110KV降压变电所电气部份初步课程设计secret.docx
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110KV降压变电所电气部份初步课程设计secret
第一章课程设计任务……………………………………………………1
第二章负荷分析及计算和主变的选……………………………………3
第一节负荷计算的目的…………………………………………3
第二节负荷分析及无功补偿……………………………………3
第三节主变压器的确信…………………………………………4
第三章变电站主接线的选择………………………………………………6
第一节对电气主接线的大体要求………………………………6
第二节110kV侧接线的选择………………………………………7
第三节10kV侧接线的选择………………………………………7
第四章短路电流的计算……………………………………………………9
第一节计算各回路电流……………………………………………9
第二节计算短路点最大短路电流………………………………9
第三节计算最大持续工作电流…………………………………10
第五章电气设备的配置与选择…………………………………………11
第一节高压断路器的选择………………………………………11
第二节隔离开关的选择…………………………………………14
第三节互感器的选择……………………………………………17
第四节避雷器的选择……………………………………………17
第五节接地刀闸的配置…………………………………………18
第六章继电爱惜配置………………………………………………………18
第一节继电爱惜的配置…………………………………………18
第二节变电所继电爱惜的配置…………………………………20
参考文献…………………………………………………………………………21
附110kV地址变电所电气主接线图及电气总平面图
第一章:
课程设计任务
一、设计题目:
某区110KV/10KV变电站设计
二、设计的原始资料
1.建设性质及规模:
为知足某区及相关单位用电,将新建一座110KV降压变电所。
该变电所建成后,要紧对本区用户供电为主,尤其对本地域大用户进行供电。
改善提高供电水平。
2.变电站负荷情形:
本变电站的电压品级为110/10。
变电站由两个系统供电,系统S1为3MVA,容抗为,系统S2为4MVA,容抗为。
线路1为30KM,线路2为20KM。
有关负荷资料见附表1。
即
(1)110KV线路进线2回。
(2)10KV线路的同时系数为,线损率5%。
(3)10KV线路8回,远期进展2回。
(4)待设计变电站地理位置示意如下图:
3.设计内容
(1)负荷计算及无功功率补偿。
(2)选择变电所主变台数、容量及型式。
(3)设计本变电所的电气主接线,选出数个电气主接线方案进行技术经济比较,确信一个最佳方案。
(4)进行必要的短路电流计算。
(5)选择和校验所需的电气设备。
(6)进行继电爱惜的选择及整定(略写)。
4.设计功效
(1)设计计算说明书一份
(3)电气主接线图一份
(3)变电所平面布置图一份
表1某区及相关单位用电负荷需求
电压等级
负荷名称
最大负荷(MW)
负荷组成(%)
COSΦ
同时率
(%)
线损率
(%)
一级
二级
三级
10KV
机械厂
食品厂
3
2
15
10
60
30
25
60
0.8
85
85
5
5
10KV
汽配厂
2
20
40
40
85
5
10KV
城区
2..5
4
20
40
40
85
5
10KV
工业园
5.2
8
30
40
30
85
5
10KV
自来水厂
30
50
20
85
5
10KV
生活区
1
30
70
85
5
10KV
转供电
20
80
85
5
10KV
发展线1
20
60
20
85
5
10KV
发展线2
20
60
20
85
5
第二章:
负荷分析及计算和主变的选择
一、负荷计算的目的:
计算负荷是供电设计计算的大体依据,计算负荷确信得是不是正确合理,直接阻碍到电器和导线电缆的选择是不是经济合理。
如计算负荷确信过大,将使电器和导线选得过大,造成投资和有色金属的消耗浪费,如计算负荷确信过小又将使电器和导线电缆处子过早老化乃至烧毁,造成重大损失,由此可见正确确信计算负荷意义重大。
二、负荷分析及无功补偿:
1、10kV侧负荷
近期负荷:
P近10=+++++++=
远期负荷:
P远10=3+2+2+4+8++1+++=
P10=
kˊ(1+k")=××(1+=(MW)
Q10=P·tgφ=P·tg(cos-=×=(MVar)
视在功率:
(供电容量)
Sg10=
=
=(MVA)
IN10=
=
=(kA)
二、无功补偿:
Q=P(tan
—tan
)=P[tan(
=×(—)=×=
由此,可依照该结果采纳电力电容两组并联2×7000Kvar
三、主变压器的确信
一、绕组数量的确信
在该设计中,只有高低两个电压品级(110KV/10KV),因此,主变压器选为两绕组变压器。
二、主变压器台数的确信
确信原则:
(1)关于大城市郊区的一次变电所在中低压侧已组成环网的情形下,变电因此装设两台变压器为宜。
(2)对地域性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所在设计时应考虑装设三台变压器。
(3)关于计划只装设两台变压器的变电所,其变压器基础宜按大于变压器容量的1—2级设计,以便负荷进展时,改换变压器的容量。
比较
单台变压器
两台变压器
技
术
指
标
供电安全比
满足要求
满足要求
供电可靠性
基本满足要求
满足要求
供电质量
电压损耗略大
电压损耗略小
灵活方便性
灵活性差
灵活性好
扩建适用性
稍差
好
经济
指标
电力变压器的综合投资
跟两台变压器相比所需要的花费要少
花费投资比较多
选择:
由负荷计算可知,本变电站远景负荷为
=,应装设两台主变压器。
3、变压器容量和型号确信
确信原则:
(1)主变压器容量一样按变电所建成后5~10年计划负荷选择,并适当考虑到远期10~20年的负荷进展,关于城市郊区变电所,主变压器应与城市计划相结合。
(2)依照变电所所带负荷的性质和电网结构来确信主变压器的容量,关于有重要负荷的变电所应考虑,当一台变压器停止运行时,其余变压器容量在计及过负荷能力后的许诺时刻内应保证用户的一级和二级负荷,对一样性变电所,当一台主变停止运行时,其余变压器应能保证全数负荷的60%~70%。
(3)同一个品级的单台降压变压器容量的级别不宜太多,应从全网动身,推行系统化、标准化、简单化、方便灵活化。
确信:
(1)变电所的一台变压器停止运行时,另一台变压器能保证全数负荷的60%,即
=
=×=
(2)应保证用户的一级和二级负荷(单台运行时)I、II类负荷的总和为:
3×75%+2×40%+2×60%+4×60%+8×70%+1×30%+×20%=,还加上负荷的同时率+=
综合
(1)
(2)并考虑到两台容量之和必需大于S∑、再分析经济问题,查表得所选择变压器容量SB=16MVA
查110kV三相两绕组电力变压器技术时数据表,选择变压器的型号为S7-16/110,其参数如下表:
型号
额定容量(MVA)
额定电压(KV)
连接组标号
阻抗电压(%)
空载电流(%)
损耗(kw)
高压
低压
空载
负载
S7-16/110
16
110
;;
86
4、绕组连接方式的确信
依照选择原则可确信所选择变压器绕组接线方式为Y/△接线。
第三章:
变电所主接线的选择
一、对电气主接线的大体要求
(1)供电靠得住性:
如何保证靠得住地(不断地)向用户供给符合质量的电能是发电厂和变电站的首要任务,这是第一个大体要求。
(2)灵活性:
其含义是电气主接线能适应各类运行方式(包括正常、事故和检修运行方式)并能方便地通过操作实现运行方式的变换而且在大体一回路检修时,不阻碍其他回路继续运行,灵活性还应包括以后扩建的可能性。
(3)操作方便、安全:
主接线还应简明清楚、运行保护方便、使设备切换所需的操作步骤少,尽可能幸免用隔离开关操作电源。
(4)经济性:
即在知足靠得住性、灵活性、操作方便安全这三个大体要求的前提下,应力求投资节省、占地面积小、电能损失少、运行保护费用低、电器数量少、选用轻型电器是节约投资的重要方法。
依照以上的大体要求对主接线进行选择。
二、110kV侧接线的选择
方案
(一):
采纳单母线接线
考虑到110kV侧只有两条进线和有两条出线,因此能够选用单母线接线。
其优势:
简单清楚、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。
缺点是:
(1)当母线或母线隔离开关检修或发生故障时,各回路必需在检修和短路时事故来排除之前的全数时刻内停止工作,造成经济损失专门大。
(2)引出线电路中断路器检修时,该回路停止供电。
方案
(二):
桥形接线
110kV侧以双回路与系统相连,而变电站最常操作的是切换变压器,而与系统联接的线路不易发生故障或频繁切换,因此可采纳外桥式线,这也有利于以后变电站的扩建。
优势是:
高压电器少,布置简单,造价低,经适当布置可较容易地过渡成单母线分段或双母线分接线。
缺点是:
靠得住性不是太高,切换操作比较麻烦。
方案(三):
双母线接线
优势:
(1)供电靠得住,通过两组母线隔离开关的倒换操作,能够连番检修一组母线而不至于供电中断,一组母线故障后能迅速恢复供电,检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。
(2)扩建方便,可向双母线的左右任何一个方向扩建,均不阻碍两组母线的电源和负荷的平均分派,可不能引发原有回路的停电,以致连接不同的母线段,可不能如单母线分段那样致使交叉跨越。
(3)便于实验,当个别回路需要时单独进行实验时可将该架路分开,单独接至一组母线上。
缺点:
(1)增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关,投次大。
(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,为了幸免隔离开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。
关于110kV侧来讲,因为它要供给较多的一类、二类负荷、因此其要求有较高的靠得住性。
对照以上三种方案,单母线接线供电靠得住性、灵活性最差,不符合变电所的高靠得住性的要求;桥形接线比单母线接线供电靠得住性高,且有利于以后扩建,尽管靠得住性比双母线接线稍低,但双母线接线复杂,利用设备多、投资较大;110kv母线放置较高,且相与直之间距离大,因此各类小动作不能造成故障,同时母线放在防雷区内,可不能蒙受雷击,因此桥形接线比较靠得住,也能够知足要求。
因此,对于110kV侧选用外桥式接线。
三、10kV侧主接线选择
方案
(一):
单母线分段
优势:
(1)用断路器把母线分段后,对重要用户能够从不同母线段引出两个回路,用两个电路供电。
(2)当一段母线故障时,分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不中断供电和不致使重要用户停电。
缺点:
(1)当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电。
(2)当出线为双回路时,常使架空线路显现交叉跨越。
(3)扩建时需向两个方向均衡扩建。
方案
(二):
单母线分段带旁路
优势:
具有单母线分段的全数优势,并在检修断路器时不至于中断对用户供电。
缺点:
与单母线分断的缺点相较少了缺点。
方案(三):
双母线接线
优势:
(1)供电靠得住,通过两组母线隔离开关的倒换操作,能够连番检修一组母线而不至于供电中断,一组母线故障后能迅速恢复供电,检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。
(2)调度灵活,各个电源和各回路负荷能够任意分派到某一组母线上,能灵活地适应系统中各类运行方式调度和潮流转变的需要。
(3)扩建方即可向双母线的左右任何一个方向扩建,均不阻碍两组母线的电源和负荷的平均分派,可不能引发原有回路的停电,以致连接不同的母线段,可不能如单母线分段那样致使交叉跨越。
(4)便于实验,当个别回路需要时单独进行实验时可将该架路分开,单独接至一组母线上。
缺点:
(1)增加一组母线和每回路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,为了幸免隔离开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。
对照以上三种方案,以上三种方案均能知足主接线要求,但采纳双母线接线要多用十二个隔离开关,采纳单母线带旁路要多用2个断路器,它们的经济性能较差,单母线分段接线既能知足负荷供电要求又有节省大量资金,是一种较理想的接线方式。
综合以上三种主接线所选的接线方式,画出主接线图,如电气主接线图所示。
第四章:
短路电流的计算
一、计算各回路电抗(取基准功率Sd=100MVAUd=Uav)
依照前所选择变压器各参数得
系统S1:
=
=×
=
S2:
=×
=
变压器:
=
=
=0,656
二、计算各点短路点的最大短路电流
一、K1点短路时
(1)X1=X2=X3=
(2)I=(
)
=(
)
=(++)
=(kA)
(3)
三相短路容量:
=4460MVA
二、K2点短路时
(1)
(2)标:
出名值:
短路冲击电流:
三相短路容量:
三、计算回路最大持续工作电流
1、三相变压器回路
110kV:
10kV:
二、母联断路器回路
110kV:
3、分段断路器回路
10kV:
4、馈线回路
110kV:
10kV架空线:
第五章:
电气设备的配置与选择
一、高压断路器的选择
(一)高压断路器的配置与选择
一、高压断路器的配置
(1)、110kV侧由于采纳外桥式接线,故选用三台断路器。
(2)、35kV、110kV侧的变压器至每一条母线均别离安装一台断路器;母线分段也各安装一台断路器。
(3)、35kV、110kV侧每条出线均安装一台断路器。
二、高压断路器按下列条件进行选择和校验
(1)、选择高压断路器的类型,按目前我国断路器的生产情形,少油断路器的构造简单、价钱廉价、保护工作量少,6—220kV一样选用少油断路器。
(2)、依照安装地址选择户外式或户内式。
(3)、断路器的额定电压很多于装设电所所在电网的额定电压。
(4)、断路器的额定电流很多于通过断路器的最大持续电流。
(5)、校核断路器的断流能力,一样可按断路器的额定开断电流大于或等于断路器触头刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值来进行选择,当断路器的额定开断电流比系统的短路电流大得多的时,为了简化计算也可用次暂态短路电流进行选择。
(6)、按短路关合电流选择,应知足条件是:
断路器额定关合电流很多于短路冲击电流ish,一样断路器的额定关合电流等于动稳固电流。
(7)、动稳固校验应知足的条件是:
短路冲击电流应小于断路器的动稳固电流,一样在产品目录是给出的极限过电流峰值。
(8)、热稳固校验应知足的条件是:
短路的热效应小于断路器在tK时刻内的许诺热效应。
(9)、依照对断路器操作操纵要求、选择与断路器配用的操作机构。
按上述原则选择和校验断路器
(二)110kV侧断路器的选择
一、该回路为110kV电压品级,故可选用少油断路器。
二、断路器安装在户外,故选户外式断路器。
3、回路额定电压Ue≥110kV的断路器,且断路器的额定电流不得小于通过断路器的最大持续电流ImaX=×
=(kA)
4、为方便运行治理及保护,选取3台110kV少油断路器为同一型号产品,初选为SW3-110G少油断路器,其要紧技术参数如下:
型号
额定
电压
kV
额定
电流
A
最高
工作
电压
kV
额定
开断
电流
kV
动稳
定电流
kA
4S热稳
定电流
kA
自动重名闸无电流间隔时间
S
固有分闸时间
S
合闸
时间
S
Sw3-110G
110
1200
126
41
五、对所选的断路器进行校验
(1)断流能力校验
因为三相短路电流大于两相短路电流,因此选三相短路电流进行校验,断路器的额定开断电流比系统短路电流大得多,可用次暂态短,选择断路器短路电流时应考虑在断路器双侧发生短路时通过断路器的短路电流,选较大者进行校验。
由短路电流计算可知,系统提供的短路电流较大,故选I=进行校验。
所选断路器的额定开断电流I。
=>I=,则断流能力知足要求。
(2)短路关合电流的校验
所选断路器的额定关合电流,即动稳固电流为41kA,流过断路器的冲击电流为,则短路关合电流知足要求,因为其动稳固的校验参数与关合电流参数一样,因此动稳固也知足要求。
(3)热稳固校验
设后备爱惜动作时刻,所选断路器的固有分闸时刻,选择熄弧时刻t=。
则短路持续时刻t=++=2s。
因为电源为无穷大容量,非周期分量因短路持续时刻大于1s而忽略不计,则短路热效应Qk=I”2t=×2=许诺热效应Ir2t=×4=Ir2t>Qk热稳固知足要求。
以上各参数经校验均知足要求,故选用SW3-110G型少油断路器。
(4)断路器配用CD5-XG型电磁操作机构。
(三)10kV侧断路器的选择
一、该回路为10kV电压品级,故可选用少油断路器。
二、该断路器安装在户内,故选用户内式断路器。
3、回路额定电压为10kV,因此必需选择额定电压Ue≥10kV的断路器,且其额定电流不小于流过断路器的最大持续电流Imax=(KA)
4、初选SN10-10I/1000少油断路器,要紧数据如下:
型号
额定
电压
kV
额定
电流
kA
额定开断流电
kA
动稳定
电流
kA
2S热稳定电流kA
固有分闸时间
s
SN10-10I/1000
10
20
50
20
五、对所选的断路器进行校验
(1)断流能力的校验
流过断路器的短路电流IK=kA。
所选断路器的额定开断电流I=40kV>IK,即断路器的断流能力知足要求。
(2)动稳固校验
所选断路器的动稳固电流为50kA,流过断路器的冲击电流ish=则动稳固知足要求。
(3)热稳固校验
设后备爱惜动作时刻,所选断路器的固有分闸时刻,选择熄弧时刻t=。
则短路持续时刻t=+7+=。
则Qd=Qz=×=许诺热效应Ir2t=202×2=800
由于短路时刻大于1s,非周期分量可忽略不计
则Qd=Qz=,由于Ir2t>Qr,因此热稳固知足要求
从以上校验可知该断路器知足要求,因此确信选用SN10-10I/1000少油断路器。
二、隔离开关的选择
(一)隔离开关的配置与选择
1、隔离开关的配置
(1)、接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。
(2)、断路器的双侧均应配置隔离开关,以便进出线不断电检修。
(3)、中性点直接接地的一般型变压器均应通过隔离开关接地。
依照以上配置原则来配置隔离开关,变电所隔离开关的配置详见主接线图。
二、隔离开关按下列条件进行选择和校验
(1)、依照配电装置布置的特点,选择隔离开关的类型。
(2)、依照安装地址选用户外或户内式。
(3)、隔离开关的额定电压应大于装设电路的电大持续工作电流。
(4)、隔离开关的额定电压应大于装充电路的最大持续工作电流。
(5)、动稳固校验应知足条件为:
idw>ish
(6)、热稳固校验应知足条件为:
Ir2t>Qk
(7)、依照对隔离开关操纵操作的要求,选择配用操作机构,隔离开关一样采纳手动操作机构户内8000A以上隔离开关,户外220kV高位布置的隔离开关和330kV隔离开关宜用电动操作机构,当有紧缩空气系统时,也可采纳手动操作机构。
(二)110kV侧隔离开关的选择
一、依照配电装置的要求,选择隔离开关带接地刀闸。
二、该隔离开关安装在户外,故选择户外式。
3、该回路额定电压为110kV,因此所选的隔离开关额定电压Ue≥110kV,且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流ImaX=(kA)
4、初GW4—110D型单接地高压隔离开关其要紧技术参数如下:
型号
额定
电压
kV
额定
电流
kA
最大工作电压
kV
接地
刀闸
A
极限通过电流kA
4S热稳定电流
kA
备注
有效值
峰值
GW4-110D
110
1250
126
2000
32
55
10
双接地
五、校验所选的隔离开关
(1)动稳固校验
动稳固电流等于极限通过电流峰值即idw=55kA
流过该断路器的短路冲击电流ish=
即idw>ish动稳固要求知足。
(2)热稳固校验
断路器许诺热效应Ir2t=102×4=400
短路热效应QK=
Ir2t>QK热稳固知足要求。
经以上校验可知,所选隔离开关知足要求,故确信选用GW4—110D型高压隔离开关。
(3)该隔离开关配用Cs14-GF手动操作机构。
(三)10kV侧隔离开关的选择
一、依照配电装置特点,隔离开关选择不带接地刀闸。
二、隔离开关安装在户内,故选用户内式。
3、该回路的宝宝电压为10kV所选隔离开关的额定电压Ue≥10kV,额定电流大于流过隔离开关的最大持续电流Imax=(kA)
4、初选GN2—10/2000—85型隔离开关,其要紧技术数据如下:
型号
额定电压
额定电流
热稳定电流(kA)
5S
动稳定电流
单位
kV
kA
kA
kA
GN2—10/2000—85
10
2000
10
85
五、校验所选的隔离开关。
(1)动稳固校验
所选隔离开关的动稳固电流85kA
短路冲击电流ish=
idw>ish,动稳固知足要求。
(2)热稳固校验
隔离开关许诺热效应I2rt=102×10=1000KA2S
短路热效应Qd=
I2rt>Qd热稳固知足要求.
从以上校验可知,所选隔离开关知足要求,故确信选用GN2—10/2000—85型隔离开关。
(1)该隔离开关配用CS6—2J型手动操作机构。
三、互感器的选择
(一)、电压互感器的选择
变电所每组母线的三相上均安装电压互感器。
详见电气主接线图。
电压互感器应按工作电压来选择:
一、110KV电压互感器选择3×JCC1—110
二、10KV电压互感器选择3×JDZJ—10
(二)、电流互感器的选择
凡装有断路器的回路均应装设电流互感器,其数量符合测量仪表、爱惜和自动装置的要求。
电流互感器配置详见电气主接线图。
1、110KV电流互感器的选择
选择电流互感器型号:
L
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