220KV区域变电所电气部分设计 毕业论文.doc
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1、陕西能源职业技术学院陕西能源职业技术学院 毕业(毕业( 论论 文文 )设计)设计 设计题目: 220KV 区域变电所电气部分设计 姓 名: 学 号: 080433408 I 摘要摘要 本课程设计的目的是通过所学的电力系统知识来对某个区域的 220kV 变电所 电力网进行规划设计进行规划设计。首先,由变电所的原始资料来选定变电所母线 的接线方案以及对主变进行选择;其次,进行短路计算,根据短路电流参数计算并 确定变电所的主要电气设备;最后,对电气设备进行配置及对所用电设计。 关键字:接线方案议定 短路计算 电气设备配置 电气总平面布置 所用电 目录目录 第一章 主接线的选择2 1.1 原始资料分析
2、 2 1.2 方案议定 2 1.3 节电气主接线图 4 第 2 章 主变的选择4 2.1 原始资料 .4 2.2 主变压器选择 .5 第三章 短路电流计算6 3.1 短路计算概述 6 3.2 相关参数计算 7 3.3 短路点选择和计算(不计负荷影响)8 第四章 主要电气设备的选择和校验11 4.1 断路器的选择 .11 4.2 母线 17 4.3 支柱绝缘子及穿墙套管 20 4.4 限流电抗器 21 4.5 电缆 23 4.6 互感器 25 第五章 电气设备配置28 5.1 继电保护配置规划 28 5.2 避雷器配置规划 .30 5.3 互感器的配置 .32 第六章 所用电设计33 6.1 概
3、述 33 6.2 所用电的接线方式 33 6.3 所用电接线 34 结束语35 参考文献36 致谢37 1 前言前言 毕业设计和毕业论文是大学生培养方案的重要环节,学生通过毕业设计,旨在 培养学生综合运用所学的基本理论和方法解决实际问题的能力,提高学员实际操作 的技能以及分析思维能力,使学员能够掌握文献检索、研究分析问题的基本方法, 提高学员阅读外文本书刊和进行科学研究的能力,在作毕业论文的过程中,所学知 识得到疏理和运用,它即是一次检阅,又是一次锻炼。 我毕业设计的课题是220kv 降压变电站电气部分设计 。电能生产的特点是发 电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的,具有同时性。220kv
4、降压变电站作为 供用网络中重要的变电一环,它设计质量的好坏直接关系到该地区的用电的可靠性 和地区经济的发展,同时也影响到该地区的用电可靠性和地区的经济发展,以及工 农业生产和人民生活。本次设计根据有关规定,依据安全、可靠、优质、经济、合 理等的要求,为保证对用户不间断地供给充足、优质又经济的电能设计方案。 由于水平有限及时间仓促等原因,设计中存在着许多不足和失误,敬请各位老 师批评指正,谢谢 2 第一章第一章 主接线的选择主接线的选择 1.11.1 原始资料分析原始资料分析 变电所规模及其性质: 1. 电压等级220/110/10 kV 2. 线路回数 220kV 出线 6 回(其中备用 2
5、回) 110kV 出线 8 回(其中备用 2 回) 10kV 出线 10 回(其中备用 2 回) 区域变电所建成后与 110kV 和 220kV 电网相连,并供给近区用户供电。 3归算到 220kV 侧系统参数(=100MVA,UB=230kV) B S 220kV 侧电源近似为无穷大系统,归算至本所 220kV 母线侧阻抗为 0.015( B S =100MVA) 4归算到 110kV 侧系统参数(=100MVA,UB=115kV) B S 110kV 侧电源容量为 500MVA,归算至本所 110kV 母线侧阻抗为 0.36( B S =100MVA) 5110kV 侧负荷情况:110kV
6、 侧有两回出线供给远方大型冶炼厂,其容量为 75000kVA,其他作为一些地区变电所进线,最小负荷与最大负荷之比为 0.65。 610kV 侧负荷情况: 10kV 侧总负荷为 38000kVA,类用户占 60%,最大一回出线负荷为 4000kVA,最小负荷与最大负荷之比为 0.65。 7. 各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为: 220kV 侧 小时/年90 . 0 cos4200 max T 110kV 侧 小时/年85 . 0 cos4500 max T 10kV 侧 小时/年85 . 0 cos4300 max T 8. 220kV 和 110kV 侧出线主保护为瞬时动作,后备保护时
7、间为 0.15s,10kV 出线 过流保护时间为 2s ,断路器燃弧时间按 0.05s 考虑。 9 该地区最热月平均温度为 28,年平均气温 16,绝对最高气温为 40,土 壤温度为 18。 1.21.2 方案议定方案议定 各种接线方式的优缺点分析: 1、单母线接线 3 单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便,便于扩建和采用成套配电 装置等优点,但是不够灵活可靠,任一元件(母线及母线隔离开关)等故障或检修 时,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,并且电压等级越高,所接的回路
8、数越少,一般只适用于一台主变压器。 单母接线适用于:110200kV 配电装置的出线回路数不超过两回, 3563kV,配电装置的出线回路数不超过 3 回,610kV 配电装置的出线回路数 不超过 5 回,才采用单母线接线方式 2、单母分段 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。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。但是,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内停电,而出线为双回时,常使架空线路出现交叉跨越, 扩建时需向两个方向均衡扩建,单母分段适用于:110kV220kV
9、配电装置的出线 回路数为 34 回,3563kV 配电装置的出线回路数为 48 回,610kV 配电装 置出线为 6 回及以上,则采用单母分段接线。 3、双母接线 它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点,而且,检修另一母线时,不会 停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时,不装设“跨条” ,则该回 路在检修期需要停电。对于,110k220kV 输送功率较多,送电距离较远,其断路 器或母线检修时,需要停电,而断路器检修时间较长,停电影响较大,一般规程规 定,110kV220kV 双母线接线的配电装置中,当出线回路数达 7 回, (110kV)或 5 回(220kV)时,一般应装设专用旁
10、路母线。 4、双母线分段接线 双母线分段,可以分段运行,系统构成方式的自由度大,两个元件可完全分别 接到不同的母线上,对大容量且在需相互联系的系统是有利的,由于这种母线接线 方式是常用传统技术的一种延伸,因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生 问题。而较容易实现分阶段的扩建等优点,但是易受到母线故障的影响,断路器检 修时要停运线路,占地面积较大,一般当连接的进出线回路数在 11 回及以下时, 母线不分段。 为了保证双母线的配电装置,在进出线断路器检修时(包括其保护装置和检修 及调试) ,不中断对用户的供电,可增设旁路母线,或旁路断路器。 当 110kV 出线为 7 回及以上,220kV 出
11、线在 4 回以下时,可用母联断路器兼 旁路断路器用,这样节省了断路器及配电装置间隔。 各供电侧主接线设计: 1、220kV 侧主接线的设计 220kV 侧出线回路数为 6 回,考虑到所要采用变压器的台数为两台以及供电负 荷属于重要负荷,为了提高供电可靠性,宜采用双母线接线 2、110kV 侧主接线的设计 110kV 侧出线回路数为 8 回,考虑到负荷比较重,年最大运行小时数为 4500 小时, 对供电可靠性要求比较高,所以可以采用双母线接线。 3、10kV 侧主接线的设计 10kV 侧出线回路数为 10 回,负荷比较轻,供电半径短,所以采用单母分段连 接就能满足要求,故 10kV 采用单母分段
12、连接 4 方案拟定: 方案220kV 侧 110kV 侧 10kV 侧主变台 数 方案 一 双母线不带旁 路 双母不带带旁 路 单母分段2 1.31.3 节电气主接线图节电气主接线图 图 1-1 电气主接线图 第第 2 2 章章 主变的选择主变的选择 2.12.1 原始资料原始资料 1.110kV 侧负荷情况: 5 110kV 侧有两回出线供给远方大型冶炼厂,其容量为 75000kVA,其他作为一 些地区变电所进线,最小负荷与最大负荷之比为 0.65。 210kV 侧负荷情况: 10kV 侧总负荷为 38000kVA,类用户占 60%,最大一回出线负荷为 4000kVA,最小负荷与最大负荷之比
13、为 0.65。 2.22.2 主变压器选择主变压器选择 主变压器的台数和容量,应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方 式等综合考虑确定。 主变压器容量一般按变电所、建成后 510 年的规划负荷选择,并适当考虑到 远期的负荷发展。对于城网变电所,主变压器容量应与城市规划相结合。 在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器,当技术经济比较合理时, 可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得跔容量的备用电源 时,可装设一台主变压器。 装有两台及以上主变压器的变电所,当断开一台时,其余主变压器的容量不应 小于 60%的全部负荷,并应保证用户的一、二级负荷。 容量选择: 本变电所
14、选用两台变压器,按 110kV 侧的变电所的进线跳开,由 220kV 侧无穷 大系统来单供电给 110kV 和 10kV 侧的负荷,一台主变压器的容量不应小于 60%的 全部负荷。 110kV 侧的负荷: 两回出线供给远方大型冶炼厂,其容量为 75000kVA,属于一类负荷。110 侧的 总负荷容量为 75MVA 10kV 侧的负荷: 10kV 侧总负荷为 38000kVA,最大一回出线负荷为 4000kVA,有 10 回出线,其 中两回备用,类用户占 60%。 10kV 侧的总负荷为 38MVA 10kV 侧的最大负荷,按 10 回来算为 10*4000kVA=40MVA38MVA,所以按
15、40MVA 来算 10kV 的总负荷容量。 单台容量: (80MVA+40MVA)*0.7=84MVA N S 同时还要保证用户的一、二级负荷 10kV 侧的一级、二级负荷为 40MVA*60%=24MVA 110kV 侧的一级、二级负荷为 80MVA 总的一级、二级负荷为 24MVA+80MVA=104MVA84MVA 综合以上讨论可知,从长远考虑选主变压器容量: =120 MVA,容量比 100/100/100 的变压器。 N S 主变相数的选择: : 主变压器采用三相或是单相,主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输 条件等因素。当不受运输条件限制时,在 330kV 及以下的发电厂和变
16、电所,均应采 6 用三相变压器。 社会日新月异,在今天科技已十分进步,变压器的制造、运输等等已不成问题,故 由以上规程可知,此变电所的主变应采用三相变压器,同时,为了保障电压水平能 够满足用户要求,本所选用有载调压变压器。 变压器连接方式和中性点接地方式的选择: 变压器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、低三侧绕组如何要根据具体情况来确定。 我国 110kV 及以上电压,变压器绕组都采用 Y0 连接;35kV 亦采用 Y 连接,其 中性点多通过消弧线圈接地。35kV 及以下电压,变压器绕组都采用连接。同时 考虑到为了降低绕组的绝
17、缘要求,从而降低制造成本,为了给三次谐波电流提供通 道,避免正弦波电压的畸变故此变电所 220kV、110kV 侧宜采用 Y0 接线,10kV 侧 采用接线,我国的 110kV 及以上电网一般采用中性点直接接地系统,在运行中, 为了满足继电保护装置灵敏度配合的要求,变压器的中性点不接地运行,所以,本 变电所主变 220kV、110kV 侧和 10kV 侧均采用中性点不接地方式。 变压器选择总结: : 综上所述,本变电所采用型号为 SFPSZ7-120000/220 三绕组有载调压变压器。其主 要参数如下: 表 2-1 变压器参数列表 第三章第三章 短路电流短路电流 计算计算 3.13.1 短路
18、计算概述短路计算概述 一、短路电流计算是变电所电气设计中的一个重要环节。 其计算目的是: 1、在选择电气主接线时,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 靠地工作,同时又力求节约资金,这就需要进行全面的短路电流计算。 3、在设计屋外高压配电装置时,需按短路条件检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,需以各种短路时的短路电流为依 据。 额定电压(kV)阻抗电压 容量 MVA 调压范围高压中压低压 空载损 耗 (kW) 空载电 流
19、(%) UI- 2% U1-3% U2- 3% 12081.5%22012110.51240.81422.67.4 联结组标号型号 YN,ynd,d 11 SFPSZ7-120000/220 7 5、按接地装置的设计,也需用短路电流。 二、短路电流计算的一般规定 1、验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流,应按 工程的设计规划容量计算,并考虑电力系统的远景发展规划(一般为本期工程建成 后 510 年) 。确定短路电流计算时,应按可能发生最大短路电流的正常接线方式, 而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 2、选择导体和电器用的短路电流,在电气连接的网络中,应考虑具有
20、反馈作 用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。 3、选择导体和电器时,对不带电抗器回路的计算短路点,应按选择在正常接 线方式时短路电流为最大的地点。 4、导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。 三、短路计算基本假设 1、正常工作时,三相系统对称运行; 2、所有电源的电动势相位角相同; 3、电力系统中各元件的磁路不饱和,即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小 发生变化; 4、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流; 5、元件的电阻略去,输电线路的电容略去不计,及不计负荷的影响; 6、系统短路时是金属性短路。 3.23.2 相关参数计算相关参数计算 变压器:%=
21、0.5(%+%-%)=0.5(14+22.6-7.4)=14.6 1 U 12 U 13 U 23 U %=0.5(%+%-%)=0.5(14+7.4-22.6)=-0.6 2 U 12 U 23 U 13 U %=0.5(%+%-%)=0.5(22.4+7.4-13.5)=8 3 U 13 U 23 U 12 U 所以=%/(100)=14.6100/(100120)=0.12167 1T X 1 U B S N S = %/(100)=-0.6100/(100120)=-0.005 2T X 2 U B S N S = %/(100)=8100/(100120)=0.0667 3 T X
22、3 U B S N S 8 图 3-1 短路点分布图(不计及负荷影响) 3.33.3 短路点选择短路点选择和计算和计算( (不计负荷影响不计负荷影响) ) 短路点的选择和主要应用: d1:220kV 母线(短路电流可以用来校验 220kV 的母联断路器、隔离开关和母线等) d2:110kV 母线(短路电流可以用来校验 110kV 的母联断路器、隔离开关和母线等) d3:10kV 母线(短路电流可以用来校验 10kV 的母联断路器、隔离开关和母线等) 短路计算: 基准容量: = 100MVA 冲击系数:= 1.8 B S ch K 如图 3-1 所示: 220kV 侧:电源的标幺值: = 1,归
23、算至本所 220kV 母线侧阻抗为=0.015( 1 E 1 X B S =100MVA) 110kV 侧:电源的标幺值: = 1,归算至本所 110kV 母线侧阻抗为=0.36( 2 E 2 X B S =100MVA) = XT1=0.12167 = XT2=-0.005 = XT3=0.0667 5 X 6 X 7 X = , =, = 8 X 5 X 9 X 6 X 10 X 7 X 9 图 3-3 化简后的等值电路 可知 = / 2=0.12167/2=0.060835 = / 2=-0.005=-0.0025 12 X 5 X 13 X 6 X = / 2=0.0667=0.033
24、35 14 X 7 X 图 3-2 等效变换后的等值电路图 D1 点短路时的情况: 等效电阻: = + + 21 X 2 X 12 X 13 X =0.36-0.0025+0.060835 =0.418335 短路电流的周期分量的标幺值为: = / + / 1d I 2 E 21 X 1 E 1 X =1/0.418335+1/0.015 =69.0571 D1 点是电流基准值为:=100/( b I )kA=0.251kA2303 短路电流的周期分量的有名值为:0.251kA=17.3333kA 1d I 冲击电流的有名值为: = 0.251=44.1235kA ch I ch K2 1d
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