本科毕业论文kV变电站设计上海电力学院.docx
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本科毕业论文kV变电站设计上海电力学院
本科毕业论文
发电厂设计
上海电力学院施春迎
第一章主变及所用变的选择
第一节主变压器的选择
、负荷统计分析
1、35kV侧
Qmax二
.P2
1max/COS
2
1
2
P1max
100002/0.852
100002
6197.44Kvar
Qmax二
.P2
2max/COS
2
2
P2max
、100002/0.852
100002
6197.44Kvar
Qmax=
P2
3max/COS
2
3
P3max
60002/0.852
60002
3718.47Kvar
Qmax=
P2
4max/COS
2
4
P4max
60002/0.802
60002
4500Kvar
Qmax=
P2
5max/COS
2
5
P5max
60002/0.802
60002
4500Kvar
巳5=Pmax+Rmax+Rmax+Rmax+Rmax=10000+10000+6000+6000+6000=38000(K^W)
Q35=QmaX+Qmax+Qmax+Qmax+Qmax
=6197.44+6197.44+3718.47+4500+4500=25113.35(KVar)
&MAX=.P3:
maxQ^5max=•38000?
25113.352=45548.66(KVA
P35max_38000qq
Cos35===0.83
S35MAX45548-66
考虑到负荷的同时率,35kV侧最大负荷应为:
S35max=S^5max35=45548.660.85=38716.36(KVA)
Qmax=
P21
Imax/COS
2
1
P1max
25002/0.852
25002
1549.36Kvar
Q2max=
P2
2max
/cos
2
2
2
P2max
.20002/0.852
20002
1239.49Kvar
Q3max=
.'P2
3max
/cos
2
3
P3max
15002/0.802
15002
1125Kvar
Q4max=
P2
4max
/cos
2
4
P4max
.20002/0.852
20002
1239.49Kvar
Q^max=
P2
5max
/cos
2
5
2
P5max
.20002/0.802
20002
1500Kvar
Q6max=
P2
6max
/cos
2
6
P6max
10002/0.852
10002
619.74Kvar
Q7max=
P2
7max
/cos
2
7
P7max
10002/0.802
10002
750Kvar
Q8max=
P2
8max
/cos
2
8
P8max
.10002/0.852
10002
620Kvar
Q9max=
P2
9max
/cos
2
9
P9max
、15002/0.802
15002
1125Kvar
Qomax=p?
10max/cos2iop2iomaxJl5002/0.85215002929.62Kvar
Po
=Pmax+P2max+Rmax+P4max+p5max+P6max+P7max+p8max+P9max+Pl0max
=2500+2000+1500+2000+2000+1000+1000+1000+1500+150616000
(K0
=1549.36+1239.49+1125+1239.49+1500+619.74+750+620+1125+929
.62=10697.7
(KVar)
S10MA=JP0max
Q!
0max=16000210697.72=19246.84(KVA
_P10
Cos10=
S10MAX
=16000=0.83
19246.84
考虑到负荷的同时率,10kV侧最大负荷应为:
S10MAX=Sl0MAX
10=19246.840.85=16359.81(KVA)
3、110kV侧:
=(380000.85160000.85)2(25113.350.8510697.70.85)2
=55076(KVA)
考虑到负荷的同时率,110kV侧最大负荷应为:
S110MAX=S110MAX110=550760.85=46815(KVA)
二、主变台数的确定
根据《35-110kV变电所设计规范》3.1.2条规定“在有一、二级负荷的变电所宜装设两台及以上主变压器。
如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时,可装设一台主变压器。
”
三、主变容量的确定:
根据《35-110kV变电所设计规范》3.1.3条规定“装有两台及以上主变压器的变电所,当断开一台时,其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷,并应保证用户的一、二级负荷。
”
故本设计满足两个条件:
1、两台总容量刀S三S110MAX
本变电所按建成后5年进行规划,预计负荷年增长率为5%因此:
.t5
刀S=SH0MAX(1+m=46815(1+0.05)=59749(KVA)
式中t为规划年限,m为增长率
S=60%刀S=0.659749=35849.4(KVA)
查产品目录,选择两台变压器容量一样,每台容量为40000KVA
四、主变型式
1、优先考虑选二相变压器
依设计原则,只要不受运输条件限制,应优先考虑三相变压器。
该变电所主变压器为110kV降压变,单台容量不大(40000KVA,不会受到运输条件限制,故选用三相变压器。
2、具有三个电压等级
S35max/S110Max=38716.36/46815=0.83>0.15
Siomax/S110MAX=16359.81/46815=0.35>0.15
根据《35-110kV变电所设计规范》3.1.4条规定“具有三种电压的变电所,如通过主变压器各侧线圈的功率均达该变压器容量的15%以上,主
变压器宜采用三线圈变压器。
”上述两式均大于15%,故选择主变为三圈变压器
3、本设计110kV主网电压采用中性点直接接地方式(大电流接地系统),而中压电网为35kV(采用小电流接地系统)由于中性点具有不同的接地方式,而自耦变压器高低压侧之间有电的直接联系,要求高、低压绕组的中性点运行方式须一致,所以本所不宜采用自耦变压器,选择普通的三绕组
变压器。
4、容量比
由上述计算可知:
主变压器额定为40000KVA35kV侧负荷占主变容量的97%,大于50%,为满足35kV侧负荷的要求与需要,故35kV侧容量取100%的额定容量。
10kV侧负荷占额定容量的41%,小于50%,故10kV侧绕组容量取50%。
从以上分析得出主变压器各绕组的容量比为100/100/50。
5、调压方式的选择
根据《35-110kV变电所设计规范》3.1.5条规定“变压器的有载调压是改善电压质量,减少电压波动的有效手段,对电力系统,一般要求110kV
及以下变电所至少采用一级有载调压变压器。
”而本设计110kV变电所
110kV及35kV侧负有化工厂、变电所、医院等重要负荷,对电能的质量和可靠性的要求较高,为保证连续供电和满足对电能质量的要求,并能随时调压,扩大调压幅度而不引起电网的波动,故应采用有有载调压方式的变压器,以满足供电要求。
6、中性点接地方式的确定
中性点直接接地系统主要优点是发生三相短路时,未故障相对地电压不升高,因此,电网中设备各相对地绝缘水平取决于相电压,使电网的造价在绝缘方面的投资越低,当电压越高,其经济效益越明显,因此我国规定电压大于或等于110kV的系统采用中性点直接接地。
本变电站为终端变,中性点是否接地,由系统决定,所以在中性点加隔离刀闸接地。
6.135kV系统:
Ic=Unl=35(4040302302302)=26(A)
350
c350…
由电气专业资料可知:
当35kV系统对地电容电流大于等于10A,应采用中性点经消弧线圈接地,所以本所35kV系统中性点采用经消弧线圈接地。
6.210kV系统
架空线:
If=Unh=10(25215201562202152)=50(A)
C1350350.
电缆线:
匸=0.1UN12=0.110(10X2+5+10X2)=45(A)
Ic=Id+Ic2=5.2+45=50.2(A)
由于Ic>30A,由电气专业资料可知:
当10kV系统对地电容电流大于
30A,中
性点必须接地,本所10kV系统对地电容电流大于30A,因此中性点需采用经接
地变压器接地。
6.3接地变选择:
S=U.3Ic=103X50.2=869.49KVA
因此选择接地变压器为S=1000KVA(Y/Yn11)
额定
电压组
联结
阻抗
空
空载损
负载损
型号
容量
合
标号
电压
载
耗(Kvy
耗(Kvy
高压
低压
(%)
电流
(%
)
S9—
1000/1
0
1000KV
A
10kV
0.4k
V
Y,yn
11
4.5
0.7
1.70
10.30
7、接线组别
《电气设计手册》规定:
变压器绕组的连接方式必须与系统电压相位一致,否则不能并列运行。
由于110kV系统采用中性点直接接地,35kV系统采用中性点经消弧线圈接地,10kV系统采用中性点经接地变压器接地,故主变的接线方式采用Y)/Ync-11
&绕组排列方式
由原始资料可知,变电所主要是从高压侧向中压侧供电为主,向低压侧供电为辅。
因此选择降压结构,能够满足降压要求,主要根据的依据的《电力系统分析》,其绕组排列方式如下图所示:
根据以上分析结果,最终选择型号如下:
SFSZ140000/110,其型号意
义及技术参数如下:
SFSZ7—40000/110
110kV
高压绕组额定电压等级:
额定容量:
40000KVA
性能水平代号
有载调压方式
绕组数:
三绕组冷却方式:
风冷相数:
三相
外形尺寸:
8180X5050X6160mm总重量:
86.5吨参考价格:
100.3万元
第二节所用变选择
为保证所用电的可靠性,采用两台所用变互为备用,分别接于两台主
变的两组10kV母线上,互为暗备用
一般选主变容量的(0.1—0.5)%为其容量,考虑到用电负荷不大,本设计以0.1%来选择,采用Y/Yno接线组别
单台所用变容量S所N=0.1%刀Sn=0.1%80000=80(KVA
查产品目录,选所用变型号为S9—80/10,装于室内
其主要技术参数如下:
型号
额定
容量
电压组
合
联结
标号
阻抗
电压
(%)
空载
电流
(%)
空载损
耗(KW
负载损
耗(KW
高压
低压
S9—
80/10
80KVA
10kV
0.4k
V
Y,yn
0
4
1.8
0.24
1.25
外形尺寸:
1210X700X1370mm总重量:
0.595吨参考价
格:
1.173万元
第三节消弧线圈的选择
一、经上述计算,
35kV中性点电容电流Ic=26A>10A,采用中性点经消
弧线圈接地
1、根据额定电压选:
u.n=35kV
2、补偿容量:
Q=K
ICUN_1.3526
35_709.3(KVA
.3■.3
3、安装位置选择:
按设计规程:
在选择安装位置时,在任何形式下,大部分电网不得失去消弧线圈的补偿,应尽量避免整个电网只装一台消弧线圈,并且不应将多台消弧线圈集中安装在一处。
本设计选择一台XDJ-
275/35及一台XDJ-550/35消弧线圈,两台消弧线圈并联在主变35kV侧中性点侧。
4、调谐值和分接头选定
消弧线圈各分接头补偿电流值如表:
消弧线圈型号
分接头
序
号
1
2
3
4
5
XDJ-550/35
实际补
12.5
14.9
17.7
21
25
XDJ-275/35
偿电流
(A)
6.2
7.3
8.7
10.5
12.5
550KVar的消弧线圈选III档,实际补偿电流为17.7A
275KVar的消弧线圈选IV档,实际补偿电流为10.5A
总补偿电流Il=17.7+10.5=28.2(A)>26A
脱谐度v=丄上=2628.2=-0.085=-8.5%,其vV10%,满足要求
Ic26
中性点位移电压L0=—Ubd=0.8U=8.11%UV15%J
v'd22Jo.052(0.085)2
式中:
Ubd——消弧线圈投入前电网的不对称电压,一般为0.8%u;
d――阻尼率,35kV及以下架空线取0.05;
v――脱谐度
因此选择上述分接头是合适的。
二、无功补偿电容的选择
35kV采用分散补偿,电容装在下一级线路内
10kV采用集中补偿,为了实现无功分压,就地平衡的原则,改善电网的功率因数,保证10kV侧电压正常,所以需在本所10kV母线上装设电容补偿装置,以补偿无功,并把功率因数提高到Cos0.9,其负荷所需
补偿的最大容性无功量为
R。
(tg10.1-tg
10.2)
=16000[tg(arcCos0.831)—tg(arcCos0.9)]=3002.9(KVar)
式中刀P10—母线上最大有功负荷
tg10.1—补偿前的最大功率因数
tg10.2—补偿后的最小功率因数
10kV电容器一般接成星形,查《常用高低压电器手册》,选用
BGF-11/3-100-1型电容器,其型号意义如下:
BGF-11/、3-100-1
I
单相
额定容量:
100KVar
额定电压:
UN=11M/3kV
纸膜复合介质
浸渍剂:
G表示苯甲基础油
并联电容器
其额定容量为100KVar,UN=11/3kV,标算电容C=7.89F,则每相并
联个数
n=型空10,故并联10只BGF-11/3-100-1型电容器,分别接于
3100
10kvl、II段母线上,即每段母线每相并联5只电容器
第二章电气主接线的确定
第一节电气主接线选择
主接线设计依据:
《35-110kV变电所设计规范》有以下几条规定
第3.2.1条:
变电所的主接线,应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。
并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。
第322条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。
第3.2.3条35-110kV线路为两回及以下时,宜采用挢形、线路变压器组或线路分支接线。
超过两回时,宜采用扩大挢形、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回及以上时,宜采用双母线接线。
第3.2.4条在采用单母线、分段单母线或双母线的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。
、110kV主接线的选择:
从原始资料可知,110kV母线有2回进线,2回出线。
根据设计规范第3.2.3条规定,主接线若采用双母线,必然供电可靠性较高,但占地大、投资大、操作易出差错,故不考虑;外桥接线虽然设备少,但线路没有跨越功率,倒闸操作很不方便,亦不考虑。
现采用以下二种主接线进行比较:
即内桥接线、单母线分段,分析表如下页。
从以下分析可知,1、虽然内桥接线经济性优于单母分段,但可靠性、灵活性均不如单母线分段。
从原始资料可知,本变电所是终端变,两回进线,只有两回出线,且110kV侧为双电源双回线供电,采用分段单母线接线其供电可靠性基本能满足要求,为了倒闸操作方便,同时提高本设计的经济性,考虑长期发展,应以单母线分段接线能基本满足要求。
本变电所回路不多,且电源侧为双回路供电,不用增设旁路母线。
其接线简图如下页:
内桥接线
单母线分段
1、
当出线开关检修时,线
1、
当一段母线发生故障
路需要较长时间停电,影响
时,分断断路器自动将故障
线路供电
切除,保证正常母线不间断
可
2、
运行方式改变,对桥开
供电
靠
关的继电保护整定不利
2、
当出线开关检修,该回
性
3、
桥开关检修时,两个回
路停电
路解列运行
3、
继电保护简化,动作可
靠性高
灵
1、
线路停电时,操作简
1、
任台开关检修或故
活
单,主变停电时,操作复杂,
障,操作都较简单,且操作
性
需动作两台开关,影响回
过程不影响其它出线正常
路的暂时运行
2、可以扩建,扩建后接线
型式发生变化
运行
2、扩建裕度大,容易扩建
经
济
性
1、共用一台开关,10台隔离刀闸,投资较小
2、占地面积较小
共用五台开关,10台隔离刀
闸,投资较大
倒闸操作
变压器停电检修时,如#1主
变检修,需断开DL1及DL3,拉开G1,#1变才能检修,需要线路投入,则配合上DL1及
DL3
主变检修时,断开相应的DL
及拉开相应刀闸即可,不会影
响线路的运行
110kV主接线图如下:
110KVII
110kVI
分段DL
二、35kV母线接线的选择#2
35kV共有5回出线,有三路负荷采用双回路供电,依设计规范第3.2.3
条规定,可采用双母线或单母分段式接线,35kV出线双回出线较多,变电所
C、变电所D应有其它进线,若采用双母线设备多,投资大,继电保护复杂,倒闸操作易出现误操作,故单母线分段已满足要求,而重要负荷已有双回路供电,故不用增设旁路母线。
接线简图如下:
变电所DnA变电所cnA变电所B丄
\1\JZI
化工厂I“变电所DI丄变电所cIA变电所A丄
WJZI
\5/—
三、10kV母线接线选择
10kV侧通常采用单母线或单母线分段接线,单母线虽使用设备少,经济性好,但可靠性差,本变电所10kV有化工厂等重要负荷,且出线多,故采用单母线分段接线,可靠性较好,操作方便,重要负荷已有双回线,故不考虑设置旁路母线,综上所述:
本变电所最终选用单母分段。
接线简图如下:
炼油厂n化工厂n医院n宾馆口
配电men
剧院
配电站C
配电站An
炼油厂I化工厂I医院I宾馆I配电站EI配电站D配电站B配电站AI
A.
A
I
1
AIJA.AA
pYpp〔
xX
丿/丿/J
//丿
/
iiiri
11
10kVnM
10kVIM
x
分段DL
#2
主
变
#1
主
变
变电站主接线简图如下:
110kVIM
35kVIM
分段DL
变电所A
110kVnM
变电所CI
变电所DI
化工厂i
变电所B
变电所cn
■变电所dn
化工厂u
35kVnM
lOkVnM
;]|10kVIM
分段DL
炼油厂化工厂u医院u宾馆u
配电站
剧院
配电站
配电站
炼油厂I化工厂I医院I宾馆I配电站配电站配电站配电站
第三章短路电流计算
第一节短路电流计算的目的及一般规定
一、短路电流计算目的
1选择电气主接线时,为了比较各种接线方案,确定某接线是否需要采取限制短路电流的措施等,均需进行必要的短路电流计算。
2、在选择电气设备时,为了保证各种电器设备和导体在正常运行和故障情况下都能保证安全、可靠地工作,同时又力求节约资金,这就需要用短路电流进行校验。
3、在设计屋外高压配电装置时,需按短路条件校验软导线的相间和相对地安全距离。
4、在选择继电保护方式和进行整定计算时,需以各种短路时短路电流为依据。
二、短路电流计算的一般规定
1、验算导体和电器的动、热稳定及电器开断电流所用的短路电流、应按
工程的设计手册规划的容量计算、并考虑电力系统5-10年的发展。
2、接线方式应按可能发生最大短路电流和正常接线方式,而不能按切换中可能出现的运行方式。
3、选择导体和电器中的短路电流,在电气连接的电网中,应考虑电容补偿装置的充放电电流的影响。
4、选择导体和电器时,对不带电抗器回路的计算短路点应选择在正常接线方式时,Id最大的点,对带电抗器的6-10kV出线应计算两点,电抗器前和电抗器后的Id。
短路时,导体和电器的动稳定、热稳定及电器开断电流一般按三相电流验算,若有更严重的按更严重的条件计算。
三、短路电流计算方法:
实用短路电流计算法一一运算曲线法
假设:
①正常工作时,三相系统对称运行;
2所有电源的电动势相位角相同;
3系统中的同步和异步电机均为理想电机;
4电力系统中各元件磁路不饱和;
5短路发生在短路电流为最大值瞬间;
6不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流;
7除计算短路电流的衰减时间常数外,元件的电阻不考虑;
8元件的计算参数均取其额定值,不考虑参数误差和调整范围;
9输电线路电容略去不计。
10
计算说明书
2、150MW变压器:
X2*=X4*=Uk%Sj=0.105100=0.07
Sb150
3、100KM长线路:
X5*=X6*=0.4102100=0.3
115
4、80KM长线路:
X7*=X8*=0.4802100=0.24
1152
5、L*=1发电机:
最大运行方式X9*==100=0.05
SDmax2000
最小运行方式X10*=—=100=0.06
SDmin1800
短路点选择示意图
2X125MW
(T*=
13.8KV
cos©=0.85
xd=0.18
2X150MVA
UK%=10.5
13.8/121
110kv
U*=1
(T*=
SD
- 配套讲稿:
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