110KV变电所电气二次部分初步规划设计.doc
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1、1 系统概述1.1 建所目为了满足电力系统负荷增长需要,拟在某市新建一座110kV变电站,用10kV向该地负荷供电。1.2 变电站状况待建变电站110kV进线线路有5回接线,两回线路与系统相连,其中一回与无穷大系统相连,此外一回与既有110kV变电站相连,两回110kV线路与一水电站相连;变电站出线10kV有11回线路,变电站通过10kV向负荷供电。考虑到该变电站在系统中地位,110kV预留一回出线,10kV预留2回出线。系统接线如图1.1所示:图1.1 拟建变电站系统接线图水电厂装机4*25MW,丰水期四台机组满发,枯水季节考虑一台机组运营。1.3 负荷状况该变电站10kV出线侧负荷如表1.
2、1所示:各线路负荷同步率为0.9变电站站用总负荷为400kW,。表1.1 10kV出线负荷一览表名称最大负荷(MW)年最大负荷运用率 (小时)线路长度电机厂2.522000.856矿山机械厂2.30.858汽车制造厂240000.855农机厂1.528000.854自来水厂265000.859有机化工厂1.823000.854饲料厂1.7535000.854部队2.20.98城东线2.525000.952 变压器容量、台数及型式选取2.1 概述在各级电压级别变电所中,变压器是变电所中重要电气设备之一,其担任着向顾客输送功率,或者两种电压级别之间互换功率重要任务。因而,拟定合理变压器容量是变电所
3、安全可靠供电和网络经济运营保证。在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等,在选取主变压器时,依照原始资料和设计变电所自身特点,在满足可靠性前提下,考虑到经济性来选取主变压器。同步考虑到该变电所后来扩建状况来选取主变压器台数及容量1。2.2 主变压器台数选取 由原始资料可知,咱们本次所设计变电所是市郊区110kV降压变电所,它是以110kV所受功率为主。在选取主变台数时,要保证供电可靠性。 为了保证供电可靠性,避免一台主变压器故障或检修时影响供电,变电所中普通装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时,变电所可靠性虽然有所提高,但投资增大,以及带来维护和倒闸操作等许
4、多复杂化。考虑到两台主变同步发生故障机率较小,当一台主变压器故障或者检修时,另一台主变压器可承担70%负荷保证全变电所正常供电。故选取两台主变压器互为备用,提高供电可靠性2。2.3 主变压器容量选取 主变压器容量普通按变电所建成近期负荷,5规划负荷选取,并恰当考虑远期10负荷发展,该所近期和远期负荷都给定,因此应按近期和远期总负荷来选取主变容量,考虑当一台变压器停运时,别的变压器容量在过负荷能力容许时间内,应保证顾客一级和二级负荷,对普通性能变电所,当一台主变停运时,别的变压器容量应保证所有负荷70%80%。该变电所是按70%选。因而,依照计算(见计算书)选出容量为25MVA两台主变压器3。主
5、变压器参数如表2.1。表2.1 主变压器型号及重要参数表型号电压组合及分接范畴阻抗电压容量(MVA)高压低压高低SFZ7-25000/110110210210.5252.4 主变压器型式选取 2.4.1 主变压器相数选取 当不受运送条件限制时,在330kV如下变电所均应选取三相变压器。而选取主变压器相数时,应依照原始资料以及设计变电所实际状况来选取。本次设计变电所,位于市郊区,稻田、丘陵,交通便利,不受运送条件限制,而应尽量少占用稻田、丘陵,故本次设计变电所选用三相变压器4。 2.4.2 绕组数选取 本次所设计变电所具备两种电压级别,考虑到运营维护和操作工作量及占地面积等因素,选用普通双绕组变
6、压器5。 2.4.3 主变调压方式选取 为了满足顾客用电质量和供电可靠性,110kV 及以上网络电压应符合如下原则6,7:(1)枢纽变电所二次侧母线运营电压可为电网额定电压11.3倍,在日负荷最大、最小状况下,其运营电压控制在水平波动范畴不超过10%,事故后不应低于电网额定电压95%。 (2)电网任一点运营电压,在任何状况下禁止超过电网最高电压,变电所一次侧母线运营电压正常状况下不应低于电网额定电压95%100%。 调压方式分为两种,不带电切换,称为无激磁调压,调节范畴普通在5%以内,另一种是带负荷切换称为有载调压,调节范畴可达30%。由于该变电所电压波动较大,故选取有载调压方式,才干满足规定
7、8。 2.4.4 主变压器冷却方式选取 主变压器普通采用冷却方式有:自然风冷却、逼迫油循环风冷却、逼迫油循环水冷却。 主变重要起通过中绕组从水电厂侧传送功率(4*35MVA)和系统至低绕组10kVA侧,并在水电厂侧故障时,通过高压绕组从110kVA侧无穷大系统传送 1000MVA(最大)增援。本设计主变为中型变压器,发热量大,散热问题不可轻佻,逼迫油循环冷却效果较好,再依照变电站建在郊区,通风条件好,选用逼迫油循环风冷却方式。 3 电气主接线选取3.1 概述主接线是变电所电气设计重要某些,它是由高压电器设备通过连接线构成接受和分派电能电路,也是构成电力系统重要环节。主接线拟定对电力系统整体及变
8、电所自身运营可靠性、灵活性和经济性密切有关,并且对变电所电气设备选取、配电装置布置、继电保护和控制办法拟定将会产生直接影响。因而,必要对的解决好各方面关系9。 3.1.1 主接线设计原则: (1)考虑变电所在电力系统中地位和作用; (2)考虑近期和远期发展规模; (3)考虑负荷重要性分级和出线回数多少对主接线影响; (4)考虑主变台数对主接线影响; (5)考虑备用容量有无和大小对主接线影响。3.1.2 主接线设计基本规定(1)可靠性:安全可靠是电力生产首要任务,保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本规定,并且也是电力生产和分派首要规定10。 主接线可靠性详细规定: 断路器检修时,不适当影响对系
9、统供电; 断路器或母线故障以及母线检修时,尽量减少停运回路数和停运时间,并规定保证对一级负荷所有和大某些二级负荷供电; 尽量避免变电所所有停运可靠性。 (2)灵活性:主接线应满足在调度、检修及扩建时灵活性。 为了调度目,可以灵活地操作,投入或切除某些变压器及线路,调配电源和负荷可以满足系统在事故运营方式,检修方式以及特殊运营方式下调度规定; 为了检修目:可以以便地停运断路器,母线及继电保护设备,进行安全检修,而不致影响电力网运营或停止对顾客供电; 为了扩建目:可以容易地从初期过渡到其最后接线,使在扩建过渡时,无论在一次和二次设备装置等所需改造为最小。 (3)经济性:主接线在满足可靠性、灵活性规
10、定前提下做到经济合理。 投资省:主接线应简朴清晰,以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器避雷器等一次设备投资,能使控制保护但是于复杂;占地面积小,主接线要为配电装置布置创造条件,以节约用地和节约构架、导线、绝缘子及安装费用; 电能损失少:经济合理地选取主变压器型式、容量和数量,避免两次变压而增长电能损失。 3.2 主接线接线方式及其特点 电气主接线是依照电力系统和变电所详细条件拟定,它以电源和出线为主体,在进出线路多时(普通超过四回)为便于电能汇集和分派,常设立母线作为中间环节,使接线简朴清晰、运营以便,有助于安装和扩建。而本所各电压级别进出线均超过四回,采用有母线连接。 3.2.1 单母线
11、接线 单母线接线虽然接线简朴清晰、设备少、操作以便,便于扩建和采用成套配电装置等长处,但是不够灵活可靠,任一元件(母线及母线隔离开关)等故障或检修时,均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段,当一段母线故障时,所有回路仍需短时停电,在用隔离开关将故障母线段分开后,才干恢复非故障段供电,并且电压级别越高,所接回路数越少,普通只合用于一台主变压器。图3.1 单母线接线3.2.2 单母线分段接线 用断路器,把母线分段后,对重要顾客可以从不同段引出两个回路;有两个电源供电。(长处)当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障切除,保证正常段母线不间断供电和不致使重要顾客停电。(缺陷)一段母线或母线隔
12、离开关故障或检修时,该段母线回路都要在检修期间内停电,而出线为双回时,常使架空线路浮现交叉跨越,扩建时需向两个方向均衡扩建,单母分段合用于:110kV220kV 配电装置出线回路数为34 回,3610kV配电装置出线为6回及以上,则采用单母分段接线。图3.2 单母线分段接线3.2.3 单母分段带旁母接线 这种接线方式:合用于进出线不多、容量不大中小型电压级别为 35110kV 变电所较为实用,具备足够可靠性和灵活性。 图3.3 单母线分段带旁母接线3.2.4 双母线接线 双母线接线:双母线两组母线同步工作,并通过母线联系断路器并联运营,电源与负荷平均分派在两组母线上。(1)长处:供电可靠。一组
13、母线故障后,能迅速恢复供电,检修任一回路母线隔离开关,只停该回路;调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分派到某一组母线上,能灵活地适应系统中各种运营方式调度和潮流变化需要;扩建以便。向左右任何一种方向扩建,均不影响两组母线电源和负荷均匀分派,不会引起原有回路停电;便于实验。当个别回路需要单独进行实验时,可将该回路分开,单独接至一组母线上。 (2)缺陷:增长一组母线需要增长一组母线隔离开关;当母线故障或检修时,隔离开关作为倒换操作电器,容易误操作;合用范畴:当出线回路数或母线上电源较多,输送和穿越功率较大,母线故障后规定迅速恢复供电,母线和母线设备检修时不容许影响对顾客供电,系统运营调度对接线
14、灵活性有一定规定期采用。610kV 配电装置,当短路电流较大,出线需要带电抗器时;110220kV 配电装置,出线回路数为5 回以上时。图3.4 双母线接线3.2.5 双母线分段接线 双母线分段,可以分段运营,系统构成方式自由度大,两个元件可完全分别接到不同母线上,对大容量且在需互相联系系统是有利,由于这种母线接线方式是老式技术一种延伸,因而在继电保护方式和操作运营方面都不会发生问题。较容易实现扩建等长处,但易受到母线故障影响,断路器检修时要停运线路,占地面积较大,普通当连接进出线回路数在11回及如下时,母线不分段。3.3 主接线方案比较选取 由设计任务书给定负荷状况:110kV进线5回,10
15、kV出线11回(两回预留)该变电所主接线可以采用如下三种方案进行比较: 方案一:110kV采用单母线分段接线,10kV采用单母线分段接线;方案二:110kV采用双母线接线,10kV采用单母线分段接线;方案三:110kV采用双母线接线,10kV采用单母线接线。(1)110kV侧采用单母线分段接线方式,出线回路较多,输送和穿越功率较大,母线事故后能尽快恢复供电,母线和母线设备检修时可以轮流检修,不致中断供电,一组母线故障后,能迅速恢复供电,而检修每回路断路器和隔离开关时需要停电;110kV采用双母接线方式,检修或故障时,要检修母线断开,此外一条母线承担所有负荷,及不致影响供电可靠性。比较:从经济性
16、来看,方案一比喻案二和三好,从可靠性看方案二和三远高于方案一。故110kV采用双母线接线符合规定。(2)10kV侧采用单母线接线方式,操作不够灵活、可靠,任一元件故障或检修,均需使整个配电装置停电;10kV采用单母线分段接线方式,其可靠性如上。比较:方案三所用断路器、隔离刀闸比喻案一少,其经济性略高于方案一,但方案三中10kV侧供电可靠性差,方案一10kV侧可靠性明显高于方案三,故不采用方案三。 综观以上论述,依照设计任务书原始资料可知该变电所选用方案二:110kV级别采用双母线接线方式,10kV级别采用单母线分段接线方式。 4 短路电流计算4.1 概述电力系统中电气设备,在其运营中都必要考虑
17、到也许发生各种故障和不正常运营状态,最常用同步也是最危险故障是发生各种型式短路,由于它们会破坏对顾客正常供电和电气设备正常运营11。 短路是电力系统严重故障,所谓短路,是指一切不正常相与相之间或相与地(对于中性点接地系统)发生通路状况。在三相系统中,也许发生短路有:三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。其中,三相短路是对称短路,系统各相与正常运营时同样仍处在对称状态,其她类型短路都是不对称短路12。4.2 短路计算目及假设 4.2.1 短路计算目短路电流计算是变电所电气设计中一种重要环节。其计算目是13: (1)在选取电气主接线时,为了比较各种接线方案或拟定某一接线与否需要采用限制短
18、路电流办法等,均需进行必要短路电流计算; (2)在选取电气设备时,为了保证设备在正常运营和故障状况下都能安全、可靠地工作,同步又力求节约资金,这就需要进行全面短路电流计算; (3)在设计屋外高压配电装置时,需按短路条件检查软导线相间和相对地安全距离; (4)在选继电保护方式和进行整定计算时,需以各种短路时短路电流为根据;(5)按接地装置设计,也需用短路电流。4.2.2 短路电流计算普通规定 (1)验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用短路电流,应按工程设计规划容量计算,并考虑电力系统远景发展规划(普通为本期工程建成后5)。拟定短路电流计算时,应按也许发生最大短路电流正常接线方式,而不
19、应按仅在切换过程中也许并列运营接线方式14; (2)选取导体和电器用短路电流,在电气连接网络中,应考虑具备反馈作用异步电机影响和电容补偿装置放电电流影响; (3)选取导体和电器时,对不带电抗器回路计算短路点,应按选取在正常接线方式时短路电流为最大地点; (4)导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流普通按三相短路验算。 4.2.3 短路计算基本假设 (1)正常工作时,三相系统对称运营; (2)所有电源电动势相位角相似; (3)电力系统中各元件磁路不饱和,即带铁芯电气设备电抗值不随电流大小发生变化; (4)不考虑短路点电弧阻抗和变压器励磁电流; (5)元件电阻略去,输电线路电容略去不计,及不计负
20、荷影响; (6)系统短路时是金属性短路15。 4.2.4 基准值 高压短路电流计算普通只计算各元件电抗,采用标幺值进行计算,为了计算以便选用如下基准值16:基准容量:Sj = 100MVA 基准电压:Vj(kV):10.5、115。 4.2.5 短路电流计算环节 (1)计算各元件电抗标幺值,并折算为同一基准容量下17; (2)给系统制定等值网络图; (3)选取短路点; (4)对网络进行化简,把系统看为无限大系统,不考虑短路电流周期分量衰减求出电流对短路点电抗标幺值,并计算短路电流标幺值、有名值。 标幺值: (4.1)有名值: (4.2)(5)计算短路容量,短路电流冲击值 短路容量: (4.3)
21、短路电流冲击值: (4.4)(6)列出短路电流计算成果 详细短路电流计算详细见计算阐明书。 4.3 短路计算阐明 4.3.1 系统运营方式拟定 最大、最小运营方式选取,目在于计算通过保护装置最大、最小短路电流。在线路末端发生短路时,流过保护短路电流与下列因素关于18: (1)系统运营方式,涉及机组、变压器、线路投入状况,环网开环闭环,平行线路是双回运营还是单回运营;(2)短路类型。 4.3.2 短路点选取如图4.1所示,本次短路点选取三个:图4.1 系统短路点选用4.3.3 短路电流计算原则 短路电流计算是继电保护整定根据,因此咱们必要加以注重。 (1)整定计算规定选取规定运营方式; (2)拟
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