2022年kV降压变电站系统设计.docx
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1、精品学习资源封面欢迎下载精品学习资源作者: PanHongliang仅供个人学习欢迎下载精品学习资源武钢电力系统培训班电气课程设计( 110kV 变电站电气部分设计)学指生导姓教名: 郑灿师: 罗毅完成日期: 2021 年 5 月25 日目 录1 原始资料 51.1 待建变电站地建设规模51.2 电力系统与待建变电站地连接情形51.3 待建变电站负荷 51.4 环境条件 51.5 其它 6 2 设计任务 63 负荷运算和主变压器选择 63.1 负荷运算 73.2 主变台数、容量和型式地确定 73.3 主接线地设计 9 4 短路电流运算 114.1 基准值地选取 114.2 各元件参数标幺值地运
2、算 124.3 用于设备选择地短路电流运算 12欢迎下载精品学习资源5 电气设备选择 135.1 电气设备选择地一般条件 135.2 各回路地工作电流运算155.3 断路器和隔离开关选择165.4 导线地选择 215.5 限流电抗器地选择 235.6 电流互感器地选择 235.7 电压互感器地选择 245.8 高压熔断器地选择 255.9 支持绝缘子和穿墙套管地选择 255.10 避雷器地选择 26参考文献 27附 录 28欢迎下载精品学习资源1 原始资料1.1 待建变电站地建设规模变电站类型: 110kV 降压变电站三个电压等级: 110kV、35kV 、10kV 110 kV:近期进线 2
3、 回,出线 0 回;远期进线 0 回,出线 2 回35 kV:近期 4 回;远期 4 回10 kV:近期 6 回;远期 6 回1.2 电力系统与待建变电站地连接情形变电站在系统中位置:地区变电站变电站仅接受 110kV 地电压与电力系统相连 ,为变电站地电源电力系统至本变电站高压母线地标么电抗(Sd=100MVA)为: 最大运行方式时: 0.25 ;最小运行方式时: 0.35 ; 主运行方式时: 0.3上级变电站后备爱惜动作时间为2s1.3 待建变电站负荷 110kV 出线:负荷每回容量 10000kVA,cos 0.9,Tmax 5500 h欢迎下载精品学习资源 35kV 负荷每回容量 60
4、00kVA,cos 0.85,Tmax 5500 h; 其中,一类负荷 2 回;二类负荷 1 回欢迎下载精品学习资源 10kV 负荷每回容量 2000 kW,cos 0.95,Tmax 4500 h;其中,一类负荷 2 回;二类负荷 2 回负荷同时率 :0.81.4 环境条件欢迎下载精品学习资源当地年最高气温 30 ,年最低气温 -5,最热月平均最高气温 25,年最低气温 - 5当地海拔高度: 600m雷暴日: 20 日/年1.5 其它变电站地理位置:城郊 ,距城区约 7km变电站供电范畴: 110kV 线路:最长 80km,最短 40km; 35kV 线路:最长50km,最短 20 km;
5、10kV 低压馈线:最长 30km,最短 10km;未尽事宜依据设计常规假设 .2 设计任务本课程设计只作电气系统地初步设计 ,不作施工设计和土建设计 .A. 设计地最低要求是:通过经济技术比较 ,确定电气主接线;短路电流运算;主变压器选择;断路器和隔离开关选择;导线(母线及出线)选择;限流电抗器地选择(必要时) .B. 设计地较高要求是:完成上述设计地最低要求;选择电压互感器;选择电流互感器;选择高压熔断器(必要时);选择支持绝缘子和穿墙套管;选择消弧线圈(必要时);选择避雷器 .3 负荷运算和主变压器选择欢迎下载精品学习资源3.1 负荷运算电压等级待建变电所地电压等级为 110kV/35k
6、V/10kV .合计负载及类型近期 35kV 侧负载近期 10kV 侧负载近期总负载远期 110kV 侧负载远期 35kV 侧远期 10kV 侧负载远期总负载近、远期总负荷其中一、二类负荷即重要负荷合计3.2 主变台数、容量和型式地确定主变台数确定地要求:a. 对大城市郊区地一次变电站 ,在中、低压侧已构成环网地情形下 ,变电站以装设两台主变压器为宜;b. 对地区性孤立地一次变电站或负荷密度较高地变电站,在设计时应考虑装设三台主变压器地可能性 .欢迎下载精品学习资源考虑到该变电站是本地区重要电源支撑点,含有较大份额地一、二类负载 ,故一期工程选用两台主变压器 ,并列运行且容量相等 .考虑到地区
7、经济进展较快 ,远期增加负载较多 ,负荷密度快速增大 ,故二期工程增加一台主变压器 .容量地选择主变压器容量一般按变电站建成后510 年地规划负荷选择 ,并适当考虑到远期 1020 年地负荷进展 .依据变电站所带负荷地性质和电网结构来确定主变压器地容量.对于有重要负荷地变电站 ,应考虑当一台主变压器停运时,其余变压器容量在设计及过负荷才能后地答应时间内 ,应中意总运算负荷地 60%70%地要求 ,并能保证用户全部一、二级负荷地需要 .当一台停运时 ,另一台就承担 17.6MVA 20.5MVA.故近期选两台 25MVA 地主变压器就可中意负荷需求 .同时考虑到远期变电站地总负荷增加 ,新增加地
8、变压器须与近期地两台并联运行 ,故近期选择两台 25MVA 地主变压器 ,远期增加一台25MVA 地变压器 .校验变压器地负荷近期变压器地负荷率远期变压器地负荷率由负荷校验可知 ,该设计方案中近期主变压器利用率较高,经济性较好 .同时考虑到待建变电所地负载中一、二类负载占了较大份额,这是一种合理地设计方案.校验事故情形下地过载才能近期一台主变压器停运远期一台主变压器停运考虑到变压器有确定地过负荷才能, 自然油循环地变压器过负荷不应超过欢迎下载精品学习资源50%,故该设计地过载才能中意要求 .假如故障进一步扩大 ,如远期两台主变压器同时停运 ,可实行适当地减载措施 ,切断部分三类负载 ,用剩下地
9、一台主变压器爱惜一、二类负载地供电 .接地方式我国 110kV 及以上电压变压器绕组都接受 Y 连接; 35kV 接受 Y 连接,其中性点多通过消弧线圈接地 .35kV 以下电压变压器绕组都接受 . 连接.主变压器型式地确定具有三种电压等级地变电站中 ,如通过主变压器各侧绕组地功率均达到该变压器容量地 15%以上或低压侧虽无负荷 ,但在变电站内需装设无功补偿设备时 ,主变压器接受三绕组 .而有载调压较简洁稳固电压 ,削减电压波动所以选择有载调压方式,且规程上规定对电力系统一般要求10kV 及以下变电站接受一级有载调压变压器.故本站主变压器选用有载三绕组变压器 .故选择主变压器参数型式为 SFS
10、Z9- 2 5000/110 型三相三绕组电力变压器 .其容量比为 100/100/50.详细参数为:表 1 所选三相三绕组电力变压器地技术数据额定电压(kV )阻抗电压(%)额定容量空载电流高中低高中高连接组( kVA )( %)25000压压11038.5压11中低10.56.5低180.6YN,yn0,d113.3 主接线地设计依据国家标准 GB50059-92 35110kV 变电所设计规范 ,变电所地主接线 ,应依据变电所在电力网中位置置、出线回路数、设备特点及负载性质等条件确定.并应中意供电牢靠、运行灵敏、操作检修便利、节约投资和便于扩建等要求.依据以上要求对主接线进行选择 .11
11、0kV 侧依据国家标准 ,35 110kV 线路为两回及以下时 ,宜接受桥型、线路变压器组或线路分支接线 ,超过两回时 , 宜接受扩大桥型接线、单母线或分段单母线接欢迎下载精品学习资源线.110kV 线路为 6 回以上时 ,宜接受双母线接线 .待建变电所 110kV 近、远期进线共 2 回,出线共 2 回.此变电站是为了某地区电力系统地进展和负荷增长而拟建地 .那么其负荷为地区性负荷 ,且重要负荷较多 , 故保留以下两种备选方案:方案一:单母线带分段接线方案二:双母线接线表 2 待建变电所 110kV 侧主接线方案比较欢迎下载精品学习资源方案工程技术方面方案一方案二1. 简洁清晰 ,设备较少3
12、.牢靠性高 ,灵敏性好2. 牢靠性 ,灵敏性较差2.检修断路器不用停电3. 操作便利 ,便于扩建3.倒闸操作复杂 ,简洁误操作欢迎下载精品学习资源经济方面设备少、投资小占地大、投资多综合考虑 ,双母线接线地方案虽然在供电牢靠性上显得更中意负荷地要求,但占地大 ,投资多 .相反 ,待建变电所在选择主变压器时留有确定地安全余量,在负荷较小地季节尚可能退出一台主变压器,用双倍地投资换取略高地牢靠性是不划算 地.综上所述 ,110kV 侧选用单母线带分段接线 .35kV 侧待建变电所 35kV 侧近、远期合计出线 8 回,其中一、二类负荷共 3 回,占总负荷地 3/8,比重不大 ,结合国家标准 ,将以
13、下两种牢靠性较高地方案列为备选方案:方案一:单母线分段接线方案二:单母线分段带旁母接线表 3 待建变电所 35kV 侧主接线方案比较欢迎下载精品学习资源方案工程技术方面方案一方案二1. 简洁清晰 ,设备较少1.牢靠性高 ,灵敏性好2. 牢靠性 ,灵敏性较差2.检修断路器不用停电欢迎下载精品学习资源3. 母线分段削减了故障或检修时地停电范畴3.倒闸操作复杂 ,简洁误操作欢迎下载精品学习资源经济方面设备少、投资小占地大、投资多欢迎下载精品学习资源综合以上分析 ,虽然单母线分段带旁母接线地方案具有供电更牢靠,调度更灵敏,但倒闸操作复杂 ,简洁误操作 ,且当 6 35kV 配电装置接受手车式高压开关柜
14、时,不宜设置旁路设施 .参考上面 110kV 开关选型考虑 ,对供电牢靠性地影响不大 , 在中意重要负荷供电需求地同时应考虑投资地经济性.综上所述 ,35kV 侧选用单母线分段接线 .10kV 侧依据国家标准 ,当变电全部两台主变压器时 ,6 10kV 侧宜接受分段单母线 . 线路为 12 回及以上时 ,亦可接受双母线 .当不答应停电检修断路器时 ,可设置旁路设施.待建变电所 10kV 侧近、远期合计出线 12 回,其中重要负载 4 回.故将以下两种方案作为备选方案:方案一:单母线分段接线方案二:单母线分段带旁母接线表 4 待建变电所 10kV 侧主接线方案比较方案工程方案一方案二技术方面经济
15、方面1. 简洁清晰 ,设备较少2. 牢靠性 ,灵敏性较差3. 母线分段削减了故障或检修时地停电范畴设备少、投资小3.牢靠性高 ,灵敏性好2.检修断路器不用停电3.倒闸操作复杂 ,简洁误操作占地大、投资多综合以上分析 ,虽然单母线分段带旁母接线地方案具有供电更牢靠,调度更灵敏,但倒闸操作复杂 ,简洁误操作 ,且当 6 35kV 配电装置接受手车式高压开关柜时,不宜设置旁路设施 .参考上面 110kV 开关选型考虑 ,对供电牢靠性地影响不大 , 在中意重要负荷供电需求地同时应考虑投资地经济性.综上所述 ,10kV 侧选用单母线分段接线 .4 短路电流运算4.1 基准值地选取高压短路电流运算一般只计
16、及各元件(即发电机、变压器、电抗器、线路欢迎下载精品学习资源等)地电抗 ,接受标幺值运算 .为了运算便利 ,通常取基准容量Sj = 100MVA,基准电压用各级地平均电压 ,即 Uj= Up =1.05Ue.当基准容量与基准电压选定后 ,可依据下式确定基准电流和基准电抗: 基准电流基准电抗详细各电压等级地基准电压如下:110kV 侧线路 Ud1 = 115kV35kV 侧线路 Ud2 = 37kV10kV 侧线路 Ud3 = 10.5kV 那么基准电流为: 110kV 侧线路35kV 侧线路10kV 侧线路4.2 各元件参数标幺值地运算主变压器各侧阻抗地百分值为其标幺值为4.3 用于设备选择地
17、短路电流运算欢迎下载精品学习资源用于设备选择时 ,短路电流运算按变电所地最终规模考虑.系统地等值电抗图为:110kV母线d1400225.135kV母线d2251.893.933.931010kV母线d3204.0811.2211.2228.62110kVd10.25d210kV35kVd3图 1 二期工程地等值电抗图在最大运行方式下 ,d1 点地三相短路电流为其他短路点地运算过程详见附录中地短路电流运算书.运算结果如下表所示:表 5 系统最大运行方式下地短路电流运算结果短路点编号短路电流运算值MV A5 电气设备选择5.1 电气设备选择地一般条件电气设备应能中意正常、短路、过电压和特定条件下
18、安全牢靠地而要求,并力求技术先进和经济合理 .通常电气设备选择分三步 ,第一按正常工作条件欢迎下载精品学习资源选择,其次按短路情形检验其热稳固性和电动力作用下地动稳固性,第三按实际条件修正 .同时兼顾今后地进展 ,选用性能价格比高 ,运行体会丰富、技术成熟地设备,尽量削减选用设备类型 ,以削减备品备件 ,也有利于运行、检修等工作 .电气设备选择地一般原就为:应中意正常运行检修短路和过电压情形下地要求并考虑远景进展应中意安装地点和当地环境条件校核 应力求技术先进和经济合理同类设备应尽量削减品种与整个工程地建设标准和谐一样选用地新产品均应具有牢靠地试验数据并经正式签订合格地特殊情形下选用未经正式鉴
19、定地新产品应经上级批准技术条件:选择地高压电器 ,应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流地情形下保持正常运行 .电压选用地电器答应最高工作电压 Umax 不得低于该回路地最高运行电压 Ug.电流选用地电器额定电流 Ie 不得低于所在回路在各种可能运行方式下地连续工作电流 Ig.校验地一般原就:电器在选定后应按最大可能通过地短路电流进行动热稳固校验,校验地短路电流一般取最严肃情形地短路电流 .用熔断器爱惜地电器可不校验热稳固 .短路地热稳固条件 在运算时间 ts内,短路电流地热效应 kA 2s It 设备答应通过地热稳固电流有效值 kA t 设备答应通过地热稳固电流时间s校验短路热稳固所用地运
20、算时间Ts按下式运算Tima = td + tkd欢迎下载精品学习资源td 继电爱惜装置动作时间 s tkd 断路器地全分闸时间 s动稳固校验电动力稳固是导体和电器承担短时电流机械效应地才能,称动稳固 .中意动稳固地条件是:Ish diw , Ish dIwish Ish 短路冲击电流幅值及其有效值idw Idw 答应通过动稳固电流地幅值和有效值绝缘水平在工作电压地作用下 ,电器地内外绝缘应保证必要地牢靠性 .断口地绝缘水平应按电网中显现地各种过电压和爱惜设备相应地爱惜水平来确定.由于变压器短时过载才能很大 ,双回路出线地工作电流变化幅度也较大,故其运算工作电流应依据实际需要确定 .高压电器没
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