自然科学][硕士]110kv变电站电气一次部分初步设计方案及计算书word文档

自然科学][硕士]110kv变电站电气一次部分初步设计方案及计算书word文档内容摘要：

图 110kV 电压侧接线方案 地面积大，设备多，投资大。 方案二简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少，投 资小，占地面积小，但是运行可靠性和灵活性比方案一稍差。 本变电站为地区性变电 站，电网特点是水电站发电保证出力时能满足地区负荷的需要，加上小火电，基本不 9 需要外系统支援，电源主要集中在 35kV 侧， 110kV 侧是为提高经济效益及系统稳定 性而倒有一回线路与华中大 电网联系，采用方案二能够满足本变电站 110kV 侧对供电 可靠性的要求，故选用投资小、节省占地面积的方案一。 设置旁路设施的目的是为了减少在断路器检修时对用户供电的影响。 装设 SF6断 路器时，因断路器检修周期可长达 5～ 10 年甚至 20 年，可以不设旁路设施。 本变电 站 110kV 侧采用 SF6断路器，不设旁路母线。 35kV 电压侧接线 本变电站 35kV 线路有 8 回，可选择双母线接线或单母线分段带旁路母线接线两 种方案，根据本地区电网特点，本变电站电源主要集中 在 35kV 侧，不允许停电检修 断路器，需设置旁路设施，如图 所示。 方案一供电可靠、调度灵活，但是倒闸操 作复杂，容易误操作，占地面积大，设备多，配电装置复杂，投资大。 方案二简单清 晰，操作方便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，旁路断路器可以代替出 线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要回路特别是电源回路不停电。 方案 二具有良好的经济性，供电可靠性也能满足要求，故 35kV 侧接线采用方案二。 图 35KV 电压侧接线 方案 筑龙网 10kV 电压侧接线 《 35～ 110kV 变电所设计规范》规定，当变电所装有两台主变压器时， 6～ 10kV 侧宜采用分段单母线。 线路为 12 回及以上时，亦可采用双母线。 当不允许停电检修 断路器时，可设置旁路设施。 本变电站 10kV 侧线路为 10 回，可采用双母线接线或手车式高压开关柜单母线分 段接线两种方案，如图 所示。 方案一一般用于出线较多，输送和穿越功率较大， 供电可靠性和灵活性要求较高的场合，设备多，投资和占地面积大，配电装置复杂， 10 易误操作。 方案二简单清晰，调度灵活，不会造成全站停电，能保证对重要用户的供 电，设备少，投资和占地小。 手车式断路器的出现和运行成功，断路器检修问题可不 用复杂的旁路设施来解决，而用备用的手车断路器来替代需要检修的工作的手车断路 器。 采用手车式高压开关柜，可不设置旁路设施。 图 10kV 电压侧接线方案 综上所述 ,本变电站主接线如图 所示。 筑龙网 图 电气主接线 简图 变电站低压侧未采用限流措施，待计算短路电流之后，再采用相应的限流措施。 最简单的限制短路电流的方法是使变压器低压侧分列运行。 变压器低压侧分列运行， 11 限流效果显著，是目前广泛采用的限流措施。 在变压器回路中装设电抗器或分裂电抗 器用的很少，母线电抗器体积大、价格高且限流效果较小，出线上装电抗器，投资最 贵，且需造两层配电装置室，在变电站中应尽量少用。 站用变压器低压侧接线 站用电系统采用 380/220V 中性点直接接地的三相四线制，动力与照明合用 一个 电源，站用变压器低压侧接线采用单母线分段接线方式，平时分裂运行，以限制故障 范围，提高供电可靠性。 380V 站用电母线可采用低压断路器（即自动空气开关）或 闸刀进行分段，并以低压成套配电装置供电。 站用变压器低压侧接线如图 所示。 图 站用变压器低压侧接线 筑龙网 12 第 3 章 变压器选择 第 节 主变压器选择 在变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。 《 35～ 110kV 变电所设计规范》规定，主变压器的台数和容量，应根据地区供电 条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。 在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可 装设两台以上主变压器。 装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小 于 60%的全部负荷，并应保 证用户的一、二级负荷。 具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的 15%以上，主变压器宜采用三线圈变压器。 主变压器台数和容量直接影响主接线的形式和配电装置的结构。 由负荷计算（设计计算书第 1 章）可知，本变电站远景负荷为 PM=，装 设两台主变压器，每台变压器额定容量按下式选择 SN = PM = 32.95 = 故可选择两台型号为 SSZ9—20200/110 的变压器。 20200 46700 100% = % 当一台主变停运时，即使不考虑变压器的事故过负荷能力，也能保证对 %的 负荷供电。 筑龙网 主变压器参数如表 所示。 表 主变压器技术参数 型号 额 定 额定电压 (kV) 空载 空载 负载损耗 (kW) 阻抗电压 (%) 连接组标号 容 量 (kVA) 高压 中压 低压 电流 损耗 ( %) (kW) 高 中 高 低 中 低 高 中 高 低 中 低 SSZ920200/110 20200 110 105 112 85 YN,yn0,d11 13 第 节 站用变压器选择 《 35～ 110kV 变电所设计规范》规定，在有两台及以上主变压器的变电站中，宜 装设两台容量相同可互为 备用的站用变压器，分别接到母线的不同分段上。 变电站的站用负荷，一般都比较小，其可靠性要求也不如发电厂那样高。 变电站 的主要负荷是变压器冷却装置、直流系统中的充电装置和硅整流设备、油处理设备、 检修工具以及采暖、通风、照明、供水等。 这些负荷容量都不太大，因此变电站的站 用电压只需 一级，采用动力与照明混合供电方式。 380V 站用电母线可采用低 压断路器（即自动空气开关）或闸刀进行分段，并以低压成套配电装置供电。 本变电站计算站用容量为 100kVA（设计计算书第 1 章），选用两台型 号为 S9— 100/10 的变压器，互为暗备用。 10kV 级 S9 系列三相油浸自冷式铜线变压器，是全国 统一设计的新产品，是我国国内技术经济指标比较先进的铜线系列配电变压器。 站用变压器参数如表 所示。 表 站用变压器技术参数 型号 额定容量 (kVA) 额定电压 (kV) 空载电流 (%) 损耗 (W) 高压 低压 阻抗电压 (%) 连接组标号 S9100/10 100 10 Y,yn0 筑龙网 14 第 4 章 短路电流计算 第 节 短路电流计算的目的 在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。 短路电 流计算的目的主要有以下几方面： (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。 例如：计算某一 时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算 短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用 以校验设备动稳定。 (3)在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校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)接地装置的设计，也需用短路电流。 第 节 短路电流计算的一般规定 验算导体和电器 时所用的短路电流，一般有以下规定： (1)计算的基本情况 筑龙网 ① 电力系统中所有电源都在额定负荷下运行； ② 同步电机都具有自动调整励磁装置 (包括强行励磁 )； ③ 短路发生在短路电流为最大值的瞬间； ④ 所有电源的电动势相位角相同； ⑤ 正常工作时，三相系统对称运行； ⑥ 应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。 对异步 电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。 15 (2)接线方式 计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路 电流的正常接线方式 （即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 (3)计算容量 应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工 程建成后 5～ 10 年）。 (4)短路种类 一般按三相短路计算。 若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自 耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情 况进行校验。 (5)短路计算点 在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。 对于带电抗器的 6～ 10kV 出线与厂用分支回路，在选择母线至母线隔离开关之间的引 线、套管时，短路计算点应该取在电抗器前。 选择其余的导体和电器时，短路计算点 一般取在电抗器后。 第 节 短路电流计算的步骤 在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用计算曲线法。 其具体计算步骤如下： (1)绘制等值网络。 ① 选取基准功率 SB和基准电压 VB= Vav； 筑龙网 ② 发电机电抗用 x ，略去网络各元件的电阻、输电线路的电容和变压器的励磁 支路； ③ 无限大功率电源的内电抗等于零 ； ④ 略去负荷。 (2)进行网络变换。 按网络变换的原则，将网络中的电源合并成若干组，例如，共有 g 组，每组用一 个等值发电机代表。 无限大功率电源（如果有的话）另成一组。 求出各等值发电机对 16 短路点的转移电抗 x f i ， … ， g) 以及无限大功率电源对短路点的转移电抗 xfs。 (i = 1 2 (3)将前面求出的转移电抗按各相应的等值发电机的容量进行归算，便得到各等 值发电机对短路点的计算电抗。 S xjs⋅i=x N i f i S (i = g 1,2,..., ) B 式中， SNi 为第 i 台等值发电机的额定容量，即由它所代表的那部分发电机的额定容 量之和。 (4)由 xjs1 ， xjs2 ， … ， xjsg分别根据适当的计算曲线找出指定时刻 t 各等值发电机 提供的短路周期电流标幺值 Ipt1* ， Ipt2* ， … ， Iptg*。 (5)网络中无限大功率电源供给的短路电流周期是不衰减的，并由下式确定 I =1。