某220KV区域性变电所一次系统初步设计Word格式文档下载.docx
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4.1作出系统的简化等值电路图……………………………………………10
4.2系统的参数计算…………………………………………………………………11
4.3短路点的选择…………………………………………………………………11
4.4计算短路电流…………………………………………………………………13
5电气设备的选择…………………………………………………………………17
5.1变压器变压器的选择……………………………………………………………17
5.2主要电气设备的选择……………………………………………………………18
6防雷保护与接地……………………………………………………………28
6.1防雷保护……………………………………………………………………28
6.2接地装置………………………………………………………………………30
结论……………………………………………………………………………………31
致谢…………………………………………………………………………………32
参考文献……………………………………………………………………………33
附:
主接线图一份
1引言
电力工业是国民经济的重要部门之一,它是负责把自然界提供的能源转换为供人们直接使用的电能的产业。
它即为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供不可少的动力,又和广大人民群众的日常生活有着密切的关系。
电力是工业的先行。
电力工业的发展必须优先于其他的工业部门,整个国民经济才能不断前进。
本毕业设计是在完成本专业所有课程后进行的综合能力考核。
通过对原始资料的分析、主接线的选择及比较、短路电流的计算、主要电器设备的选择及校验、线路图的绘制以及避雷器针高度的选择等步骤、最终确定了220kV变电站所需的主要电器设备、主接线图以及变电站防雷保护方案。
通过本次毕业设计,达到了巩固“发电厂电气部分”课程的理论知识,掌握变电站电气部分和防雷保护设计的基本方法,体验和巩固我们所学的专业基础和专业知识的水平和能力,培养我们运用所学知识去分析和解决与本专业相关的实际问题,培养我们独立分析和解决问题的能力的目的。
务求使
我们更加熟悉电气主接线,电力系统的潮流及短路计算以及各种电力手册及其电力专业工具书的使用,掌握变电站电气部分和防雷保护设计的基本方法,并在设计中增新、拓宽。
提高专业知识,拓宽、提高专业知识,完善知识结构,开发创造型思维,提高专业技术水平和管理,增强计算机应用能力,成为一专多能的高层次复合型人才。
关键词:
220KV变电所,一次系统,设计
1INTRODUCTION
Thepowerindustryisanimportantsectorofnationaleconomy,whichisresponsibleforthenaturalworldtoprovideenergyforpeopleconvertedtodirecttheuseofthepowerindustry.Itisthemodernindustry,modernagriculture,modernscienceandtechnologyandmodernnationaldefenseprovidestheessentialdrivingforce,andthebroadmassesofthepeople'
sdailylifearecloselyrelated.Electricityisthefirstindustry.Thepowerindustrymustbegivenpriorityinthedevelopmentofotherindustrialsectors,theentirenationaleconomytocontinuallyadvance.
Thegraduationprojectisthecompletionofalltheprofessionalcoursesforthecomprehensivecapacityassessment.Basedontheanalysisofrawdata,themaincableandthechoiceofcomparison,short-circuitcurrentcalculation,themainelectricalequipmentselectionandvalidation,routemapandthemappingArresterpinhighdegreeofchoice,suchasstepstofinalizethe220kVsubstationforthemainElectricalequipment,wiringdiagramandthemainsubstationlightningprotectionprogramme.Throughthisgraduatedesign,toconsolidatethe"
electricpowerplantsofthe"
courseoftheoreticalknowledge,masterelectricalsubstationandpartofthebasicdesignoflightningprotectionmethods,andconsolidateourexperienceoftheprofessionalbasisandthelevelofexpertiseandcapacity,Trainingbytheknowledgeweusetoanalyzeandsolvetheprofessionalandpracticalissuesrelatedtocultivateourindependentanalysisandproblem-solvingabilitiesofpurpose.Sothat
Webecomemorefamiliarwiththemainelectricalwiring,powersystemsandthetrendofelectricityshort-circuitcalculationsandvariousprofessionalpowertoolsandmanualsontheuse,controloftheelectricalsubstationandthebasicdesignoflightningprotectionmethods,andbythedesignofthenew,widened.Improvingprofessionalknowledgeandbroadenandenhanceexpertiseandimprovetheknowledgestructure,thedevelopmentofcreativethinking,improvetheprofessionalandtechnicallevelsandmanagement,enhancedcomputercapabilities,ahigh-levelYizhuanduonengcompoundtalents.
Keywords:
220KVsubstations,asystemdesign
2设计任务
本次所设计的课题是某220KV变电所电气初步设计,该变电所是一个地区性重要的降压变电所,它主要担任220KV及100KV两电压等级功率交换,把接受功率全部送往110KV侧线路。
本所位于市郊区,稻田、丘陵,所址工程情况良好,处于地区网络枢纽点上,具有220KV、110KV、及10KV三个电压等级,220KV侧以接受功率为主,10KV主要用于所用电以及无功补偿。
2.1变电所的规模
本期工程220KV出线本期5回,最终8回;
110KV出线共10回,一次建成。
所用电按调相机的拖动设备为主来考虑。
220KV系统负荷功率因数为0.9,最大负荷利用小时数为5300小时,同时率为0.9。
110KV的最大地区负荷,近期为150MW,远期300MW,负荷功率因数为0.85,最大负荷利用小时数为5300小时,同时率为0.9。
2.2、系统计算资料
系统阻抗,当取基准容量SB=100MVA,基准电压UB为各级电压平均值(230,115,37,10.5……)时,两级电系统的远景阻抗标幺值如下图所示
两系统联络阻抗按远
景三台变电压器的总阻抗考虑
2.3、所址情况
变电所所在地为平原地区,无高产农作物,土壤电阻率为0.8×
104Ω.cm,年雷暴日为65天,历年最高气温为38.5。
C。
2.4、其他
所用负荷按典型所用电考虑。
2.5、设计作务
1、变电所电气主接线图设计。
2、短路电流计算,
3、电气主接线图中的设备配置,
4、主要电气设备选择,断路器选择,隔离开关选择,互感器选择;
5、配电装置选择。
2.6设计成品
1、设计说明书、计算书;
2、电气设计接线图一份;
2.7设计依据
1、规程(包括《变电所(或发电厂)设计技术规程》、《电气测量仪表装置设计技术规程》等);
2、《电力工程设计手册》1册,《电力工业常用设备用册》,《发电厂电气部分》教材等。
3变电所电气主接线的确定
3.1.1选择主接线的分析
主接线是变电所电气设计的首要部分,它是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路,也是构成电力系统的重要环节。
主接线的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。
因此,必须正确处理好各方面的关系。
我国《变电所设计技术规程》SDJ2-79规定:
变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定,并且满足运行可靠,简单灵活、操作方便和节约投资等要求,便于扩建。
一、可靠性:
安全可靠是电力生产的首要任务,保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求,而且也是电力生产和分配的首要要求。
1、主接线可靠性的具体要求:
(1)断路器检修时,不宜影响对系统的供电;
(2)断路器或母线故障以及母线检修时,尽量减少停运的回路数和停运时间,并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电;
(3)尽量避免变电所全部停运的可靠性。
二、灵活性:
主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。
(1)为了调度的目的,可以灵活地操作,投入或切除某些变压器及线路,调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式,检修方式以及特殊运行方式下的调度要求;
(2)为了检修的目的:
可以方便地停运断路器,母线及继电保护设备,进行安全检修,而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电;
(3)为了扩建的目的:
可以容易地从初期过渡到其最终接线,使在扩建过渡时,无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。
三、经济性:
主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。
(1)投资省:
主接线应简单清晰,以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资,要能使控制保护不过复杂,以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资;
要能限制短路电流,以便选择价格合理的电气设备或轻型电器;
在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器;
(2)占地面积小,主接线要为配电装置布置创造条件,以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。
在不受运输条件许可,都采用三相变压器,以简化布置。
(3)电能损失少:
经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量,避免两次变压而增加电能损失。
3.1.2主接线方案的比较
(一)单母线接线如下:
(图2-1)
图2-1
(1)优点:
接线简单清晰,设备少,操作方便,便于扩建和采用成套配电装置。
(2)缺点:
不够灵活可靠,任一元件故障或检修,均需使整个配电装置停电。
(3)使用范围:
一般适应一台主变的以下情况。
A、6~10KV配电装置的出线回路数不超过5回。
B、35~63KV配电装置的出线回路数不超过3回。
C、110KV~220KV配电装置的出线路数不超过2回。
(二)单母线分段接线如下所示:
(图2-2)
图2-2
母线分段后,对主要用户可从不同段供电,保证供电的可靠性,另外,当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段切除,保证正常段母线不间断供电。
当母线故障时,该段母线的回路都要停电,同时扩建时需向两个方向均衡扩建。
(3)适用范围:
A、6-10KV配电装置的出线回路数为6回及以上时。
B、35-63KV配电装置的出线回路数为4~8回时。
C、110KV~220KV配电装置的出线路数为3~4回时。
(三)双母线接线如下所示:
(图2-3)
图2-3
具有供电可靠,调度灵活,扩建方便,便于试验。
增加一组母线,每一回路增加一组母线隔离开关,从而增加投资,也容易造成误操作。
A、6~10KV配电装置当短路电流较大,出线需要装设电抗器时。
B、35~63KV配电装置的出线回路数超过8回路时。
C、110KV~220KV配电装置的出线回路数为5回及以上时。
(四)需装设专用旁路断路器情况:
(1)当110KV出线为7回一级以上,220KV出线为5回及以上时。
(2)对于在系统中居重要地位的配电装置,110KV出线为6回以上,220KV出线为4回及以上时。
根据以上几种主接线方式,并结合待建变电所的实际,现对各电压等级采取的主接线方式作如下分述:
1)220KV、110KV都采用双母带旁路,并且设计专用的旁路断路器,使检修或故障时,不致破坏双母接线的固有运行方式,及不致影响停电。
2)10KV虽无出线,但为了满足所用电的可靠性,有用装设两台所用变压器,为互备方式运行,其接线方式为单母分段接线方式。
其接线方式的特点:
1)双母带旁母,并设专用的旁路断路器,其经济性相对来是提高了,但是保证了各段出线断路器检修和事故不致影响供电的情况下,而且也不会破双母运行的特性,继电保护也比较容易配合,相对来可靠性即提高了。
2)10KV为了保证所用电可以从不同段两出线取得电源,同时一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段切除,保证正常段母线不间断供电。
3.2所用变压器容量的选择计算
名称第一段母线容量(KW)第二段母线容量(KW)
变压器修理动力P134.29
其他动力P242.646.9
变电所空调动车P31515
电热P443.843.92
照明P527.1327.57
调相机拖动设备P6
∵S=K∑P1+∑P2
即第一段母线总容量:
S1=0.85(P1+P2+P3)+P4+P5
=0.85(34.29+42.6+15)+43.8+27.13=149KVA
第二段母线总容量:
S2=0.85(P2+P3)+P4+P5
=0.85(46.9+15)+43.92+25.57=124.1KVA
故变电站所用变的总容量为:
S总=S1+S2
=149+124.1=273.1KVA
所以选择两台Sq-315/10型号的所用变互为备用
额定电压为10KV
阻抗电压(%)4
连接组标号:
Y/Y0-12
4、中性点接地方式
由于变电所选用的主变为无励磁调压自耦型三绕组变压器,根据设计手册规定,在电力系统采用自耦变压器后,其中性点必需直接接地或经小阻抗接地,以避免高压网络发生单相接地时,自耦变压器中压绕组出现过电压。
据此,系统高、中压侧采用中性点直接接地方式,低压侧采用不接地方式。
5、调压方式:
由于待建变电所为降压变电所,电网电压可能有较大的变化,同时,系统二级负荷比率较大,因此,为保证重要负荷的供电,根据设计规程,宜采用有载调压方式,因上,在主变选择时,应配置MR调压开关,以实现能带负荷进行调节。
四、冷却方式
采用冷却方式:
ONAN/ONAF
ONAN是自然油循环风冷;
ONAF是强迫油循环风冷
4短路电流计算
短路电流计算在变电所的电气设计中,是其中一个重要环节,计算短路电流是合理选取各种电气设备的前提条件,并将决定是否采用限制短路电流的措施,计算短路电流,应在最大运行方式下计算,并省略不重要的部分(如系统中的电阻,电容元件,变压器的励磁电流等)且系统正常工作时,三相对称故障时频率不变.
4.1作出系统的简化等值电路图(忽略负荷支路及线路的电容、电阻)
4.2短路点的选择
在每个电压等级选一个短路点,220kV电压等级选在d1点,110kV电压等级选在d2点,
4.3计算短路电流
系统三相短路时,流过短路点的短路电流最大,所以应计算三相短路时的电流。
附220kV短路电流计算:
1)在短路计算的基本假设前提下,选取SB=100MVA,VB=VAV
系统阻抗归算到基准容量:
SB=100MVA,由原始资料可知220KV侧系统阻抗为0.0328,110KV侧为0.0502,即系统图如下:
220KV
2、计算参数
由所选择变压器的参数可得
阻抗电压为高一中中一低高一低
%8-1018-2428-34
各绕组等值电抗
Vs(1-2)%取10%,Vs(2-3)%取20%,Vs(3-1)%取30%
Vs1%=(Vs(1-2)%+Vs(3-1)%-Vs(2-3)%)
=(10+30-20)=10
Vs2%=(Vs(1-2)%+Vs(2-3)%-Vs(3-1)%)
=(10+20-30)=0
Vs3%=(Vs(2-3)%+Vs(3-1)%-Vs(1-2)%)
=(20+30-10)=20
各绕组等值电抗标么值为:
X1=×
=×
=0.083
X2=×
=0
X3=×
=0.167
3、根据系统图可以制订系统网络图如下:
0.083
4、根据导值网络进行简化及计算
1)当220KV母线发生三相短路时即d1点短路
10KV母线侧固没有电源,无法向220KV侧提供短路电流,即可略去不计。
网络简化为图
(1)
d1
把X1∥X2∥X3计为X6即
X6=X1∥X2∥X3=0.083∥0.083∥0.083=0.028
把X4+X5计为X6即
X7=X5+X6
=0.0502+0.028=0.0782
Id1*=+
=43.28
换算到220KV短路电流有名值
I″=Id1*
=43.28×
=10.86KA
短路电流全电流最大有效值
Ich=1.51×
10.39=16.29KA
当不计周期分量衰减时
冲击电流ich=2.55I″=2.55×
10.86=27.69KA
短路容量S=VBI″=×
230×
10.86=4326.2MVA
(2)当110KV母线上发生三相短路时,即d2它的等值网络为:
d2
X6=X1∥X2∥X3==0.028
把X4+X6=X7即
X7=X4+X6=0.0328+0.028=0.0608
Id2*=+=52.16
换算到110KV的短路电流有名值
I″=Id2*=52.16×
=26.18KA
Ich=1.51I″=1.51×
26.18=39.53KA
短路电流的冲击值
ich=2.55I″=2.55×
26.18=66.76KA
短路容量为:
S=VBI″=×
115×
26.18=5214.5MVA
(3)10KV母线值发生三相短路即d3它的等值网络如下:
把X1∥X2∥X3=X9X4∥X5∥X6=X10
X9=X1∥X2∥X3==0.28
X10=X4∥X5∥X6==0.0557
X11=X7+X9=0.0328+0.028=0.0608
把X11、X8、X10星形变换成三角形,即
d3
X12=X11+X10+
=0.0608+0.0557+
=0.184
X13=X8+
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- 220 KV 区域性 变电所 一次 系统 初步设计