110KV终端变电站电气部分设计Word文件下载.docx
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零序阻抗:
X=0.048
线路阻抗:
X=0.4欧/km
X0=3.5X
1.35kv金磨线磨料厂7500kva
磨具厂10050kva
2.35kv花纱线砂轮厂12600kva
金钢玉厂7030kva
棕钢玉厂2715kva
水泥厂1600kva
3.10kv金华线198台配电变压器2155kva
1.2负荷计算
要选择主变压器和站用变压器的容量,确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。
首先必须要计算各侧的负荷,包括站用电负荷(动力负荷和照明负荷)、10kV负荷、35kV负荷。
由公式
式中
——某电压等级的计算负荷
——同时系数(35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各负荷与10kV各负荷之间取0.9、站用负荷取0.85)
а%——该电压等级电网的线损率,一般取5%
P、cos
——各用户的负荷和功率因数
(由于任务书已给出该变电所主变为:
两台50MVA故负荷不再做计算,只校验其容量是否满足要求。
)
1.2.110kV负荷计算
S10KV==2155kva
1.2.235kV负荷计算
S35KV=7500+10050+12600+7030+2715+1600=41495kva
SΣ=2155+41495=43650=44MVA
可见,任务书所给变压器容量符合要求。
1.3主变压器的选择
1.3.1主变压器的选择
变电所主变压器容量一般应按5-10年规划负荷来选择。
根据城市规划,负荷性质,电网结构等综合考虑确定其容量。
对于重要变电所应考虑以1台主变压器停运时其余变压器容量在计及负荷能力允许时间内,应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电。
对于一般变电所,当一台主变停运时,其余变压器的容量应能满足全部负荷的70%-80%,在目前实际的运行情况变电所中一般均是采用两台变压器互为暗备用并联运行。
变压器容量首先应满足在
下,变压器能够可靠运行。
对于单台:
≥
对于两台并联运行:
+
>
变压器除满足以上要求外还需要考虑变电所发展和调整的需要,并考虑5-10年的规划,并留有一定的裕量并满足变压器经济运行的条件。
根据现实运行的经验,一般是采用两台变压器互为备用。
对于两台互为备用并联运行的变压器,变电所通常采用两台等容量的变压器,单台变压器容量视它们的备用方式而定:
暗备用:
两台变压器同时投入运行,正常情况下每台变压器各承担负荷的50%,此时,变压器的容量应按变压器最大负荷的70%选择,其有显著的优势:
1.正常情况下,变压器的最大负荷率为70%,符合变压器经济运行并留有一定的裕量。
2.若一台变压器故障,另一台变压器可以在承担全部最大负荷下(过负荷40%)继续运行一段时间。
这段时间完全有可能调整生产,切除不重要负荷,保证重要负荷的正常供电。
这种暗备用的运行方式具有投资省,能耗小的特点,在实际中得到广泛应用。
明备用:
一台变压器工作,另一台变压器停止运行作为备用。
此时,两台变压器按最大负荷时变压器负荷率为100%考虑,较暗备用能耗大,投资大,故在实际中不常采用。
变压器选择方法:
根据负荷计算出的
,由于采用两台变压器互为暗备用并联运行,单台变压器容量按70%*
选择,并考虑5-10年规划,留有15%的发展余地。
一、主变台数的确定
对于大城市郊区的一次变电所,在中、低压侧已构成环网的情况下,变电所以装设两台主变压器为宜。
此设计中的变电所符合此情况,故主变设为两台。
二、主变容量的确定
1、主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择,并适当考虑到远期10-20年负荷发展。
对城郊变电所,主变压器容量应与城市规划相结合。
2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。
对于有重要负荷的变电所,应考虑到当一台主变压器停运时,其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷;
对一般性变电所,
当一台主变压器停运时,其余变压器容量应能保证全部负荷的70%-80%。
此变电所是一般性变电所。
有以上规程可知,此变电所单台主变的容量为:
S=ΣS2*0.8=43174.3*0.8=34539.48KVA
所以应选容量为40000KVA的主变压器。
三、主变相数选择
1、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。
2、当不受运输条件限制时,在330KV及以下的发电厂和变电所,均应采用三相变压器。
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,故有以上规程可知,此变电所的主变应采用三相变压器。
四、主变绕组数量
1)、在具有三种电压的变电所中,如通过主变压器各侧的功率均达到该变压器容量的15%以上,或低压侧虽无负荷,但在变电所内需装设无功补偿装备时,主变压器宜采用三绕组变压器。
根据以上规程,计算主变各侧的功率与该主变容量的比值:
高压侧:
K1=(35600+9800)*0.8/40000=0.9>
0.15
中压侧:
K2=35600*0.8/4000=0.7>
低压侧:
K3=9800*0.8/40000=0.2>
由以上可知此变电所中的主变应采用三绕组。
五、主变绕组连接方式
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接地。
35KV及以下电压,变压器绕组都采用△连接。
有以上知,此变电站110KV侧采用Y0接线
35KV侧采用Y连接,10KV侧采用△接线
主变中性点的接地方式:
选择电力网中性点接送地方式是一个综合问题。
它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关,直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰。
主要接地方式有:
中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地。
电力网中性点的接地方式,决定了变压器中性点的接地方式。
电力网中性点接地与否,
决定于主变压器中性点运行方式。
35KV系统,IC<
=10A;
10KV系统;
IC<
=30A(采用中性点不接地的运行方式)
35KV:
Ic=UL/350=35*(15+8+10*2+7*2+11)/350=6.8A<
10A
10KV:
Ic=10*(5*3+7*2+4+5+7*2)/350+10*(2*2+3)/10=8.2A<
30A
所以在本设计中110KV采用中性点直接接地方式
35、10KV采用中性点不接地方式
六、主变的调压方式
《电力工程电气设计手册》(电器一次部分)第五章第三节规定:
调压方式变压器的电压调整是用分解开关切换变压器的分接头,从而改变变压器比来实现的。
切换方式有两种:
不带电切换,称为无励磁调压,调压范围通常在+5%以内,另一种是带负荷切换,称为有栽调压,调压范围可达到+30%。
对于110KV及以下的变压器,以考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。
由以上知,此变电所的主变压器采用有载调压方式。
七、变压器冷却方式选择
参考《电力工程电气设计手册》(电器一次部分)第五章第四节
主变一般的冷却方式有:
自然风冷却;
强迫有循环风冷却;
强迫油循环水冷却;
强迫、导向油循环冷却。
小容量变压器一般采用自然风冷却。
大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却方式。
故此变电所中的主变采用强迫油循环风冷却方式。
附:
主变型号的表示方法
第一段:
汉语拼音组合表示变压器型号及材料
第一部分:
相数S----三相;
D------单相
第二部分:
冷却方式J----油浸自冷;
F----油浸风冷;
S----油浸水冷;
G----干式;
N----氮气冷却;
FP----强迫油循环风冷却;
SP----强迫油循环水冷却
本设计中主变的型号是:
SFPS7—50000/110
表1-1SFPS7—50000/110型变压器技术参数
型号
额定容量KVA
高压KV
高压分接范围
50000
110
110±
2*2.5%
空载损耗KW
空载电流I%
联结组标号
阻抗电压
65
250
Yn,yn0,d11
高中:
10.5
高低:
18
中低:
6.5
1.3.2站用变台数、容量和型式的确定
站用变台数的确定
对大中型变电站,通常装设两台站用变压器。
因站用负荷较重要,考虑到该变电站具有两台主变压器和两段10kV母线,为提高站用电的可靠性和灵活性,所以装设两台站用变压器,并采用暗备用的方式。
站用变容量的确定
站用变压器容量选择的要求:
站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度,以备加接临时负荷之用。
考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式,正常情况下为单台变压器运行。
每台工作变压器在不满载状态下运行,当任意一台变压器因故障被断开后,其站用负荷则由完好的站用变压器承担。
S站=96.075/(1-10%)
=106KVA
站用变型式的选择
考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备
逐步向无油化过渡的目标,可选用干式变压器。
故站用变参数如下:
电压组合
连接组标号
空载损耗
负载损耗
空载电流
高压
低压
S9-200/10
10;
6.3;
6
±
5%
0.4
Y,yn0
0.48
2.6
1.3
4
因本站有许多无功负荷,且离发电厂较近,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。
根据设计规范第3.7.1条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。
《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。
2.1电气主接线的设计原则
应根据变电所在电力系统的地位和作用,首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。
根据规划容量,本期建设规模,输送电压等级,进出线回路数,供电负荷的重要性,保证供电平衡,电力系统线路容量,电气设备性能和周围环境及自动化规划与等级条件确定,应满足可靠性、灵活性、经济性的要求。
2.2设计方案进行比较
一、110KV侧主接线的设计
110KV侧设计回路数为2回
由《电力工程电气设计手册》可知:
110KV侧配电装置宜采用
单母线分段的接线方式。
110KV侧采用单母线分段的接线方式,有下列优点:
(1)供电可靠性:
当一组母线停电或故障时,不影响另一组母线供电;
(2)调度灵活,任一电源消失时,可用另一电源带两段母线:
(3)扩建方便;
(4)在保证可靠性和灵活性的基础上,较经济。
故110KV侧采用单母分段的连接方式。
二、35KV侧主接线的设计
35KV侧出线回路数为6回
当35—63KV配电装置出线回路数为4—8回,
采用单母分段连接,当连接的电源较多,负
荷较大时也可采用双母线接线。
三、10KV侧主接线的设计
10KV侧出线回路数为20回
当6—10KV配电装置出线回路数为6回及以上时采用单母分段连接
故10KV采用单母分段连接
由以上可知,此变电站的主接线有两种方案
方案一:
110KV侧采用单母分段的连接方式,35KV侧采用单母分段连接,10KV侧采用单母分段连接。
方案二:
110KV侧采用单母分段的连接方式,35KV侧采用双母线连接,10KV侧采用单母分段连接。
此两种方案的比较
方案一110KV侧采用单母分段的连接方式,供电可靠、调度灵活、扩建方便,35KV、10KV采用单母分段连线,对重要用户可从不同段引出两个回路,当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障切除,保证正常母线供电不间断,所以此方案同时兼顾了可靠性,灵活性,经济性的要求。
方案二虽供电更可靠,调度更灵活,但与方案一相比较,设备增多,配电装置布置复杂,投资和占地面增大,而且,当母线故障或检修时,隔离开关作为操作电器使用,容易误操作。
由以上可知,在本设计中采用第一种接线,即110KV侧采用单母分段的连接方式,35KV侧采用单母分段连线,10KV侧采用单母分段连接。
3.1短路电流计算的目的
在发电厂、变电所的电气设计中,短路电流计算是其中的一个重要环节,也是电气设计的主要计算项目,其目的有以下几个方面:
1.在选择电气主接线时,为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措施等均要进行必要的短路电流计算。
2.在选择电气设备时,如高压断路器,隔离开关等,为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。
例如:
计算某一时刻的短路电流有效值,用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值。
计算短路后较长时间短路电流有效值,用以校验设备的热稳定;
计算短路电流的冲击值,用以校验设备的动稳定。
3.在计算屋外高压配电装置时,需要短路条件校验的相间和相对地的距离。
在选择继电保护方式和进行整定计算时,需要以各种短路时的短路电流为依据。
4.接地装置的设计,也需要短路电流计算。
在验算导线和电气设备时所用的短路电流一般有以下规定
(1)计算的基本情况
电力系统中所有电源都在额定负荷下运行。
短路发生在短路电流最大的瞬间。
所有电源的电动势相同。
正常工作时三相系统对称运行。
应考虑对短路电流有影响的所有元件,但不考虑短路点的电弧电阻。
(2)接线方式:
计算短路电流时,所有的接线方式应是可能发生的最大短路电流的最大运行方式,而不能用在切换过程中可能出现并列运行的接线方式。
3.2短路电流计算过程
在本设计中短路电流计算采取实用计算曲线法,其具体步骤如下:
1.计算系统,线路,发电机在基准容量下的标幺值并绘制等值网络:
本设计选择基准容量
=100MVA,
=
发电机电抗,
略去网络各元件的电阻输电线路电容和变压器的励磁支路,只用其标幺值。
无限大功率电源内阻抗等于零,系统
/
略去负荷
2.按网络变换的原则,将网络中的电源合成为几组,每一组用一个等值发电机代表。
无限大系统另成一组。
求出各等值发电机对短路点的转移电抗,以及系统对短路点的转移电抗。
3.将求出的转移电抗按相应的等值发电机容量进行归算,便得到各等值发电机对短路点的计算电抗
。
4.进行化简,最终化成系统,发电机对短路点的等值电路。
对发电机求出的计算电抗
并查气轮机的
曲线查出等效电流标幺值
最终的短路电流为:
=(
)/(
×
/(
设基准容量:
,基准电压
则基准电流:
一、三相短路计算
解:
1.计算各阻抗标值
SFPS7—50000/110型变压器的阻抗电压(%):
Ud12%=10.5,Ud23%=6.5,Ud31%=18
2*20Km线路的电抗标值WL:
XL″=1/2×
XL×
(Sj/Se)=1/2×
0.4×
20(100/1102)=0.03
单台变压器:
Ud1%=1/2(Ud12%+Ud31%-Ud23%)=1/2(10.5+18-6.5)=11
Ud2%=1/2(Ud12%+Ud23%-Ud31%)=1/2(6.5+10.5-18)=-1
Ud3%=1/2(Ud23%+Ud31%-Ud12%)=1/2(18+6.5-10.5)=14
∴XT1*=(Ud1%/100)×
(Sj/SB)=(11/100)×
(100/120)=0.22
XT2*=(Ud2%/100)×
(Sj/SB)=(-1/100)×
(100/120)=-0.01
XT3*=(Ud3%/100)×
(Sj/SB)=(14/100)×
(100/120)=0.14
10KV
等值电路图:
等值电路图简化得:
2、110KV侧发生三相短路:
等值电路如下:
110KV
XL″/0.03
电抗的计算:
XΣ*=XL*=0.03
∴按无限大电源容量计算:
短路电流:
Ik*=1/XΣ*=1/0.03=33.3
Ik=Ik*×
SN/(31/2×
UN)=33.3×
100/(31/2×
115)=16.7A
∴冲击电流:
Ich=2.25×
Ik=2.55×
33.3=6.9A
短路容量:
Sd=31/2UN×
Ik=31/2×
115×
16.7=3326.4kVA
3、35KV侧发生三相短路时的计算:
XT1*/0.11
XT2*/-0.005
35KV
XΣ*=XL*+XT1*+XT2*=0.03+0.11-0.005=0.135
Ik*=1/XΣ*=1/0.135=7.4
UN)=7.4×
37)=11.6A
11.6=29.6A
37×
11.6=743.4kVA
4、10KV侧发生三相短路时的计算:
XT3*/0.07
XΣ*=XL*+XT1*+XT3*=0.03+0.11+0.07=0.21
Ik*=1/XΣ*=1/0.21=4.8
UN)=4.8×
10.5)=26.2A
26.2=66.8A
10.5×
26.2=476.5kVA
二.不对称短路电流计算
首先应计算出个元件序电抗的标值,拟定序网络图。
根据短路类型求得附加电抗X△*(n),然后在正序网路末端接入附加电抗X△*(n),然后按发生三项短路计算三项短路电流。
此三相短路电流就是短路点短路电流的正序分量。
将此正序分量乘以110KV母线侧发生接地短路正、负、零序网络图。
(1)正序电抗
三相短路是对称短路,短路电流只能正序分量。
所以,计算三相短路电流时所用各元件的电抗,便是它们的正序分量。
把各元件的电抗标么值标于图10中。
(2)负序分相
具有静止磁耦合的任何元件,如变压器、电抗器、架空线路、和电缆,在这些元件中,三相电流的相序改变时,并不改变相与相的互感,所以它们的负序电抗与正序电抗相等。
(3)零序电抗
架空线路的零序电抗是正序电抗的三倍,其它一样。
计算结果
短路电流
冲击电流
短路容量
110kv
16.7A
6.9A
3326.4kVA
35kv
11.6A
29.6A
743.4kVA
10kv
26.2A
66.8A
476.5kVA
4.1选择电气设备和母线的主要技术条件
(1)电压,其允许的最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压即电网电压,
(2)电流,其长期允许电流不得小于该回路的最大持续工作电流。
(3)机械荷载,电气设备的机械荷载安全系数有厂家提供,机械荷载须满足安装要求。
(4)短路稳定条件,导线或电气设备的动、热稳定及设备的开断电流,可按三相短路验算。
当单相、两相接地较三相短路严重时,应按严重情况验算。
绝缘水平,在工作电压及过电压的情况下,其内、外绝缘应保证必要的可靠性,电气设备的绝缘水平应符合国家标准的规定。
按当地环境条件校验电气设备,在选择电气设备或导体时要考虑设备安装地点的环境条件,如:
温度、日照、风速、冰雪、相对湿度、污秽、海拔、雨量,并根据环境条件校验。
校验电气设备的热稳定和开断能力时,要必须确定短路计算时间,验算热稳定的计算时间
为继电保护时间和
相应断路器全开断时间
之和。
4.2断路器,隔离开关的选择原则
断路器种类和型式选择:
按照断路器采用的灭弧介质可以分为油断路器,压缩空气断路器,六氟化硫断路器,真空断路器,随着开关技术的发展,现在变电所设计一般是采用六氟化硫断路器和真空
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