220kv降压变电所电气部分设计新.doc
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1、 电气工程基础课程设计220/110/10KV降压变电所电气部分(220KV电气部分)学 院:机电工程学院专 业:电气工程及其自动化姓 名:学 号:指导教师:设计完成日期:2013年2月25日 目 录前言 (3)第一章 主变压器的选择 (4)第一节 主变容量、参数的确定 (4)第二章 短路电流的计算 (5)第三章 电气主接线的选择 (14)第一节 主接线的设计依据 (14)第二节 主接线设计的基本要求 (14)第三节 主接线的确定 (15)第四章 电气设备的选择与校验 (15)第一节220kv高压断路器的选择与校验 (16)第二节 220KV隔离开关型号、参数选择与校验 (17)第三节 10K
2、V高压断路器的选择与校验 (19)第四节 10KV隔离开关型号、参数选择与校验 (21)第五节 母线型号及规格选择及校验 (23)第六节 互感器的配置 (29)第五章 所用电的接线方式与所用变的选择 (32)第一节 所用电的接线方式确定 (32)第二节 所用变压器的选择 (34) 参考文献 (34)前 言 将煤炭、石油、天然气、核燃料、水能、海洋能、风能、太阳能、生物质能等一次能源经发电设施转换成电能,再通过输电、变电与配电系统供给用户作为能源的工业部门。生产、输送和分配电能的工业部门。包括发电、输电、变电、配电等环节。电能的生产过程和消费过程是同时进行的,既不能中断,又不能储存,需要统一调度
3、和分配。电力工业为工业和国民经济其他部门提供基本动力。 电力工业主要包括5个生产环节:发电,包括火力发电、水力发电、核能和其他能源发电;输电,包括交流输电和直流输电;变电;配电;用电,包括用电设备的安装、使用和用电负荷的控制,以及将这5个环节所存在的设备连接起来的电力系统,此外,还包括规划、勘测设计和施工等电力基本建设,电力科学技术研究和电力机械设备制造。 变电站(Substation)是把一些设备组装起来,用以切断或接通、改变或者调整电压,在电力系统中,变电站是输电和配电的集结点。 变电站主要组成为:馈电线(进线、出线)和母线,隔离开关,接地开关,断路器,电力变压器(主变),站用变,电压互感
4、器TV(PT)、电流互感器TA(CT),避雷针。 变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施,它通过其变压器将各级电压的电网联系起来 变电站起变换电压作用的设备是变压器,除此之外,变电站的设备还有开闭电路的开关设备,汇集电流的母线,计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等,有的变电站还有无功补偿设备。变电站的主要设备和连接方式,按其功能不同而有差异。 本设计主要介绍了220kv区域变电站的设计内容和设计方法。设计的内容有220kv变电站的电气主接线的确定,主变压器,所用变压器的选择,母线,断路器和隔离刀闸的选择,互感器的配置,22
5、0kv,110kv,10kv线路的选择(在此次设计中我主要负责220kv线路的设计)和短路电流的计算。设计中还对主要高压电气设备进行了选择与计算,如断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等。关键词 变电站、变压器、电气主接线、短路电流、配电系统 第一章 主变压器的选择变压器台数和容量的选择直接影响主接线的形式和配电装置的结构。他的确定除依据传递容量基本原始资料外,还应依据电力系统5-10年的发展规划负荷、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素,进行综合分析和合理选择。 在220kv电力系统中,一般都选用三相变压器,又因为根据已知条件该主变压器有三个电压等级220/11
6、0/10kv,所以采用三绕组变压器。 第一节 主变容量、参数确定1、 主变压器的容量的确定 如何选定主变压器的容量和台数通常只考虑预测的最大有功负荷及指定的容载比。且已知变压器的最大负荷为。容量分配为100/100/50。故可选较小容量的主变压器作为过负荷计算,以节省主变压器的投资。最小的主变压器容量为:34.35MVA2、 主变压器参数的确定型号OSFP740000/220额定容量(kVA)40000电压组合及其分接头范围高压(kV)22022.5%中压(kV)121低压(kV)10.5连接组标号YN,a0,d11空载损耗(kW)33负载损耗(kW)135空载电流(%)0.8阻抗电压(%)高
7、 中8 10高 低2834中 低1824由表所知: =由此可计算出各绕组的等值电抗如下: 归算到220KV侧得:选取基准值,化为标幺值为:第二章 短路电流的计算 1、短路电流计算的目的(1)电气主接线的比较与选择;(2)选择导线的电气设备;(3)确定中性点的接地方式;(4)计算软导线的短路摇摆;(5)定分裂导线间隔棒的距离;(6)验算接地装置的接触电压和跨步电压;(7)选择继电保护装置和进行整定计算。 2计算步骤(1) 选择并标示设计中计算的短路点。(2) 画等值网络(次暂态网络)图,并将各元件电抗统一编号。(3) 化简等值网络,为计算不同短路点的短路电流值,需将等值网络分别化简为以短路点为中
8、心的辐射形等值网络,并求出各电源与短路点之间的电抗,即转移电抗(4) 求计算电抗(5) 由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量的标幺值。(6) 计算无限大容量(或=3)的电源供给的短路电流周期分量的标幺值。(7) 计算短路电流周期分量有名值和短路容量。(8) 计算短路电流冲击值。(9) 计算异步电动机供给的短路电流。(10) 绘制短路电流计算结果表。3各电气元件的电抗标幺值计算及等值网络的制定、化简(1)选取,,计算如下:1、发电机G-1,G-2,G-3,G-4电抗参数:2、发电机G-5,G-6电抗参数:3、变压器T-1, T-2, T-3, T-4电抗参数:4、变压器T-5, T-6电抗
9、参数:5、线路L-1, L-2, L-3, L-4,L-5电抗参数:(2)等值网络的制定与化简系统等值网络图如图2-1所示,将其化简后的图2-2。合并再与串联得合并再与串联得与串联得 图2-1系统等值网络图4、系统最大运行方式下短路电流计算(1)最大、最小运行方式的含义:通过保护装置(断路器)的短路电流为最大时的系统的运行方式为最大运行方式,此时的短路电流可作为高压开关设备的选择依据;当通过保护装置的短路电流为最小时的系统运行方式为最小运行方式,此时的短路电流为最小,可作为检验继电保护设备灵敏度及保护整定的主要依据。(2)最大运行方式的确定:由系统等值网络图可以看出,当系统中全部电源均投入使用
10、时,为系统的最大运行方式。制定等值网络图如下所示 图2-2系统网络简化图(3)最大运行方式下的短路电流计算由于本设计之涉及电气一次部分,所以不考虑最小运行方式下的短路电流。1、选择短路点图2-2所示,分别选取变压器高、中、低三侧为三个短路点、,所计算电流将作为选择断路器、隔离开关以及互感器等设备的依据及检验母线的依据。3、 三相短路电流计算(不计负荷侧的影响及母线上的损耗)图2-3点短路网络化简图(1)短路点处短路电流其等值网络图如图2-3所示。到的转移电抗:到的转移电抗:到的转移电抗:各个电源的计算电抗为:查汽轮发电机计算曲线数字表,得出短路周期电流0s的标幺值如下2.737 1.781 1
11、.88归算到短路点电压等级的各电源的额定电流分别为短路电流周期分量的有名值计算:再查出0.5s、2s、4s的短路周期电流标幺值并计算出其有名值,计入表2-1(2)短路点处短路电流点短路的网络图及其化简图如图2-4、2-5、2-6所示。 图2-4 、2-5、2-6点短路网络图 由于电源点离短路点较远,可将电源A和B合并,、合并再与串联得:变压器1、2绕组合并后得:到的转移电抗:到的转移电抗:各个电源的计算电抗为:查汽轮发电机计算曲线数字表,得出短路周期电流0s的标幺值如下 0.353 0.314归算到短路点电压等级的各电源的额定电流分别为短路电流周期分量的有名值计算:再查出0.5s、2s、4s的
12、短路周期电流标幺值并计算出其有名值,计入表表2-1(3)短路点处短路电流其等值网络图及化简图如2-7、2-8所示变压器1、3绕组合并后得:到的转移电抗:到的转移电抗:各个电源的计算电抗为:当时,可近似地认为短路周期电流的幅值已不随时间的改变和变,直接用计算。所以得出短路周期电流的标幺值如下:归算到短路点电压等级的各电源的额定电流分别为短路电流周期分量的有名值计算:短路点时间(s)电流值电源A电源B电源S电源A和B合并总电流(kA)0标幺2.7371.7811.8813.73有名1.71772.1049.910.5标幺2.0551.49541.559611.2782有名1.28971.76658
13、.2222标幺2.12351.71621.767812.6869有名1.33272.02739.32694标幺2.20051.89781.939213.8456有名1.3812.241910.22270标幺0.3140.3534.59有名3.31051.2770.5标幺0.3140.35344.59有名3.31051.27852标幺0.3140.35344.59有名3.31051.27854标幺0.3140.35344.59有名3.31051.27850标幺0.050960.058258.19有名5.8842.30790.5标幺0.050960.058258.19有名5.8842.30792标
14、幺0.050960.058258.19有名5.8842.30794标幺0.050960.058258.19有名5.8842.3079 表2-1 最大运行方式下三相短路电流计算结果220KV侧110KV侧10KV侧3.63.12.1 表2-2 短路电流的持续时间最大值(s)第三章 电气主接线的选择 第一节 主接线的设计依据在选择电气主接线时,应以下面各点作为设计依据; 1、在电力系统中的地位和作用电力系统中的变电所有系统枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所三种类型。一般系统枢纽变电所汇集多个大电源,进行系统功率交换和以中压供电,电压为330500KV;地区重要变电所,电压为220330KV,一
15、般变电所为终端和分支变电所,电压为110KV;但也有220KV。 2、所的分期和最终建设规模变电所根据510年电力系统发展规划进行设计,一般装设两台(组)主变压器;当技术经济比较合理时,330500KV枢纽变电所也可装设34台(组)主变压器;终端或分支变电所如只有一个电源时,可只装设一台主变压器。 3、负荷大小的重要性(1)对于一级负荷必须有两个独立的电源供电,且当任何一个电源失去后,能保证对全部一级负荷不间断供电。(2)对于二级负荷一般要有两个独立电源供电,且当任何一个电源失去后,能保证对全部或大部分二级负荷不间断供电。(3)对于三级负荷一般只要一个电源供电。 4、系统备用容量大小装有两台(
16、组)及以上主变压器的变电所,其中一台(组)事故断开,其余主变压器的容量应保证该所70%的全部负荷,在计及过负荷能力后的允许时间内,应保证拥护的一级和二级负荷。系统备用容量的大小将会影响运行方式的变化。例如:检修母线或断路器时,变压器或发电机停运;故障时允许切除的线路、变压器和机组的数量等。设计主接线时,应充分考虑这个因素。 第二节 主接线设计的基本要求主接线应满足可靠性、灵敏性和经济性三个要求 1、可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求,主接线首先满足这个要求具体如下;(1)断路器检修时,不宜影响对系统的供电。(2)断路器或母线故障以及母线检修时,尽量减少停运的回数和停运的时间,并保证对一
17、级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。(3)尽量避免变电所的停运的可靠性 2、灵敏性主接线应满足在调度、检修及扩建的灵敏性。(1)调度时应可以灵敏地投入和切除电压的线路,满足系统在事故运行方式,检修运行方式以及特殊运行下的系统调度要求。(2)检修时可方便地停运断路器母线及其继电保护设备,进行安全检修而不致影响电力网用户的供电。(3)扩建时可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连接供电或停电时间最短的情况下投入变压器或线路而互不干扰,并且对一级和二级部分的改建工作量最少。 3、经济性 主接线在满足可靠性、灵敏性的要求下做到经济合理,即要做到节省一次投资、占地面积要少、电能损耗少。 第三节 主
18、接线的确定按SDJ288220500KV变电所设计规程规定,“220KV配电装置出线在4回以上时,宜采用双母线及他接线”。 其由于本工程220KV断路器采用断路器,其检修周期长,可靠性高,故不可设旁母线。由于有两回线路,一回线路停运时,仍满足N-1原则,所以,220KV宜采用双母接线。对110KV侧的接线方式,出线仅为两回,按照规按照规程要求,宜采用桥式接线,以双回线向炼钢厂供电。考虑到主变不会经常投切,和对线路操作和检修的方便性,采用内桥接线。对10KV侧的接线方式,按照规程要求,采用单母分段接线。根据以上原则结合所给的设计任务书,电气主接线拟定以下方案220KV侧采用双母接线,110KV采
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- 关 键 词:
- 220 kv 降压 变电所 电气 部分 设计