220kv变电所电气一次部分初步设计毕业设计(编辑修改稿)

220kv变电所电气一次部分初步设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

跨条”来向用户供电。 11 图 220KV 双母线接线图 由原始材料可知， 110KV 线路 8回，其中 2 回备用。 110KV 采用双母线接线方式，出线回路较多，输送和穿越功 率较大，母线事故后能尽快恢复供电，母线和母线设备检修时可以轮流检修，不致中断供电，一组母线故障后，能迅速恢复供电，而检修每回路的断路器和隔离开关时需要停电。 图 110KV 双母线接线图 由原始材料可知， 10KV 线路 12回，另预留 2回备用。 10KV 采用单母线分段方式，可保证所用电及重要负荷的供电可以从不同分段出线上取得，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。 图 10KV 单母线分段接线图 12 所用电接线 所用电压等级的确定 因为所用负荷中最大负荷最大负荷为 20Kw，小于 100Kw。 所以只需 380V 电压等级就足够了。 变电所的所用电负荷，一般都比较小，其可靠性要求不如发电厂那样高。 变电所的主要所用电负荷是变压器冷却装置（包括风扇、油泵、水泵）、直流系统中的充放电装置和硅整流设备、空气压缩机、油处理设备、检修工具及采暖、通风、照明及供水等。 根据《规程》规定，本变电所的所用电压等级确定为 380/220V,采用动力和照明混合供电方式。 所用电接线基本要求 所用电接线应满足正常运行的安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求。 应尽量缩小所用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全所停电事故。 充分考虑变电所正常、事故、检修等运行方式下的供电要求。 应便于分期扩建或连续施工，要结合远景规模统筹安排。 所用电接线形式 根据《规程》规定，本变电所应采用两台所用变压器，采用单母线分段接线方式，宜同时供电分列运行，以限制故障的范围，提高供电可靠性。 根据所用电压的等级的确定，从 10KV 母线上分段引接。 采用单母线分段接线，可以使重要负 荷及所用电的供电从不同的母线分段取得。 当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。 13 图 所用电接线图 14 第二章 负荷计算及变压器选择 主变负荷、厂用负荷的计算 主变压器台数、容量和型式的确定 主变压器台数的选择 由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是市郊区 220KV 降压变电所，它是以 220KV 受功率为主。 把所受的功率通过主变传输至 110KV 及 10KV 母线上。 若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦 解，影响整个市区的供电，因此选择主变台数时，为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。 当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时增大了占用面积，和配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。 而且会造成中压侧短路容量过大，不宜选择轻型设备。 考虑到两台主变同时发生故障机 15 率较小。 适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担 70%80%的负荷保证全变电所的正常供电。 故选 择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。 主变压器容量的选择 主变容量一般按变电所建成近期负荷， 5～ 10 年规划负荷选择，并适当考虑远期 10～ 20 年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，该所近期和远期负荷都给定，所以应按近期和远期总负荷来选择主变的容量。 考虑将来的负荷可能会超出本来的预算，为了有所发展的余地，选择的主变压器的容量为 240MVA。 变压器型式的选择 在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的 15%以上，或低压侧虽无 负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。 一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。 在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器。 自耦变压器 :它的短路阻抗较小，系统发生短路时，短路电流增大，以及干扰继电保护和通讯，并且它的最大传输功率受到串联绕组容量限制，自耦变压器，具有磁的联系外，还有电的联系，所以，当高压侧发生过电压时 ，它有可能通过串联绕组进入公共绕组，使其它绝缘受到危害，如果在中压侧电网发生过电压波时，它同样进入串联绕组，产生很高的感应过电压。 由于自耦变压器高压侧与中压侧有电的联系，有共同的接地中性点，并直接接地。 因此自耦变压器的零序保护的装设与普通变压器不同。 自耦变压器，高中压侧的零序电流保护，应接于各侧套管电流互感器组成零序电流过滤器上。 由于本次设计的变电所所需装设两台变压器并列运行。 电网电压波动范围较大，如果 16 选择自耦变压器，其两台自耦变压器的高、中压侧都需直接接地，这样就会影响调度的灵活性和零序保护的可靠性。 而 自耦变压器的变化较小，由原始资料可知，该所的电压波动为177。 8%，故不选择自耦变压器。 分裂变压器： 分裂变压器约比同容量的普通变压器贵 20%，分裂变压器，虽然它的短路阻抗较大，当低压侧绕组产生接地故障时，很大的电流向一侧绕组流去，在分裂变压器铁芯中失去磁势平衡，在轴向上产生巨大的短路机械应力。 分裂变压器中对两端低压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也就增大，所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流的供电系统。 由于本次所设计的变电所，受功率端的负荷大小不等，而且电压波动范围 大，故不选择分裂变压器。 普通三绕组变压器： 价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求。 又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动。 它的供电可靠性也高。 所以，本次设计的变电所，选择普通三绕组变压器。 调压方式的选择 选择无激励磁调压方式。 通常，发电厂主变压器中很少采用有载调压，因为可以通过调节电机励磁来实现调节电压。 当大型发电机出口装设有断路器时，主变压器兼作厂用的启动、备用电源。 由于大容量机组厂用高压变压组多为 △ /△接线方式，在△接线方式下调压技术比较复杂，可靠性差，因而为确保系统电压变动时，保证厂用电系统电压在允许范围内，在国内外均有采用主变压器为有载调压的工程实例。 冷却方式的选择 选择强迫油循环导向冷却。 容量在 350MV•A及以上的特大变压器一般采用 强迫油循环导向冷却。 它是 以强迫油循环的方式，使冷油沿指定路径通过绕组内部以提高散热效率的冷却方式。 17 综上所述和查有关变压器型号手册所选主变压器的技术数据如表 所列。 表 主变压器参数 型号 SFPSZ9240000/220 联接组标号 YN， yn， d11 空载电流 % 空载损耗 (kw) 156 额定电压 (KV) 高压 中压 低压 220177。 8 % 121 额定容量 MVA 240 240 72 阻抗电压％ 高－中 高－低 中－低 采用两台变压器接在 220KV电压母线上 所用变台数、容量和型式的确定 系统正常运行时，备用电源不工作，称为明备用；系统正常运行时，备用电源也投入运行的，称为暗备用，暗备用实际上是两个工作电源的互为备用。 在大中型发电厂特别是大型火电厂中， 由于没台机组机炉的厂用负荷很大，为了不使每台厂用变压器的容量过大，一般均采用明备用方式。 所用变压器台数的选择 根据主接线的接线方式，适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台所用变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担的负荷保证全变电所的正常供电。 故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。 所用变容量的选择 该变电所为中型变电所，且 I、 II 类负荷所占比重为 %，因此应装设两台站用变压器，分别接在变电所低压母线的不同分段上。 所用总负荷为,通过两台站用变压器来传送。 18 所用变压器负荷 计算 P=2*66*+20+14++++2**22+++20+1+1+10= 调压方式的选择 , 选择有载调压方式。 对于 220kv 及以上的降压变压器，仅在电网电压有较大变化的情况时使用有载调压，一般均采用无励磁调压。 110KV 及以下变压器应至少有一级电压的变压器采用有载调压。 冷却方式的选择 ,选择强迫油循环风冷却。 容量在 及以上的大容量变压器一般采 用强迫油循环风冷却。 由此可得单台所变最小容量为 ，所选变压 器容量应大于。 故选择型号为 S9160/10,容量为 160KVA 的双绕组变压器。 表 所用变压器参数 型号 S9160/10 联接组标号 Yyno 空载电流 % 空载损耗 (kw) 额定电压 (KV) 高压 低压 10177。 5% 额定容量 MVA 160 阻抗电压％ 4 短路损耗 采用两台变压器分别接在 10KV电压母线不同分段上。 19 第三章 最大持续工作电流及短路计算 各回路最大持续工作 电流 110KV侧各回路最大持续工作电流 10KV侧各回路最大持续工作电流 20 m a x m a x m a x m a x 333 10( ) ( ) ( ) ( ) 19 63 10 Na b c d CO SUPI I I I A     变 变 变 变 站用负荷电流 m a x 1 1 4 . 3() 6 . 63 3 1 0 1NNPIAU C O S   站 用 负 荷 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果 图 系统最大运行方式电气接线图 21 图 系统最大运行方式等值电路图 在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。 短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生短路的情况。 在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。 其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。 电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。 但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。 因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。 短路计算的目的及假设条件 短路电流计算是变电所电气设计中的一个重要环节。 其计算目的是： 1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要 22 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，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。 3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。 4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。 5）按 接地装置的设计，也需用短路电流。 短路电流计算的一般规定 1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后 5～ 10 年）。 确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。 3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在 正常接线方式时短路电流为最大的地点。 4）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。 短路计算基本假设 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）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。 4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。 5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响。 6）系统短路时是金属性短路。 23 短路电流计算的步骤 1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下。 2）给系统制订等值网络图； 3）选择短路点； 4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名。