110kV降壓變電所電氣一次初步設計 劉娜

110kV降壓變電所電氣一次初步設計 劉娜,110kV降壓變電所電氣一次初步設計,劉娜,kv,降壓,變電所,電氣,一次,初步設計 畢 業(yè) 設 計 論文 系 別 電力工程系 專業(yè)班級 電氣 07k6 班 學生姓名 劉娜 指導教師 楊用春 二 一一年六月 題 目 110kV 降壓變電所電氣一次初步設 計 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 I 110kV 降壓變電所電氣一次初步設計 摘要 隨著經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高 對供電質量的要求日益提高 國家提出了 加快城網和農網建設及改造 拉動內需的發(fā)展計劃 城網 110kV 變電站的建設迅猛發(fā)展 如何設計城網 110kV 變電站 是成網建設 改造中需要研究和解決的一個重要課題 變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分 由電器設備及配電網絡按一定的接線方式 所構成 他從電力系統(tǒng)取得電能 通過其變換 分配 輸送與保護等功能 然后將電能 安全 可靠 經濟的輸送到每一個用電設備的轉換場所 110kV 變電站屬于高壓網絡 該 地區(qū)變電所所涉及方面多 考慮問題多 分析變電所擔負的任務及用戶負荷等情況 選 擇所址 利用用戶數(shù)據進行負荷計算 同時進行各種變壓器的選擇 從而確定變電站的 接線方式 再進行短路電流計算選擇變電站高低壓電氣設備 為變電站平面及剖面圖提 供依據 本變電所的初步設計包括了 1 總體方案的確定 2 短路電流的計算 3 電氣設備的選擇 4 防雷保護等內容 設計中依據 電力工程設計手冊電氣一次部分 發(fā)電廠變電站電氣部分 高壓配 電裝置設計技術規(guī)程 等國家和電力行業(yè)有關 110kV 變電所設計 標準 規(guī)程 規(guī)范及 國家有關安全 環(huán)保等強制性標準 隨著電力技術高新化 復雜化的迅速發(fā)展 電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領域中 通過新技術的使用 都在不斷的發(fā)生變化 變電所作為電力系統(tǒng)中一個關鍵的環(huán)節(jié)也同 樣在新技術領域得到了充分的發(fā)展 關鍵詞 變電站 輸電系統(tǒng) 配電系統(tǒng) 設計 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 II A DESIGN OF ELETRIC SYSTEM FOR 110kV STEP DOWN TRANSFORMER SUBSTATION Abstract Along with the economic development and people s living standards improved the requirements of the quality of power supply system increased quickly Our country have proposed a plan that aimed at accelerating city net and rural net s development and reconstruction as well as the city net 110kV substations construction developed rapidly How to design a 110kVsubstation becomes an important issue in city net s construction reconstruction The substation is an importance part of the electric power system it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution It obtains the electric power from the electric power system Then transport the power to every place with safe dependable and economical The region of 110 voltage effect many fields and should consider many problems Analyse change to give or get an electric shock a mission for carrying and customers carries etc circumstance choose the address make good use of customer data proceed then carry calculation ascertain the correct equipment of the customer At the same time following the choice of every kind of transformer then make sure the line method of the transformer substation then calculate the short circuit electric current choosing to send together with the electric wire method and the style of the wire then proceeding the calculation of short circuit electric current This first step of design included 1 Ascertain the total project 2 the calculation of the short circuit electric current 3 The design of an electric shock the system design to connect with system and the choice of line project 4 The contents to defend the thunder and so on The design is based on Power Engineering Design Manual a part of the electrical power plants electrical substations part of the the power industry on 110kV substation design standards procedures norms and national Safety environmental protection and other mandatory 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 III standards Along with the high and quick development of electric power technique electric power system then can change from the generation of the electricity to the supply the power Keywords Substation transmission system distribution design 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 目錄 摘要 I ABSTRACT II 1 前言 1 2 原始數(shù) 據 2 3 電氣主接 線選擇 3 3 1 概述 3 3 2 主接線的接線方式選擇 4 3 3 主接線方案選擇 5 4 主變壓 器容量 臺數(shù)及形式的選擇 10 4 1 概述 10 4 2 主變壓器臺數(shù)的選擇 10 4 3 主變壓器容量的選擇 10 4 4 主變壓器型式的選擇 11 4 5 主變壓器的最終確定 12 5 短路電流 計算 13 5 1 概述 13 5 2 短路計算的目的及假設 13 5 3 短路電流計算 14 6 電氣設備的選 擇 18 6 1 概述 18 6 2 斷路器的選擇 19 6 3 隔離開關的選擇 23 6 4 電流互感器的選擇 25 6 5 電壓互感器的選擇 29 6 6 母線的選擇 31 6 7 熔斷器 的選擇 36 6 8 支持絕緣子的選擇 37 6 9 技術經濟比較 38 7 電氣總平面布置及配電裝置 的選擇 40 7 1 概述 40 7 2 高壓配電裝置的選擇 40 8 防雷設計規(guī)劃 44 8 1 防雷保 護的設計 44 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 8 2 主變中性點放電間隙保護 44 8 3 避雷器的選擇 44 8 4 避雷針的選擇 46 8 5 保護全面積的校驗 46 設計圖紙說明 47 參考文獻 48 總 結 49 致謝 50 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 1 1 前言 電力已成為人類歷史發(fā)展的主要動力資源 要科學合理的使用及分配電力 必須從 工程的設計來提高電力系統(tǒng)的安全性 可靠性和運行效率 從而達到降低成本 提高經 濟效益的目的 變電站是電力系統(tǒng)配電傳輸不可缺少的重要組成部分 它直接影響整個 電力網絡的安全和電力運行的經濟成本 是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié) 起著變換和 分配電能的作用 電氣主接線是發(fā)電廠變電所電氣部分的主體 電氣主接線的擬定直接 關系著全廠 所 電氣設備的選擇 配電裝置的布置 繼電保護和自動裝置方式的確定 對電力系統(tǒng)的安全 可靠 經濟運行起著決定的作用 變電所電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分 它的設計 直接關系著全廠 所 電氣設備的選擇 配電裝置的布置 繼電保護和自動裝置的確定 關系著電力系 統(tǒng)的安全 穩(wěn)定 靈活和經濟運行 目前 我國城市電力網和農村電力網正進行大規(guī)模的改造 與此相應 城鄉(xiāng)變電所 也正不斷的更新?lián)Q代 我國電力網的現(xiàn)實情況是常規(guī)變電所依然存在 小型變電所 微 機監(jiān)測變電所 綜合自動化變電所相繼出現(xiàn) 并得到迅速的發(fā)展 然而 所有的變化發(fā) 展都是根據變電設計的基本原理而來 因此對于變電設計基本原理的掌握是創(chuàng)新的根本 本畢業(yè)設計是在完成本專業(yè)所有課程后進行的綜合能力考核 內容為 110kV 終端變 電所電氣一次系統(tǒng)設計 通過對原始資料的分析 主接線的選擇及比較 短路電流的計 算 主要電器設備的選擇及校驗 線路圖的繪制以及避雷器 避雷針的選擇等步驟 最 終確定了 110kV 變電站所需的主要電器設備 主接線圖以及變電站防雷保護方案 本次畢業(yè)設計 不僅鞏固了我的專業(yè)知識 而且培養(yǎng)了我們運用所學知識去分析和 解決與本專業(yè)相關的實際問題的能力 由于本人掌握的知識有限 又無設計經驗 設計 中難免存在不足及錯誤 懇請各位老師和同學批評指正 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 2 2 原始數(shù)據 1 變電站類型 110kV 降壓變電所 2 電壓等級 110 35 10 kV 3 負荷情況 35 kV 側 最大 40MW 最小 30MW Tmax 5300 小時 cos 0 85 10 kV 側 最大 22MW 最小 16 MW Tmax 5300 小時 cos 0 85 4 出線情況 110kV 2 回 35kV 4 回 10kV 10 回 電纜 5 系統(tǒng)情況 1 系統(tǒng)經雙回線 LGJ 185 25km 給變電所供電 2 系統(tǒng) 110kV 母線電壓滿足常調壓要求 3 系統(tǒng) 110kV 母線短路電流標幺值為 18 S B 100 MVA 4 35kV 和 10kV 對端無電源 6 環(huán)境條件 1 最高溫度 40 最低溫度 25 年平均溫度 20 2 土壤電阻率 400 歐米 3 當?shù)乩妆┤?35 日 年 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 3 3 電氣主接線選擇 3 1 概述 主接線是變電所電氣設計的首要部分 它是由高壓電器設備通過連接線組成的接受 和分配電能的電路 也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié) 主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變 電所本身運行的可靠性 靈活性和經濟性密切相關 并且對電氣設備選擇 配電裝置 繼電保護和控制方式的擬定有較大影響 因此 必須正確處理好各方面的關系 3 1 1 可靠性 安全可靠是電力生產的首要任務 保證供電可靠和電能質量是對主接線最基本要求 而且也是電力生產和分配的首要要求 主接線可靠性的具體要求 1 斷路器檢修時 不宜影響對系統(tǒng)的供電 2 斷路器或母線故障以及母線檢修時 盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間 并要求 保證對一級負荷全部和大部分二級負荷的供電 3 盡量避免變電所全部停運的可靠性 3 1 2 靈活性 主接線應滿足在調度 檢修及擴建時的靈活性 1 為了調度的目的 可以靈活地操作 投入或切除某些變壓器及線路 調配電源和 負荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式 檢修方式以及特殊運行方式下的調度要求 2 為了檢修的目的 可以方便地停運斷路器 母線及繼電保護設備 進行安全檢修 而不致影響電力網的運行或停止對用戶的供電 3 為了擴建的目的 可以容易地從初期過渡到其最終接線 使在擴建過渡時 無論 在一次和二次設備裝置等所需的改造為最小 3 1 3 經濟性 主接線在滿足可靠性 靈活性要求的前提下要做到經濟合理 1 投資小 主接線應簡單清晰 以節(jié)約斷路器 隔離開關 電流和電壓互感器 避 雷器等一次設備的投資 要能使控制保護不過復雜 以利于運行并節(jié)約二次設備和控制 電纜投資 要能限制短路電流 以便選擇價格合理的電氣設備或輕型電器 在終端或分 支變電所推廣采用質量可靠的簡單電器 2 占地面積小 主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件 以節(jié)約用地和節(jié)省構架 導線 絕緣子及安裝費用 在不受運輸條件許可情況下 都采用三相變壓器 以簡化布置 3 電能損失少 經濟合理地選擇主變壓器的型式 容量和數(shù)量 避免兩次變壓而增 加電能損失 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 4 3 2 主接線的接線方式選擇 電氣主接線是根據電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的 它以電源和出線為主體 在 進出線路多時 一般超過四回 為便于電能的匯集和分配 常設置母線作為中間環(huán)節(jié) 使接線簡單清晰 運行方便 有利于安裝和擴建 而本所各電壓等級進出線均超過四回 采用有母線連接 3 2 1 單母線接線 單母線接線雖然接線簡單清晰 設備少 操作方便 便于擴建和采用成套配電裝置 等優(yōu)點 但是不夠靈活可靠 任一元件 母線及母線隔離開關等 故障或檢修時 均需 使整個配電裝置停電 單母線可用隔離開關分段 但當一段母線故障時 全部回路仍需 短時停電 在用隔離開關將故障的母線段分開后 才能恢復非故障段的供電 并且電壓 等級越高 所接的回路數(shù)越少 一般只適用于一臺主變壓器 3 2 2 單母分段 用斷路器把母線分段后 對重要用戶可以從不同段引出兩個回路 有兩個電源供電 當一段母線發(fā)生故障 分段斷路器自動將故障切除 保證正常段母線不間斷供電和不致 使重要用戶停電 但是 一段母線或母線隔離開關故障或檢修時 該段母線的回路都要 在檢修期間內停電 而出線為雙回時 常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越 擴建時需向兩個方 向均衡擴建 單母分段適用于 110 220kV 配電裝置的出線回路數(shù)為 3 4 回 35 63kV 可配電裝置的出線回路數(shù) 為 4 8 回 6 10kV 配電裝置出線為 6 回及以上 則采用單母分段接線 3 2 3 單母分段帶旁路母線 這種接線方式適用于進出線不多 容量不大的中小型電壓等級為 35 110kV 的變電 所 具有足夠的可靠性和靈活性 3 2 4 橋形接線 當只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時 采用橋式接線 所用斷路器數(shù)目最少 它可 分為內橋和外橋接線 內橋接線 適合于輸電線路較長 故障機率較多而變壓器又不需經常切除情況 外橋接線 適合于出線較短 且變壓器隨經濟運行的要求需經常切換 或系統(tǒng)有穿 越功率 較為適宜 3 2 5 雙母線接線 它具有供電可靠 調度靈活 擴建方便等優(yōu)點 而且檢修另一母線時 不會停止對 用戶連續(xù)供電 如果需要檢修某線路的斷路器時 不裝設 跨條 則該回路在檢修期需要 停電 對于 110 220kV 輸送功率較多 送電距離較遠 其斷路器或母線檢修時 需要 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 5 停電 而斷路器檢修時間較長 停電影響較大 一般規(guī)程規(guī)定 110 220kV 雙母線接線 配電裝置中 當出線回路數(shù)達 7 回 110kV 或 5 回 220kV 時 一般應裝設專用旁路 母線 3 2 6 雙母線分段接線 雙母線分段 可以分段運行 系統(tǒng)構成方式的自由度大 兩個元件可完全分別接到 不同的母線上 對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的 由于這種母線接線方式是常 用傳統(tǒng)技術的一種延伸 因此在繼電保護方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題 而較容 易實現(xiàn)分階段的擴建等優(yōu)點 但是易受到母線故障的影響 斷路器檢修時要停運線路 占地面積較大 一般當連接的進出線回路數(shù)在 11 回及以下時 母線不分段 為了保證雙母線的配電裝置 在進出線斷路器檢修時 不中斷對用戶的供電 可增 設旁路母線 或旁路斷路器 3 3 主接線方案選擇 方案 1 1 1 0 k V 側 3 5 k V 側 1 0 k V 側 5 回 5 回 2 回 2 回 圖 3 1 主接線方案一 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 6 此方案 110kV 側 35kV 側和 10kV 側均選用單母線分段接線 當一段母線發(fā)生故障 分段斷路器自動將故障切除 保證正常段母線不間斷供電和 不致使重要用戶停電 但是 一段母線或母線隔離開關故障或檢修時 該段母線的回路 都要在檢修期間內停電 而出線為雙回時 常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越 擴建時需向兩 個方向均衡擴建 故此方案可靠性較高 也較經濟 可以考慮此方案 方案 2 4 回 1 1 0 k V 側 3 5 k V 側 1 0 k V 側 5 回 5 回 圖 3 2 主接線方案二 此方案 110kV 側選用內橋接線 35kV 側選用雙母線接線 10kV 側選用單母線分段 接線 內橋接線 適合于輸電線路較長 故障機率較多而變壓器又不需經常切除時 采用 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 7 內橋式接線 當變壓器故障時 需停相應的線路 使用斷路器少 布置簡單 造價低等 優(yōu)點 所以 110kV 側和 10kV 側可靠性較高 也比較經濟 35kV 側選用的雙母線接線 它具有供電可靠 調度靈活 擴建方便等優(yōu)點 而且 檢修另一母線時 不會停止對用 戶連續(xù)供電 但是不夠經濟 故不選用此方案 方案 3 1 1 0 k V 側 3 5 k V 側 1 0 k V 側 5 回5 回 2 回 2 回 圖 3 3 主接線方案三 此方案 110kV 側選用內橋接線 35kV 側和 10kV 側選用單母線分段接線 內橋接線 適合于輸電線路較長 故障機率較多而變壓器又不需經常切除時 采用 內橋式接線 當變壓器故障時 需停相應的線路 使用斷路器少 布置簡單 造價低等 優(yōu)點 故此方案可靠性和經濟性都較高 可以考慮此方案 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 8 方案 4 1 1 0 k V 側 3 5 k V 側 1 0 k V 側 4 回 5 回 5 回 圖 3 4 主接線方案四 此方案 110kV 側和 10kV 側均選用單母線分段接線 可靠性和經濟性都較高 35kV 側選用雙母線接線 可靠性較高 但是不夠經濟 故不選用此方案 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 9 方案 5 2 回 2 回 1 1 0 k V 側 3 5 k V 側 1 0 k V 側 5 回 5 回 圖 3 5 主接線方案五 此方案 110kV 側選用內橋接線 10kV 側選用單母線分段接線 可靠性和經濟性都較 高 35kV 側選用單母線分段帶旁路母線接線 可靠性較高 但不夠經濟 故不選用此方 案 最后選出方案 1 和方案 3 進行進一步比較 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 10 4 主變壓器容量 臺數(shù)及形式的選擇 4 1 概述 在各級電壓等級的變電所中 變壓器是變電所中的主要電氣設備之一 其擔任著向 用戶輸送功率 或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務 同時兼顧電力系統(tǒng)負荷增 長情況 并根據電力系統(tǒng) 5 10 年發(fā)展規(guī)劃綜合分析 合理選擇 否則 將造成經濟技 術上的不合理 如果主變壓器容量造的過大 臺數(shù)過多 不僅增加投資 擴大占地面積 而且會增加損耗 給運行和檢修帶來不便 設備亦未能充分發(fā)揮效益 若容量選得過小 可能使變壓器長期在過負荷中運行 影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性 因此 確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網絡經濟運行的保證 在生產上電力變壓器制成有單相 三相 雙繞組 三繞組 自耦以及分裂變壓器等 在選擇主變壓器時 要根據原始資料和設計變電所的自身特點 在滿足可靠性的前提下 要考慮到經濟性來選擇主變壓器 選擇主變壓器的容量 同時要考慮到該變電所以后的擴建情況來選擇主變壓器的臺 數(shù)及容量 4 2 主變壓器臺數(shù)的選擇 由原始資料可知 我們本次所設計的變電所是地方 110kV 降壓變電所 它是以 110kV 受功率為主 把所受的功率通過主變傳輸至 35kV 及 10kV 母線上 再將電能分配 出去 因此選擇主變臺數(shù)時 要確保供電的可靠性 為了保證供電可靠性 避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電 變電所中一般裝 設兩臺主變壓器 考慮到兩臺主變同時發(fā)生故障機率較小 適用遠期負荷的增長以及擴 建 而當一臺主變壓器故障或者檢修時 另一臺主變壓器可承擔 60 80 的負荷保證全 變電所的正常供電 故選擇兩臺主變壓器互為備用 提高供電的可靠性 4 3 主變壓器容量的選擇 主變容量一般按變電所建成近期負荷 5 10 年規(guī)劃負荷選擇 并適當考慮遠期 10 20 年的負荷發(fā)展 對于城郊變電所主變壓器容量應當與城市規(guī)劃相結合 該所最大 負荷給定 所以應按最大總負荷來選擇主變的容量 根據變電所帶負荷的性質和電網結 構來確定主變壓器的容量 對于有重要負荷的變電所 應考慮當一臺變壓器停運時 其 余變壓器容量在過負荷能力后允許時間內 應保證用戶的一級和二級負荷 對一般性能 的變電所 當一臺主變壓器停運時 其余變壓器容量應保證全部負荷的 60 80 該變 電所是按 60 全部負荷來選擇 因此 裝設兩臺變壓器變電所的總裝容量為 35103510cosskVkVkVkPS 總 當一臺變壓器停運時 可保證對 60 負荷的供電 考慮變壓器的事故過負荷能力為 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 11 40 則可保證 98 負荷供電 而高壓側 110kV 母線的負荷不需要通過主變倒送 因為 該變電所的電源引進線是 110kV 側引進 其中 中壓側及低壓側全部負荷需經主變壓器 傳輸至各母線上 因此主變壓器的容量為 0 6S 總單 臺 本設計任務中 110kV 側電源為無限大系統(tǒng) 該側的 2 回出進線負荷功率由該無限大 系統(tǒng)供給 不需通過主變傳送 35kV 側最大負荷 40MW 最小負荷 22MW 功率因數(shù)為 0 85 也需要從 110kV 側系統(tǒng)通過主變來傳送 因此 在正常運行情況下 主變傳送的最 大總容量為 28MVA 已知 35kV 側最大負荷 17MW 10kV 側最大負荷為cos0 85 11MW 5 由計算可知單臺主變的最大容量為 8 0cos 3510kv35kv10P42S 7 941coss 850 kv MVA 總 則 0 6 0 6 70 941 43 76MVA單 臺 總S 所以 選擇兩臺 45MVA 的變壓器并列運行 4 4 主變壓器型式的選擇 4 4 1 主變壓器相數(shù)的選擇 當不受運輸條件限制時 在 330kV 以下的變電所均應選擇三相變壓器 而選擇主變 壓器的相數(shù)時 應根據原始資料以及設計變電所的實際情況來選擇 單相變壓器組 相對來講投資大 占地多 運行損耗大 同時配電裝置以及斷電保 護和二次接線的復雜化 也增加了維護及倒閘操作的工作量 本次設計的變電所 位于市郊區(qū) 負責工農業(yè)生產及城鄉(xiāng)用電 不受運輸?shù)臈l件限 制 故本次設計的變電所選用三相變壓器 4 4 2 繞組數(shù)的選擇 在具有三種電壓等級的變電所 如通過主變壓器的各側繞組的功率均達到該變壓器 容量的 15 以上 或低壓側雖無負荷 但在變電所內需裝設無功補償設備 主變宜采用 三繞組變壓器 一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設備 比相對的兩臺雙繞組變壓器都 較少 而且本次所設計的變電所具有三種電壓等級 考慮到運行維護和操作的工作量及 占地面積等因素 該所選擇三繞組變壓器 在生產及制造中三繞組變壓器有 自耦變 分裂變以及普通三繞組變壓器 自耦變壓器 它的短路阻抗較小 系統(tǒng)發(fā)生短路時 短路電流增大 以及干擾繼電 保護和通訊 并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制 自耦變壓器 具有磁的聯(lián) 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 12 系外 還有電的聯(lián)系 所以 當高壓側發(fā)生過電壓時 它有可能通過串聯(lián)繞組進入公共 繞組 使其它絕緣受到危害 如果在中壓側電網發(fā)生過電壓波時 它同樣進入串聯(lián)繞組 產生很高的感應過電壓 本次所設計的變電所所需裝設兩臺變壓器并列運行 電網電壓波動范圍較大 如果 選擇自耦變壓器 其兩臺自耦變壓器的高 中壓側都需直接接地 這樣就會影響調度的 靈活性和零序保護的可靠性 而自耦變壓器的變化較小 由原始資料可知 該所的電壓 波動為 8 故不選擇自耦變壓器 普通三繞組變壓器 價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間 安裝以及調試靈活 滿足各種繼電保護的需求 又能滿足調度的靈活性 它還分為無激磁調壓和有載調壓兩 種 這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動 它的供電可靠性也高 所以 本次設計的變 電所選擇普通三繞組有載調壓變壓器 4 4 3 連接組別的選擇 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致 否則不能并列運行 4 4 4 主變壓器冷卻方式的選擇 主變壓器一般采用的冷卻方式有 自然風冷卻 強迫油循環(huán)風冷卻 強迫油循環(huán)水 冷卻 自然風冷卻 一般只適用于小容量變壓器 強迫油循環(huán)水冷卻 雖然散熱效率高 具有節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點 但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關附件 冷 卻器的密封性能要求高 維護工作量較大 綜上所述 本設計選擇強迫油循環(huán)風冷卻 4 5 主變壓器的最終確定 確定所選變壓器型號 SFSL1 45000 110 其技術數(shù)據如表 4 1 表 4 1 主變壓器 SFSL1 45000 110 技術數(shù)據 型 號 SFSL1 45000 110 容 量 45MVA 容 量 比 100 100 100 高 壓 121 中 壓 38 5阻抗電壓 低 壓 11 損 耗 空載 38 4kW 空載電流 0 8 高 中 18 高 低 10 5 阻抗電壓 中 低 6 5 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 13 5 短路電流計算 5 1 概述 電力系統(tǒng)的電氣設備在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀 態(tài) 最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路 因為它們會破壞對用戶的正 常供電和電氣設備的正常運行 短路是電力系統(tǒng)的嚴重故障 所謂短路 是指一切不正常的相與相之間或相與地 對于中性點接地系統(tǒng) 發(fā)生通路的情況 在三相系統(tǒng)中 可能發(fā)生的短路有 三相短路 兩相短路 兩相接地短路和單相接 地短路 其中 三相短路是對稱短路 系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài) 其 他類型的短路都是不對稱短路 電力系統(tǒng)的運行經驗表明 在各種類型的短路中 單相短路占大多數(shù) 兩相短路較 少 三相短路的機會最少 但三相短路雖然很少發(fā)生 其情況較嚴重 應給以足夠的重 視 因此 我們都采用三相短路來計算短路電流 并檢驗電氣設備的穩(wěn)定性 5 2 短路計算的目的及假設 5 2 1 短路電流計算目的 短路電流計算是變電所電氣設計中的一個重要環(huán)節(jié) 其計算目的是 1 在選擇電氣主接線時 為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制 短路電流的措施等 均需進行必要的短路電流計算 2 在選擇電氣設備時 為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全 可靠地工 作 同時又力求節(jié)約資金 這就需要進行全面的短路電流計算 3 在設計屋外高壓配電裝置時 需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對地的安全距 離 4 按接地裝置的設計 也需用短路電流 5 2 2 短路電流計算的一般規(guī)定 1 驗算導體和電器動穩(wěn)定 熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流 應按工程的 設計規(guī)劃容量計算 并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃 一般為本期工程建成后 5 10 年 確定短路電流計算時 應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式 而不應按照僅在切 換過程中可能并列運行的接線方式 2 選擇導體和電器用的短路電流 在電氣連接的網絡中 應考慮具有反饋作用的異 步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響 3 選擇導體和電器時 對不帶電抗器回路的計算短路點 應按選擇在正常接線方式 時短路電流為最大的地點 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 14 4 導體和電器的動穩(wěn)定 熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算 5 2 3 短路計算基本假設 1 正常工作時 三相系統(tǒng)對稱運行 2 所有電源的電動勢相位角相同 3 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和 即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生 變化 4 不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流 5 元件的電阻略去 輸電線路的電容略去不計 及不計負荷的影響 6 系統(tǒng)短路時是金屬性短路 5 2 4 基準值 高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗 采用標幺值進行計算 為了計算方便 選取如下基準值 基準容量 100MVABS 基準電壓 kV 10 5 37 115avU 5 2 5 短路電流計算的步驟 1 計算各元件電抗標幺值 并折算為同一基準容量下 2 給系統(tǒng)制訂等值網絡圖 3 選擇短路點 4 對網絡進行化簡 把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng) 不考慮短路電流周期分量的衰減 求出電流對短路點的電抗標幺值 并計算短路電流標幺值 有名值 標幺值 1XI 有名值 3BavSU 5 計算短路容量 短路電流沖擊值 短路容量 nSI 短路電流沖擊值 2 5chi 5 3 短路電流計算 5 3 1 計算變壓器各繞組電抗 取基準容量 基準電壓為 10BSMVA BUav 主變壓器參數(shù)計算 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 15 110kV 側 1 5 68 10 2 21 32 31 kkkk UU 35kV 側 7 51068 2 21 31 32 kkkk 10kV 側 50 18 56 2 21 1 32 3 3 kkkk UU 則三繞組變壓器電抗分別為 10 KTX 0 45BNS 271 6U3 0 1045KBTNS 5 3 2 計算系統(tǒng)及線路阻抗 系統(tǒng) 110kV 側母線短路電流標幺值為 18 則 110kV 側系統(tǒng)阻抗為 X 1 18 0 56 110kV 側 2 回架空線為 LGJ 185 長度為 25km 查表得電抗為 0 395 則km 30 線路電抗值為 km250 39 875lX 其標幺值為 9 871l 5 3 3 等值網絡 d 1 d 3 d 2 0 0 7 5 0 0 7 5 0 2 4 4 0 2 4 4 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 5 6 0 1 5 6 0 0 5 6 1 1 0 k V 3 5 k V 1 0 k V 圖 5 1 等值網絡圖 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 16 d1 點短路時 等值網絡為 d 1 0 0 7 5 0 0 7 5 0 0 5 6 0 0 9 4 0 圖 5 2d1 點短路等值網絡化簡圖 次暫態(tài)短路電流標幺值 1 0 941 65IX 次暫態(tài)短路電流有名值 3 653 9kBavISUA 沖擊電流 2 91 62chiI 全電流最大有效值 1 5 2538 kchIIA 短路容量 Un 5 369 110 1022 932 MVA S3 d2 短路時 等值網絡為 0 2 4 4 0 2 4 4 0 1 5 6 3 5 k V 0 1 5 6 0 0 7 5 0 0 7 5 0 0 5 6 1 1 0 k V 0 0 7 5 0 0 7 5 0 4 0 4 0 0 5 6 0 2 9 4 圖 5 3d2 短路等值網絡化簡圖 次暫態(tài)短路電流標幺值 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 17 10 2943 7IX 次暫態(tài)短路電流有名值 3 75 16BavISUKA 沖擊電流 2 5 5163 chi k 全電流最大有效值 28 0chIIA 短路容量 Un 5 316 35 322 26 MVA S3 I d3 點短路時 等值網絡為 0 2 1 0 1 0 k V 0 0 7 5 0 0 7 5 0 2 3 3 0 2 3 3 0 0 5 6 1 1 0 k V 0 0 7 5 0 0 7 5 0 2 4 4 0 2 4 4 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 5 6 1 1 0 k V 1 0 k V 圖 5 4d3 點短路等值網絡化簡圖 次暫態(tài)短路電流標幺值 1 0 214 763IX 次暫態(tài)短路電流有名值 3 01 526 9BavSUKA 沖擊電流 2 5269 78chiIk 全電流最大有效值 1 13I 短路容量 Un 26 19 10 453 62 MVA S3 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 18 6 電氣設備的選擇 6 1 概述 導體和電器的選擇是變電所設計的主要內容之一 正確地選擇設備是使電氣主接線 和配電裝置達到安全 經濟的重要條件 在進行設備選擇時 應根據工程實際情況 在 保證安全 可靠的前提下 積極而穩(wěn)妥地采用新技術 并注意節(jié)約投資 選擇合適的電 氣設備 電氣設備的選擇同時必須執(zhí)行國家的有關技術經濟政策 并應做到技術先進 經濟 合理 安全可靠 運行方便和適當?shù)牧粲邪l(fā)展余地 以滿足電力系統(tǒng)安全經濟運行的需 要 電氣設備要能可靠的工作 必須按正常工作條件進行選擇 并按短路狀態(tài)來校驗熱 穩(wěn)定和動穩(wěn)定后選擇的高壓電器 應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓 過電流的情況 下保持正常運行 6 1 1 一般原則 1 應滿足正常運行 檢修 短路和過電壓情況下的要求 并考慮遠景發(fā)展的需要 2 應按當?shù)丨h(huán)境條件校核 3 應力求技術先進和經濟合理 4 選擇導體時應盡量減少品種 5 擴建工程應盡量使新老電器的型號一致 6 選用的新品 均應具有可靠的試驗數(shù)據 并經正式鑒定合格 6 1 2 技術條件 1 按正常工作條件選擇導體和電器 A 電壓 所選電器和電纜允許最高工作電壓 不得低于回路所接電網的最高運行電壓 maxgUnU 即 nU maxg 一般電纜和電器允許的最高工作電壓 當額定電壓在 110kV 及以下時為 1 15 而n 實際電網運行的 一般不超過 1 1 axgn B 電流 導體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度 Q 0 下 導體和電器的長期允許電流 應不小于該回路的最大持續(xù)工作電流yI maxgI 即 y 由于變壓器在電壓降低 5 時 出力保持不變 故其相應回路的 1 05 為 maxgInI 電器額定電流 C 按當?shù)丨h(huán)境條件校核 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 19 當周圍環(huán)境溫度和導體額定環(huán)境溫度不等時 其長期允許電流 可按下式修正 yIyI21MTK 基中 為溫度修正系數(shù) 為最高工作溫度 為額定載流量基準下的環(huán)境溫度K1T 為實際環(huán)境溫度 對應于所選截面 環(huán)境溫度為 25 時 長期允許載流C 2TyISC 量 A 2 按短路情況校驗 電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動 熱穩(wěn)定校驗 一般校驗取三相 短路時的短路電流 如用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定 當熔斷器有限流作用時 可不驗算動穩(wěn)定 用熔斷器保護的電壓互感器回路 可不驗算動 熱穩(wěn)定 A 短路熱穩(wěn)定校驗 滿足熱穩(wěn)定條件為 2dztI 驗算熱穩(wěn)定所用的計算時間 2 2 05 05 Ittz B 短路動穩(wěn)定校驗 滿足動穩(wěn)定條件為 max chiIi 6 1 3 各回路最大持續(xù)工作電流 表 6 1 最大持續(xù)工作電流表 回路名稱 計算公式及結果 110kV 母線 Ig max 248 0A 1 05 45310nSU 35kV 母線 Ig max 779 42A 35n 35kV 出線 Ig max 194 067A 103cos 8nPU 10kV 母線 Ig max 2727 98A 1 05 45310nS 10kV 出線 Ig max 149 432A 2 3cos85nPU 6 2 斷路器的選擇 變電所中 高壓斷路器是重要的電氣設備之一 它具有完善的滅弧性能 正常運行 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 20 時 用來接通和開斷負荷電流 在電氣主接線中 還擔任改變主接線的運行方式的任務 故障時 斷路器通常與繼電保護裝置配合使用 斷開短路電流 切除故障線路 保證非 故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性 高壓斷路器應根據斷路器安裝地點 環(huán)境和使用技術條件等要求選擇其種類及型式 由于真空斷路器 SF 6 斷路器比少油斷路器可靠性更好 維護工作量更少 滅弧性能更高 目前得到普遍推廣 故 35 220kV 一般采用 SF6 斷路器 真空斷路器只適應于 10kV 電壓 等級 10kV 采用真空斷路器 6 2 1 按開斷電流選擇 高壓斷路器的額定開斷電流 應不小于其觸頭開始分離瞬間的短路電流即最大持續(xù)NI 工作電流 即 maxgImaxNgI 6 2 2 短路關合電流的選擇 在斷路器合閘之前 若線路上已存在短路故障 則在斷路器合閘過程中 觸頭間在 未接觸時即有巨大的短路電流通過 預擊穿 更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的損壞 且斷路器在關合短路電流時 不可避免地接通后又自動跳閘 此時要求能切斷短路電流 為了保證斷路器在關合短路時的安全 斷路器額定關合電流不應小于短路電流最大沖擊 值 6 2 3 斷路器選擇計算 一 110kV 母線斷路器的選擇及校驗 1 電壓 因為 Ug 110kV Un 110kV 所以 Ug Un 2 電流 查表 3 1 得 I g max 248 0A 選出斷路器型號為 SW4 110 1000 型 如表 6 2 表 6 2 110kV 母線斷路器參數(shù)表 電壓 kV 斷開容量 MVA 極限通過 電流 kA 熱穩(wěn)定電流 kA 重合性能 型號 額 定 最 大 額定電 流 A 額定斷 開 電流 kA 額定 重新 最大 有效 1S 4S 5S 10S 合閘時 間 s 固有分閘 時間 s 電流休 止時間 s 重合時 間 s SW4 110110 126 1000 18 4 3500 3000 55 32 21 0 25 0 06 0 3 0 4 因為 In 1000A Ig max 248 0A 所以 Ig max In 3 開斷電流 I dt Ikd 因為 Idt 5 369kA Ikd 18 4kA 所以 Idt Ikd 4 動穩(wěn)定 i ch imax 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 21 因為 ich 13 692kA imax 55kA 所以 ich imax 5 熱穩(wěn)定 I tdz It t tdz tz 0 05 0 78 0 05 1 0 83 因為 I tdz 5 3692 0 83 23 926 It t 322 1 1024 所以 I tdz It t 經以上校驗此斷路器滿足各項要求 二 35kV 母線斷路器的選擇及校驗 1 電壓 因為 Ug 35kV Un 35kV 所以 Ug Un 2 電流 查表 3 1 得 I g max 779 42A 選出斷路器型號為 DW2 35 1000 型 如表 6 3 表 6 3 35kV 母線斷路器參數(shù)表 電壓 kV 動穩(wěn)定電流 kA 型號 額定 額定電 流 A 額定斷開 電流 kA 峰值 5s 熱穩(wěn) 定電流 kA 合閘時 間 s 固有分閘 時間 s DW2 35 3 5 1000 16 5 45 16 5 0 06 0 06 因為 In 1000A Ig max 779 42A 所以 Ig max In 3 開斷電流 I dt Ikd 因為 Idt 5 316kA Ikd 16 5kA 所以 Idt Ikd 4 動穩(wěn)定 i ch imax 因為 ich 13 556kA imax 45kA 所以 ich imax 5 熱穩(wěn)定 I tdz It t tdz tz 0 05 4 4 0 05 1 4 45 因為 I tdz 5 3162 4 45 125 756 It t 16 52 5 1361 25 所以 I tdz It t 經以上校驗此斷路器滿足各項要求 三 35kV 出線斷路器的選擇及校驗 1 電壓 因為 Ug 35kV Un 35kV 所以 Ug Un 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 22 2 電流 查表 6 1 得 I g max 194 067A 選出斷路器型號為 DW2 35 1000 型 故 Ig max In 此斷路器型號與斷路器 130 型號一樣 故這里不做重復檢驗 四 10kV 母線斷路器的選擇及校驗 1 電壓 因為 Ug 10kV Un 10kV 所以 Ug Un 2 電流 查表 3 1 得 I g max 2727 98A 選出斷路器型號為 SN3 10 3000 型 如表 6 4 表 6 4 10kV 母線斷路器參數(shù)表 極限通過電流 kA 熱穩(wěn)定電流 kA 型號 額定電 壓 kV 額定電流 A 額定斷開 電流 kA 額定斷開容 量 MVA 峰值 1s 5s 10s 合閘時 間 s 固有分閘時 間 s SN3 10 10 3000 29 500 75 43 5 30 21 0 5 0 14 因為 In 3000A Ig max 2727 98A 所以 Ig max In 3 開斷電流 I dt Ikd 因為 Idt 26 19kA Ikd 29kA 所以 Idt Ikd 4 動穩(wěn)定 i ch imax 因為 ich 66 78kA imax 75kA 所以 ich imax 5 熱穩(wěn)定 I tdz It t tdz tz 0 05 0 78 0 05 1 0 83 因為 I tdz 26 192 0 83 569 31 It t 43 52 1 1892 25 所以 I tdz It t 經以上校驗此斷路器滿足各項要求 五 10kV 出線斷路器的選擇及校驗 1 電壓 因為 Ug 10kV Un 10kV 所以 Ug Un 2 電流 查表 3 1 得 I g max 149 432A 選出斷路器型號為 SN3 10 2000 型 如表 3 5 表 6 5 10kV 出線斷路器參數(shù)表 極限通過電流 kA 熱穩(wěn)定電流 kA 型號 額定電 壓 kV 額定電流 A 額定斷開 電流 kA 額定斷開容 量 MVA 峰值 1s 5s 10s 合閘時 間 s 固有分閘時 間 s SN3 10 10 2000 29 500 75 43 5 30 21 0 5 0 14 因為 In 2000A Ig max 149 432A 所以 Ig max In 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 23 3 開斷電流 I dt Ikd 因為 Idt 26 19kA Ikd 29kA 所以 Idt Ikd 4 動穩(wěn)定 i ch imax 因為 ich 66 78kA imax 75kA 所以 ich imax 5 熱穩(wěn)定 I tdz It t tdz tz 0 05 0 83 因為 I tdz 26 192 0 83 569 31 It t 43 52 1 1892 25 所以 I tdz It t 經以上校驗此斷路器滿足各項要求 6 3 隔離開關的選擇 6 3 1 隔離開關選擇標準 隔離開關 配制在主接線上時 保證了線路及設備檢修形成明顯的斷口 與帶電部 分隔離 由于隔離開關沒有滅弧裝置及開斷能力低 所以操作隔離開關時 必須遵循倒 閘操作順序 隔離開關的配置 1 斷路器的兩側均應配置隔離開關 以便在斷路器檢修時形成明顯的斷口 與電源 側隔離 2 中性點直接接地的普通型變壓器均應通過隔離開關接地 3 接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關 為了保證電器和母線的 檢修安全 每段母上宜裝設 1 2 組接地刀閘或接地器 63kV 及以上斷路器兩側的隔離開 關和線路的隔離開關 宜裝設接地刀閘 應盡量選用一側或兩側帶接地刀閘的隔離開關 4 按在變壓器引出線或中性點上的避雷器可不裝設隔離開關 5 當饋電線的用戶側設有電源時 斷路器通往用戶的那一側 可以不裝設隔離開關 但如費用不大 為了防止雷電產生的過電壓 也可以裝設 6 3 2 隔離開關選擇計算 一 110kV 側母線隔離開關的選擇及檢驗 1 電壓 因為 Ug 110kV Un 110kV 所以 Ug Un 2 電流 查表 6 1 得 I g max 248 0A 選出 GW2 110 600 型 如表 6 6 表 6 6 110kV 隔離開關參數(shù)表 型號 額定電壓 kV 額定電流 A 動穩(wěn)定電流 kA 熱穩(wěn)定電流 s kA 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 24 GW2 11 0 110 600 50 14 5 因為 In 600A Ig max 248 0A 所以 Ig max In 3 動穩(wěn)定 i ch imax 因為 ich 13 629kA imax 50kA 所以 ich imax 4 熱穩(wěn)定 I tdz It t tdz tz 0 05 4 4 0 05 1 4 45 I tdz 5 3692 4 45 128 276 It t 142 5 980 所以 I tdz It t 經以上校驗此隔離開關滿足各項要求 二 35kV 側隔離開關的選擇及檢驗 1 電壓 因為 Ug 35kV Un 35kV 所以 Ug Un 2 電流 查表 6 1 得 I g max 346 41A 選出 GW2 35 1000 型 如表 6 7 表 6 7 35kV 隔離開關參數(shù)表 型號 額定電壓 kV 額定電流 A 動穩(wěn)定電流 kA 熱穩(wěn)定電流 s kA GW2 35 35 1000 80 33 7 4 因為 In 1000A Ig max 779 42A 所以 Ig max In 3 動穩(wěn)定 i ch imax 因為 ich 13 556kA imax 80kA 所以 ich imax 4 熱穩(wěn)定 I tdz It t tdz tz 0 05 3 4 0 05 1 3 45 I tdz 5 3162 3 45 97 497 It t 142 5 980 所以 I tdz It t 經以上校驗此隔離開關滿足各項要求 三 35kV 側出線隔離開關的選擇及校驗 1 電壓 因為 Ug 35kV Un 35kV 所以 Ug Un 2 電流 查表 3 1 得 I g max 194 067A 華北電力大學科技學院畢業(yè)設計 論文 25 選出 GW2 35 1000 型 此隔離開關型號與母線隔離開關 130 型號一樣 故這里不 做重復檢驗 四 10kV 側母線隔離開關的選擇及校驗 1 電壓 因為 Ug 10kV Un 10kV 所以 Ug Un 2 電流 查表 6 1 得 I g max 2727 98A 選出 GN2 10 3000 型 如表 6 8 表 6 8 10kV 隔離開關參數(shù)表 型號 額定電壓 kV 額定電流 A 動穩(wěn)定電流 kA 熱穩(wěn)定電流 s kA GN2 10 10 3000 100 50 10 因為 In 3000A Ig max 2727 98A 所以 Ig max In 3 動穩(wěn)定 i ch imax 因為 ich 66 78kA imax 100kA 所以 ich imax 4 熱穩(wěn)定 I td It t 前面校驗斷路器時已算出 I tdz 569 31 It t 502 10 25000 所以 I tdz It t 經以上校驗此隔離開關滿足各項要求 五 10kV 側出線隔離開關的選擇及校驗 1 電壓 因為 Ug 10kV Un 10kV 所以 Ug Un 2 電流 查表 3 1 得 I g max 93 395A 選出 GN2 10 3000 型 此隔離開關型號與母線隔離開關型號一樣 故這里不做重 復檢驗 6 4 電流互感器的選擇 6 4 1 電流互感器的特點 1 一次繞組串聯(lián)在電路中 并且匝數(shù)很少 故一次繞組中的電流完全取決于被測量 電路的負荷 而與二次電流大小無關 2 電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗