220kv變電站電氣一次部分設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 上主變壓器臺數的選擇原則以及本設計的要求，該變電所裝設兩臺主變壓器。 主變壓器容量的選擇 主變壓器容量的確定原則（1）主變壓器容量一般按變電所建成后5～10年的規劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10～20年的負荷發展。對于城郊變電所，主變壓器容量應與城市規劃相結合。（2）根據變電所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所，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及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；對一般性變電所，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%。（3）同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多。應從全網出發，推行系列化、標準化。本變電所主變壓器容量的確定本設計中該地區的負荷預測情況及發展：2001年負荷為60MW,負荷水平增長率為10%。，則2001年該地區負荷的視在功率為：。根據該地區負荷水平增長率10%，可確定未來5～10年的規劃負荷，如2002年該地區的負荷有功功率,視在功率；2003年該地區的負荷有功功率,視在功率；2004年該地區的負荷有功功率,視在功率；……2011年該地區的負荷有功功率,視在功率該地區未來5～10年的規劃負荷情況如表31所示。根據主變壓器容量的確定原則，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%，可以確定單臺變壓器的額定容量。2001年變電所單臺主變壓器的額定容量: SN ==(MVA)5—10年規劃負荷：2006年變電所單臺主變壓器的額定容量: SN5==(MVA)2011年變電所單臺主變壓器的額定容量: SN10==121(MVA)綜合考慮以上選擇原則和本變電所的負荷情況，確定變電所單臺主變壓器的額定容量： SN=120MVA 。表31 該地區未來5～10年的規劃負荷情況年份負荷2001年2002年2003年2004年2005年2006年P(MW)6066S(MVA)年份負荷2007年2008年2009年2010年2011年―P(MW)―S(MVA)― 主變壓器型式的選擇 主變壓器相數的的選擇選擇主變壓器的相數，需考慮如下原則：當不受運輸條件限制時，在330KV及以下的發電廠和變電站，均應選用三相變壓器。當發電廠與系統連接的電壓為500KV時，已經技術經濟比較后，確定選用三相變壓器、兩臺半容量三相變壓器或單相變壓器組。對于單機容量為300MW、并直接升壓到500KV的，宜選用三相變壓器。對于500KV變電所，除需考慮運輸條件外，尚應根據所供負荷和系統情況，分析一臺（或一組）變壓器故障或停電檢修時對系統的影響。尤其在建所初期，若主變壓器為一組時，當一臺單相變壓器故障，會使整組變壓器退出，造成全網停電；如用總容量相同的多臺三相變壓器，則不會造成所停電。為此要經過經濟論證，來確定選用單相變壓器還是三相變壓器。在發電廠或變電站還要根據可靠性、靈活性、經濟性等，確定是否需要備用相。對于容量、阻抗、電壓等技術參數相同的兩臺或多臺主變壓器，首先應考慮共用一臺備用相。備用相是否需要采用隔離開關和切換母線與工作相相連接，可根據備用相在替代工作相的投入過程中，是否允許較長時間停電和變電所的布置條件等工程具體情況確定之。根據以上選擇原則以及原始資料分析，本變電站選用三相變壓器作為主變壓器。在具有三種電壓等級的變電所中，如通過主變壓器各側的功率均達到該變壓器額定容量的15%以上，或低壓側雖無負荷，但在變電所內需要裝設無功補償設備時，主變壓器一般選用三繞組變壓器。變壓器繞組的連接方式必須和系統電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統采用的繞組連接方式只有丫和△，高、中、低三側繞組如何結合要根據具體工作來確定。我國110KV及以上電壓，變壓器繞組多采用丫連接；35KV亦采用丫連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35KV以下電壓，變壓器繞組多采用△連接。由于35KV采用丫連接方式，與2110系統的線電壓相位角為0，這樣當變壓變比為220/110/35KV，高、中壓為自耦連接時，否則就不能與現有35KV系統并網。因而就出現所謂三個或兩個繞組全星接線的變壓器，全國投運這類變壓器約40～50臺。本設計中變電所具有三種電壓等級，即220kV、110kV和35kV，需選用三繞組變壓器，變壓器繞組的連接方式為丫/丫/△。查《電力工程電氣設備手冊：電氣一次部分》，選定變壓器的額定容量為120MVA。這里選擇三繞組變壓器，所選變壓器的技術參數如下所示：型號：SFPS7120000/220額定容量(kVA)：120000額定電壓（kV）: 高壓—220177。2%177。4% ；中壓—121 ；低壓—連接組標號：YN/yn0/d11空載損耗(kW)：129負載損耗（kW）：高中：477；高低：150；中低：102阻抗電壓（%）： 高中：14；高低：23；中低：空載電流（%）：所以選擇兩臺SFPS7120000/220 型變壓器為主變壓器。第4章 短路電流計算高壓短路電流計算一般只計及各元件（即發電機、變壓器、電抗器、線路等）的電抗，采用標幺值計算。在為選擇電氣設備而進行的短路電流計算中，如果系統阻抗（即等值電源阻抗）不超過短路回路總阻抗的5%～10%，就可以不考慮系統阻抗，將系統作為“無限大”電力系統處理，按這種假設所求得的短路電流雖較實際值偏大一些，但不會引起顯著誤差以致影響所選電氣設備的型式。另外，由于按無限大電力系統計算得到的短路電流是電氣裝置所通過的最大短路電流，因此，在初步估算裝置通過的最大短路電流或缺乏必需的系統參數時，都可認為短路回路所接的電源容量是無限大電力系統。由于在本設計的原始資料中未提及220kV系統、110kV系統的電源容量和等值電源內阻抗，因此，可近似將系統看作無限大電源系統。 電路各元件參數標幺值的計算主變壓器的各繞組電抗標幺值計算如下：取，則系統的綜合電抗標幺值計算：已知220kV系統短路容量為，110kV系統短路容量為,則可求得兩系統的綜合電抗標幺值：變電所簡化電路圖如下圖所示： 圖41 簡化電路圖 三相短路電流計算 220KV母線發生三相短路時的短路電流計算：系統的等效電路圖如圖42所示。 （a） (b) (c) (d) (e) 圖42 等效電路圖及簡化過程因為是無限大電源容量系統，所以次暫態短路電流為：有名值為：沖擊電流瞬時值：短路電流的最大有效值：短路容量： 110KV母線發生三相短路時的短路電流計算：等效電路圖及簡化過程如圖43所示。 （a） (b) (c) 圖43等效電路圖及簡化過程圖 因為是無限大電源容量系統，所以次暫態短路電流為：沖擊電流瞬時值：短路電流的最大有效值：短路容量： 35KV母線發生三相短路時的短路電流計算：等效電路圖及簡化過程如圖44所示。（a） （b） (c) (d) 圖44 等效電路圖及簡化過程圖沖擊電流：短路電流的最大有效值：短路容量：短路電流計算結果列表于下：表41 短路計算結果表（有名值）短路點基準電壓(kV)短路電流(kA)沖擊電流(kA)短路容量(MVA)K12306030K21151912K3371144 兩相短路電流計算主要進行兩相直接短路時的短路電流計算。 220KV母線發生兩相短路時的短路電流計算：設系統中K1點發生b、c兩相直接短路，則故障處的短路電流：110KV母線發生兩相短路時的短路電流計算：設系統中K2點發生b、c兩相直接短路，則故障處的短路電流：35KV母線發生兩相短路時的短路電流計算：設系統中K3點發生b、c兩相直接短路，則故障處的短路電流： 第5章 導體和電氣設備的選擇正確選擇電氣設備是電氣主接線和配電裝置達到安全、經濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，應根據工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩妥地采用新技術，并注意節省投資，選擇合適的電氣設備。盡管電力系統中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求確是一致的。電氣設備要可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態來校驗動、熱穩定性。本設計中，電氣設備的選擇包括：斷路器和隔離開關的選擇，電流、電壓互感器的選擇、避雷器的選擇，導線的選擇。電氣設備選擇的一般原則：（1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發展；（2）應按當地環境條件校核；（3）應力求技術先進和經濟合理；（4）與整個工程的建設標準應協調一致；（5）同類設備應盡量減少品種；（6）擴建工程應盡量使新老電氣設備型號一致；（7）選用新產品，均應具有可靠的實驗數據，并經正式鑒定合格。技術條件：選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。同時，所選擇導線和電氣設備應按短路條件下進行動、熱穩定校驗。各種高壓設備的一般技術條件如下表51所示：表51 高壓電器技術條件序號電器名稱額定電 壓（kA）額定電 流(A額定容 量(kVA)機械荷 載(N)額定開斷電流(kA)短路穩定性絕緣水平熱穩定動穩定1斷路器√√√√√√√2隔離開關√√√√√√3組合電器√√√√√√4負荷開關√√√√√√5熔斷器√√√√√√6電流互感器√√√√√√7電壓互感器√√√8電抗器√√√√√√9消弧線圈√√√√√10避雷器√√√√11封閉電器√√√√√√√12穿墻套管√√√√√√13絕緣子√√√√ 斷路器和隔離開關的選擇斷路器的選擇，除滿足各項技術條件和環境條件外，還應考慮到要便于安裝調試和運行維護，并在經濟技術方面都比較后才能確定。根據目前我國斷路器的生產情況，現一般選用真空、SF少油和壓縮空氣等斷路器作為10kV～220kV的開關電器。 表52 高壓斷路器、隔離開關的選擇及其校驗項目項目額定電壓額定電流開斷電流額定關合電流熱穩定動穩定高壓斷路器隔離開關――同樣，隔離開關的選擇校驗條件與斷路器相同，其型式應根據配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進行綜合技術經濟比較后確定。 220kV主變、出線側主變斷路器的選擇與校驗流過斷路器的最大持續工作電流 具體選擇及校驗過程如下：（1）額定電壓選擇：（2）額定電流選擇：（3）額定開斷電流選擇：選擇LW6—220/2500，其技術參數如下表：表53 LW6—220/2500技術參數表型號額定工作電壓(kV)最高工作電壓(kV)額定電流（A）額定開斷電流（kA）額定關合電流（峰值）（kA）4s熱穩定電流（kA）額定動穩定電流（峰值）（kA）額定開斷時間(s)固有分閘時間(s)LW6220/250022025225004010040100（4）熱穩定校驗：It2t Qk 。熱穩定電流計算時間： 因為是無限大電源系統，所以 可知 It2t ，滿足熱穩定校驗。（5）動穩定校驗：因為,所以滿足動穩定校驗。 具體參數如下表： 表54 具體參數表計算數據LW6—220/2500220kV220kV2500A40 kA100 kA6400100 kA由表可知，所選斷路器滿足要求。出線斷路器的選擇與校驗流過斷路器的最大持續工作電流： 由上表可知LW6—220/2500同樣滿足