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课程设计任务书41912
课程设计任务书
题目:
110KV河津变电所初步设计
设计时间:
2011年8月15日至2011年8月28日
110kV河津变电站设计
一、原始资料
1、设计依据
根据省市电网公司批文《河津变电所设计任务书的批复》。
2、建站的必要性
河津市县,随着国民经济的发展,工农业生产增长需要,迫切要求供电容量增长,根据省电网公司批文,决定新建河津变。
河津变用35KV和10KV两个电压等级向其用户供电,主要35KV负荷有:
三个35变电所、以及一类负荷的造纸厂、化工厂、医院;主要10KV负荷有:
属于一类负荷的站甲和水厂,二类负荷的站乙毛纺厂、水泥厂、纺织厂等。
负荷的用电量大,对供电可靠性要求比较高。
3、建设规模
本变电所经两条110KV送电线,分别从两个已建成的变电所获得电源。
4、站址条件
(1)所址:
河津变电所
(2)水文气象:
该地区气候,平均气温15度,最高气温35度,最低气温-15度。
(3)交通、水源情况:
东侧有一条国家三级公路,进所公路为0.4公里;附近有河流,供水方便,水量充足。
(4)地区气温:
﴾1﴿年最高气温35℃,年最低气温–15℃。
﴾2﴿年平均气温15℃。
二、电气资料
1、待建110kV河津变电所距离新绎变电所和洛阳变电所都为50km。
2、待建110KV河津变电站年负荷增长率为5%,变电站总负荷考虑五年发展规划。
3、待设计变电站地理位置示意如下图:
3、待建110KV河津变电所各电压级负荷数据如下表:
三、设计任务
1、进行负荷分析及变电所主变压器容量、台数和型号的选择。
2、进行电气主接线的技术经济比较,确定主接线的最佳方案。
3、计算短路电流,列出短路电流计算结果。
4、主要电气设备的选择。
四、设计成果
设计说明书和计算书。
五、参考资料
1、发电厂电气原理
2、电能系统基础
附录:
电压等级
线路名称
最大负荷(MW)
COSФ
负荷级别
Tmax及
同时率
A
B
C
D
E
35KV
A所
15
14
13
12
11
0.85
2
Tmax=5000小时
同时率K1=0.9
B所
11
10
11
12
13
0.8
2
C所
10
11
12
13
14
0.8
2
造纸厂
8
7
6
5
4
0.8
1
化工厂
15
16
15
16
15
0.8
1
冶炼厂
11
15
14
13
12
0.85
1
10KV
A
2
3
4
5
6
0.9
1
Tmax=3500小时
同时率K2=0.85
B
2.3
2.3
2.3
2.3
2.3
0.9
2
毛纺厂
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
2
水泥厂
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.9
2
纺织厂
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.9
2
水厂
5.9
4.9
3.9
2.9
1.9
0.9
1
发电厂发电机各种数据及短路电流流经的变电所,主变的各种数据
发电机主要技术参数
厂名
机号
型号
P(MW)
U(kV)
COSθ
X”d*
潼关火电站
#1-2
QES-50-2
50
10.5
0.8
0.226
郑州火电站
#1-2
QES-50-2
50
10.5
0.8
0.199
新绎火电站
#1-2
QES-50-2
50
10.5
0.8
0.226
主变压器主要技术参数
厂、所名
台数
型号
Se
(MVA)
短路电压百分比
空载电流%
UⅠ-Ⅱ%
UⅠ-Ⅲ%
UⅡ-Ⅲ%
潼关火电站
2
SSPL1-60/110
60
10.5
0.85
潼关变
1
SSPLQ1-60/110
60
17.5
10.5
6.5
0.8
洛阳变
2
OSFPSL-120/220
120
16.5
10.7
0.178
郑州火电站
2
SSPL1-60/110
60
10.5
0.8
郑州变
2
SSPL-60/110
60
17.5
10.5
6.5
0.8
新绎火电站
2
SSPL1-60/110
60
10.5
0.85
新绎变
1
SSPL1-60/110
60
17.5
10.5
6.5
0.8
线路参数
起止厂、所
长度(kM)
型号
A
B
C
D
E
F
新--新
70
80
90
100
110
120
2*LGJ-300
洛-220
100
140
130
120
110
150
2*LGJQ-300
潼--潼
50
55
60
65
70
75
2*LGJ-300
潼--洛
55
55
40
45
50
55
LGJ-300
洛--郑
60
50
55
65
60
70
LGJ-300
郑--郑
60
50
40
50
70
80
2*LGJ-300
主变高压侧实际电压
发电厂名称
110kV侧实际电压(kV)
Umax
Umin
潼关电厂
115
110
郑州电厂
115
110
系统(220kV侧)
230
220
第一章接入系统设计
1.1负荷设计
根据附录中的数据表得:
近期:
P35=71MWQ35=
=49.99MW
P10=12.7MWQ10=6.15MWS35=86.83S10=14.11
S=K1S35+K2S10=90.1405
近期(MW)
远期(MW)
P35
71
90.6
Q35
49.99
63.8
S35
86.83
110.8
P10
12.7
16.2
Q10
6.15
7.85
S10
14.11
18.008
S=K1S35+K2S10
90.1405
115.04
1.2回路数:
通过供电稳定性和可靠性角度出发,两路供电均采用两回供电可靠。
因此选用线型为LGJ*2
1.3导线截面积S截=
cosθ=0.8Ji=1.03
110KV输电线路选择规格LGJ-300/40电线路
最大负荷
5年后
S截
电线规格
35KV
A所
12
15.3
144.1
2*LGJ-150/25
B所
12
15.3
153.15
2*LGJ-185/30
C所
13
16.6
166.15
2*LGJ-185/30
造纸厂
5
6.38
63.85
2*LGJ-70/10
化工厂
16
20.4
204.2
2*LGJ-210/35
冶炼厂
13
16.6
156.4
2*LGJ-185/30
10KV
A
5
6.38
198.65
2*LGJ-210/35
B
2.3
2.93
91.25
2*LGJ-95/20
毛纺厂
0.9
1.15
35
2*LGJ-35/6
水泥厂
0.8
1.02
31.75
2*LGJ-35/6
纺织厂
0.8
1.02
31.75
2*LGJ-35/6
水厂
2.9
3.7
115.2
2*LGJ-120/25
1.3.1机械校验
(a)110KV侧(LGJ-300/40)P=83.7MWUN=115KV
近期:
S截=509.9/4=127.5mm2远期:
S截=162.7mm2
(b)35KV侧(LGJ-240/40)P=71MWUn=36.75KV
近期:
S截=135..67/9=150.4mm2远期:
S截=191.95mm2
(c)10KV侧(LGJ=-150/40)P=12.7mwUn=10.5kv
近期:
S截=84.75mm2远期:
S截=108.16mm2
结论:
选用铝绞线和铝合金线,通过非居民区时按机械强度的最小允许截面积为25mm2,
因为远期截面都大于25mm2所以机械校验符合。
2热校验:
Imax=
S=115.04MVAUn=115KV
远期:
Imax=576.87近期:
Imax=452选用LGJ铝/钢300/40长期允载流量754A
结论:
576.87<754校验符合
3电压校验ΔU=
(LGJ-300/40)
单回:
ΔU=
P=83.7MWR=r1l=5.25
Q=56.05X=x1l=19.75Un=115kv
得ΔU=6.72远期ΔU=8.577<20%Un
双回ΔU=
=3.37远期:
ΔU=4.301<5%Un
符合校验
线路电阻标幺值
起止厂、所
长度KM
型号
新-新
80
2*LGJ-300
洛-220
140
2*LGJQ-300
潼-潼
55
2*LGJ-300
潼-洛
55
LGJ-300
洛-郑
50
LGJ-300
郑-郑
50
2*LGJ-300
R*
XL*
新—新
0.0635
0.239
洛-220
0.111
0.418
潼-潼
0.044
0.164
潼-洛
0.044
0.164
洛-郑
0.040
0.149
郑-郑
0.039
0.149
火电站
XT*
BT*
新译
0.175
5.1*10-3
潼关
0.175
5.1*10-3
郑州
0.175
4.8*10-3
第2章潮流计算
大方式潮流计算
小方式潮流计算
第3章主变压器选择
3.1方案1
选用2台三相双绕组变压器规格:
110/37.5由2SN>S35远期=110.8
MWSN>(60%-70%)S35考虑到同时率K1和每台变压器应该分担60%-70%的容量:
则取Sn>110.8*0.9*0.6=59.83由双绕组变压器技术数据表附录,所以选用变压器型号:
SFZ7-63000/110
选用2台规格为110/11双绕组变压器由2SN>S10远期=18MW
SN>(60%-70%)S10,考虑到同时率K2和每台变压器应该分担60%-70%的容量,则取SN>18*0.85*0.6=9.18,由双绕组变压器技术数据表附录,所以选用变压器型号:
SFZL7-10000/110
方案22台三相三绕组变压器,规格110/37.5/112SN>S35,
考虑到低压侧和中压侧是(110.8+18)*0.6=77.28因为有同时率所以要小于77.28所以选用变压器型号:
SFSY7-75000/110
3.2两种方案比较
一,投资总额Z双绕组100元/KVA三绕组110元/KVA
方案1:
Z1=2*100*63000+2*100*10000=14600000
方案2:
Z2=2*110*75000=16500000
二,年运行费用U=[(x1+x2)*Z]+B*ΔA
x1=5%x2=1.4%B=0.52ΔA=ΔP*t
所以:
双绕组变压器110/37.5340KW5000H
双绕组变压器110/11105KW3500H
三绕组变压器110/37.5/11340kw5000H
U1=(2574400+255100)*2=5659000
U2=1768014.08
结论:
通过比较从各方面考虑计算,选用2台三相三绕组变压器合适(规格110/37.5/11)
3.3分接头选择
3.2.1分接头选择:
计算分接头时,主要考虑线路上的损耗,且简化起见,只考虑纵分量。
同时,由于导线阻抗相差不多,主要电压降由负荷决定,故认为负荷较大时的电压降较大。
3.2.2参数及计算:
线路长度10km
导线阻抗查表利用公式;U1=U2+
大方式下中压侧,选择化工厂,导线为2*LGJ-210/35,电阻0.75电抗1.88
35+(20.424*0.75+15.318*1.88)/35=36.25kv
大方式下低压侧,选择A厂,导线2*LGJ-210/35,电阻0.75电抗1.88
10+(6.39*0.75+3.09*1.88)/10=11.06kva
小方式下中压侧,选择化工厂,导线为2*LGJ-210/35,电阻0.75电抗1.88
35+(14.30*0.75+10.72*1.88)/35=35.88kv
小方式下低压侧,选择A厂,导线2*LGJ-210/35,电阻0.75电抗1.88
10+(4.47*0.75+2.11*1.88)/10=10.73kva
高压侧:
110~115
中压侧:
35.88~36.25
低压侧:
10.73~11.06由于低压侧没有分接头,故要调整高侧和中侧。
中压
高压
小方式
36.78
112.77
大方式
36.05
114.38
3.2.3结论
高次侧:
36.05/37=0.97选择2×2.5%分接头
中压侧:
114.38/110=1.03选择2×2.5%分接头
3.4厂用变压器选择
变压器规格:
10/0.4kv
SN=1%S远=(S35K1+S10K2)*1%=1.1504通过双绕组变压器规格选用型号;S9-M-1250
第4章主接线选择
可靠性
灵活性
经济性
可扩充性
单母分段
用分段断路器QFL进行分段,对重要用户可以从不同段引出两回馈线路有2个电源供电,当一段电路故障分段断路器自动将故障段距离保证重要用户不断电
分段数目越多使用分段断路器越多,但当进出线段多时常使架空线交叉跨越影响可靠性故调度时不灵活
设备相比较少经济性良好
母线便于向两端延伸扩充性好
内桥接线
没有母线可靠性不高,只适用于容量发电厂和变电站
线路故障灵活切除时,比较灵活,变压器故障时较为复杂
设备相比较少经济性良好
可发展为单母线分段或双母线
单母分段带旁母
与单母线分段相比带有旁母可靠性不错
带有旁母线,检修时操作简单
投资时增加了一台旁路断路器
母线可以延伸
110KV侧主接线:
因为是由两路进线为变电站供电,与用户端进线数无关没变化,同时由于进线的距离长,易出现故障因此选用内桥式接线。
35,10KV侧主接线:
由于1,2级重要用户,对供电可靠性要求很高,虽然单母线分段带旁母线,投资时比较昂贵,但是对于用户进线安全可靠是必须考虑的重要因素,因此选用单母段带旁母接线。
第5章短路电流计算
如图:
取SB=120MVA新火,潼火,郑火取UB=115220变电站取UB=230
发电厂电抗计算:
潼:
Xd*=Xd*
=0.226*120/(50/0.8)=0.433
郑:
Xd*=0.382新:
0.433
变压器阻抗:
XT*=
*
XT1=0.21XT2=0.21XT3=0.21
线路阻抗:
X*=x1l
XL1=0.233XL21=0.1XL22=0.197XL31=0.09XL32=0.18XL4=0.07X河-洛=0.09
三相绕组变压器110/35/10归算的标幺值为0.11,-0.005,0.07
110KV点接地短路电流I*=
=7.69,I=IB*I*=
*7.69=4.63KA
35KV点接地短路电流I*=
=4.26,I=IB*I*=
*4.26=7.97KA
10KV点接地短路电流I*=
=3.23I=IB*I*=
*3.23=20.3KA
5.3动稳定电流和热稳定电流计算
110KV侧:
热稳定:
I4s=1.52*I''=7.04KA
动稳定:
Ich=
*1.8*I''=11.78KA
35kv侧:
热稳定:
I4s=1.52*I''=12.11kA
动稳定:
Ich=
*1.8*I''=20.3kA
10KV侧:
热稳定:
I4s=1.52*I''=30kA
动稳定:
Ich=
*1.8*I''=51.6KA
第6章设备选择
6.1.1断路器选择
6.1.2断路器选择标准:
额定电压:
等于线路电压等级
额定电流:
大于线路工作电流IGMAX=S*1.4/1.732UN
110kv侧:
额定电压110kv
工作电流(110.9+18)*1.4/(1.732*110)=947a
查表选择SW4-110/1000高压断路器,根据110KV算出的动稳定电流和热稳定电流进行选择如下:
型号
额定电压/KV
额定电流/A
额定关断电流/KA
动稳定电流/KA
热稳定电流/KA
SW4-110/1000
110
1000
77-18.4
32
21
35KV侧:
额定电压35KV
工作电流按最小负荷方式考虑:
110.9*0.7/(1.732*35)=1280a
根据35KV侧的动稳定电流和热稳定电流进行选择如下:
查表选择SW2-35/1000
型号
额定电压/KV
额定电流/A
短路关断电/KA
动稳定电流/KA
热稳定电流/KA
SW2-35/1000
35
1000
25
24.8
24.8
10KV:
额定电压10KV
工作电流按最大负荷考虑
18*1.4/(1.732*10)=1455a
根据10KV侧动稳定电流和热稳定电流选择如下:
查表选择SN3-10/2000高压断路器
型号
额定电压/KV
额定电流/A
短路关断电/KA
动稳定电流/KA
热稳定电流/KA
SN3-10/2000
10
2000
29
75
30
6.2隔离开关选择:
110KV:
额定电压为110KV
工作电流947a
根据热稳定电流和动稳定电流选择GW4-110D/1000-80隔离开关
型号
额定电压/KV
额定电流/A
动稳定电流/KA
热稳定电流/KA
GW4-110D
110
1000
80
21.5
35KV:
额定电压35KV
工作电流按最小负荷方式考虑:
1270a
根据热稳定电流和动稳定电流查表选择GW5-35G/600-72隔离开关
型号
额定电压/KV
额定电流/A
动稳定电流/KA
热稳定电流/KA
GW5-35G/1600-72
35
1600
72
25
10KV:
额定电压10KV
工作电流按最大负荷考虑
18*1.4/(1.732*10)=1455a
根据热稳定电流和动稳定电流查表选择GN10-10T/3000-160
型号
额定电压/KV
额定电流/A
动稳定电流/KA
热稳定电流/KA
GN10-10T/3000-160
10
3000
80
75
6.3电流互感器选择:
IE=IGMAX/1.1
110kv:
电流:
947/1.1=861a
选择LCW-35电流互感器
型号
电流比
级次组合
动稳定倍数Kd
热稳定倍数Kt
LCW-35
1200/5
0.5/P
100
65/1s
35KV:
电流:
1270/1.1=1155a
选择LCW-35电流互感器
型号
电流比
级次组合
动稳定倍数Kd
热稳定倍数Kt
LCW-35
1500/5
0.2/10P15/10P20
135
75/1s
10KV:
电流:
1455/1.1=1300a
选择LA-10电流互感器
型号
电流比
级次组合
动稳定倍数Kd
热稳定倍数Kt
LA-10
1000/5
1/3
90
50/1s
6.4电压互感器选择:
根据电压等级确定电压,根据负荷确定二次绕组额定容量,X选择如下:
110kv:
选用TYD-110/
电压互感器
型号
额定电压
二次绕组1额定容量/
原绕组
副绕组
辅助绕组
0.2
0.5
1
3
TYD-110/
110/
0.1/
0.1
150
220
440
35kv:
选用JDJJ-35电压互感器
型号
额定电压
二次绕组1额定容量/
原绕组
副绕组
辅助绕组
0.2
0.5
1
3
JDJJ-35
35/
0.1/
0.1/3
150
250
600
10kv:
选用JDZJ1-10电压互感器
型号
额定电压
二次绕组1额定容量/
原绕组
副绕组
辅助绕组
0.2
0.5
1
3
JDZJ1-10
10/
0.1/
0.1/3
50
80
200
6.5避雷器选择
由额定电压选择
根据灭弧电压工频放电电压要大于U
110KV侧:
产品型号
额定电压/KV
标称放电电流KA
Y10W-100/260
110
10
35KV侧:
产品型号
额定电压/KV
标称放电电流KA
Y10W-48/126
35
10
10KV侧:
产品型号
额定电压/KV
标称放电电流KA
Y5WZ-17/45
10
5
第7章
第8章参考文献
1《电能系统基础》
2《发电厂电气部分》
3《电气工程类毕业设计指南》
4《电气工程专业毕业设计指南电力系统分册》
5《电气工程设计毕业设计指南-输配电》
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