110kV变电站的设计毕业设计Word文件下载.docx
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第五章各级配电装置的配置及接地装置.........................................14
5.1配电装置...........................................................14
5.2接地装置...........................................................15
第六章短路电流计算的目的及结果.............................................16
6.1短路电流计算的目的.................................................16
6.2计算结果...........................................................16
第七章电气设备选择.........................................................17
7.1电气设备选择的概述.................................................17
7.2110kV侧断路器的选择...............................................18
7.3110kV隔离开关的选择................................................19
7.4敞露母线的选择.....................................................19
7.5110kV电流互感器的选择.............................................19
7.6电压互感器的选择...................................................20
7.7高压开关柜的选择...................................................20
第八章继电保护规划及整定...................................................24
8.1主变压器保护规划与整定.............................................24
8.2线路保护的规划.....................................................24
8.3母线保护规划.......................................................25
第九章变电站的站用电.......................................................26
第二部分计算说明书..........................................................27
第一章三相短路计算.........................................................27
1.1计算各阻抗标值.....................................................27
1.2110kV侧发生三相短路时的计算.......................................28
1.335kV侧发生三相短路时的计算.........................................29
1.410kV侧发生三相短路时的计算.........................................30
第二章不对称短路电流计算...................................................32
2.1各元件的序电抗.....................................................33
2.2两相短路...........................................................33
2.3单相短路...........................................................34
2.4两相接地故障.......................................................35
结束语.......................................................................32
参考文献.....................................................................32
标题
本设计根据本专业的内容,通过所学知识,对110kV变电所进行了设计和说明。
摘要
本设计首先根据《毕业综合实践与设计》指导书的内容,拟题目,方案。
通过所学知识,参考相关资料进行设计。
分析负荷发展趋势,从负荷增长方面阐述了建站的必要性,然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑,并通过对负荷资料的分析,从安全、经济及可靠性方面考虑,确定了110kV、35kV、10kV的主接线,然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器的台数、容量及型号,最后根据短路电流的计算结果,对主要电气设备进行了选择,从而完成了110kV降压变电站部分的设计。
在设计中,用到的知识要点和选用规则条件,并配以相应的计算,以达到对设计思路的进一步剖析,使设计内容更通俗易懂,为保证知识理论的严密性,参考了大量的相关的理论知识书籍,精心摘选,保证语言上的简明扼要,通俗易懂,并提高设计本身的可读性,保证了设计的质量。
关键词:
变电站;
变压器;
接线
1负荷分析
1.1负荷的分类
1.1.1一级负荷
中断供电将造成人身伤亡或重大设计破坏,且难以挽回,带来极大的政治、经济损失,属于一级负荷。
一级负荷要求有两个独立电源供电。
1.1.2二级负荷
中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱,且较长时间才能恢复,或大量产品报废,重要产品大量减产,属于二级负荷。
二级负荷应有两回线路供电。
但当有两回线路有困难时(如边远地区),允许有一回专用架空线路供电。
1.1.3三级负荷
不属于一级和二级的一般电力负荷。
三级负荷对供电无特殊要求,允许较长时间停电,可用单回线路供电。
1.2负荷曲线与最大负荷利用时间
1.2.1.负荷曲线
由于用户用电的随机性,电力系统的负荷是时刻在变化者的,相应的电力系统的功率分布、母线电压、功率损耗以及电能损耗等也在变化。
因此,在分析计算电力系统的上述运行参数时,首先必须了解负荷随时间的变化规律。
用户、变电站、发电厂及电力系统的负荷随时间变化的规律,通常以负荷曲线来表示。
一般用直角坐标系的横坐标表示时间,以小时、日、月等为单位;
纵坐标表示有功功率、无功功率、视在功率或电流。
为了简化计算和便于在运行中绘制负荷曲线,常把连续变化的负荷看成在测量的那一小段时间内不变,因此,负荷曲线常被绘成阶梯性。
知道了整个电力系统的日负荷曲线,电力系统的调度管理部门就可以据此制定日发电计划。
1.2.2.最大负荷利用时间
将用户全年所取用的电能与一年内的最大负荷相比,所得的时间称为用户最大负荷利用时间。
1.3本设计中的负荷分析
市、镇变1、2:
市、镇变担负着对所辖区域的电力供应,若中断供电将会带来大面积停电,所以应属于一级负荷。
钢厂变:
钢厂变负责向钢厂供电,若钢厂变一旦停电可能造成设备损坏,所以应属于一级负荷。
化肥厂:
化肥厂的生产过程伴随着许多化学反应过程,一旦电力供应中止了就会造成产品报废,造成极大的经济损失,所以应属于一级负荷。
纺织厂1、2:
若中断纺织厂的电力供应,就会造成跳线,打结,从而使产品不合格,所以应属于二级负荷。
面粉厂:
若中断供电,影响不大,所以应属于三级负荷。
1.4本设计中的负荷情况
电压
负荷
名称
每回最大
负荷(KW)
功率
因数
回路数
供电
方式
线路
长度(KM)
35kV
乡镇变1
乡镇变2
钢厂变
6000
7000
10000
0.9
0.92
0.85
1
2
架空
15
8
11
10kV
化肥厂
纺织厂1
纺织厂2
面粉厂
5000
3000
2000
700
0.88
10
7
4
5
1.535kV及10kV各侧的负荷大小
1.35kV侧
∑P1=6000+7000+10000×
2=23000KW
∑Q1=6000×
0.48+7000×
0.426+10000×
0.62×
2=18262Kvar
2.10kV侧
∑P2=5000×
2+3000×
2+2000+700=18700KW
∑Q2=5000×
0.48×
2+3000×
0.54×
2+2000×
0.54+700×
0.48=9456Kvar
∑P=∑P1+∑P2=23000KW+18700KW=41700KW
∑Q=∑Q1+∑Q2=18262Kvar+9456Kvar=27718Kvar
所以:
∑S=(417002+277182)1/2=50072KVA
2主变压器的选择
2.1主变台数的确定
对于大城市郊区的一次变电站,在中、低压侧已构成环网的情况下,变电站应装设两台主变压器为宜。
此设计中的变电站符合此情况,故主变设计为两台。
2.2主变容量的确定
(1)主变压器容量一般按变电站建成后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。
对城郊变电站,主变压器容量应与城市规划相结合。
(2)根据变电站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站,应考虑当有一台主变压器停运时,其余变压器容量在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;
对一般性变电站,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%。
此变电站是一般性变电站。
由以上规程可知,此变电站单台主变的容量为:
S=∑S×
0.8=50072×
0.8=40057.8KVA
所以应选容量为40000KVA的主变压器。
2.3主变相数选择
(1)主变压器采用三相还是单相,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站,均应采用三相变压器。
社会日新月异,但今天科技已十分进步,变压器的制造、运输等已不成问题,故由以上规程可知,此变电站的主变应采用三相变压器。
2.4主变绕组数量
在具有三种电压的变电站中,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,但在变电站内需装设无功补偿装备时,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=(23000+13700)×
0.8/40000=0.7>0.15
中压侧:
K2=23000×
0.8/40000=0.46>0.15
低压侧:
K3=13700×
0.8/40000=0.27>0.15
由以上可知此变电站中的主变应采用三绕组。
2.5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圈接地。
35kV及以下电压,变压器绕组都采用△连接。
由以上可知,此变电站110kV侧采用Y0接线。
35kV侧采用Y接线。
10kV侧采用△接线。
主变中性点的接线方式:
选择电力网中性点的接线方式是一个综合问题。
它与电压等级、单相接地短路电流、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,决定了变压器的中性点接地方式。
电力网中性点接地方式与否,决定与主变压器中性点的接地方式。
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。
2.6主变的调压方式
调压变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头,从而改变变压器变比来实现的。
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,称为有载调压,调压范围可达到±
30%。
对于110kV及以上的变压器,以考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。
由以上可知,此变电站的主变压器采用有载调压方式。
2.7变压器冷却方式的选择
主变一般的冷却方式有:
自然风冷却;
强迫油循环风冷却;
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;
PE-----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:
SFPSL-40000/110
3无功补偿装置的选择
3.1补偿装置的意义
无功补偿可以保证电压质量、减少网络中的有功功率的损耗和电压损耗,同时对增强系统的稳定性有重要意义。
3.2无功补偿装置类型的选择
(1)无功补偿装置的类型
无功补偿装置可分为两大类:
串联补偿装置和并联补偿装置。
目前常用的补偿装置有:
静止补偿器、同步调相机、并联电容器。
(2)常用的三种补偿装置的比较及选择
这三种无功补偿装置都是直接或者通过变压器并接于需要补偿无功的变配电站的母线上。
3.2.1同步调相机:
同步调相机相当于空载运行的同步发电机在过励磁时运行,它向系统提供无功功率而起到无功电源的作用,可提高系统电压。
装有自动励磁调节装置的同步调相机,能根据装设地点电压的数值平滑地改变输出或汲取的无功功率,进行电压调节。
特别是有强行励磁装置时,在系统故障情况下,还能调节系统电压,有利于提高系统的稳定性。
但是同步调相机是旋转机械,运行维护比较复杂。
它的有功功率损耗较大。
小容量的同步调相机每千伏安容量的投入费用也比较大。
故同步调相机宜于大容量集中使用,容量小于5MVA的一般不装设。
在我国,同步调相机常安装在枢纽变电站,以便平滑调节电压和提高系统稳定性。
3.2.2静止补偿器:
静止补偿器由电力容器与可调电抗器并联组成。
电容器可发出无功功率,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,来调节静止补偿器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、调节性强、使用方便、经济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作电源不能作负荷,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,故在本设计中不宜采用)。
3.2.3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站母线上。
它所提供的无功功率值与所在节点的电压成正比。
电力电容器的装设容量可大可小,而且即可集中安装,又可分散装设,运行时功率损耗亦较小。
因此,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。
3.3无功补偿装置容量的确定
现场经验一般按主变容量的10%-40%来确定无功补偿装置的容量。
此设计中主变容量为40000KVA。
故并联电容器的容量为4000KVA-12000KVA为宜,此设计中取12000KVA。
3.4并联电容器装置的分组
3.4.1分组原则
1并联电容器装置的分组主要由专业系统根据电压波动、负荷变化、谐波含量等因素确定。
2对于单独补偿的某台设备,例如电动机、小容量变压器等用的并联电容器装置,不必分组,可直接与设备相联结,并与该设备同时切换。
对于110kV-220kV主变带有载调压装置的变电站,应按有载调压分组,并按对电压或功率的要求实行自动切换。
3终端变电站的并联电容器设备,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切换。
切换任一组电容器时引起的电压波动不应超过2.5%。
3.4.2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、带总断路器的等差级数容量分组。
2各种分组方式比较
1)等差容量分组方式:
由于其分组容量之间成等差级数关系,从而并联电容器装置不同切换方式得到多种容量组合。
即可用比等容量分组方式少的分组数目,达到更多种容量组合的要求,从而节约了回路设备数。
但会在改变容量组合的操作过程中,引起无功补偿功率较大的变化,并可能使分组容量较小的分组断路器频繁操作,断路器的检修间隔缩短,从而使电容器组退出运行的可能性增加。
因而应用范围有限。
2)带总断路器的等差级数容量分组方式:
带总断路器的等差级数容量分组,当某一并联电容器组因短路故障切除时,将造成整个并联电容器装置退出运行。
3)等容量分组方式,是应用较多的分组方式。
综上所述,在本设计中,无功补偿装置分组方式采用等容量分组方式。
3.5并联电容器装置的接线
并联电容器装置的基本接线分为星形(Y)和三角形(△)两种。
经常使用的还有由星形派生出来的双星形,在某种场合下,也采用由三角形派生出来的双三角形。
本设计中用采用双星形接线。
因为双星形接线更简单,而且可靠性、灵敏性更高,对电网通讯不会造成干扰,适用于10kV及以上的大容量并联电容器组。
中性点接地方式:
对该变电站进行无功补偿,主要是补偿主变和负荷的无功功率,因此并联电容器装置装设在变电站低压侧,故采用中性点不接地方式。
4电气主接线的初步设计及方案选择
4.1电气主接
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- 110 kV 变电站 设计 毕业设计