毕业设计--220kv枢纽降压变电所

毕业设计--220kv枢纽降压变电所内容摘要：

域用户的正常用电。 所以在变电站设计时，应采用两台三绕组有载调压变压器，以满足灵活性和可靠性。 220KV 侧不带负荷，出于经济性和灵活性的考虑，采用双母线接线形式会满足要求； 110KV 侧负荷较多，为了满足供电的可靠性，采用双母线带旁路母线的接线形式会满足要求； 10KV 侧重要负荷较多，且带有站用负荷，出于可靠性和经济性的考虑，则采用单母线分段母线的接线形式会比较适合。 选题意义 近代一切大规模工农业 生产、交通运输和人民生活都需要大量的电能，电力已是人民生活不可缺少的一部分，人民对电力系统的要求越来越高，电能质量是用户最为关心的问题，在现代，电能的利用已远远超出作为机器动力的范围，电力工业已经成为国民经济现代化的基础，是真正的支柱产业。 变电所更是直接与重要用户接触的电力设施之一，它不仅起着集中变压调解负荷的重要作用，而且它的可靠性也将直接关系到工矿企业的效益和国民经济的年生产总值。 本次设计所完成的是枢纽降压变电所，变电所又称变电站，有升压和降压之分，是变换电能电压和接受电能与分配电能的场所，是联系发电 厂和用户的中间枢纽，它主要由电力变压器、母线和开关控制设备等组成，按一定的接线方式所组成，在保证安全运行经济合理的前提下，本着接线力求简单可靠，布置力求紧凑和经济提高自动化水平的原则，积极采用新技术和新设备，更好的适应于企业生产和人民生活水平增长的需要。 国内外发展概况 我国的电力工业目前已跃居世界前列，但与发达国家相比仍有一定的差距，今后还有待奋力追赶。 就国民经济建设的情况来看，电力工业仍未能满足工农业生产和人民生活对用电的需求，有些地区缺电还比较严重 . 随着城市和电网建设的发展， 220kV 变电所 不断增加，其附近的供电负荷2 亦增多，在这情况下，为了充分利用变电所变压器低压绕组容量，减少电网变电重复容量、电能损耗及建设投资，近年来新建的 220kV 变电所要求低压侧出线供电的较多；对于一些原有的 220kV 变电所亦要求进行改造，增加低压侧出现供电。 国外的发展状况大体与我国相近，进入 90 年代后，其发展逐渐形成了以下三个突出的动向：发电量的年增长率趋缓，而一些发展中国家，特别是亚洲国家仍维持较高的电力增长速度；电力技术的发展向效率、环保的更高目标迈进；电业管理体制和经营方式发生变革，由垄断经营逐步转向市场开放。 3 第 1 章 设计要求及概述 原始资料 所在变电所建设规模 （ 1） 类型： 220KV 枢纽变电所 （ 2 ） 最 终 容 量 ： 根 据 工 农 业 负 荷 的 增 长 ， 需 要 安 装 两 台220KV/110KV/10KV，容量为 120MVA，容量比 100/100/50 的变压器，一次设计，两期建设。 变电所与系统的连接情况 （ 1）变电所与 220KV 和 110KV 两个电力系统相连，并担负一个地区的供电，是一个枢纽变电所。 （ 2）变电所用两回线与 220KV 系统连接，用 3 回线路与 110KV 系统相连。 （ 3）将来有一座大型水电厂建成后，有两回 220KV 线路连至本变电所。 另有一座火电厂建成后，用 2 回 110KV 线路连至本变电所。 （ 4）本变电所有 2 回 110KV 线路与 110KV 地区电网相连。 （ 5）为了将来负荷发展需要，在 220KV 和 110KV 侧各留有一回线路作为备用。 （ 6）电力系统总装机容量 465 万 KW。 原始资料分析 此变电所为降压变电所，又为枢纽变电所，设置两台以上三绕组变压器以提高供电可靠性适用不同用户需要。 变电所的性质、地理位置及自然条件 主要向地区供电的枢纽变电所 ,与水 、 火两大电力系统连接。 该变电所新建于所建的化工区，直接以 110KV 线路供地区工业用户符合为主。 所区地势平坦、海拔 800 米、交通方便、有铁路、公路通过本所附近，属于四级典型气候区，周围环境较清洁，无污染影响。 负荷资料 侧共两条进线； 侧最大综合负荷为 120MW，功率因数为 ,出线为 4 条；负荷情况如表 11。 侧最大综合负荷为 25MW，功率因数为 ,出线为 14 条。 负荷4 情况如表 12。 表 11 110KV 侧负荷情况 用 户 名 称 最 大 负 荷（ Mw） 回 数 化 肥 厂 8 2 重 型 机 械 厂 10 2 军 工 机 械 厂 8 2 汽 车 制 造 厂 7 2 纺 织 厂 7 2 机 床 厂 12 1 化 工 厂 6 1 市 区 变 电 所 10 2 表 12 10KV 侧负荷情况 用 户 名 称 最 大 负 荷（ Mw） 回 数 地 区 变 电 所 10 1 轴 承 厂 5 1 水 泥 厂 5 1 洗 毛 厂 5 1 系统情况 图 11 变电所系统情况图 5 第 2 章 电气主接线的 确定 电气主接线是由高压电器通过连接线，组成接受和分配电能的电路，又称为一次接线或电气主系统。 主接线代表了发电厂或变电所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。 主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性、 和经济性密切相关，并且对电气设备的选择，配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟订有较大的影响。 因此，必须正确处理好各个方面的关系，全面分析有关的影响因素，通过技术经济比较，合理 确定主接线的设计方案。 其中变压器和主接线的形式是变电所的关键部分，本章就是从这两个方面进行分析和设计的。 主变压器的选择 变电所主变压器的台数对主接线的形式和配电装置的结构有直接 关系。 显然变压器的台数愈少则主接线愈简单，配电装置所需的电气设备也愈少，占地面积愈少。 主变压器台数选择 变电所是电力系统实现发、送、变、供电功能的重要环节 ,不仅承担着电网变电和配电任务 ,同时还承担着电力的转移。 合理地选择变电所主变压器台数 ,不仅可以减少停电、限电机率 ,提高电网运行的经济性、灵活性和可靠性 ,而且可 以提高供电的电能质量。 所以变压器的选择必须考虑下面因素： 保证供电的连续性无论对电力生产自身还是工业生产及人民生活都是至关重要的。 由于变压器故障停电造成的损失也是相当大的。 因此变电所设计技术规程中要求 :装有两台及以上主变压器的变电所中 ,当一台断开时 ,其余主变压器容量一般保证 60%的全部负荷 ,但应保证用户的一级负荷和大部分二级负荷。 但世界上许多国家都要求保证率达 90%以上 ,日本则要求 100%。 在美国则要求任何一个元件事故不得引起停电。 我国《电力系统技术导则》中要求 ,突然失去任意元件 (线路或变压 器 )时 ,不得使其他元件超过事故过负荷的规定。 在《城市电网规划设计导则》中要求 :一个变电所的主变压器台数 (三相 )不宜少于 2 台或多于 4 台。 仅从供电可靠性来说 ,变电所主变台数越多越好 ,但主变台数过多 (如多于 4 台 )则造成占地面积过大、投资高 ,给限制系统短路容量和低压侧布置及出线造成困难 ,而且变压器过负荷一般允许 20%～30%(2h),因此 ,变电所主变台数不必多于 4 台。 按 n1 原则 ,保证一台变压器故障不引起其他变压器过负荷 (或事故过负荷 )来分析 ,当 2 台变压器时 ,为达到这一要求 ,2 台同容量的变压器各自带 50%～ 60%的 负载。 而当变压器为 3台时 ,则每台可带 67%～ 80%的负荷。 当 4 台主变时 ,每台主变可带负荷至 75%～90%。 因此从供电可靠性、变压器运行经济性看 ,220kV 变电所规划主变台数为2台是可以的。 变电容载比是区域供电网 (特别是城网 )内同一电压等级主变压器总容量(kVA)与对应的供电总负荷 (kW)之比。 确定合理的容载比实际上就是确定合理6 的变电设备 (即变压器 )的备用容量。 容载比 (备用容量 )过大将导致电网建设投资增大 ,电能成本增加。 反之则使电网适应性差 ,调度不灵活 ,甚至发生“卡脖子”现象 ,供电可 靠性降低。 从电网运行灵活性上看 ,变电所装 2 台主变 ,一主一备或各带 50%～ 60%的负荷 ,便于管理。 实际上灵活性与可靠性是相互统一的 ,可靠性高必然要求具有较高的灵活性 ,只有具备灵活性才可能具备可靠性。 从灵活性出发 ,220kV 主电所配置 2 台主变是必要的。 在保持同等供电可靠性 (负荷保证率 )及满足相同负荷需要条件下 ,一般主变台数少投资会相应少些。 市场经济条件下 ,要有较好的经济效益需要有一定规模 ,这就是所说的规模效益。 对变电所来说同样存在规模效益 ,变电所选择恰当的主变容量和台数 ,必然能降低投资和生产成 本。 因此从变电所初投资、分期投资和过渡灵活性及取得规模经济效益上看 ,变电所规划配置 2 台主变是有利 的。 土地是人类赖以生存的基础。 随着社会的发展 ,土地显得越来越宝贵 ,特别是位于市区的城网变电的 ,其土地可谓“寸土寸金”。 因此 ,在规划变电所时节约占地具有十分重要的意义。 随着电压等级的升高 ,负荷密度的加大 ,人口的增长和耕地面积紧张 ,选一个变电所很不容易 ,而且要求变电所总变电容量越来越大 ,因而变电所按 2 台配置变压器是合理的。 容量选择 由设计任务书给定的负荷资料： 110kV 侧最大综合负荷为 120MW，功率因数为 ,可得 : 由设计任务书给定的负荷资料： 10kV 侧最大综合负荷为 25MW，功率因数为 ,可得 : 所以 ,变电所的总负荷为： M V ASSS a xm a xm i n  低中变 所以所选择变压器 M V ASS N in  变 该变电所对电压要求：高压侧 KVUN 220 ，中压和低压侧为了弥补远距离输电过程中输电线路阻抗和变压器本身阻抗造成的电压损失，则变压器中、低 压的额定值应为：     KVUU N 1 2 11011 1 0101 0000  中中     KVUU N 0000  低低 在选择变压器的容量时，可以选择一台主变压器和一台备用变压器。 也可以选择两台主变压器并列运行。 但是必须保证一台故障时另一台变压器能够维持一、二级负荷的正常运行。 故选用两台主变压器时，其单台的最小容量为：   00m a xm a xm in 70 低中单 SSS      7 变压器类型的选择 变压器类型选择包括确定变压器的相数、绕组数与结构、绕组的接线方式，以及是否需要带负荷调压等。 在电力系统中为了简化配电装置，减少占地面积，应尽可能选用三相变压器。 只有在特大型变电所，由于变压器容量过大而发生制造困难或运输困难时，才考虑采用单相变压器组连接成三相变压器。 在此 220/110/10kV 变电所中，则应选择三绕组变压器，以减少变压器台数，简化配电装置。 通过查《 220kV 三绕组电力变压器的技术数据》可知，可供选用的电力变压器，见表 21。 表 21 电力变压器参数 型号 额定容量 MVA 额定电压 kv 高压 中压 低压 高压侧 中压侧 低压侧 OSFPSL120200 100 100 50 220 121 续表 21 电力变压器参数 型号 损耗 kw 空载 高 中 中 低 高 低 OSFPSL120200 145 13 8 23 单台变压器能提供的负荷： S=100+50=150MVA 因此 S＞ Smin，所以选择的变压器符合要求。 电气主接线 确定 电气主接线的基本要求 电气主接线是变电所电 气部分的重要部分，它表明了变压器、线路和断路器设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。 所以，它的设计直接关系到全所电气设备的选择、配电装置的布置，继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的安全、经济运行起着决定的作用。 由于电能生产的特点是：发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。 因此， 对电气主接线的基本要求，概括地说包括可靠性、灵活性和经济性三个方面。 对于一般电力系统来说，可靠性是指一个元件、一个系统在规定 的时间内及一定条件下完成预定功能的能力。 电气主接线属于可修复系统，可靠性用可靠度表示，即主接线无故障工作时间所占的比例。 变电所主接线可靠性的要求程度，与其在电力系统中的地位和作用有关，而地位和作用则是由其容量、电压等级、负荷大小和类别等因素决定。 8 主接线可靠性的具体要求 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，以及母线或母线隔离开关检修时尽量减少停运出线的回路数和停运时间，并保证对Ⅰ、Ⅱ类负荷的供电。