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    最新BY市110kV降压变电所设计.doc

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    最新BY市110kV降压变电所设计.doc

    Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateBY市110kV降压变电所设计郑州航空工业管理学院郑州航空工业管理学院课 程 设 计 电气工程及其自动化_专业 0906971 班级题 目 BY市110kV降压变电所设计 姓 名 学 号 指导教师 二一年 十二 月 二十九 日一 变电站概括1.1变电站总体分析BY市变电站位于市边缘,供给城市和近郊工业、农业及生活用电,是新建地区变电所。变电站做为电力系统中起着重要的连接作用,是联系发电厂与负荷的重要环节。本课程设计主要是关于本变电站的一次设计,为了是变电站的一次设计能够很好的接入电力系统,使电力系统安全可靠的运行,下面对本变电站做初步分析的原始数据进行分析。1变电站类型:110KV地方降压变电站2电压等级:110/10KV3线路回数:110KV:2回,备用2回;10KV:13回,备用2回;4地理条件:平均海拔100m,地势平坦,交通方便,有充足水源,属轻地震区。年最高气温+42,年最低气温-18,年平均温度+16,最热月平均最高温度+32。最大风速35m/s,主导风向西北,覆冰厚度 。5负荷情况:主要是一、二级负荷,市内负荷主要为市区生活用电、棉纺厂、印染厂等工业用电;郊区负荷主要为郊区变电站及其他工业用电。6系统情况:根据任务书中电力系统简图可以看到,本变电站位于两个电源中间,有两个发电厂提供电能,进而经过该变电站降压后用于工业、农业等负荷用电,需要一定的可靠性。1.2 负荷分析及主变压器的选择负荷计算的目的:计算负荷是供电设计计算的基本依据,计算负荷确定得是否正确合理,直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大,将使电器和导线选得过大,造成投资和有色金属的消耗浪费,如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁,造成重大损失,由此可见正确确定计算负荷重要性。负荷分析10KV侧:近期负荷:P近=(22112321.51.51.5)MW=17.5MW远期负荷: P远=(1.51.534.53.522222)=30MW =17.5MW+30MW=47.5MW综合最大计算负荷计算公式: Sjs=Kt*(1+%) (注:Kt:同时系数,取85%; %:线损,取5%) Sjs近=Kt*(1+%)=Kt*() *(1+%)=0.85*17.755*(1+0.05)=15.85MVASjs远=Kt*(1+%)=Kt*()*(1+%)0.85*33.065*1.05=29.51MVA视在功率:S=Sjs近+Sjs远15.85MVA+29.51MVA=45.36MVA1.3主变压器的选择一 相数的确定:330KV以下的电力系统,在不受运输条件限制时,应用三相变压器。二 绕组数的确定:对深入引进负荷中心、具有直接从高压降为低压供电条件的变电所,为简化电压等级或减少重复降压容量,可采用双绕组变压器。三 主变压器台数的确定在这次变电站设计中,可以采用一台或两台主变压器,下面对单台变压器和两台变压器进行比较:比 较单台变压器两台变压器技 供电安全比满足要求满足要求术 供电可靠性基本满足要求满足要求指 供电质量电压损耗略大电压损耗略小标 灵活方便性灵活性差灵活性好 扩建适用性 稍差 好由前设计任务书可知、正常运行时,变电所负荷由110kV系统供电,考虑到重要负荷达到47.5MW,并考虑到现今社会用户需要的供电可靠性的要求更高,应采用两台容量相同的变压器并联运行。3.3 变压器容量和型号的确定容量选择及检验公式:容量选择及检验公式: n, ,, (其中n为变电站设计中变压器的台数,在这次设计中,n=2)因此根据上述式子及负荷分析可以选择两台型号为SFQ720000/110的有载调压变压器,变压器的技术参数如下表所示:型号额定电压(KV)联接组接号损耗(KV)空载电流(%)阻抗电压(%)高压低压空载负载SFQ720000/110110±2*2.5%11,10.5,6.6,6.3YN,d1127.51040.910.5二、 主接线的选择2.1 对电气主接线的基本要求变电所主接线选择的主要原则有以下几点:(1)供电可靠性:如何保证可靠地(不断地)向用户供给符合质量的电能是发电厂和变电站的首要任务,这是第一个基本要求。(2)灵活性:其含义是电气主接线能适应各种运行方式(包括正常、事故和检修运行方式)并能方便地通过操作实现运行方式的变换而且在基本一回路检修时,不影响其他回路继续运行,灵活性还应包括将来扩建的可能性。(3)操作方便、安全:主接线还应简明清晰、运行维护方便、使设备切换所需的操作步骤少,尽量避免用隔离开关操作电源。(4)经济性:即在满足可靠性、灵活性、操作方便安全这三个基本要求的前提下,应力求投资节省、占地面积小、电能损失少、运行维护费用低、电器数量少、选用轻型电器是节约投资的重要措施。根据以上的基本要求对主接线进行选择。2.2 110kV侧接线的选择方案(一) 单母线分段接线优点:(1)母线发生故障时,仅故障母线停止供电,非故障母线仍可继续工作,缩小母线故障影响范围。()对双回线路供电的重要用户,可将双回路接于不同的母线段上,保证对重要用户的供电。缺点:当一段母线故障或检修时,必须断开在该段上的全部电源和引出线,这样减少了系统的供电量,并使该回路供电的用户停电方案(二): 桥形接线110kV侧以双回路与系统相连,而变电站最常操作的是切换变压器,而与系统联接的线路不易发生故障或频繁切换,因此可采用内桥式线,这也有利于以后变电站的扩建。优点:高压电器少,布置简单,造价低,经适当布置可较容易地过渡成单母线分段或双母线分接线。缺点:可靠性不是太高,切换操作比较麻烦。方案(三):双母线接线优点:(1)供电可靠,通过两组母线隔离开关的倒换操作,可以轮流检修一组母线而不至于供电中断,一组母线故障后能迅速恢复供电,检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。(2)扩建方便,可向双母线的左右任何一个方向扩建,均不影响两组母线的电源和负荷的平均分配,不会引起原有回路的停电,以致连接不同的母线段,不会如单母线分段那样导致交叉跨越。(3)便于试验,当个别回路需要时单独进行试验时可将该架路分开,单独接至一组母线上。缺点:()增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关,投资大。(2)当母线故障或检修时,隔离开关作为倒换操作电器容易误操作,为了避免隔离开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。对于110kV侧来说,因为它要供给较多的一类、二类负荷、因此其要求有较高的可靠性。对比以上三种方案,从经济性、可靠性等多方面因素考虑,最佳设计方案为方案(一)。具有一定的可靠性和可扩展性,而且比双母线投资小。2.3 10kV侧接线选择方案(一):单母线接线优点:接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。缺点:可靠性、灵活性差、母线故障时,各出线必须全部停电。方案(二):单母线分段接线优点:(1)母线发生故障时,仅故障母线停止供电,非故障母线仍可继续工作,缩小母线故障影响范围。()对双回线路供电的重要用户,可将双回路接于不同的母线段上,保证对重要用户的供电。缺点:当一段母线故障或检修时,必须断开在该段上的全部电源和引出线,这样减少了系统的供电量,并使该回路供电的用户停电。方案(三):分段断路器兼作旁路断路器的单母线分段优点:有较大的可靠性和灵活性,且检修断路器时合出线不中断供电。缺点:投资增大、经济性能差。对比以上三种方案:单母线接线可靠性低,当母线故障时,各出线须全部停电,不能满足I、II 类负荷供电性的要求,故不采纳;将 I、II 类负荷的双回电源线不同的分段母线上,当其中一段母线故障时,由另一段母线提供电源,从而可保证供电可靠性;虽然分段断路器兼作旁路断路器的单母线分段也能满足要求,但其投资大、经济性能差,故采用方案(二)单母线分段接线。三、短路电流计算3.1电力系统简图图3-1 电力系统简图 注:LGJ150:0.416/km LGJ185: 0.410/km LGJ240: 0.401/km3.2 各回路阻抗的计算(取SB=100MVA,VB=Vav)图3-2 电力系统化简图最大运行方式下: 根据所选变压器的技术参数可以求变压器的阻抗:3.3 110KV侧短路分析:图形化简:图3-3 110KV侧短路线路化简图(1) (2) Y(3) Y (4)起始次暂态电流:冲击电流:计算电抗:查表得: t=0.2S时, t =2S及2S后时, 3.4 10KV侧短路分析: 图3-4 10KV侧短路线路化简图(1) (2) Y(3)(4) Y(5)起始次暂态电流:冲击电流:计算电抗:当计算电抗3.45时,其短路电流查表得出; 当计算电抗3.45时,则可以近似地认为短路周期电流的幅值已不随时间而变 即四、 电气设备的配置与选择4.1 110kV侧断路器的选择1、该回路为 110 kV电压等级,故可选用六氟化硫断路器。2、断路器安装在户外,故选户外式断路器。3、回路额定电压Ue110kV的断路器,且断路器的额定电流不得小于通过断路器的最大持续电流 Imax=1.05×0.1054(kA)=105.4(A)4、为方便运行管理及维护,选取110kV SF6断路器为同一型号产品,选为OFPT(B)-110断路器,其主要技术参数如下:型号额定电压kV额定电流A最高工作电压kV额定开断电流kA动稳定电流kA4S热稳定电流kA自动重合闸无电流间隔时间S固有分闸时间S合闸时间SOFPT-110110125012631.58031.50.030.125、对所选的断路器进行校验(1)断流能力校验所选断路器的额定开断电流 I。= 31.5kA =7.32kA,则断流能力满足要求。(2)短路关合电流的校验所选断路器的额定关合电流,即动稳定电流为 80kA,流过断路器的冲击电流为18.63kA,则短路关合电流满足要求,因为其动稳定的校验参数与关合电流参数一样,因而动稳定也满足要求。(3)热稳定校验设后备保护动作时间 1s,所选断路器的固有分闸时间 0.03s,选择熄弧时间 t =0.03S。则短路持续时间 t =1+0.03+0.03 =1.06s。因为电源为无限大容量,非周期分量因短路持续时间大于1s而忽略不计,则 短路热效应 Qk = I”2t =7.322×1.06=56.79kA2.s允许热效应 Ir2t =31.52× 4 = 396Ir2tQk 热稳定满足要求。以上各参数经校验均满足要求,故选用OFPT(B)-110断路器。(4)断路器配用CD5-XG型电磁操作机构6.2 10 kV侧断路器的选择1、该回路为 10kV 电压等级,故可选用真空断路器。2、该断路器安装在户内,故选用户内式断路器。3、回路额定电压为 10kV,因此必须选择额定电压 Ue 10 kV的断路器,且其额定电流不小于流过断路器的最大持续电流 Imax=1.05×1150.7(A)4、初选 SN9-10真空断路器,主要数据如下:型号额定电压kV额定电流kA额定开断流电kA动稳定电流kA4S热稳定电流kA固有分闸时间sSN9-10101.252563250.055、对所选的断路器进行校验(1)断流能力的校验流过断路器的短路电流 IK =9.91kA。所选断路器的额定开断电流 I =25kV IK,即断路器的断流能力满足要求。(2)动稳定校验所选断路器的动稳定电流为63kA, 流过断路器的冲击电流ish = 25.22KA63KA则动稳定满足要求。(3)热稳定校验设后备保护动作时间 1s,所选断路器的固有分闸时间 0.05s,选择熄弧时间 t =0.03s。则短路持续时间 t =1+0.05+0.03 =1.08s。则Qk = 9.912×1.08 = 94.01 kA2.s允许热效应 Ir2t = 252 ×4 = 2500 kA2.s 由于短路时间大于 1 s ,非周期分量可忽略不计则Qk =94.01kA2.s,由于 Ir2t QK,所以热稳定满足要求从以上校验可知该断路器满足要求,所以确定选用 SN9-10真空断路器。4、该断路器配用 CD10III型操作机构4.2 110kV侧隔离开关的选择1、为保证电气设备和母线检修安全,选择隔离开关带接地刀闸。2、该隔离开关安装在户外,故选择户外式。3、该回路额定电压为 110kV,因此所选的隔离开关额定电压 Ue 110kV,且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流 ImaX=1.05×105.4(A)4、初选GW4110D型单接地高压隔离开关其主要技术参数如下型 号额定电压kV额定电流A 最大工作电压kV接地 刀闸A极限通过电流kA4S热稳定电流kA有效值峰值GW4-110D110125012620003255105、校验所选的隔离开关(1)动稳定校验动稳定电流等于极限通过电流峰值即idw = 55kA流过该断路器的短路冲击电流ish = 18.54kA.s 即 idw ish (55KA18.63KA)动稳定要求满足。(2)热稳定校验断路器允许热效应 Ir2t = 102×4 =400 kA2.s 短路热效应 QK = = 7.322×1.0656.79kA2.s Ir2t QK热稳定满足要求。经以上校验可知,所选隔离开关满足要求,故确定选用 GW4 110D型高压隔离开关。4.3 10kV侧隔离开关的选择1、为保证电气设备和母线检修安全,隔离开关选择不带接地刀闸。2、隔离开关安装在户内,故选用户内式。3、该回路的额定电压为10kV所选隔离开关的额定电压Ue10kV,额定电流大于流过隔离开关的最大持续电流Imax = 1.05×1150.7(A) 4、初选GN1910型隔离开关,其主要技术数据如下:型号额定电压(KV)额定电流(A)允许热效应(kA2.s)动稳态电流(KA)GN19-1010125032001005、校验所选的隔离开关(1)动稳定校验所选隔离开关的动稳定电流100kA短路冲击电流ish = 23.79kAidw ish , 动稳定满足要求。(2)热稳定校验断路器允许热效应 I2rt = 3200KA2S短路热效应 Qk = 94.01KA2S I2rtQk 热稳定满足要求.从以上校验可知,所选隔离开关满足要求,故确定选用GN1910型隔离开关。(3)该隔离开关配用CS6型手动式杠杆操作机构。4.4导线的选择本设计的110kV为屋外配电装置,故母线采用钢芯铝绞线LGJ,而10kV采用屋内配电装置,故采用硬母线。 (1) 110KV母线的选择与校验:1、按最大工作电流选择导线截面SImax=1.05×105.4 (A)年最高平均温度为+32,而导线长期允许温度为+80,查表得温度修正系数K00.89IYj= Imax/K0=105.4/0.89=118.4(A) 选择110KV母线型号为:LGJ150/25,查表得IY=472A。Imax=118.4AKIY=0.89×472=420.08A 满足要求2、热稳定校验:S=150mm2Smin=127.9mm2满足热稳定要求。(2) 10KV母线的选择与校验:由于安装在室内,选用硬母线1、按最大持续工作电流选择母线截面:Imax = 1.05×1150.7(A)IYj= Imax/k0=1150.7/0.89=1292.9(A) 选择10KV母线型号为h100×b8(单条矩形),查表得IY=1547A。Imax=1150.7AKIY=0.89×1547=1376.8A 满足要求2、热稳定校验: S=800 mm2Smin=158.97mm2满足热稳定要求。3、动稳定校验母线采取水平排列平放则W=bh2/6=8×1002/6=13333(mm3) =13.33×10-6 m3相邻支柱间跨距取 L=1.2m相间母线中心距离取a=0.25mmax=0.173 ish2 ×=0.173×23.792×=4.51×106pa maxy=70×106pa满足动稳定要求。4.5互感器的选择(1) 电压互感器的选择变电所每组母线的三相上均安装电压互感器。详见电气主接线图。电压互感器应按工作电压来选择:1、110KV电压互感器选择 JCC11102、10 KV电压互感器选择 JDZJ10(2). 电流互感器的选择凡装有断路器的回路均应装设电流互感器,其数量符合测量仪表、保护和自动装置的要求。电流互感器配置详见电气主接线图。1110KV电流互感器的选择选择电流互感器型号:LCWD110,变比如下:(1)线路侧:I=78.73A 则取变比取:100/5(2)变压器至母线及母线分段断路器处:I=104.97A 则取变比取:200/5210KV电流互感器的选择选择10KV侧电流互感器型号:LZZ110,变比如下:(1)变压器至母线及母线分段断路器处:I=1049.7A 则取变比为:2000/5(2)线路处,取最大负荷的线路选取:I=236.1A 则取变比为:300/5 4.6避雷器的选择一.避雷器的配置1、配电装置的每组母线上,均装设避雷器。2、双绕组变压器的低压侧一相上设置一组避雷器。3、变压器高、低压侧中性点均装置避雷器。变电所避雷器的配置详见电气产接线图。二.避雷器的选择1、110KV选择:Y1.5W60/144(变压器)110KV选择:Y1WE-100/260(母线侧)2、10 KV选择:Y0.5W-14/43-

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