kVkV变电站电气主接线设计方案Word文档格式.docx
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(2)当海拔高度为800M;
当地雷暴日数为55日/年;
(3)本变电站处于“薄土层石灰岩”地区,土壤电阻率高达1000Ω.
1.2变电站的意义
从我国电网实际运行的情况出发,根据现有电网的特点,结合地区电力负荷的发展,城市发展态势及负荷预测的分析对我国一些地区电网电压等级选择进行技术经济分析,有110KV和35KV电网的共同发展,现阶段降压变电站及其电网主要用在负荷密度较高的地区。
就电网建设,造价分析,运行情况等方面进行,有针对性地研究了其负荷特性,高峰时期的避峰措施,注意到中高压配电网络的电压等级,网络规划的优化,与周边电网的协调配合等问题,从我国现状及发展趋势出发,对选择电网结构及配电电压进行了经济技术比较及可行性分析,提高城乡电压等级是必然趋势。
1.3本文研究内容
本文主要完成“110kV/35kV降压变电站”电气部分设计。
本文研究的具体内容:
1)负荷分析、变压器的选择、功率补偿
2)主接线设计
3)短路计算
4)各种开关设备的选择
5)变压器继电保护设计
6)防雷接地设计
在设计的同时要求独立完成“110kV/35kV降压变电站”电气部分设计,绘制主接线图、继电保功率,电抗器可吸收无功功率,根据调压需要,通过可调电抗器吸收电容器组中的无功功率,来调节静止补偿其输出的无功功率的大小和方向。
静止补偿器是一种技术先进、调节性能、使用方便、经纪性能良好的动态无功功率补偿装置。
静止补偿器能快速平滑地调节无功功率,以满足无功补偿装置的要求。
这样就克服了电容器作为无功补偿装置只能做电源不能做负荷,且调节不能连续的缺点。
与同步调相机比较,静止补偿器运行维护简单,功率损耗小,能做到分相补偿以适应不平衡负荷的变化,对冲击负荷也有较强的适应性,因此在电力系统得到越来越广泛的应用。
(但此设备造价太高,不在本设计中不宜采用)。
电力电容器:
电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。
它所提供的无功功率值与所节点的电压成正比。
电力电容器的装设容量可大可小。
而且既可集中安装,又可分散装设来接地供应无功率,运行时功率损耗亦较小。
此外,由于它没有旋转部件,维护也较方便。
为了在运行中调节电容器的功率,也可将电容器连接成若干组,根据负荷的变化,分组投入和切除。
综合比较以上三种无功补偿装置后,选择并联电容器作为无功补偿装置。
3)、终端变电所的并联电容器设备,主要是为了提高电压和补偿变压器的无功损耗。
此时,各组应能随电压波动实行自动投切。
投切任一组电容器时引起的电压波动不应超过2.5%。
2、分组方式
1)、并联电容器的分组方式有等容量分组、等差容量分组、带总断路器的等差容量分组、带总断路器的等差级数容量分组。
2)、各种分组方式比较
a、等差容量分组方式:
由于其分组容量之间成等差级数关系,从而使并联电容器装置可按干扰,适用于10KV及以上的大容量并联电容器组。
3%;
2)
无旋转部分,运行维护方便;
3)
可按系统需要增加或减少安装容量和改变安装地点;
4)
个别电容器损坏不影响整个装置运行;
5)
短路时,同步调相机增加短路电流,增大了用户开关的断流容量,电器
无此缺点。
(2)
同步电动机补偿
(3)
动态无功功率补偿
补偿前系统的平均功率因数为:
——有功负荷系数,一般为0.7~0.75本设计取0.75
——无功负荷系数,一般为0.76~0.82本设计取0.8
将由0.7提高到0.9所需的补偿容量为
tg
装设大容量的电力电容器,平均分配在两条35KV的母线上,35kV出线回路数8回,本期采用电力电容两组,每组装设9000kvar电容器组。
2.3主变压器的选择
2.3.1负荷分析与计算
若使供配电系统在正常条件下可靠的运行,必须正确的选择电力变压器,开关设备及导线,电缆等。
就需要对电力负荷进行计算。
计算负荷是供电设计计算的基本依据。
计算负荷的正确是否合理,将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。
计算负荷不能定的太大,否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费,计算负荷也不能过小,否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷运行,增加电能损耗,产生过热,导致绝缘体过于老化甚至烧坏。
因此,工程上依据不同的计算目的,针对不同类型的用户和不同类型的负荷,在实践中总结出了各种计算方法,有估算法,需用系数法,二项式法,单相负荷计算法等。
此次设计用需用系数法。
本变电站负荷分析计算公式如下:
计算如下:
1)
2)
=可知
=6000kw
=8000kw
=×
tan(cos)可知
=×
tan(cos)可知
=6000
tan(cos)
=8000
tan(cos)
=3900kvar
=5840kvar
==7156kvA
==9904kvA
/=118A
/=163A
4)
=可知
=5000kw
=7000kw
=5000
tan(cos)=3750kvar
=7000
tan(cos)
=3750kvar
=4900kvar
==6250kvA
==8545kvA
/=103A
/=140A
5)
tan(cos)=3500kvar
==6103kvA
/=100A
表2.2负荷分配情况
负荷名称
P(kw)
Q(kvar)
S(kvA)
I(A)
水泥厂
6000
3900
7156
118
火电厂
8000
5840
9904
163
中方变
5000
3750
6250
103
水电厂
7000
4900
8545
140
造纸厂
3500
6103
100
同时系数的确定:
确定配电所母线的最大负荷时,所采用的有功负荷同时系数:
计算负荷小于5000千瓦。
0.9~1.0计算负荷为5000~10000千瓦。
0.85计算负荷超过10000千瓦0.8。
此次设计K为0.85。
由计算公式:
=K0.85×
(6000+8000+5000+7000+7000+5000)=32300(kw)
0.85×
(3900+5840+3750+4900+4900+3500)=22516(kvar)
=39373(kvA)
/=650(A)
2.3.2主变压器选择
在变电站中,用来向电力系统或用户输送功率的变压器,称为主变压器。
《35~110kV变电所设计规范》规定,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条件综合考虑确定。
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。
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。
具有三种电压的变电所,如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的15%以上,主变压器宜采用三线圈变压器。
主变压器台数和容量直接影响主接线的形式和配电装置的结构。
为了担负更多的负荷取70%。
则70%=24522(kvA).。
由负荷计算,装设两台主变压器,每台变压器额定容量按下式选择,故可选择两台型号为SZ9—31500/110的变压器。
当一台主变停运时,即使不考虑变压器的事故过负荷能力,也能保证对61.0%的负荷供电。
表2.3主变压器参数技术参数
型号
额定容量
(kVA)
额定电压
空载损耗
(KW)
负载损耗
空载电流
(%)
短路阻抗
连接组标号
一次
(KV)
分接范围(%)
二次(KV)
SZ9-
31500/110
31500
110
2×
2.5
6.3(6.6)
10.5
(11)
0.03
0.134
0.7
YNd11
括号里电压为降压变压器用电压
第3章电气主接线设计
3.1变电站主接线的要求及设计原则
现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。
各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。
其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身,同时也影响到工农业生产和人民日常生活。
因此,发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。
电气主接线是变电站设计的首要任务,也是构成电力系统的重要环节。
主接线方案的确定对电力系统及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关,并对电器设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。
因此,主接线的设计必须正确处理好各方面的关系,全面分析论证,通过技术经济比较,确定变电站主接线的最佳方案。
3.1.1变电站主接线基本要求
1、运行的可靠性
断路器检修时是否影响供电;
设备和线路故障检修时,停电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,而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。
4、经济上的合理性
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。
3.1.2变电站主接线设计原则
1、变电所的高压侧接线,应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式,在满足继电保护的要求下,也可以在地区线路上采用分支接线,但在系统主干网上不得采用分支界线。
2、在35-60kV配电装置中,当线路为3回及以上时,一般采用单母线或单母线分段接线,若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区,可采用双母线接线。
3、6-10kV配电装置中,线路回路数不超过5回时,一般采用单母线接线方式,线路在6回及以上时,采用单母分段接线,当短路电流较大,出线回路较多,功率较大时,可采用双母线接线。
4、110-220kV配电装置中,线路在4回以上时一般采用双母线接线。
5、当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时,均可不设旁路设施。
总之,以设计原始材料及设计要求为依据,以有关技术规范、规程为标准,结合具体工作的特点,准确的基础资料,全面分析,做到既有先进技术,又要经济实用。
3.2110kV侧主接线方案选取
据任务书要求,每回最大负荷60000kVA.本设计提出两种方案进行经济和技术比较。
根据《110kV-35KV变电站设计规范》规定:
110kV线路为六回及以上时,宜采用双母线接线,在采用单母线,分段单母线或双母线的110kV-35KV主接线中,当不容许停电检修断路器时,可设置旁路母线和旁路隔离开关。
35~110kV线路为两回及以下时,宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。
超过两回时,宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。
35~63kV线路为8回及以上时,亦可采用双母线接线。
110kV线路为6回其以上时,宜采用双母线接线。
在采用单母线、分段单母线或双母的35~110kV主接线中,当不允许停电检修断路器时,可设置旁路设施。
故预选方案为:
双母线接线和单母线分段接线。
方案一、双母线接线
1、优点:
1)、供电可靠,通过两组母线隔离开关的倒换操作,可以轮流
检修一组导线而不致使供电中断,一组母线故障后,能迅速恢复供电,检修任一回路母线隔离开关,只停该回路。
2)、调度灵活,各个电源和各个回路负荷可任意切换,分配到任意母线上工作,能够灵活地适应系统中各种运行方式调度和系统潮流变化的需要。
3)、扩建方便,向双母线的左右任何一个方向扩建,均不影响,两组母线的电源和负荷均匀分配,不会引起原有回路的停电。
当有双回架空线路时,可以顺序布置,以致连接不同的母线时,不会如单母线分
段那样导致出线交叉跨越。
4)、便于实验,当个别回路需要单独进行实验时,可将该回路分开,单独接至一组母线上。
2、缺点:
1)、增加一组母线和每回路就需增加一组母线隔离开关。
2)、当母线故障或检修时,隔离开关作为倒换操作电器,容易误操作。
为了避免隔离开关误操作,需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。
3、适用范围:
1)、6-10KV,配电装置,当短路电流较大,需要加装电抗器。
2)、35-63KV,回路总数超过8回,或连接电源较多,回路负荷较大时。
3)、110-220KV,出线回路在5回及以上时;
或当110-220KV
配电装置,在系统中居重要地位,出线回路数为4回及以上时。
图3.1双母线接线
方案二、单母线分段接线:
1)、用断路器把母线分段后,对重要负荷可以从不同段引出两个回路,提供双回路供电。
2)、安全性,可靠性高。
当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段切除,保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。
1)、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该段母线的回
路都要在检修期间停电。
2)、扩建时需要向两个方向均衡扩建,以保证负荷分配的均匀。
3)、当出线回路为双回路时,常使母线出线交叉跨越。
1)、6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时。
2)、35-63KV配电装置出线回路数为4-8回时。
3)、110-220KV配电装置出线回路数为3-4回时。
图3.2单母线分段接线
方案比较:
方案一相对方案二调度灵活。
各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上,所以当该母线或母线隔离开关故障或检修时,该母线上的回路不需要停电,保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。
通过对以上两种方案比较,结合现代科学进步,新型断路器的停电检修周期延长,没有必要考虑停电检修断路器,结合经济建设的需要,在满足要求的前提下,尽可能节约设备的投资故待设计的变电站110kV接线选取方案二,单母线接线,即能满足要求。
在技术上和经济上第二种方案明显合理,鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性。
经综合分析,决定选第二种方案为设计的最终方案。
结论:
110kV侧采用单母线分段接线
3.335kV侧主接线方案选取
本变电站35kV线路有8回,可选择双母线接线或单母线分段带旁路母线接线两种方案,根据本地区电网特点,本变电站电源主要集中在35kV侧,不允许停电检修断路器,需设置旁路设施。
方案一供电可靠、调度灵活,但是倒闸操作复杂,容易误操作,占地面积大,设备多,配电装置复杂,投资大。
方案二具有良好的经济性,供电可靠性也能满足要求,故35kV侧接线采用方案二。
单母线分段带旁路母线接线。
图3.3双母线接线
方案二简单清晰,操作方便,不易误操作,设备少,投资小,占地面积小,旁路断路器可以代替出线断路器,进行不停电检修出线断路器,保证重要回路特别是电源回路不停电。
图3.4单母线分段带旁路母线接线
第4章
短路计算
4.1短路计算的原因与目的
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- kVkV 变电站 电气 接线 设计方案