220KV变电站电气部分.docx

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1、毕业设计（论文）题 目：某机械厂降压变电所电气主系统系 （部）： 电气工程及其自动化专业班级： 电力传动2班姓 名：学 号：指导教师：2014年5月 1日引言变电站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。线，110KV侧双母接线、10KV 侧单母分段接线。路接线，U0KV侧双母接线、10KV 侧单母分段接线。可靠性1.220KV接线简单,设备 本身故障率少；2.220KV故障时,停电时 间较长。1 .可靠性较高；2 .有两台主变压器工作，保 证了在变压器检修或故障时，不 致使该侧不停电，提高了可靠性。灵活性1

2、. 220KV运行方式相对 简单，灵活性差；2 .各种电压级接线都便 于扩建和发展。1 .各电压级接线方式灵活性 都好；2 . 220KV电压级接线易于扩 建和实现自动化。经济性设备相对少，投资小。1 .设备相对多，投资较大；2 .母线采用双母线带旁路，占地面增加。从图中以及数据综合考虑，现确定第二方案为设计最终方案。2.主变压器的选择在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变 压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本所（厂） 用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。本章是对变电站主变压器的 选择。2.1 主变压器的选择原则1、主变容量一

3、般按变电所建成后510年的规划负荷来进行选择，并适当考 虑远期1020年的负荷发展。2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负 荷的变电所，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允 许时间内，保证用户的I级和n级负荷，对于一般变电所，当一台主变停运时， 其他变压器容量应能保证全部负荷的70%80%。3、为了保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变，有条件的应考虑设三台 主变的可能性。2.1.1 主变压器台数的选择1、对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所 以装设两台主变压器为宜。2、对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所

4、，在设计时应考虑装设 三台主变压器的可能性。3、对于规划只装设两台主变压器的变电所，以便负荷发展时，更换变压器的 容量。2.1.2 主变压器容量的选择(1)根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重 要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计其过负荷 能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台 变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%80%1。(2)同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。应从全网出发，推行系 列化、标准化”，S总=80 + 100 + 35 = 215初忆4同时率取0.85容量确定:SN=O

5、.7xO.85S,e5x005 IN，沙Sn =0.7x0.85x215xe-25 =164.5ME42.1.3 绕组数量和连接形式的选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系 统采用的绕组连接方式只要有丫和4,高、中、低三侧绕组如何结合要根据具体 工作来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组多采用Y连接；35KV亦采用丫 连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV以下电压，变压器绕组多采用连接。 由于35KV采用丫连接方式，与220、110系统的线电压相位角为0,这样当变压变 比为220/110/35KV,高、中压为自耦连接时，否则就不能与现有35KV系统并

6、网。 因而就出现所谓三个或两个绕组全星接线的变压器，全国投运这类变压器约40 50台。2. 2主变压器选择结果查电力工程电气设备手册：电气一次部分，选定变压器的容量为180MVA。由于升压变压器有两个电压等级，所以这里选择三绕组变压器，查大型变压 器技术数据选定主变型号为：SFPS7-18000/220o主要技术参数如下：额定容量：180000 (KVA)额定电压：高压一2202X2. 5% ；中压一121；低压一10. 5 (KV)连接组标号：YN/ynO/dll空载损耗：178(KW)阻抗电压(%)：高中：14.0；中低：7.0；高低：23.0空载电流(%)： 0.7所以一次性选择两台SF

7、PS7-180000/220型变压器为主变。3. 220KV变电站电气部分短路计算系统阻抗：220KV侧电源近似为无穷大系统A,归算至本所220KV母线侧阻抗 为0.015 (Sj=100MVA) , 110KV侧电源容量为500MVA,归算至本所110KV母线侧阻 抗为 0.36 (Sj=100MVA)o 变压器型号为 SFPS7180000/220。Sn=180MVA其中高中、高低、中低阻抗电压(%)分别为14, 23, 7。简化图如X AS*0.015Xti*0.083XT2*0.0060.360Q060,044A/V110KVXti* 0.083XT2* XT3xXT3*0.044图3

8、-1系统图的等值电路3.1 变压器的各绕组电抗标幺值计算L %= ； US(I.2) %+UD %-Us(= 1 (14+23-7)=15 us2%= 1US(1.2)%+US(2.3)%-US(3.1)%= 1 (14+7-23)=1%= Us(3_)%+U5(2-3)%-Us(-2)%-(23+7-14)-8设 Sb=1OOMVA, UB=Uavx =9x9TH 100 s生X些=。83 100 180lLx =-0.006N 100 180Y Us2% sX =x Td WO Sv Us3% SB 8100Xt” = 3-二 X =0.0443100 SN 100 1803.2 10KV

9、侧短路计算/3)-1短路时，示意图如下? A图3-2哈)0.006+5产)二。.033Y* _ 1 /V j_V _i_ Xt2*Xt3/、A 2* 一 不(At2* 十八T3* + -/ 乙 *If -0.006x0.044,=-(-0.006+0.044+)20.083=0.0181Xti*XbX* = -(XTH +Xtr* + T3 )二0. 2413 小 o, 11小丫7乙yVrpo*三角形变为星形:0.033x(-0.24)0.033 + 0.018-0.241=0.0420.018x(-0.241)0.033 + 0.018-0.241=0.0230.018x0.0330.033

10、 + 0.018-0.241=-0.003-0.003X BS*0.36图3-3 f-1短路的等值电路图再次简化因为 0.0420.015bs* 0.36所以:Xa*=Xas,+X|* 二0.057Xr =Xr, +X3 =0.36-0.003=0.357示意图如下所示:图3-4 f-1短路的等值电路图再做三角形变换AF* +XYy 八B*= 0.057 +0.23 +0.057 x 0.023 0.357=0.084Xbf* =Xb* +Xc* + Xb*X、= 0.357 + 0023 + -57 x 0.023 =。即BF b c *0.057r示意图如下:X-F-q0.084AoA/V

11、v/FTXbf-70.524Bo10KV图3-5短路的等值电路图计算电抗：Xisb=Xbf.& = 0.524x 迎= 2.62 M bf S100汽轮发电机计算曲线，0s时标么值为IBo*=O. 390因为A电源为无穷大系统所以提供的短路电流为:Ip* = - = - = 11.90Xaf* 0.084所以短路电流有名值为IF =0.390x /。+11.90x= 76.154必73x10.573x10.5冲击电流：骁二 255 x 76.154 = 194.193( KA)短路容量：Sk = V3 x 10.5 x 76.154 = 1384.977(MVA)3. 3 220KV侧短路计算

12、f2短路时，示意图如下图所示。Xas*0.015Xt”0.083Xbs*0.36XT2, 0?006XT2* 0.006110KVX。 0.0834F-2220KV图3-6短路的等值电路图X* =，(Xr* + X2)= -(0.083-0.006) = 0.039 2rXaSxX *X3SXA 0015 02 00390 36?A/V/ /WAAx图3-7Xb*二Xt*=Xbs*=O. 039+0. 36=0. 399Xas* XaA 00,5 2 0399 oA/V/ A/V图3-8A电源(无穷大系统)的短路电流为：Ip* = =66.667P Xas* 0.015 /AOXiS =0.3

13、99x52=2.00jSB 100查汽轮发电机计算曲线有K=0.512所以短路电流有名值为Im=0.512x5006x230+66.667100V3x230= 17.376KA冲击电流：骁=2.55x17.376 = 44.309(X4)短路容量：Sk = V3 x 230x 17.376 = 6922.106(MVA)3.4 110KV侧短路计算短路时XaSx0 015X xXmsx0039 r 3 036 /W，A/V图3-9短路的等值电路图Xa*=Xt*+Xas*=0.039+0.0 15=0.054上图简化图如下:XASXX3X0 054 r 3 036o A/V/ AAx图3-10短

14、路的等值电路图A为无穷大系统所以有* =二一二 18.519p Xa* 0.054a而 Xk =0.36x22=1.80JSB 100查汽轮发电机的计算曲线得Ibo=O.57O所以短路电流有名值为=0.570x 乎 +18.519x= 10.778KA3x115Uns额定电流校验：/NImax开断电流：lNbrIZes ishIt2t Qk动稳定：热稳定：5.1.1 220KV出线、主变侧(1)、主变断路器的选择与校验 流过断路器的最大持续工作电流I max1.05x18000073x220= 496.01具体选择及校验过程如下：1 .额定电压选择：UnUns=220KV2 .额定电流选择：l

15、NImax=496.01A3 .开断电流选择：lNb,I=17.376KA选择SW6220/1200,其SW6220/1200技术参数如下表:表4-1型号额额断额定极限执 J、固定电压定流容断流通过稳定有分KV电量量电流电闸流AMVAKAKA流KA时间S峰值4SSW6-2222126002155210.0/1200000004It2t=212x4=1764 (KA) 2S热稳定时间为：tk =1.5+0.04+0.06=1.684,热稳定校验：L2Qk 电弧持续时间取0.06S, 查计算电抗并计算短路电流为Lo=0.519xU.o50073x230+66.667 x100A 230= 17.3

16、19KAL =0.512x 二。+66.667xV3x230100氐230=17.321KA/Ji。/+/212 h17.3762+10x17.3192+17.3212 -=x 1.612= 120.252(K4)2-S所以，YtQk满足热稳校验。5.动稳定校验：运=55kAish=44.309KA满足校验要求具体参数如下表：计算数据SW6-220/1200Uns 220KVUn220KVImax 496.01 AIn1200Ar17.376KAiNbr21KAzsh44.309KAIncI55KAQk 120.252 (KA) 2sIt2t212x4=1764 (KA) 2sish44.30

17、9KAZes55KA表4-2由表可知，所选断路器满足要求。(2)、出线断路器的选择与校验【ma2 x18000073x220= 944.88A由上表可知SW6-220/1200同样满足出线断路器的选择。其动稳定、热稳定计算与主变侧相同。具体参数如下表所示：表4-3计算数据SW6-220/1200Uns 220KVUn220KVImax944.88AIn1200AI17.376KAINbr21KA标44.309KAIncI55KAQk 120.252 (KA) 2sIt2t212x4=1764 (KA) 2sUh44.309KAles55KA(3)、主变侧隔离开关的选择及校验过程如下:1 .额定

18、电压选择：UnUns=220KV2 .额定电流选择：lNImax=496.01A3.极限通过电流选择：&ish=44.309KAGW6220D/100080,其技术参数如下表:表4-4型号额定电压KV额定 电流 A极 限通过 电流KA热稳定 电流 KA峰值4SGW6220D/10008022010008023.74.热稳定校验：It2t QkL2t=23 . 72 X 4=2246. 76 (KA) 2S所以，It2t Qk满足热稳校验。5.动稳定校验：兀=80KA以=44. 309kA满足校验要求。具体参数如下表：表4-5计算数据GW4-220D/100080Uns 220KVUn220KV

19、Imax496.01 AIn1000AQk 115.743 (KA) 2SIt2t23.72x4=2246.76 (KA) 2Szsh44.309KA*Ies80KA由表可知，所选隔离开关各项均满足要求。(4)、出线侧隔离开关的选择及校验过程如下：2x180000 = 944m6x220由上表可知GW6220D/100080同样满足出线隔离开关的选择。其动稳定、热稳定计算与主变侧相同。计算数据GW4-220D/100080Uns 220KVUn 220KVImax944.88AIn1000AQk 115.743 (KA) 2SIt2t 23.72x4=2246.76 (KA) 2Szsh44.

20、309KAZes80KA具体参数如下表：表4-6由表可知，所选隔离开关各项均满足要求。4. 1.2 主变 110KV 侧断路器的选择与校验流过断路器的最大持续工作电流max1。5h8。= 992.02(A) 73x110具体选择及校验过程如下：1),额定电压选择：UnUns=110KV2) .额定电流选择：lNImax=992.02A3) .开断电流选择：lNbrI=10.778KA初选SW4110/1000技术数据如下表所示:型号额定电压KV额定电流A断流 容量 MVA额 定断流 量KA极 限通过 电流 KA执 八、稳定电流KA固有 分闸时间S峰值5SSW4110/1000110100035

21、0018.455210.06表4-7It2t=212x5=2205 (KA) 2S4.热稳定校验：L2Qk灭弧时间取0.06S,热稳定计算时间:tk=l.5+0.06+0.06= 1.62S查转移电抗并计算短路电流I g =0.584x ” +18.519x * = 10.762KA 73x1156x115L.,0.575x +18.519x =10.730KA73x11573x115厂+10/2+/2hL lk f-A，12人10.7782 +10x10.7302 +10.7622 =xl.6212=186.747网2所以，PtQk满足热稳校验。5.动稳定校验：&=55kAh=27.484K

22、A满足校验要求。具体参数如下表：表4-8计算数据SW4-U0/1000Uns 110KVUn110KVImax 992.02AIn1000AI10.778KAiNbr18.4KAish27.484KAiNcl55KAQk 186.747 (KA) 2SIt2t 212x5=2205 (KA) 2Sish44.309KAZes55KA由表可知，所选断路器满足要求。隔离开关的选择及校验过程如下：1) .额定电压选择：UnUns=110KV2) . 额定电流选择：lNImax=992.02A3) .极限通过电流选择：&ish=27.484KA选择GW4110D/100080其技术数据如下表:表4-9

23、型号额定电压KV额定电流A极限通过电 流KA热稳定电流KA峰值4SGW4110D/10008011010008021.54.热稳定校验：It2t Qkh2t=21.52x5=2311.25 (KA) 2s所以，HtQk满足热稳校验5动稳定校验：&=55kAish=27.484kA满足校验要求具体参数如下表表4-10计算数据GW4-HOD/100080Uns 110KVUn 110KVImax992.02AIn1000AQk 186.747 (KA) 2SIt2t 21.52x5=2311.25 (KA) 2Sish27.484KAies 55KA由表可知，所选隔离开关各项均满足要求。11OKV

24、母联断路器及隔离开关的最大工作条件与变中110KV侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用SW4-110/1000型少油断路器和GW4-110D/100080型隔离开关。4.1.3 10KV限流电抗器、断路器隔离开关的选择由于短路电流过大需要装设限流电抗器(一)、限流电抗器的选择UnNUns=10KV35IN -= 1.34743x10.5设将电抗器后的短路电流限制到1 =20KA(1)初选型号根据以上条件初选XKK1040004电抗器标么值：X广”I其中：小算T5.5KA选择电抗值电源至电抗器前的系统标么值：X、=X*Xbf* = 0084x.524 = 007241 Br 0.084 +

25、 0.524XL%=(+-X%)i&-xl00% = (-o. 0724)x4000x1050- = 11.2%l 1 I8UN205500x10000曾运用4%的电抗器，计算结果表明不满足动稳定要求，故改为XKK-10-4000-12。表 4-11型号额定电压KV额定电流A电抗率动 稳定电 流峰值 KA热稳定电流KA固有 分闸时间 S4SSW410400010KV400012%204800.17（3）电压损失和残压校验当所选电抗值大于计算值时，应重算电抗器后短路电流，以供残压校验。X= 0 12x 5500x100004000x10500为计算短路电流先计算电抗标么值为= 0.157x +x

26、 = 0.0724+ 0.157 = 0.229其中tk=2+0.17+0.05=2.22S,查短路电流计算曲线并换算成短路电流有名值:I=76.154KA l2,22=76.23KAIi,n=76.23KA则电压损失和残压分别为I1347U%=AU%=X % a 而。=0.012 xx0.6 = 2.42%60%70%IN4.0= 0.12x(4)动、热稳定校验5500x100004000x10500= 0.157Gio/) 十元-lk/21k 十X Lk12A76.1542 + 10 x 76.232 + 76.232=x 2.2212= 12898.306 (KA)2si. =K,r =

27、2. 55x76 154= 194KAV204KA moil4-12具体参数计算数据XKK10400012UNs10KVUn 10KVImax1 347AIn 4000AQk 12898.306 (KA) 2sQk 802x4=25600 (KA) 2szsh194KAZes 204KA根据以上校验，选择满足要求。限流后 I=20KAh=2.55 X 20=5IKA流过断路器的最大工作电流:max1.05x3573x10.5= 1414.4A具体选择及校验过程如下：1) .额定电压选择：UnUns=10KV2) ,额定电流选择：lNImax=1414.4A3) ,开断电流选择：lNbrI=20

28、KA表 4-13 SN410G/5000型号额定 电压KV额定电流A断流容量MVA额定断流量KA极限通过 电流KA热稳定电流KA固有分闸时间S峰值4SSW4-10G/500010500018001053001200.154.热稳定校验：It2t=1202x5=72000 (KA) 2s设后备保护时间为L5S,灭弧时间为0.06Sr =1.5 + 0.15 + 0.06 = 1.715查短路电流计算曲线并换算成短路电流有名值：1 =20KAL7 =0.37x 二。+11.9x= 756KA 73x10.573x10.5, 八加 500-c 100山/0 ns、= 0.38 x =F11.9 x

29、= 76.1KA Qk满足要求。5.动稳定校验：&=300kAish=51kA满足校验要求。具体参数如下表：4-14计算数据SN4-10G/5000Uns 10KVUn 10KVImax1414.4AIn 5000Ar20KAiNbr105KAzsh194.193KAInci 300KAQk 9123.9(KA) 2sIt2t 1202x5=72000 (KA) 2szsh5 IKAZes300KA隔离开关的选择及校验过程如下：1) .额定电压选择：UnUns=10KV2) .额定电流选择：lNImax=1414.4A3) .极限通过电流选择：强 ish=51 KA4-15 GN10-10T/

30、5000200,型号额定电压KV额定电流A极限通过电流KA热稳定电流KA峰值5SGN10-110T/5000-200105000200100本设计讨论的是220KV变电站电气部分的设计。首先对原始资料进行分析, 选择主变压器，在此基础上进行主接线设计，再进行短路计算，选择电气设备，关键字220KV,变电站；短路计算；电气设备选择。ABSTRACTWith the development of science and technology in China, particularly computing technology has advanced, the power system dema

31、nds on substation more and more.The design is refer to the part of 220kV electrical substation design. First of all, analyze the original data and choose the main transformer, based on it , design the main wiring and Short Circuit Calculation, at last choose ； Electrical equipment SelectionKey Words

32、220KV, Substation； Short Circuit Calculation； Electrical equipment Selection引言1摘要24.热稳定校验：It2t QkIt2t=1002x5=50000 （KA） 2s所以，It2t Qk=9123.9 （KA） 2s,满足热稳校验。5.动稳定校验：ies=200kAish=51kA满足校验要求。具体参数如下表：4-16计算数据GN10-10T/5000-200Uns 10KVUn 10KVImax 1414.4AIn 5000AQk 9123.9 (KA) 2SIt2t 1002X5=50000 (KA) 2Szsh

33、5 IKAies 200KA由表可知，所选隔离开关各项均满足要求。10KV母联断路器及隔离开关的最大工作条件与变低10KV侧应满足相同的要 求，故选用相同设备。即选用SN4-10G/5000型少油断路器和GN10-10T/5000200 型隔离开关。4.2电流互感器的选择电流互感器的选择和配置应按下列条件：型式：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于620KV 屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV 及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件 时，应尽量采用套管式电流互感器。一次回路电压：勺（一次回路工作电压）一次

34、回路电流:max（一次回路最大工作电压） 4（原边额定电流）准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级 的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。二次负荷：5 = Z2n-Z2（E4）式中， sn = i2n-z2ii（yA）s2 = in . z2z,动稳定：,= 220KV二次回路电流:I Im - gmax4 180000=X -7=3 73x220= 629.84A动稳定校验：4血I,K.V2 Im Kdw = V2 x 1200 x 60 = 101.81XA zv/? = 44.309ALA满足动稳定要求。热稳定校验：1mKJ(Im K/ )2 = (1200

35、 X 60)2 = 5184必2 s 2 Qk = 115.743必2 s满足热稳定要求。综上所述，所选LCW-220(4x300/5)满足要求。见下表:4-18设备项目LCW-220产品数据计算数据UnUg220KV220KVIe 之 ax1200A496.01A(Im()2Qk2 518KAS2115.743KASE ish101.81KA44.309KA220KV母联CT：由于220KV母联与变高220KV侧的运行条件相应，故同样选用LCW 220(4x300/5)型 CT。4. 2.2 110KV侧的电流互感器的选择主变中110KV的CT的选择：一次回路电压：un=uK=U0KV二次回路电流：Im /g.max QQQ -1159.67A 83 73x110根据以上两项，初选LCWOL-110/(2x600/5)户外独立式电流互感器动稳定校验：服 ish = 24.484K4热稳定校验：Qk qk= 179.831 必2 s满足热稳定性要求。综上所述，所选的电流互感器ICWDL-110/(2x600/5)满足动热稳定性要求。4-19备项LCWDL-110 (2X600/5)片品数据计算数据UnUg110KV110KVIe N Igmax1200A992. 02A(Qk8100KA2S186. 747KA2S夜1m Q ish2