变电站电气一次部分课程设计.docx
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1、课程设计任务书设计题目:IlOkV变电站电气一次部分设计前言变电站(SUbStdtiOn)变更电压的场所。是把一些设备组装起来,用以切断或接通、变更或者调整电压。在电力系统中,变电站是输电和配电的集结点。主要作用是进行高底压的变换,一些变电站是将发电站发出的电升压,这样一方面便于远距离输电,其次是为了降低输电时电线上的损耗;还有一些变电站是将高压电降压,经过降压后的电才可接入用户。对于不同的状况,升压和降压的幅度是不同的,所以变电站是很多的,比入说远距离输电时,电压为11千伏,甚至更高,近距离时为IOoO伏吧,这个电压经变压器后,变为220伏的生活用电,或变为380伏的工业用电。随着我国电力工
2、业化的持续快速发展,对变电站的建设将会提出更高的要求。本文通过对IloKV变电站一次系统的设计,其中针对主接线形式选择,母线截面的选择,电缆线路的选择,主变压器型号和台数的确定,爱惜装置及爱惜设备的选择方法进行了详细的介绍。其中,电气设备的选择包括断路器、隔离开关、互感器的选择和方法与计算,爱惜装置包括避雷器和避雷针的选择。其中分析短路电流的计算方法和缘由,是为了保证供电的牢靠性。目录第1章原始资料及其分析41原始资料42原始资料分析6第2章负荷分析6第3章变压器的选择8第4章电气主接线11第5章短路电流的计算141短路电流计算的目的和条件142短路电流的计算步骤和计算结果15第6章配电装置及
3、电气设备的配置与选择181导体和电气设备选择的一般条件182设备的选择19结束语25致谢26参考文献附录一:一次接线图27第一章原始资料及其分析1.原始资料待建变电站是该地区农网改造的重要部分,预料运用3台变压器,初期一次性投产两台变压器,预留一台变压器的发展空间。图1变电站位置示意图1.3待建变电站负荷数据(表1)表1待建成变电站各电压等级负荷数据电压等级用户名称最大负荷(MW)回路数供电方式距离(km)负荷性质35kV铝厂151架空39I钢厂101架空25IA变电站151架空35IIIB变电站201架空40III电压等级用户名称最大负荷(MW)回路数供电方式距离(km)负荷性质IOkV陶瓷
4、厂0.561电缆4II电机厂0.51电缆5III化肥厂0.632电缆4II仪表厂0.421电缆3III木材厂0.81架空14III配电变压器A0.781架空15I配电变压器B0.91架空16III其它0.72电缆4III备用2注:(1)35kV,IOkV负荷功率因数均取COS=0.85(2)负荷同期率:kt=0.9(3)年最大负荷利用小时数均为Tmax=3500小时/年(4)网损率为k,=5%(5)站用负荷为50kWCOS=0.87(6)35kV侧预料新增远期负荷20MW,1OkV侧预料新增远期符合6MW1.4 地形地质站址选择在地势平坦地区,四周皆为农田,地质构造洁为稳定区,站址标高在50年
5、一遇的洪水位以上,地震烈度为6度以下。1.5 水文气象年最低气温为-2度,最高气温为40度,月最高平均气温为37度,年平均气温为22度。1.6 环境站区旁边无污染源2.原始资料分析要设计的变电站由原始资料可知有IlOkV,35kV,IOkV三个电压等级。由于该变电站是在农网改造的大环境下设计的,所以确定要考虑到农村的实际状况。农忙期和农限期需电量差距较大,而且考虑到城镇地区的经济发展速度很快,所以变压器的选择考虑大容量的,尽量满足将来几年的发展须要。为了彻底解决农网落后的状况,待建变电站的设计尽可能的超前,接受目前的高新技术和设备。待建变电站选择在地势平坦区为以后的扩建供应了便利。初期投入两台
6、变压器,当一台故障或检修时,另一台主变压器的容量应能满足该站总负荷的60%,并且在规定时间内应满足一、二级负荷的须要。其次章负荷分析1 .负荷分析的目的负荷计算是供电设计计算的基本依据和方法,计算负荷确定得是否正确无误,干脆影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。对供电的牢靠性特殊重要。如计算负荷确定过大,将使电器和导线选得过大,造成投资和有色金属的消耗奢侈,如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁,造成重大损失,由此可见正确负荷计算的重要性。负荷计算不仅要考虑近期投入的负荷,更要考虑将来几年发展的远期负荷,假如只考虑近期负荷来选择各种电气设备和导线电缆,那随着经济的发展,负
7、荷不断增加,不久我们选择的设备和线路就不能满足要求了。所以负荷计算是一个全面地分析计算过程,只有负荷分析正确无误,我们的变电站设计才有成功的希望。2 .待建变电站负荷计算2.1 35kV侧近期负荷:P近35=15+10+15+20=60MW远期负荷:P远35=20MWXPi=6020=80MWr=lP35=尸,kt(l+kzz)=80*0.9*(1+0.05)=75.6MWZ=IQ35=Ptg=Ptg(cos,0.85)=46.853MVar视在功率Sg35=一二巴二88.941MVAcos0.85IS88.941,“AIn35=-r=-j=1.467kAJ3Un3352.2 IOkV侧近期负
8、荷:P近IO=O.56+0.5+0.63+0.42+0.8+0.78+0.9+0.7=5.29MW远期负荷:P远1。=6MW才Pi=5.29+6=11.29MWr=lPlO=TPikt(l+k)=11.290.9(1+0.05)=10.669MW/=1Q10=Ptg=Ptg(cos-l0.85)=6.612MVar视在功率10, 669 0.85= 12.552 MVATS12.552CrCCAInio=-7=一J=0.725kAJ3UN3X102.3 站用电容量Sg所=cos。_ 0.05 0X7=0.057MVA2.4 待建变电站供电总容量S=Sg35Sgo+Sg所=88.94112.55
9、2+0.057=101.55(MVA)Pg=P35+Po+P所=75.6+10.669+0.05=86.319(MW)第三章变压器的选择主变压器是变电站中的主要设备,合理地选择主变压器台数,不仅可以削减停电、限电几率,提高电网运行的经济性、灵敏性和牢靠性,而且可以提高电能质量。主变的容量、台数干脆影响主接线的形式和配电装置的结构,它的选择依据除了依据基础资料外,还取决于输送功率的大小,与系统联系的紧密程度。另外主变选择的好坏对供电牢靠性和以后的扩建都有很大影响。总之主变的选择关系到待建变电站设计的成功与否,所以对主变的选择我们确定要全方面考虑。既要满足近期负荷的要求也要考虑到远期。1.变电所主
10、变压器的选择有以下几点原则:1)在变电所中,一般装设两台主变压器;终端或分支变电所,如只有一个电源进线,可只装设一台主变压器;对于330kV、55OkV变电所,经技术经济为合理时,可装设34台主变压器。2)对于330kV及以下的变电所,在设备运输不受条件限制时,均接受三相变压器。500kV变电所,应经技术经济论证后,确定是接受三相变压器,还是单相变压器组,以及是否设立备用的单相变压器。3)装有两台及以上主变压器的变电所,其中一台事故停运后,其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的60%以上,并应保证用户的一级和全部二级负荷的供电。4)具有三种电压等级的变电所,如各侧的功率均达到主变压器额定容量的
11、15%以上,或低压侧虽无负荷,但需装设无功补偿设备时,主变压器一般先用三绕组变压器。5)与两种UOkV及以上中性点干脆接地系统连接的变压器,般优先选用自耦变压器,当自耦变压器的第三绕组接有无功补偿设备时,应依据无功功率的潮流状况,校验公共绕组容量,以免在某种运行方式下,限制自耦变压器输出功率。6)500kV变电所可选用自耦强迫油循环风冷式变压器。主变压器的阻抗电压(即短路电压),应依据电网状况、断路器断流实力以及变压器结构选定。7)对于深化负荷中心的变电所,为简化电压等级和避开重复容量,可接受双绕组变压器。2 .主变台数的确定由原始资料可知,待建变电站是在农网改造的大环境下建设的。负荷大,出线
12、多,且农用电受季节影响大,所以考虑初期用两台大容量主变。两台主变压器,可保证供电的牢靠性,避开一台变压器故障或检修时影响对用户的供电。随着将来经济的发展,可再投入一台变压器。3 .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年规划负荷选择,并适当考虑到远期10-20年的负荷发展,对于城市郊区变电所,主变压器应与城市规划相结合。此待建变电站坐落在郊区,IOkV主要给村办企业供电,35kV主要给其他乡镇及几个大企业供电。考虑到郊区及其乡镇的发展速度特殊快,所以我们选择大容量变压器以满足将来的经济发展要求。确定变压器容量:(1)变电所的一台变压器停止运行时,另一台变压器能保证全部负荷的6
13、0%,即S;=S60%=101.5560%=60.93(MVA)(2)单台变压器运行要满足一级和二级负荷的供电须要一,二级负荷为15+10+0.56+0.63+0.78=26.97MVA所以变压器的容量最少应为60.93MVA4 .变压器类型的确定4.1 相数的选择变压器的相数形式有单相和三相,主变压器是接受三相还是单相,主要考虑变压器的制造条件、牢靠性要求及运输条件等因素。一台三相变压器比三台单相变压器组成的变压器组,其经济性要好得多。规程上规定,当不受运输条件限制时,在330kV及以下的发电厂用变电站,均选用三相变压器。同时,因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大,而不作考
14、虑。因此待建变电站接受三相变压器。4.2 绕组形式绕组的形式主要有双绕组和三绕组。规程上规定在选择绕组形式时,一般应优先考虑三绕组变压器,因为一台三绕组变压器的价格及所用的限制电器和帮助设备,比两台双绕组变压器都较少。对深化引进负荷中心,具有干脆从高压变为低压供电条件的变电站,为简化电压等级或削减重复降压容量,可接受双绕组变压器。三绕组变压器通常应用在下列场合:(1)在发电厂内,除发电机电压外,有两种上升电压与系统连接或向用户供电。(2)在具有三种电压等级的降压变电站中,须要由高压向中压和低压供电,或高压和重压向低压供电。(3)在枢纽变电站中,两种不同的电压等级的系统须要相互连接。(4)在星形
15、星形接线的变压器中,须要一个三角形连接的第三绕组。本待建变电站具有UOkV,35kV,IOkV三个电压等级,所以拟接受三绕组变压器。4.3 一般型和自耦型的选择自耦变压器是一种多绕组变压器,其特点就是其中两个绕组除有电磁联系外,在电路上也有联系。因此,当自耦变压器用来联系两种电压的网络时,一部分传输功率可以利用电磁联系,另一部分可利用电的联系,电磁传输功率的大小确定变压器的尺寸、重量、铁芯截面积和损耗,所以与同容量、同电压等级的一般变压器比较,自耦变压器的经济效益特殊显著。但容量越大,电压等级越高,这些优点才越明显。因此,综合考虑选用一般变压器。4.4 中性点的接地方式电网的中性点的接地方式,
16、确定了主变压器中性点的接地方式。本变电站所选用的主变为自耦型三绕组变压器。规程上规定:凡是110kV-500kV侧其中性点必需要干脆接地或经小阻抗接地;主变压器6-63kV接受中性点不接地。所以主变压器的IIOkV侧中性点接受干脆接地方式,35kV,IOkV侧中性点接受不接地方式。综上所述和依据表3-1变压器型号,所选主变压器为SFS10-63000/1IOo表3-1变压器型号S10系列三绕组无励磁调压电力变压器产品技术参数型号电压组合及分接范围(kV)连接相空载损耗(kW)负载损耗(kW)空载电流()阻抗电压()运输重量(t)总重(t)外形尺寸长X宽X高(mm)高压中压低压升压变降压变SFS
17、10-6300/1101101151212x2.5%3536.638.52x2.5%6.36.610.511YN,y0,d118.445.10.4高中17.5%高低10.5%中低6.5%高中10.5%高低17.5%中低6.5%20.223.34950x3320x3610SFS10-8000/11010.153.60.423.126.24970x3360x3640SFS10-10000/11011.962.90.325.929.65020x3410x3690SFS10-12500/11014740.331.535.35080x3430x3740SFS10-16000/11016.990.10.3
18、33.637.85140x3490x3780SFS10-20000/11020.0106.30.2539.344.65300x3670x4200SFS10-25000/11023.6125.80.2544.551.06106x4877x4941SFS10-31500/11028148.80.250.057.06430x4420x5060SFS10-40000/11033.5178.50.255.464.26600x4570x5160SFS10-50000/11039.6212.50.165766910x4620x5280SFS10-63000/11046.92550.17988.37330x4
19、860x5800SFS10-75000/11053.5290.60.183927800x4990x6100第四章电气主接线电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分,也是构成电气系统的主要部分。电气主接线是由电气设备通过连接线,按其功能要求组成接受和支配电能的电路,成为传输强电流、高电压的网络,故又称为一次接线。由于本设计的变电站有三个电压等级,所以在设计的过程中首先分开单独考虑各自的母线状况,考虑各自的出线方向。论证是否须要限制短路电流,并实行什么措施,拟出几个把三个电压等级和变压器连接的方案,对选出来的方案进行技术和经济综合比较,确定最佳主接线方案。1 .对电气主接线的基本要求对电气主接
20、线的基本要求,概括地说包括牢靠性、灵敏性和经济性三方面1.1 牢靠性平安牢靠是主接线的首要任务,保证供电牢靠是电气主接线最基本的要求。电气主接线的牢靠性不是确定的。所以在分析电气主接线的牢靠性时,要考虑发电厂和变电站的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备的制造水平及运行阅历等诸多因素。1.2 灵敏性电气主接线应能适应各种运行状态,并能灵敏的进行运行方式的转换。灵敏性包括以下几个方面:(1)操作的灵敏性(2)调度的灵敏性(3)扩建的灵敏性1.3 经济性在设计主接线时,主要冲突往往发生在牢靠性和经济性之间。通常设计应满足牢靠性和灵敏性的前提下做到经济合理。经济性主要通过以下几个方面考虑:(1)节
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