220KV终端变课程设计.doc
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1、前言一、设计内容:(1)待设计的变电站终端变电站(2)计划安装两台63MW主变压器 (3)110Kv出线3回,占总容量的70%负荷类型为I(4)变电站35KV出线4回(2回电缆),占总容量的30%负荷类型为II。(5)在系统最大运行时间为Tmax=4700,短路容量为S=4850MW。二、设计目的发电厂电气部分课程设计是在学习电力系统基础课程后的一次综合性训练,通过课程设计的实践达到: (1)巩固“发电厂电气部分”、“电力系统分析”等课程的理论知识。 (2)熟悉国家能源开发策略和有关的技术规范、规定、导则等。 (3)掌握发电厂(或变电所)电气部分设计的基本方法和内容。 (4)学习工程设计说明书
2、的撰写。 (5)培养学生独立分析问题、解决问题的工作能力和实际工程设计的基本技能。三、任务要求(1)分析原始资料(2)设计主接线(3)计算短路电流(4)电气设备选择四、设计原则、依据原则:电气主接线的设计是发电厂或变电站设计的主体。电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据,以国家经济建设的方针、政策、技术规定和标准为准绳,结合工程实际情况,以保证供电可靠、调度灵活,在满足各项技术要求的前提下,兼顾运行方便、尽可能节省投资、就地取材,力争设备原件和设计的先进性与可靠性,坚持可靠、适用、先进、经济、美观的原则。依据:(1)变电所在电力系统中的地位和作用(2)变电所的分期和最终建设规模(3) 负
3、荷大小和重要性(4) 设计题目的原始资料五、设计基本要求设计要满足可靠性、灵活性、经济性的要求第一章 电气主接线设计第一节 电气主接线设计概述变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质,选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电所的电气主接线是电力系统接线的重要部分,它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路 、无功补偿设备以最优化的接线方式与电力系统连接,同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。电气主接线的设计与所在电力系统及所采用的设备密切相关。随着电力系统的不断发展、新技术的采用、电气设备的可靠性不断提高 ,设计主接线的观念也应与时俱进、不断创新
4、。变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质,选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电所的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分。它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备最优化的接线方式与电力系统连接,同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。一个变电所的电气主接线包括高压侧、中压侧、低压侧以及变压器的接线。因各侧所接的系统情况不同,进出线回路数不同,其接线方式也不同。第二节 电气主接线的粗步设计方案比较一、220kv侧可能的接线方式有单母线分段接线、单母线、内桥接线、多角型接线。综合考虑初步拟定为:多角形接线、内桥接线、单母线分段接线
5、。序号可能的接线简图优点缺点备注1所用断路器数目比单母线分段或双母线接线少一台却有双断路器双母线接线的可靠性;任意一台断路器检修时,不会引起任何回路停电;没有母线因而不存在母线故障所产生的影响;任何一回路故障时只跳开与之相连接的2台断路器不会影响其他回路的正常工作;操作方便。检修任何一台断路器时,多角就开环运行,如果此时出现故障将是供电造成紊乱;由于运行方式变化大,工作电流差别大,继电保护复杂;不便于扩建。2没有主变高压侧断路器,节省了一次设备的投资。线路故障或者切除、投入不影响其余回路并且操作简单运行方式不灵活,当主变或PT检修时,需停运进线和桥开关,当另一台主变故障跳开后,全站失压,且若该
6、站为联络站,两个电源点将失去联络,造成系统的不稳定。3简单、灵活、清晰采用设备少、操作方便、扩建容易、相对于单线接线可靠性有所提高。a.当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,必须断开接在该分段上的全部电源和出线,这样就减少了系统的发电量,并使该段单回路供电的用户停电。b.任一出线断路器检修时,该回路必须停止工作。二、110kv侧可能的接线方式有:单母线、单母线分段、单母线分段带旁路母线接线、变压器母线组接线、多角形接线。综合考虑初步拟定为:变压器母线组连线、单母分段、单母线分段带旁路母线接线。序号可能的接线简图优点缺点备注1可靠性高、调度灵活、电源和负荷可自由调配、安全可靠、有利于扩建。使用设
7、备多,操作复杂,占地面积大,2简单、灵活、清晰采用设备少、操作方便、扩建容易、相对于单线接线可靠性有所提高。a.当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,必须断开接在该分段上的全部电源和出线,这样就减少了系统的发电量,并使该段单回路供电的用户停电。b.任一出线断路器检修时,该回路必须停止工作。3可靠性高,如果母线故障或者其中一个断路器检修或故障不会停电,特殊情况下检修或故障二个断路器仍然可以供电相对于专用断路器少了一个断路器节省了投资。相较于单母线分段设备多投资大占地面积大。三.35kv 侧可能的接线方式有:单母线、单母线分段接线、单母线分段带旁路、多角形接线综合考虑初步拟定为:单母线、单母线分段
8、带旁路、单母线分段接线方式.序号可能的接线简图优点缺点备注1接线简单,操作方便,设备少,经济性好,并且母线便于向两端延伸,扩建方便。可靠性差:母线或断路器检修或故障时,所有回路都要停止运行。调度不方便:电源只能并列运行,在线路侧发生短路时有较大的短路电流。2可靠性高,如果母线故障或者其中一个断路器检修或故障不会停电,特殊情况下检修或故障3个断路器仍然可以供电相对于专用断路器少了一个断路器节省了投资。相较于单母线分段设备多投资大占地面积大。3.简单、灵活、清晰采用设备少、操作方便、扩建容易、相对于单线接线可靠性有所提高。a.当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,必须断开接在该分段上的全部电源和出
9、线,这样就减少了系统的发电量,并使该段单回路供电的用户停电。b.任一出线断路器检修时,该回路必须停止工作。第三节 线设计方案的经济技术比较一、各电压等级汇总主接线设计方案的经济技术比较 综合考虑可选定方两个可行方案。案一为:220kv侧为单母线分段接线,110侧为单母线分段断路器兼做旁路断路器的接线,35kv侧为单母线分段接线。方案二为:220kv侧为多角型接线,110侧为单母线分段断路器兼做旁路断路器的接线,35kv侧为单母线分段接线。二、将两个方案进行经济性比较方案方案一方案一主接线图经济比较 设备投资费用序号名称单位数量单价合计序号名称单位数量单价合计1断路器台6台52隔离开关个12个1
10、0可比投资合计差额百分比年运行费用年损耗年损耗差额百分比差额百分比第四节 最优方案的确定一、将选定的两个方案进行综合比较方案方案I方案II可靠性可靠性低可靠性高灵活性灵活性差灵活性好经济型经济性好季节性差方案评价推荐方案II二、选定设计方案 根据主接线设计原则应当满足必要的可靠性及灵活性再考虑经济性选定方案II为主接线设计方案。第五节 所用电设计一、 概述所用电是指在变电所在正常运行、检修、故障等情况下保证计算机,自动装置动作、照明等用电设备的耗电量。在所用电负荷中有些是I负荷不能断电,所以所用电要有必要的可靠性进行供电。二、 所用电的接线设计原则及接线形式1. 所用电设计原则 (1).所用电
11、接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电。(2).接线应能灵活的适应正常、事故、检修等各种运行要求(3).所用电源的对应供电性(4).设计时还应适当注意其积极性和发展的可能,并积极慎重的采用新技术、新设备,使厂用电接线具有可行性和先进性(5).在设计所用电系统接线时,还应对所用电源及其引接和所用电的接线方式等问题进行分析和论证。2.所用电接线形式由题目可知该变电所有两台主变压器,故在35kv的不同母线段分别引电作为所用电电源。并且这两条线路互为备用。其简图为第六节 变压器容量、台数和型式选择一、 变压器选择1. 主变压器选择器 根据题目中主变压器容量及电压等级查手册(电力工程电气设备手册1 电气一次
12、部分(上、下册合集)P240)可选主变压器为OSFPS3-6300/2202. 所用电主变选择 由所用变压器选择规则表变电所电压等级(kv)所用主变容量(kvA)3530-80110110220220150-250查资料(发电厂电气部分课程设计参考资料P32)得所用变压器为SJL1-160二、变压器数目及参数有题目可知主变压器两台,所用变压器两台(互为备用)。变压器参数表变压器型号额定容量(KvA)额定电压(kv)空载电流(%)空载损耗(kw)负载损耗(kw)阻抗电压(%)高压中压低压高-中高-低中-低高-中高-低中-低主变压器OSFPS3-63000/22063000/63000/31500
13、2.5%12138.50.4339.62201901869.133.522所用变压器SJL1160160350.42.80.593.66.5第七节 电气主接线设计图绘制如大图第二章 短路电流计算第一节 短路电流计算概述一、 短路电流计算的意义在发电厂、变电站及整个电力系统的设计和运行中,短路电流计算可以解决许多问题,其意义有(1)选择有足够电动力稳定性和热稳定性的电气设备,如选择断路器、隔离开关、互感器等电气设备,必须以短路电流为依据。(2)合理配置继电保护及自动化装置,并正确整定其参数,必须对电力系统各种短路故障进行分析计算(3)比较和评价电气主接线方案时,可以根据短路计算的结果,确定是否采
14、取限制短路电流的措施,并对设备的造价进行评估,选择最佳方案。二、 短路电流计算依据按照短路电流计算规定计算短路电流,一般规定有1.计算的基本情况(1)在而定负荷运行下(2)短路发生在短路电流为最大值的瞬间。(3)应该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。2.接线方式 计算短路电流是所用的接线方式,应是可能发生最大短路电流的正常接线方式。3.计算容量应按本工程设计规划容量计算,并考虑电力系统的近景发展规划(一般考虑本工程建成后5-10年)。4.短路种类 一般按照三相短路计算。5.短路计算点在正常接线方式时,通过电气设备的短路电流为最大的地点,称为短路计算点。三、短路电流的计
15、算方法 设系统为无穷大电源,画系统网络简图,确定短路计算点,化简网络图,计算转移电抗标么值,代入公式求取短路电流标么值,通过短路电流标么值计算有名值。第二节 短路计算过程一、 计算各元件电抗标么值取Sb=100MW,Ub=Uav1. 主变压器(2)各侧阻抗电压高压侧阻抗电压=(+-)=10.3中压侧阻抗电压=(+-)=-1.20低压侧阻抗电压=(+-)=23.2(2)各侧电抗标么值X高*= =0.1635X中*= =0X低*= =0.36832.所用变压器X所*= =40.6253.系统电抗Xs*=0.02064.220KV侧进线电抗XL*=0.0587二、计算各短路点的等效电抗标么值1.短路
16、网络简图为: 系统网络简图 短路点1网络简图 短路点3网络简图 短路点2网络简图 短路点4网络简图2.各短路点等效电抗在短路点1时等效电抗= Xs+XL=0.0206+0.0587=0.0793在短路点2时等效电抗= + (X高*+ X低*)=0.0793+(0.1635+ 0.3690)=0.3452在短路点3时等效电抗= + (X高*+ X中*)=0.0793+(0.1635+ 0)=0.16105在短路点3时等效电抗= +X所*=0.3452+40.625=40.9702三、 计算各短路点电流基值电流=0.2624=1.6496=0.5249=144.3418各短路点有名值=*0.262
17、4=3.3090KA=*1.6496=4.7787KA=*0.5249=3.2592 KA=*144.3418=3.5231KA 第三节 短路计算结果表变电站为终端变电站故远离发电厂冲击系数K=1.8短路点编号基值电压(KV)支路电抗(标么值)基值电流(KA)标么值有名值(KA)短路冲击电流值(KA)12200.07930.262412.61033.30905.95622350.34521.64962.89694.77878.6016631100.161050.52496.20933.25925.8665640.4144.34180.02443.52316.34158第三章 导体和电器选择设计
18、第一节 导体和电器选择设计概述 导体和电器的选择设计,同样必须执行国家的有关及数据及经济政策,并做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地,以满足电力系统安全经济运行的需要。由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是,电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作,为此,它们的选择都有一个共同的原则:按正常工作状态选择;按短路状态校验。电气设备选择的一般原则为:(1)应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展。(2)应满足安装地点和当地环境条件校核。(3)应力求技术先进和经济合理。(4)同类设备应尽量减少
19、品种。(5)与整个工程的建设标准协调一致。(6)选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。第二节 导体的选择设计一、220KV侧导体选择与校验1.进线(1).选择由题目可知主变压器为2*63MW,I负荷占系统的70%。则系统容量 S=63/0.7=90MW (单独一台变压器工作时要能满足I负荷)所以每条进线容量为 =45MW最大继续工作电流= =124A按经济电流密度选择进线导体查表的=1.1(发电厂电气部分 P205)导线面积=112.7273查表(电力系统电气设备选择与实用计算 P89)可得导线为LGJ普通型(标称面积120)(2)
20、.校验a.热稳定=0.0481120C=87查表(发电厂电气部分课程设计参考资料P105)= = 2 . 母线(1)由上可知=145.8824A K根据环境温度查表(发电厂电气部分P355)得K=0.85 则母线=2*=291.7648A由此可查表(发电厂电气部分课程设计参考资料P142)可得母线尺寸为25*4(2)校验a.热稳定=0.048125*4b.动稳定L=1.2 (发电厂电气部分P208),=0.1 ,a=0.35,W=11作用在母线上的最大计算应力=23 (69)3 . 引线工作负荷最大在单台变压器运行此时= =173.6038A按经济电流密度选择进线导体查表的=1.1(发电厂电气
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