《发电厂电气部分》班课程设计.doc
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1、 发电厂电气部分课程设计学生姓名: 学 号: 专业班级: 指导教师: 二 年 月 日设 计 ( 论 文 ) 任 务(包括原始数据、技术要求、工作要求)一、 设计内容为了满足福州某郊县负荷发展及电网电力交换的需要,优化该县的电网结构,拟在县城后山设计建设一座110kV降压变电站。变电站容量为231.5MVA ,电压等级110/10kV。二、 设计原始数据1、电力系统部分本变电站在电力系统中,为满足本地区负荷增长的需要。2、变电所的技术要求、设计参数(1) 变电所本期建设规划主变容量:231.5MVA,电压等级110/10kV;主变中性点直接接地。主变型式:三相双绕组有载调压变压器,有载调压范围在
2、11081.25/10.5kV无功补偿:12Mvar。(2) 供电方式及要求110kV双回路进线,10kV侧出线本期6回路,远期14回路。(3) 负荷数据和要求、全区用电负荷本期为27MW,6回路,每回按4.5MW设计;远期50MW,14回路,每回按3.572MW设计;最小负荷按70计算,供电距离不大于5KM。、 负荷同时率取0.85,功率因数为0.8,年最大利用小时数Tmax=4250小时/年。(4) 水文条件、海拔80米、常年最高温度:40.3、常年最低温度:1.7、雷暴日数62天/年、污秽等级为3级。(5)地理位置和交通情况:地理位置无限制,交通便利。课程设计的主要内容三、设计任务此次为
3、变电站电气一次部分初步设计,设计内容主要包括:(1) 主变压器的选择;(2)电气主接线设计;(3)所用电设计;(4)短路电流计算;(5)主要电气设备的选择与校验等;四、设计产品 1、设计说明书(包括计算书) 2、图纸:(1)、变电站电气主接线图;(2)、主要电气设备材料汇总表五、要求 1、按电力工程设计手册,有关的设计规范进行。 2、CAD制图。六、参考文献1 范锡普主编发电厂电气部分. 北京:中国电力出版社,2004.2 戈东方主编220kv变电所设计规划. 北京:中国电力出版社,2000.3 傅知兰.电力系统电气设备选择与实用计算. 北京:中国电力出版社,2004.4 王士政,冯金光. 发
4、电厂电气部分. 北京:中国水利水电出版社,2002.5 水利电力部西北设计院. 电力工程电气设计手册(一)、(二)、(三). 北京:中国电力出版社,1989.6 莴静康. 供配电系统图集. 北京:中国电力出版社,2005.7 韦钢电力系统分析基础北京:中国电力出版社,2006.8 刘国亭电力工程CAD北京:中国水利水力出版社,2006.目录第1章 概述51.1 设计的依据51.2 电力系统概述51.3 110kV变电所各级电压负荷情况分析61.4 110kV变电所的自然条件6第2章 电气主接线72.1 电气主接线设计的基本要求72.2 主变压器台数、容量、型式的选择72.3 电气主接线设计方案
5、的技术经济比较与确定 92.4 110kV变电所主接线图 15第3章 所用电接线设计163.1 所用电设计的要求及原则163.2 所用变的确定及所用变接线的选择 16第4章 短路电流计算194.1 短路电流计算的条件194.2 短路电流计算方法和步骤194.3 三相短路电流计算20第5章 电气设备选择 255.1 电气设备选择的一般条件255.2 10kV配电装置电气设备选择255.3 110kV配电装置电气设备的选型33参考文献 41第1章 概述11设计的依据1.1.1依据根据设计任务书下达的任务和原始数据设计。1.1.2设计内容为了满足该县负荷发展及电网电力交换的需要,优化该县的电网结构,
6、拟在县城后山设计建设一座250MVA 110/10的降压变电所,简称110kV变电所。1.2电力系统概述1.2.1本变电所与电力系统联系#1 #2 #3 #4 #5 #610kV231.5MVA 110kV变电所电力系统Xx=0.0451,Sj=100MVA110kV110kV变DDDIAN1、接线图 2、说明110kV变电所通过两回110kV线路接至该变电所,再与电力系统相连。由于原始数据未提供电力系统XX、Sj及110kV变电所接线路长度L。这里将XX取为0.0451, Sj取为100MVA;按供电半径不大于5kM要求,110kV线路长度定为4.8kM。1.2.2 110kV变电所在电力系
7、统中的地位和作用1、根据110kV变电所与系统联系的情况来看,属于终端变电所。2、110kV变电所主要供电给本地区用户,用电负荷属于类负荷。1.3 110kV变电所各级电压负荷情况分析1.3.1供电方式110kV侧:共有两回进线,由系统连接双回线路对110kV变电所供电。10kV侧:本期出线6回, 由110kV变电所降压后供电。1.3.2负荷数据1、全区用电负荷本期为27MW,共6回出线,每回按4.5MW计;远期50MW,14回路,每回按3.572MW设计;最小负荷按70计算,供电距离不大于5kM。 2、负荷同时率取0.85,cos=0.8,年最大利用小时数Tmax=4250小时/年。3、所用
8、电率取1%。1.4 110kV变电所的自然条件1.4.1 水文条件1、海拔80M2、常年最高温度40.33、常年最低温度1.74、雷暴日数62日/年5、污秽等级为3级1.4.2 所址地理位置与交通运输情况 地理位置不限制,交通便利。第2章 电气主接线2.1 电气主接线设计的基本要求对电气主接线有以下几方面的基本要求:1、根据系统和用户的要求,保证必要的供电可靠性和电能质量。2、具有运行、维护的灵活性和方便性。3、具有经济性:在满足技术要求的前提下,力求经济合理。4、具有将来发展和扩建的可能性。2.2 主变压器台数、容量、型式的选择2.2.1 主变压器的选择原则1、主变压器台数1)为了保证供电可
9、靠性,变电所一般装设两台主变压器。2)当只有一个电源或变电所可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时,可装设一台。3)对于大型枢纽变电所,根据工程具体情况,可安装2至4台变压器。2、主变压器的容量1)主变压器的容量应根据5至10年的发展规划进行选择,并考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。2)对装有一台变压器的变电所,变压器的额定容量应满足用电负荷的需要,按下式选择:SnKSM或SnKPMcos。式中,Sn变压器额定容量(kvA),SM, PM变电所最大负荷的视在功率和有功功率(kvA,KW),cos 负荷功率因子,K负荷同时率,可取0.85。3)对装有两台变压器的变电所中,当一台断开时,
10、另一台变压器的容量一般保证70%全部负荷的供电,但应保证用户的一级负荷和大部分二级负荷。每台变压器容量一般按下式选择:Sn0.6SM或Sn0.6PM/ cos。4)主变压器容量选择还应考虑周围环境温度的影响。Sn0.6SM/K式中,K周围环境修正系数。3、主变压器的型式1)一般情况下采用三相式变压器。2)具有三种电压等级的变电所,如通过主变压器各侧绕组的功率均达到15%Sn以上时,可采用绕组变压器。3)主变调压方式:4)冷却方式:2.2.2 计算、选择、校验1、总负荷计算根据负荷数据,近期6回出线,每回按4.5MW计,近期总负荷PM=64.5=27MW。2、主变压器台数、容量选择计算1)计算主
11、变容量SMSM=PMcos= 50/0.8=62.5MVA选择主变容量、台数a、SnKSM=0.8562.5=53.125MVAb、选两台主变压器,则每台主变容量SnKSM/2=26.5625MVA。查产品目录,选每台主变容量Sn=31.5MVA26.5625MVA。c、校验:按主变压器容量选择原则第3点,要求任一台主变Sn0.7 KSMS=0.753.125=37.1875MVA,大于所选的主变容量31.5MVA。结合系统对本变电所的技术要求,最终选择110kV变电所主变容量Sn=50MVA。考虑周围环境影响:=(max+min)/2=21K=(20)/100+1=0.990.7S0.753
12、.125=37.5631MVAK0.99Sn=50MVA37.5631MVA故所选变压器容量满足要求。3、主变型式选择按任务书要求并查110kV变电站设计指导手册附录2-3。近期主变压器型式选择SFZ731500/11081.25%;列表如下: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(%)连接组别高压低压SFZ7-31500/1103150011081.25%10.51.142.214810.5YN,d112.3 电气主接线设计方案的技术、经济比较与确定2.3.1 各级电压配电装置接线方式的拟定根据电气主接线设计的基本要求及设计基本原则来拟定
13、各级电压配电装置接线方式。1、10kV电压母线接线方式1) 单母线接线2) 单母分段接线2、110kV电压母线接线方式1) 单母线接线2) 单母分段接线3) 桥式接线(因线路故障和操作的机会比变压器多,选用可靠性较好的内桥接线。)3、主变台数为了保证供电可靠性,装设两台主变压器。2.3.2 110kV变电所可能采用的电气主接线方式如下:方案110kV单母线接线单母分段接线单母分段接线单母线接线内桥接线内桥接线10kV单母线接线单母分段接线单母线接线单母分段接线单母线接线单母分段接线主变2台2台2台2台2台2台110kV变电所主接线方案简图如下:图二(二)图一(一)#4#6#5#3#2#1110
14、kv10kvT1T2L1L2#4#6#5#3#2#1T1T2L1L2110kv10kv方案: 方案:图三(三)10kv#4#6#5#3#2#1T1T2L1L2110kv#4#6#5#3#2#1T1T2L1L2110kv10kv图四(四)方案: 方案:1L1L2图六(六)10kvT1T2110kv#4#6#5#3#2L1L2图五(五)10kv#4#6#5#3#2#1T1T2110kv方案: 方案:2.3.3 方案的技术比较1、六种方案的技术比较方案:110kV电压母线采用单母线接线,这种接线方式简单、设备少、操作方便,但由于110kV变电所为终端变,一旦母线或母线侧隔离开关故障或检修,将造成全站
15、停电。顺昌变电所地处海沧外商投资区,全所停电将在经济上及政治上造成较大影响,故不宜采用此接线。10kV电压母线采用单母线接线,跟上述一样,在母线或母线侧隔离开关故障或检修时将中断对用户的全部供电。且这种接线方式不利于向重要用户双电源供电,故不宜采用此接线。方案:110kV电压母线采用单母线分段接线,当一段母线发生故障时,分段断路器能自动把故障切除,保证正常段母线不间断供电和不至于造成用户停电。缺点是当一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时,接在该母线上的回路都要在检修期间停电。可以考虑采用此接线方式。10kV电压母线采用单母线分段接线,对重要用户可以从不同段母线引出两回路,有两个电源供电,增加了
16、供电的可靠性。缺点是当一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时,接在该母线上的回路都要在检修期间停电。可以考虑采用此接线方式。方案:110kV电压母线采用单母线分段接线,根据上述分析,可考虑采用。10kV电压母线采用单母接线,根据上述分析,不宜采用此接线。方案:110kV电压母线采用单母接线,根据上述分析,不宜采用此接线。10kV电压母线采用单母线分段接线,根据上述分析,可考虑采用。方案:110kV电压母线采用内桥接线,这种接线高压断路器数量少,造价低,容易发展为单母分段接线。缺点是变压器的切除和投入教复杂,需要操作两台断路器并影响一回线路暂时停运。顺昌变电所首期负荷较少,引出线数目不多,考虑到变
17、压器的故障及操作比线路少,可以考虑采用此接线。10kV电压母线采用单母接线,根据上述分析,不宜采用此接线。方案:110kV电压母线采用内桥接线,根据上述分析,可考虑采用。10kV电压母线采用单母线分段接线,根据上述分析,可考虑采用。2、选用两台主变的优缺点优点:可以满足全部用电负荷的需要,供电可靠性高。缺点:投资大,占地面积大。3、从上述分析比较确定两个较好方案:方案:110kV电压母线采用单母线分段接线;10kV电压母线采 用单母线分段接线。方案:110kV电压母线采用内桥接线;10kV电压母线采用单母 线分段接线。2.3.4 方案的经济比较1、从电气设备数目及配电装置比较 方案项目方案方案
18、10kV配电装置单母线分段单母线分段110kV配电装置单母线分段内桥接线主变台数22高压断路器110kV10kV高压隔离开关110kV10kV综合投资(万元)2、计算综合投资Z=Z0(1+a/100)Z0主体设备投资,包括主变、高压断路器、高压隔离开关及配电装置综合投资等。a附加投资,110kV电压等级取90%。主体设备参考价格如下:主变压器每台投资125万元SF6断路器每台投资65万元GW4-110隔离开关每台投资2.5万元110kV单母分段投资559.73万元内桥投资303万元方案:主体设备投资Z0=2125+565+82.5+559.73=1154.73万元综合投资Z= Z0(1+a/1
19、00)=1154.73(1+90/100)=2193.987万元方案:主体设备投资Z0=2125+365+82.5+303=768万元综合投资Z= Z0(1+a/100)=768(1+90/100)=1459.2万元3、年运行费用U年运行费用U=aA+ U1 + U2a电能电价A变压器电能损失U1检修维护费,一般取(0.0220.042)Z,Z为综合投资额。U2折旧费,一般取(0.050.058)Z。取U1=0.042Z,U2=0.058Z,则年运行费U= aA+0.1U先计算电能损耗A:A=n(P0+KQ0)+1/n(P+ KQ)(S/SN)2tQ0=I0%(SN/100)Q=Ud%(SN/
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