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九、无功补偿装置10
一、绪论
(一)、原始资料
1、根据电力系统规划需新建一座220kv区域变电站,该站建成后与110kv和220kv电网相连,并供给近区用户,按规划该站装设两台容量为120MVA主变压器。
2、按规划要求,该站有220kv、110kv和10kv三个电压等级,220kv出线6回(其中备用2回),110kv出线8回(其中备用2回),10kv出线12回(其中备用2回)。
变电站还安装4组5Mvar(共20Mvar)无功补偿电容器以满足系统调压要求。
3、110kv侧有两回出线供给远方大型冶炼厂(如:
驻马店市南方钢铁公司),其容量为60000KVA,其它作为一些地区变电站进线,最大负荷与最小负荷之比0.6,10kv侧总负荷为30000KVA,Ⅰ、Ⅱ类用户占60%,最大一回负荷为2500KVA,最大负荷与最小负荷之比为0.65。
4、各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为:
220kv侧cosφ=0.9Tmax=3800小时/年
110kv侧cosφ=0.85Tmax=4200小时/年
10kv侧cosφ=0.8Tmax=4500小时/年
5、220kv和110kv侧出线主保护为瞬时动作,后备保护时间为0.15秒,10kv出线过流保护时间为2秒,断路器燃弧时间按0.05秒考虑。
6、系统阻抗:
220kv侧电源近似为无穷大系统,归算至本所220kv母线侧为0.16(SJ=100MVA),110kv侧电源容量为1000MVA,归算至本所110kv母线侧阻抗为0.32(SJ=100MVA)。
(二)、设计内容
1、拟定主接线方案
在对原始资料分析的基础上,结合对电气主接线的可靠性、灵活性及经济性等基本要求,综合考虑,拟定各级电压母线的接线方式,选择变压器型号、各级电压接线方式,通过技术经济比较选择主接线最优方案。
2、计算短路电流
根据所确定的主接线方案,选择适当的计算短路点计算短路电流,并列表表示出短路电流的计算结果。
3、主要电器设备选择
包括主母线型号、断路器、隔离开关、限流电抗器、电压互感器、电流互感器、避雷器、绝缘子及穿墙套管。
4、电气设备配置
①、各级电压等级电压互感器
②、各回路电流互感器
③、各电压等级避雷器配置
5、配电装置设计
①、各电压等级配电装置选型与布置
②、220kv(110kv)平面图
6、所用电设计
①、根据要求计算所用电负荷
②、选择所用变压器型式、台数及容量。
③、设计所用电接线
7、主变保护配置
8、绘制工程设计图纸。
9、编写设计说明书
(三)、原始资料分析
1、变电所的规模
①、变电所类型:
地区变电所
②、工程最终容量:
240MVA,机组的型式降压变压器,台数2台。
利用小时数8000小时/年。
③、第一期工程装机容量240MVA,台数2台。
2、电力系统与本所连接情况
①、变电所在电力系统中的地位和作用:
地位为地区变电所,作用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。
②、变电所联入系统的电压等级220kv,出线路数6回(备用2回)。
③、电力系统总装机容量240MVA,归算后的标幺电抗0.16(SJ=100MVA)。
3、电力负荷水平
①、高压侧负荷
220kv:
出线6回(2回备用),最大输送容量240MVA
cosφ=0.9Tmax=3800小时/年
②、中压侧负荷
110kv:
出线8回(2回备用),最大输送容量240MVA
cosφ=0.85Tmax=4200小时/年
③、低压侧负荷
10kv:
出线12回(备用2回),最大输送容量120MVA
cosφ=0.8Tmax=4500小时/年
二、电气主接线方案的拟定
(一)电气主接线的基本要求和设计原则
(略)
(二)主变压器的选择
(略)…三相三绕组普通变电压器
(三)确定各侧接线方式
1.确定220kv侧接线
(略)…双母线带旁路的接线方式。
2.确定110kv侧接线
(同上)
3.确定10kv侧接线
(略)…单母线分段接线。
4.限制短路电流的方法
本设计在10kv侧加装限流电抗器,有计算书可知限制了10kv侧的短路电流,便于选择10kv侧断路器。
三、短路电流计算
(一)短路电流计算的目的
(略)
(二)短路电流计算的一般规定
1、计算的基本情况
①、电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。
②、短路发生在短路电流为最大值的瞬间。
③、所有电源的电动势相位角相同。
④、应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
计算短路电流时所用接线方式应是可能发生最大短路电流的正常接线方式(即最大运行方式),而不能仅用在切换过程中可能并列运行的接线方式。
3、计算容量
应按本工程设计规划容量计算,并考虑电力系统的远景发展规划(一般考虑本工程建成后5-10年)。
4、短路种类
一般按三相短路计算,若中性点直接接地系统回路的单相(或两相)接地短路较三相短路情况严重时,则应按严重情况的进行校验。
5、短路计算点
对于带电抗器的6-10kv出线与厂用分支线回路,在选择母线至隔离开关之间的引线、套管时短路计算点应该取在电抗器前,选择其余的导体和电器时,短路计算点一般取在电抗器后。
(三)计算步骤
表3—1短路电流计算结果
短路点
I″(KA)
(KA)
Ich(KA)
D1(110kv)
3.9943
10.17
D2(220kv)
2.2509
1.8409
5.73
D3(10kv)不加电抗器
24.388
62.08
D3(10kv)加电抗器
19.78
50.439
四、主要设备的选择
……
(三)母线的选择
根据以上要求母线选择如下,见表3-1
电压等级
母线型号
220kv
LGJ—300
110kv
LGJQ-700
10kv
矩形铝导体导体尺寸:
125×
10
(四)断路器选择
表4—2
所选断路器型号
LW6—220/2500—40
LW11—110/1600—31.5
ZN—10/3150—40
各回路持续工作电流Ig.max
表4—3
回路名称
计算公式
三相变回路
母线分段断路器或母联断路器回路
Ig.max一般为母线上最大一台发电机或一组变压器的持续工作电流
母线分段电抗器回路
Ig.max该母线上事故切除最大一台发电机时,可能通过的电抗器的电流计算,一般取该台发电机50-80%In
主母线
按潮流分布情况计算
(五)隔离开关的选择
所选隔离开关见表3-4
隔离开关型号
GW6-220
GW4-110
GN1-10
(六)限流电抗器的选择
为了选择轻型、合适的断路器,10kv侧需要装一电抗器,所选型号为NKL-10-1500-10。
(七)电压互感器(PT)的选择
(八)电流互感器(CT)的选择
(九)穿墙套管、支柱绝缘子及10kv最大负荷出线电缆的选择
1、穿墙套管的选择:
220kv、110kv均为户外配电装置,10kv采用屋内型,(型号:
CLC-10D)
2、绝缘子的选择方法与穿墙套管,10kv支柱绝缘子选择:
(型号ZA-1和ZB-10两种)
3、由于10kv出线最大负荷为2500KVA,Imax=151.6A,所以选:
(YJLV22-3×
185电力电缆)
五、主要设备的配置
(一)、PT的配置
1、母线
除旁路母线外,一般工作及备用母线都装有一套PT,用于同期、测量仪表和保护装置。
2、线路
①、35kv及以上输电线路,当对端有电源时,为了监视线路有无电压,进行同期和设置重合闸,装一台单相电压互感器。
②、对于高压出线,110kv以上装设有同期装置及自动重合闸、装电容式PT。
3、变压器
变压器低压侧为满足同期或保护的要求,装一套不完全星形接线的互感器。
①、220kv侧
选用YDR-220电压比:
(
准确级和容量:
0.5级:
150VA1级:
220VA3级:
440VA
最大容量:
1200VA
②、110kv侧
选用YDR-110电压比:
③、10kv侧
选用JSJW-10(三相五柱式)
电压比:
10KV/100V/(100/3)V
960VA(辅助绕组接成开口三角形)
(二)CT的配置
1、对于保护用CT应尽量消除保护的死区。
2、为了满足测量和保护装置的需要,在发电机、变压器、出线母线分段及母联断路器,旁路断路器等回路中均设有电流互感器,对于大接地短路电流系统,按三相配置,小接地短路电流系统按两相配置。
电源进线选用LCLWD2-220/2×
600/5
其他选用LCLWD2-220/2×
300/5
②、110KV侧
根据Ⅰ号、Ⅱ号主变、110kv母线及母联及各出线CT最大负荷电流,选用:
LCWD-110/600/5
③、10KV侧
根据I号、II号主变、10kv母线及母联及各出线CT最大负荷电流,选用
LMZD1-10/2000/5
各出线的最大负荷电流为151.6A,选用LA-10/200/5
(三)避雷器的配置
本设计避雷器选用氧化锌避雷器,其表如下:
安装地点
选用型号
变压器中性点
Y1.5W-144/320
Y1.5W-72/186
主变10kv侧
Y5W-12.7
220kv母线
Y10W1-200/500
110kv母线
Y10W1-100/260
主变220kv侧
10kv母线
主变110kv侧
Y1.5W-72/186
10kv出线
六、所用电设计
该所容量为两台120MVA,并有4台补偿电容器共20Mvar,故必须装设两台所用变,直接由10kv母线供给电源,并设计备用电源自投装置。
(一)用电电源数量及容量
本所设计两台10kv干式变压器,两台变压器380v电源自动投入装置,保证低压母线的可靠供电,变压器型号:
S9-100/10,容量为100KVA,全所事故照明电源由直流电源供给。
(二)所用电源引接方式
两回电源均有10kv母线引接,并要加装限流电抗器。
因此,网络故障较多,从所外电源引接所用电源可靠性较低。
(三)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,动力与照明共用一个电源。
1、所用变压器
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