110KV变电所电气部分设计 水利水电专业毕业论文.doc
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1、 目录 毕业设计计算书 3 第一篇 110KV 变电所电气一次部分设计 .3 第一章 负荷资料 .3 1.1、工程概况: .3 1.2、气候条件 .3 第二章 变电站主变压器的选择 4 2.1 设计原则 4 2.2 主变容量与台数选择 5 2.2.1 选择计算 5 2.2.2.相数选择 5 2.2.3 绕组数量和连接方式的选择 5 2.2.4 主变阻抗和调压方式选择 6 2.2.5 容量比 .6 2.2.6 冷却方式 .6 2.2.7 电压级选择 .6 2.2.8 全绝缘,半绝缘问题 6 第三章 电气主接线设计 .7 3.1 电气主接线 7 3.1.1 电气主接线设计的基本要求 7 3.1.2
2、 各电压级主接线型式选择 7 3.2 所用电设计 8 3.2.1 所用变电源数量及容量的确定 8 3.2.2 所用电源引接方式 .9 3.3 变压器中性点接地方式和中性点设计 4 9 3.4 无功补偿设计 .10 3.4.1 无功补偿的意义 .10 3.4.2 无功补偿装置的容量确定 .10 3.4.3 并联电容器装置的分组与接线 .10 3.4.4 单台电容器容量与台数的确定 .10 第四章 线路及变压器回路电流 IFmax计算 .10 第五章 短路电流计算 .12 5.1 短路计算目的 .12 1 5.2 短路电流计算的一般规定 .12 5.3 短路电流的计算方法 .13 第六章 电气设备
3、的选择与校验 .15 6.1 本次设计中电器选择的主要任务 .15 6.1.1 导体和绝缘子 .15 6.1.2 电器设备 .15 6.2 选择导体和电器的一般原则 .15 6.3 开关电器选择 .16 6.3.1 断路器型式选择 .16 6.3.2 隔离开关的选择原则 .16 6.3.3 电压互感器的选择原则 16 6.3.4 电流互感器选择原则 .16 6.4 电气设备的选择 .16 第二篇 玉环城关区 110kV 变电所二次设计部分设计 27 第七章 概述 .27 7.1 继电保护装置的作用 927 7.2 电力系统对继电保护的基本要求 10 27 7.3 保护整定时应考虑的问题 .27
4、 7.3.1 选择保护配置及构成方案时的基本原则 .27 7.3.2 系统运行方式的确定 .28 7.3.3 短路点的确定 .28 第八章 玉环城关区 110kV 变电所保护配置方案设计 .28 8.1 主变压器保护配置方案的设计 .28 第九章 变压器差动保护整定与计算 .29 91 差动保护保护范围 29 92 变压器保护的整定计算 11 .29 921 确定保护的动作电流 .29 922 确定保护的二动作电流和差动线圈匝数 30 923 非基本侧工作线圈和平衡线圈匝数选择 .30 总结 30 参考文献 31 致 谢 31 2 毕业设计计算书 第一篇 110KV 变电所电气一次部分设计 第
5、一章 负荷资料 1.1、工程概况: 随着改革开放政策的深放,城市化发展,各工商业用电也在不断的增长。玉环县城 关区工业及居民用电的近些年来增长率每年在 7%左右,而向城关区供电的 110kV 玉环变, 35kV 三潭变均已满负荷运行。在高温季节,居民生活用电大幅增长情况下,几条重载线 路更是雪上加霜,限电拉电现象成了家常便饭,严重影响到居民生活,在这种情况下, 在城关区新建一个 110kV 变电所是当务之急。初步选择所建变电所位于玉环县城关东北 部,南面是工业区,西面是居住区,110kV 进线由北面架空引入,西侧为马路,交通方 便。系统折算到待建变电所 110kV 侧的系统电抗标么值为 0.1
6、(SB=110MVA,UB=Uavn 基 准下) 。 1.2、气候条件 年最高温度 39,最低5,最热月平均温度 34,地温 25。 玉环县城关区工业及居民用电的近些年来增长率每年在 7%左右,而向城关区供电的 110kV 玉环变,35kV 三潭变均已满负荷运行。在高温季节,居民生活用电大幅增长情况 下,几条重载线路更是雪上加霜,限电拉电现象成了家常便饭,严重影响到居民生活, 在这种情况下,在城关区新建一个 110kV 变电所是当务之急。所以本站在系统中占有重 要的地位。 待建变电所 10KV 负荷情况:同时率为 0.9,最大负荷利用小时为 5000 小时,年负 荷增长率为 7%。 电 压 (
7、kV) 负荷名称 最大负荷 (kW) 回路数 供电方式 每回线长度 (km) Cos 10 苍坑线 1000 1 电缆 1.5 0.8 10 西滩线 1000 1 电缆 1.2 0.85 10 外马线 1000 1 电缆 1.6 0.8 3 10 环宇公司 2500 2 架空 3 0.8 10 清源公司 2500 2 电缆 1.5 0.85 10 太塘线 1500 1 电缆 0.9 0.83 10 塘墩线 1000 1 电缆 1.3 0.83 10 凯凌集团 2000 2 电缆 1.5 0.84 10 鸿泰公司 2500 2 架空 1.6 0.81 10 双环公司 3000 2 电缆 1.3
8、0.8 10 普竹线 2000 1 电缆 1.5 0.85 10 鳝塘线 1000 1 电缆 1.5 0.85 10 岭脚线 1500 1 电缆 1.7 0.8 10 九山线 1000 1 电缆 2.3 0.8 10 乌岩线 750 1 电缆 1.5 0.79 10 青峰线 800 1 电缆 0.9 0.78 10 海边线 800 1 电缆 1.2 0.8 10 后湾线 750 1 电缆 0.8 0.8 10 环洲钢业 4000 2 架空 3.2 0.78 所用电负荷:70100KVA 第二章 变电站主变压器的选择 2.1 设计原则 参照依据发电厂电气部分2, 电力工程设计手册3, 35110
9、 变电站设 计规范1主变压器的容量,台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构,它的确 定除根据传递容量基本原始资料外,还应根据电力系统 510 年的发展规划,输送功率 大小,馈线回路数,电压等级以及接入系统的紧密程度等因素,进行综合分析和合理选 4 择。主变容量一般应按 510 年规划负荷来选择,根据城市规划,负荷性质电网结构等 综合考虑确定其容量。对重要变电站,应考虑一台主变停运时,其余变压器容量在计及 过负荷能力允许时间内,应满足类和类负荷供电,并且考虑当一台主变停运时,其 余变压器容量应能满足全部负荷的 70%80%。与系统具有强联系的枢纽变电站,在一种 电压等级下,主变应不少于两台。
10、2.2 主变容量与台数选择 2.2.1 选择计算 2.2.1.1 选择条件 1选择条件是两台主变容量总和应大于综合最大计算负荷: nSeSjs(kVA 或 MVA) n=2;Sjs综合最大计算负荷 210kV 侧综合最大计算负荷: Sjs=kt( )(1+%)tCOSPi ni max1 =0.9*(1/0.8+1/0.85+1/0.8+2.5/0.8+2.5/0.85+1.5/0.83+1/0.83+2/0.84+2.5/0.81+3/ 0.8+2/0.85+1/0.85+1.5/0.8+1/0.8+0.75/0.79+0.8/0.78+0.8/0.8+0.7/0.85+40.78)*1.0
11、 5=32.13(MVA) kt-10kV 侧同时系数取 0.9 根据计算结果选择变压器容量为: SeSjs/n=32.13/2=16.065MVA,可选用两台额 定容量为 20MVA 的变压器。 2.2.1.2 校验条件 1校验条件一:(n-1)Se0.7Sjs;当一台最大容量的主变停运时,运行的一台应该 能带 70%的综合最大负荷即:20MVA0.7Sjs =0.7*32.13MVA = 22.5MVA 不满足要求, 所以选 25MVA 变压器满足选择与校验条件。 2.2.2.相数选择 依据电力工程电气设计手册3(电气一次部分)第 52 节“主变形式的选择” 依据的原则:当不受运输条件限制
12、时,在 330kV 及以下的变电所均应选用三相变压器。 依据以上原则:玉环城关区 110kv 变电所应选用三相变压器。 2.2.3 绕组数量和连接方式的选择 1绕组数量选择原则:依据电力工程设计规范3第 2.1.4 条规定,在具有三 种电压等级的变电所中,如通过各侧绕组的功率均达到该变压器容量的 15%以上,主变 压器宜采用三绕组变压器。 2绕组连接方式:依据电力工程设计规范3第 2.2.4 条,变压器绕组的连接 方式必须和系统电压相位一致,否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有 “Y”和“” 。高中低三侧绕组如何组合,要根据具体工程来定。我国 110kV 及以上电 5 压,变压器绕
13、组都采用“Y”型连接,35kV 亦采用“Y”型。35kV 以下电压变压器绕组 都采用“” 型连接,玉环城关区 110kV 变电所电压等级为 110/10kV,连接方式采用 Y/接线方式。 2.2.4 主变阻抗和调压方式选择 1阻抗选择原则 变压器的阻抗实质是绕组漏抗。漏抗的大小,取决于变压器的结构和采用的材料, 当变压器的电压比和结构型式,材料确定后,其阻抗大小和变压器容量关系不大,以电 力系统稳定和供电电压质量考虑,希望主变的阻抗越小越好,但阻抗偏小会使系统短路 电流增加,高低压设备选择困难。另外,阻抗大小还要考虑 变压器并列运行的要求, 阻抗值的选择还需要从电力系统稳定,潮流方向,无功分配
14、,继电保护,短路电流,系 统内的调压手段和并联运行等方面综合考虑。 综上,选择“降压型”结构的变压器,绕组的排列顺序为自铁芯向外依次为低,中, 高。高低压侧的阻抗最大。 2调压方式的选择 变压器的电压调整是用分接头开关切换变压器分接头,从而改变变压器变比来实现 的。为保证本地区系统的电压质量,变压器选择有载调压的方式,因高压侧调节范围较 大,所以分接头设在高压侧,又因为是三绕组变压器,考虑到中、低压侧电压的需要, 在中压侧也应该设分接头。由于本变压器的高、中压侧不全是中性点直接接地系统,所 以不能选用自耦变压器。 2.2.5 容量比 该变电所为区域性变电所,主要潮流为 10kV 侧,对于这种容
15、量不大的变压器由于 绕组带来的价格变化不大,所以变压器采用容量组合为 100/100/100。 2.2.6 冷却方式 采用三相风冷自然油循环的冷却方式。 2.2.7 电压级选择 变压器一次侧接电源,相当于用电设备,所以与线路额定电压相等;二次侧向负荷 供电,相当于发电机二次侧,电压较额定电压高 10%,低压侧由于一般都采用无功补偿 措施,所以也与线路额定电压一致。电压级选择为 110/10.5kV。 2.2.8 全绝缘,半绝缘问题 在 110kV 及以上的中性点直接接地系统中,为了减小单相接地时的短路电流, 有一部分变压器的中性点采用不接地的方式,因而需要考虑中性点绝缘的保护问题。 110kV
16、 侧采用分级绝缘的经济效益比较显著,并且选用与中性点绝缘等级相当的避雷器 加以保护。10kV 侧为中性点不直接接地系统中的变压器,其中性点都采用全绝缘。 6 查手册P668 表 2-1-43 综合后选择变压器型号为 SFZ725000/110. 表 2-1 为 SFZ725000/110 具体参数一览表 额定电压(kV) 空载电流 (%) 负载损耗 (kw)型号(容量 kVA) 高压 低压 空载损耗 (kW) 连接组别 SFZ7-25000/110 110 10.5 9 0.8% 114 YN,dll 第三章 电气主接线设计 3.1 电气主接线 3.1.1 电气主接线设计的基本要求 电气主接线
17、是变电站电气部分主体结构,是电力系统网络的主要组成部分,它直接 影响运行的可靠性灵活性,并对电器选择,配电装置布置,继电保护,自动装置和控制 方式的拟订,都有决定性的关系,对电气主接线的设计的基本要求,应包括可靠性,灵 活性和经济性,以及扩建的可能性,保证供电可靠性是电气主接线最基本的要求,电气 主接线应适应各种运行状态,并能灵活的进行运行方式的转换,主接线的设计应在满足 可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。 3.1.2 各电压级主接线型式选择 表 3-1 110kV 主接线方案比较一览表 方案 项目 方案 内桥接线 方案 外桥接线 优点 高压断路器数量少,四个回 路只需三台断路器。 同方案
18、I 缺点 变压器的切除和投入较复 杂,需动作两台断路器,影响一 回线路的暂时投运。 桥连断路器检修时,两个 回路需解列运行。 出线断路器检修时,线路 需较长期停运。 线路的切除和投入较复 杂,需动作两台断路器,并有 一台变压器暂时停运。 桥连断路器检修时,两 个回路需解列运行。 变压器侧断路器检修时, 变压器需较长时期停运。 7 适用范围 适用于较小容量的发电厂、 变电所,并且变压器不经常切换 或线路较长、故障率较高的情况。 适用于较小容量的发电厂、 变电所,并且变压器的切换较 频繁或线路较短、故障率较少 的情况。此外,线路有穿越功 率时,也宜采外桥形接线。 此次设计,因待建变电所主供城市负荷
19、,对供电可靠率要求较高,且变电所两条进 线长度分别为 40kM 与 30kM,线路越长故障率越高,线路无穿越功率,变电所的两台变 压器不需要经常切换操作,故采用方案 I:内桥接线。 表 3-2 10kV 主接线方案比较一览表 方案 项目 方案 单母线分段接线 方案 单母线分段带旁母 可靠性 用断路器把母线分段后,对重 要用户可从不同段引出两个回路, 可靠,由于是屋内布置,可采用手 车式断路器,这样可保证进出线检 修时不中断供电 对重要用户可以从不同段引出 两个回路,可靠,且由于有旁路母 线,检修出线断路器,可以不停电, 供电可靠性高 灵活性 当一回线路故障时,分段断路 器自动将故障段隔离,保证
20、正常段 母线不间断供电,不致使重要用户 停电 当一回线路故障时,分段断路 器自动将故障段隔离,保证正常段 母线不间断供电,不致使重要用户 停电 经济性 占地面积小,但小车投资多 占地面积大,多一旁路增加了投资 通过定性分析,进行技术比较,采用方案,屋内布置,且采用手车式开关柜的单 层母线分段方式。 3.2 所用电设计 3.2.1 所用变电源数量及容量的确定 依据电力工程设计手册3第 3-10 节所述:枢纽变电站总容量为 60MVA 及以上 的变电站,装有水冷式或强迫油循环冷却的主变以及装有同步调相机的电站,均装设两 台所用变压器。采用整流操作电源或无人值守的变电站均装设两台所用变,分别装在不
21、同等级的电源或独立电源上。 容量应根据所用电负荷选择。所用变压器负荷计算采用换算系数法,不常运行及不 经常断续运行的负荷均不列入计算负荷。 综合考虑各种因素,本站装设两台型号相同的所用变压器。 表 3-3 110kV 的所用电力负荷一览表 设备名称 数量 每台容量 性 质 主变风扇 216 0.15kw 动力 8 生活消防供水泵 1 5kw 动力 屋内配电装置风机 1 1.1kw 动力 电焊 1 台 7.5kw 动力 生产综合楼空调 2 台 1.25kw 动力 UPS 电源 1 1kw 动力 主控制室交流电源 1 3kw 动力 全所照明 10kw 照明 设备加热器 10 1kw 动力 直流屏
22、1 10.5kw 动力 根据电力工程电气设计手册 I3 所用变压器负荷采用换算系数法,计算 所 用变压器容量按下式计算: 21PKS 其中 所用动力负荷之和(kW)1P 电热及照明负荷之和(kW)2 k1所用动力负荷换算系数,一般取 0.85 所以: S0.85(0.15216+15+7.5+1.11+1.252+11+31+10.51)+10+10 =30.09+10+10 =50.09 ( MVA) 故选择 S6-50kVA/10kV 的所用变两台。 3.2.2 所用电源引接方式 依据电力工程设计手册3第 3-10 节所述:当所内有较低电压母线时,一般均 由这类母线引接 12 个所用电源。
23、这一所用电源引接具有经济性和可靠性较高的特点, 所以本站所用变电源分别从 10kV 的两段上取得。 3.3 变压器中性点接地方式和中性点设计 4 依据手册第 2-7 节所述:电力网中性点的接地方式,决定了主变压器中性点的 接地方式。 根据我国电力系统要求,主变压器 110500kV 侧采用中性点直接接地方式。 663kV 电网采用中性点不直接接地方式,但当单相接地故障电容电流大于 30A(610kV)或 10A(2063kV)时,中性点应经消弧线圈接地。装消弧线圈时, 10kV 侧由于是“”型接线无中性点,故须加接地变,将中性点引出,以接消弧线圈, 接地变的容量应大于消弧线圈的容量,一般,应在
24、 610kV 级的每一级母线上安装型号 一样,容量相同的接地变。 接地电容电流计算: 10kV 侧对地电容电流计算: 9 Ic=0.1UeL=0.1*10.5*30=31.5A 超越实际施工的 20A 所以加消弧线圈接地。消弧线圈计算容量为: Q=kIc =1.35*31.5* =257.8kVA3Ue35.10 (补偿系数 k=1.35) 故选用 KD-XH01-315/10.5 消弧线圈 配 kSJD200/80/10 接地变,代替上述所选 择的 50kVA 的所用变。 3.4 无功补偿设计 3.4.1 无功补偿的意义 配电站装设的并联电容器装置的目的主要目的是为了改善电网的功率因数,并联
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