330kv变电站电气系统设计Word格式.doc
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1主变压器的选择 2
1.1主变压器选择的一般原则 2
1.1.1主变压器台数的选择 2
1.1.2主变压器容量的选择 2
1.2主变压器型式选择 3
1.2.1主变压器相数的选择 3
1.2.2绕组数的选择 3
1.2.3绕组连接方式的选择 4
1.2.4主变调压方式的选择 4
1.2.5容量比的选择 5
1.2.6主变压器冷却方式的选择 5
1.3主变压器的选择结果 5
1.4变电站站用变选择 5
1.4.1站用变的选择 6
1.4.2站用电接线图 6
2电气主接线 7
2.1电气主接线概述 7
2.1.1电气主接线的基本要求 7
2.1.2主接线设计的原则 8
2.2主接线的基本接线方式选择 8
2.2.1单母线接线及单母线分段接线 9
2.2.2双母线接线及双母线分段接线 10
2.2.3带旁路母线的单母线和双母线接线 11
2.2.4一台半断路器双母线接线 12
2.2.5桥形接线 13
2.3主接线方案的比较选择 13
2.4电气主接线设计图 14
3短路电流的计算 15
3.1概述 15
3.2短路电流计算相关容 15
3.2.1短路电流计算的目的 15
3.2.2短路电流计算的一般规定 16
3.2.3短路计算的基本假设 16
3.2.4短路电流计算的步骤 17
3.3变压器电抗标幺值计算 17
3.3.1变压器参数的计算 18
3.3.2主变压器参数计算 18
3.4短路点的短路计算 19
3.4.1k
(1)点短路计算 19
3.4.2k
(2)点短路计算 21
3.4.3k(3)点短路计算 22
4电气设备的选择 24
4.1概述 24
4.1.1电气设备选择的一般原则 24
4.1.2电气设备选择的有关规定 24
4.2电气设备选择的技术条件 25
4.2.1按正常工作条件选择电气设备 25
4.2.2按短路条件校验设备的动稳定和热稳定 26
4.3断路器的选择 27
4.3.1330kV侧断路器的选择 27
4.3.2110kV侧断路器的选择 29
4.3.335kV侧断路器的选择 30
4.4隔离开关的选择 32
4.4.1330kV侧隔离开关的选择 32
4.4.2110kV侧隔离开关的选择 33
4.4.335kV侧隔离开关的选择 34
4.5电流互感器的选择 35
4.5.1电流互感器配置 35
4.5.2电流互感器的特点 36
4.6电流互感器的选择及校验 36
4.6.1330kV侧电流互感器的选择 37
4.6.2110kV侧电流互感器的选择 38
4.6.335kV侧电流互感器的选择 40
4.7电压互感器的选择 41
4.7.1电压互感器的特点 41
4.7.2电压互感器的配置 42
4.7.3电压互感器的选择及校验 42
4.7.4330kV侧电压互感器的选择 43
4.7.5110kV侧电压互感器的选择 43
4.7.635kV侧母线电压互感器的选择 44
4.8支柱绝缘子及穿墙套管的选择 44
4.8.1绝缘子的选择 45
4.8.2穿墙套管的选择 45
5母线的选择与校验 46
5.1概述 46
5.1.1母线的分类及特点 46
5.1.2母线截面的选择 47
5.2母线选择与校验 48
5.2.1母线校验的一般条件 48
5.2.2330kV侧母线选择 48
5.2.3110kV母线的选择 50
5.2.435kV侧母线的选择 52
6防雷及接地装置设计 54
6.1防雷设计 54
6.1.1防雷设计原则 54
6.1.2防雷保护的设计 54
6.2避雷器的选择 56
6.2.1330kV侧避雷器的选择和校验 56
6.2.2110kV侧避雷器的选择和校验 57
6.2.335kV侧避雷器的选择和校验 58
6.3避雷针的配置 59
6.3.1避雷针的配置原则 59
6.3.2避雷针位置的确定 60
6.4接地设计 60
6.4.1接地设计的原则 60
6.4.2接地网型式选择及优劣分析 61
7继电保护配置 62
7.1变压器的保护配置 62
7.2线路保护配置 64
7.2.1330kV线路保护 64
7.2.2110kV线路保护 64
7.2.335kV线路保护 64
7.3母线保护 65
7.4断路器保护 66
7.4.1断路器保护配置类型 66
7.4.2失灵保护 66
7.4.3三相不一致保护 67
8无功补偿配置 69
8.1补偿装置的分类及与电力系统的连接 69
8.2设置补偿装置应考虑的主要因素 70
8.2.1串补装置 70
8.2.2超高压并联电抗器和并联电抗补偿装置 70
8.2.3调相机、并联电容器补偿装置和静补装置 71
8.3补偿设备的选择 71
9.配电装置的布置 72
9.1概述 72
9.1.1配电装置特点 72
9.1.2配电装置类型及应用 72
9.2配电装置的确定 73
9.3电气总平面布置 75
9.3.1电气总平面布置的要求 75
9.3.2电气总平面布置 75
总结 77
致 78
参考文献 79
附录 80
电气主接线图 80
英文资料 81
中文翻译 85
Word文档
引言
随着科学技术的快速发展,电能在人们的日常生活中扮演者重要的角色。
同时,人们对电能供应的要求越来越高,特别是供电的可靠性、持续性和经济性。
这些要求往往取决于变电站的合理设计和配置。
变电站运行要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。
鉴于这几方面的考因素,设计一座符合电力系统整体规划的变电站就显得尤为重要。
由于现代科学技术的发展,电力网容量的增大,电压等级的提高,综合自动化水平的需求,使变电所设计问题变得越来越复杂。
随着我国城乡电网建设与改造工作的开展,对变电所设计也提出了更高、更新的要求。
变电所可根据电压等级、升压或降压及在电力系统中的地位分类。
根据在电力系统中的地位可分为枢纽变电所、中间变电所、地区变电所、终端变电所。
本次设计的变电站属于地区变电站。
结合电力系统专业知识,通过变电站电气部分设计让我对变电站有了一个整体的了解。
本次毕业设计主要包括有以下任务:
1、论证并确定各电压等级电气主接线设计;
2、必要的短路电流计算;
3、主要电气设备的选择和校验;
4、综合自动化产品选型及系统配置;
5、保护配置及防雷规划;
6、适量的无功补偿。
本次设计是在掌握变电站生产过程的基础上完成的。
通过它可以复习巩固专业课程的有关容,拓宽了知识面,增强了工程观念,培养了变电站设计的能力。
同时对能源、发电、变电和输电的电气部分有个较详细的概念,能熟练的运用所学知识,如短路计算的基本理论和方法、主接线的设计、电气设备的选择等。
为我们顺利走上工作岗位打好基础。
1主变压器的选择
主变压器是变电站的重要设备,在发电厂和变电站中起着决定性的作用,其容量、台数的大小直接影响主接线的型式和配电装置的设计结构,选择一个适合的主变压器不仅可以节省变电站建设投入资金,更重要的是可以减少运行中的电能损耗,提高运行效率和供电可靠性,对于电网的负荷传输和稳定运行具有更加重大的意义。
1.1主变压器选择的一般原则
变电所主变压器的容量一般按变电所建成后5–10年的规划负荷考虑,并应按照其中一台停用时其余变压器能满足变电所最大负Smax的60%~70%(35~110kV变电所为60%,220~500kV变电所为70%)或全部重要负荷(当Ⅰ、Ⅱ类负荷超过上述比例时)选择。
为了保证供电的可靠性,变电所一般装设2台主变压器,枢纽变电所装设2~4台,地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所可装设3台。
1.1.1主变压器台数的选择
根据原始资料分析,本变电站属于地区性变电站,与当地电网系统联系紧密,所以在选择主变台数时应考虑其在当地电力网络中的重要地位。
若全站停电后,将引起下一级变电站及地区电网瓦解,影响整个地区的供电安全。
因此在主变台数的选择上,要确保供电的可靠性。
为了保证供电可靠性,避免一台主变压器因故障或检修影响供电,变电所中一般装设两台主变压器。
当装设三台及三台以上时,变电所的可靠性虽然有所提高,但接线网络较复杂,且投资增大,同时增大了占地面积,配电设备以及用电保护的复杂性,以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。
而且会造成中压侧短路容量过大,不宜选择轻型设备。
考虑到两台主变同时发生故障机率较小。
适用远期负荷的增长以及扩建,而当一台主变压器故障或者检修时,另一台主变压器至少能保证所供的一二类负荷或为全部负荷的70%~80%。
故选择两台主变压器,提高供电的可靠性。
综上所述,主变压器近期选择2台,当远期负荷增加时,可以增加至3台主变压器。
1.1.2主变压器容量的选择
(1)主变压器容量一般按变电所建成后5~10年的规划负荷选择,适当考虑到远期10~20年的负荷发展。
对于城郊变电所,主变压器容量应与城市规划相结合。
(2)根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。
对于有重要负荷的变电所,应考虑当一台主变压器停运时,其余变压器容量在计其过负荷能力后的允许时间,应保证用户的一级和二级负荷;
对一般性变电所,当一台变压器停运时,其余变压器容量应能保证全部负荷的70%~80%。
根据原始资料分析,本期主变压器容量为240MVA。
1.2主变压器型式选择
1.2.1主变压器相数的选择
当不受运输条件限制时,在330kV及以下的变电所均应选择三相式变压器。
因为一台三相式较同容量的3台单项式投资小、占地少、损耗小,同时配电装置结构较简单,运行维护较方便。
在选择主变压器的相数时,应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来决定。
本次设计的变电所,位于城市郊区,交通便利,不受运输的条件限制,故本次设计的变电所选用三相变压器。
1.2.2绕组数的选择
在具有3种电压等级的变电所中,如变压器各侧绕组的通过容量均达到该变压器额定容量的15%及以上,或低压侧虽无负荷,但在变电所需装设无功补偿设备,主变宜采用三绕组变压器。
一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备,比相对的两台双绕组变压器都较少,而且本次所设计的变电所具有三种电压等级,考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素,应选择三绕组变压器。
在生产及制造中三绕组变压器有:
自耦变压器、分裂变压器以及普通三绕组变压器。
(1)自耦变压器
自耦变压器的短路阻抗较小,系统发生短路时,短路电流增大,以及干扰继电保护和通讯,并且它的最大传输功率受到串联绕组容量限制,自耦变压器,除具有磁的联系外,还有电的联系,所以,当高压侧发生过电压时,它有可能通过串联绕组进入公共绕组,使其它绝缘受到危害,如果在中压侧电网发生过电压波时,它同样进入串联绕组,产生很高的感应过电压。
(2)分裂变压器
分裂变压器约比同容量的普通变压器贵20%,分裂变压器,虽然它的短路阻抗较大,当低压侧绕组产生接地故障时,很大的电流向一侧绕组流去,在分裂变压器铁芯中失去磁势平衡,在轴向上产生巨大的短路机械应力。
分裂变压器中对两端低压母线供电时,如果两端负荷不相等,两端母线上的电压也不相等,损耗也就增大,所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡,又需限制短路电流的供电系统。
由于本次所设计的变电所,受功率端的负荷大小不等,而且电压波动围大,故不选择分裂变压器。
(3)普通三绕组变压器
价格上在自耦变压器和分裂变压器中间,安装以及调试灵活,满足各种继电保护的需求。
又能满足调度的灵活性,它还分为无激磁调压和有载调压两种,这样它能满足各个系统中的电压波动。
它的供电可靠性也高。
在大型降压变电所中,普通三绕组变压器的应用围较为有限。
当主网电压为110~220kV,中压网络为35kV时,由于它们的中点采用不同的接地方式,才采用普通三绕组变压器。
当中压为110kV及以上的电压时,降压变压器和联络变压器多采用自耦变压器,因自耦变压器高、中压绕组有直接电气联系,故有巨大的经济优越性。
其优点有:
消耗材料省,体积小、重量轻同时功率损耗低、输电效率高、可扩大变压器的制造容量,便于运输和安装。
故本设计选用自耦变压器。
1.2.3绕组连接方式的选择
变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致,否则不能并列运行。
我国110kV及以上电压,变压器都采用Y0连接;
35kV及以下电压等级变压器绕组都采用△连接。
根据选择原则可确定所选择变压器绕组接线方式为Y0/Y0/△接线。
接线组别为:
YN,a0,d11。
1.2.4主变调压方式的选择
为了满足用户的用电质量和供电的可靠性,220kV及以上网络电压应符合以下标准:
①枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置及电网电压降而定,可为电网额定电压的1~1.3倍,在日负荷最大、最小的情况下,其运行电压控制在水平的波动围不超过10%,事故后不应低于电网额定电压的95%。
②电网任一点的运行电压,在任何情况下严禁超过电网最高电压,变电所一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%~100%。
调压方式分为两种,不带电切换称为无激磁调压,调整围通常在±
5%以;
另一种是带负荷切换称为有载调压,调整围可达30%。
1.2.5容量比的选择
由原始资料可知,110kV中压侧为主要受功率绕组,而35kV侧主要用于附近地区负荷、站用电以及无功补偿装置,所以容量比选择为:
100/100/30。
1.2.6主变压器冷却方式的选择
一般主变压器采用的冷却方式包括:
自然风冷却,强迫风冷却,强迫油循环风冷却,强迫油循环水冷却,强迫油循环导向冷却。
强迫油循环水冷却具有散热效率高,节约材料减少变压器本体尺寸等优点,但是它要有一套水冷却循环系统,冷却器的密封性能要求高,维护工作量较大。
因此本次设计选择主变选择强迫油循环风冷却。
1.3主变压器的选择结果
主变压器的型号:
OSFPS7-240000/330
主要技术参数如下:
额定容量:
240000(kVA)
容量比(%):
240/240/72MVA(100/100/30)
电压比:
345±
2×
2.5%/121/35kV
接线组别:
YN,a0,d11
空载损耗:
116(kW)
负载损耗:
553(kW)
空载电流(%):
0.2
阻抗电压(%):
=10.5%=24%=13%
1.4变电站站用变选择
变电站的主要站用电负荷是变压器的冷却装置,直流系统中的充放电装置和晶闸管整流设备,照明、检修及供水和消防系统,对330kV变电站,还包括高压断路器和隔离开关的操纵机构电源,尽管这些负荷的容量并不大,但由于330kV变电站在电力系统中的重要地位,处于运行安全的考虑,其站用电系统必须具有高度的可靠性。
1.4.1站用变的选择
(1)选择原则:
站用电母线采用单母分段接线。
当有两台站用变采用单母线分段接线方式,平时并列运行互为备用,以限制故障。
站用电容量得确定,一般考虑所用负荷为变电所总负荷的0.1%~0.5%,这里取变电所总负荷的0.2%计算。
(2)站用电负荷:
S=240000/0.7×
0.2%=685.7kVA
(3)站用变容量计算:
Sj=0.7×
S=480kVA
站用变压器选择结果如表1.1所示
表1.135kV双绕组变压器技术数据表
型号
额定容量/kVA
额定电压/kV
连接组
损耗/kW
空载电流/%
阻抗电压/%
高压
低压
空载
短路
S9-500/35
500
355%
0.4
Yyn0
1.03
6.90
1.3
6.5
1.4.2站用电接线图
变电站的自用电负较少,因此,变电站的自用电接线简单。
容量为60MVA及以上的变电站,装有水冷却或强迫油循环冷却的主变压器以及装有同步调相机的变电站,均装设两台站用变
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