110kv变电站设计论文.doc
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1、1 目 录 1 设计任务 书 (3) 2 变压器的设 计 (4) 2.1 主变压器的选 择 (4) 2.2 所用变压器的选 择 。 (5) 2.3 电气主接线的设 计 。 (5) 2.4 10KV 侧电气主接线的选择 (6) 2.5 110KV 侧电气主接线的选择 (6) 2.6 变电所的无功补 偿 (7) 3 短路电流计 算 。 。 (8) 3.1 短路电流计算方法与步 骤 (8) 3.2 短 路 电 流 计 算 结 果 表 (9) 3.3 短 路 电 流 汇 总 表 2 (10) 4 潮流计 算 (10) 4.1 变电所的潮流计 算 (11) 4.2 功率分布 表 (14) 4.3 电压平
2、衡计 算 (15) 5 变电所的调压计 算 (15) 5.1 变压器低压母线的调压计 算 (15) 6 主要电气设备的选 用 (16) 6.1 选择各电压等级的电气设 备 (17) 6.2 各电气设备的主要参 数 (17) 7 配置变压器的主保护和后备保 护 (18) 7.1 变电所的主保 护 。 (18) 3 7.2 变电所的后备保 护 (21) 1. 附录 1 短路电流的计算及程序说 明 (22) 2. 附录 2 主接线图 (25) 3. 参考文 献 (25) 一 设计任务书 1. 系统接线示意图: 发电厂 G系统 S 110KV 110KV V 110KV 变电所 A 10KV 出线 2
3、. 发电厂参数:225MW 发电机, ,10KV 负荷(包括厂用电)10 条出线共1.0dX 4 20MW, 。110KV 有 4 条出线,其中 2 条与变电所 A110KV 母线相连,另外 2 条8.0cos 与系统相连。 3. 系统参数: , (基准容量为 100MVA) , 。系统正、MWs28.0sX85.0cos 负序电抗相等。 4. 线路:AG 长 12Km,,SA 长 14Km,SG12Km。 5. 以上提供的各参数均为最大值,最小值为其 70% 6. 电网运行方式为 SA 开路运行。 7. 设计内容: 变电所 1)设计变电所的主接线,选择主变的型号; 2)选择短路点计算三相对称
4、短路电流和不对称短路电流并汇总成表; 3)变电所的潮流计算; 4)变电所的调压计算; 5)选择各电压等级的电气设备(断路器、隔离开关、母线、电流互感器、电压互感器)并 汇总成表; 配置变压器的主保护和后备保护; 8. 设计时间:两周 9. 设计成果:设计说明计算书一份;1 号图纸一张。 二 设计说明书 2变压器的设计 2.1主变压器的选择 主变压器台数的选择 据资料分析以及线路来看,为保障对、类负荷的需要,以及扩建的可能性, 至少需要安装两台主变以提高对负荷供电的可靠性,以便当其中一台主变故障或者检 修时,另一台能继续供电约为 1.2 倍最大负荷的容量。 主变压器的容量的选择 近期负荷: P
5、M=20 MW 用电负荷的总视在功率为 S M S M =P M /COS=20/0.8=25 MVA 主变压器的总容量应满足: 5 SnKS M /S=0.925/0.95=23.68MVA (K 为同时率,根据资料取 0.9,线损 5%) 满载运行且留裕 10%后的容量: S = Sn/2 (1+10%)= 23.68/21.1=13.03 MVA 变电所有两台主变压器,考虑到任意一台主变停运或检修时, 另一主变都要满足的量: Sn23.6870% =16.576 MVA 所以选每台主变容量:Sn=16.576 MVA 为了满足系统要求,以及通过查表,确定每台主变的装机容量为:25MVA
6、总装机容量为 25MVA=50MVA 主变压器型式的选择 绕组的确定: 该变电所只有两个电压等级(110KV 和 10KV) ,且自耦变压器一般用在 220KV 以上的变 电所中,所以这里选择双绕组变压器。 绕组接线方式的选择: 变压器绕组的连接方式必须和系统电压的连接方式相位一致,否则不能并联运行。我 国 110KV 及以上变压器绕组都选用 Y 连接,35KV 及以下电压,绕组都选择连接方式,所 以该变电站的两台主变,高压侧(110KV)采用 Y 连接,低压侧(10KV)采用连接方式。 根据 110KV 变电所设计指导,以上选择符合系统对变电所的技术要求,两台相同的变 压器同时投入时,可选择
7、型号为 SFSZ7-25000/110 的主变,技术参数如下: 阻抗电压(%)额定电压(KV) 型号 额定 容量 (KVA) 高压 中压 低 压 连接 组 标号 空载损 耗 (KW ) 负 载 损 耗 (K W) 空载电 流(%) 高 中 高 低 中 低 SFSZ7-25000/110 25000 110 81.2 5% 38.5 2 2.5% 10.5 YN,y n0, D11 42.3 148 1.4 10. 5 17 1 8 6.5 2.2所用变压器的选择 变电所的所用负荷,一般都比较小,其可靠性要求也不如发电厂那样高。变电所的主 要负荷是变压器冷却装置、直流系统中的充电装置和硅整流设备
8、、油处理设备、检修工具 以及采暖、通风、照明、供水等。这些负荷容量都不太大,因此变电所的所用电压只需 0.4KV 一级,采用动力与照明混合供电方式。380V 所用电母线可采用低压断路器(即自动 空气开关)或闸刀进行分段,并以低压成套配电装置供电。 6 本变电所所用容量为 100KVA,选用两台型号为 S9-100/10 的三相油浸自冷式铜线变压 器,接入低压侧,互为暗备用。 参数如下表: 表 2.2 站用电变压器参数表 产品 型号 额定容量 (KVA) 高压侧 (KV) 低压侧 (KV) 接线组方 式 短路损 耗(W) 短路电压 (%) 空载损耗 (W) 空载电流 (%) S9-100/10
9、100 10 0.4 Y,yn0 1500 4 290 1.6 1.21所用变压器低压侧接线 所 用 电 系 统 采 用 380/220V 中 性 点 直 接 接 地 的 三 相 四 线 制 , 动 力 与 照 明 合 用 一 个 电 源 , 所 用 变 压 器 低 压 侧 接 线 采 用 单 母 线 分 段 接 线 方 式 , 平 时 分 裂 运 行 , 以 限 制 故 障 范 围 , 提 高 供 电 可 靠 性 。 380V 所 用 电 母 线 可 采 用 低 压 断 路 器 ( 即 自 动 空 气 开 关 ) 或 闸 刀 进 行 分 段 。 2.3电气主接线的设计 发电厂、变电站主接线须
10、满足以下基本要求: (1)运行的可靠 断路器检修时是否影响供电;设备和线路故障检修时,需要停电的用户数目的多少和 停电时间的长短,以及能否保证对重要用户的供电。 (2)具有一定的灵活性 主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式,达到调度的目的,而且 在各种事故或设备检修时,能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小, 并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。 (3)操作应尽可能简单、方便 主接线应简单清晰、操作方便,尽可能使操作步骤简单,便于运行人员掌握。复杂的 接线不仅不便于操作,还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单,可 能又不能满足运行方式的需要,
11、而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。 (4)经济上合理 主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上,还应使投资和年运行费用小,占地 面积最少,使其尽地发挥经济效益。 (5) 应具有扩建的可能性 由于我国工农业的高速发展,电力负荷增加很快。因此,在选择主接线时还要考虑到 具有扩建的可能性。 变电站电气主接线的选择,主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性 质、出线数目的多少、电网的结构等 7 2.31 10KV侧电气主接线的选择 10KV 侧 接 线 方 式 选 择 , 我 们 要 选 择 占 地 和 资 金 少 的 线 路 , 但 是 必 须 在 保 障 安 全 , 灵 活 的
12、 前 提 下 , 资 金 和 占 地 相 差 不 是 多 , 而 安 全 性 和 灵 活 性 提 高 很 多 。 可 见 , 变 电 所 在 10KV 侧 为 居 民 供 电 系 统 中 , 应 该 选 择 单 母 线 分 段 接 线 。 2.32 110KV侧电气主接线的选择 110kv 侧的接线方式,因为负荷比较重要应选择双母带旁路的接线方式。 2.4 变电所的无功补偿 因本站有许多无功负荷,为了防止无功倒送也为了保证用户的电压,以及提高系统运 行的稳定性、安全性和经济性,应进行合理的无功补偿。 无功补偿应根据分散补性质测定。根据电力系统电压质量和无功电力管理规定的要 求,在最大负荷时,一
13、次侧不应低于 0.9。 电力工程电力设计手册规定“对于 35-110KV 变电所,可按主变压器额定容量的 10-30%作 为所有需要补偿的最大容量性无功量,地区无功或距离电源点接近的变电所,取较低者。 地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所,取较低者,地区无功缺额较多或距离电源 点较远的变电所取较高者。 无功补偿容量:Q P( tan -tan )C12 P 有功计算负荷(MW) tan 补偿前用电单位自然功率因数角正切角1 tan 补偿后用电单位功率因数角正切角2 P=0.8*20(1+0.05)=16.8MW 8 Qc= P( tan - tan )=16.8* (0.2/0.8-0.1
14、/0.9)2.33MVar12 选用 1 台 5MVar 并联电容器在 10kv2 段母线上进行无功补偿。 无功补偿并联电容器的选择如表: 表 3.3 配套电容器型号 额定电压/KV 额定容量 /KVar 连接方式 额定电压/KV 额定容量 /KVar TBB10-5000AK 10 5000 Y 11/ 3334 根据设计规范,自然功率应未达到规定标准的变电所,应安装并联电容补偿装置,电 容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧,电容器装置宜用中性点不接地的星型 接线。 2.5架空线路的确定 (1)确定导线规格,采用架空线路,LGJ 导线 根据 线路的容量,导线经济截面积,机械强度,电压
15、损耗 LGJ-150 导线符合要求。 SA SG GA 回路均选用导线 2 回 LGJ-150。 母线的选择 主母线选择方形铜芯硬母线, 分支母线,接地母线选择铝线 三短路计算 3.1 短 路 电 流 计 算 方 法 与 步 骤 3.11 方 法 在 工 程 设 计 中 , 短 路 电 流 的 计 算 通 常 采 用 实 用 运 算 曲 线 法 。 9 3.12 短 路 电 流 计 算 的 步 骤 1 选 择 计 算 短 路 点 ; 2 画 出 等 值 网 络 ( 次 暂 态 网 络 ) 图 a. 首 先 去 掉 系 统 中 的 所 有 负 荷 分 支 、 线 路 电 容 、 各 元 件 的
16、电 阻 , 发 电 机 用 次 暂 态 电 抗 Xd”; b. 选 取 基 准 容 量 Sj和 基 准 电 压 Uj( kV) ( 一 般 取 各 级 的 平 均 电 压 ) , 计 算 基 准 电 流 Ij= Sj/ 3Uj( kA) ; c. 计 算 各 元 件 换 算 为 同 一 基 准 值 的 标 么 电 抗 ; d. 绘 制 等 值 网 络 图 , 并 将 各 元 件 统 一 编 号 , 分 子 标 各 元 件 编 号 , 分 母 标 各 元 件 电 抗 标 么 值 ; 3 化 简 等 值 网 络 图 a. 为 计 算 不 同 短 路 点 的 短 路 电 流 值 , 需 将 等 值
17、网 络 分 别 化 简 为 以 短 路 点 为 中 心 的 辐 射 形 的 等 值 网 络 ; b. 求 出 各 电 源 与 短 路 点 之 间 的 电 抗 , 即 转 移 电 抗 Xnd; 4 求 计 算 电 抗 Xjs, 即 将 各 转 移 电 抗 换 算 为 各 电 源 容 量 ( 等 值 发 电 机 容 量 ) 为 基 准 的 计 算 电 抗 Xjs1, Xjs2; 5 由 Xjs1, Xjs2值 从 适 当 的 运 算 曲 线 中 查 出 各 电 源 供 给 的 短 路 电 流 周 期 分 量 标 么 值 ( 运 算 曲 线 只 作 到 Xjs=3) ; 6 计 算 无 限 大 容
18、量 ( Xjs 3) 的 电 源 供 给 的 短 路 电 流 周 期 分 量 ; 7 计 算 短 路 电 流 周 期 分 量 有 名 值 和 短 路 容 量 ; 8 计 算 短 路 电 流 冲 击 值 ; 9 绘 制 短 路 电 流 计 算 结 果 表 。 3.2 三 相 短 路 电 流 计 算 过 程 (附 录 1) 3.3 选择短路点计算三相对称短路电流和不对称短路电流并汇总成表 电路系统图 S Xs=0.8 12km x6 2*31.5MVA Ud%=10.5 X5 X3 X1 X4 X2 14km X7 x8 12km 2*25MW cos=0.8 Xd=0.13 115kv D1 1
19、0 X8 x9 10.5kv D2 3.4 以 SB=100MVA 作为基准值 UB=Uav 发电机:x1*=x2*=xd #*SB/SE=0.13*1000/(25/0.8)=0.416 变压器:x3*=x4*=Ud%/100*(SB/Se)=10.5/100*(100/31.5)=0.333 X8*=x9*= Ud%/100*(SB/Se)=10.5/100*(100/25)=0.42 架空线:x6*=12*0.416*(100/110 2)=0.04 X7*=14*0.416*(100/110 2)=0.05 X8*=12*0.416*(100/110 2)=0.04 系统 S:x5*=
20、Xs*=0.8 电网运行方式为 SA 开路运行 3.41 S 点短路 1.48 s 0.8 0.015 0.387 50 0.86 0.225 22.19 3.42 G1 G2 点短路 0.188 0.079 G1 S 0.8 0.015 0.012 0.015 0.079 G2 0.225 0.21 3.4310kv 侧短路 2.6 S 0.815 0.387 50 11 1.51 0.225 0.72 10.5kv 3.44 110kv 侧短路 21.57 S 0.815 0.387 50 0.863 0.015 0.397 115kv 3.5短路电流汇总表 短路电流汇总表 0S 短路电流
21、计算: 短 路 点 短路支 路 基准 容量 (MV A) 基 准 电 压 (K V) 基 准 电 流 (KA ) 转移电抗 (标幺值) 计算电抗 (标幺值) 短路电流 (标幺值) 短 路 电 流 (KA ) 短路容量 IUSN3 (MVA) 发电机 G1 100 11 0 0.5 25 0.1 88 0.7 49 4.8 7 0.2 34 5. 32 4.5 26 4.2 77 814.88 发电机 G2 100 11 0 0.5 25 0.1 88 0.7 49 4.8 7 0.2 34 5. 32 4.5 26 4.2 77 814.88 1d 系统 S 100 11 0 0.5 25 0
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