电气自动化专业设计—kv变电站电气设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流电气自动化专业设计kv变电站电气设计.精品文档. 四川大学网络教育学院 本科生(业余)毕业课程(设计)题 目 110kv变电站电气部分设计 办学学院 四川大学网络教育学院 教学部(校内/校外) 校外 专 业 电气工程及其自动化 年 级 09 春 指导教师 曾 仲 凡 学生姓名 周 中 荣 学 号 DH109142010 2011年 03 月 25 日摘 要:变电站是电力系统的重要组成部分,它直接影响着整个电力系统的安全、稳定与经济运行,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。依据设计任务书上所给系统、线路及负荷的参数,分析负荷
2、的发展趋势然后对原始资料进行分析、计算。从安全、可靠、灵活、经济性方面确定了电气主接线方案;通过负荷计算确定了主变的容量、型号、台数;根据高压设备的安装方式、所在电压等级、线路最大持续工作电流和短路电流的计算结果,对各种高电气设备进行选择;依据变电站保护配置原则对主变和线路进行保护配置的选择和整定;对防雷部分进行计算分析确定出防雷方案从而最终形成一套110kV变电站电气初步设计成果。关键词:变电站 电气主接线 变压器 短路电流计算The Electrical Design for 110kV SubstationAbstract: The electricity substation is a
3、n important component of the system, it directly affects the entire power systems security, stability and economic operation, which is the intermediate link of the power plants and users, and it also plays a role in transformation and distribution of power. According to the book design task about th
4、e system, line and load parameters, analyzes the development trend of the load, then analyze and compute the original data. From the safe, reliable, flexible and economical aspects, identified the main electrical wiring programs; through the load calculation to determine the capacity of the main tra
5、nsformer, model and the number ; in accordance with the installation of high pressure equipment, the voltage, line current and ongoing work of the greatest short-circuit current the calculation of the results to choose a variety of electrical equipment; based on the principle of protection configura
6、tion of the substation, to choose and tune options to main transformer and line protection; of Lightning Calculation and analysis part of the mine-awareness programs to determine which will ultimately form a set of 110kV the results of the preliminary design of the electrical substation.Key words: e
7、lectrical substation main transformer wiring short-circuit current calculation前言:随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起,供电系统的设计越来越全面、系统,工厂用电量迅速增长,对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高,因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理,不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量,也会反映在供电的可靠性和安全生产方面,它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。变电站是电力系统的一个重要组成部分,它直接影响着整个电力系统的安全、稳定与经济运行,是联系发电厂和用户的中间
8、环节,起着变换和分配电能的作用,由电气设备及配电网络按一定的接线方式所构成,他从电力系统取得电能,通过其变换、分配、输送与保护等功能,然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽,变电站必须改变传统的设计和控制模式,才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、制造水平、现代通讯和网络技术的发展,为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。 110kV变电站属于高压网络,该地区变电所所涉及方面多,考虑问题多,分析变电所担负的任务及用户负荷等情况,选择所址,利用用户数据进行负荷计算
9、,确定用户无功功率补偿装置。同时确定变电站的接线方式,进行主变压器的选择、短路电流计算,选择送配电网络及导线,进行短路电流计算。选择变电站高低压电气设备,连接系统各部分。选择出各种保护方案对变电所中的主变压器、母线、线路可能遭受的各种不正常状态、故障进行及时的检测、切除,以保护系统和设备的安全。选择高压配电装置,它的选择好坏直接影响到变电站的投资费用、占地面积。选择防雷保护,雷电放电作为一种强大的自然爆发,是难以制止的,目前人们主要是设法去躲避和限制它的破坏性,其基本措施就是设置避雷针、避雷线、避雷器和接地装置,雷电过电压对于屋外电气设备的毁坏是相当严重的。随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展
10、,电力系统在从发电、输电、供电、配电、用电的所有领域中,新技术改进、革新都正一步步深入到电力系统的每一个环节当中。变电所作为电力系统中一个转换电能的关键环节,也同样在新技术领域得到了充分的发展。1 主接线方案选择1.1 原始资料系统资料:按系统远景接线计算到本所高压母线的最大三相短路容量为2000MVA,最小三相短路容量为1000MVA,环境温度为35,最大负荷利用小时数为5000h/年。高压进线110kV双回线路架空,长75公里。35kV出线3回: (1)负荷7-9MW线路长20公里,1回。 (2)负荷8-12MW线路长25公里,1回。 (3)负荷6-8MW线路长20公里,1回。 负荷同时率
11、为0.85,功率因数0.8 10kV出线6回: (1)负荷0.5-1MW线路长20公里,1回。 (2)负荷0.7-1MW线路长20公里,1回。 (3)负荷0.3-0.8MW线路长20公里,1回。 (4)负荷0.5-0.9MW线路长20公里,1回。 (5)负荷0.2-0.6MW线路长20公里,1回。 (6)负荷0.4-0.8MW线路长20公里,1回。负荷同时率为0.85,功率因数0.8待建变电所考虑15的负荷发展余地。1.1.1 原始资料分析设计的变电站有三个电压等级,分别为110kV、35 kV、10kV。中压侧出线3回,低压侧出线6回。从负荷特点和电压等级可知,该电站负荷容量不大,且年负荷利
12、用小时数小于5000小时,可知该电站为地区一般性降压变电站,对其可靠性没有特殊的要求1。1.2 变电站主接线方案的拟定变电站主接线的设计要求,根据变电站在电力系统中的地位、负荷性质、出线回路数等条件和具体情况确定。(1)110kV电压级。通常对一般性变电站主接线的高压侧,应尽可能采用断路器数目较少,以节省投资,可采用防止母线故障全停电的单母线分段接线和操作方便且可以节省投资的桥形接线2。(2)35kV电压级。35kV侧只有三回出线,可采用接线简单清晰、设备少、操作方便的单母线接线方式;也可采用在检修、事故等特殊状态下应该满足、类负荷可靠性,接线简单操作方便,以便于运行人员掌握,根据调度要求能够
13、方便的改变运行方式的单母线分段接线2。(3)10kV电压级。该电压等级低,负荷为一般性负荷采用单母线接线;鉴于出线回路数为6回,数目较多,为了检修、事故等特殊状态下不至所有负荷断电可选单母线分段接线2。 根据以上分析,经过筛选、组合保留如下两种方案:方案1:110kV采用内桥接线,35kV采用单母线接线,10kV采用单母线接线。图1 方案1主接线图方案2:110kV采用单母线分段,35kV采用单母线分段接线,10kV采用单母线分段接线。图2 方案2主接线图 将两个方案对比可知:110kV侧若采用内桥接线,虽然操作方便且可以节省投资,但在变压器故障或切除、投入时,要使相应线路短时停电,并且操作复
14、杂,对地区变电所必须考虑未来的扩建需要,内桥接线也不便于扩建;因进线为110kV两回,只有单电源供电,采用单母线分段可以防止母线故障全停电,且操作灵活,便于扩建,经济性和安全性往往发生矛盾,安全可靠是电力生产的首要任务。35kV侧三回出线,采用单母线接线方式接线简单清晰、设备少、操作方便,但在检修、事故等特殊状态下不能保证、类负荷可靠性,单母线分段接线能够满足可靠性且能根据调度要求能够方便的改变运行方式的。10kV侧采用单母线接线,虽然可节省一台断路器和两台隔离开关,但因其直接接负荷,难保证供电的可靠性;由于10kV侧6回出线一般采用单母线分段接线,某一线路出线故障时不至于使整个母线停电。综合
15、以上因素考虑,结合对电器主接线的可靠性、灵活性及经济性等基本要求,方案1更经济合理方案2可靠性更高,便于扩建,鉴于方案2的投资比方案1高不了多少且安全可靠是电力生产的首要任务最终选择方案2作为本变电站的主接线方案。2 主变的选择2.1 负荷计算2.1.1 35kV出线最大负荷时=9=6.75(Mvar) =12=9(Mvar)=8=6(Mvar)2.1.2 10kV出线最大负荷时 =10.75=0.75(Mvar)=10.75=0.75(Mvar) =0.80.75=0.6(Mvar)=0.90.75=0.675(Mvar)=0.60.75=0.45(Mvar)=0.80.75=0.6(Mva
16、r)2.1.3 母线侧总负荷为 =0.8(9+12+8)+0.8(1+1+0.8+0.9+0.6+0.8) =27.28(MW)式中、分别表示10 kV和35 kV侧负荷同时率3 =0.8(6.75+9+6)+0.8(0.75+0.75+0.6+0.675+0.45+0.6) =20.46(Mvar)2.1.4 最大运行方式下,系统的计算负荷为=34.1(MVA)考虑建变电所15%的负荷发展余地需要 =/(1-15%)=40.12(MVA)2.2 变压器选择2.2.1 主变容量选择根据最大运行方式下系统的计算负荷为34.1MVA和考虑建变电所15%的负荷发展余地需要得到可能出现的的最大负荷为4
17、0.12MVA,参照相关规定9一台变压器投入使用时应满足最大负荷的70%-80%,取负荷的80%从而最终确定出主变容量为31500 kVA。 2.2.2 主变型号选择该变电所有三个电压等级,分别为110kV、35 kV、10kV,所以选择的变压器为三绕组变压器,其高、中、低压侧额定电压分别为11081.25% kV 、38.522.5% kV、10.5 kV,变电所中主变一般采用接线4,5,综合以上因素选择出的主变型号为SFSZL-31500/110。2.2.3 主变台数选择系统和各种高压设备可能出现各种故障及检修的需要,为保证供电的可靠性,不致一台主变退出运行时所有负荷都停电,变电所装设两台
18、主变压器。当系统处于最大运行方式时,两台变压器同时投入使用,最小运行方式或检修时只投入一台变压器,所以选择两台SFSZL-31500/110型变压器。表1 变压器参数表型 号SFSZL-31500/110额 定 容 量(kVA)31500额 定 电 压(kV)11081.25% 38.522.5% 10.5空 载 电 流(%)1.4空 载 损 耗(kW)50.3阻 抗 电 压(%)17-18 10.5 6.5外形尺寸(长宽高,mm)790060006000联 结 组 号3 短路电流计算3.1 母线上发生短路时各短路点的短路电流计算取基准容量=100MVA,基准电压=6式中表示线路平均额定电压值
19、各绕组的短路电压百分数6,7:=(10.5+17.5-6.5)=10.75 =(10.5+6.5-17.5) =-0.25=(17.5+6.5-10.5)=6.75式中、表示绕组间短路电压百分数。图3 母线上发生短路时系统等值网络图各电抗标幺值计算:=(/100)=0.34=(/100) =-0.008=(/100) =0.214式中表示变压器额定容量。系统及进线阻抗标幺值8,9:系统母线高压侧的最大三相短路容量为2000MVA时=0.05双回75公里长的110kV高压架空进线线路阻抗标幺值均为:=0.22图4 系统等值网络简化图 =/2=0.17,=/2=-0.04=/2=0.107,=+=
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