35kV变电站电气一次部分设计.doc
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1、摘 要电力工业在我国经济中占有十分重要的地位和作用,社会发展电力先行.电力系统是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能,再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心.电气设计工作是工程建设的关键工作环节,做好设计工作,对工程建设的工期、质量、投资、费用和建成投产后的运行安全,可靠性和生产的综合经济效益都起着决定性作用.本文主要是变电站一次部分设计.首先根据任务书上所给系统、线路及所有负荷情况,通过对负荷的分析计算及供电范围确定了主变压器的台数、容量及型号,同时也确定了站用变压器的容量及型号;其次,根据原始资料,通过对电力系统的安全、可靠、灵活、经济运行等方面的考虑,确定了220kV,
2、110kV及35kV侧的电气主接线;最后,根据最大持续工作电流及短路电流的计算结果,对断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、导体等电气设备进行了选型,从而完成了220kV变电站电气一次部分的设计.关键字:220kV变电站,电气一次部分设计,变压器,主接线,电气设备选择目 录摘要I目录II第1章 概 述11.1 原始资料分析11.1.1 变电站分析11.1.2 系统情况11.1.3 负荷情况11.1.4 环境分析11.2 本文的主要工作2第2章 主变压器和站用变压器的选择32.1 主变压器的选择32.1.1 主变台数的确定32.1.2 主变容量的确定32.1.3 主变型式选择42.1
3、.4 无功补偿配置62.2 站用变的选择62.2.1 站用变电源引接线方式62.2.2 站用变压器低压侧接线7第3章 电气主接线方案设计83.1 电气主接线的基本要求83.2 电气主接线设计93.2.1 220kV侧主接线形式93.2.2 110kV侧接线形式103.2.335kV侧主接线形式123.3 电气主接线图13第4章 短路电流的计算144.1 短路电流计算目的144.2 短路电流计算的一般规定144.2.1 短路计算的基本情况144.2.2 接线方式154.2.3 短路类型154.2.4 短路点选择154.2.5 短路电流计算方法154.3 三相短路电流计算的运算曲线法154.4 等
4、值网络及系统的简图174.4.1 等值网络17第5章 电气设备选择185.1 高压电气设备选择的一般原则185.2 断路器和隔离开关的选择185.2.1 断路器的选择185.2.2 隔离开关的选择195.2.3 断路器和隔离开关选择结果205.3 电压互感器的选择215.4 电流互感器的选择225.5 避雷器的选择235.6 导体的选择245.6.1 选择原则245.6.2 导体截面的选择与校验245.7 支柱绝缘子的选择265.8 高压熔断器的选择26第6章 电气布置及配电装置296.1 电气设备布置296.2 配电装置设计296.2.1 对配电装置的基本要求296.2.2 配电装置的类型2
5、9下 篇220/110/35kV变电站电气一次部分设计计算书第7章 变压器容量计算31第8章 短路电流的计算328.1 系统参数的计算328.2 系统在K1点短路338.3 系统在K2点短路348.4 系统在K3点短路35第9章 电气设备的选择379.1 断路器与隔离开关的选择379.1.1 220kV侧断路器与隔离开关的选择379.1.2 110kV侧断路器与隔离开关的选择409.1.3 35kV高压开关柜的选择429.2 电压互感器的选择429.3 电流互感器的选择439.4 导体的选择与校验439.4.1 220kV侧导体选择439.4.2 110kV侧导体选择449.4.3 35kV侧
6、导体45参考文献47致谢48- 48 - 上 篇220/110/35kV变电站电气一次部分设计说明书第1章 概 述1.1 原始资料分析1.1.1 变电站分析本变电站以110kV及35kV电压向地方负荷供电,属于地区重要变电站,在系统中处于较重要的地位.本变电站与水火两大系统联系,并向地方负荷供电,全站停电后,仅该地区中断供电,使系统能够更加安全,可靠运行.1.1.2 系统情况本系统共有4台TS854/210-40型水轮发电机,3台QFQS200-2型汽轮发电机,4台SFP3-120/220kV和3台SSP3-360/220kV双绕组变压器.1.1.3 负荷情况 220kV侧:4回架空线与电网相
7、连,可不考考虑远期发展可能性;110kV侧:8回架空出线,=0.85; 35kV侧:12回电缆出线,=0.85.本变电站主要是供地方负荷,是地区重要变电站,停电后会造成很大的经济损失,因此要求变电站具有较高的供电可靠性.1.1.4 环境分析( 1 ) 地理位置本变电站建于某大城市近郊,站区地势平坦,海拔400m,交通方便,有铁路公路从本站附近经过.周围环境基本无污染,可采用屋外配电装置,考虑到土地的经济性,地震烈度小于4级等地理因素,屋外配电装置拟采用半高型布置. ( 2 ) 气象分析本站地区年最高气温35,年最低气温20,最热月平均最高气温29,在此温度范围内,普通变压器可正常运行,无需做特
8、殊考虑.最大风速14 m/s,覆冰厚度5mm,因此,屋外配电装置可不考虑风速和覆冰厚度对布置的影响.1.2 本文的主要工作 220kV降压变电站电气部分设计的研究主要内容是结合相关的设计手册、辅助资料和国家有关规程,主要完成该变电站的电气部分设计,所要完成的主要内容包括以下几个方面:1、 分析原始资料,设计2种电气主接线,并确定最优方案.2、 选择主变压器及站用变压器.3、 选择短路点,并进行各点的短路电流计算.4、 根据短路电流计算结果,选择高压断路器、隔离开关、电压和电流互感器等电器设备.5、 确定电气设备布置及配电装置布置方案.同时,完成变电站电气一次部分总接线图、220kV变电站平面布
9、置初步设计图和断面图,以及详细设计图.第2章 主变压器和站用变压器的选择2.1 主变压器的选择 变压器是变电站的主要电气设备,担负着变换网络电压的重要作用,所以选择合理的变压器才能保证可靠供电.主变的选择原则上可根据变电站设计技术规程及国网典型设计220kV变电站部分等规定内容进行.主变宜采用油浸式、低损耗、双绕组、三绕组或自耦、自然油循环风冷(或强迫油循环风冷).位于城市中心的变电站宜采用低噪声主变.2.1.1 主变台数的确定选择主变台数时,对于大城市近郊的一次变电站,在中低压侧已构成环网的基础上,为了确保供电的可靠性,避免一台主变故障或检修时影响供电,变电站以装设2台主变压器为宜.2.1.
10、2 主变容量的确定( 1 )主变容量确定原则主变的容量一般按变电站建成5-10年的规划负荷选择,并适当考虑远期10-20年的负荷发展. 根据电压网络的结构和变电站所带的负荷性质来确定主变的容量.对于重要变电站,应当考虑当一台主变停运时,其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内,应满足类和类负荷的供电;对于一般性变电站,当一台主变停运时,其余变压器容量应能满足全部负荷的70%-80%. 同级电压的降压变压器容量的级别不宜太多,应从全网出发,推行系统化标准化. ( 2 ) 每台主变的计算方法可按如下两种方法计算,取其中计算容量大者去查找与其相近的额定容量值.在选主变时,当一台断开时,另一台主变容量
11、可保证70%的全部负荷,即 式中:; :最大负荷同时系数,可取0.90.95; :网损率,可取0.1; :系数,可取0.7或0.8; :主变低压侧功率因数,取0.9.在选两台主变时,一台容量应满足全部一级负荷和大部分的二级负荷的需要,即 式中::全部一级负荷; :全部二级负荷; ,:同上.2.1.3 主变型式选择本站特点:1)220kV、110kV、35kV三种电压等级. 2)110kV、35kV侧有部分重要负荷. ( 1 ) 主变压器相数的选择当不受运输条件限制时,在330kV以下的变电站一般都应选择三相变压器,而选择主变压器的相数时,应根据原始资料以及设计变电站的实际情况来选择.单相变压器
12、,相对来讲投资大,占地多,运行损耗大,同时配电装置以及断电保护和二次接线的复杂化,也增加了维修及倒闸操作的工作量.本次设计的变电站,位于城市近郊,交通便利,不受运输条件限制,故本次设计的变电站选用三相变压器. ( 2 ) 主变压器绕组的选择在具有三种电压等级的变电站,如通过变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上,主变压器采用三绕组变压器.一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备,以相对的两台三绕组变压器较少,考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素,该变电站选择三绕组变压器. ( 3 ) 调压方式的选择 变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头,改变变压器高压侧绕组
13、匝数,从而改变变比,实现电压调整.切换方式有两种:一种是不带电切换,称为无激磁调压,调整范围通常在22.5%以内,另一种是带负荷切换,称为有载调压,调压范围可达30%.在以下情况下予以选用有载调压: 接于出力变化大的发电厂的主变压器,特别是潮流方向不固定,且要求变压器二次电压维持在一定水平时;接于时而为送端,时而为受端,具有可逆工作特点的联络变压器,为保证供电质量,要求母线电压恒定时;在电压波动范围大且电压变化频繁的变电站,如果采用无载调压不能满足电网和用户电压要求时,应尽量采用有载调压变压器,它可带电调分接头,一般分接头数目多,且调压范围大. ( 4 ) 连接组别的选择变压器绕组的连接方式必
14、须与系统电压相一致,否则不能并列运行.我国110kV及以上的电压,变压器绕组都采用星形连接,其中性点多通过消弧线圈接地,35kV以下电压,变压器绕组都采用三角形连接.由于35kV采用星形连接方式与220,110kV系统的线电压相位角为零度,这样,当电压为220/110/35kV,高中压为自耦连接时,变压器的第三绕组不能用三角形连接,否则就不能与35kV系统并网.因而就出现三个或两个绕组全星形连接的变压器.变压器绕组连接方式有星形和角形两种,在变电站中考虑到系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响等因素,根据以上变压器绕组连接方式的原则,本次设计的变电站选用主变连接组别为YN,yn0
15、 d11型. ( 5 ) 冷却方式选择变压器的冷却方式一般采用自然风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却等.本变电站采用强迫油循环水冷却.综上,主变压器选择的型号参数如下表所示:型 号额定容量(kVA )额定电压(kV)阻抗电压(%)连接组别高中低高-中高-低中-低SFSZ-120000/220120000/120000/6000022081.25%1213614259YN,yn0 d112.1.4 无功补偿配置无功补偿装置类型普遍采用并联电容器装置,装设在主变的主要负荷侧,可获得显著的无功补偿效果.由于配置设备的原因,无功补偿装置装设在110kV侧尚不具备条件.采用集合式电容器成套装置,
16、并联电容器装置中的干式容芯电抗器,放电线圈,避雷器等由厂家成套供货.加装无功补偿设备后,电网功率因数提高,具有以下几个方面的意义:( 1 ) 减少系统元件的容量,换个角度是提高电网的输送能力.( 2 ) 降低网络功率损耗和电能损耗.( 3 ) 改善电压质量. 无功补偿容量的确定:容性无功补偿容量,在不具备设计计算条件时,按规程要求按主变压器容量的10%30%配置,推荐方案按10%15%配置.对进出线以电缆为主的220kV变电站,可根据电缆长度配置相应的感性无功补偿装置.再不引起高次谐波有危害的谐波放大和电压变动过大的前提下,无功补偿装置宜加大分组容量和减小分组组数. 2.2 站用变的选择 根据
17、DLIT2002220kV500kV变电所站用电设计技术规程规定,工程设两个站用电源,分别引自两台主变压器低压侧.枢纽变电站,总容量为60MVA及以上的变电站,装有水冷或强迫油循环冷却的主变压器以及装有同步调相机的变电站,均装设两台站用变压器,500kV变电站装设两个工作电源.当设有备用变压器时,一般均装设备用电源自动投入装置.2.2.1 站用变电源引接线方式220kV变电站占用电源引线方式有下列几种:引自最低一级电压母线居多数,大约占到40%左右,尽量应用此种方案. 引自最低一级电压母线+站外电源,大约占到25%左右. 引自主变的第三绕组,大约占到12.5%左右.引自主变第三绕组+站外电源,
18、大约占到15%左右.引自站外电源,大约占到7.5%左右.2.2.2 站用变压器低压侧接线站用变低压侧接线所用系统采用380/220kV中性点直接接地的三相四线制,动力与照明合用一个电源,站用变压器低压侧多采用单母线接线方式.当有两台站用变时,可用单母线分段接线方式,平时分别运行,以限制故障范围,提高供电可靠性. 本变电站设计中35kV侧装设两台站用变压器,参数如下表所示:型 号电压比阻抗电压()接线组别SC-250/3538.52x2.5%/0.4 kV6Dyn11第3章 电气主接线方案设计电气主接线设计是综合考虑电厂、变电站在系统中的地位、作用、性质、负荷等因素,根据建设规模、电压等级、线路
19、回数、负荷要求、设备特点等条件来合理确定电气主接线方案,使之能满足工作可靠、运行灵活、操作方便、节约资金和便于发展过度等要求.主接线代表了发电厂或变电站的电气部分的主体结构,是电力系统网络结构的重要组成部分,直接影响运行的可靠性、灵活性并对电气选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系.因此,主接线的正确合理设计,必须综合考虑处理各个方面的因素,经过技术、经济论证比较后方可确定.3.1 电气主接线的基本要求电气主接线是变电站电气设计的首要部分,也是构成电力系统的重要环节.主接线的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备选择,
20、配电装置布置,继电保护和控制方式的拟订有较大影响.因此必须正确处理好各方面的关系,全面分析有关影响,通过技术经济比较,合理确定主接线.在选择电气主接线时,应以下列各点作为设计依据:变电所在电力系统中的地位和作用,负荷大小和重要性等条件确定,并且满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求.可靠性是电力生产和分配的首要要求.对电气主接线的基本要求概括地应包括可靠性,灵活性和经济性三个方面.其具体要求如下:1、 可靠性 安全可靠是电力生产的首要要求,保证供电可靠是电气主接线的基本要求. 断路器检修时,不宜影响供电. 线路、断路器或母线故障以及母线隔离开关检修时,尽量减少停运出线回路和时间,并且保证对、类
21、负荷的供电. 尽量避免发电厂、变电站全部停运的可能性. 大机组停运时,减少对电力系统稳定运行的影响及后果.2、 灵活性保证电气主接线应能适应各种运行状态,并能灵活的进行方式的转换.操作的方便性:电气主接线应该在满足可靠性的条件下,接线简单,操作方便,尽可能地使操作步骤少,以便与运行人员掌握,不致在操作过程中出差错.调度的方便性:电气主接线在正常运行时,要能根据调度要求,方便地改变运行方式,并且在发生事故时,要能尽快地切除故障,使停电时间最短,影响范围最小,不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定性.扩建的方便性:对将来要扩建的发电厂和变电站,其主接线必须具有扩建的方便性.3、 经济型 满足可
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- 35 kV 变电站 电气 一次 部分 设计
