110KV降压变电站电气部分设计论文.doc
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1、110KV降压变电站电气部分设计摘要近年来随着地区经济的发展,城镇用电量呈大副增长趋势。随之带来一系列在网运行问题,其中在网负荷量不足尤为重要,为保证城镇正常用电,配套变电站的建设成为重中之重。今拟建一座110KV变电站,向该地区用10KV电压等级供电。设计110KV线路2回、10KV线路10回,架空出线。 关键词:变电站 电气设计 参数计算 设备选择第一篇 前言总则变电所的设计,必须从全局出发,统筹兼顾,按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件,结合国情合理得确定设计方案;同时变电所的设计,必须坚持节约用电的原则。绪论在本次设计过程中,初步体现了工程设计的精髓容,如根据规程选择方案,用
2、对比的方法对方案评价等。教会了我们在工程中运用所学专业知识,锻炼了我们用实际工程的思维方法去分析和解决问题的能力。一、对电力系统的基本要求(一)保证可靠的持续供电:供电中断将使生产停顿,生活混乱,甚至危与人身和设备安全,形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失,因此,电力系统运行首先要满足可靠、持续供电的要求。(二)保证良好的电能质量:电能质量包括电压质量、频率质量和波形质量三个方面,电压质量和频率质量均以偏移是否超过给定值来衡量,波形质量则以畸变率是否超过给定值来衡量。所有这些质量指标,都必须采取一切手段来予以保证。(三)灵活性具体要求:调度时应该可以灵活地投入
3、和切除变压器和线路调配电流负荷满足系统在事故运行方式下的系统调度要求。检修时,可以方便的停运断路器母线与电器设备进行安全检修而不影响电力网运行和对用户的供电。(四)保证系统运行的经济性:电能生产的规模很大,消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗中占的比重约为1/3,而且电能在变换、输送和分配时的损耗绝对值也相当可观。因此,降低每生产一度电能消耗的能源和降低变换、输送和分配时的损耗,具有极其重要的意义。所以经济性的具体要求要投资省、主接线力求简单、尽可能减少断路器隔离开关、互感器、避雷针等的一次设备。二次保护力求简单。占地面积小。电能损耗少。(五) 可扩性的具体要求:扩建时,可容易地从初期接线过
4、度为最终接线二、 设计原则(一) 本地区电网规划、电网调度自动化系统规划和通信规划,根据电网结构、变电站理环境、交通、消防条件、站地区社会经济状况,因地制宜地制定设计方案;(二) 除按照电网规划中规定的变电站在电网中地位和作用考虑其控制方式外,其与电网配合、继电保护与安全自动装置等均应能满足运行方式的要求;(三) 自动化技术装备上要坚持安全、可靠、经济实用、正确地处理近期建设与远期发展关系,做到远近结合;(四) 节约用电,减少建筑面积,既降低电网造价,又满足了电网安全经济运行;(五) 对一、二次设备与土建进行必要简化,取消不必要措施;(六) 应满足备用电源自投、无功功率和电压调节。三、 基本概
5、念(一)按突然中断供电造成的损失程度分为:一级负荷、二级负荷、三级负荷。一级负荷中断供电将造成人身伤亡和将在政治经济上造成重大损失,如造成重大设备损坏,打乱重点企业生产次序并需要长时间的恢复,重要铁路枢纽无法工作,经常用于国际活动的场所的负荷。(二)一级负荷供电可靠性要求高,一般要求有一个以上的供电电源(来自不同的变电所或发电厂,或虽来自同一变电所,但故障时不相互影响不同母线段供电)。(三) 同时率-各用户负荷最大值不可能在同一时刻出现,一般同时率大小与电力用户多少、各用户的用电特点有关。 对所建变电所在电力系统中的地位、作用和用户的分析,变电所根据它在系统中的地位,可分为以下几类:(一) 枢
6、纽变电所:位于电力系统的枢纽点,连接电力系统的高压和中压的几个部分,汇集多个电源,电压为330-500kv的变电所,成为枢纽变电所。全所停电后,将引起系统的瘫痪。(二) 中间变电所:高压侧以交流潮流为主,起系统交换功率的作用,或是长距离输电线路分段,一般汇集2-3个电源,电压为220-330kv,同时降压供当地使用,这样的变电所主要起中间环节的作用,所以叫中间变电所。全所停电后将引起区电网瓦解。(三) 地区变电所:高压侧一般为110-220kv,向当地用户供电为主的变电所,这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后,仅使该地区中断供电。(四)终端变电所:在输电线路的终端,接近负荷点,高压侧多为
7、110kv经降压后直接向用户供电的变电所。全所停电后仅使用户中断供电。第二篇 变电站一次系统的设计第一章 原始材料分析与主变的选择由原始资料知,新建变电站位于市工业区,临近负荷中心,用于工业和城市生活用电。且该新建变电站有110kv与10kv两个电压等级,110kv有两回线路,10kv有十回线路,可知该变电所为一地区变电所。根据电力工程电气设计手册的要求,并结合本变电站的具体情况与相关要求,选用两台同样型号的无励磁调压的两绕组变压器。第一节 主变容量的确定主变压器容量应根据5-10年的发展规划进行。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变动所,应考虑当一台主变压器停运时,
8、其余变压器容量在计与过负荷能力允许时间,应满足类与类负荷的供电。对于装设两台变压器的变电所,每台变压器的容量Sn通常按下式进行初选:Sn=Simp式中:Simp变电所全部重要负荷容量变电所某一级电压的最大计算负荷为:Smax=KtPmax(1+)/cos式中Kt同时率; Pmax、cos各用户的最大有功和功率因数该电压级电网的线损率计算如下:Pimp=7.5*80%+2*75%+6*80%+2*80%+3*40%+3.5*80%+4.6*70%+3.4*50%=22.82MW Simp=0.85*22.82*(1+5%)/0.8=25.46MVA 考虑到同一重要负荷不在同一时刻出现,应考虑同时
9、率Kt=0.85第二节 变压器台数的选择为保证供电可靠性,变电所一般装设两台主变压器,以免一台主变故障或检修时中断供电。考虑近期与远景规划,经上述分析,拟选用SF7-40000/110型变压器。第三节 变压器相数的选择对于330kv与以下的变电所,在设备运输不受条件限制时,应采用三相变压器。第四节主变绕组数量的选择 对接入负荷中心具有直接从高压降为低压供电的变电所,为简化电压等级和避免重复容量,一般采用双绕组变压器。第五节绕组联结方式我国110kv级以上的电压变压器绕组都采用“Y”连接,35kv与以下电压等级,变压器都采用“Y-”连接,故选择YN,D11连接。结论 根据电压允许波动围为5%以,
10、结合本站实际选择两台同样型号的双绕组无励磁电力变压器SF7-40000/110。第二章 电气主接线设计 电气主接线是发电厂、变电站的设计主体。采用何种形式的接线,与电力系统原始资料,发电厂、变电站本身的可靠性、灵活性、经济性的要求密切相关,并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定都有较大的影响。因此,主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电站的具体情况,全面分析,正确地处理好各方面的关系,合理地选择主接线方案。 电气主接线设计的基本原则:电气主接线设计应以设计任务为依据,以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳,结合工程实际情况,在保证供电可靠、调度灵活、满足各项
11、技术要求的前提下,兼顾运行、维护方便,尽可能地节省投资,就近取材,力争设备元件和设计的先进性与可靠性,坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。主接线设计的基本要求: 在设计主接线时,应使其满足供电可靠、运行灵活和经济等项基本要求。1 可靠性1) 断路器检修时不宜影响对系统的供电;2) 线路、断路器、母线发生故障或母线检修时,应保证对重要用户的供电。2 灵活性1) 调度灵活,操作简便:应能;灵活地投入(或切除)某些机组、变压器或线路,调配电源和负荷,能满足系统在事故、检修与特殊运行方式下的调度要求;2) 检修安全:应能方便地停运断路器、母线与其继电保护设备,进行安全检修而不影响电力网的正常运行与
12、对用户的供电;3) 扩建方便:应能容易地从初期过渡到最终接线,使在扩建过渡时,一次和二次设备等所需的改造最少。3 经济性1) 投资省:主接线应简单清晰,以节约断路器、隔离开关等一次设备投资;要使控制、保护方式不过于复杂,以利于运行并节约二次设备和电缆投资;要适当限制短路电流,以便选择价格合理的电器设备;2) 占地面积少:电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件,以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子与安装费用;3) 电能损耗少:经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数,避免两次变压而增加电能损失。第一节 110kv侧接线 这里主要介绍有汇流母线接线中的单母线接线、单母分段接线和无汇流母线的桥型接
13、线。单母线接线具有简单清晰、设备少、投资小、运行操作方,且有利于扩建等优点。但可靠性、灵活性较差,这种接线只适用于6-220KV系统中只有一台发电机或一台主变压器,且出线回路数又不多的中、小型发电厂或变电所,它不能满足一、二类用户的要求。单母分段接线对重要用户可以从不同段引出两回馈线回路,由两个电源供电,当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电。这种接线广泛用于中小容量发电厂的6-10KV接线和6-220KV变电所中。 桥型接线的特点:一般当只有两台变压器和两条输电线路时,采用桥型接线。高压断路器数量少,是比较经济的接线,四个元件只需要三台断
14、路器,线路的投入和切除操作方便,线路故障是仅将故障线路断路器断开,其它线路和变压器不受影响。现将桥接线和外桥接线作以比较。一、 桥优点:高压断路器数量少,四个元件只需要三台断路器缺点:1)变压器切除投入较复杂,需操作两台断路器并影响一回路暂时停电。2) 连接桥断路器检修时两个回路需解列运行。3)出现断路器检修时,出线在此期间停运。适用围:容量较小的发电厂或变电所,并且变压器不经常切换或线路较长、故障率较高二 外桥优点:高压断路器数量少,四个元件只需要三台断路器缺点:1)线路切除投入较复杂,需要操作两台断路器,并有一台变压器暂时停运; 2) 连接桥断路器检修时两个回路需解列运行; 3)变压器侧断
15、路器检修时,变压器停运。适用围:容量较小的发电厂或变电所,并且变压器切换较频繁或线路较短,故障率较小的情况,线路有穿越功率时采用此接线,因为穿越功率只流过一个断路器,断路器检修时对此功率影响小。根据实际情况,110kv有两回路进线,有穿越功率流过,110kv侧选用外桥型接线。第二节 10kv侧电气主接线的选择10kv侧出线有十回,故考虑单母接线和单母分段,优缺点比较如下: 表1 10kv主接线的选择方案比较方案可靠性灵活性经济性单母接线不够灵活可靠,母线或隔离开关故障或检修时均使整个配电装置停电接线简单清晰,设备少,操作方便,便于扩建和采用成套配电装置同左单母分段接线用断路器把母线分段后,对重
16、要用户可以从不同段引出两个回路,有两个电源;当一段母线故障时分段断路器能将故障切除保证正常段的不间断供电和不致使用户停电简单经济方便实用,克服了单母接线的缺点10kv侧出线有十回,按照规程规定:单母分段既具有单母接线简单经济方便的优点,又在一定程度上克服了它的缺点,对重要用户从不同段引出两个回路,使重要用户有两个电源,提高了供电可靠性,220kv与以下变电所供应当地的6-10kv配电装置,由于采用了制造厂制造的成套开关柜,地区电网成环网运行检修水平的迅速提高,采用单母分段一般能满足要求。不设旁路的原因:(1)6-10kv回路供电负荷小,供电距离短,并一般可在网络中取得备用电源;(2)向工业供电
17、回路一般比较多,企业有备用电源,允许一回路停电;(3)6-10kv大多为电缆出线,事故跳闸次数少。综合考虑以上因素:本变电站位于市区,减少配电装置占地和占用空间,消除火灾隐患与环保要求,此接线不带有旁路。结论:110kv采用外桥型接线,10kv采用单母分段接线。第三章 所用电设计与功率因数的补偿第一节 所用电的设计一、 确定所用变压器的参数,一般的变电所,均装设有两台变压器,以满足整流操作电源,强迫油循环变压器,无人值班的要求;二、 确定所用变压器容量:根据所用负荷统计和计算,选用合适的变压器容量;三、 确定变压器电源引接方式。当变电所有较低的电压母线时,一般从这类母线引接电源,这种引线具有经
18、济、可靠的优点。选择结果一、 所用电的引接:为了保证供电的可靠性,所用电分别从10kv母线上引接,为了节省投资,所用变采用隔离开关加高压熔断器与母线连接。二、 所用电容量:这里选用两台S9-M-50型,参数如下: 所用变压器数据表额定容量KVA连接组别号空载损耗KW负载损耗KW空载电流A 短路阻抗50Y,yn00.170.8724第二节 功率因数的补偿P =(7.5+2+6+2+2.4+3+3.5+4.6+3.4+3.6)*0.85=32.3MW原来的功率因数是0.8,要求补偿到0.9以上,采用在低压侧并联电容器的方法:cos=0.8 =36.87o cos=0.9 =25.84o要求补偿的无
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