110KV變電所電氣部分課程設(shè)計(jì).doc
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1、 電氣工程課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 目錄 目錄2第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書4第2章 變壓器的設(shè)計(jì)52.1 主變壓器的選擇52.2 所用變壓器的選擇6第3章 電氣主接線的設(shè)計(jì)63.1 電氣主接線方案的確定73.2 變電所的無(wú)功補(bǔ)償9第4章 短路電流計(jì)算9第5章 電氣設(shè)備的選擇13第6章 配電裝置的選擇17參考文獻(xiàn)19附錄 電氣主接線圖20結(jié) 論(分工備注)2122前言 變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分,是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié),起著變換和分配電能的作用,直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電氣主接線的設(shè)計(jì)是變電站設(shè)計(jì)的首要任務(wù),也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。它的擬定直接關(guān)系著全站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼
2、電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定,是變電站電氣部分投資的重要決定因素。此外,在變電站的設(shè)計(jì)中,既要求所變電能很好地服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn),又要切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活的用電的需要,并做好節(jié)能工作,就必須達(dá)到滿足安全可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)這四點(diǎn)要求.本設(shè)計(jì)書中所要求的110KV變電站屬于高壓網(wǎng)絡(luò),該地區(qū)變電所所涉及方面多,考慮問(wèn)題多,分析變電所擔(dān)負(fù)的任務(wù)及用戶負(fù)荷等情況,選擇所址,利用用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算,確定用戶無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。同時(shí)進(jìn)行各種變壓器的選擇,從而確定變電站的接線方式,再進(jìn)行短路電流計(jì)算,選擇送配電網(wǎng)絡(luò)及導(dǎo)線,進(jìn)行短路電流計(jì)算。選擇變電站高低壓電氣設(shè)備,為變電站平面及剖面圖提供依據(jù)。本變電所的初步設(shè)計(jì)包括了
3、:(1)總體方案的確定以及負(fù)荷分析(2)電氣主接線的設(shè)計(jì)(3)短路電流的計(jì)算(4)高低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)接線方案選擇本文設(shè)計(jì)建設(shè)一座110kV降壓變電所,主要是對(duì)該變電所的電氣一次部分進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算。由于電氣主接線是變電所的主要環(huán)節(jié),本文選出數(shù)個(gè)電氣主接線方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較,確定了一個(gè)較佳方案,并根據(jù)此方案對(duì)全所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)等,進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和說(shuō)明。關(guān)鍵詞變電站、變壓器、主接線、配電系統(tǒng)第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 變電所原始資料建設(shè)性質(zhì)及規(guī)模:為滿足某縣城區(qū)及相關(guān)單位用電,建一座110KV降壓變電所。所址海拔為200m,為非地震多發(fā)區(qū)。最高氣溫+39,最低氣溫為
4、-18,最熱月平均最高氣溫為30。 110KV線路進(jìn)線2回。 10KV線路的同時(shí)系數(shù)為0.9,線損率5%。 10KV線路8回,遠(yuǎn)期發(fā)展2回。如下圖說(shuō)明:系統(tǒng)S容量 (水電) Smax=1000MVA; Smin=880MVA;系統(tǒng)S阻抗 Xsmax=1.58; Xsmin=1.25。系統(tǒng)低壓側(cè)功率因數(shù)要求不低于0.9。電壓等級(jí)負(fù)荷名稱穿越功率(MW)最大負(fù)荷(MW)負(fù)荷組成 (%)COS同時(shí)率(%)線損率(%)近期遠(yuǎn)景近期遠(yuǎn)景一級(jí)二級(jí)三級(jí)110KV新黃線35新區(qū)線3510KV機(jī)械廠2.431560250.885510KV汽配廠 1.222040400.885510KV城區(qū)2.542040400
5、.885510KV工業(yè)園5283040300.885510KV自來(lái)水廠0.50.83050200.885510KV生活區(qū)0.5130700.885510KV轉(zhuǎn)供電0.81.820800.885510KV發(fā)展線11.52060200.885510KV發(fā)展線21.52060200.8855第2章 變壓器的設(shè)計(jì)2.1 主變壓器的選擇 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 據(jù)資料分析以及線路來(lái)看,為保障對(duì)、類負(fù)荷的需要,以及擴(kuò)建的可能性,至少需要安裝兩臺(tái)主變以提高對(duì)負(fù)荷供電的可靠性,以便當(dāng)其中一臺(tái)主變故障或者檢修時(shí),另一臺(tái)能繼續(xù)供電約為1.2倍最大負(fù)荷的容量。 主變壓器的容量的選擇變壓器容量選擇和穿越功率無(wú)關(guān),只跟負(fù)荷
6、需求有關(guān)。近期負(fù)荷: PM= 13.1MW 遠(yuǎn)期總負(fù)荷: PM =23.6MW 用電負(fù)荷的總視在功率為 SM遠(yuǎn)期: SM =PM /COS=23.6/0.8=29.5 MVA主變壓器的總?cè)萘繎?yīng)滿足:SnKSM /S=0.929.5/0.95=27.95MVA (K為同時(shí)率,根據(jù)資料取0.9,線損5%)滿載運(yùn)行且留裕10%后的容量:S = Sn/2 (1+10%)=29.95/21.1=16.47 MVA變電所有兩臺(tái)主變壓器,考慮到任意一臺(tái)主變停運(yùn)或檢修時(shí),另一主變都要滿足的容量: Sn27.9570% =19.57 MVA 所以選每臺(tái)主變?nèi)萘浚篠n=19.57 MVA為了滿足系統(tǒng)要求,以及通過(guò)
7、查表,確定每臺(tái)主變的裝機(jī)容量為:20MVA總裝機(jī)容量為220MVA=20MVA考慮周圍環(huán)境溫度的影響:p=(max+min)/2=(39-18)/2=10.5 K=(15-10.5)/100+1=1.045根據(jù)Sn0.6KSM / K=0.60.929.5/1.045=15.24 MVA 即Sn=20MVA15.24 MVA 滿足要求。 主變壓器型式的選擇相數(shù)的選擇:電力系統(tǒng)中大多數(shù)為三相變壓器,三相變壓器較之于同容量的單相變壓器組,其金屬材料少20%25%,運(yùn)行電能損耗少12%15%,并且占地面積少,因此考慮優(yōu)先采用。本變電所設(shè)在城郊附近,不受運(yùn)輸條件限制,所以采用三相變壓器。繞組的確定:該
8、變電所只有兩個(gè)電壓等級(jí)(110KV和10KV),且自耦變壓器一般用在220KV以上的變電所中,所以這里選擇雙繞組變壓器。繞組接線方式的選擇:變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓的連接方式相位一致,否則不能并聯(lián)運(yùn)行。我國(guó)110KV及以上變壓器繞組都選用Y連接,35KV及以下電壓,繞組都選擇連接方式,所以該變電站的兩臺(tái)主變,高壓側(cè)(110KV)采用Y連接,低壓側(cè)(10KV)采用連接方式。根據(jù)110KV變電所設(shè)計(jì)指導(dǎo),以上選擇符合系統(tǒng)對(duì)變電所的技術(shù)要求,兩臺(tái)相同的變壓器同時(shí)投入時(shí),可選擇型號(hào)為SFSL-20000/110(三相,風(fēng)冷,水冷,鋁)的主變,技術(shù)參數(shù)如下: 表2.1 主變壓器的技術(shù)參數(shù)型號(hào)高
9、壓低壓空載電流空載損耗負(fù)載電流阻抗電壓連接組別SFSL-20000/11011022.5%1050.225.2110.7105Yn,d112.2所用變壓器的選擇根據(jù)35110KV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,在有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所中,宜裝設(shè)兩臺(tái)容量相同可互為備用的所用變壓器,分別接到母線的不同分段上。變電所的所用負(fù)荷,一般都比較小,其可靠性要求也不如發(fā)電廠那樣高。變電所的主要負(fù)荷是變壓器冷卻裝置、直流系統(tǒng)中的充電裝置和硅整流設(shè)備、油處理設(shè)備、檢修工具以及采暖、通風(fēng)、照明、供水等。這些負(fù)荷容量都不太大,因此變電所的所用電壓只需0.4KV一級(jí),采用動(dòng)力與照明混合供電方式。380V所用電母線可采用低壓
10、斷路器(即自動(dòng)空氣開關(guān))或閘刀進(jìn)行分段,并以低壓成套配電裝置供電。本變電所所用容量為100KVA,選用兩臺(tái)型號(hào)為S9-100/10的三相油浸自冷式銅線變壓器,接入低壓側(cè),互為暗備用。參數(shù)如下表:表2.2 站用電變壓器參數(shù)表產(chǎn)品型號(hào)額定容量 (KVA)高壓側(cè) (KV)低壓側(cè)(KV)接線組方式短路損耗(W)短路電壓(%)空載損耗(W)空載電流(%)S9-100/10100100.4Y,yn0150042901.6第3章 電氣主接線的設(shè)計(jì)發(fā)電廠、變電站主接線須滿足以下基本要求:(1)運(yùn)行的可靠 斷路器檢修時(shí)是否影響供電;設(shè)備和線路故障檢修時(shí),需要停電的用戶數(shù)目的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短,以及能否保證對(duì)重
11、要用戶的供電。(2)具有一定的靈活性 主接線正常運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運(yùn)行方式,達(dá)到調(diào)度的目的,而且在各種事故或設(shè)備檢修時(shí),能盡快地退出設(shè)備。切除故障停電時(shí)間最短、影響范圍最小,并且再檢修在檢修時(shí)可以保證檢修人員的安全。(3)操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便 主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰、操作方便,盡可能使操作步驟簡(jiǎn)單,便于運(yùn)行人員掌握。復(fù)雜的接線不僅不便于操作,還往往會(huì)造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過(guò)于簡(jiǎn)單,可能又不能滿足運(yùn)行方式的需要,而且也會(huì)給運(yùn)行造成不便或造成不必要的停電。(4)經(jīng)濟(jì)上合理 主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上,還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用小,占地面積最少,使其盡地發(fā)揮經(jīng)
12、濟(jì)效益。(5) 應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性 由于我國(guó)工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展,電力負(fù)荷增加很快。因此,在選擇主接線時(shí)還要考慮到具有擴(kuò)建的可能性。 變電站電氣主接線的選擇,主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負(fù)荷的性質(zhì)、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等3.1 電氣主接線方案的確定由于類、類負(fù)荷居多(將近60%),為了安全可靠起見(jiàn),保留2種方案。方案一: 110kv高壓側(cè)(進(jìn)線)采用內(nèi)橋接線,10kv低壓側(cè)(出線)采用單母線分段接線,110kv高壓側(cè)(出線)單母線分段接線。方案二: 110kv高壓側(cè)(進(jìn)線)單母線分段接線,10kv低壓側(cè)(出線)單母線分段帶旁路母線接線,110kv高壓側(cè)(出線)單母線分段接線。下
13、面我將從兩種方案的可靠性,靈活性,經(jīng)濟(jì)性三方面進(jìn)行比較,綜合得出最佳方案3.1.1主接線方案的可靠性比較:(1)110kv高壓側(cè)(進(jìn)線)方案一:采用內(nèi)橋接線,當(dāng)一條線路故障或切除時(shí),不影響變壓器運(yùn)行,不中斷供電;橋連斷路器停運(yùn)時(shí),兩回路將解列運(yùn)行,亦不中斷供電。且接線簡(jiǎn)單清晰,全部失電的可能性小,但變壓器二次配線及倒操作復(fù)雜,易出錯(cuò)。方案二:采用單母線分段接線,任一臺(tái)變壓器或線路故障或停運(yùn)時(shí),不影響其它回路的運(yùn)行;分段斷路器停運(yùn)時(shí),兩端母線需解列運(yùn)行,全部失電的可能性稍微小一些,不易誤操作。(2)10kv低壓側(cè)(出線)方案一:采用單母線分段接線,檢修任一臺(tái)斷路器時(shí),該回路需停運(yùn),分段開關(guān)停運(yùn)時(shí)
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