220kV变电站的设计.docx
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1、摘要随着我国工业的发展,各行各业对电力系统的供电可靠性和稳定性的要求日益提 高。变电站是连接电力系统的中间环节,用以汇集电源、升降电压和分配电能。变电站 的安全运行对电力系统的稳定运行至关重要。本文根据收集的原始材料进行220kV变电站的设计。主要内容包括:变电站电气主 接线的设计和选型、短路电流的计算、主变压器和电器设备的选型及防雷设计。论文根 据持续工作电流及短路计算的结果,对主要电气设备进行了选型设计;其中电器设备的 选择主要包括:断路器、隔离开关、PT、CT、母线、避雷器等。关键词:电气主接线,主变压器,设备选型AbstractAlong with the continuous dev
2、eloping of agriculture and industry in our country, every walk of lifes demand of reliability and stability towards electric power system .They are used to connect the power supplies ascengd or descend the electric voltage or distribute electric power. Its very important to the stable operation of t
3、he power system that the substation works safely.This paper main focus on the designing of primary power system in 220kVstep-down substation, according to the collection the raw material. The main contents are as follows: the designing and selecting main electrical connection of substation, calculat
4、ion of short-circui, current, selecting of main transformer and electrical equipments primarily, over voltage protection, lightning protection design, the two system design.According to calculation results of continue working current and short circuit, this paper completed the selection of main elec
5、trical equipment, includes: circuit-breaker, disconnecting switch, potential transformer, current transformer, busbar, lighting arrestor etcoKeywords: Main electrical connection , main transformer, selecting of equipmentsword文档可自由复制编辑A方案:220kV侧用双母线,UOkV侧用单母线分段带旁路,lOkV侧用双母线分段B方案:220kV侧用单母线分段带旁路,HOkV侧
6、用单母线分段带旁路,lOkV侧用双母 线。C方案:220kV侧用桥形,HOkV侧用单母线分段带旁路,lOkV侧用双母线分段word文档可自由复制编辑D方案:220kV侧用桥形,HOkV侧用单母线分段,lOkV侧用双母线。i ?Z771OKVE方案:220kV侧用角形,llOkV侧用单母线分段带旁路,lOkV侧用双母线分段。lx. n71OKVword文档可自由复制编辑2.3.2各种主接线方案分析A方案的主要优缺点:1) 220kV接线简单,设备故障少;2)故障时,能够尽快的恢复供电;3) 220kV运行方式相对简单,灵活性较差;4)各种电压等级都便于扩建。B方案的主要优缺点:1)供电可靠性比较
7、高;2)有两台主变工作,保证了主变在检修或故障情况下,不致使该侧停电,提高了供电可靠性;3)各电压级接线方式灵活性都好;4) 220kV和llOkV电压级接线易于扩建和实现自动化。C方案的主要优缺点:1)220kV接线可靠性较差;2) llOkV和10kV接线可靠性较高,故障时停电范围小;3) 220kV接线不易扩建;4) llOkV侧易于扩建实现自动化。D方案的主要优缺点:1) 220kV接线可靠性较差;2) UOkV和10kV接线可靠性较差,故障时停电范围大;3) 220kV接线不易扩建;4) 使用断路器少、布置简单。5) 案的主要优缺点:1) 220kV接线成闭合环形,可靠性较高;2)任
8、一台断路器检修,都成开环运行,从而降低了接线的可靠性;3 ) 220kV接线成闭合环形,灵活性较高;4 ) 220kV不易于扩建。5 .3.3主接线初步方案确定通过对5种主接线可靠性,灵活性的综合考虑,辨证统一,现确定方案A,B为本设计word文档 可自由复制编辑的初步确定方案。6 .3.4主接线最终方案确定表2-1主接线最终方案确定方案A方案B220kV采用双母线接线形式,调度灵活方 便,而任一母线故障时,可通过另一 母线供电。但由于双母线故障机率较 小,故不考虑。采用单母线分段带旁路接线,装设旁 路断路器兼作分段断路器,断路器数量减 少,节省投资,且使故障时停电范围缩小, 故障时可通过旁路
9、向负荷供电;同时有利 于实现自动化,扩建方便。llOkV采用单母线分段带旁路接线,装 设旁路断路器兼作分段断路器,节省 一台断路器,节省投资,且使故障时 停电范围缩小,故障时可通过旁路向 负荷供电,可靠性高采用单母线分段带旁路接线,装设旁 路断路器兼作分段断路器,断路器数量减 少,节省投资,且使故障时停电范围缩小, 故障时可通过旁路向负荷供电;同时有利 于实现自动化,扩建力便。10kV采用双母线接线,一段母线故障时, 可通过另一母线供电,可靠性高,并 有利于扩建;同时,节省了断路器及 隔离开关的使用,节省投资。采用双母线接线,一段母线故障时,可通 过另一母线供电,可靠性高,并有利于扩 建;同时
10、,节省了断路器及隔离开关的使 用,节省投资。比较:方案A中220KV采用双母线接线,负荷分配均匀,调度灵活方便,可靠性略 高于方案B中的单母线分段带旁路接线,但方案B中采用旁路断路器兼作分段断路器, 断路器使用数目少,投资减少,并且便于实现自动化;HOKV均采用单母线分段带旁路接 线,可靠性,灵活性及经济性一致;方案A中1OKV侧采用双母线分段接线,虽然可靠性 高于方案B中的双母线接线,但经济性大大降低,断路器、隔离开关使用数目明显多于 方案B的,且方案B的双母线接线形式可靠性足以保障负荷的供电要求。综观以上两种主接线的优缺点,根据设计任务书的原始资料选择方案B为最优方案, 满足可靠性、灵活性
11、和经济性的要求。word文档 可自由复制编辑第三章主变压器的选择3.1 变电站变压器台数的选择原则对于只供给二类、三类负荷的变电站,原则上只装设一台变压器。对于供电负荷较大的城市变电站或有一类负荷的重要变电站,应选用两台相同容量 的主变压器,每台变压器的容量应满足一台变压器停运后,另一台变压器能供给全部一 类负荷;在无法确定一类负荷所占比重时,每台变压器的容量可按计算负荷的70%80% 选择。对大城市郊区的一次变电站,如果中、低压侧已构成环网的情况下,变电站以装设 两台为宜;对地区性孤立的一次变电站,在设计时应考虑装设三台主变的可能性;对于 规划只装两台主变的变电站,其变压器的基础宜按大于变压
12、器容量的12级设计。3.2 变压器的容量确定对于两台变压器的变电所,每台变压器的容量按计算负荷的80%选择。80%Smax =(60/0.8+30/ 0.8) x 80% = 90WT所以变压器的容量应选120MVAo3.3 相数确定在330kV及以下的电力系统中,一般都应选用三相变压器。在330kV及以下电力系 统中,一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对来说投资大、占地多、运行规 模也较大,同时配电装置结构复杂,也增加了维修工作量,待设计变电所为11 OkV降压 变电所,在满足供电可靠性的前提下,为减少投资,故选用三相变压器。3.4 绕组数确定设计变电所有两种电压等级,因此选用三绕组
13、变压器。3.5 联接组号变压器的连接组别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 绕组连接方式只有星形和三角形两种,因此对于三相双绕组变压器的高压侧,llOkV及 以上电压等级,三相绕组都采用“YN”连接,35kV及以下采用“Y”连接;对于三相双 绕组变压器的低压侧,三相绕组采用“d”连接,若低电压侧电压等级为380/220V,则三 相绕组采用“YN”连接,在变电所中,为了限制三次谐波,我们选用“YNdll”常规连word文档 可自由复制编辑接的变压器连接组别。3.6 冷却方式主变压器一般采用的冷却方式有:自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环风冷却、 强迫油循环水冷却、强迫导向油
14、循环冷却。考虑到冷却系统的供电可靠性要求及维护工 作量,首选自然风冷冷却方式。3.7 调压方式普通型的变压器调压范围小,仅为5%,而且当调压要求的变化趋势与实际相反(如 逆调压)时,仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外,普通变压器的 调整很不方便,而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大,一般在15% 以上,而且要向系统传输功率,又可能从系统反送功率,要求母线电压恒定,保证供电 质量情况下,有载调压变压器,可以实现,特别是在潮流方向不固定,而要求变压器可 以副边电压保持一定范围时,有载调压可解决,因此选用有载调压变压器。3.8 主变压器型号确定应选择:220kV三相三绕
15、组油浸有载调压变压器两台变压器型号额定容量 (kVA)额定电压(kV)连接组标号损耗(kW)空载 电流 (% )高压中压低压空载负载0SFPS8-120000/2201200002302X2.5%12110.5YN, a0,dll583170. 42word文档 可自由复制编辑第四章短路电流计算4.1 短路计算的目的及原则4.1.1 短路电流计算的目的1、在选择电气主接线时,为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制 短路电流的措施等,均需进行必要的短路电流计算。2、在选择电气设备时,为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工 作,同时又力求节约资金,这就需要进行全面的短路电
16、流计算。3、在设计屋外高压配电装置时,需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距 离。4、在选择继电保护方式和进行整定计算时,需以各种短路时的短路电流为依据。5、按接地装置的设计,也需用短路电流。4.1.2 短路电流计算的原则1、验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流,应按工程的 设计规划容量计算,并考虑电力系统的远景发展规划(一般为本期工程建成后510年)。 确定短路电流计算时,应按可能发生最大短路电流的正常接线方式,而不应仅按在切换 过程中可能并列运行的接线方式。2、选择导体和电器用的短路电流,在电气连接的网络中,应考虑具有反馈作用的导 步电机的影响和电容补偿装置放电
17、电流的影响。3、选择导体和电器时,对不带电抗器回路的计算短路点,应按选择在正常接线方式 时短路电流为最大的地点。4、导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按两相短路验算。4.2 短路电流计算的步骤目前在电力变电站建设工程设计中,计算短路电流的方法通常是采用实用曲线法, 其步骤如下:1、选择要计算短路电流的短路点位置;2、按选好的设计接线方式画出等值电路图网络图;(1)在网络图中,首选去掉系统中所有负荷之路,线路电容,各元件电阻;(2)选取基准容量 和基准电压Ub (一般取各级的平均电压);word文档 可自由复制编辑(3)将各元件电抗换算为同一基准值的标么电抗;(4)由上面的推断绘出
18、等值网络图;3、对网络进行化简,把供电系统看为无限大系统,不考虑短路电流周期分量的衰减 求出电流对短路点的电抗标幺值,即转移电抗;4、求其计算电抗;5、由运算曲线查出短路电流的标么值;6、计算有名值和短路容量;7、计算短路电流的冲击值;(1)对网络进行化简,把供电系统看为无限大系统,不考虑短路电流周期分量的衰减 求出电流对短路点的电抗标幺值,并计算短路电流标幺值、有名值。(2)计算短路容量,短路电流冲击值8、绘制短路电流计算结果表4.3 方案B短路电流计算1、短路电流计算的基准值采用标幺值法计算,取Sb=100M3,匕=0,220kV基准电压230kV, 110 kV基准电压115kV, 10
19、 kV基准电压10. 5 kV,基准电流如 下:(3-1)即:220kV基准电流:小凌=苗* =。251 kA110kV基准电流:“/kA10kV基准电流:=55 kA6Vb 73x10.5(1)变压器阻抗标幺值计算主变压器(三绕组),其阻抗电压百分比如表4-1所示:word文档可自由复制编辑表4-1主变压器阻抗电压百分数表绕组高一中高一低中一低阻抗电压(%)14249计算各绕组的短路电压分别为:t/i= (/i-2% + t/i-3% + (/2 - 3%) + (14 + 24 - 9) = 14.5。2 = (。1-2% +。2-3% +。-3%) + (14 + 9-24) = 0.5
20、22。3 =,(。2-3% +。1-3% +。-2%) + 工(9 + 24 14) = 9.5取,Sb=mMVA9 Vh=Va,9计算变压器各绕组阻抗标幺值:U2。/。Sb 14.5 100xTX . = =x =0.0771-11(X) Sn 100 180如-2芍2-3= 0.05U3% 品 _ 9.5 1001(X) S7-1OOX1S两台变压器的参数相同。(2)系统阻抗220kV进线归算至此220kV母线的系统短路电抗为0. 35;HOkV进线归算至此UOkV母线的系统短路电抗为0. 25o(4)计算短路电流的模型为简化模型即:忽略负荷电流,不计各元件的电阻和分布电容, 也不计输电线
21、路的电纳及变压器的导纳,短路是金属的,一般不考虑过渡电阻。认为系 统模值标幺值为1,相角为0,短路点共选取3个,分别为变压器220kV侧引出线dl, UOkV侧引出线d2, 10kV侧引出线d3。如下图4-1所示:word文档 可自由复制编辑图4-2系统阻抗等效电路图图4-4 零序网络图12*= 3.5273X2 0.28351、dl点三相短路:两台变压器并列运行:图4-3 正、负序网络图流过变压器的短路电流计算:X, =X,“ =0.35 13 1X? = Xs2 + -(X= +XT2) = 0.25 + -(0.07 0.003) = 0. 28352.8571短路电流标幺值:/*=,=
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