畢業設計-220,110,10kv變電所電氣部分設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 主變壓器可承擔70%的負荷保證全變電所的正常供電。 故選擇兩臺主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。 主變壓器容量的選擇 主變容量一般按變電所建成近期負荷， 5～ 10 年規劃負荷選擇，并適當考慮遠期 10～ 20 年的負荷發展，對于城郊變電所主變壓器容量應當與城市規劃相結合，該所近期和遠期負荷都給定，所以應按近期和遠期總負荷來選擇主變的容量，根據變電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，應考慮當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在過負荷能力后允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷，對一般性能的變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓 器容量應保證全部負荷的 70%～ 80%。該變電所是按 70%全部負荷來選擇。因此，裝設兩臺變壓器變電所的總裝容量為：∑ se = 2（ ） = 。 當一臺變壓器停運時，可保證對 60%負荷的供電，考慮變壓器的事故過負荷能力為 40%，則可保證 98%負荷供電，而高壓側 220KV 母線的負荷不需要通過主變倒送，因為，該變電所的電源引進線是 220KV 側引進。其中，中壓側及低壓側全部負荷需經主變壓器傳輸至各母線上。因此主變壓器的容量為： Se = （ SⅡ+SⅢ）。 主變壓器型式的選擇 一、主變壓 器相數的選擇 當不受運輸條件限制時，在 330KV 以下的變電所均應選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數時，應根據原始資料以及設計變電所的實際情況來選擇。 單相變壓器組，相對來講投資大，占地多，運行損耗大，同時配電裝置以及斷電保護和二次接線的復雜化，也增加了維護及倒閘操作的工作量。 本次設計的變電所，位于市郊區，稻田、丘陵，交通便利，不受運輸的條件限 Ⅱ 制，而應盡量少占用稻田、丘陵，故本次設計的變電所選用三相變壓器。 二、繞組數的選擇 在具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器的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，但在變電所內需裝設無功補償設備，主變宜采用三繞組變壓器。 一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行維護和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。 在生產及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。 自耦變壓器，它的短路阻抗較小，系統發生短路時，短路電流增大，以及干擾繼電保護和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯系外，還有電的聯系，所 以，當高壓側發生過電壓時，它有可能通過串聯繞組進入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側電網發生過電壓波時，它同樣進入串聯繞組，產生很高的感應過電壓。 由于自耦變壓器高壓側與中壓側有電的聯系，有共同的接地中性點，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護的裝設與普通變壓器不同。自耦變壓器，高中壓側的零序電流保護，應接于各側套管電流互感器組成零序電流過濾器上。由于本次所設計的變電所所需裝設兩臺變壓器并列運行。電網電壓波動范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺自耦變壓器的高、中壓側都需直接接地，這樣就會影響調度的靈 活性和零序保護的可靠性。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料可知，該所的電壓波動為177。 8%，故不選擇自耦變壓器。 分裂變壓器： 分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴 20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當低壓側繞組產生接地故障時，很大的電流向一側繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平衡，在軸向上產生巨大的短路機械應力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時，如果兩端負荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負荷均衡，又需限制短路電流的供電系統。由于本次所設計的變電所，受功率端的負 荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。 Ⅱ 普通三繞組變壓器：價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調試靈活，滿足各種繼電保護的需求。又能滿足調度的靈活性，它還分為無激磁調壓和有載調壓兩種，這樣它能滿足各個系統中的電壓波動。它的供電可靠性也高。所以，本次設計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。 主變調壓方式的選擇 為了滿足用戶的用電質量和供電的可靠性， 220KV 及以上網絡電壓應符合以下標準： ①樞紐變電所二次側母線的運行電壓控制水平應根據樞紐變電所的位置及電網電壓降而定，可為電網額定電壓 的 1～ 倍，在日負荷最大、最小的情況下，其運行電壓控制在水平的波動范圍不超過 10%，事故后不應低于電網額定電壓的95%。 ②電網任一點的運行電壓，在任何情況下嚴禁超過電網最高電壓，變電所一次側母線的運行電壓正常情況下不應低于電網額定電壓的 95%～ 100%。 調壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無激磁調壓，調整范圍通常在177。 5%以內，另一種是帶負荷切換稱為有載調壓，調整范圍可達 30%。 由于該變電所的電壓波動較大，故選擇有載調壓方式，才能滿足要求。 四、連接組別的選擇 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。 五、容量比的選擇 由原始資料可知， 110KV 中壓側為主要受功率繞組，而 10KV 側主要用于所用電以及無功補償裝置，所以容量比選擇為： 100/100/50。 六、主變壓器冷卻方式的選擇 主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷卻，強迫油循環風冷卻，強迫油循環水冷卻。 自然風冷卻：一般只適用于小容量變壓器。 強迫油循環水冷卻，雖然散熱效率高，節約材料減少變壓器本體尺寸等優點。但是它要有一套水冷卻系統和相關附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量較大。所以，選擇強迫油循環風冷卻。 主變容量的確 定計算 Ⅱ 本設計任務中 220kv 側電源為無限大系統，該側的 6回出線負荷功率由該無限大系統供給，不需通過主變傳送 . 主變壓器容量計算： 110KV 容量計算： 1 1 0 1 1 0 1 1 0PjS ??? ? ????? ? ?110 15 10 10 6 15 6 P ? ? ? ? ? ???? 110 39 .3 9mw??? 22110 ( 5 5 .8 3 9 .3 9 ) 6 8 .3S m w? ? ? 10kv 處： 10 ( 2 4 2) 0. 85 6. 8P m w? ? ? ? ?? 10 9mw??? 2210 ( 6 .8 3 .2 9 ) 7 .5 5S m w? ? ? 總容量為 S=+= 5= (1 5% ) 96 .8m wSS ? ? ?總 七．變壓器的技術參數 根據以上條件選擇，結合電壓器安全檢驗： （ ~） S總 =~ (n1)S≥ SⅠ +SⅡ 則可選擇 220kv 三相三繞組無激磁調壓電力電壓器 主變壓器的技術參數： 額定容量（ KVA） 90000 調壓范圍（高壓側） 177。 2?% 短路損耗（ kw） 570 空載損耗 (kw) 130 電壓組合 (KV) 高壓 中壓 低壓 Ⅱ 220 121 升壓結構 容量比（ %） 100 50 100 阻抗電壓（ %） 高 中 中 低 高 低 2224 79 1214 降壓結構 容量比（ %） 100 50 100 阻抗電壓（ %） 高 中 中 低 高 低 1214 79 2224 表 2 短路電流計算 概述 在電力系的電氣設備，在其運行中都必須考 慮到可能發生的各種故障和不正常運行狀態，最常見同時也是最危險的故障是發生各種型式的短路，因為它們會遭到破壞對用戶的正常供電和電氣設備的正常運行。 短路是電力系統的嚴重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系統）發生通路的情況。 在三相系統中，可能發生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對稱短路，系統各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態，其他類型的短路都是不對稱短路。 電力系統的運行經驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數，兩相短路較少，三 相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發生，其情況較嚴重，應給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設備的穩定性 (2)。 短路計算的目的及假設 一、短路電流計算是變電所電氣設計中的一個重要環節。 其計算目的是： 1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。 2）在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。 3）在設計屋外 高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對地的 Ⅱ 安全距離。 4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據。 5）按接地裝置的設計，也需用短路電流。 二、短路電流計算的一般規定 1）驗算導體和電器動穩定、熱穩定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按工程的設計規劃容量計算，并考慮電力系統的遠景發展規劃（一般為本期工程建成后 5～ 10年）。確定短路電流計算時，應按可能發生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 2）選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連 接的網絡中，應考慮具有反饋作用的異步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。 3）選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。 4）導體和電器的動穩定、熱穩定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算。 三、短路計算基本假設 1）正常工作時，三相系統對稱運行； 2）所有電源的電動勢相位角相同； 3）電力系統中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發生變化； 4）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； 5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計 ，及不計負荷的影響； 6）系統短路時是金屬性短路。 四、基準值 高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標幺值進行計算，為了計算方便選取如下基準值： 基準容量： jS = 100MVA 基準電壓： Vg（ KV） 115 230 五、短路電流計算的步驟 1）計算各元件電抗標幺值，并折算為同一基準容量下； Ⅱ 2）給系統制訂等值網絡圖； 3）選擇短路點； 4）對網絡進行化簡，把供電系統看為無限大系統，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點 的電抗標幺值，并計算短路電流標幺值、有名值。 標幺值： *dI = xI ?iD 有名值： diI = dI ? jI 5）計算短路容量，短路電流沖擊值 短路容量： S = 3 jV 39。39。I 短路電流沖擊值： cjI = 39。39。I 計算短路電流 1） 網絡圖化簡 取 Sd=100MVA,Ud=230kv,R= 見圖 變電所1 2 34 5789 10111213 14 15 圖 1 1000 .1 4 1 0 .2 2 5 65 0 / 0 .8X ? ? ? 11/ 4 ? 1 1 1 0 00 .1 0 5 0 .0 4 1 74 6 3T ? ? ? ? 2 1000 .1 2 4 0 .1 9 8 45 0 / 0 .8X ? ? ? 2 1001 0 .5 % 0 .1 6 6 763T ? ? ? 2 21000 .4 1 0 0 0 .0 7 5 6230L ? ? ? ? 3 21000 .4 6 0 0 .0 4 5 4230L ? ? ? ? 4 21000 .4 6 0 0 .0 4 5 4230L ? ? ? ? 3 1000 .1 2 4 0 .1 9 8 45 0 / 0 .8X ? ? ? 3 1001 0 .5 % 0 .1 6 6 763T ? ? ? 5 21000 .4 5 0 0 .0 3 7 8230L ? ? ? ? 551 0 .0 1 8 92XL? ? ? 6 21000 .4 8 0 0 .0 6 0 4230L ? ? ? ? Ⅱ 661 0 .0 3 0 22XL? ? ? 4 1 1 0 00 . 1 4 3 0 . 0 3 0 42 2 0 0 / 0 . 8 5X ? ? ? ? 41 1 1 0 01 8 % 0 .0 3 7 52 2 2 4 0T ? ? ? ? 7 21 1 1 0 00 .4 6 0 0 .0 2 2 72 2 2 3 0L ? ? ? ? ? 將圖進一步三角變星型化簡為，如圖 16 1718192021222324變電所 圖 1 6 2 2 G T? ? ? 1 9 3 3 G T? ? ? 17 0 . 0 7 5 6 0 . 0 4 5 4 0 . 0 2 0 60 . 0 7 5 6 0 . 0 4 5 4 0 . 0 4 5 4X ????? 18 17 6XX?? 220 0 . 0 4 5 4 0 . 0 1 2 40 . 0 7 5 6 0 . 0 4 5 4 0 . 0 4 5 4X ?? 21 ? 2 2 1 1 11 1 1 0 . 1 2 0 84 4 2X X T L? ? ? ? 23 ? 2 4 7 4 41 1 1 0 . 0 9 0 62 2 2X L T G? ? ? ? 將圖進一步可化簡為如圖所示： Ⅱ 222324變電所25 2627 圖 25 16 17 X X? ? ? 26 18 19 X X? ? ? 27 20 21 X X? ? ? 222324XXX??? 將星形變為三角形如圖所示為： 282930222324變電所 圖 2 5 2 62 8 2 5 2 627 5 . 5 2 4XXX X X X?? ? ? ? 2 6 2 72 9 2 6 2 725 0 . 4 4 8 3XXX X X X?? ? ? ? 2 5 2 73 0 2 5 2 726 0 . 4 4 8 3XXX X X X?? ? ? ? Ⅱ 由星形變為網行，如圖所示為： G131