畢業設計----110kv變電站一次系統設計-文庫吧

【正文】 ................................................................................. 43 附錄 ................................................................................................................................ 44 1 引言 電力行業是國民經濟的基礎工業，它的發展直接關系到國家經濟建設的興衰成敗，它為現代工業、農業、科學技術和國防提供必不可少的動力。電力系統規劃設計及運行的任 務是：在國民經濟發展計劃的統籌安排下，合理開發、利用動力資源，用較少的投資和運行成本，來滿足國民經濟各部門及人民生活不斷增長的需要，提供可靠充足、質量合格的電能。所以在本次設計中選擇變電站電氣部分的初步設計，是為了更多的了解現代化變電站的設計規程、步驟和要求，設計出比較合理變電站。 根據設計要求的任務，在本次設計中主要通過變電站電氣主接線、短路電流計算、設備選擇與校驗、無功補償、主變保護和配電裝置部分的設計，使我對四年來所學的知識更進一步的鞏固和加強，并從中獲得一些較為實際的工作經驗。由于在設計中查閱了大量 的相關資料，所以開始逐步掌握了查閱，運用資料的能力，又可以總結四年來所學的電力工業的部分相關知識，為我們日后的工作打下了堅實的基礎。 2 第 1 章 概述 由于某地區電力系統的發展和負荷增長，擬建一座 110KV 變電站，向該地區用35KV 和 10KV 兩個電壓等級供電。 本變電站由兩個系統 1S 2S 供電，對 35KV 側來講，本所供電對象是 A 廠、 B 廠的廠區 和生活區 及 A、 B 兩 座變電站， 10KV 側供電對象是 a 廠、 b 廠、 c 廠、 d 廠 的廠區和生活區及 a、 b 兩 個居民區。具體數據如下： 表 11 系統與線路參數表 系統 1 系統 2 線路參數 1S (MVA) 1cX 2S (MVA) 2cX 1L (KM) 2L (KM) 600 38 800 45 30 20 表 12 35KV 側負荷資料表 負荷名稱 最大負荷（ MW） ?cos 回路數 A 廠 6 2 B 廠 6 2 A 變電站 5 1 B 變電站 3 1 注： 35KV負荷同時系數為 表 13 10KV 側負荷資料表 負荷名稱 最大負荷（ MW） ?cos 回路數 A 廠 2 1 b 廠 2 1 c 廠 3 2 d 廠 3 2 A 居民區 3 1 b 居民區 3 1 注： 10KV負荷同時系數為 根據上表所述， 一旦停電，就會造成地區斷電、斷水等后果嚴重影響人們的正常生活，還將造成機器停運，整個生產處于癱瘓狀態，嚴重影響各廠生產的質量和數量。因此對本所得運行可靠性必須保證在非特殊情況下一本不允許對他們斷電。 鑒于以上情況， 110KV 側線路回數采用 4 回，其中 2 回留作備用， 35KV 側線路回數采用 6 回，另有 2 回留作備用， A、 B 廠采用雙回路供電， 10KV 側線路回數采 3 用 8 回，另有 2 回留作備用 ， c、 d 廠采用雙回路供電，以提高供電可靠性。 在建站條件方面，本站地勢平坦 ，屬輕地震區，年最高氣溫 +40℃，站最低氣 溫5℃，站平均溫度 +18℃，屬于我國Ⅷ類標準氣象區。 本變電站自用電主要負荷如表 14： 表 14 110kV 變電站自用電負荷 序 號 設備名稱 額定容量 (KW) ?cos 安裝臺數 工作臺數 備 注 1 主充電機 20 1 1 周期性負荷 2 浮充電機 1 1 經常性負荷 3 主變通風 32 32 經常性負荷 4 蓄電池通風 1 1 經常性負荷 5 檢修、試驗用電 15 經常 性負荷 6 載波通訊用電 1 經常性負荷 7 屋內照明 8 屋外照明 9 生活水泵 2 2 周期性負荷 10 福利區用電 周期性負荷 本論文主要通過分析上述負荷資料，以及通過負荷計算，最大持續工作電流及短路計算，對變電站進行了設備選型和主接線選擇，進而完成了變電站一次部分設計。 4 第 2 章 負荷計算及變壓器選擇 負荷計算 計算負荷的目的 計算負荷是供電設計計算的基本依據，計算負荷確定得是否正確 合理，直接影響到電器和 導 線電纜的選擇是否經濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費，如計算負荷確定過小又將使電器和 導 線電纜處子過早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確確定計算負荷 重要性。 負荷分析 要選擇主變壓器和站用變壓器的容量，確定變壓器各出線側的最大持續工作電流。首先必須要計算 出 各側的負荷，包括 35kV 側負荷、 10kV 側負荷和站用電負荷（動力負荷和照明負荷）。 系統負荷的計算公式為： %)1)(c os( 1 m a x ?? ?? ??ni iijs PKtS (式 21) 式中 maxiP —— 各出線的最大負荷； i?cos —— 功率因數； Kt —— 同時系數； %? —— 線損率，取 5%； 根據第 1 章所給資料，可以計算出以下數據： 35KV 側負荷： MV AS js %)51)( 352626( ???????? 10KV 側負荷： MV AS js %)51)( 232322( ?????????? 站用電負荷： S ＝ (照明負荷 +動力負荷 ? )KVA S ＝ 0 . 8 5)1 . 524 . 51152 . 7320 . 1 54 . 5( 2 04 . 5 5 . 2 ???????????? ＝ 變電站的總負荷： 5 ?S =++= 主變壓器 的 選擇 主變壓器臺數 和容量 的確定 主變壓器臺數的 選擇 主變壓器臺數的選擇原則： （ 1）對于大城市郊區的一次變電所在中低壓側已構成環網的情況下，變電所以裝設兩臺變壓器為宜。 （ 2）對地區性孤立的一次變電所或大型工業專用變電所在設計時應考慮裝設三臺變壓器。 （ 3）對于規劃只裝設兩臺變壓器的變電所，其變壓器基礎宜按大于變壓器容量的 1— 2 級設計，以便負荷發展時，更換變壓器的容量。 通過上述分析，本變電站硬裝設兩臺主變壓器。 主變壓器容量的選擇 主變壓器容量一般按變電所建成后 5~10 年規劃負荷選擇，并適當考慮到遠期 10~20 年的負荷發展，對于城市郊 區變電所，主變壓器應與城市規劃相結合。 根據變電站所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電站，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷 ；對一般性變電站，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能保證全部負荷的 70%~ 80%。 單臺變壓器的容量 TS =(~) ?S 根據負荷計算算出本變電站總的負荷為： ?S = TS =? = 變壓器型號的選擇 繞組數量的確定 根據《電力工程電氣設計手冊》 所述 ：在具有三種電壓的變 電 所 中 ，如通過主變壓器各側繞組的 功率 均達到該變壓器容量的 15 %以上或低壓側雖無負荷，但在變電所內需設無功補償設備時，主變壓器宜采用三繞組變壓器。 在本變電所中： 35S / ?S =? ＞ 15% 10S / ?S =? ＞ 15% 6 因此，主變壓器 選為 三繞組變壓器。 2. 相數的確定 根據《電力工程電氣設計手冊》變壓器相數選擇原則：當不受運輸條件限制時，在 330KV 及 以下 發電廠和變電站，均應選用三相變壓器。 3. 繞組數和 接線組別的確定： 該變電所有三個電壓等級，所以選用三繞組變壓器，連接方式必須和系統電壓相位一致，否則不能并列運行， 110kV 以上電壓，變壓器繞組都采用 Y0 連接， 35KV采用 Y 形連接， 10KV 采用Δ連接。 4. 調壓方式的選擇： 普通型的變壓器調壓范圍小，僅為177。 5%，而且當調壓要求的變化趨勢與實際相反（如逆調壓）時，僅靠調整普通變壓器的分接頭方法就無法滿足要求。另外，普通變壓器的調整很不方便，而有載調壓變壓器可以解決這些問題。它的調壓范圍較大，一般在 15%以上，而且要向系統傳輸功率，又可能從系統反送功率，要求 母線電壓恒定，保證供電質量情況下，有載調壓變壓器，可以實現，特別是在潮流方向不固定，而要求變壓器可以副邊電壓保持一定范圍時，有載調壓可解決，因此選用有載調壓變壓器。 5. 冷卻方式的選擇： 主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷、強迫油循環風冷、強迫油循環水冷、強迫導向油循環冷卻。考慮到冷卻系統的供電可靠性，要求及維護工作量，首選自然風冷冷卻方式。 根基上述條件本變電站應用兩臺 SFSZ7— 40000/110 型有載調壓變壓器，采用暗備用方式，查變壓器的參數如下： 表 21 SFSZ7— 40000/110 型變壓 器參數數據 型號及容量 (KVA) 額定電壓 (KV) 連接組別 損耗(KW) 阻抗電壓 (%) 空載電流(%) 空載 短路 高中 高 低 中低 高 中 低 SFSZ740000/110 110? 8? % ? 2? % 10.5 YN,yn0,d11 60.2 210 10.5 17~18 6.5 本變電站站用變壓器的選擇 變電 站 的 站 用電是變電 站 的重要負荷，因此，在 站 用電設計時應按照運行可靠、 7 檢修和維護方便的要求，考慮變電 站 發展規劃，妥善解決分期建設引起的問題，積極慎重地采用經過鑒定的新技術和新設備，使設計達到經濟合理，技術先進，保證變電站 安全，經濟的運行。 一般變電 站 裝設一臺 站 用變壓器，對于樞紐變電 站 、裝有兩臺以上主變壓器的變電 站 中應裝設兩臺容量相等的 站 用變壓器，互為備用，如果能從變電 站 外引入一個可靠的低壓備用電源時，也可裝設一臺 站 用變壓器。根據如上規定，本變電 站 選用兩臺容 量相等的 站 用變壓器。 站 用變壓器的容量應按 站 用負荷選擇： S ＝ 考慮一定的 站用 負荷增長裕度， 站用變 10KV 側選擇兩臺 S9— 100／ 10 型號配電變壓器 ， 互為備用。 根據容量選擇 ，站 用電變壓器 為 S9— 100／ 10 型變壓器，其參數 如下： 表 21 SL7— 125／ 10 型變壓器參數數據 型號 容量 連接組別 損耗 /W 阻抗電壓為(%) 空載 負載 S9— 100／ 10 100(KVA) YN， yn0 300 1470 4 其容量比為： 100/100/50 小結 在本章中，根據本變電站的實際情況選擇了變電站的主變壓器和站用變壓器：主變壓器為 兩臺 SFSZ7— 40000/110 型有載調壓變壓器； 站用變壓器 兩臺 S9— 100／ 10型號配電變壓器 。 8 第 3 章 無功補償裝置的選擇 補償裝置的意義 無功補償可以保證電壓質量、減少網絡中的有功功率的損耗和電壓損耗，同時對增強系統的穩定性有重要意義。 無功補償裝置類型的選擇 無功補償裝置的類型 無功補償裝置可分為兩大類：串聯補 償裝置和并聯補償裝置。 目前常用的補償裝置有：靜止補償器、同步調相機、并聯電容器。 常用的三種補償裝置的比較及選擇 這三種無功補償裝置都是直接或者通過變壓器并接于需要補償無功的變配電所的母線上。 同步調相機： 同步調相機相當于空載運行的同步電動機在過勵磁時運行，它向系統提供無功功率而起到無功電源的作用，可提高系統電壓。 裝有自動勵磁調節裝置的同步調相機，能根據裝設地點電壓的數值平滑地改變輸出或汲取的無功功率，進行電壓調節。特別是有強行勵磁裝置時，在系統故障情況下，還能調整系統的電壓，有利于提高系 統的穩定性。但是同步調相機是旋轉機械，運行維護比較復雜。它的有功功率損耗較大。小容量的調相機每千伏安容量的投入費用也較大。故同步調相機宜于大容量集中使用，容量小于 5MVA 的一般不裝設。在我國，同步調相機常安裝在樞紐變電所，以便平滑調節電壓和提高系統穩定性。 靜止補償器： 靜止補償器由電力電容器與可調電抗并聯組成。電容器可發出無功功率，電抗器可吸收無功功率，根據調壓需要，通過可調電抗器吸收電容器組中的無功功率，來調節靜止補償其輸出的無功功率的大小和方向。 靜止補償器是一種技術先進、調節性能、使用方便、經紀性能 良好的動態無功功率補償裝置。靜止補償器能快速平滑地調節無功功率，以滿足無功補償裝置的要求。這樣就克服了電容器作為無功補償裝置只能做電源不能做負荷，且調節不能連