-110kV变电站电气设备选择.doc
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1、目 录摘要2关键词21设计内容22原始资料23电气主接线选择33.1概述33.2主接线设计33.2.1 110KV电气主接线设计33.2.2 35KV电气主接线设计53.2.3 10KV电气主接线设计64.变压器选择74.1负荷计算74.2主变压器选择84.3站用变压器选择105短路电流计算125.1概述125.2短路电流计算的目的125.3短路电流计算的一般规定125.4短路电流的计算过程136电气设备的选择与校验186.1电气设备选择的一般条件186.2最大长期工作电流206.3高压断路器选择与校验226.4隔离开关的选择与校验246.5互感器的选择与校验266.6母线选择与校验296.7
2、各主要电气设备选择一览表33附录:34参考文献35110kV变电站电气设备选择梅杰摘要:本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数,分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性,然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑,并通过对负荷资料的分析,安全,经济及可靠性方面考虑,确定了110kV,35kV,10kV以及站用电的主接线,然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数,容量及型号,同时也确定了站用变压器的容量及型号,最后,根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果,对高压熔断器,隔离开关,母线,电压互感器,电流互感器进行了选型,从而完成了110kV变电站电气设备的选择。关键
3、词:变电站 变压器 接线1设计内容1. 进行负荷计算及分析;2. 电气主接线的设计;3主变压器的选择及设备选型和校验。2原始资料1. 环境条件:所址地区地势平坦,起初平均海拔高度低于100米,该地区气候平均气温17摄氏度,最高气温40摄氏度,最低气温-5摄氏度。2. 建站规模(1)变电站类型:110kV变电工程(2)主变台数:一期投入两台(3)本变电站的电压等级为110kV/35kV/10kV(4)各电压等级出线回数及最大负荷110kV出线4回,2回备用 ,最大负荷68MVA35kV出现10回,2回备用 , 最大负荷27MVA10kV出现20回,3回备用 , 最大负荷38MVA本变电站计算站用
4、最大负荷为 0.16MVA3. 变电站负荷情况本变电站由两个系统供电,系统S1为600MVA,容抗为0.38,线长30000M 系统S2为800MVA,容抗为0.45,线长20000M.4.电气主接线110kV、35kV、10kV均采用单母线分段(带旁路)接线,并考虑设置熔冰措施。3电气主接线选择3.1概述电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分,也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此,必须处理好各方面的关系,全面分析有关影响因素,通过技术经济
5、比较,合理确定主接线方案,决定于电压等级和出线回路数。3.2主接线设计3.2.1 110kV电气主接线设计35110KV变电所设计规范规定35110kV线路为两回及以下时,宜采用桥 形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时,宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。110kV线路为6回及以上时,宜采用双母线接线。本变电站110kV线路有4回,可选择单母线或分段单母线两种接线。方案I:采用单母线接线单母线接线 优点: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。缺点: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,均需使整个配电装置停电。方案II:采用单母线分段接线单母线
6、分段接线优点:(1)用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同段引出两个回路,有两个电源供电。(2)当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段切除,保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。(3)占地少、设备少。缺点:(1)当一段母线或母线隔离开关故或检修时,该段母线的回路都要在检修期间内停电。(2)当出线为双回路时,常使架空线路出线交叉跨越。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性。经综合分析,决定选第种方案为设计的最终方案。,决定采用单母线分段接线3.2.2 35kV电气主接线设计 35110KV变电所设计规范规定35110kV线路为两回及以下时,宜采用桥 形、线路变压器组或线路
7、分支接线。超过两回时,宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。3563kV线路为8回及以上时,亦可采用双母线接线或单母线分段带旁路母线接线。110kV线路为6回及以上时,宜采用双母线接线。本变电站35kV线路有10回,可采用双母线接线或单母线分段带旁路母线接线。方案I:采用单母线分段带旁路母线接线单母线分段带旁路母线接线优点:简单清晰、操作方便、易于发展,旁路断路器还可以代替出线断路器,进行不停电检修出线断路器,保证重要用户供电,设备少、投资小,用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资。缺点:可靠性、灵活性差。方案II:采用双母线接线 双母线接线优点:供电可靠、调度灵活、扩建方便、便于试验、易
8、误操作。缺点:设备多、配电装置复杂,投资和占地面大。经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案可靠性、灵活性不如方案,但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高,可选用投资小的方案。3.2.3 10kV电气主接线设计 35110KV变电所设计规范规定当变电所装有两台主变压器时,610kV侧宜采用分段单母线。线路为12回及以上时,亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时,可设置旁路设施。本变电站10kV线路有20回,可采用双母线接线或单母线分段接线方案I:采用双母线接线双母线接线优点:供电可靠、调度灵活、扩建方便、便于试验、易误操作。缺点:设备多、配电装置复杂,投资和占地面大。方案II:采用单母
9、线分段接线单母线分段接线优点:(1)用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同段引出两个回路,有 两个电源供电。(2)当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段切除,保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。(3)占地少、设备少。缺点:(1)当一段母线或母线隔离开关故或检修时,该段母线的回路都要在检修期间内停电。(2)当出线为双回路时,常使架空线路出线交叉跨越。经过比较方案在经济性上比方案好,且调度灵活也可保证供电的可靠性。所以选用方案。4.变压器选择4.1负荷计算要选择主变压器和站用变压器的容量,确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷,包括站用电负荷(动力负荷和照
10、明负荷)、10kV负荷、35kV负荷和110kV侧负荷。由公式 式中 某电压等级的计算负荷同时系数(35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各负荷与10kV各负荷之间取0.9、站用负荷取0.85)%该电压等级电网的线损率,一般取5%P、cos各用户的负荷和功率因数(一般取0.9)(1)110kV负荷计算 S110kV = 0.9(68/0.9)(1+5%) = 71.4 MVA(2)35kV负荷计算 S35kV = 0.9(27/0.9)(1+5%) = 28.35 MVA(3)10kV负荷计算 S10kV = 0.85(38/0.9)(1+5%) = 37.68 MVA(4)站用负荷计
11、算 S站 = 0.85(0.16/0.9)(1+5%) = 0.16 MVA(5)总负荷计算 S总 = 28.35+37.68+0.16 = 66.19 MVA4.2主变压器选择 35110kV变电所设计规范规定主变压器的台数和容量,应根据地区 供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器,当技术经济比较合理时,可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时,可装设一台主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所,当断开一台时,其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷,并应保证用户的一、二级负荷。具有三种电压
12、的变电所,如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的15%以上,主变压器宜采用三线圈变压器。电力潮流变化大和电压偏移大的变电所,如经计算普通变压器不能满足电力系统和用户对电压质量的要求时,应采用有载调压变压器。1.主变压器的台数确定(1)对大城市郊区的一次变电站,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,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变压器的变电所,其变压器基础宜按大于变压器容量的1-2级设计,以便负荷发展时,更换变压器的容量。经考虑此变电站并非孤立地区一次变电站也非大型工业专用变电
13、站,装设三台主变压器有所浪费,但为保障电压水平能够满足用户要求,本站选用有载调压变压器,选用变压器两台。2.主变压器容量的确定(1)主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择,并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。对于城郊变电所,主变压器容量应与城市规划相结合。(2)根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定变压器的容量。对于有重要负荷变压器的变电所,应考虑当一台主变压器停运时,其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许进间内,应保证用户的一级和二级负荷;对一般性变电所,当一台主变压器停运时,其余变压器容量应能保证全部负荷的70%-80%。(3)同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太
14、多,应从全网出发,推行系列化、标准化。由上述条件及S总=66.19 MVA可得到两台主变压器应各自承担33.095 MVA 。当一台停运时,另一台应承担70%为46.333 MVA。 所以选两台50 MVA的主变压器。3.变电站主变压器型式的选择a .相数的选择在330kV及以下发电厂和变电站,均应选用三相变压器。b. 绕组数量和连接方式的选择具有三种电压等级的变电站中,如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷,但在变电站内需装设无功补偿设备时,主变压器采用三绕组。我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y连接;35kV采用Y连接,其中性点多通过消弧线圈接地。
15、35kV以下电压变压器绕组都采用连接。c.冷却方式选择主变压器一般采用的冷却方式有:自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫油循环冷却,小容量变压器一般采用自然风冷却方式,大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却。首选自然风冷却方式。由上所述故得到主变参数如下表表一主变压器技术参数型号额定容量kVA额定电压(kV)空载电流%空载损耗kW负载损耗(kW)阻抗电压(%)连接组标号高压中 压低压高中高低中低高中高低中低YNyn0d11SFPSL1-50000/1105000011038.56.3162.2302.2350.6350.9318.3251252.910.5181810.56.56.54
16、.3站用变压器选择35110kV 变电所设计规范规定,在有两台及以上主变压器的变电站中,宜装设两台容量相同可互为备用的站用变压器,分别接到母线的不同分段上。变电站的站用负荷,一般都比较小,其可靠性要求也不如发电厂那样高。变电站的主要负荷是变压器冷却装置、直流系统中的充电装置和硅整流设备、油处理设备、检修工具以及采暖、通风、照明、供水等。这些负荷容量都不太大,因此变电站的站用电压只需 0.4kV 一级,采用动力与照明混合供电方式。380V 站用电母线可采用低压断路器(即自动空气开关)或闸刀进行分段,并以低压成套配电装置供电。1.站用变压器台数确定对大中型变电站,通常装设两台站用变压器。因站用负荷
17、较重要,考虑到该变电站具有两台主变压器和两段10kV母线,为提高站用电的可靠性和灵活性,所以装设两台站用变压器,并采用暗备用的方式。2.站用变压器容量的确定站用变压器 容量选择的要求:站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度,以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式,正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行,当任意一台变压器因故障被断开后,其站用负荷则由完好的站用变压器承担。S站 = 0.16/(1-10%)= 0.18MVA(1) 站用变压器型式的选择本变电站计算站用容量为 0.18 MVA,所以选择的变压器如下图表二站用变压器技术参数
18、型号额定容量(kVA)额定电压(kV)空载电流(%)损耗(W)阻抗电压(%)连接组标号高压低压空载短路S9-200/1020010;6.3;60.41.750025004Y,yn05短路电流计算5.1概述“短路”是电力系统中常发生的一种故障。所谓短路是指电网中某一相导体未通过任何负荷而直接与另一相导体或“地”相碰触。电网正常运行的破坏大多数是由断路故障引起的,危害很大。5.2短路电流计算的目的为了保证电力系统安全运行,在设计选择电气设备时,都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定校验 ,以保证该设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击。同时,为了尽快切断电源对短路点的供电
19、,继电保护装置将自动地使有关断路器跳闸。继电保护装置的整定和断路器的选择,也需要准确的短路电流数据。5.3短路电流计算的一般规定(1)计算的基本情况电力系统中所有电源都在额定负荷下运行;同步电机都具有自动调整励磁装置(包括强行励磁);短路发生在短路电流为最大值的瞬间;所有电源的电动势相位角相同;正常工作时,三相系统对称运行;应考虑对短路电流值有影响的所有元件,但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用,仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。(2)接线方式计算短路电流时所用的接线方式,应是可能发生最大短路电流的正常接线方式(即最大运行方式),而不能用仅在切换过程中可能并列运行的
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