60KV变电所设计Word格式文档下载.doc
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附录图 39
39
1概述
本毕业设计论文为60/10kV降压变电所电气部分设计,要求设计的变电所能长期可靠为其负荷供电。
设计过程中遵循国家的法律、法规,贯彻执行国家经济建设的方针、政策和基本建设程序,运用系统工程的方法从全局出发,正确处理生产与生活、安全与经济等方面的关系,实行资源的综合利用,节约能源和用地,对生产工艺、主要设备和主体工程要做到可靠、适用、先进。
在上述原则基础上,明确设计的目的,逐步完成主变的选择、电气主接线的拟定、短路电流的计算、电气设备选择、高压配电装置的规划、继电保护和自动装置的规划设计、防雷保护规划、绘制图纸等主要工作,形成较为完整的论文。
目前,电力技术已成为世界能源领域的主流技术,发电、输电、配电技术的进步,提高了供电的能力、质量和可靠性,扩大了电力应用范围,因此,变电所的合理设计也变得尤为重要。
设计工作是工程建设的关键环节。
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,起着决定性的作用。
本论文即在遵循原则、合理规划、反复校验的基础上完成。
1.1原始资料分析
(1)厂变电所,电压等级为66/10kv,66kv侧有两回进线,两回转供线,转供功率为15MVA,10kv侧有配出线16回。
所处地区地势平坦,海拔高度为100m,交通方便,周围空气无污染,最高气温40℃,最低气温-25℃,年平均气温10℃。
60kv
20km
5*12。
5MW
cosф=0.8
xd〃=0.124
5*15MVA
Ud%=10。
5
(2)系统网络图如图所示:
100km
电力系统
xd〃=0.146
(Sb=100MVA)
(3)10KV负荷表
待设计变电所
图1.1系统网络图
(4)其他条件
线损率取5%
负荷的同时系数取0.9
有负荷率取0.75;
无功负荷率取0.8
要求变电所的平均功率因数补偿到0.9以上
1.2设计要求
变电所10kV负荷表如下:
表1.1变电所10kV负荷表
序号
负荷名称
远期最大负荷(kw)
功率因数
Tmax
重要负荷所占比例
回路数
出线方式
1
低压电气厂
5000
0.91
3000
70
2
架空线
水源地
3100
0.90
6000
3
电线厂
2900
4000
10
4
砂轮厂
2700
4500
15
矿山机械厂
1800
0.88
7000
85
6
挖掘机厂
1700
0.89
7
电力学校
2500
8
辽河小区
1900
9
供热公司
2000
0.85
1500
要求:
(1)线损率取5%。
(2)负荷的同时系数取0.9。
(3)有负荷率取0.75;
(4)要求变电所的平均功率因数补偿到0.9以上。
2负荷统计
表2.1变电所10kV负荷表
设备容量:
有功计算负荷:
无功计算负荷:
视在计算负荷:
计算电流:
1.负荷计算表:
表2.2负荷计算表
由上述计算可求出各个工厂的变压器:
低压电气厂变压器型号为S9,容量2500,选用两台。
水源地变压器型号为S9,容量1600,选用两台。
电线厂变压器型号为S9,容量1600,选用两台。
砂轮厂变压器型号为S9,容量1600,选用两台。
矿山机械厂变压器型号为SJL1,容量1000,选用两台。
挖掘机厂变压器型号为SJL1,容量1000,选用两台。
电力学校变压器型号为SJL1,容量1000,选用两台。
辽河小区变压器型号为S9,容量2000,选用一台。
供热公司变压器型号为S9,容量2000,选用一台。
3变压器的选择
3.1主变压器台数、容量的选择
3.1.1主变压器台数的确定
1、对大城市郊区的一次变电站,在中、低压侧已构成环网的情况下,变电站以装设两台主变压器为宜。
2、对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站,在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。
考虑到该变电站为终端变电站,与系统联系紧密,且在一次主接线中已考虑采单母分段的方式,故选用两台主变压器,并列运行且容量相等。
3、对于规划只装设两台主变压器的变电所,其变压器基础宜按大余变压器容量的1~2级设计,以便负荷发展时更换变压器的容量。
3.1.2主变压器容量的确定
1、主变压器容量一般按变电站建成后5~10年的规划负荷选择,并适当考虑到远期10~20年的负荷发展,对于城郊变电所,主变压器应与城市规划相结合。
2、根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。
对于有重要负荷的变电站,应考虑当一台主变压器停运时,其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷,对一般性变电站停运时,其余变压器容量就能保证全部负荷的70~80%。
3、同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多,应从全网出发,推行系列化、标准化。
4、主变压器容量的计算公式
变压器总容量(2.1)
单台变压器量(2.2)
式中:
—变压器低压侧总有功、无功功率(,)。
说明:
根据单台变压器容量,可选出主变压器型号。
3.2主变压器选择
本设计中的变电所根据设计原则共采用2台,型号如下:
表3.1主变压器型号表
型号
SFPZ7-180000/220
额定容量(kVA)
180000
电压组合
高压
220±
8×
1.5%
低压
69
联结组别号
空载电流%
0.7
阻抗电压%
14
空载损耗
169
负载损耗
520
冷却方式
强迫油循环风冷
3.3无功补偿
K1有功负荷率0.75,K2无功负荷率0.8
变电所总的用功功率:
变电所总的无功功率:
要求变电所的平均功率因数补偿到0.9以上。
因此欲将功率因数0.88从提高到0.93,低压侧所需的补偿容量为:
补偿后的计算负荷为:
变压器损耗
变电所高压侧的计算负荷:
变电所功率因数满足要求。
4电气主接线的选择
4.1主接线的选择
4.1.166KV侧接线方案与论证
按照《变电站设计技术规程》的第23条规定:
“35~60kV配电装置中,当出线为2回时,一般采用桥形接线;
当出线为2回以上时,一般采用单母线分段或单母线接线。
出线回路数较多、连接的电源较多、负荷大或污秽环境中的35~220kV室外配电装置,可采用双母线接线”。
本变电站66kV侧可考虑以下3种方案,并进行经济和技术分析。
方案1:
采用单母线分段接线,如图1所示
图1单母线分段接线
优点:
用断路器把母线分段后,重要用户可从不同母线分段引出双回线供电;
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,保证重要用户不停电。
缺点:
当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该段母线的回路都要在检修期间内停电;
当出线为双回路时,常使架空线路出线交叉跨越;
扩建时需向两个方向均衡扩建;
分段断路器故障造成35kV两段母线停电。
适用范围:
·
6~10kV配电装置出线回路数为6回及以上时;
35~60kV配电装置出线回路数为4~8回及以上时;
110~220kV配电装置出线回路数为3~4回时。
方案2:
采用单母线接线,如图2所示
图2单母线接线优点:
接线简单清晰,设备少,操作方便,便于扩建和采用成套配电装置。
不够灵活可靠,任一元件(母线及母线隔离开关等)故障或检修,均需使整个配电装置停电。
单母线可用隔离开关分段,但当一段母线故障时,全部回路仍需短时停电,在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。
适用范围:
6~10kV配电装置出线回路数不超过5回;
35~60kV配电装置出线回路数不超过3回;
110~220kV配电装置出线回路数不超过2回。
方案一:
单母线接线方式:
接线简单、清晰。
操作方便,投资少便于扩建;
母线或隔离开关检修或故障时连接在母线上的所有回路必须停止工作;
检修任一电源或线路的断路器时,该回路必须停电;
当母线或母线上的隔离开关上发生短路以及断路器在继电保护作用下都自动断开,因而造成全部。
方案二:
单母分段接线方式:
当一段母线发生故障时,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电,可提高供电可靠性和灵活性。
以上两种方案比较,在供电可靠性方面,方案一较差,故35KV侧应采用单母分段接线。
4.1.210kV侧接线型式选择与论证
变电站10kV母线侧的馈线多,在保证供电可靠性的情况下,如果采用双母线接线,设备多,投资大,运行操作不便,不满足灵活性和经济性;
如果采用单母线分段接线,在母线故障或检修时,不致对所有出线全部停电,对重要的二类负荷出线,采用双回路送电,分别接在10kV的一段和二段,在满足可靠性和灵活性的前提下,比双母线接线经济,故推荐采用单母线分段接线的方式。
正常运行时,分段断路器处于断开位置,即两台变压器各带一段母线。
当负荷小于6300kVA或1台变压器故障、检修时,则断开该变压器低压侧断路器,合分段断路器,由一台主变向两段母线供电。
单母线接线:
具有接线简单清晰,操作方便,所用设备比较少,投资少等优点,但当母线或母侧隔离开关检修故障时,连接在母线上的所有回路都将停止工作,当母线发生短路时,所有电源回路的断路器在继电保护作用中自动跳闸,因而造成母线电压失压全部停电,检修任一电源或线路的断路器时,该回路必须停电。
方案二:
单母分段接线:
接线简单清晰,设备少,且操作方便,可提高供电可靠性和灵活性,不仅便于检修母线而减少母线故障影响范围,对于重要用户可以从不同段引两个回路,而使重要用户有两个电源供电,在这种情况下,当一段母线发生故障,由于分段断路器在继电保护装置的作用下,能自动将故障段切除,因而保证了正常段母线不间断供电。
综上所述,单母分段接线的可靠性较高,而且比较经济,故10KV侧接线应选方案2。
单母线接线单母线分段接线
5短路电流计算
①选定基准值:
,.
②会出等效电路图。
如下图所示,求个元件电抗标幺值。
电力系统电抗标幺值
架空线路电抗标幺值
(线路电抗取)
变压器电抗标幺值
③计算短路电流和短路容量。
K-1点短路时总电抗标幺值
K-1点短路时的三相短路电流和三相短路容量
K-2点短路时总电抗标幺值
K-2点短路时的三相短路电流和三相短路容量
6电气设备的选择
6.1电气设备的选择
根据上述短路电流计算结果,按正常工作条件选择和短路情况校验确定的总降压变电所高、低压电气设备如下。
计算过程略。
表6.160KV侧电气设备
设备名称
计算数据
高压断路器
隔离开关
电压互感器
电流互感器
表6.210KV侧电气设备
高压断路器SW2-10
隔离开关GW-10
电压互感器JDZJ-10
电流互感器LCW-10
6.2电气设备选择及校验计算
等值时间的计算方法
当时,导体的发热主要由短路电流的周期分量来决定,此时,可以不考虑非周期分量的影响。
查得在6—110KV中,不小于4S
(取0.11S)
6.2.1高压断路器的选择
1、60KV侧高压断路器的选择
60KV侧高压断路器的最大长期工作电流计算如下:
控制16000KVA变压器的断路器:
出线断路器的最大长期工作电流为:
母联开关最大长期工作电流为:
进线开关最大长期工作电流为:
根据以上最大长期工作电流和网络额定电压,五台均选LW35-72.5/3150A
以点短路电流计算进线开关热效应
由于,故不取非周期分量热效应。
短路电流引起的热效应;
表6.360KV断路器的选择结果
ZN63A-12/630A
2、10KV侧高压断路器的选择
10KV侧总受断路器的最大长期工作电流:
(主变低压侧和母联柜)
10KV出口断路器的最大长期工作电流为:
主变低压侧和母联开关可以选择ZN60A-12/630A
主变低压侧开关热效应:
,所以,
10KV出口断路器的热效应
表6.410KV断路器的选择结果
ZN63A-12/1600A
6.2.2隔离开关的选择
表6.560KV隔离开关选择的参数表
计算参数
GW5-72.5G/630A
按额定电流及客定电压选择:
要求
满足要求
动稳定校验:
满足要求
热稳定校验:
满足要求
10KV侧隔离开关的选择:
表6.610KV隔离开关选择的参数表
GN6-10G/1000A
满足要求
6.2.3电压互感器的选择
表6.710KV电压互感器形号表
形式
最大容量VA
额定电压比
额定容量
JDZJ10-10(REL10)
200
原线圈
副线圈
辅助线圈
6.2.4电流互感器的选择
1、60KV侧电流互感器
根据电压等级和电流互感器安装处的最大长期工作电流,选择LGB-60型干式高压电流互感器,是由U型干式高压套管和二次线圈等组合而成。
结构新颖、外型美观,是一种新型电流互感器。
表6.860KV电流互感器形号表
额定电压KV
额定电流比
额定一次电流
测量级
保护级
额定输出(VA)
额定短时热电流
额定动稳定电流
LRGB-66
60
2×
75/5
400/5
200/5
0.2S
5P
40VA
30VA
20VA
31.5KA
1S
80KA
2、10KV侧电流互感器
选择LZZBJ9-10L2变比分别为1500/5500/5300/5200/5级次组合为0.2S/0.5/10P15
6.2.5母线选择
1、60KV侧母线选择及校验
按最大长期工作电流选:
查表得LGJ-240
为了使得导线统一和购进材料的方便,60KV侧所有母线均选用LGJ-240导线
(1)选用LJG-240,铜芯铝绞线,载流量
满足要求。
(2)电晕校验
(3)热稳定校验:
要求,其中时
满足要求。
2、10KV母线的选择与校验:
由于安装在室内,选用硬母线
(1)、按最大持续工作电流选择母线截面:
选择10KV母线型号为h63×
b10(单条矩形),查表得。
满足要求
(2)、热稳定校验:
=
满足热稳定要求。
6.2.660KV侧悬式绝缘子选择
架空线路的绝缘子必须具有足够的机械强度和绝缘强度。
选用FXBW2-66/70
表6.9绝缘子型号表
绝缘子型号
额定机械拉伸负荷KN
连接结构标记
结构高度H.mm
最小电弧距离L.mm
最小公称爬电距离mm
雷电全波冲击耐受电压KV(峰值)不小于
工频一分钟耐受电压不小于
干
湿
FXBW2-66/70
66
16
940±
760
1450
410
185
6.2.7所用变压器选择
选择两台SC11-30/11,其中
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