课程设计110kV变电所电气部分设计.docx
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课程设计110kV变电所电气部分设计
成绩
课程设计说明书(论文)
题目110/10kV变电所电气部分课程设计
课程名称发电厂电气部分
院(系、部、中心)电力工程学院
专业
设计起止时间:
目录
1待设变电所在系统中的地位和作用及所供用户的分析1
1.1待设变电所在系统中的地位和作用1
1.2所供用户分析1
2待设计变电所主变的台数、容量、型式3
2.1主变的台数3
2.2主变的容量3
2.3主变的型式3
3高低压主接线及配电装置型式5
3.1高低压主接线5
3.2配电装置型式7
4所用电接线型式10
5互感器的配置11
5.1电压互感器配置11
5.2电流互感器配置12
6选择设备和导体所必须的短路电流计算13
6.1短路电流计算目的13
6.2短路电流的计算条件14
6.3短路电流的计算方法14
6.4有关本变电所短路电流计算的说明14
6.5系统的等值阻抗图和短路点的选择14
6.6短路电流计算结果15
7选择变电所高、低压侧的断路器、隔离开关16
7.1断路器的选择16
7.2隔离开关的选择18
8选择10kV硬母线19
参考资料20
I
1待设变电所在系统中的地位和作用及所供用户的分析
1.1待设变电所在系统中的地位和作用
根据变电所在系统中的重要程度可以分为:
枢纽变电所
枢纽变电所位于电力系统的枢纽点,连接电力系统的高、中压的几个部分,汇集有多个电源和多回大容量联络线,变电容量大,高压侧电压为330~500kV。
全所停电时,将引起系统解列,甚至瘫痪。
中间变电所
中间变电所一般位于系统的主要环路线路中或系统主要干线的接口处,汇集有2~3个电源,高压侧以交换潮流为主,同时又降压给当地用户,主要起中间环节作用,电压为220~30kV。
全变电所停电时,将引起区域电网解列。
地区变电所
地区变电所以对地区用户供电为主,是一个地区或城市的主要变电所,电压一般为110~220kV。
全所停电时,仅使该地区中断供电。
终端变电所
终端变电所位于输电线路中断,接近负荷点,经降压后直接向用户供电,不承担功率转送任务,电压为110kV及以下。
全所停电时,仅使其所用的用户中断供电。
待设变电所C在系统中的地位和作用
由变电所地理位置图可以得出,变电所C在整个供电网络中的地位是地区变电所。
其作用是以对地区供电为主,为一个地区或城市的主要变电所,电压等级一般110kV-220kV。
全所停电时,仅使该地区中断供电,变电所所址选择在农村户外,接近负荷中心,电压等级为110kV。
1.2所供用户分析
电力用户分类
按重要性不同将负荷分为三类:
类负荷。
即使短时停电也将造成人员伤亡和重大设备损坏最重要负荷为类负荷。
如矿井、医院、电弧炼钢炉等。
类负荷。
停电将造成减产,使用户蒙受较大的经济损失的负荷为类负荷。
重要的工矿企业一般都属于类负荷。
类负荷。
、类负荷以外的其他负荷均称为类负荷。
电力用户对供电可靠性及电源要求:
类负荷的供电要求任何时间都不能停电。
类负荷要求两个电源独立供电,即一个电源因故停止供电时,不影响另一个电源供电。
类负荷的供电要求是:
仅在必要时可短时(几分钟到几十分钟)停电。
类负荷也要求两个电源独立供电。
类负荷对供电可靠性无特殊要求,停电不会造成大的影响,必要时可长时间停电。
每个可由类负荷一回馈线供电
按照以上要求,C变电所有55%的重要负荷负荷采用双回路供电,45%非重要负荷采用单回路供电。
由最大负荷Pmax=P3=22MW,每回10kV馈线功率为2MW,则
重要负荷回路数:
(回)
根据对称性,重要负荷回路数为8。
双回路供电,则为16回
非重要负荷回路数:
(回)
根据对称性,非重要负荷回路数选为6
所以回路数目:
16+6=22(回)根据对称性,选择N=22回。
2待设计变电所主变的台数、容量、型式
2.1主变的台数
为了保证供电的可靠性,变电所一般装设2台主变;枢纽变电所装设2~4台,地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所,可装设3台。
结合以上原则,C变电所的主变电所台数确定为2台。
2.2主变的容量
变电所主变压器的容量一般按变电所建成后5~10的规划负荷和考虑,并应按照其中一台停用时其余变压器能满足变电所最大负荷Smax的60%~70%(35kV~110kV变电所为60%,220~500kV变电所为70%)或全部重要负荷(当I、II类负荷超过上述比例时)选择。
变电所最大负荷
变电所重要负荷
选择SN中较大者作为,即
根据偏小选择标准容量SN,则选为故选择SN=12500KVA
过负荷校验:
SN/Sm’=12500/14670=0.8521,故在负荷曲线高于此值时均为过负荷,即
欠负荷系数:
过负荷系数:
查图可知,对应于K1允许的K2比实际算出的K2=1.1047小,所以SN=12500kVA不满足正常过负荷,偏大选择SN=16000kVA。
2.3主变的型式
由于变电所所址选择在农村户外,故主变选择户外型。
相数的确定
在330KV及以下发电厂和变电所中,一般选用三相式变压器。
因为一台三相式较同容量的三台单相式投资小、占地少、损耗小,同时配电装置结构简单,运行维护较方便。
如果受到制造、运输等条件(如桥梁负重、隧道尺寸等)限制时,可选用两台容量较小的三相变压器,在技术经济合理时,也可选用单项变压器组。
在50kV及以上的发电厂和变电所中,应按其容量、可靠性要求、制造水平、运输条件、负荷和系统情况等,经技术经济比较后确定。
绕组数的确定
只有一种升高电压向用户与系统连接的发电厂,以及只有两种电压的变电所,采用双绕组变压器。
有两种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂,以及有三种电压的变电所,可以采用双绕组变压器或三绕组变压器(包括自耦变压器)。
绕组接线组别的确定
变压器的绕组接地方式必须使其线电压与系统线电压相位一致,否则不能并列运行。
电力系统变压器采用的绕组连接方式有星形“Y”和三角形“D”两种。
我国电力变压器的三相绕组所采用的连接方式为:
110kV及以上电压侧均为“YN”,即由中性点引出并直接接地;35kV作为高、中压侧时都可能采用“Y”,其中性点不接地或经消弧线圈接地,作为低压侧时可能用“Y”或“D”;35kV以下电压侧(不含0.4kV及以下)一般为“D”,也有“Y”方式。
结构形式的选择
三绕组变压器或自耦变压器,在结构上有两种基本形式。
升压型。
升压型的绕组排列为:
铁芯-中压绕组-低压绕组-高压绕组,高、中压相距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。
降压型。
降压型的绕组排列为:
铁芯-低压绕组-中压绕组-高压绕组,高、低压相距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。
应根据功率的传输方向来选择器结构形式。
变电所的三绕组变压器,如果以高压侧向中压侧供电为主、向低压侧供电为辅,则选用降压型;如果以高压侧向低压侧供电为主、向中压侧供电为辅,也可以选用升压型。
调压方式的选择
变压器的电压调整是用分接开关的分接头,从而改变其变比来实现的。
无励磁调压变压器的分接头较少,调压范围只有10%(±2×2.5%)且分接头必须在停电的情况下才能调整;有载调压变压器的分接头较多,调压范围可达30%,且分接头可在带负荷的情况下调节,但其结构复杂、价格贵。
在下述情况下较为合理。
出力变化大,或发电机经常在低功率因数运行的发电厂的主变压器。
具有可逆工作特点的联络变压器。
电网电压可能有较大变化的220kV及以上的降压变压器。
电力潮流变化大和电压偏移大的110kV变电所的主变压器。
冷却方式的选择
电力变压器的冷却方式,随机型式和容量的不同而异,冷却方式有以下几种类型。
自然风冷却。
无风扇,仅借助冷却器(又称散热器)热辐射和空气自然对流冷却,额定容量在10000kVA及以下。
强迫空气冷却。
坚持风冷式,在冷却器间加装数台电风扇,是由迅速冷却,额定容量在8000kVA及以上。
强迫油循环风冷却。
采用潜油泵强迫油循环,并用风扇对油管进行冷却,额定容量为40000kVA及以上。
强迫油循环水冷却。
采用潜油泵强迫油循环,并用水对油管进行冷却,额定容量在120000kVA及以上。
由于铜管质量不过关,国内已很少使用。
强迫油循环导向冷却。
采用潜油泵将油压入线圈之间、线饼之间和铁芯预先设计好的有道中进行冷却。
水冷却。
将纯水注入空心绕组中,借助使得不断循环,将变压器的热量带走。
结合本次设计,C变电所位主变的选择为2台,容量为16000kVA,采用双绕组,技术数据如下表。
表2.1主变的参数
型号
额定容量(kVA)
额定电压(kV)
连接组别
损耗
空载电流I0(%)
阻抗电压
Uk(%)
高压
低压
空载
短路
SFZ7-16000/110
16000
110±8×1.25%
11
YN,d11
25.3
86
1.2
10.5
3高低压主接线及配电装置型式
3.1高低压主接线
3.1.1主接线基本要求
可靠性——供电可靠性主接线系统应保证对用户供电的可靠性,特别是保证对重要负荷的供电。
灵活性
调度灵活,操作方便
检修安全
扩建方便
经济性
投资省
年运行费小
占地面积小
在可能的情况下,应采取一次设计,分期投资,投产,尽快发挥经济效益。
3.1.2限制短路电流措施
选择适当的主接线形式和运行的方式
在发电厂中,对适用采用单元接线的机组,尽量采用单元接线。
在降压变电的所中,采用变压器低压侧分列运行。
对具有双回线路的用户,采用线路分开运行。
对环形供电网络,在环网中穿越功率最小处开环运行。
加装限流电抗器
加装普通电抗器:
母线电抗器8%~12%,线路电抗器3%~6%
加装分裂电抗器8%~12%。
采用低压分裂绕组变压器
3.1.3单母分段接线的优缺点、适用范围
优点:
两母线可并列运行(分段断路器接通),也可以分裂运行(分段断路器断开)。
重要用户可以用双回路接于不同母线段,保证不间断供电。
任一母线或母线隔离开关检修,只停该段,其他段可继续供电,减小了停电范围。
对于用分段断路器QFd分段,如果QFd在正常时接通,当某段母线故障时,继电保护使QFd及故障电源的断路器自动断开,只停该段;如果QFd在正常时断开,当某段电源回路故障而使其断路断开时,备用电源自动投入装置使QFd自动接通,可保证全部出线继续供电。
对于用分段隔离开关QSd分段,当某段母线故障时,全部短时停电,来开QSd后,完好段可恢复供电。
缺点
分段的单母线接线增加了分段设备的投资和占地面积。
某段母线故障或检修仍有停电问题。
某回路的断路器检修,该回路停电。
扩建时,需向两端均匀扩建。
适用范围
6~10kV配电装置,出线回路数为6回路以上时;发电机电压配电装置,每段母线上的发电机容量为12MW及以下时。
35~63kV配电装置,出线回路数为4~8回时。
110~220kV配电装置,出线回路数为3~4回
3.1.4桥形接线的优缺点、适用范围
内桥接线
桥连断路器QF3在QF1、QF2的变压器侧,称内桥接线。
1)特点
其中一回路检修或故障时,其余部分不受影响,操作简单。
变压器切除、投入或故障时,有一回路短时停运,操作较复杂。
线路侧断路器检修时,线路需较长时间停运。
另外,穿越功率经过的断路器较多,使断路器故障或
检修几率大,从而系统开环的几
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