110KV降压变电站电气一次部分初步设计.docx
- 文档编号:27719566
- 上传时间:2023-07-04
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:98.43KB
110KV降压变电站电气一次部分初步设计.docx
《110KV降压变电站电气一次部分初步设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《110KV降压变电站电气一次部分初步设计.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
110KV降压变电站电气一次部分初步设计
110KV降压变电站电气一次部分初步设计
一、变电站的作用
1.变电站在电力系统中的地位
电力系统是由变压器、输电线路、用电设备组成的网络,它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。
电力系统中的这些互联元件可以分为两类,一类是电力元件,它们对电能进行生产(发电机)、变换(变压器、整流器、逆变器)、输送和分配(电力传输线、配电网),消费(负荷);另一类是控制元件,它们改变系统的运行状态,如同步发电机的励磁调节器,调速器以及继电器等。
2.电力系统供电要求
(1)保证可靠的持续供电:
供电的中断将使生产停顿,生活混乱,甚至危及人身和设备的安全,形成十分严重的后果。
停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失。
因此,电力系统运行首先足可靠、持续供电的要求。
(2)保证良好的电能质量:
电能质量包括电压质量,频率质量和波形质量
这三个方面,电压质量和频率质量均以偏移是否超过给定的数来衡量,例如给定
的允许电压偏移为额定电压的正负5%给定的允许频率偏移为正负0.2—0.5%HZ等,波形质量则以畸变率是否超过给定值来衡量。
(3)保证系统运行的经济性:
电能生产的规模很大,消耗的一次能源在国
民经济一次能源总消耗占的比重约为1/3,而且在电能变换,输送,分配时的损耗绝对值也相当可观。
因此,降低每生产一度电能损耗的能源和降低变换,输送,分配时的损耗,又极其重要的意义。
二、变电站与系统互联的情况
1.待建变电站基本资料
(1)待建变电站位于城郊,站址四周地势平坦,站址附近有三级公路,交通方便。
(2)该变电站的电压等级为110KV,35KV,10K三个电压等级。
110KV是本变电站的电源电压,35KV,10KV是二次电压。
(3)该变电站通过双回110K线路与100公里外的系统相连,系统容量为1250MVA系统最小电抗(即系统的最大运行方式)为0.2(以系统容量为基准),系统最大电抗(即系统的最小运行方式)为0.3。
2.35KV和10KV负荷统计资料
35K和10KV用户负荷统计资料如表1-1,1-2所示,最大负荷利用小时为Tmax=5500h同时率取0.9,线损率取5%功率因数取0.95。
线路每相每公里电抗值X0=0.4Q/km基准电压UB取各级的平均电压,平均电压为1.05额定电压。
(1)35KV部分的最大负荷
电压等级
负荷名称
容量(MW
负荷性质
线路
距离(KM
35KV
炼钢厂
4.2
1
:
架空线路
15
901线
2.7
1
架空线路
12
表1-1
(2)10KV部分的最大负荷
电压等级
负荷名称
容量(MW
负荷性质
线路
距离(KM
10KV
r机械厂
1.2
3
架空线路1
1.3
饲料厂
0.9
3
架空线路
2.2
:
炼油厂
2
2
架空线路[
1.6
糖厂
1.3
2
架空线路
2
:
市政
1.1
3
架空线路
1.1
面粉厂
1.3
3
架空线路
1.7
表1-2
三、电气主接线设计及主变压器的选择
1.变电站电气主接线的设计原则
1接线方式:
对于变电站的电气接线,当能满足运行要求时,其高压侧应尽可能采用断路器较少的或不用断路器的接线,如线路一变压器组或桥型接线等。
在110—220kV配电装置中,当出线为2回时,一般采用桥型接线,当出线不超过4回时,一般采用单母线接线,在枢纽变电站中,当110—220kV出线在4回及以上时,一般采用双母线接线。
在大容量变电站中,为了限制6—10kV出线上的短路电流,一般可采用下列措施:
1)变压器分列运行;2)在变压器回路中装置分裂电抗器;3)采用低压侧为分裂绕组的变压器;4)出线上装设电抗器。
2断路器的设置:
根据电气接线方式,每回线路均应设有相应数量的断路器,用以完成切、合电路任务。
3为正确选择接线和设备,必须进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷的平衡。
2.主变压器的选择
主变容量一般按变电站建成近期负荷5〜10年规划选择,并适当考虑远期
10〜15年的负荷发展,对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合,从长远利益考虑,根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合确定。
在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器,当技术经济比较合
理时,可装设两台以上主变压器。
装有两台及以上主变压器的变电所,当断开一台时,其余主变压器的容量不应小于60%勺全部负荷,并应保证用户的一、二级负荷。
1)相数:
容量为300MW及以下机组单元接线的变压器和330kV及以下电力系统中,一般都应选用三相变压器。
因为单相变压器组相对投资大,占地多,运行损耗也较大。
同时配电装置结构复杂,也增加了维修工作量。
2)绕组数与结构:
电力变压器按每相的绕组数为双绕组、三绕组或更多绕组等型式;按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。
在发电厂或变电站中采用三绕组变压器一般不多于3台,以免由于增加了中压侧引线的构架,造成布置的复杂和困难。
3)绕组接线组别:
变压器三绕组的接线组别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有星形“Y'和三角形“D”。
在发电厂和变电站中,一般考虑系统或机组的同步并列以要求限制3次谐波对电源等因素。
根据以上原则,主变一般是丫,D11常规接线。
4)调压方式:
为了保证发电厂或变电站的供电质量,电压必须维持在允许
范围内,通过主变的分接开关切换,改变变压器高压侧绕组匝数。
从而改变其变比,实现电压调整。
通常,发电厂主变压器中很少采用有载调压。
因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压,对于220kV及以上的降压变压器也仅在电网电压有较大变化的情况时使用,一般均采用无激磁调压,分接头的选择依据具体情况定。
5)冷却方式:
电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异,一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。
根据以上变压器选择原则,结合原始资料提供的信息,分析后决定本变电站用2台三相三绕组的变压器,并采用YNyn0,d11接线。
由原始资料可知,Pi0=7.8MWP35=6.9MW
设负荷同时率系数K1取0.9,线损平均取5%即&=1.05,功率因数COS©取0.95。
则10kV和35kV的综合最大负荷分别为:
S10ma=K1K2P10/COS©=0.9X1.05X7.8*0.95=7.76(MVA
S35ma=K1K2P35/COS©=0.9X1.05X6.9*0.95=6.86(MVA每台变压器额定容量为:
Sn=0.6Sm=0.6(Si0ma+S35ma)=0.6X(6.86+7.76)=8.772(MVA
由此查询变电站设计参考资料选得的变压器参数如下表:
型号及容量
KVA
额定电压
高/中/低KV
损耗(Kvy
阻抗电压(%
空载电流
(%
空
载
短路
高-中
高-低
中-低
高-中
高-低
中-低
SFSL-10000/100
121/38.5/11
17
91
89
69.3
17
10.5
6
1.5
89.6
88.7
69.7
10.5
17
6
检验:
当一台主变不能正常工作时,只有一台主变工作且满载则,
S=10000KVA占总负荷的百分比为10/14.62=68%,且还未计及变压器事故过负荷40%勺能力,所以所选变压器满足要求。
3.电器主接线选择(单母线分段接线方式)
优点:
①、用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同段引出两个回路,有两个电源供电;②、当一段母线故障时,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,故障时停电范围小,供电的可靠性提高;③、扩建时需向两个方面均衡扩建;④、接线简单清晰,操作方便,不易误操作,设备少,投资小,占地面积小,为以后的发展和扩建奠定了基础。
缺点:
①、当一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时,该母线的回路都要在检修期间停电。
②、当出线为双回路时,常使架空线路出现交叉跨越。
适用范围:
适用于6〜10kV线路出线16回及以下,每段母线所接容量不宜
超过25MW/
电压等级
负荷名称
负荷性质
接线方式
进/出线回数
110kV
系统电源
单母线分段
进2回
2回
35kV
炼钢厂
1
单母线分段
出1回
4回
901线
1
出1回
备用
出2回
10kV
机械厂
3
单母线分段
出1回
8回
饲料厂
3
出1回
炼油厂
2
出1回
糖厂
2
出1回
市政
3
出1回
面粉厂
3
出1回
备用
7
出2回
四、短路电流计算
短路的危害:
(1)通过故障点的短路电流和所燃起的电弧,使故障元件损坏;
(2)短路电流通过非故障元件,由于发热和电动力的作用,弓|起他们的损坏或缩短他们的使用寿命;(3)电力系统中部分地区的电压大大降低,破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量;(4)破坏电力系统并列运行的稳定性,引起系统震荡,甚至整个系统瓦解。
1.
系统等值网络图如下:
本变电站短路电流计算
用标幺值进行计算,基准容量Sb=100MVA线路每相每公里电抗值Xo=0.4
Q/km基准电压UB取各级的平均电压,平均电压为1.05额定电压:
额定电压(KV
110
35
10
平均电压(KV
115
37
10.5
阻抗电压%
Ud1-2%
Ud1-3%
Ul2-3%
10.5
17
6
由于本变电站所用三绕组变压器为降压变压器,所以其各电压侧阻抗电压正
好与变压器铭牌标示的相反,即:
W2
xt22
XL1
V\
W1
XT23
k"
XZ2
WV——►
XL2
XT12
\AA
W3
XT
T3
XZ3
其中,三绕组变压器电抗标幺值:
Urii%=Ui%=1/2(Udi-2%+Udi-3%—Ud2-3%=0.5x(10.5+17-6)=10.75Uri2%=U2%=1/2(Udi-2%^Ud2-3%-Udi-3%=0.5x(10.5+6—17)=—0.25Uh3%=U3%=1/2(U2-3%十UU%—Ud1-2%=0.5x(6+17—10.5)=6.25则:
**
Xt11*=Xt21*=LT11%/100・S/Sn=10.75一100X100+10=1.075
**
Xt12=Xt22=0
Xr13*=Xr23*=LT13%/100•S/Sn=6.25一100X100+10=0.625线路的电抗标幺值:
**2Q
Xj=X2=X)•l•SB/Ub=0.4X100X100一1152=0.3025
系统电抗标幺值,由于要求三相短路电流,所以用最大运行方式下的系统电抗:
Xs*=Xsmin•Sb/Ss=0.2X100一1250=0.016
由此得到含短路点的等值网络简化图如下:
W2
2
3
扁=2.55?
1=2.55X2.213551=5.645(kA)
3)10kV侧(K3点)发生三相短路时:
等值网络图如下:
10kV侧的基准电流为:
(kA)
IB10=S/v3/UB10=100--10.5=5.499
短路电流有名值为:
I“=1“*•Ib10=0.983284X5.499=5.40708(kA)
冲击电流为:
iq=2.55?
l“=2.55X5.40708=13.78805(kA)
系统最大运行方式下的三相短路电流
短路点
0s短路电流(kA)
1s短路电流(kA)
2s短路电
流(kA)
4s短路电流(kA)
稳态短路电流(kA)
冲击电流
(KA
K1(110KV
0.256
0.264
0.264
0.264
0.653
K2(35KV
2.214
5.645
K3(10KV
5.407
13.788
五、主要电气设备的选择
1.断路器及校验
目前,使用得最多的是少油断路器,六氟化硫断路器和空气断路器。
1、110KV断路器选择:
1)电压Ug(电网工作电压)wUN(断路器额定电流);
Uh>110kV
2)电流IgMAX(最大工作电流)WIN(断路器额定电流)。
In》IgMA)=SZma2MVArV3-110kV=77A
3)开断电流:
Idt Ikd>0.256kA 4)动稳定: IchWIMAX) Imax》0.6528kA 型号 额定电压 (KV 额定 电流 (A) 开断容量(MVA 额定开 端电流 (KA 极限通 过电流 (KA 热稳态 电流 (KA 固有分闸时间(S) 合闸时间 (S) 峰值 5s SW4-110/1000 110 1000 18.4 55 21 0.06 0.25 由以上条件查“35~500kV高压断路器技术数据表”选出断路器如下: 22 5)热稳定校验: IstdzWItto 由上表,断路器分闸时间为0.06s,设过流保护动作时间2s,则t=0.06+2=2.06 (s),|3=I/Is=1,通过查短路电流周期分量发热等值时间曲线可得tdZ=1.67则: Is2tdZ=0.2562X1.67=0.109,It2t=212X5=2205>0.109 所以所选择的断路器满足要求。 2、35KV断路器选择: 1)电压Ug(电网工作电压)wun(断路器额定电流); UN》35kV 2)电流IgMAX(最大工作电流)WIN(断路器额定电流)。 In》IgMA)=SZmaMVA^V3-35kV=113A 3)开断电流: IdtWIkdo Ikd》2.22kA 4)动稳定: IchWIMAX) Imax》5.65kA 由以上条件查“35~500kV高压断路器技术数据表”选出断路器如下: 型号 额定电压 额定 开断容 额定开 极限通 热稳态 固有分闸 合闸时间 (KV 电流 量(MVA 端电流 过电流 电流 时间(S) (S) (A) (KA) (KA (KA 峰值 4s DW6-35/400 35 400 6.6 19 6.6 0.1 0.27 112—2~ 5)热稳定校验: I3tdzWItto 由上表,断路器分闸时间为0.1s,“设过流保护动作时间2s,贝St=0.1+2=2.1(s),B=I/I=1,通过查短路电流周期分 量发热等值时间曲线可得tdz=1.67。 则: I-2tdz=2.222x1.67=8.34,lt}=6.62X4=174.24>8.34所以所选择的断路器满足要求。 3、10KV断路器选择: 1)电压Ug(电网工作电压)wUN(断路器额定电流); LN>10kV 2)电流IgMAX(最大工作电流)WIN(断路器额定电流)。 In》IgMA)=SZmaMVA^V3-10kV=448A 3)开断电流: |dtWIkd。 Ikd>5.4kA 4)动稳定: IchWIMAX Imax》13.79kA 由以上条件查“10kV高压断路器技术数据”选出断路器如下: 型号 额定电压 额定 开断容 额定开 极限通 热稳态 固有分闸 合闸时间 (KV 电流 量(MVA 端电流 过电流 电流 时间(S) (S) (A) (KA (KA (KA 峰值 2s SN10-10I/630 10 630 16 40 16 0.05 0.2 5)热稳定校验: I3tdzWItto 由上表,断路器分闸时间为0.05s,设过流保护动作时间2s,贝吐=0.05+2=2.05 (s),B=I/I3=1,通过查短路电流周期分量发热等值时间曲线可得tdz=1.67o 则: I「tdz=5.42X1.67=48.6972,It2t=162X2=512>48.6972所以所选择的断路器满足要求。 2.隔离开关 隔离开关选择技术条件与断路器相同。 对110kV,35kV出线线路侧隔离开关选用带接地刀闸的。 1、110KV隔离开关选择: 1)电压Ug(电网工作电压)wUN(断路器额定电流); Uh>110kV 2)电流IgMAX(最大工作电流)WIN(断路器额定电流)。 In》IgMA)=SZma2MV¥v3-110kV=77A 3)开断电流: Idt Ikd>0.256kA 4)动稳定: IchWIMAX) Imax》0.6528kA 由以上条件查变电站设计参考资料选出户外隔离开关如下: 型号 额定电压(KV) 额定电流(A) 动稳定电流(KA) 热稳态电流(KA) GW4-110 110 600 50 15.8 5)热稳定校验: IgtdzWItt。 由上表,隔离开关分闸时间为0.06s,设过流保护动作时间2s,则t=0.06+2=2.06 (s),B=1“/I=1,通过查短路电流周期分量发热等值时间曲线可得tdZ=1.67 则: I2tdZ=0.2562X1.67=0.109,It2t=212X5=2205>0.109 所以所选择的隔离开关满足要求。 2、35KV隔离开关选择: 1)电压Ug(电网工作电压)wUN(断路器额定电流); UN》35kV 2)电流IgMAX(最大工作电流)WIN(断路器额定电流)。 In》IgMA)=SZmaMVA^V3-35kV=113A 3)开断电流: IdtWIkd。 Ikd》2.22kA 4)动稳疋: IchWIMAX) Imax》5.65kA 由以上条件查变电站设计参考资料选出户外隔离开关如下: 型号 额定电压(KV) 额定电流(A) 动稳定电流(KA) 热稳态电流(KA) GN2-35T 35 400 52 14(5s) 22 5)热稳定校验: I尺tdzWItto 由上表,隔离开关分闸时间为0.1s,设过流保护动作时间2s,贝St=0.1+2=2.1(s),B=I/I-=1,通过查短路电流周期分 量发热等值时间曲线可得tdz=1.67。 2222 贝心I乂tdz=2.222x1.67=8.34,Itt=6.62X4=174.24>8.34所以所选择的隔离开关满足要求。 3、10KV隔离开关选择: 1)电压Ug(电网工作电压)wUN(断路器额定电流); Uh>10kV 2)电流IgMAX(最大工作电流)WIN(断路器额定电流)。 In》IgMA)=SZmaMVA^V3-10kV=448A 3)开断电流: IdtWIkd。 Ikd》5.4kA 4)动稳定: IchWIMAX Imax》13.79kA 由以上条件查变电站设计参考资料选出户外隔离开关如下: 型号 额定电压(KV) 额定电流(A) 动稳定电流(KA) 热稳态电流(KA) GN19-10XT 10 -630 50 20(4s) i__KT-27 5)热稳定校验: IgtdZWItto 由上表,隔离开关分闸时间为0.05s,设过流保护动作时间2s,则 (C t=0.05+2=2.05(s),p=I/Ig=1,通过查短路电流周期分量发热等值时间曲线可得tdZ=1.67o 2222 则: IgtdZ=5.42X1.67=48.6972,Itt=162X2=512>48.6972 所以所选择的隔离开关满足要求。 3.母线选择与校验 1)软母线: 110kV,35kV配电装置的母线采用钢芯铝绞线。 2)硬母线: 10kV母线采用硬母线。 1、110KV母线选择: 1)按最大工作电流选择导线截面S: IgMAX^KeIY: lgMA=Smax/v3U=14.62MV”v3十110kV=77A Kb取0.89,则: Iy>77-0.89=86.52(A) 查“钢芯铝绞线长期允许载流量表”可选出导线: 导线型号: LGJ-95 导体最咼允许温度 钢芯铝绞线长期允许载流量(A) 700 330 800 352 2)热稳定校验: S》Smin=l®/C•V^dZ C取87,tdz取1.67,I3=0.256kV贝q: Smin=I/C-vtdZ=256-87x".67=3.802585(mrr)v95mrm所以所选择的母线满足要求。 2、35KV母线选择: 1)按最大工作电流选择导线截面S: 」gMAX^KeIY: IgMA? =S^max/iMVA^V3-35kV=113A Ke取0.89,则: IY>113-0.89=126.97(A) 导线型号: LGJ-240 导体最咼允许温度 钢芯铝绞线长期允许载流量(A) 700 610 800 613 查“钢芯铝绞线长期允许载流量表”可选出导线: 2)热稳定校验: S》Smin=I3/C•vVdz C取87,tdz取1.67,I3=2.22kV贝U: Smin=I3/C•vtdZ=2220-87XVT^7=32.97544(mrn)V 2 240mm 所以所选择的母线满足要求。 3、10KV母线选择: 1)按最大工作电流选择导线截面S: IgMAX^KeIY: IgMA=Smax/v3U=7.76MV”v3-10kV=448A Kb取0.89,则: Iy>448-0.89=503.37(A) 导体尺寸hxb(mm2): 单条平放63^5.3 矩形铝导体长期允许载流量(A)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 110 KV 降压 变电站 电气 一次 部分 初步设计