電力系統課程設計-220KV區域變電所電氣部分設計-精品 - 下載本文

目錄

第一部分 設計說明

前言 ...................................................................................................................................................................... 1 第一章 電氣主接線選擇 .............................................................................................................................. 2

第一節 概述 .............................................................................................................................................. 2 第二節 主接線的接線方式選擇 .............................................................................................................. 3 第二章 主變壓器容量、臺數及形式的選擇 .................................................................................................. 4

第一節 概述 .............................................................................................................................................. 4 第二節 主變壓器臺數的選擇 .................................................................................................................. 4 第三節 主變壓器容量的選擇 .................................................................................................................. 5 第四節 主變壓器型式的選擇 .................................................................................................................. 5 第三章 短路電流計算 ...................................................................................................................................... 7

第一節 概述 .............................................................................................................................................. 7 第二節 短路計算的目的及假設 .............................................................................................................. 7 第四章 電氣設備的選擇 .................................................................................................................................. 8

第一節 概述 .............................................................................................................................................. 8 第二節 斷路器的選擇 ............................................................................................................................ 10 第三節 隔離開關的選擇 ........................................................................................................................ 10 第四節 高壓熔斷器的選擇 .....................................................................................................................11 第五節 互感器的選擇 .............................................................................................................................11 第六節 母線的選擇 ................................................................................................................................ 14 第七節 支持絕緣子及穿墻套管的選擇 .................................................................................................. 15 第八節 限流電抗器的選擇 ...................................................................................................................... 16 第五章 電氣總平面布置及配電裝置的選擇 ................................................................................................ 17

第一節 概述 ............................................................................................................................................ 17 第二節 高壓配電裝置的選擇 ................................................................................................................ 18 第六章 繼電保護配置規劃 ...................................................................................................................... 20 第七章 防雷設計規劃 .................................................................................................................................... 21

第一節 概述 ............................................................................................................................................ 21 第二節 防雷保護的設計 ........................................................................................................................ 21 第三節 主變中性點放電間隙保護 ........................................................................................................ 22 第二部分 設計計算

第八章 主接線比較選擇 ................................................................................................................................ 22

方案一 ........................................................................................................................................................ 23 方案二 ........................................................................................................................................................ 23 方案三 ........................................................................................................................................................ 23 第九章 主變容量的確定計算 ........................................................................................................................ 24 第十章 短路計算 ............................................................................................................................................ 26 第十一章 電氣設備選擇計算 .......................................................................................................................... 30

第一節 斷路器選擇計算 .......................................................................................................................... 30

第二節 隔離開關選擇計算 ...................................................................................................................... 32 第三節 110kV、35kV主母線及主變低壓側母線橋導體選擇計算 ................................................. 35 第四節 10kV最大一回負荷出線電纜 ..................................................................................................... 37 第五節 支持絕緣子及穿墻套管的選擇 .................................................................................................. 38 第六節 限流電抗器 .................................................................................................................................. 39 第七節 10kv出線電流互感器選擇計算 ................................................................................................. 40 第八節 10KV電壓互感器選擇 ................................................................................................................. 40 第十二章 繼電保護規劃設計 ........................................................................................................................ 41

第一節 變電所主變保護的配置 .............................................................................................................. 41 第二節 110KV、35KV、10KV線路保護部分 ........................................................... 錯誤!未定義書簽。 第十三章 避雷器參數計算與選擇 ................................................................................................................ 42 第十四章 參考資料 .......................................................................................................................................... 43

前言

本設計為華南理工大學2003級電氣工程及自動化專業的電力系統課程設計,設計題目為:220kV區域變電所電氣部分設計。

此設計任務旨在體現我們對專業課程知識的掌握程度,培養我們對本專業課程知識的綜合運用能力。

一、設計任務:

根據電力系統規劃需新建一座220kV區域變電所。該所建成后與110kV和220kV電網相連,并供給近區用戶供電。

二、原始資料

1、按規劃要求,該所有220kV、110kV和10kV三個電壓等級。220kV出線6回(其中備用2回),110kV出線10回(其中備用2回),10kV出線12回(其中備用2回)。變電所還安裝兩臺30MVA調相機以滿足系統調壓要求。

2、110kV側有兩回出線供給遠方大型冶煉廠,其容量為80000kVA,其他作為一些地區變電所進線,最大負荷與最小負荷之比為0.6。10kV側總負荷為35000kVA,ⅠⅡ類用戶占60%,最大一回出線負荷為2500kVA,最大負荷與最小負荷之比為0.65。

3、各級電壓側功率因數和最大負荷利用小時數為: 220kV側 cos??0.9

110kV側 cos??0.8510kV側 cos??0.8Tmax?3600小時/年 Tmax?4600小時/年 Tmax?4000小時/年

4、 220kV和110kV側出線主保護為瞬時動作,后備保護時間為0.15s,10kV出線過流保護時間為2s ,

斷路器燃弧時間按0.05s考慮。

5、 系統阻抗:220kV側電源近似為無窮大系統,歸算至本所220kV母線側阻抗為0.015 (Sj=100MVA),

110kV側電源容量為500MVA,歸算至本所110kV母線側阻抗為0.36(Sj= 100 MVA)。

°°° °

6、 該地區最熱月平均溫度為28C,年平均氣溫16C,絕對最高氣溫為40C,土壤溫度為18C。 7、 該變電所位于市郊生荒土地上,地勢平坦、交通便利、環境無污染。

三、 設計內容及要求:

1、 主接線設計:分析原始資料,根據任務書的要求擬出各級電壓母線接線方式,選擇變壓器型式及連

接方式,通過技術經濟比較選擇主接線最優方案。

2、 短路電流計算:根據所確定的主接線方案,選擇適當的計算短路點計算短路電流并列表表示出短路

電流計算結果。

3、 主要電氣設備選擇:

(a)選擇220kV主變側、110kV側最大一回負荷出線及110 kV主變側的斷路器及隔離刀閘。 (b)選擇220kV、110kV主母線及主變低壓側母線橋導體。 (c)選擇220kV主母線的支持絕緣子及穿墻套管。

(d)選擇限流電抗器(如有必要裝設)及10kV最大一回負荷出線電纜。 (e)選擇10kV主母線電壓互感器。 (f)選擇10kV出線電流互感器。

4、電氣設備配置

1

(a)各電壓等級電壓互感器配置。 (b)各回路電流互感器配置。

5、其它設計

(a)進行繼電保護的規劃設計。 (b)進行防雷保護的規劃設計。 (c) 220kV高壓配電裝置設計。

四、設計成果

1、編制設計說明書。 2、編制設計計算書。 3、繪圖若干張。

(a)繪制變電所電氣主接線圖。

(b)繪制220kV或110kV高壓配電裝置平面布置圖。*

(c)繪制220kV或110kV高壓配電裝置斷面圖(進線或出線)。* (d)繪制繼電保護裝置規劃圖。

第一章 電氣主接線選擇

第一節 概述

主接線是變電所電氣設計的首要部分,它是由高壓電器設備通過連接線組成的接受和分配電能的電路,也是構成電力系統的重要環節。主接線的確定對電力系統整體及變電所本身運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關,并且對電氣設備選擇、配電裝置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。因此,必須正確處理好各方面的關系。

我國《變電所設計技術規程》SDJ2-79規定:變電所的主接線應根據變電所在電力系統中的地位、回路數、設備特點及負荷性質等條件確定,并且滿足運行可靠,簡單靈活、操作方便和節約投資等要求,便于擴建。

一、可靠性:安全可靠是電力生產的首要任務,保證供電可靠和電能質量是對主接線最基本要求,而且也是電力生產和分配的首要要求。

1、主接線可靠性的具體要求:

(1)斷路器檢修時,不宜影響對系統的供電;

(2)斷路器或母線故障以及母線檢修時,盡量減少停運的回路數和停運時間,并要求保證對一級負荷全部和大部分二級負荷的供電;

(3)盡量避免變電所全部停運的可靠性。

二、靈活性:主接線應滿足在調度、檢修及擴建時的靈活性。

(1)為了調度的目的,可以靈活地操作,投入或切除某些變壓器及線路,調配電源和負荷能夠滿足系統在事故運行方式,檢修方式以及特殊運行方式下的調度要求;

(2)為了檢修的目的:可以方便地停運斷路器,母線及繼電保護設備,進行安全檢修,而不致影響電力網的運行或停止對用戶的供電;

(3)為了擴建的目的:可以容易地從初期過渡到其最終接線,使在擴建過渡時,無論在一次和二次設備裝置等所需的改造為最小。

2

三、經濟性:主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經濟合理。

(1)投資省:主接線應簡單清晰,以節約斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器、避雷器等一次設備的投資,要能使控制保護不過復雜,以利于運行并節約二次設備和控制電纜投資;要能限制短路電流,以便選擇價格合理的電氣設備或輕型電器;在終端或分支變電所推廣采用質量可靠的簡單電器;

(2)占地面積小,主接線要為配電裝置布置創造條件,以節約用地和節省構架、導線、絕緣子及安裝費用。在不受運輸條件許可,都采用三相變壓器,以簡化布置。

(3)電能損失少:經濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和數量,避免兩次變壓而增加電能損失。

第二節 主接線的接線方式選擇

電氣主接線是根據電力系統和變電所具體條件確定的,它以電源和出線為主體,在進出線路多時(一般超過四回)為便于電能的匯集和分配,常設置母線作為中間環節,使接線簡單清晰、運行方便,有利于安裝和擴建。而本所各電壓等級進出線均超過四回,采用有母線連接。

1、單母線接線

單母線接線雖然接線簡單清晰、設備少、操作方便,便于擴建和采用成套配電裝置等優點,但是不夠靈活可靠,任一元件(母線及母線隔離開關)等故障或檢修時,均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關分段,但當一段母線故障時,全部回路仍需短時停電,在用隔離開關將故障的母線段分開后,才能恢復非故障段的供電,并且電壓等級越高,所接的回路數越少,一般只適用于一臺主變壓器。

單母接線適用于:

110~200KV配電裝置的出線回路數不超過兩回,35~63KV,配電裝置的出線回路數不超過3回,6~10KV配電裝置的出線回路數不超過5回,才采用單母線接線方式,故不選擇單母接線。

2、單母分段

用斷路器,把母線分段后,對重要用戶可以從不同段引出兩個回路;有兩個電源供電。當一段母線發生故障,分段斷路器自動將故障切除,保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是,一段母線或母線隔離開關故障或檢修時,該段母線的回路都要在檢修期間內停電,而出線為雙回時,常使架空線路出現交叉跨越,擴建時需向兩個方向均衡擴建,單母分段適用于:

110KV~220KV配電裝置的出線回路數為3~4回,35~63KV配電裝置的出線回路數為4~8回,6~10KV配電裝置出線為6回及以上,則采用單母分段接線。

3、單母分段帶旁路母線

這種接線方式:適用于進出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35~110KV的變電所較為實用,具有足夠的可靠性和靈活性。

4、橋形接線

當只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時,采用橋式接線,所用斷路器數目最少,它可分為內橋和外橋接線。

內橋接線:適合于輸電線路較長,故障機率較多而變壓器又不需經常切除時,采用內橋式接線。當變壓器故障時,需停相應的線路。

外橋接線:適合于出線較短,且變壓器隨經濟運行的要求需經常切換,或系統有穿越功率,較為適宜。為檢修斷路器LD,不致引起系統開環,有時增設并聯旁路隔離開關以供檢修LD時使用。當線路故障時需停相應的變壓器。

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