110kV降压变电所电气部分毕业设计(共53页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 要在电力系统中,变电所起着十分重要的作用。为达到地区供电负荷要求,实现安全可靠供电,需要根据5-10年电力系统发展的规划合理设计变电所。本次设计任务为庄河110KV降压变电所电气部分设计。文中阐述了变电所电气部分设计的基本原则、方法及结论。设计主要内容包括:根据10KV侧负荷进行负荷计算及无功补偿,选择54台BGF10.5-100-1W型电容器;根据系统容量选择2台变压器并联运行,型号为SFSZ7-15000/110三相双绕组变压器;经过方案比较,确定电气主接线方式高压侧为双母线接线方式,低压侧为单母线分段的接线方式;确定三个短路点并进行短路电流计算;进行断路器、
2、隔离开关、电压互感器、电流互感器等设备的选择,并利用短路计算的结果对所选设备进行校验;配电装置的选择满足长期运行的要求;选择避雷装置,保证所设计变电所在安全范围内。为了详细说明,本设计绘制了电气主接线图。关键词:主变压器;电气主接线;短路计算Abstract In peoples social life,electricity plays a very important role.To achieve area power supply load demand,safe and reliable power supply,Its especially important to design
3、the substation according to the 5-10 years electrical system development planning.This design is 110KV zhuanghe substations step-down design.In this essay,we will talk about the basic principle and method of design , the basic ang calculating methods and steps.Design including:According to the consu
4、mers 10KV lateral load calculation and choose BGF10.5-100-1W type 54 sets of reactive power compensation capacitor;According to the same capacity 2 choices for parallel operation model SFSZ7-15000/110 three-phase main transformer winding transformer double;By contrast method to determine the main el
5、ectrical wiring,single generatrix of the bridge section of the connection mode;Determinging three short-circuit point and short-circuit current calculation;Choicing the right circuit breaker,isolating switch ,voltage transformer,current transformer andother equipment;Using the short circuit calculat
6、ion results of selected equipment calibration;Distribution device seletion meet long-term operation inspection;Selecting the avoid thunder device to guarantee the substation in safe design range.In order to elaborate the design,this essay includes the main electrical acircuit diagram. Key words:the
7、main transformer;electrical connection;short-circuit calculation 目 录专心-专注-专业第1章 绪 论1.1 变电所设计的目的和意义随着经济的发展和人民生活水平的提高,对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设及改造,拉动内需的发展计划,110kV变电所的建设迅猛发展。农村自身的特点也给农网和变电所建设带来一定困难。如何设计农网110kV变电所,是农网建设、改造中需要研究和解决的一个重要课题。变电所电气部分是电力配送的重要环节,也是电网建设的关键环节。变电所设计质量的好坏,直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行
8、,为满足城镇负荷日益增长的需要,提高对用户供电的可靠性和电能质量。随着国民经济的发展,工农业生产的增长需要,迫切要求增长供电容量,拟新建110kV变电所。变电所是电力系统的重要组成部分,它直接影响整个电力系统的安全与经济运行,是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节,电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、继电保护和自动装置的确定,是变电所电气部分投资大小的决定性因素。1.2 设计背景及主要内容随着工业的发展与工业区的开发,对电力电量的需求也相应的增加,为了满足市区生产和生活的供电要求,决定要庄河新建一所110KV降压变电所。本变电所位于
9、市城郊,场地开阔, 为非强地震区,输电线路走廊宽阔,有利于线路架设和电气设备的安装。气象条件:年最高气温39度,最低气温-18度。变电所建成后可承担庄河大部分用电负荷,提高庄河的供电网络可靠性、形成合理的环网和分段、改善电能质量和降低网损。设计的主要内容分以下几个步骤:1)负荷的分析及主变的选择;2)无功补偿的确定;3)电气主接线方案的确定;4)选取短路电流点,进行短路电流计算;5)主要电气设备的选择;6)防雷保护的设计和继电保护设计;7)绘制工程图纸。第2章 负荷计算和无功补偿2.1 负荷计算表2.1 10kV侧负荷序号负荷名称最大负荷(MW)功率因素出线出线回数负荷组成 (%)线路长度(k
10、m)近期远期一级二级三级1机械厂1.820.8架空1156025152食品厂1.1 20.8架空1103060203汽配厂 1.220.8架空1204040184城区1.920.8架空1204040195工业园1.820.8架空1304030156自来水厂0.50.80.8架空1305020167生活区0.510.8架空13070188转供电0.81.80.8架空12080209发展线11.50.8架空12060201910发展线21.50.8架空120602018由表2.1可进行负荷计算总的有功功率 =2+2+2+2+2+0.8+1+1.8+1.5+1.5=16.6MW P=0.85*16.
11、6MW=14.11MW总的无功功率 =0.7516.6=12.45Mvar =0.8512.45=10.58Mvar总的视在功率 =17.636 Mva 试中:为同时系数,取0.85。2.2 无功补偿无功补偿的目的:无功补偿的原因是系统功率因数低,降低了发电机和变压器的出力,增加了输电线路的损耗和电压损失。本次设计要求用户的功率因数不低于0.9,因此,必须采取措施提高系统功率因数。目前提高功率因数的常用的办法是装设电容器补偿无功。计算补偿前的自然功率因数,考虑变压器损失。 (2-1) (2-2)试中各参数如下所示:为变压器有功功率损失;变压器在额定负载下无功功率损失的增量为变压器空载有功功率损
12、失;变压器在一定负载下的铜耗;计算负荷的视在容量; 变压器的额定容量;变压器的无功功率损失; 变压器的空载无功功率损失;经计算 加上变压器损失后的总的无功功率,有功功率和视在功率: (2-3) (2-4)补偿后的功率因数取=0.9,所需补偿的无功功率如下: (2-5) 计算补偿电容器的个数(,型号为BGF10.5-100-1W) (2-6)按照三的整数倍取 ,实际的补偿容量如下。Mvar (2-7)补偿后实际的功率因数为 (2-8)经比较大于0.9所以合理。补偿后的视在功率=15.53 MVA.第3章 主变压器的选择3.1 概述在各级电压等级的变电所中,变压器是变电所中的主要电气设备之一,其担
13、任着向用户输送功率,或者两种电压等级之间交换功率的重要任务,同时兼顾电力系统负荷增长情况,并根据电力系统510年发展规划综合分析,合理选择,否则,将造成经济技术上的不合理。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;若容量选得过小,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所安全可靠供电和网络经济运行的保证。选择主变压器的容量,同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。3.2 变压器台数的选择1)应满足负荷对供电可靠性的要求。对供有
14、大量一、二级负荷的变电所,应选用两台变压器,以便当一台故障或检修时,另一台能对一、二级负荷继续供电。对只有少量二级而无一级负荷的变电所,如低压侧有与其他变电所相联的联络线作为备用电源时,亦可只采用一台变压器。2)对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所,无论负荷性质如何,均可选用两台变压器。3)除上述情况外,一般供三级负荷的变电所可只采用一台变压器。但集中负荷较大者,虽为三级负荷,亦可选用两台变压器。4)在确定变电所主变压器台数时,应适当考虑负荷的发展,留有一定的余地。从可靠性的计算结果表明,降压变电所中设置两台变压器,不间断的供电是有保证的。综合上述条件,确定变压器台数为
15、2台。3.3 主变压器的选择根据我国国家标准GB1094电力变压器确定采用R10容量系列。变电所补偿后的视在功率=15.53 MVA.一台变压器的初选容量S=80%S=0.8015.53=12.52MVA综合上述各种因素,确定该站主变压器采用2台15MVA的变压器。当前我国电力系统基本都是三相制接线,故为了能接入系统运行,并能保证系统的安全稳定运行。所以该站选择三相供电。结合该地区的实际情况,故采用双卷变压器,电压等级为110KV与10KV。为了保证10KV供电系统电压质量,本站采用有载调压方式,这样可以达到随时调整电压的目的。冷却方式采用自冷型冷却方式。变压器110KV侧中性点经隔离开关接地
16、,同时装设避雷器保护。在具有三种电压等级的变电所,如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上,或低压侧虽无负荷,但在变电所内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,该所选择三绕组变压器。在生产及制造中三绕组变压器有:自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器。1)自耦变压器,它的短路阻抗较小,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,具有磁的联系外,还有
17、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。由于自耦变压器高压侧与中压侧有电的联系,有共同的接地中性点,并直接接地。因此自耦变压器的零序保护的装设与普通变压器不同。自耦变压器,高中压侧的零序电流保护,应接于各侧套管电流互感器组成零序电流过滤器上。由于本次所设计的变电所所需装设两台变压器并列运行。电网电压波动范围较大,如果选择自耦变压器,其两台自耦变压器的高、中压侧都需直接接地,这样就会影响调度的灵活性和零序保护的可靠性。而自耦变压器的变化较小,由原始资料可知,该所的电压波动
18、为8%,故不选择自耦变压器。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,而且电压波动范围大,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
19、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。所以,本次设计的变电所,选择普通三绕组变压器。主变压器一般采用的冷却方式有:自然风冷却,强迫油循环风冷却,强迫油循环水冷却;自然风冷却:一般只适用于小容量变压器;强迫油循环水冷却,虽然散热效率高,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系统和相关附件,冷却器的密封性能要求高,维护工作量较大。所以,选择强迫油循环风冷却。综合上述几种情况,结合厂家的一些产品情况,故本站的主变压器选用的型号:SFSZ7-15000/110。选两台15MVA的变压器主变压器:215MVA铜线三绕阻有载调压三相电
20、力变压器电压等级:110kV/10KV表3.1 变压器参数额定容量kVA连接组标号空载损耗kW负载损耗kW空载电流%阻抗电压%15000YN,d1171.22501.31718第4章 电气主接线方案的确定4.1 概述主接线是变电所电气设计的首要部分,它是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路,也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此,必须正确处理好各方面的关系。我国变电所设计技术规程SDJ2-79规定:变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回
21、路数、设备特点及负荷性质等条件确定,并且满足运行可靠,简单灵活、操作方便和节约投资等要求,便于扩建。1.可靠性安全可靠是电力生产的首要任务,保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求,而且也是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的具体要求:(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,并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电;(3)尽量避免变电所全部停运的可靠性。2、灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。(1)为了调度的目的,可以灵活地操作,投入或切除某些变压器及线路,调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式,
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