110kV变电站电气一次部分设计.docx
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1、郑州大学本科自考助学毕业设计(论文)题目IlokV变电站电气一次设计院校郑州大学专业学生姓名准考证号指引教师(本科)指引教师(专科)4月10日依照设计任务书规定,本次设计为IlOkV变电站电气一次某些初步设计,并绘制电气主接线图。该变电站设有两台主变压器,站内主接线分为IlOkV和IokV两个电压级别。各个电压级别都采用单母线分段接线。本次设计中进行了该新建变电站总体分析、负荷分析和重要电气设备选取、电气主线选取及主接线设计、短路电流计算、各电压级别配电装置设计共五章内容。绪论1第1章变电站总体分析21. 1变电站总体分析2第2章负荷分析计算与主变压器选取42.1负荷分析计算42. 2主变选取
2、63. 3无功补偿8第3章电气主接线设计错误!未定义书签。3.1主接线设计原则和规定H3.2主接线设计环节错误!未定义书签。3.3电气主接线设计错误!未定义书签。第4章短路电流计算及电气设备选取错误!未定义书签。4.1 短路电流危害错误!未定义书签。4.2 电气设备选取错误!未定义书签。4.3高压断路器选取184.4隔离开关选取194.5电压互感器选取194.7绝缘子和穿墙套管错误!未定义书签。4.8电气设备表错误!未定义书签。第5章配电装置及电气总平面布置设计错误!未定义书签。5.1 概述错误!未定义书签。5.2 配电装置拟定错误!未定义书签。5.3 电气总平面布置25附录I短路电流计算错误
3、!未定义书签。附录Il电气设备选取38附录In避雷针保护范畴计算58本文一方面依照任务书上所给系统与线路及所有负荷参数,分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站必要性,然后通过对新建变电站概括以及出线方向来考虑,并通过对负荷资料分析,安全,经济及可靠性方面考虑,拟定了IlOkV.IOkV以及站用电主接线,然后又通过负荷计算及供电范畴拟定了主变压器台数,容量及型号,同步也拟定了站用变压器容量及型号;最后,依照最大持续工作电流及短路计算计算成果,对高压熔断器、隔离开关、母线、绝缘子和穿墙套管、电压互感器、电流互感器进行了选型,从而完毕了IlOkV电气一次某些初步设计。按照先行原则,根据远期负荷发
4、展,决定在该市郊新建一所中型IlOkV变电站。本设计属中间变电站该变电所建成后,它重要任务是把IlOKV变成IOkV电压供周边城乡使用。该市郊IlOkV变电站是地区性都市变电站,它由系统1和系统2供电,同较为紧密,在整个系统中占有重要地位。变电站重要设备构成重要有主变压器、电气主接线、控制装置、避雷装置以及无功补偿设备。主变压器是变换电压重要设备。在IlOkV变电站中它重要用于降压,此变电站中咱们采用了双绕组变压器,在功率和电压级别上完全满足了咱们设计需要。电气主接线由于直接影响着电力系统可靠性,至关重要,因而对它选取应加以足够注重。考虑到系统可靠性、灵活性、经济性等因素,因此在本变电站中咱们
5、采用了单母分段接线形式。控制装置是变电站中枢神经,控制着整个电气元件。值班员可通过集中监视系统理解系统运营状态。避雷装置是电力系统稳定运营一种重要某些。它故障可以导致整个电力系统崩溃。给国民经济带来重大损失。在电力系统中为了减少电能在线路中损耗,咱们采用了无功补偿装置来调节系统中无功功率。第1章变电站总体分析1.1 变电站总体分析1.1.1 设计根据依毕业设计任务书。1.1.2 某市变电站建设必要性220MVA:=0-7附注:1.图中,系统容量、系统阻抗均相称于最大运营方式;2.最小运营方式下:Sl=1300MVA,Xs=0.65:S2=170MVA,Xs2=O.75:1.1.3变电站地址变电
6、所设计除应执行本规范外,尚应符合现行国家关于原则和规范规定。本站位于某市近郊区。向市区工业、生活及郊区乡镇工业与农业顾客供电,属新建变电站。变电所西边为IOKV负荷密集区,重要有棉纺厂、食品厂、印染厂、针织厂、柴油机厂、橡胶厂及某些市区用电。变电因此东重要有水泥厂、耐火厂及市郊其他用电。所址地区海拔200米,地势平坦,非强地震地区。年最高气温+40C,年最低气温-20C,年平均温度+15C,最热月平均最高温+32qCo最大覆冰厚度b=10mmo最大风速25ms,属于国内第六原则气象区。全线为黄土层地带,地耐力2.4kgCm2,天然容重=2gcm3。内摩擦角。=23,土壤电阻率100Qcm,地下
7、水位较低,水质良好,无腐蚀性。土壤热阻系数Pr=120Ccm/Wmo土温20o1.1.4某市IloKV变电所建设规模依照电力系统规划,本变电所建设规模如下:额定电压级别:11OKV/IOKVIlOKV近期出线2叵1.远景发展2回;IOKV近期出线12回,远景发展6回。S=1450MVAXI=0.6X2=0.7S2=220MVAXI=0.4X2=0.61.1.5变电站设计规范1 .本规范合用于电压为10110kV,单台变压器容量为250OkVA及以上新建变电所设计。2 .变电所设计应依照工程5发展规划进行,做到远、近期结合,以近期为主,对的解决近期建设与远期发展关系,恰当考虑扩建也许。3 .变电
8、所设计,必要从全局出发,统筹兼顾,按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件,结合国情合理地拟定设计方案。4 .变电所设计,必要坚持节约用地原则。变电所设计除应执行本规范外,尚应符合现行国家关于原则和规范规定。第2章负荷分析计算与主变压器选取2.1 负荷分析计算2.1.1 负荷分类及定义1 .一级负荷:中断供电将导致人身伤亡或重大设计损坏,且难以挽回,带来极大政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷规定有两个独立电源供电。2 .二级负荷:中断供电将导致设计局部破坏或生产流程紊乱,且较长时间才干修复或大量产品报废,重要产品大量减产,属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时(如
9、边远地区),容许有一回专用架空线路供电。3,三级负荷:不属于一级和二级普通电力负荷。三级负荷对供电无特殊规定,容许较长时间停电,可用单回线路供电。2.1.2 负荷构成依照任务书可知新建UOKV变电站建设将外电与市区变电所更好连接起来,从而形成统一供电网络。更好解决市区等重要负荷供电问题,同步也增进了供电网络形成和供电可靠性。为了考虑该地区经济发展此变电站设计最大容量为MWo各级负荷见如下图表:1.IloKV负荷状况表2/UoKV负荷电压级别负荷名称最大负荷(MW)穿越功率(MW)负荷构成(%)功率因数Tmax(三)线长(km)近期远景近期远景一级二级市系线101810HOkV市甲线101810
10、备用110备用2122.10KV负荷状况表2-2IOKV负荷电压级别负荷名称最大负荷(MW)穿越功率(MW)负荷构成(%)功率因数Tmax(三)线长(km)近期远景近期远景一级二级IOkV棉纺厂12320400.7555003.5棉纺厂22320400.7555003.5印染厂12430400.7850004.5印染厂22430400.7850004.5毛纺厂2320400.7550002.5针织厂1220400.7545001.5柴油机厂13425400.840003柴油机厂23425400.840003橡胶厂1230400.7245003市区11220400.825002市区2122040
11、0.825002食品厂1215300.840001.5备用12备用22备用32备用42备用52备用62在IOkV负荷中,棉纺厂、印染厂、毛纺厂、针织厂、柴油机厂I、H、食品厂、橡胶厂、市区I、H类负荷比较大;若发生停电对公司导致浮现次品,机器损坏,甚至浮现事故,对市区医院则导致不良社会影响,严重时导致重大经济损失和人员伤亡,因此必要保证其供电可靠性。2.2 主变选取2.2.1 主变台数考虑原则变压器容量、台数直接影响到变电站电气主接线形式和配电装置构造。它拟定除了根据传递容量基本原始资料外,还要依照电力系统5远景发展筹划,输送功率大小、馈线回路数、电压级别以及接入电力系统中紧密限度等因素,进行
12、综合分析与合理选取。如果变压器容量选取过大,台数过多,不但增长投资,增大占地面积,并且也增长了运营电能损耗,设备未能充分发挥效益;若容量选过小,将也许满足不了变电站电力负荷需要,这在技术上是不合理。可见,变电站主变压器选取相称重要。在进行主变压器选取之前,应当理解变压器选取原则,重要涉及变压器容量、台数拟定原则、主变压器型号拟定原则:1 .主变压器台数、容量应依照地区供电条件、负荷性质、用电容量和运营方式等条件综合考虑;2 .在有一级、二级负荷变电站中,应当装设两台主变电压器;当技术经济比较合理时主变压器台数也可以多于两台。如果变电站可由中、低压侧电力网中获得足够能量备用电源时,可以装设一台主
13、变压器。3 .装设两台及其以上主变压器变电站中,当断开一台时,别的主变压器容量应保证顾客一级负荷和某些二级负荷(普通不应不大于主变压器容量60%)o4 .具备三种电压级别变电站中,如果通过主变压器各侧绕组功率均达到主变压器容量15%时,主变电压器宜采用三绕组变压器。根据变电站所处市区状况,变电站电力负荷中具有大量一级、二级负荷,基于对经济状况、占地面积及变电站位于负荷中心等诸多因素考虑,选取两台主变电压器。规程规定,装有一台主变电压器变电站,当一台主变电压器运营时,别的主变电压器容量应不不大于60%所有负荷,并且尽量保证对I、II类电力负荷不间断供电,即(n-l)Sn20.6远,这里n代表变压
14、器台数。远表达按远景负荷计算最大综合负荷,SS远计算公式为:S.=Kl(-)(l+a%)jcosB其中:M表达同步率a%表达线损率PjmaX表达各出线最大负荷由负荷资料表数据经计算得到:Sys=36.8MVA该变电站是一所IlOKV降压变电站,选取降压构造(低、中、高)三绕组变压器。变电站所处周边环境比较优越,优先选用SFS7系列低损耗油浸式配电变压器:SFSlO-25000/110系列三绕组无励磁调压电力变压器;冷却方式为油浸散热器自然冷却。此系列电力变压器用于额定频率为50HZ,额定电压为IIoKV变配电所或输变电线路中传播电能,变化电压之用,产品可以在户内户外持续工作。2.2.2 变压器
15、联结组别和容量选取参照电力工程电气设计手册和相应规程指出:变压器三相绕组接线组别、电压、相位、和系统一致,否则不能并列运营。国内UOKV及以上电压级别均为大电流接地系统,为获得中性点,因此都需要选取丫。连接方式;因而,新建变电站主变电力变压器采用“YNdll”连接组别。变压器绕组容量选取:变压器绕组容量有:100/100、100/50、100/50等几种。对于IlOKV变压器总容量不大,其绕组容量对于造价影响不大,因此采用100/100容量比。2.2.3 变压器各侧电压选取作为电源侧,为保证向线路末端供电电压质量,即保证在10%电压损耗状况下,线路末端电压应保证在额定值,因此,电源侧主变电压按
16、10%额定电压选取,而降压变压器作为末端可按照额定电压选取。因此,对于IlOKV变电站,考虑到要选取节能新型,110KV应当选115KV,35KV选IOKV选10.5KV。2.2.4 全绝缘、半绝缘、绕组材料等问题解决在UOKV及以上中性点直接接地系统中,为了减小单相接地时短路电流,有一某些变压器中性点采用不接地方式,因而需要考虑中性点绝缘保护问题。IloKV侧采用分级绝缘经济效益比较明显,并且选用与中性点绝缘级别相称避雷器加以保护。IOKV侧为中性点不直接接地系统中变压器,其中性点都采用全绝缘。2.3 无功补偿2.3.1 补偿装置意义无功补偿可以保证电压质量、减少网络中有功功率损耗和电压损耗
17、,同步对增强系统稳定性有重要意义。2.3.2 无功补偿装置类型选取1 .无功补偿装置类型无功补偿装置可分为两大类:串联补偿装置和并联补偿装置。当前惯用补偿装置有:静止补偿器、同步调相机、并联电容器。2 .惯用三种补偿装置比较及选取这三种无功补偿装置都是直接或者通过变压器并接于需要补偿无功变配电所母线上。(1)同步调相机同步调相机相称于空载运营同步电动机在过励磁时运营,它向系统提供无功功率而起到无功电源作用,可提高系统电压。装有自动励磁调节装置同步调相机,能依照装设地点电压数值平滑地变化输出或汲取无功功率,进行电压调节。特别是有强行励磁装置时,在系统故障状况下,还能调节系统电压,有助于提高系统稳
18、定性。但是同步调相机是旋转机械,运营维护比较复杂。它有功功率损耗较大。小容量调相机每千伏安容量投入费用也较大。故同步调相机宜于大容量集中使用,容量不大于5MVA普通不装设。在国内,同步调相机常安装在枢纽变电所,以便平滑调节电压和提高系统稳定性。(2)静止补偿器静止补偿器由电力电容器与可调电抗并联构成。电容器可发出无功功率,电抗器可吸取无功功率,依照调压需要,通过可调电抗器吸取电容器组中无功功率,来调节静止补偿其输出无功功率大小和方向。静止补偿器能迅速平滑地调节无功功率,以满足无功补偿装置规定。这样就克服了电容器作为无功补偿装置只能做电源不能做负荷,且调节不能持续缺陷。(3)电力电容器电力电容器
19、可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。它所提供无功功率值与所节点电压成正比。电力电容器装设容量可大可小。并且既可集中安装,又可分散装设来接地供应无功率,运营时功率损耗亦较小。可将电容器连接成若干组,依照负荷变化,分组投入和切除。综合比较以上三种无功补偿装置后,选取并联电容器作为无功补偿装置。2.3.3 并联电容器装置分组1 .分组原则(1)并联电容器装置分组重要有系统专业依照电压波动、负荷变化、谐波含量等因素拟定。(2)对于单独补偿某台设备,例如电动机、小容量变压器等用并联电容器装置,不必分组,可直接与设备相联接,并与该设备同步投切。对于IIOKV220KV、主变代有载调压装置变电所,应按有
20、载调压分组,并按电压或功率规定实行自动投切。2 .分组方式(1)并联电容器分组方式等容量分组、等差容量分组、带总断路器等差容量分组、带总断路器等差级数容量分组。(2)各种分组方式比较等差容量分组方式:由于其分组容量之间成等差级数关系,从而使并联电容器装置可按不同投切方式得到各种容量组合。既可用比等容量分组方式少分组数目,达到更各种容量组合规定,从而节约了回路设备数。但会在变化容量组合操作过程中,会引起无功补偿功率较大变化,并也许使分组容量较小分组断路器频繁操作,断路器检修间隔时间缩短,从而使电容器组退出运营也许性增长。因而应用范畴有限。带总断路器等差容量分组、带总断路器等差级数容量分组,当某一
21、并联电容器组因短路故障而切除时,将导致整个并联电容器装置退出运营。综上所述,在本设计中,无功补偿装置分组方式采用等容量分组方式。2.3.4 并联电容器装置接线并联电容器装置基本接线分为星形(Y)和三角形()两种。经常使用尚有由星形派生出来双星形,在某种场合下,也采用有由三角形派生出来双三角形。从电气工程电气设计手册(一次某些)表9-17中比较得,应采用双星形接线。由于双星形接线更简朴,并且可靠性、敏捷性都高,对电网通讯不会导致干扰,合用于IoKV及以上大容量并联电容器组。中性点接地方式:对该变电所进行无功补偿,重要是补偿主变和负荷无功功率,因而并联电容器装置装设在变电所低压侧,故采用中性点不接
22、地方式。IOKV系统中性点是不接地,该变电站采用并联电容器组中性点也是不接地,当发生单相接地故障时,构不成零序电流回路,因此不会对IOKV系统导致影响。2.3.5 无功补偿装置容量拟定现场经验普通按主变容量10%30%来拟定无功补偿装置容量。此设计中两台主变容量共为50000KVA故并联电容器容量为:5000KVAR15000KVAR为宜,在此设计中取并联电容器容量1KVARo第3章电气主接线设计电力系统是由发电厂、变电站、线路和顾客构成。变电站是联系发电厂和顾客中间环节,起着变换和分派电能作用。为满足生产需要,变电站中安装有各种电气设备,并依照相应技术规定连接起来。把变压器、断路器等按预期生
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