供用电技术毕业设计(论文)2035kV变电站一次部分设计.doc
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1、毕 业 论 文作 者: 学 号: 院 系: 输配电工程系 专 业: 供用电技术 题 目: 220/110/35kV变电站一次部分设计 指导者: 评阅者: 2010 年 6 月 吉 林摘要:本论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设变电站的必要性,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220kV、110kV、35kV侧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
2、,对断路器、隔离开关、母线、高压熔断器、绝缘子和穿墙套管、电压互感器、电流互感器进行了选型,从而完成了220/110/35kV变电站一次部分的设计。关键字:变电站,变压器,接线 220/110/35kV变电站电气设计说明书 摘要第一部分 原始资料分析11.1变电站电气设计的基本依据11.2毕业设计前期工作要求11.3分析有关原始资料,确定相关设计前提1第二部分 主变的选择与确定32.1主变压器的选择32.2无功补偿配置42.3站用变的选择和站用变压器接线4第三部分 主接线方案的拟定63.1主接线方案的拟定63.2电气主接线图12第四部分 短路电流的计算134.1短路计算的一般规定134.2电抗
3、图及系统的简图14第五部分 电气设备的选择165.1断路器、隔离开关的选择165.2接地开关的选择185.3电压互感器的选择185.4电流互感器的选择185.5避雷器的选择195.6母线选择195.7支柱绝缘子、穿墙套管的选择215.8高压熔断器选择21第六部分 电气设备及配电装置布置236.1电气设备布置236.2配电装置布置23220/110/35kV变电站电气设计计算书第一部分 变压器容量计算251.1主变容量的计算25第二部分 短路电流的计算272.1系统参数计算272.2系统在K1点短路292.3系统在K2点短路312.4系统在K3点短路33第三部分 电气设备的选择与校验353.1断
4、路器与隔离开关的选择与校验3532导体的选择与校验40220/110/35kV变电站电气设计说明书第一部分 原始资料分析1.1变电站电气设计的基本依据1)220kV区域变电所设计任务书。2)变电所设计规程。1.2毕业设计前期工作要求毕业设计前期,我们去图书馆查阅资料,从中得到变压器选择原则及其变压器的型号,断路器、隔离开关的选择原则及其型号,并且根据以往的设计原则确定主接线的形式,最终确定了变电站设计的步骤。1.3分析有关原始资料,确定相关设计前提1.3.1变电所在系统中的作用及负荷分析1变电所分析:本所最大综合负荷为:110kV侧:78MW,35kV 侧: 43MW,本所属于系统枢纽变电所,
5、与水火两大电力系统联系。本所直接以110kV、35KV线路供地区工业用户负荷为主。本所是地区重要变电所位于地区网络枢纽点上,高压侧以交换或接收功率为主,供电给地区中的中压侧和附近的低压侧负荷。全所停电后,将引起地区电网瓦解,影响整个地区供电。2负荷情况分析:本所所用的供电负荷主要是城市的机械化工区的重要工业用户,停电后会造成很大的经济损失,因此,要求本所具有较高的供电可靠性。1.3.2环境分析1地理位置:所区地势平坦,交通方便,有铁、公路经过本所附近,故可以考虑选择廉价、较笨重的设备。空气清洁,虽有化工厂但对本所影响不大,故可采用屋外配电装置,考虑到土地的经济性,地表裂度等因素,屋外配电装置拟
6、采用普通中型装置。2、气象分析:本所所在地区主导风向夏季为南风,冬季为北风,所以变电所间隔及母线布置应为东南、西北走向,最大风速20m/s,小于35m/s,因此对屋外配电装置可不考虑风速对布置形式的影响。地区最高温度+37,最低气温-20,在此温度范围内,普通变压器即可正常运行,无需做特殊考虑。本地的土壤电阻率500m,不属于高土壤电阻率,无需特殊考虑。第二部分 主变的选择与确定2.1主变压器的选择2.1.1主变容量的确定:规程规定:变电所中主变压器一般采用三相式变压器,其中容量应根据电力系统510年的发展进行选择,并适当考虑到远期1020年的负荷发展。根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定
7、主变压器的容量。2.1.2主变台数的确定:规程规定:对于有重要负荷的变电所,应考虑当一台变压器停运时,其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷;当变压器容量应能保证全部负荷的70%,所以变电所(两个电源)中一般装设两台主变压器。2.1.3主变负荷计算:变电所最大负荷2.1.4主变型式的确定:本所特点:直接以110kV线路供地区工业用户负荷为主。规程规定:有两种电压与110kV及以上中性点直接接地的电力网连接的变电所,加技术经济合理,所以选两变压器。型号额定容量额定电压(kV)阻抗电压(%)120000(kV)高中低高中高低中低1213614259连接组别容量比1
8、00/100/502.2无功补偿配置无功补偿装置类型普遍采用并联电容器装置,装设在主变的主要负荷侧,可获得显著的无功补偿效果。由于配置设备的原因,无功补偿装置装设在110kV侧尚不具备条件。采用集合式电容器成套装置,并联电容器装置中的干式容芯电抗器,放电线圈,避雷器等由厂家成套供货。加装无功补偿设备后,电网功率因数提高,具有以下几个方面的意义:( 1 ) 减少系统元件的容量,换个角度是提高电网的输送能力。( 2 ) 降低网络功率损耗和电能损耗。( 3 ) 改善电压质量。无功补偿容量的确定:容性无功补偿容量,在不具备设计计算条件时,按规程要求按主变压器容量的10%30%配置,推荐方案按10%15
9、%配置。对进出线以电缆为主的220kV变电站,可根据电缆长度配置相应的感性无功补偿装置。每一台变压器的感性无功补偿装置容量不宜大于变压器容量的20%。在不引起高次谐波,谐振,有危害的谐波放大和电压变动过大的前提下,无功补偿装置宜加大分组容量和减少分组组数。综上所述,选择型号电容器。2.3站用变的选择和站用变压器接线2.3.1概述:站用变压器室设置于35kV开关室旁,可缩短35kV电源电缆及到站用变的电缆长度。2.3.2站用变电压器的选型:根据中华人民共和国电力行业标准(DL/T51552002)220-500kV变电站站用电设计技术规程,本方案选用国产干式变压器。Dyn11接线与Yyn0接线的
10、同容量变压器相比,有利于抑制高次谐波电流,在当前电网中接用电力电子元件日益广泛的情况下是有利的。另外,Dyn11接线比Yyn0接线的零序阻抗要小的多,使单相短路电流增大,不仅可以直接提高单相短路时保护设备的灵敏度,也可以简化保护方式。一般情况下不需要装设电镀的单相短路保护,可以利用高压侧的过电流保护兼做低压侧单相短路电流保护。同时,当低压侧三相负荷不平衡时,Dyn11接线的变压器不会出现低压侧中性点的浮动位移,保证了供电电压质量。综上,站用变压器推荐使用Dyn11接线的变压器。2.3.3站用电接线:本期共安装两台站用变压器,1号站用变压器高压侧接在1号主变压器低压侧上,其低压侧接与站用电屏的1
11、M母线上,2号站用变压器高压侧本期从站外可靠的35kV电源接引,待2号主变压器建设时,在改接到2号主变的低压侧,2号站用变压器低压侧接于站用电屏的1M母线上。380/220V站用电系统为单母线分段接线,由5面MNS型低压配电屏供站用电负荷,两太站用变压器各带一段负荷。2.3.4站用电负荷及设备选择:具体工程中应该按照实际站内交流负荷情况统计。根据定量负荷统计,站用负荷约为185kVA,因此变电站两台站用工作变容量均选用250kVA。2.3.5站用电布置:为节约电力电缆,站用电低压配电屏布置主控制楼继电保护室内,全站安装5面MNS型抽屉式低压配电屏。2.3.6站用变保护:本方案站用变压器回路采用
12、断路器进行保护。第三部分 主接线方案的拟定3.1主接线方案的拟定主接线的确定对变电所本身运行的可靠性、灵活性、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的影响。根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定,并在满足运行可靠性,简单灵活,操作方便和节约投资等要求,有扩建的还应在布置上为过渡到最终接线准备条件(无需做特殊考虑)。3.1.1各电压等级的接线:规程要求:110kV220kV配电装置出线回路为34回时,一般采用单母线分段接线;当110kV220kV配电装置,在系统中具有重要地位,并出线回路在四回及以上时,一般采用双母线接线;对于
13、在系统中具有重要地位的配电装置,220kV出线为四回及以上的,一般可装设专用旁路断路器1)220kV电压等级本所特点:(1)与水火两大电力系统联系,属于系统枢纽变电所。(2)供电给地区一类负荷。(3)220kV为本所唯一的电源进线。根据规程规定,拟选单母线分段接线或双母线接线或双母带旁路接线。单母线分段接线(图1如下):优点:A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。B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用户停电。缺点:A当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该段母线的回路都要在检修期间停电。B当出线为双回路时,常
14、使架空线路出线交叉跨越。C扩建时须向两方面均衡扩建。(图1)双母线接线(图2如下)(图2)优点:A供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作,可以轮流检修一组而不致使供电中断,一组母线故障后,能迅速恢复供电;检修任意回路的母线隔离开关,只停该回路。B调度灵活。各个电源和回路负荷可以任意恢复到某一组母线上,能灵活的使用系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。C便于试验。当个别回路需要单独进行试验时,可将该回路分开,单独接至一组母线上。缺点:A增加一组母线和使用每回路就需要增加一组母线隔离开关。B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。作为避免隔离开关误操作,须在隔离开关和断路器之
15、间装设联锁装置。双母带旁路(专用旁路断路器):(图3)优点:A检修任意一条线路不需停电。B运行调度灵活。缺点:增加专用旁路断路器和配电装置空间。评价:对于在系统中居重要地位的配电装置,220kV出线为四回的,一般可不装设专用旁路断路器。本所与水火两大电力系统联系,属于系统枢纽变电所。同时供电给地区一类负荷。本所是地区重要变电所。经综合比较,选方案,即双母线接线。2)110kV电压等级规程规定:110kV220kV配电装置出线回路在5回及以上时,一般采用双母线接线。当110kV出线为7回及以上时,一般装设专用旁路断路器。双母线接线:优点:A供电可靠。B调度灵活。C扩建方便。D便于试验。缺点:增加
16、一组母线,使每回路就需要增加一组母线隔离开关。(图4)双母带旁路(专用旁路断路器)(图5)优点:A检修任意一条线路不需停电。B运行调度灵活。缺点:增加专用旁路断路器和配电装置空间。评价:当110kV出线为7回及以上回路时,一般采用双母线接线形式,此电压等级共10回线出线,均为地区重要工业用户及市区变电所,其中有重型机械厂、机修厂、钢厂、煤矿、化工机械厂、市区变等重要负荷。从可靠性考虑,拟用双母线接线方式,所以选用方案,即双母线接线。3)35kV电压等级规程规定:10kV和35kV配电装置中,一般采用分段单母线或单母线接线。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
17、置。缺点:不够灵活可靠,任一元件(母线、母线间隔离开关等)故障或检修,均需使整个配电装置停电,单母线可用隔离开关分段,但当一段母线故障时,全部回路仍需短时停电,在用隔离开关将故障的母线段分开后,才能恢复非故障段的供电。(图6)单母线分段接线(图7)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切除,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电。缺点:当一段母线或母线隔离开关检修时,该段母线的回路都要在检修期间内停电。综合考虑,拟选单母线分段接线。3.2电气主接线图第四部分 短路电流的计算4.1短路计算的一般规定4
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