西南交大一次课程设计-110kV降压变电所电气设计Word文件下载.doc
- 文档编号:948015
- 上传时间:2023-04-29
- 格式:DOC
- 页数:45
- 大小:2.39MB
西南交大一次课程设计-110kV降压变电所电气设计Word文件下载.doc
《西南交大一次课程设计-110kV降压变电所电气设计Word文件下载.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《西南交大一次课程设计-110kV降压变电所电气设计Word文件下载.doc(45页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
课程设计主要任务:
本设计只作电气初步设计,不作施工设计。
设计的主要内容包括:
(1)确定电气主接线图方案;
(2)主变压器选择;
(3)短路电流计算;
(4)主要电气设备及导线选择和校验。
课程设计参考文献:
[1]熊信银.发电厂电气部分(第四版)[M].北京:
中国电力出版社,2009.
[2]姚春球.发电厂电气部分(第四版)[M].北京:
中国电力出版社,2007.
[3]牟道槐.发电厂变电站电气部分(第三版)[M].重庆:
重庆大学出版社,2009.
[4]郑晓丹.发电厂电气部分[M].北京:
机械工程出版社,2011.
[5]王晓茹,高仕斌.电力系统分析[M].北京:
高等教育出版社,2011.
[6]韩祯祥主编,电力系统分析(第5版),浙江大学出版社,2011,2
[7]规范《电力工程电气设备手册--电气一次部分》
指导教
师签字
系主任审核签字
摘要
电力工业在社会主义现代化建设中占有十分重要的地位,因为电能与其他能源比较具有显著的优越性,它可以方便地与其他能量相互转换,可以经济的远距离输送,并在使用时易于操作和控制,根据工业生产的需要,决定新建一座110kV降压变电所,培养综合运用所学知识的能力,扩大和深化所学的理论知识和基本技能,从而使理论与实践相结合。
通过此次设计,主要掌握发电厂和变电所电气部分中各种电器设备和一、二次系统的接线和装置的基本知识,并通过相应的实践环节,掌握基本技能。
设计变电站为降压变电站,其电压等级为110kV,具有中型容量的规模的特点,在系统中将主要承担负荷分配任务,从而该站主接线设计务必着重考虑可靠性。
该工程的实施有利于完善和加强110kV电网功能,提高电网安全运行水平。
从负荷特点及电压等级可知,它具有110、35、10kV三级电压。
110kV进线两回。
35kV出线回路数为8回;
10kV出线回路数为6回。
关键词:
电气主接线;
主变压器;
短路计算;
目录
摘要 IV
第一章电气主接线设计 1
1.1电气主接线的基本要求 1
1.2电气主接线方案的初步设计 1
1.2.1主接线的初步选择 1
1.2.2可靠性的要求 3
1.2.3灵活性的要求 3
1.2.4经济性的要求 3
1.3几种方案的比较及最终方案的确定 3
1.4主接线图 4
第二章主变压器的选择 6
2.1主变压器选取原则 6
2.1.1变压器容量的确定 6
2.1.2变压器台数的确定 6
2.1.3变压器相数的确定 6
2.1.4变压器绕组数量的选择 6
2.1.5变压器绕组连接方式 7
2.2负荷计算 7
2.2.1负荷的分类 7
2.2.2负荷的计算 7
2.3主变压器型号的选择 8
第三章短路电流的计算 10
3.1短路电流计算的一般规定 10
3.2短路电流计算目的 10
3.3短路电流计算过程 10
3.3.1画出系统等值电路及确定短路点 10
3.3.2计算等值电抗 11
3.3.3计算短路电流 13
3.4短路电流计算结果 15
第四章电气设备的选择与校验 17
4.1电气设备选择依据 17
4.1.1选择的原则 17
4.1.2电气设备和载流导体选择的一般条件 17
4.2断路器的选择 18
4.2.1110kV电压等级的断路器及隔离开关的选择 18
4.2.235kV电压等级的断路器及隔离开关的选择 19
4.2.310kV电压等级的断路器及隔离开关的选择 21
4.3隔离开关的选择与校验 22
4.3.1110kV主变压器侧隔离开关的选择 23
4.3.235kV出线侧及主变压器侧隔离开关的选择 23
4.3.310kV出线侧及主变压器侧隔离开关的选择 25
4.4母线选择 27
4.4.1110kV母线选择 27
4.4.235kV母线选择 27
4.4.310kV母线选择 29
4.4.4母线的选择结果 31
4.5绝缘子和穿墙套管的选择 31
4.5.135kV母线的绝缘子的选择 31
4.5.210kV母线的绝缘子的选择 32
4.5.310kV母线的穿墙套管的选择 32
4.5.4选择结果 33
4.6电流互感器的选择 33
4.6.1110kV侧电流互感器的选择 33
4.6.235kV侧电流互感器的选择 34
4.6.310kV侧电流互感器的选择 35
4.6.4电流互感器选取结果 36
4.7电压互感器的选择 36
4.7.1电压互感器的选择原则 36
4.7.2电压互感器的选择结果 37
4.8高压熔断器的选择 37
4.8.135kV侧熔断器的选择 37
4.8.210kV侧熔断器的选择 38
4.8.3熔断器的选择结果 38
参考文献 39
第39页
第一章电气主接线设计
1.1电气主接线的基本要求
现代电力系统是一个巨大的严密整体,各类发电厂和变电所分工完成整个电力系统的发电、变电和配电任务,主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电所和电力系统本身,同时也影响到工农业生产和人民生活,因此,发电厂、变电所的主接线,必须满足以下基本要求:
①必须保证发供电的可靠性。
②应具有一定的灵活性。
③操作应尽可能简单、方便。
④经济上应合理。
主接线除应满足以上技术经济方面的基本要求外,还应有发展和扩建的可能性,以适应发电厂和变电所可能扩建的需要。
1.2电气主接线方案的初步设计
1.2.1主接线的初步选择
(1)110kV系统主接线形式选择
根据《电力工程设计手册》:
110kV~220kV配电装置出线回路不超过2回时一般选用单母线接线;
35~110KV线路为两回以下时,宜采用桥形,线路变压器组线路分支接线。
下面分析一下桥形接线特点:
桥型接线的特点:
一般当只有两台变压器和两条输电线路时,采用桥型接线。
高压断路器数量少,是比较经济的接线,四个元件只需要三台断路器,线路的投入和切除操作方便,线路故障是仅将故障线路断路器断开,其它线路和变压器不受影响。
现将内桥接线和外桥接线作以比较。
1)内桥
优点:
高压断路器数量少,四个元件只需要三台断路器
缺点:
变压器切除投入较复杂,需操作两台断路器并影响一回路暂时停电。
连接桥断路器检修时两个回路需解列运行。
出现断路器检修时,出线在此期间停运。
适用范围:
容量较小的发电厂或变电所,并且变压器不经常切换或线路较长、故障率较高。
2)外桥
线路切除投入较复杂,需要操作两台断路器,并有一台变压器暂时停运;
变压器侧断路器检修时,变压器停运。
容量较小的发电厂或变电所,并且变压器切换较频繁或线路较短,故障率较小的情况,线路有穿越功率时采用此接线,因为穿越功率只流过一个断路器,断路器检修时对此功率影响小。
根据实际情况,110kv有两回路进线,有穿越功率流过,110kv侧选用外桥型接线。
故选用单母线接线与外桥形接线两种方案进行比较决定。
(2)35kV侧的主接线形式选择
1)35kV~63kV的配电装置出线回路数在4~8回时采用单母线分段接线。
2)35kV的出线多为双回路,且检修时间短,一般不设旁母,当配电装置出线回路数在8回以上时;
或连接的电源较多,负荷较大时采用双母线接线。
故选用单母线分段接线与双母线接线两种方案进行比较决定。
(3)10kV侧的主接线形式选择
6~10kV系统中,出线在6回或以上时一般使用单母线分段接线形式;
当用户要求不能停电时可装设旁路母线。
故选用单母线分段接线与单母线分段带旁母接线两种方案进行比较决定。
1.2.2可靠性的要求
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;
③避免全所停电的可能。
1.2.3灵活性的要求
①调度时,可灵活的投入和切除变压器和线路,调配电源和负荷;
②检修时,方便的停运断路器、母线及保护,进行安全检修;
③扩建时,容易从初期接线过渡到最终接线。
1.2.4经济性的要求
①投资省;
②主接线力求简单,以节省一次设备;
③二次回路简单;
④能限制短路电流,以便选择价廉的设备;
⑤占地面积小;
⑥电能损失少。
1.3几种方案的比较及最终方案的确定
根据以上几点要求对主接线的初设方案进行比较,结果如下:
电压等级
方案一:
为“外桥形接线”
方案二:
为“单母线接线”
110kV
高压断路器数量少,四个回路只需要三台断路器。
线路的切除和投入较复杂,需动作两台断路器,并有一台变压器暂时停运;
桥连断路器检修时,两个回路需要解列运行;
变压器侧断路器检修时,变压器需较长时期停运。
接线简单清晰,设备少,操作方便,便于扩展。
不够灵活可靠。
35kV
为“单母线分段接线”
为“双母线接线”
不间断供电和不致使重要用户停电。
1.当一段母线或母线刀闸故障或检修时,该段母线的回路都要在检修期内停电。
2.当出线为双回路时,常使架空出线呈交叉跨越。
3.扩建需两个方向。
供电可靠性高,一般不对外停电。
占地面地大,刀闸多,投资较多。
10kV
为“单母线分段带旁母接线”
优缺点:
同上
供电可靠性高。
由于待建变电所属地区变电所,负荷主要是地区性负荷,该变电站110kV、35kV、10kV侧均采用单母线分段接线。
1.4主接线图
根据方案一和方案二画出主接线图如下:
图1-1主接线方案一
图1-2主接线方案二
综合考虑可靠性、灵活性、经济性等多方面,可以发现方案一比方案二有着明显的优势。
因此,经过综合分析比较后,决定采用主接线方案一的主接线方式。
第二章主变压器的选择
2.1主变压器选取原则
2.1.1变压器容量的确定
(1)主变压器容量一般按变电所建成后5~10的规划负荷选择,并适当考虑到远期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)根据变电所所带的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,应当考虑一台主变压器停运时,其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷;
对于一般性变电所,当一台主变压器停运时,其余变压器容量应能保证全部负荷的70%~80%。
(3)同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多,应从全网出发,推行系列化、标准化。
2.1.2变压器台数的确定
(1)为保证供电的可靠性,避免一台变压器故障或检修时,影响对用户的供电,变电所一般应装设两台主变压器。
为满足负荷对供电可靠性的要求,根据负荷等级确定变压器台数,对具有大量一、二级负荷或只有大量二级负荷,宜采用两台及以上变压器,当一台故障或检修时,另一台仍能正常工作。
(2)负荷容量大而集中时,虽然负荷只为三级负荷,也可采用两台及以上变压器。
(3)对于季节负荷或昼夜负荷变化比较大时,从供电的经济性角度考虑;
为了方便、灵活地投切变压器,也可以选择两台变压器。
2.1.3变压器相数的确定
当不收运输条件限制时,在330kV及以下的发电厂和变电所,均应选用三相变压器。
2.1.4变压器绕组数量的选择
在具有三种电压的变电站中,如通过主变各侧的功率均达到该主变容量的15%及以上,或低压侧虽无负荷,但在变电所内需装设无功功率补偿设备时,主变宜采用三绕组变压器。
2.1.5变压器绕组连接方式
我国110kV及以上的电压级别,变压器绕组均用Y0的接法,35kV用Y连接,其中性点经过消弧线圈接地。
第三绕组用三角形连接。
高、中压电网的联络变压器应按两级电网正常与检修状态下可能出现的最大功率交换确定容量,依赖于两级电网的合理调度。
当联络变压器为两台时,考虑一台突然切除后,另一台短时承担全部负荷,因此选择每台变压器的容量为总容量的50%~75%,采用50%时,一台变压器突然切除,另一台过载倍率为2,允许运行7.5分钟,采用75%时,过载倍率为1.3,允许运行2小时,应保证上述时间内电网调度能妥善的调整系统潮流,降低联络点的穿越功率。
2.2负荷计算
2.2.1负荷的分类
(1)一级负荷:
中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏,且难以挽回,带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。
一级负荷要求有两个独立电源供电。
(2)二级负荷:
中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱,且较长时间才能修复或大量产品报废,重要产品大量减产,属于二级负荷。
二级负荷应由两回线供电。
但当两回线路有困难时(如边远地区),允许有一回专用架空线路供电。
(3)三级负荷:
不属于一级和二级的一般电力负荷。
三级负荷对供电无特殊要求,允许较长时间停电,可用单回线路供电。
2.2.2负荷的计算
(1)35KV侧负荷计算
(2)10kV侧负荷的计算
(3)总负荷
最大综合计算负荷的计算可按照公式:
(2-1)
求得。
式中:
——同时系数,出线回数较少时,可取0.9~0.95,出线回数较多时,取0.85~0.9;
——线损,取5%。
2.3主变压器型号的选择
主变压器容量必须满足电网中各种可能的运行方式时的最大负荷需要,并且要考虑到负荷的发展规划,使所选变压器容量切合实际的需要。
如果主变压器容量造的过大,台数过多,不仅增加投资,扩大占地面积,而且会增加损耗,给运行和检修带来不便,设备亦未能充分发挥效益;
若容量选的过小,可能使变压器长期在过负荷中运行,影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。
因此,确定合理的变压器的容量是变电站安全可靠供电和网络经济运行的保证。
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,应当考虑当一台主变停运时,其余变压器容量在计及过负荷能力的允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷;
对于一般变电所,当一主变停运时,其他变压器容量应能保证负荷的70%~80%。
所以,这里应该选择两台容量略小于最大计算负荷的变压器。
根据我国变压器的运行的实际条件、实践经验,并参考国外的实践经验,按下式选择较为合适:
变压器的额定容量:
上式为主变压器的额定容量(MVA)
所以,
主变压器选用具有低损耗、低噪音、检修周期长等性能的产品。
根据对变压器容量、台数及连接方式等方面的综合考虑,决定选用三相三绕组有载调压电力变压器SFSZ11-40000/110,其具体参数见下表:
表2-1三相三绕组有载调压电力变压器SFSZ11-40000/110参数
型号
额定容量
(KV·
A)
电压(KV)
联结组标号
损耗(KW)
空载电流(%)
阻抗电压(%)
容量分配
(MVA)
高压
中压
低压
空载
负载
SFSZ11-40000/110
40000
110±
8×
1.25%
35
10.5
YNyn0d11
38.6
179.6
0.73
高-中
高-低
17~18
中-低
6.5
(100/100/100)%
当一台主变因故障不能工作时,只有一台主变工作且满载,则,占总负荷的百分比为,满足要求。
第三章短路电流的计算
3.1短路电流计算的一般规定
(1)电力系统中所有电源均在额定负荷下运行;
(2)短路种类:
一般以三相短路计算;
(3)接线方式应是可能发生最大短路电流的正常方式(即最大运行方式),而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式;
(4)短路电流计算点:
在正常接线方式时,通过电气设备的短路电流为最大的地点。
3.2短路电流计算目的
在变电所的电气设计中,短路电流计算是其中的一个重要环节。
在选择电气设备时,为保证在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作,需要进行全面的短路电流计算。
例如:
计算某一时刻的短路电流有效值,用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值;
计算短路后较长时间短路电流有效值,用以校验设备的热稳定值;
计算短路电流冲击值,用以校验设备动稳定。
3.3短路电流计算过程
3.3.1画出系统等值电路及确定短路点
系统的等效电路图以及选取故障点、、如图3-1所示:
图3-1系统等效电路图
画出系统等值电路图3-2如下:
图3-2系统等值电路图
3.3.2计算等值电抗
选取基准容量,基准电压。
(1)计算进线等值电抗标幺值
110KV架空线路:
系统1进线阻抗标幺值:
系统2进线阻抗标幺值:
(2)计算变压器等值电抗
根据变压器技术参数知:
;
各侧绕组的短路电压百分数值:
各侧绕组等值电抗标幺值:
3.3.3计算短路电流
①短路点短路计算:
等值电路如图3-3所示
图3-3短路点短路等效电路图
三相短路电流周期分量:
短路冲击电流:
短路冲击电流有效值:
三相短路容量:
②短路点短路计算:
等值电路如图3-4所示:
图3-4点短路等效电路图
③短路点短路计算
等值电路如图3-5所示:
图3-5点短路等效电路图
3.4短路电流计算结果
给据上述计算,可以得到短路电流的计算结果如表3-1:
表3-1各个短路点的短路电流值
短路点
三相短路电流(kA)
短路冲击电流(kA)
短路冲击电流有效值(kA)
三相短路容量(MVA)
3.8945
9.9310
5.9196
775.7293
5.9946
15.2862
9.1118
384.1692
15.8052
40.3033
24.0239
287.4418
第四章电气设备的选择与校验
电气设备的选择是供配电系统设计的重要内容之一。
安全、可靠、经济、合理是选择电气设备的基本要求。
在进行设备选择时,应根据工程实际情况,在保证安全、可靠的前提下,选择合适的电气设备,尽量采用新技术,节约投资。
电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不完全一样,具体选择方法也不完全相同,但其基本要求是一致的。
电气设备选择的一般原则为:
按正常工作条件下选择设备的额定电流、额定电压及型号,按短路情况下校验设备的热稳定、动稳定以及开关的开断能力。
下面将根据给出的初始资料及先前的计算进行主要电气设备的选择。
4.1电气设备选择依据
4.1.1选择的原则
(1)应满足正常运行、检修、短路、和过电压情况下的要求,并考虑远景发展。
(2)应按当地环境条件校核。
(3)应力求技术先进和经济合理
(4)与整个工程的建设标准应协调一致。
(5)同类设备应尽量减少种类。
(6)选用的新产品均应具有可靠的实验数据。
(7)设备的选择和校验。
4.1.2电气设备和载流导体选择的一般条件
(1)按正常工作条件选择
①额定电压:
所选电气设备和电缆的最高允许工作电压,不得低于装设回路的最高运行电压;
②额定电流:
所选电气设备的额定电流,或载流导体的长期允许电流,不得低于装设回路的最大持续工作电流。
计算回路的最大持续工作电流时,应考虑回路在各种运行方式下的持续工作电流,选用最大者。
(2)按短路状态校验。
①热稳定效验:
当短路电流通过被选择的电气设备和载流导体时,其热效应不应超过允许值,,,校验电气设备及电缆(3~6KV厂用馈线电缆除外)热稳定时,短路持续时间一般采用后备保护动作时间加断路器全分闸时间。
②动稳定校验:
,用熔断器保护的电气设备和载流导体,可不校验热稳定;
电缆不校验动稳定;
(3)短路校验时短路电流的计算条件:
所用短路电流其容量应按具体工程的设计规划容量计算,并应考虑电力系统的远景发展规划;
计算电路应按可能发生最大短路电流的正常接线方式,而不应按仅在切换过程中可能并列的接线方式;
短路的种类一般按三相短路校验;
对于发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统、自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路更严重时,应按严重情况校验。
4.2断路器的选择
4.2.1110kV电压等级的断路器及隔离开关的选择
(1)主变压器侧断路器的选择:
额定电压选择:
额定电流的选择:
开断电流选择:
选用型断路器,其技术参数如下表4-1所示:
表4-1型断路器的技术参数
断路器型号
额定电压kV
额定电流A
最高工作电压kV
额定断流容量kA
极限通过电流kA
热稳定电流kA
固有分闸时间S
峰值
3S
110
3150
126
31.5
125
50
0.03
热稳定效验:
电弧持续时间取0.04s,热稳定时间为:
。
因此需要计入短路电流的非周期分量,查表
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 西南 交大 一次 课程设计 110 kV 降压 变电所 电气设计