毕业设计110KV变电站电气设计Word下载.docx
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四、交设计成果
1、设计说明书
2、主接线图一张
3、开关柜图一张
110KV变电站电气设计说明书
一、确定变电站一次主接线
1、设计主接线的基本要求:
概括的说,应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。
(一)必需保证发电的安全可靠性。
衡量主接线的可靠性主要从以下几方面去分析
(1)断路器检修时是否影响供电。
(2)设备和线路故障或检修时,停电线路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。
(3)有没有使变电站全停的可能性。
(二)应具有一定的灵活性
主接线不但在正常的运行情况下,能根据调度的要求,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故障时,能尽快的退出设备,切除故障,使停电的时间最短,影响范围最小,并且在检修设备时保证检修人员的安全。
(三)操作应尽可能的简单、方便
主接线简单清晰,操作方便,尽可能的是操作步骤简单,便于运行人员掌握。
(四)经济上合理
(五)主接线在保证安全可靠,操作灵活方便的基础上,还应使投资和运行费最小,占地面积最少,使发电厂和变电站尽快地发挥经济效益。
主接线除应满足以上技术经济方面的基本要求外,还应有发展和扩建的可靠性,以适应发电厂和变电所扩建的需要。
2、电气主接线的设计
根据电气主接线设计原则:
110kv配电装置中,当出线为两回和两台主变时,可使用桥形接线。
根据题意,该站为降压站,以110kv双回路与105km外系统连接,系统容量为160MVA。
系统最小电抗为0.2,系统最大电抗为0.3。
该题使用110kv内桥接线形式,两回进线分别接在分段的110kv单母线上。
当某一条110kv线路停电检修时,可由一另条进线供电,保证了供电的可靠性。
10kv有重要负荷(一类负荷)采用单母线分段接线,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,分别由两个电源供电,保证了主要负荷的供电可靠性。
经过计算,10kv每段母线上的容量为3.5+2.5+1+0.8+1.2+1=10MW,不超过25MW,适用单母线分段的接线。
35kv的出线回路不超过8回,所以也采用用单母线分段的接线形式。
采用这样的接线,除了保证了供电的可靠性,同时接线也比较简单,有利于运行人员的操作和检修人员的维护工作。
35kv和10kv还具备了一定的发展和扩建的可能性。
3、主变压器的选择
主变压器的容量应根据5-10年的发展规划进行选择,并考虑变压器的过负荷过负荷能力,对装两台主变压器的变电站,每台变压器额定容量按Se=0.6SM选择。
SM为变电站的综合负荷,当一台变压器停用时,应能保证对60%负荷供电,再考虑变压器的事故过负荷40%的能力,可保证对84%负荷供电,一般电网变电站大约有25%的非重要负荷。
根据设计要求:
该变电站的最大负荷S35=9+7+10+10=36MVA
S10=3.2+2.5+1+0.8+1.2+1=10MVA
考虑负荷的同时系数K1=0.85,线路损耗取5%,即K2=1.05,功率因数Cosθ=0.8
S35ZMAX=K1K2S35=0.85×
1.05×
36=32.13MVA
S10ZMAX=K1K2S10=0.85×
10=11.16MVA
选用三卷变压器两台,每台容量按
Se=0.6(S35ZMAX+S10ZMAX)=0.6×
(32.13+11.16)=26MVA
所以,选择型号为SFSL-31500121/38.5/11kv降压变压器。
4、变压器的形式选择
该站是一个具有三种电压等级的变电站,通过主变各绕组的功率达到15%Se以上,故选用三绕组变压器。
它具有供电可靠性,运行安全,灵活性好,设备少,接线简单等优点。
5、方案的技术经济比较
前面,我已论述采用三卷变压器,110kv采用内桥接线,35kv、10kv采用单母线分段的接线方式,具有较高的供电可靠性,运行安全性和灵活性,接线简单,维修方便等诸多方面的好处,该方案的主要接线如下图。
方案二,采用的是SFL-20000/35kv的升压变压器和SFL1-31500/110kv的降压变压器各两台。
其接线方式是,先将110KV电压降压10KV电压,再将10KV升压成35KV电压,相当于把两组外桥接线串联起来。
10KV和35KV母线同样可以看成是单母线分段的接线方式,将一类负荷分别接在两段母线上,达到变电的基本要求。
但该方案的缺点比较明显,方案接线复杂,保护的设方面也因为存在配合的问题,也相应的较复杂,由于设备多,使得运行人员操作也很不方便,而且设备供应需要备品多。
35KV
110KV
10KV
方案一
方案二
进行经济比较,包括综合投资和年运行费用两个方面。
方案一中,选用SFSL-31500121/38.5/11kv降压变压器两台。
SFSL-31500121/38.5/11kv降压变压器其技术参数为:
空载损耗38.4kw;
短路损耗△P12=229kw,△P13=212kw,△P23=181.6kw;
阻抗电压Ud12%=10.5,Ud13%=18,Ud23%=6.5,空载电流0.8%;
参考价格22.1万元,综合投资27.7万元。
1方案二中,需选用SFL-20000/35kv的升压变压器和SFL1-31500/110kv的降压变压器各两台。
SFL-20000/35kv其技术参数为:
低压侧额定电压11kv,空载损耗22kw;
短路损耗115kw;
阻抗电压8%,空载电流1%;
参考价格11.34万元,综合投资14.35万元。
SFL1-31500/110kv其技术参数为:
低压侧额定电压11kv,空载损耗31.1;
短路损耗190kw;
阻抗电压10.5%,空载电流0.7%;
参考价格17万元,综合投资21万元。
(1)综合投资Z
Z=Z0(1+a/100)
式中Z0――为主体设备的综合投资,包括变压器,开关设备,配电装置等设备的综合投资。
a――为不明附加比例系数,一般110kv]取90
方案一Z=Z0(1+a/100)=27.7×
(1+90/100)=52.63万元
方案一要使用两台变压器,则总综合投资为:
Z=52.63×
2=105.26万元
。
方案二Z=Z0(1+a/100)=14.35×
(1+90/100)=27.265万元Z=Z0(1+a/100)=21×
(1+90/100)=39.9万元
方案二要使用四台变压器,则总综合投资为:
Z=(27.265+39.9)×
2=104.33万元
(2)年运行费用u
u=ɑ△A×
10-4+u1+u2万元
式中u1――小修维护费u1=0.042Z
u2――折旧费u2=0.058Z
ɑ――电能价格这里假定ɑ=0.2元/度
△A――变压器电能损耗总值kwh
变压器电能损失的计算,采用平均负荷S和全年实际运行时间T0来计算△A。
方案二中采用的是双绕组变压器,两台容量相同的变压器并列运行
△A=〔2(△P0+k△Q0)+1/n(△P+k△Q)(S/Se)2〕T0
式中Se为变压器的额定容量,S为变压器承担的平均负荷
Se1=31500S=0.8×
31500=25200KVA
Se2=20000S=0.8×
20000=16000KVA
T0=8000。
变压器的空载有功损耗△P01=31.1kw△P02=22kw
变压器的空载无功损耗△Q0=I%Se/100
△Q01=0.7×
31500/100=220.5KVAR
△Q02=(1/100)×
20000/100=200KVAR
变压器短路有功损耗△P
△P1=190kw△P2=115kw
变压器短路无功损耗△Q=Ud%Se/100
△Q1=10.5×
31500/100=3307.5KVAR
△Q2=8×
20000/100=1600KVAR
根据△A=〔n×
(△P0+k△Q0)+1/n(△P+k△Q)(S/Se)2T0
k无功经济当量k=0.1-0.15T0=8000
(1)△A=〔n×
(△P01+k△Q01)+1/n(△P1+k△Q1)(S/Se)2T0
=〔2×
(31.1+0.1×
220.5)+1/2(190+0.1×
3307.5)(25200/31500)2〕×
8000
=2183520
(2)△A=〔n×
(△P02+k△Q02)+1/n(△P2+k△Q2)(S/Se)2T0
(22+0.1×
200)+1/2(115+0.1×
1600)(1600/20000)2〕×
=1376000
年运行费用u
根据u=α△A×
10-4+u1+u2u1=0.042Zu2=0.058Z
(1)u=0.2×
2183520×
10-4+0.042×
(39.9×
2)+0.058×
2)
=49.3362
(2)u=0.2×
1376000×
(27.265×
=32.973
u=49.3362+32.973=82.3092万元
计算方案一的年运行费用:
变压器的空载有功损耗△P0=38.4kw
△Q01=0.8×
31500/100=252KVAR
△P1=1/2(△P1-2+△P1-3-△P2-3)
=1/2(229+212-81.6)
=129.7KW
△P2=1/2(△P1-2+△P2-3-△P1-3)
=1/2(229+181.6-212)
=99.3KW
△P3=1/2(△P2-3+△P1-3-△P1-2)
=1/2(212+181.6-229)
=82.3KW
Ud1%=1/2(Ud1-2%+Ud1-3%+Ud2-3%)
=1/2(10.5+8-6.5)
=11
Ud2%=1/2(Ud1-2%+Ud2-3%+Ud1-3%)
=1/2(10.5+6.5-18)
=-0.5<0
Ud3%=1/2(Ud2-3%+Ud1-3%+Ud1-2%)
=1/2(6.5+18+10.5)
=7
△Q1=Ud%Se/100=10.5×
31500/100=3465KVAR
△Q2=Ud%Se/100=0KVAR
△Q3=Ud%Se/100=7×
31500/100=2205..KVAR
根据△A=〔2×
(△P0+k△Q0)+1/2〔(△P1+k△Q1)(S/Se)2+(△P2+k△Q2)+(△P3+k△Q3)(S/Se)2〕T0
(38.4+0.1×
252)+1/2〔(129.7+0.1×
3465)×
0.82+(82.3+0.1×
2205)×
0.82〕
=3011840万元
所以方案一的年运行费用u
u=0.2×
3011840×
105.26+0.058×
105.26
=70.7628万元
由上述的两个方案的经济比较可看出:
方案一方案二
综合投资:
105.26万元..104.33万元
年运行费用:
70.762882.3092万元
从综合投资上看,两个方案的投资相差不多,但他们的年运行费用相差很多。
综上所述,可得出结论,方案一是从供电可靠性,运行的安全性、灵活性,接线和保护简化,维修方便,保证供电质量和考虑到设备供应等方面的最优方案,选择作为该变电站的主接线形式。
二、短路电流计算
用标幺值进行计算,基准容量Sj=100MVA,基准电压Uj用各侧的平均电压,平均电压为1。
05倍的额定电压
额定电压
110
35
平均电压
115
37
10.5
计算系统中各元件的标幺值:
1、变压器各绕组的电抗:
XT1*=(Ud1%/100)×
Sj/Se=(11/100)×
(100/31.5)=0.349
XT2*=(Ud2%/100)×
Sj/Se=因为Ud2%<0,所以XT2*=0
XT3*=(Ud1%/100)×
Sj/Se=(7/100)×
(100/31.5)=0.222
2、110kv线路电抗
XL*=x0l(Sj/Uj2)=0.4×
150×
(100/1152)=0.454
X1-2=1/2XL=0.454/2=0.227
3、系统电抗
最大运行方式XS*=XS(Sj/Ss)=0.2×
100/1000=0.0125
最小运行方式XS*=XS(Sj/Ss)=0.5×
100/1000=0.01875
4、35kv线路电抗
X33*=X33*=X33*=X0L(Sj/Uj2)=0.4×
10×
(100/372)=0.292
X34*=X0L(Sj/Uj2)=0.4×
5×
(100/372)=0.146
6、35kv侧的配电变压器的各阻抗:
X36*=(Ud1%/100)×
(100/5)=1.4
X37*=X38*=X39*=X39*=X0L(Sj/Uj2)=(7/100)×
(100/4)=1.75
计算各短路点的三相短路电流,短路点的选择如图:
(1)d1的短路电流的计算,这时取系统的最大运行方式Xs*=0.2
短路点总阻抗为:
XΣ=XX+X1-2=0.0125+0.227=0.2395
电源对短路点的计算阻抗为:
Xjs=XΣ(SS/SJ)=0.2395×
(1600/100)=3.832
由于XJS>3,求短路电流的运算不用查曲线,用倒数法:
I*=1/XJS=1/3.832=0.269
110KV侧的基准电流为:
IJ=Ss/√3Uav=1600/(√3×
115)=8.033KA
I"
=I∞=I*IJ=0.261×
8.033=2.097
冲击电流:
Ich=2.55I"
=2.55×
2.079=5.346KA
(2)d2点短路电流计算
XΣ=XX+X1-2+(1/2)(XT1+XT3)
=0.0125+0.227+(1/2)(0.349+0.222)
=0.525
Xjs=XΣ(SS/SJ)=0.525×
(1600/100)=8.4
I*=1/XJS=1/8.4=0.119
10.5)=87.977KA
=I∞=I*IJ=0.119×
87.977=10.473KA
10.473=26.707KA
(3)d3的短路电流的计算,这时取系统的最大运行方式Xs*=0.2
XΣ=XX+X1-2+(XT1+XT3)=0.2395+(1/2)×
0.349=0.414
Xjs=XΣ(SS/SJ)=0.414×
(1600/100)=6.624
I*=1/XJS=1/6.624=0.151
35KV侧的基准电流为:
37)=24.966KA
=I∞=I*IJ=0.151×
24.966=3.770KA
3.770=9.614KA
二、电气设备的选择
1、断路器及断路器两侧的隔离开关的选择。
1)110KV两台进线开关及母联开关的工作情况相同,只要选择出同样大小的型号即可:
按电网工作电压选:
Ue≥110
按最大工作电流选:
Ie≥IgMAX=SZMAX/(√3Ue)
=43.29/(√3110)=227.5A
按开断电流选:
Idt=I"
=2.079≤Ikd
按动稳定校验:
Ich=5.346≤imax
按热稳定校验:
设断路器的跳闸时间为0.1秒,过流保护动作时间为2秒,则t=0.1"
+2"
=2.1。
I∞2Tdz=2.0972×
2.1=9.235≤It2t
通过查技术手册,选用SW--110断路器型,额定电压110KV;
额定电流1000安;
额定开断电流18.4KA;
极限通过电流55KA;
5秒热稳定电流21KA。
110KV的隔离开关选择按可按电网工作电压、最大工作电流、按动稳定校验,按热稳定校验。
选用GW4-110/600,额定电压110KV;
额定电流600A动稳定电流50KA;
4秒热稳定电流15.8KA.满足要求。
2)35KV侧断路器.
主变侧和母联开关、出线开关选择时按其中一个选择。
(1)按电网工作电压选:
Ue≥35
(2)按最大工作电流选:
=32.13/(√335)=0.306(3)按开断电流选:
=3.77/2≤Ikd
(4)按动稳定校验:
1/2Ich=9.614/2=4.807≤imax
(5)按热稳定校验:
I∞2Tdz=2.0972×
查手册选择SW3-35型断路器,其额定电压35KV;
额定电流600A;
额定断开电流6.6KA,极限通过电流17KA;
4秒钟电流6.6KA,满足要求。
选择GW-35/600型隔离开关,其额定电压35KV,额定电流600A,动稳定电流50KA。
满足要求。
3)10KV断路器,主变侧和母联开关、出线开关选择时按其中一个选择,10KV的隔离开关也可按照此条件选择。
Ue≥10
=11.16/(√310)=0.644A
(3)按开断电流选:
=10.473/2≤Ikd
1/2Ich=26.707/2=13.3535≤imax
I∞2Tdz=13.3535×
2.1=28.042≤It2t
查手册选择SN10-10型断路器,其额定电压10KV;
额定断开电流28.9KA;
极限通过电流71KA;
4秒钟电流20.2KA.选择GN6-10/100型隔离开关,其额定电流1000A;
动稳定电流75KA;
5秒热稳定电流。
选择GN8-10/1000型与GN6-10/100型隔离开关技术参数相同,但GN8带穿墙套管。
2、母线的选择与校验
1)10KV侧使用钢芯铝绞线
(1)按最大工作电流选择导线截面积S
Imax=SZMAX/(√3Un)
=43.29/(√3×
100)=0.2275KA
Igmax≤KθIY=0.89×
265=235.85
设导体最高允许温度+80C,环境温度+25C,查表Kθ=0.89,查表得LGJ-70长期允许电流为265A,满足此要求。
(2)热稳定校验
S≥SMIN=(I∞/C)√tdz
短路等值发热时间tdz=2.1,对铝母线C=87
SMIN=(I∞/C)√tdz=(2.097/87)×
√2.1
=0.035mm2<
70mm2
选择LGJ-70为110KV软母线。
2)35KV侧软母线的选择
=32.13/(√3×
35)=0.53KA
690=614.1
设导体最高允许温度+80C,环境温度+25C,查表Kθ=0.89,查表得LGJ-300长期允许电流为690A,满足此要求。
SMIN=(I∞/C)√tdz=(3.770/87)×
=0.0628mm2<
300mm2
选择LGJ-300作为35KV侧软母线。
3)10KV侧硬母线的选择
=11.16/(√3×
10)=0.644KA
872=776.08KA
设导体最高允许温度+80C,环境温度+25C,查表Kθ=0.89,查表得单条矩形铝导体的尺寸h×
b=6.3×
63,平放满足此要求。
S≥SMIN=(I∞/C)√tDz
SMIN=(I∞/C)√tDz=(3.77/87)×
63×
6.3mm2符合要求
(3)动稳定的校验σmax≤σy
σy为母线材料允许的应力(硬铝σy=69×
106pa)
σmax为作用在母线上最大的应力,对单条矩形母线
σmax=17.3ich2(βL2/αω)×
108pa
=17.325.5752×
(11.22/0.25×
0.617×
6.32×
10-9)×
108
=15.61pa<σy=69×
106pa
ich为断路冲击电流(KA);
L为支持绝缘子间的跨距,L=1.2m
W为截面系数,对单条平放母线,ω=0.167bh2,单位为m3
α为母线相间距离,α=0.25m。
β为振动系数,其值为1。
所以,10KV选用导体尺寸为63×
6.3的单条矩形母线平放。
4)10KV903线电缆的选择
(1)按额定电压选择
Ue≥Ugmax=1.15×
10=11.5KV
(2)按最大持续工作电流选择电缆截面S
Imax=S903/(√3Un)
=1/(√3×
0.8)
=72.17A≤KIY=0.905×
105=95.025
(3)按经济电流密度选择电缆截面
S=Igmax/JJ=1.54
=72.17/1.54=46.86mm2≤50mm2
根据上述两个条件,查手册可选择ZLQ20型,截面积为50mm2的电力电缆作为903线的出线电缆,该电缆长期允许电流是105A。
(4)热稳定校验
S≥SMIN=(I∞/C)√
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- 毕业设计 110 KV 变电站 电气设计