发电厂设计.docx
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发电厂设计
任务书
第一节本次设计的主要内容
本次设计为110kV降压变电所设计,共分为任务书、计算书二部分,同时还附110KV降压变电所主接线图加以说明。
该变电站有4台主变压器,分为三个电压等级:
110kV、60kV、35kV,各个电压等级均采用单母分段的主接线方式供电,本次设计中进行了短路电流计算,主要设备选择及校验(包括断路器、隔离开关、电流互感器、母线等),并同时附带介绍了所用电和直流系统、继电保护、过压保护、接地、避雷器等相关方面的知识。
第二节原始资料
一、原始资料
1、变电所性质:
区域性变电所。
2、地理位置:
位于南方中等城市近郊,向市区及较大工业用户供电。
3、自然条件:
所区地势属高原地区,海拔1200m,交通方便,有公路经过。
最高气温+42℃,最低温度-15℃,年平均温度+20℃,最大风速35m/s,覆冰厚度2mm,地震强烈<6级,土壤电阻率<500Ω.m,雷电日45,周围环境较好,冻土深度0.3m,主导风向夏东南风,冬西北风。
4、负荷资料:
1)110KV侧共4回线与系统相连。
2)60KV侧共7回架空出线,最大综合负荷70MW,cosΦ=0.82。
负荷名称
最大/小负荷(MW)
线路长度(KM)
回路数
附注
化纤厂
20/16
30
1
石油厂
20/14
40
1
有重要负荷
化工厂
10/6
50
1
有重要负荷
化工机械厂
12/10
50
1
化肥厂
8/6
30
1
3)35KV侧共10回架空线,最大综合负荷42MW,cosΦ=0.85。
负荷名称
最大/小负荷(MW)
线路长度(KM)
回路数
毛纺厂
10/6
6
2
棉纺厂
10/6
4
1
印染厂
6/4
6
1
纺织机械厂
4/3
4
1
机床厂
4/2
2
2
通用机械厂
3/2
3
1
日用电器厂
3/2
3
1
日用化工厂
2/1
2
1
第三节本次设计应完成的成果
计算书:
短路电流,主要设备的选择,变压器差动保护整定计算。
图纸:
电气主接线图
第四节应掌握的知识与技能
1、学习和掌握降压变电所电气部分设计的基本方法。
2、对所设计的降压变电所的特点,以及它在电力系统中的地位、作用和运行方式等应有清晰的概念。
3、熟悉所选电气设备的工作原理和性能,及其运行使用中应注意的事项。
4、熟悉所采用的电气主接线图,掌握各种运行方式的倒闸操作程序。
5、培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。
摘要
本次设计为110KV降压变电所的初步设计,首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数,分析负荷发展趋势,从负荷增长方面阐明了建站的必要性,然后通过对拟建变电所的概括以及出线方向来考虑,并通过对负荷资料的分析,安全,经济及可靠性方面考虑,确定了110kV,60kV,35kV以及变电所的主接线.对设备的选型作了详细的说明和计算,短路电流的计算有严格的计算书。
又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数、容量及型号。
最后,根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果,做出线路保护,变压器保护,母线保护,防雷保护,从而完成了整个变电所的设计。
关键词:
110KV降压变电所,负荷,短路计算
第一章主变压器的确定
一、主变压器台数的确定
为了保证供电的可靠性,变电所一般装设四台主变压器。
二、调压方式的确定
据设计任务书中:
系统110KV母线电压满足正常调压要求,且为了保证供电质量,电压必须维持在允许范围内,保持电压的稳定,所以应选择有载调压变压器。
三、主变压器容量的确定
主变压器容量一般按变电所建成后5~10年的规划负荷选择,亦要根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。
对装设四台主变压器的变电所,每台变压器容量应按下式选择:
Sn=0.6PM。
因对一般性变电所,当一台主变压器停运时,其余变压器容量应能保证70~80%负荷的供电,考虑变压器的事故过负荷能力40%。
由于一般电网变电所大约有25%为非重要负荷,因此,采用Sn=0.6PM确定主变是可行的。
由原始资料知:
35KV侧Pmax=42MW,cosφ=0.85
60KV侧Pmax=70MW,cosφ=0.85
所以,在其最大运行方式下:
Sn=0.6*(42/0.85+70/0.82)=80.86(MVA)
参考《电力工程电气设计手册》选择两台西安变压器厂生产的三相三绕组风冷有载调压变压器两台,型号为:
SFSZ7-50000型变压器。
容量校验:
低负荷系数K1=实际最小负荷/额定容量=(42+8)/50=1.0
高负荷系数K2=实际最大负荷/额定容量=(70+25)/50=1.9
另外,《发电厂电气设备》P244规定:
自然油循环的变压器过负荷系数不应超过1.5。
综上,并查《发电厂电气设备》P244变压器过负荷曲线图(图9-11-a)可以得出过负荷时间T≈4h<Tmax=6000/365=16.5h。
可见:
此变压器不能满足过负荷要求,故应选用更大型号的变压器。
查《手册》现选用两台西安变压器厂生产的三相三绕组风冷有载调压变压器两台,型号为:
SFSZ7-63000型变压器。
所选变压器主要技术参数如下表:
型号
额定电压(KV)
空载损耗(KW)
空载电流(%)
接线组别
阻抗电压
高-中
高-低
中-低
SFSZ7-63000
110±8×1.25%
38.5±2×2.5%
10.5
84.7
1.2
Yn,yn,d11
17.5
10.5
6.5
容量校验:
低负荷系数K1=实际最小负荷/额定容量=(42+8)/63=0.79
高负荷系数K2=实际最大负荷/额定容量=(70+25)/63=1.5
另外,《发电厂电气设备》P244规定:
自然油循环的变压器过负荷系数不应超过1.5。
综上,并查《发电厂电气设备》P244变压器过负荷曲线图(图9-11-a)可以得出过负荷时间T≈24h>Tmax=6000/365=16.5h。
可见:
此变压器能满足要求,故应选用此型号的变压器。
第二章电气主接线设计
第一节变电站主接线的要求及设计原则
现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。
各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。
其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身,同时也影响到工农业生产和人民日常生活。
因此,发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。
电气主接线是变电站设计的首要任务,也是构成电力系统的重要环节。
主接线方案的确定对电力系统及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关,并对电器设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。
因此,主接线的设计必须正确处理好各方面的关系,全面分析论证,通过技术经济比较,确定变电站主接线的最佳方案。
一、变电站主接线基本要求
1运行的可靠性
断路器检修时是否影响供电,设备和线路故障检修时,停电数目的多少和停电时间的长短,以及能否保证对重要用户的供电。
2具有一定的灵活性
主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式,达到调度的目的,而且在各种事故或设备检修时,能尽快地退出设备。
切除故障停电时间最短、影响范围最小,并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。
3操作应尽可能简单、方便
主接线应简单清晰、操作方便,尽可能使操作步骤简单,便于运行人员掌握。
复杂的接线不仅不便于操作,还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。
但接线过于简单,可能又不能满足运行方式的需要,而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。
4经济上的合理性
主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上,还应使投资和年运行费用小,占地面积最少,使其尽地发挥经济效益。
当能满足运行要求时,变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。
5应具有扩建的可能性
由于我国工农业的高速发展,电力负荷增加很快。
因此,在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。
变电站电气主接线的选择,主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。
二、变电站主接线设计原则
1变电所的高压侧接线,应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式,在满足继电保护的要求下,也可以在地区线路上采用分支接线,但在系统主干网上不得采用分支接线。
2在35-60kV配电装置中,当线路为3回及以上时,一般采用单母线或单母线分段接线,若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区,可采用双母线接线。
3在6-10kV配电装置中,线路回路数不超过5回时,一般采用单母线接线方式,线路在6回及以上时,采用单母分段接线,当短路电流较大,出线回路较多,功率较大时,可采用双母线接线。
4在110-220kV配电装置[1]中,线路在4回以上时一般采用双母线接线。
5当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时,均可不设旁路设施。
总之,以设计原始材料及设计要求为依据,以有关技术规范、规程为标准,结合具体工作的特点,准确的基础资料,全面分析,做到既有先进技术,又要经济实用。
第二节35kV侧主接线方案选取
据任务书要求,每回最大负荷20MW。
本设计提出两种方案进行经济和技术比较。
根据《110kV-35KV变电站设计规范》规定:
110kV线路为六回及以上时,宜采用双母线接线,在采用单母线,分段单母线或双母线的110kV-35KV主接线中,当不容许停电检修断路器时,可设置旁路母线和旁路隔离开关。
35~110kV线路为两回及以下时,宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。
超过两回时,宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。
35~63kV线路为8回及以上时,亦可采用双母线接线。
110kV线路为6回其以上时,宜采用双母线接线。
在采用单母线、分段单母线或双母的35~110kV主接线中,当不允许停电检修断路器时,可设置旁路设施。
故预选方案为:
双母线接线和单母线分段接线。
方案一、双母线接线
1、优点:
1)、供电可靠,通过两组母线隔离开关的倒换操作,可以轮流检修一组导线而不致使供电中断,一组母线故障后,能迅速恢复供电,检修任一回路母线隔离开关,只停该回路。
2)、调度灵活,各个电源和各个回路负荷可任意切换,分配到任意母线上工作,能够灵活地适应系统中各种运行方式调度和系统潮流变化的需要。
3)、扩建方便,向双母线的左右任何一个方向扩建,均不影响,两组母线的电源和负荷均匀分配,不会引起原有回路的停电。
当有双回架空线路时,可以顺序布置,以致连接不同的母线时,不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。
4)、便于实验,当个别回路需要单独进行实验时,可将该回路分开,单独接至一组母线上。
2、缺点:
1)、增加一组母线和每回路就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。
为了避免隔离开关误操作,需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。
3、适用范围:
1)、6-10KV,配电装置,当短路电流较大,需要加装电抗器。
2)、35-63KV,回路总数超过8回,或连接电源较多,回路负荷较大时。
3)、110-220KV,出线回路在5回及以上时;或当110-220KV配电装置,在系统中居重要位,出线回路。
方案二、单母线分段接线:
1、优点:
1)、用断路器把母线分段后,对重要负荷可以从不同段引出两个回路,提供双回路供电。
2)、安全性,可靠性高。
当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段切除,保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。
2、缺点:
1)、当一段母线或母线隔离开关故
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