110kV区域电网及降压变电所设计.docx
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1、 本次设计根据论文老师下达的任务书和查阅一些相关资料,对110kV区域电力网及其降压变电所设计进行了详情的阐述,其中包括变电所设计的基本原理、基本步骤和基本方法。依据任务书给出的相关信息,通过负荷计算来了解电源与系统之间联络线上潮流分布情况;确定主变容量,并对不符合要求的容量进行过负荷校验;通过相关技术经济手段来确定接线方案;对选定的接线方案进行潮流计算与调压计算;编写其说明书和计算书。根据负荷资料和考虑未来发展,选择合适的变压器;对各电压等级的系统进行主接线的确定;计算最大持续工作电流和最大运行时的各个短路点电流;按正常情况下选择设备,按短路情况校验设备;选择和校验10kV硬母线等。本次设计
2、最主要部分就是潮流计算和短路计算,反复推敲其原理并进行仔细的计算,在说明书和计算书中采取诸多图文并茂的形式,以方便读者阅读。关键词: 区域电网,降压变电所,潮流计算,短路电流计算。毕业设计说明书(论文)外文摘要(空1行) (小4号宋体,1.5倍行距)。(要求200300字)(空2行)关键词 (小4号宋体)(小4号黑体)目录第一部分 区域电力网的设计6第一篇区域电网设计说明书6第二篇 区域电力网设计计算书20第二部分220kV降压变电所设计60第一篇降压变电所设计说明书601变电所总体情况601.1气象条件601.2电压等级601.3负荷情况及负荷分析601.4负荷分析601.5变电所的规模61
3、2主变压器的选择622.1主变压器台数的确定622.2 主变压器容量的确定622.3主变压器型式的确定623电气主接线和配电装置的选择643.1确定主接线643.2配电装置的选择64第二篇降压变电所设计计算书791系统各电源参数情况791.1 火力发电厂A参数791.2 火力发电厂B参数791.3 220kV系统C参数791.4 线路参数802负载情况参数802.1 负载参数802.2 其它参数802.3温度情况参数803变电所负荷分析计算813.1主变负荷统计813.2重要负荷823.3负荷发展情况834主变容量选择844.1 最大输出负荷容量844.2 重要负荷容量844.3 变电所单台变
4、压器的最小容量844系统及变电所阻抗参数864.1基准值确定864.2网络各基本参数标幺值864.3线路阻抗参数904.4两个发电厂最大运方等值阻抗955变电所220kV侧短路分析975.1全接线运方等值阻抗975.2网络等值电路975.3 流过各断路器的短路电流99分析比较1026变电所110kV侧短路分析1046.1两台主变并列运行短路情况1046.1.1 变压器等值阻抗1046.1.2 各电源到故障点的转移电抗1046.1.3 各电源的计算电抗1056.1.4 各电源短路周期分量起始值1056.1.5 流过各断路器的短路电流1056.2单台主变运行短路情况1056.2.1 变压器等值阻抗
5、1056.2.2 发电厂到故障点的转移电抗1066.2.3 各电源的计算电抗1066.2.4 各电源短路周期分量起始值1076.2.5 流过各断路器的短路电流107分析比较1077变电所10kV侧短路分析1097.1两台主变并列运行短路情况1097.2单台主变运行短路情况111分析比较1138变电所各回路工作电流1148.1变电所220kV侧1148.2变电所110kV侧1148.3变电所10kV侧115各断路器短路冲击电流118各断路器流过短路电流的热效应11810、110kV间隔设备参数校验分析计算11910.1计算条件11910.2主变并列运行时短路电流1192.3 各时刻短路电流119
6、2.4 主变并列时短路电流表120单主变运行时短路电流1203.1 各电源到故障点的计算阻抗1203.2 各电源到故障点标么值:1203.2 各时刻短路电流:1203.3 单主变运行时短路电流表120各断路器流过短路电流121各断路器短路冲击电流121各断路器流过短路电流的热效应12111 变电所10kV间隔设备参数校验分析计算12211.1计算条件12211.2各电源到故障点的计算阻抗12211.3各电源到故障点短路电流1222.3 各电源到故障点短路电流1222.4 主变并列时短路电流表122单主变运行时短路电流1233.1 各电源到故障点的计算阻抗1233.2 各电源到故障点短路电流12
7、33.3 单主变运行时短路电流表123各断路器短路冲击电流124各断路器流过短路电流的热效应12412 变电所10kV硬母线分析计算12511.1导体长期发热允许电流12511.2 热稳定最小面积12511.3 动稳定计算126第一部分 区域电力网的设计第一篇区域电网设计说明书1 高压配电网有功功率初步平衡1.1 有功功率平衡目的我们根据相关计算,用本高压配电网在最大负荷和最小负荷数据分析有功功率的初步平衡,就可以了解发电厂运行方式,另外我们还可以通过计算得知有功功率盈余和缺额,这样我们就能了解发电厂与各电源之间在其联络线上潮流分布情况。1.2 有功功率平衡分析分两种情况(最大和最小负荷)进行
8、分析,其计算公式如下: 1.2.1原有电网的发电负荷 (1-1) 式中:原有电网最大负荷之和; 同时率(取1); 厂用电率(取7%)。 1.2.2本新建电网的发电负荷 (1-2) 其中:; 。 1.2.3总的发电负荷 (1-3)经计算书计算可得表1-1: 表1-1 电网有功平衡 (单位:MW)负荷状态发电机总出力原有电网发电负荷新建电网发电负荷总发电负荷联络线上功率最大10034.41124.14158.55-58.55最小9017.20574.9492.145-2.1452、区域网电压等级确定2.1选择原则根据电气工程专业毕业设计指南(陈跃 主编)可知, 应符合国家规定的标准电压等级。 应根
9、据本网络的输送容量、输送距离;以及四周电力网的额定电压情况来确定。通过比较经济技术来确定已拟定的几种可行方案。 由发电厂电气部分 (姚春球版)可知,电网电压等级有以下几个等级:220/380V,3kV,6kV,10kV,20kV,35kV,66kV,110kV,220kV,330kV,500kV,等。2.2结论本设计综合考虑以上各因数,故本设计的电力网电压等级确定为110kV。 3、待见变电所主变压器选择3.1 变压器台数的选择 根据电气工程专业毕业设计指南(陈跃 主编)可知:大中型发电厂和枢纽变电所与系统联系你比较强时,为了保证其供电的可靠性,变电所一般装设2台以上主变压器;枢纽变电所装设2
10、到4台;分析说明书可知,新建的四个变电所有65%75%不同的重要负荷,为保证可靠供电,所以均设置2台主变压器。3.2 变压器容量的选择根据电气工程专业毕业设计指南(陈跃)可知:变电所的设计应根据工程的5 -10年负荷发展的需要,合理选择容量,如果选择较大,就会增加成本。选择的容量较小,变电所的所需负荷就会被限制,影响电网之间的功率交换和可靠性。因此,选择主变容量要合适。 所选择主变容量应接近国家标准容量系列的变压器。假如计算结果比选择的主变容量偏大时,应进行变压器的过负荷校验。具体校验方法如下。3.3 选择主变压器型式的方法 3.3.1如何确定相数330kV及以下的发电厂和变电所中,与同容量的
11、单相式变压器相比,三相式变压器投资小、 占地少、损耗小、运行维护便捷等优点,一般都选用三相变压器。因此在本次设计中,采用110kV三相式主变压器, 3.3.2 如何确定绕组数对只有一种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂,以及只有两种电压的变电所,应采用双绕组变压器。本次设计中,均采用110/10kV双绕组变压器。 3.3.3绕组接线组别的确定接线组别,即变压器各侧绕组连接方式的组合,其绕组连接方式直接可以影响线电压相位,要想并列运行,必须要保持与系统线电压相位一致。现行110kV-500kV均有电力三绕组变压器有如下连接方式:其接线组别是“”、“”、“”、“”。考虑系统或机组同步并列要求等
12、因素,不建议使用全星形接线的变压器。因此,本设计主变为110/10kV,选择“”接线。 3.3.4 如何确定调压方式用分接开关来切换变压器的分接头(即改变其变比)来实现对变压器的电压的调整(最高可达30%),有载调压变压器有较多的分接头,并且可带负荷的情况下调整。电力网电压可能有较大变化的220kV及以上的降压变电所,应采用有载调压变压器。3.4 变压器选择和校验方法 (1)正常运行时,满足最大负荷 (3-1)(2)当其中一台停用时,满足最大负荷的60%-70% (3-2)(3)当其中一台停用时,剩下的变压器能满足变电所的全部重要负荷; (3-3) 取以上三种情况的最大值为,然后应选接近于国家
13、标准额定容量。当变压器应进行过负荷能力校验,当偏大时则不需要过负荷校验。校验方法:,计算过负荷系数 ,高于此值即为过负荷。欠负荷系数: (3-4)过负荷系数: (3-5) 根据查“正过负荷曲线”可得允许过负荷倍数,若,则可满足正常过负荷需要。 3.5结论 本设计中,A、C、D变电所采用顺调压,D变电所采用逆调压,由此可知供电线路较长、负荷变动较大,所以A、C、BD变电所选择有载调压变压器,综上所述,A、B、C、D变电所主变压器参数如表3-1所示。表3-1 各变压器参数变电所型号额定电压(kV)连接组别空载损耗(kW)负载损耗 (kW)空载电流阻抗电压高压低压ASFZ9-31500/110110
14、81.25%11,d1137.76133.30.5510.5BSFZ9-16000/11011081.25%20.2477.40.63CSFZ9-16000/11011081.25%20.2477.40.63DSFZ9-20000/11011081.25%2493.60.624 电力网接线方案的选择4.1 选择的原则根据任务书所提供的可设置线路路径为基础,保证区域电网供电的检修、运行、可靠性、操作的灵活性和方便性,新建变电所中都有重要负荷的,可采用环网供电或双回路供电方式。并比较线路长度和接线类型所需要的开关进行比较,桥型接线需要3台开关;单母分段接线形式需要7台开关。现拟定电网的10种可行性
15、方案,如表4-1所示。4.2方案的初步选择接线方案选择采用先技术后经济的原则,技术上不满足要求的,不允考虑,只有满足供电要求和在技术要求的方案,才有追求最经济目标的价值。本次设计采用筛选法,根据分析比较如下各项指标,为进行技术经济比较,先选定两个方案。(1)去除明显不合理的方案,根据供电的可靠性,运行维护的灵活性和方便性等角度;(2)线路长度,短者优先;开关数,少者优先;(3)保护配置的难易程度;(4)将来发展的可能性。编号方案型式开关数(台)线长(km)分析1GDCAB3+3+3+9+4=22135*1.8=243变电所出线过多,线路较长,投资较大,淘汰。2DCBAG3+3+7+3+6=22
16、130*1.8=234发电厂出线过多,投资较大,淘汰。3GDABC3+3+4+7+7=2497*1.8=144.6供电可靠性和电压质量高,线路较短,保留。4CBADG3+3+7+7+4=24142*1.8=255.6线路较长,淘汰。5CBADG3+3+7+7+4=24105*1.8=189线路较长,淘汰。6CBADG3+3+7+7+4=24112*1.8=201.6线路较长,淘汰。7CBADG3+3+7+3+4=20(24+19)1.8+31+22+26=156.4线路较长,淘汰。8CBADG3+3+3+3+6=18(30+60)1.8+55+27+20=264发电厂出线较多,淘汰。9GDAB
17、C3+3+3+7+4=20(24+31)1.8+19+26+22=166线路较短;开关书较少;小环网可靠性比较好,保留。10CBADG3+3+3+3+4=227(24+26)1.8+22+19+26=157故障时电压质量差;运行调度和继电保护配置较复杂,淘汰。表4-1 可行方案 综上可知,方案3和方案9与其他方案比较,其线路最短,且其可靠性较高,保证了电力网的可靠性,且用线较短,开关数较少。因此,初步选择方案3、9进行经济技术比较。GDABCGDABC方案3方案95 对所选方案进行导线截面的选择首先根据初选方案的接线方式,计算经济截面来初选导线型号,通过计算比较机械强度、导线的电晕、允许电流、
18、电压损耗来校验所选导线的技术参数。保留满足条件的方案,反之,淘汰。 5.1确定各变电所负荷 已知及,利用: (5-1) : (5-2)可得下表5-1表5-1 变电所负荷变电所编号最大负荷(MW)负荷曲线性质高压侧(MVA)高压侧(MVA)最大利用小时(h)A200.85A20.111+j14.2712.061+j8.1497300B240.90B24.117+j13.56616.873+j9.1265256C210.86A21.117+j14.4814.774+j9.7427300D190.87B19.118+j11.82211.46+j7.2352565.2选择线路的导线型号,根据电力工程专
19、业毕业设计指南P50图31可查得经济电流密度J,计算出各导线的计算面积,并查附表4初步选出线路导线型号。公式为: 计算截面积 若是双回线:式中:; ; 可得表5-2:表5-2 方案3、9导线型号选择编号GDABC接线方式导线型号2GALGJ-185/30ABLGJ-185/30GCLGJ-185/30CDLGJ-185/304GDABCGALGJ-185/30ABLGJ-185/30GCLGJ-185/30CDLGJ-185/30GDLGJ-185/30 5.3对导线进 行校验5.3.1机械强度校验: ;5.3.2电晕校验: ;5.3.3发热校验: 当实际环境条件不同于额定环境条件时,电气设备
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