数如下:
表3.1
额定电压
额定电流
额定开断电流
极限通过电流
热稳定电流(5S)
固有分闸时间
220KV
1KA
18.4KA
55KA
21KA
0.06
3)开断电流校验
由短路电流计算结果表查的:
I"=7.78KAI∞=5.72KA
Idt=I"=7.78KAIkd=18.4KA
Idt≤Ikd 符合
4)动稳定校验:
由短路电流计算结果表查的ich=19.84KA
Imax=55KA
ich≤Imax 符合
5)热稳定校验;I∞²×tdz I"=7.78KAI∞=5.72KA β"=I"/I∞=1.36 查表可得: tz=4.66s tdz=tz=4.66s I∞²×tdz=5.722×4.66=152.47KA2SIt²×t=21²×5=2205KA2S I∞²×tdz 满足热稳定要求 表3.2 计算数据 SW4-220-1000 U=220KV Igmax=170.58A ich=19.84KA I∞²×tdz=152.47KA2S Idt=7.78KA U=220KV In=1000A imax=55KA It²×t=2205KA2S Ikd=18.4KA 2、220KV侧母联断路器及主变断路器 1)电压: Ug=220KVUn=220KVUn=Ug=220kV 2电流: Igmax=1.05Sn/( ×Un)=1.05×90000/( ×220)=247.999A 根据1),2)选择断路器型号为SW4—220—1000其参数如下: 表3.3 额定电压 额定电流 额定开断电流 极限通过电流 热稳定电流(5S) 固有分闸时间 220KV 1KA 18.4KA 55KA 21KA 0.06 3)开断电流校验 由短路电流计算结果表查的: I"=7.78KAI∞=5.72KA Idt=I"=7.78KAIkd=18.4KA Idt≤Ikd 符合 4)动稳定校验: 由短路电流计算结果表查的ich=18.3KA Imax=55KA ich≤Imax 符合 5)热稳定校验;I∞²×tdz I"=I∞=7.78KAβ"=I"/I∞=1.36 查表可得: tz=4.66s tdz=tz=4.66s I∞²×tdz=5.722×4.66=152.47KA2S It²×t=21²×5=2205KA2S I∞²×tdz 满足热稳定要求 表3.4 计算数据 SW4-220-1000 U=220KV Igmax=170.58A ich=19.84KA I∞²×tdz=152.47KA2S Idt=7.78KA U=220KV In=1000A imax=55KA It²×t=2205KA2S Ikd=18.4KA 3.1.2: 110KV侧 1、110KV侧母联断路器及主变断路器 1)电压: Ug=110KVUn=110KVUn=Ug=110kV 2)电流: Igmax=1.05Sn/( ×Un)=1.05×90000/( ×110)=505A 根据1),2)选择断路器型号为SW4—110—1000其参数如下: 表3.5 额定电压 额定电流 额定开断电流 极限通过电流 热稳定电流(5S) 固有分闸时间S 110KV 1000A 18.4KA 55KA 21KA 0.06S 3)开断电流校验 由短路电流计算结果表查的: I"=4.48KAI∞=4.87KA Idt=I"=4.48KAIkd=18.4KA Idt≤Ikd 符合 4)动稳定校验: 由短路电流计算结果表查的ich=11.42KA Imax=55KA ich≤Imax 符合 5)热稳定校验;I∞²×tdz I"=4.48KAI∞=4.87KA β"=I"/I∞=0.92 td=tb+tkd=5+0.06=5.06S 查表得;tz=4.18Stdz=tz=4.18S I∞²×tdz=4.872×4.18=99.14KA2SIt²×t=21²×5=2205KA2S I∞²×tdz 满足热稳定要求 表3.6 计算数据 SW4-110-1000 U=110KV Igmax=495.998A ich=11.42KA I∞²×tdz=99.14KA2S Idt=4.48KA U=110KV In=1000A imax=55KA It²×t=2205KA2S Ikd=18.4KA 2、110KV侧出线断路器 1)电压: Ug=110KVUn=110KVUn=Ug=110kV 2)电流: Igmax=2P/( ×Un×6)=2×80000/( ×110×4)=213.9A 根据1),2)选择断路器型号为SW4—110—1000其参数如下: 表3.7 额定电压 额定电流 额定开断电流 极限通过电流 热稳定电流(5S) 固有分闸时间S 110KV 1000A 18.4KA 55KA 21KA 0.06S 3)开断电流校验 由短路电流计算结果表查的: I"=4.48KAI∞=4.87KA Idt=I"=4.48KAIkd=21KA Idt≤Ikd 符合 4)动稳定校验: 由短路电流计算结果表查的ich=11.42KA Imax=55KA ich≤Imax 符合 5)热稳定校验;I∞²×tdz I"=4.48KAI∞=4.87KA β"=I"/I∞=0.92 td=tb+tkd=5+0.06=5.06S 查表得;tz=4.18Stdz=tz=4.18S I∞²×tdz=4.872×4.18=99.14KA2SIt²×t=21²×5=2205KA2S I∞²×tdz 满足热稳定要求 表3.8 计算数据 SW4-110-1000 U=110KV Igmax=495.998A ich=11.42KA I∞²×tdz=99.14KA2S Idt=4.48KA U=110KV In=1000A imax=55KA It²×t=2205KA2S Ikd=18.4KA 3.1.3: 10KV侧 1、10KV侧分段断路器及主变断路器 1)电压: Ug=10KVUn=10KVUn=Ug=10kV 2)电流: Igmax=1.05Sn/( ×Un)=1.05×90000/( ×10)=1588A 根据1),2)选择断路器型号为SN4—10G其参数如下: 表3.9 额定电压 额定电流 额定开断电流 极限通过电流 热稳定电流(5S) 固有分闸时间S 10KV 6KA 105KA 173KA 120KA 0.15S 3)开断电流校验 由短路电流计算结果表查的: I"=35.2KAI∞=36.2KA Idt=I"=32.5KAIkd=105KA Idt≤Ikd 符合 4)动稳定校验: 由短路电流计算结果表查的ich=89.7KA Imax=173KA ich≤Imax 符合 5)热稳定校验;I∞²×tdz I"=35.2KAI∞=36.2KA β"=I"/I∞=0.97 td=tb+tkd=5+0.15=5.15S 查表得;tz=4.18Stdz=tz=4.18S I∞²×tdz=36.22×4.18=5477.64KA2S It²×t=120²×5=112500KA2S I∞²×tdz 满足热稳定要求 表3.10 计算数据 SN4-10G U=10KV Igmax=4846A ich=89.7KA I∞²×tdz=5477.64KA2S Idt=35.2KA U=10KV In=6000A imax=173KA It²×t=112500KA2S Ikd=105KA 2、10KV侧出线断路器 1)电压: Ug=10KVUn=10KVUn=Ug=10kV 2)电流: Igmax=2P/( ×Un×8)=2×50000/( ×10×10)=524A 根据1),2)选择断路器型号为SN4-10G其参数如下: 表3.11 额定电压 额定电流 额定开断电流 极限通过电流 热稳定电流(5S) 固有分闸时间S 10KV 6KA 105KA 173KA 120 0.15 3)开断电流校 由短路电流计算结果表查的: I"=35.2KAI∞=36.2KA Idt=I"=32.5KAIkd=105KA Idt≤Ikd 符合 4)动稳定校验: 由短路电流计算结果表查的ich=89.7KA Imax=173KA Ich≤Imax 符合 5)热稳定校验;I∞²×tdz I"=35.2KAI∞=36.2KA β"=I"/I∞=0.97 td=tb+tkd=5+0.15=5.15S 查表得;tz=4.18Stdz=tz=4.18S I∞²×tdz=36.22×4.18=5477.64KA2S It²×t=120²×5=112500KA2S I∞²×tdz 满足热稳定要求 表3.12 计算数据 SN4-10G U=10KV Igmax=4846A ich=89.7KA I∞²×tdz=5477.64KA2S Idt=35.2KA U=10KV In=6000A imax=173KA It²×t=112500KA2S Ikd=105KA 第3.2节: 隔离开关的选择 3.2.1: 220KV侧 1、220KV侧进线隔离开关 1)电压: Ug=220KVUn=220KVUn=Ug=220kV 2)电流: Igmax=2P/( ×Un×4)=2×130/( ×220×4)=170A 根据1),2)选择隔离开关型号为GW7—220其参数如下: 表3.13 额定电压 额定电流 动稳定电流(1S) 热稳定电流(5S) 220KV 600A 55KA 21KA 3)动稳定校验: 由短路电流计算结果表查的ich=19.84KA Imax=55KA Ich≤Imax 符合 5)热稳定校验;I∞²×tdz I"=7.78KAI∞=5.72KA β"=I"/I∞=1.36 查表可得: tz=4.66s tdz=tz=4.66s I∞²×tdz=5.722×4.66=152.47KA2SIt²×t=21²×5=2205KA2S I∞²×tdz 满足热稳定要求 表3.14 计算数据 GW7-220 U=220KV Igmax=170.58A ich=19.84KA I∞²×tdz=152.47KA2S Idt=7.78KA U=220KV In=1000A imax=55KA It²×t=2205KA2S Ikd=18.4KA 2、220KV侧母联隔离开关及主变隔离开关 1)电压: Ug=220KVUn=220KVUn=Ug=220kV 2)电流: Igmax=1.05Sn/( ×Un)=1.05×90000/( ×220)=248A 根据1),2)选择隔离开关型号为GW7—220其参数如下: 表3.15 额定电压 额定电流 动稳定电流(1S) 热稳定电流(5S) 220KV 600A 55KA 21KA 3)动稳定校验: 由短路电流计算结果表查的ich=19.84KA Imax=55KA Ich≤Imax 符合 5)热稳定校验;I∞²×tdz I"=7.78KAI∞=5.72KA β"=I"/I∞=1.36 查表可得: tz=4.66s tdz=tz=4.66s I∞²×tdz=5.722×4.66=152.47KA2S It²×t=21²×5=2205KA2S I∞²×tdz 满足热稳定要求表3.16 计算数据 GW7-220 U=220KV Igmax=248A ich=19.84KA I∞²×tdz=152.47KA2S U=220KV In=1000A imax=55KA It²×t=2205KA2S 3.2.2: 110KV侧隔离开关 1: 110KV侧出线 1)电压: Ug=110KVUn=110KVUn=Ug=110kV 2)电流: Igmax=2P/( ×Un×6)=2×80000/( ×110×6)=140A 根据1),2)选择隔离开关型号为GW7—110其参数如下: 表3.17 额定电压 额定电流 动稳定电流 热稳定电流(5S) 110KV 600A 50KA 14KA 3)动稳定校验: 由短路电流计算结果表查的ich=11.42KA Imax=50KA Ich≤Imax 符合 5)热稳定校验;I∞²×tdz I"=4.48KAI∞=4.87KA β"=I"/I∞=0.92 td=tb+tkd=5+0.06=5.06S 查表得;tz=4.18Stdz=tz=4.18S I∞²×tdz=4.872×4.18=99.14KA2S It²×t=14²×5=980KA2S I∞²×tdz 满足热稳定要求 表3.18 计算数据 GW7-110 U=110KV Igmax=495.998A ich=11.42KA I∞²×tdz=99.14KA2S U=110KV In=600A imax=50KA It²×t=980KA2S 2、110KV侧母联隔离开关及主变隔离开关 1)电压: Ug=110KVUn=110KVUn=Ug=110kV 2)电流: Igmax=1.05Sn/( ×Un)=1.05×90000/( ×110)=505A 根据1),2)选
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