ZY市110KV变电所一次部分设计可编辑修改word版.docx
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ZY市110KV变电所一次部分设计可编辑修改word版
河南城建学院
发电厂电气部分设计报告
ZY市110KV变电所一次部分设计
姓名:
学号:
专业班级:
电气工程及其自动化
指导老师:
朱更辉
所在院系:
电气与信息工程学院
2016年6月15日
成绩评定•
一、指导教师评语(根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定)。
一丶设计依据数据
1.1设计依据
省电力公司⨯⨯号文件关于ZY市郊110KV变电所设计任务其电力系统接线简图1.1所示。
1500MVAXS1=0.6S1
110KV
240/70L2
乙变
L1240/10
240/10
L5110KV
185/10
L4
240/50
L3
甲变
(郊区)
S2200MVAXS2=0.6
图1.1
附注:
1°图中,系统容量、系统阻抗均相当于最大运行方式;
2°最小运行方式下:
S1=1300MVAXs1=0.65
S2=170MVAXs2=0.75
3°系统可保证本所110KV母线电压波动在±5%以内。
1.2建设性质及其规模
随着ZY市经济的迅猛发展及人民群众生活的日益提高和改善,新企业、新用户用电量和大大增加,用电质量要求不断地提高,因此为了搞好本市的经济建设的高速发展以及满足人民群众生活的需要,在位于本市市郊建立110KV变电所已经成为必然,它向市区工业、生活及郊区乡镇与农户供电,以满足不同用户用电的需求。
电压等级:
110/35/10KV
线路回路数:
110KV近期2回,远景发展2回;
35KV近期5回,远景发展2回;
10KV近期12回,远景发展2回。
1.3所址条件
1、地理位置:
本所位于ZY市东南方向的郊区,毗邻城区,交通便利。
地理位置示意图
棉纺厂
印染厂
毛纺厂
水泥厂
市区变
公
橡胶厂路
北
耐火厂
针织厂柴油机厂
ZY市郊一
郊变
2、地形、地质、水文、气象等条件:
所址地区海拔200m,地势平坦,非强震区。
年最高气温+40oC,年最低气温-20oC,年平均温度为+15oC,最热月最高温度+32oC,最大复水厚度b=10mm,最高风速为25m/s,属于我国第六标准气象区。
线路从系统(2S2)110KV母线出发至ZY变电所南强至,全长10km。
在距系统
2北墙0.25、5、8、9.98km处转角90o、25o、45o、78o,四次进入ZY变电所。
全线为黄土层地带,地耐力为2.4kg/cm3。
天然容重=2g/cm3,内摩擦角=23o,
土壤电阻率为100Ω.∙cm,地下水位较低,水质良好,无腐蚀性。
1.4负荷情况
1、各电压等级主要负荷名称及行业性质
110KV市系线、市甲线、备用1、备用2
35KV郊区1、郊区2、水泥厂、耐火厂、备用1、备用2
10KV纺织厂、印染厂、毛纺厂、针织厂、柴油机厂、橡胶厂、市区、食品厂、备用1、备用2
2、负荷资料
电压等级
负荷名称
最大负荷MW
穿越功率MW
负荷组成(%)
自然功率
Tmax(h)
线长
(km)
备注
近
期
远景
近
期
远景
一
级
二
级
三
级
110KV
110
KV
市系线
10
18
0.8
10
市甲线
10
18
0.8
10
备用1
10
0.8
备用2
12
0.8
35KV
35
KV
郊区一
2
3
5
30
0.9
12
郊区二
2.5
3.5
0.9
16
水泥厂1
1.5
2
15
30
0.9
20
水泥厂2
1.5
2
0.9
20
耐火厂
1
1.5
15
35
0.9
18
备用1
2.5
0.9
15
备用2
2.5
0.9
15
补偿
后值
10KV
10
KV
棉纺厂1
2
2.5
20
40
0.75
5500
3.5
棉纺厂2
2
2.5
0.75
5500
3.5
印染厂1
1.5
2
30
40
0.78
5000
4.5
印染厂2
1.5
2
0.78
5000
4.5
毛纺厂
2
2
20
40
0.75
5000
2.5
针织厂
1
1.5
20
40
0.75
4500
1.5
柴油机厂
1
1.5
2
25
40
0.8
4000
3
柴油机厂
2
1.5
2
0.8
4000
3
橡胶厂
1
1.5
30
40
0.72
4500
3
市区1
1.5
2
20
40
0.8
2500
2
市区2
1.5
2
0.8
2500
2
食品厂
1.2
1.5
15
30
0.8
4000
1.5
备用1
1.5
0.78
备用2
1.5
0.78
棉纺厂:
整理、纺纱、织布、通风、采暖、机修、照明等印染厂:
整理、上浆、印染、通风、采暖、机修、照明等
市区:
医院、商场、公交、影剧院、铁路、民航、市政区等食品厂:
磨粉、发酵、烘烤、照明等
柴油机厂:
铸造、热处理、机加工、装配、机修等水泥厂:
旋转大窑、回转窑,机修、照明等
棉纺厂:
整理、纺纱、织布、通风、采暖、机修、照明等印染厂:
整理、上浆、印染、通风、采暖、机修、照明等
市区:
医院、商场、公交、影剧院、铁路、民航、市政区等食品厂:
磨粉、发酵、烘烤、照明等
柴油机厂:
铸造、热处理、机加工、装配、机修等水泥厂:
旋转大窑、回转窑,机修、照明等
二、负荷计算
2.1原始资料分析
由原始负荷资料知,35KV、10KV两个电压等级上有负荷,110KV近期无负荷。
其中,35KV的负荷中有耐火厂和水泥厂等重要的工业负荷,同时承担郊区的供电,其负荷组成Ⅰ、Ⅱ类达15%左右,若断电将造成较大的经济损失和资源浪费。
而10KV的负荷中有棉纺厂、印染厂、橡胶厂、柴油机厂等Ⅰ、Ⅱ类负荷组成较高的负荷,因而需要保证供电的可靠性;同时,由于10KV承担着市区的供电,市区的一些用户如医院、交通调度等单位对电力供应的可靠性要求也是极高的,故而在设计过程中应尽力保证供电的可靠性。
2.2负荷计算
综合最大计算负荷:
S=K(∑Pi.max)(1+%)
jstcos
Kt—同时系数,对于出线回数较少的情况,可取0.9~0.95,出线回数较多时,取0.85~0.9;
%—线损,取值为5%;35KV近期:
S=K(∑Pi.max)(1+%)=0.95⨯(2+1.5+1+2.5+1.5)⨯(1+5%)=9.42MVA
jst
cos
0.9
35KV远景:
S=K(∑Pi.max)(1+%)=0.95⨯(3+3.5+2+2+1.5+2.5+2.5)⨯(1+5%)
jst
cos
0.9
=18.84MVA
10KV近期:
S=K(∑Pi.max)(1+%)
jstcos
=0.85⨯(2+2+1+2+1.5+1.5+1.5+1.5+1.5+1.5+1.2+
1)⨯1.05
0.75
0.78
0.8
0.72
=21.03MVA
10KV远景:
S=K(∑Pi.max)(1+%)
jstcos
=0.85⨯(2.5+2.5+2+1.5+2+2+1.5+1.5+2+2+2+2+1.5+
1.5)⨯1.05
0.75
0.78
0.8
0.72
=30.58MVA
综上:
近期负荷:
Sjs
远期负荷:
Sjs
=K'∑S
t
t
=K'∑S
js.i
js.i
=0.9⨯(9.42+21.03)=27.41MVA
=0.9⨯(18.84+30.58)=44.48MVA
三、电气主接线
3.1电气主接线
满足以下基本要求:
(1)运行的可靠;
(2)具有一定的灵活性:
(3)操作应尽可能简单、方便;
(4)经济上合理;
(5)应具有扩建的可能性。
3.2主变的选择
3.2.1主变的相数
当不受运输条件制约,在330KV以下的发电厂和变电所均应选用三相变压
器。
本所为110KV变电所且交通便利,故采用三相变压器。
3.2.2主变各侧电压
110KV侧:
110KV为首端,选110KV;35KV、10KV,选+10%即38.5、11KV。
3.2.3主变台数的选择
变电站主变的容量一般应根据5~10年规划负荷、城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。
对重要变电站,需考虑当一台主变压器停运时,其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内,应满足Ⅰ、Ⅱ类负荷的供电;对一般性变电站,当一台主变停运时,其余变压器容量应能满足全部负荷的70%~80%。
对于枢纽变电站在中、低压侧已形成环网的情况下,以设置两台主变压器为宜;对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站,可设3台主变压器,以提高供电可靠性。
所以本变电站可采用2台主变压器。
3.2.4主变的容量
两台主变压器容量的选择条件是nSe≥Sjs(MVA)其中,由前面计算结果按远景发展计算:
S≥1⨯44.48=22.24MVA
e2
基于本变电站的情况,由国家标准容量系列R10标准,宜选容量为30MVA的变压器。
以一台变压器停运检修时,保证Ⅰ、Ⅱ级负荷不断电,按近期校验:
(n-1)Se≥0.75Sjs,
(n-1)Se≥∑SⅠ+∑SⅡ;带入数据:
1⨯31.5≥
0.75⨯Sjs
=0.75⨯27.41=20.5575,满足;
1⨯31.5
≥(4.5⨯35%
+3⨯45%
0.9
+1⨯50%
+3⨯70%)+
0.78
(4⨯60%+3⨯60%+3⨯65%+3⨯60%+1.2⨯45%+1⨯70%)=18.43MVA
0.75
满足近期需求;
3.2.5冷却方式
0.8
0.72
对于110KV变压器,由于容量不大,采用自然油强迫空气冷却,即风
冷式。
综上所述,选择变压器型号为SFSZ9-31500/110S:
三相变压器
F:
风冷S:
三绕组Z:
有载调压9:
设计序号
31500容量31.5MVA
110:
一次侧额定电压110KV
3.3主接线设计
电气主接线的设计基本要求是可靠性、灵活性、经济性三方面。
对于Ⅰ级负荷必须有两个独立电源供电,且当任何一个电源失去后,能保证对全部Ⅰ级负荷不间断供电;
对于Ⅱ级负荷,必须有两个独立电源供电,且当任何一个电源失去后,能保证全部或大部分的Ⅱ级负荷供电;
对于Ⅲ级负荷一般只需一个电源供电。
3.3.1各电压等级的主接线设计
110KV的接线形式
出线回路数有4回,根据规范可采用单母线分段或单母线分段带旁母。
单母线分段单母分段带旁母
图3.1110KV主接线方案比较
单母线分段
单母线分段带旁母
供电可靠性
不带旁母,当检修断路器时须对用户停电,但是由于使用的SF6短路器无故障工作时间很长,所以认为单母分段也有不
错的供电可靠性。
由于使用了旁路母线,当检修断路器不会对用户停电,使用的SF6断路器使供电可靠性很高。
运行灵活
性
接线简单清晰,运行操作方便,
且有利于扩建
接线相对复杂,调度灵活。
节约投资
单母分段占地面积少,土建投资相对较小隔离开关的用量也小,总体投资都小于单母分段
带旁母,较经济。
占地面积较大,土建投资大,所用的隔离开关多,较单母分段投资较高。
表3.1110KV方案对比
ZY市郊变为地区性变电所,而由于其负荷的重要性,考虑到占地和经济性的要求,110KV选用单母线分段,采用分段断路器兼作旁路断路器的接线形式。
35KV的接线形式
出线回路数为7回,根据上述规范采用单母线分段。
单母分段单母分段带旁母
图3.235KV主接线方案比较
表3.235KV方案对比
单母线分段
单母线分段带旁母
供电可靠性
重要用户可以从不同分段引线,当一条母线发生故障时还能保证另一条母线的正常供
电,供电可靠性较高。
加装旁路母线后,当出线断路器故障或检修时,可避免对此回路停电,提高了可靠性。
运行灵活
性
接线简单清晰,运行操作方便,
且有利于扩建。
接线相对复杂,调度灵活。
节约投资
单母分段占地面积少,土建投
单母分段带旁母占地面积大,土建
资相对较小隔离开关的用量也小,总体投资都小于单母分段
带旁母,较经济。
投资大,所用的隔离开关多,不够经济。
表3.235KV方案对比
35KV考虑到占地面积问题,建议采用屋内手车式高压开关柜,则不宜设置旁路母线。
从保证负荷用电可靠性来讲,对于重要的用户可采用双回接入,而对于没有双回接入的负荷,通过经济论证,可用自备的发电机或从相邻的甲、乙变加设回线保证供电可靠性。
10KV的接线形式
出线回路数为14回,根据上述规范可采用单母线两分段或单母线分段带旁母。
单母分段
单母分段带旁母
图3.310KV主接线方案比较
表3.310KV方案对比
单母线分段
单母线分段带旁母
重要用户可以从不同分段引
加装旁路母线后,当出线断路器故
供电可靠
线,当一条母线发生故障时还
障或检修时,可避免对此回路停
性
能保证另一条母线的正常供
电,提高了可靠性。
电,供电可靠性较高。
运行灵活
接线简单清晰,运行操作方便。
接线相对复杂,调度灵活。
性
节约投资
少用了断路器、隔离开关,较经济。
单母分段带旁母占地面积大,土建
投资大,所用的隔离开关多。
不够经济。
表3.310KV方案对比
由于ZY市郊变位于城市郊区,为节约用地,10KV多为室内,采用单母分段的接线型式。
四、短路电流的计算
4.1短路计算的目的
供配电系统中的短路,是指导体之间或相导体与地之间不通过负载阻抗而发生的电气连接。
短路是电力系统中常发生的故障,短路电流直接影响电器的安全,危害电力系统的安全运行,假如短路电流较大,为了使电器能承受短路电流的冲击,往往需要选择重型电器。
这不仅会增加投资,甚至会因开断电流不满足而选择不到合适的高压电器,为了能合理选择轻型电器,在主接线设计时,应考虑限制Id的措施,即而需要计算Id。
短路电流计算是选择和检验电气设备的前提和基础,也是载流导体选择和二次设备保护的基础。
4.2参数计算
4.2.1选择基准值
SB=1000MVA
UB=Uav
IB=
4.2.2计算
在基准下系统各部分的标幺值电抗:
系统1最大运行方式:
𝑋𝑠1𝑚𝑎𝑥𝑆𝐵
1000
𝑋𝑠1𝑚𝑎𝑥∗=
系统2最大运行方式:
𝑆N1=0.6×1500=0.4
𝑋𝑠2𝑚𝑎𝑥∗=
𝑋𝑠2𝑚𝑎𝑥𝑆𝐵
𝑆N2=0.6×
1000
200=3
各线路:
𝑆𝐵
1000
𝑋L1∗=𝑋0L1×𝑈2=0.4×60×1152=1.81
𝑆𝐵
1000
𝑋L2∗=𝑋0L2×𝑈2=0.4×10×1152=0.302
𝑆𝐵
1000
𝑋L3∗=𝑋0L3×𝑈2=0.4×80×1152=2.42
主变:
短路阻抗:
高-中:
10.5%;高-低:
17~18%;中-低:
6.5%
X=u1-2+u1-3-u2-3⨯SB⨯1
=10.5+17.5-6.5⨯1000⨯1
=3.4
1*2
SN100
231.5
100
X=u1-2+u2-3-u1-3⨯SB⨯1
=10.5+6.5-17.5⨯1000⨯1<0
2*2
SN100
231.5
100
可令X2*=0
X=u2-3+u1-3-u1-2⨯SB⨯1
=6.5+17.5-10.5⨯1000⨯1
=2.14
3*2
SN100
231.5
100
根据以上计算数据画出等值网络如下
1)110KV母线短路电流计算
转移电抗:
X1f
=1.53;
X2f
=4.12
计算电抗:
X
=X⨯SN1=1.53⨯1500=2.295
js11f
B
1000
Xjs2=X2f
⨯SN2=4.12⨯
SB
200
1000
=0.824
查汽轮机运算曲线表,有:
I"=0.445;I"=1.262
I"=I''⨯SN1+I''⨯
SN2
=0.445⨯+1.262⨯=4.618KA
*1*2
2)35KV母线短路电流计算
转移电抗:
X1f
=3.868;
X2f
=10.36
计算电抗:
X
=X⨯SN1=3.868⨯1500=5.802
js11f
B
1000
Xjs2=X2f
⨯SN2=10.36⨯
SB
200
1000
=2.07
汽轮机运算曲线表,有:
"1
*1
js1
=0.172
I"=0.49
I"=I''⨯SN1+I''⨯
SN2
=0.172⨯+0.49⨯=5.56KA
*1*2
3)10KV母线短路电流计算
转移电抗:
X1f
=7.995;
X2f
=14.33
计算电抗:
X
=X⨯SN1=5.33⨯1500=7.995
js11f
B
X=X
1000
⨯SN2=14.33⨯200=2.866
S
js22f
B
1000
X>3.45,有:
I"=1=1
=0.125
js1*1
Xjs1
7.995
*2
汽轮机运算曲线表,有:
I"=0.35
I"=I"⨯SN1+I"⨯
SN2=
1⨯+1⨯=13.52KA
*1*2
0.1250.35
五、电气选择及校验
5.1、选择导体和电器的一般原则
1、应力求技术先进、安全适用、经济合理。
2、应满足正常运行、检修、短路时和过电压情况下的需要,并考虑远景发
展。
3、应按当地环境校验。
4、与整个工程的建设标准协调一致。
5、选择导体的品种不宜太多。
6、选择新产品应积极谨慎。
新产品应有可靠的实验数据,并经主管单位鉴定合格。
5.2选择导体和电器的技术条件
一般按正常情况选择,短路情况校验,如【表5-2-1】
短路点
基准电流
(KA)
I''(KA)
It2(KA)
k
It(KA)
k
I∞(KA)
Ish(KA)
d1
5.02
4.618
4.197
4.177
4.825
11.756
d2
15.6
5.56
5.49
5.49
5.49
14.15
d3
54.99
13.52
13.83
13.83
13.52
34.42
表5-2-1各情况电流
5.3导体的选择
5.3.1按长期发热选择导体
选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压,即
Ualm≥Usm;
又因为Ualm=1.15UN
Usm≤1.1UNS
所以实际用UN
≥UNS
选用导体的长期允许电流不得小于该回路的持续工作电流,即对于导体
Ial≥Imax
由于高压开断电器没有连续过载能力,在选择其额定电流时应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求,即对于电器IN≥Imax。
5.3.2按经济电流密度选择导体
除配电装置的汇流主母线外,较长导体的截面积应按经济电流密度选择。
当无合适规格导体时,导体面积可按经济电流密度计算截面的相邻下一档选取。
即:
⑴S选应最接近Imax/J。
⑵按经济电流密度选择后,还应按长期允许电流校验。
5.3.3导体、电器设备的选型
导体材料的基本特征:
导体通常由铜、铝、铝合金及钢材料制成。
载流导体一般使用铝或铝合金材料。
纯铝的成型导体一般为矩形、槽形和管形。
由于纯铝的管形导体强度稍低,110KV及以上配电装置敞露布置时不宜采用。
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