毕业设计(论文)2203510KV变电所电气一次初步设计.doc
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1、华北电力大学成人教育毕业设计(论文)论文题目: 变电所电气一次初步设计 学生姓名: 学号 年级、专业、层次: 函授站: 二 8年 9月220/35/10KV变电所电气一次初步设计摘要对变电站的设计和研究对于电力系统的安全运行和电力系统的发展都有十分重要的意义。本次毕业设计是通过对变电站一次部分的设计,巩固“发电厂电气部分”及一些相关课程的理论知识。学习和掌握变电站电气部分设计的基本方法,培养实际工程设计的基本技能及独立分析和解决问题的工作能力。通过参考现行变电站运行标准,对题目所给定的原始资料进行分析,考察系统的容量与负荷的性质及变电站所处的环境条件,并且进行系统总容量的计算,从而确定主变压器
2、的台数及容量。根据负荷对供电可靠性的要求拟出各种可能的接线图。根据可靠性、灵活性和经济性的要求进行比较确定最优主接线。220KV、35KV和10KV侧均采用单母线分段接线。利用各部分标么值进行换算,包括系统归算至各电压等级的短路电抗标么值,变压器各绕组的电抗标么值,画出等值电抗图,对220KV,35KV和10KV各电压等级母线上三相短路分别进行短路电流计算。通过网络化简,计算出各电压等级下的短路电流。根据电压等级和最大持续工作电流对电气设备进行选择并校验。再对采取的主接线进行配电装置的配置。220kV采用半高型配电装置、35kV采用普通中型屋外配电装置,10kV采用开关柜单层屋内配电装置,并变
3、电站进行防雷保护。关键字:变电站,变压器,短路电流,电气设备THE PRIMARY SYSTEM DESIGN OF 110/35/10KV STEP-DOWN SUBSTATIONAbstractThe design and study of electrical substations is significant to the power systems safe operation and development. Through the design of a substation, this thesis aims to consolidate the theoretical kn
4、owledge of electrical parts plant and some relevant courses, learn and master the basic design of electrical substations methods, and cultivate self-analysis and independent problem-solving ability and basic practical engineering skills.Through the reference of existing transformer stations operatin
5、g standards, analyses the setting original data, inspect the load character, the capacity of the system and the environmental conditions of transformer stations, and calculates the total system capacity, then determine the number and capacity of transformers. According to the load electricity reliab
6、ility requirements prepare for possible connection programs. Identify the optimal scheme after comparing the requirements of the reliability, flexibility and economy. All the voltage levels use single sub-bus connection. Calculate the per unit value of the system, including the per unit value of sho
7、rt circuit reactance the system reduction to the voltage levels, the reactance per unit value of the transformer winding. Then draw the equivalent reactance map of the voltage levels220kV, 35kV, 10kV bus bar. Calculate the three-phase short-circuit current of all voltage levels through networking pr
8、edigestion. Carry out the electrical equipment selection and validation according to voltage and the maximum ongoing work current. Then select the main distribution device configuration 220kV using semi-high-distribution equipment, 35 kV using ordinary medium-house distribution equipment, 10 kV usin
9、g use switch cabinet inside monolayer distribution devices and design lightning protection for substationsKeywords: substation, transformer, circuit current, electrical equipments1 前言变电站是电力系统的重要组成部分,它直接影响了电力系统的安全与经济运行,是联系发电厂和用户的中间环节,起着交换和分配电能的作用。这就要求变电站的一次部分设计的经济合理,采取合理的电气主接线形式,采用合适电气设备的数量和质量,变电站平面布
10、置和配电装置也要符合国家规定标准,只有这样变电站才能正常的运行工作,为国民经济服务。由于现代科学技术的发展,电力网容量的增大,电压等级的提高,综合自动化水平的需求,除了常规变电所之外,还出现了微机变电所、综合自动化变电所、小型化变电所和无人值班变电所等。当前随着我国城乡电网建设与改造工作的开展,对变电所设计也提出了更高更新的要求。本设计是对220KV降压变电站电气一次部分电气主接线设计以及电气设备的选择。主要包括四种电气主接线的拟定,以及对初步拟定的备选方案进行比较,确定最佳方案。各电压等级对应的短路计算及电气设备选择与校验,配电装置的选择及防雷保护的配置等。2 主变压器的选择2.1 主变压器
11、形式的选择330KV及以下的电力系统中,在不受运输条件限制的情况下,一般选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大,占地多,运行损耗较大,配电装置结构复杂,维修的工作量大。所以该变电站主变压器的选择应为三相的。当三绕组变压器的每个绕组的通过容量达到该变压器的额定容量的15%以上时才采用三绕组变压器。否则,绕组未能充分利用,反而不如选用2台双绕组变压器在经济上更加合理。该变电站有三个电压等级,且每个绕组都能够充分利用,故选择三绕组变压器。 我国220KV及以上电压,变压器绕组都采用Y连接,35KV亦采用Y连接,其中性点多通过消弧线圈接地。35KV以下电压,变压器绕组都采用连接。2.2 主变压器容
12、量和台数的确定2.2.1 主变压器台数的确定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,变电站以装设两台主变压器为宜;考虑到本文所涉及的变电站为一地方降压变电站,与系统联系紧密,故选用两台主变压器,并列运行且容量相等。2.2.2 主变压器容量的确定1. 主变压器的容量,一般应按5-10年的规划负荷来选择,并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。并适当考虑10-30年的发展,根据城市规划,负荷性质,电网结构等综合考虑确定其容量。2. 装有两台以上的变压器的变电所,应考虑到当一台主变停运时,其余主变的容量满足70%-80%的全部负荷,并应满足一类及二类负荷的供电。一般不装设调相机
13、或静止补偿装置。每台变压器容量一般按下式计算Sn=0.6PM(PM为变电所的最大负荷),这样当一台变压器停运时,可保证对60%负荷供电,考虑变压器的事故过负荷能力40%,则可保证对84%负荷的供电。由上述两点得出一台主变压器容量应满足:已知本所负荷情况为:35kv侧cos=0.8,最大负荷小时数5000,故总容量为137.5MVA。10KV侧负荷10MW,cos=0.8,最大负荷小时数4500;考虑到未来发展的余地,设计推荐选用2台150MVA主变压器。为便于中、低压侧母线的调节,采用又载调压变压器。按照主变压器的标准化系列选取,参数如下:三相三卷强油风冷又载调压变压器, 型号:SFPS27-
14、150000/220 额定容量:150/150/75MVA短路电压: UK(I-II)=13.5%U(IIII))14.7% U(IIIII)13.5%接地线组别:YN/YN0/D11套管电流互感器:220KV侧每相:LRB-220-B, B/B, 200-600/1A10P35, 0.5, 200-600/1A,50VA一只LR-220, 0.5, 200-600/1A, 50VA一只35KV侧每相:LRB-220-B, 0.5, 600-1200/1A, 50VA 一只LRB-35-B, B/B, 600-1200/1A10P35, 50VA, 两只220kv中性点:LRB-35,B/B,
15、 10P20, 50VA200-600/1A,两只35kv中性点;LRB-60,B/B,10P20, 50VA200-600/1A两只采用钟罩式结构,不带滚轮带整体钢底座,散热器挂在本体上220KV中性点接地运行有载调压开关采用进口MR开关各级套管采用防污型,3 电气主接线设计3.1 原始资料分析1. 负荷情况:35kV侧:最大80 MW,最小 50 MW,Tmax=5000h,cosj=0.810kV侧:最大30 MW,最小 20 MW,Tmax=4500h,cosj=0.8负荷性质:工农业生产及城乡生活用电2. 出线回路:35kV侧 4回(架空线)10kV侧 10回3.2 电气主接线方案一
16、、 10KV侧:(一)、单母线分段:1、 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。2、 缺点:当一段母线或隔离开关故障或检修时,该段母线的回路都要在检修期间内停电;当出线为双回路时,常使架空线路出线交叉跨越;扩建时需向两个方向均衡扩建。 (二)双母线分段接线1、 优点(有单母线分段和双母线两者的特点)供电可靠、检修方便、调度灵活、便于扩建。2、 缺点:所用设备多(特别是隔离开关),配电装置复杂,经济性差;在运行中隔离开关作为电器,易发生误操作,且对
17、实现自动化和运动化不便;当母线系统故障时,须短时切除较多电源和线路,这对特别重要的大型变电所是不允许的。二、 35KV侧:1双母线带旁路母线(母线带旁路断路器)优点;供电可靠,检修不停电,调度灵活;扩建方便,节约装用旁路短路器和配电装置间隔。缺点;所用设备多,配电装置复杂,经济性较差;当进出线开关检修时,就要用母联开关,代替旁路开关,双母线变成母线,破坏了双母线固定连接的运行方式,增加了进出线回路母线隔离开关的导闸操作。3、 双母线带旁路开关接线特点:与双母线带旁路母线相比节约了一条旁路母线。三、 220KV侧 内桥接线1、 优点:高压断路器数量少,四个回路只要三台断路器。2、 缺点:变压器切
18、除和投入较复杂,须动作两台断路器,影响一回线路的暂时停运,桥连断路器检修时,两个回路需解列运;出线断路器检修时,线路需较长时间停运,为避免此缺点,可加装正常断开的跨条,为了论流停电检修任何一组隔离开关,在跨条上要加装两组隔离开关。桥连短路器检修时,也可利用次跨条。主接线方案:方案一:220KV采用内桥接线,35KV采用双母线带旁路开关接线,10KV采用单母线分段接线。方案二:220KV采用内桥接线,35KV采用双母线带旁路开关接线,10KV采用双母线分段接线。 方案三:220KV采用内桥接线,35KV采用双母线带旁母(母联兼开关)开关接线,10KV采用单母线分段接线。方案四:220KV采用内桥
19、接线,35KV采用双母线带旁母(母联兼旁路开关)开关接线,10KV采用双母线分段接线。方案五:220KV采用内桥接线,35KV采用单母线分段接线,10KV采用单母线分段接线。四、 方案的经济技术比较一、 电器主接线综合方案的比较通过以上五种方案比较,220KV侧接线,根据本工程设计任务书,本站220KV进线2回,考虑到系统的发展,预留2回进线的可能,加上本期建设的2台主变压器进线,供给6个原件。按照设计规程,220KV采用双母线接线方式,本期完成双母线并建设母联间隔。 方案五35KV侧采用单母分段,在检修及配电中灵活性,可靠性相对于前四种方案都相差很远。故舍弃;前四种方案中,第二、四套方案10
20、KV侧都采用双母线分段,因为10KV侧主要向用户供电,对安全性要求不高,此重要接线方式成本较高,舍弃。 剩下的一、三方案中,三方案35KV侧双母线带旁路母线接线,有专用旁路母线开关,但进出线检修时,通过旁路母线供电,对双母线没有影响,第一种方案,不设专用旁路开关,以母联开关兼作旁路开关用,可节约开关设备和一个间隔的占地,但进出线短路器检修时,就要用母联开关替代旁路开关,双母线变单母线,破坏了双母线固定连接的运行方式,影响了用电可靠性。虽然方案一比方案三要多花七十多万元左右。但供电系统要求的首先是稳定性,安全性,所以选第一种接线方式。35KV电气主接线:根据本工程设计任务书及规程要求,本站35K
21、V出线共四回,设计中考虑35KV采用双母线接线,本期完成双母线及母联。35KV配电装置、无功补偿及380/220V所用电的电器主接线 根据本工程设计任务书及规程要求,本站35KV出线回路4回,35KV主接线采用单母线分段方式。正常运行方式为两段母线分裂运行,每台主变各带一段,以便将35KV侧短路电流水平控制在开关开断能力允许的范围之内。当其中任意一台主变停运时,方投入分段开关,来保证35KV系统的电力供应380/220V所用电接线为单母线自动空气开关分段方式。正常运行方式为两段母线分裂运行,两台所变各带一段,当其中任意一段失去电源时,分段空气自动投入。4 短路电流计算4.1 短路电流计算的目的
22、,规定和步骤4.1.1 短路电流计算的目的1. 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,均需要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、可靠的工作,同时又力求节约资金,这就需要进行全面的短路电流计算。例如:计算某一时刻的短路电流有效值,用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值;计算短路后较长时间短路电流有效值,用以校验设备的热稳定;计算短路电流冲击值,用以校验设备动稳定。3. 在设计屋外高压配电装置时,须按短路条件校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
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