降壓變電所發(fā)電廠設(shè)計(jì)

1、第一章 原始資料分析1.1 目的與意義1.2 原始資料 擬建變電所聯(lián)網(wǎng)情況如下圖1所示圖1變電所與系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)圖 地區(qū)環(huán)境條件海拔700米，年最高氣溫：45；年最低氣溫：-5；年平均氣溫：28；年雷暴日小于30天；污穢程度輕級 負(fù)荷資料（1）220kV線路5回，預(yù)留1回備用，最大負(fù)荷利用時(shí)間為5200h。（2）110kV線路10回，另外備用2回，最大負(fù)荷利用時(shí)間為5500h。具體情況如下表1所示表1 110kV線路負(fù)荷情況名 稱最大負(fù)荷(MW)功率因數(shù)回路數(shù)線路(架空)石化廠 52 0.89260 km煉油廠 40 0.89240 km甲縣變 20 0.89165 km乙縣變 22 0.91180

2、 km丙縣變 23 0.85180 km丁縣變 22 0.85185 km水泵廠 350.89260km 上述各負(fù)荷間的同時(shí)系數(shù)為0.85。（3）10kV線路共16回線路，另外2回備用，最大負(fù)荷利用時(shí)間為5600h，負(fù)荷具體情況如下表2所示表2 10kV線路負(fù)荷情況名 稱最大負(fù)荷(MW)功率因數(shù)回路數(shù)線路(架空)氮肥廠 5.2 0.8515km機(jī)械廠 2.5 0.8516km紡織廠 2.3 0.8518km化工廠 3.5 0.8516km造紙廠 3.0 0.8514km水 廠 6.4 0.8927km建材廠 3.2 0.9116km 變 6.5 0.8928km 變 6.2 0.9124km

3、變 5.5 0.9128km上述各負(fù)荷同時(shí)系數(shù)為0.8。（4） 110kV負(fù)荷與10負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)為0.85。（5）所用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)如下表3所示 表3 所用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)名 稱容量(kW)功率因數(shù)臺 數(shù)備 注主變風(fēng)扇0.200.7560連續(xù)經(jīng)常主充電機(jī)400.891連續(xù)不經(jīng)常浮充電機(jī)150.861連續(xù) 經(jīng)常蓄電池進(jìn)風(fēng)1.40.881連續(xù)不經(jīng)常蓄電池排風(fēng)1.70.881連續(xù)不經(jīng)常鍋爐房水泵1.70.892連續(xù)經(jīng)常空 壓 機(jī)240.851短時(shí)經(jīng)常載 波 室1.70.751連續(xù)經(jīng)常220kV配電裝置電源2511短時(shí)不經(jīng)常110kV配電裝置電源2011短時(shí)不經(jīng)常220kV斷路器冬天加熱1.511連 續(xù)110

4、kV斷路器冬天加熱111連 續(xù)室外配電裝置照明201連 續(xù)室 內(nèi) 照 明251連 續(xù)續(xù)表3（6）保護(hù)：各電器主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0s，后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為4秒。1.2.4 課題任務(wù)要求：根據(jù)所學(xué)的知識、參考文獻(xiàn)和給定的課題內(nèi)容（原始資料）對220kV降壓變電所的電氣一次部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體為：1確定電氣主接線（進(jìn)行34種方案比較論證） 2確定變電所主變壓器的臺數(shù)和容量3確定所用電接線（進(jìn)行23種方案比較論證） 4確定所用變壓器的臺數(shù)和容量5確定各電壓級配電置6確定各電壓級各主要的電氣設(shè)備7確定電壓互感器和電流互感器的配置8按時(shí)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定的內(nèi)容，對設(shè)計(jì)中所出現(xiàn)的問題進(jìn)行綜合分析并加以解決；9

5、按設(shè)計(jì)要求撰寫課程設(shè)計(jì)論文報(bào)告書，文字通順，排版合理，圖紙符合國家規(guī)范。第二章 設(shè)計(jì)說明書2.1 電氣主接線 電氣主接線的意義和要求電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計(jì)的重要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線方案，決定于電壓等級和出線回路數(shù)。 電氣主接線是由高壓電氣設(shè)備連成的接收和分配電能的電路，是發(fā)電廠和變電所最重要的組成部分之一，對安全可靠供電至關(guān)重要。因此

6、設(shè)計(jì)的主接線必須滿足如下要求：(1) 滿足對用戶供電必要的可靠性和電能質(zhì)量的要求；(2) 接線簡單、清晰，操作簡便；(3) 必要的運(yùn)行靈活性和檢修方便；(4) 投資少，運(yùn)行費(fèi)用低；2.1.2 220KV部分的接線方式選擇220kv部分的接線方式，擬選擇如下一些接線方式：(1) 雙母線（如圖2.1）：雙母線接線有2組母線，并且可以互為備用。它的特點(diǎn)是：供電可靠，調(diào)度靈活，擴(kuò)建方便，能廣泛用于出線帶電抗器6-10KV配電裝置；35-60KV出線數(shù)超過8回，或連接電源較大、負(fù)荷較大時(shí)；110KV-220KV出線為4回及以上時(shí)。圖2.1 雙母線接線方式(2)雙母線分段（如圖2.2）：用于縮小母線故障的

7、停電范圍，分段短路器將母線分為WI段和WII段，每段工作母線用各自的母線斷路器與備用母線相連，電源和出線回路均勻的分布在兩段工作母線上。優(yōu)點(diǎn)是可靠性比雙母線接線更高，并且具有很高的靈活性。圖2.2雙母線分段接線(3) 雙母線帶專用旁路(如圖2.3)：用旁路斷路器代替檢修中的回路工作，使該回路不致停電。圖2.3雙母線帶旁母接線所以，綜合了可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面來看，220KV部分的母線接線方式還是選擇雙母線分段接線方式。2.1.3 110KV部分接線方式的選擇110KV部分的接線方式，擬選擇如下一些接線方式： (3) 雙母線(如圖2.4)；圖2.4雙母線接線(4) 雙母線分段(如圖2.5)

8、；圖2.5雙母線分段接線(5) 雙母線帶專用旁路(如圖2.6)。圖2.6雙母線帶專用旁路由于110KV的出線回路有10回預(yù)留2回，共有12回線路，對用電可靠性要求比較高，綜合了可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面來看，所以決定采用雙母線帶專用旁路接線方式。2.1.4 10KV部分接線方式選擇（1） 單母線(如圖2.7)； 圖2.7 單母線接線 圖2.8單母線分段接線（2） 單母線分段(如圖2.8)；因單母線不能保證用戶用電的可靠性，為減少母線故障而造成的停電范圍，所以采用單母線分段接線。2.2 主變壓器選擇主變壓器臺數(shù)的選擇 根據(jù)原始資料，本變電站為220KV降壓變電站，負(fù)荷重、出線多，所以考慮用兩臺

9、主變壓器。有兩臺主變壓器，可保證供電可靠性，避免一臺變壓器故障或檢修時(shí)影響對用戶的供電。 主變壓器容量的確定（1）選擇原則 a、主變壓器容量一般按變電站建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并應(yīng)考慮變壓器正常工作和事故時(shí)過負(fù)荷能力。 b、根據(jù)變電站所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負(fù)荷的變電站；應(yīng)考慮當(dāng)一臺變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)應(yīng)保證對一、二級負(fù)荷的供電。（2）容量確定 根據(jù)選擇原則和已確定選用兩臺主變壓器，主變壓器總?cè)萘靠扇∽畲筘?fù)荷PMAX的1.6倍，且計(jì)及每臺變壓器有40%的過負(fù)荷能力，當(dāng)一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)能滿足70%的負(fù)荷的電力需要。計(jì)

10、算所有負(fù)荷大?。?10KV用戶負(fù)荷計(jì)算:10KV用戶負(fù)荷計(jì)算：所用電負(fù)荷計(jì)算：所有負(fù)荷計(jì)算:初期裝兩臺變壓器： 兩臺同時(shí)運(yùn)行時(shí)：單臺運(yùn)行時(shí)：考慮將來的負(fù)荷可能會(huì)超出本來的預(yù)算，為了有所發(fā)展的余地，選擇的主變壓器的容量為180MVA。變壓器型式的選擇（1）相數(shù)的選擇變壓器的相數(shù)有單相和三相，主變壓器是采用三相還是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素。規(guī)程上規(guī)定，當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330KV及以下的發(fā)電廠用變電站，均選用三相變壓器。同時(shí)，因?yàn)閱蜗嘧儔浩鹘M相對來講投資大、占地多、運(yùn)行損耗也較大，而不作考慮。本變電站為一個(gè)220KV降壓變電站，所以應(yīng)選用三相變壓器。（2）繞

11、組數(shù)繞組的形式主要有雙繞組和三繞組。規(guī)程上規(guī)定在選擇繞組形式時(shí)，一般應(yīng)優(yōu)先考慮三繞組變壓器。因?yàn)橐慌_三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制電器和輔助設(shè)備，比兩臺雙繞組變壓器都較少。同時(shí)三繞組變壓器比同容量的雙變壓器價(jià)格要貴40%50%，對深入引進(jìn)負(fù)荷中心，具有直接從高壓變?yōu)榈蛪汗╇姉l件的變電站，為簡化電壓等級或減少重復(fù)降壓容量，可采用雙繞組變壓器。根據(jù)本變電站的實(shí)際條件選擇三繞組變壓器。（3）中性點(diǎn)的接線方式電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式，決定了主變壓器中性點(diǎn)的接地方式。規(guī)程上規(guī)定；凡是110KV500KV側(cè)其中性點(diǎn)必須要直接接地或經(jīng)小阻抗接地；主變壓器663KV采用中性點(diǎn)不接地。所以主變壓器的220KV、11

12、0KV側(cè)的中性點(diǎn)均采用直接接地方式。（4）繞組接線組別變壓器三繞組的接線組別必須與系統(tǒng)秒年電壓相位一直，否則，不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的組別接線方式只有星行“Y”和三角形“d”兩種。因此，變壓器三繞組的連接方式應(yīng)根據(jù)具體工程來決定。在發(fā)電廠和和變電站中，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列要求以及限制三次諧波對電源的影響等因素，根據(jù)以上變壓器繞組連接方式的原則，主變壓器接線組別一般選用YN，d11常規(guī)接線。因此選用連接組別為YN，d11的三繞組自耦變壓器。綜上所述和查有關(guān)變壓器型號手冊所選主變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：180000/220型 180000/180000/1800002.3 短路電流計(jì)算短路

13、電流短路類型短路點(diǎn)位置0S（KA）2S（KA）4S（KA）三相短路220kV母線1.8021.8751.875110kV母線2.5982.5982.59810kV母線16.45616.45616.456表2.3變電站短路電流計(jì)算結(jié)果表2.4 設(shè)備選擇 斷路器型式的選擇設(shè)備所在線路斷路器型號220kv側(cè)系統(tǒng)進(jìn)線LW1-220220kv側(cè)水電廠進(jìn)線LW1-220變壓器220kv側(cè)LW1-220變壓器110kv側(cè)SW4-110/1000變壓器10kv側(cè)SN5-20G /7000110kv母線出線SW4-110/1000220 kv側(cè)母聯(lián)、分段處LW1-220110kv側(cè)母聯(lián)、分段處SW4-110/1

14、00010kv側(cè)分段處SN5-20G /70002.4.2 隔離開關(guān)的選擇表2.5隔離開關(guān)選擇結(jié)果設(shè)備所在線路隔離開關(guān)型號220kv側(cè)系統(tǒng)進(jìn)線GW6-2200 /1000-50220kv側(cè)電廠進(jìn)線GW6-2200 /1000-50變壓器220kv側(cè)GW6-2200 /1000-50變壓器110kv側(cè)GW4-110D（D）變壓器10kv側(cè)GN10-10T/7000-200110kv母線出線GW4-110D（D）220 kv側(cè)母聯(lián)、分段處GW6-2200 /1000-50110kv側(cè)母聯(lián)、分段處GW4-110D（D）10kv側(cè)分段處GN10-10T/7000-2002.4.3母線的選擇（2）熱穩(wěn)定

15、校驗(yàn)按上述情況選擇的導(dǎo)體截面，還應(yīng)校驗(yàn)其在短路條件下的熱穩(wěn)定： 熱穩(wěn)定系數(shù)； 裸導(dǎo)體的最小截面，；短路電流的熱效應(yīng)，；集膚效應(yīng)系數(shù)。（3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：動(dòng)穩(wěn)定必須滿足下列條件： 母線材料的允許應(yīng)力，；短路時(shí)母線中的最大應(yīng)力，。當(dāng)單片矩形母線布置在同一平面時(shí)，其短路時(shí)母線中的最大應(yīng)力為 式中 支持絕緣子間的距離，；母線相間距離，；母線斷面系數(shù)，短路沖擊電流峰值，；單片豎放時(shí)有： 式中 母線厚度，；母線寬度，表2.6母線選擇結(jié)果電壓等級母線型號母線尺寸導(dǎo)體截面積（）220kv管形LF-21Y型鋁錳合金導(dǎo)體130/54110kv管形LF-21Y型鋁錳合金導(dǎo)體 80/7210kv矩形LGJ鋼芯鋁絞線 7

16、0/10第三章 計(jì)算書3.1 負(fù)荷電流計(jì)算計(jì)算所有負(fù)荷大?。海?）110KV用戶負(fù)荷計(jì)算 （2）10KV取110KV負(fù)荷的0.05%（3）所用負(fù)荷計(jì)算（4）計(jì)算變壓器在各電壓等級上額定電流情況：110KV側(cè)各線路負(fù)荷電流： 石化廠：=306.66A煉油廠：=235.89A甲縣變：=117.95A乙縣變：=126.89A丙縣變：=142.02A丁縣變：=135.85A水泵廠：=206.41A10KV側(cè)各線路負(fù)荷電流： 氮肥廠：=353.20A機(jī)械廠：=169.81A紡織廠：=156.224A化工廠：=237.73A造紙廠：=203.77A水廠：=415.17A建材廠：=203.02AA變：=42

17、1.66AB變：=393.36AC變：=348.95A3.2各元件阻抗計(jì)算圖3.1系統(tǒng)等值電路計(jì)算各線路阻抗?；鶞?zhǔn)值： 線路阻抗：線路阻抗標(biāo)么值為：變壓器阻抗計(jì)算：變壓器各繞組等值電抗：變壓器各繞組等值電抗標(biāo)么值：兩變壓器并聯(lián)電抗標(biāo)么值：圖3.2變壓器并聯(lián)等值電路3.3短路電流計(jì)算3.3.1 220KV母線短路電流計(jì)算：220KV側(cè)Y等值電路如圖3.3：圖3.3 220KV側(cè)等值電路220KV側(cè)Y等值電路如圖3.4圖3.4 220KV側(cè)等值電路 由此可得轉(zhuǎn)移阻抗為：可得220KV各側(cè)短路電流為：T=0S時(shí)：查運(yùn)算曲線表可得：T=2S時(shí)查運(yùn)算曲線表可得：T=4S時(shí)3.3.2 110KV母線短路電

18、流計(jì)算：等效電路如圖3.5圖3.5等效電路圖 圖3.6 110KV側(cè)短路時(shí)等值變換電路圖由此可得轉(zhuǎn)移阻抗為：可得110KV母線短路時(shí)的短路電流為：查運(yùn)算曲線表可得：T=2S，T=4S與T=0S相同3.3.3 10KV側(cè)母線短路電流計(jì)算：圖3.7 10KV側(cè)短路時(shí)等值電路圖經(jīng)等效變換后電路如圖3.8 圖3.8 10KV側(cè)短路時(shí)等值變換電路圖由此可得轉(zhuǎn)移阻抗為：各側(cè)短路電流為：查運(yùn)算曲線表可得：T=2S，T=4S與T=0S相同3.4 電氣設(shè)備的選擇與計(jì)算 斷路器及隔離開關(guān)選擇變壓器220KV側(cè)：（1）工作電壓：=1.05=1.05220=231（2）最大持續(xù)工作電流：=1.05=1.05=496A

19、（3） 參數(shù)選擇：（1）按工作電壓選擇，有：231（2）按工作電流選擇，有：496（3）按開斷電流選擇，有：0.537（4）按額定關(guān)合電流選擇，有：（5）按熱穩(wěn)定校驗(yàn)，有：（6）按動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，有：=1.443表3.1 變壓器220KV側(cè)斷路器、隔離開關(guān)選擇表：名稱計(jì)算數(shù)據(jù)LW12-220高壓斷路器GW6-2200 /1000-50隔離開關(guān)額定電壓額定電流額定開斷電流-極限通過電流-熱穩(wěn)定電流關(guān)合電流峰值-變壓器110KV側(cè)：（1）工作電壓：=1.05=1.05110=115.5（2）最大持續(xù)工作電流：=（3） 參數(shù)選擇：（1）按工作電壓選擇，有：115.5（2）按工作電流選擇，有：949（3）

20、按開斷電流選擇，有：0.739（4）按額定關(guān)合電流選擇，有：（5）按熱穩(wěn)定校驗(yàn)，有：（6）按動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，有：=1.986表3.2 變壓器110KV側(cè)斷路器、隔離開關(guān)選擇表名稱計(jì)算數(shù)據(jù)SW4-110/1000少油式斷路器GW4-110D（D）隔離開關(guān)額定電壓額定電流額定開斷電流-極限通過電流-熱穩(wěn)定電流關(guān)合電流峰值-變壓器10KV側(cè):（1）工作電壓：=1.05=1.0510=10.5（2）最大持續(xù)工作電流：=（3） 參數(shù)選擇：（1）按工作電壓選擇，有：10.5（2）按工作電流選擇，有：10.392（3）按開斷電流選擇，有：（4）按額定關(guān)合電流選擇，有：（5）按熱穩(wěn)定校驗(yàn)，有： （6）按動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

21、，有：表3.3 變壓器10KV側(cè)斷路器、隔離開關(guān)選擇表名稱計(jì)算數(shù)據(jù)SN5-20G /7000少油式斷路器GN10-10T/7000-200隔離開關(guān)額定電壓額定電流額定開斷電流-極限通過電流-熱穩(wěn)定電流關(guān)合電流峰值-220KV側(cè)系統(tǒng)進(jìn)線：（1）工作電壓：=1.05=1.05220=231（2）最大持續(xù)工作電流：=1.05=1.05=646A（3） 參數(shù)選擇：（1）按工作電壓選擇，有：231（2）按工作電流選擇，有：646（3）按開斷電流選擇，有：1.172（4）按額定關(guān)合電流選擇，有：（5）按熱穩(wěn)定校驗(yàn)，有：（6）按動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，有：=3.15表3.4 220KV側(cè)系統(tǒng)進(jìn)線斷路器、隔離開關(guān)選擇表：

22、名稱計(jì)算數(shù)據(jù)LW1-220高壓斷路器GW6-2200 /1000-50隔離開關(guān)額定電壓額定電流額定開斷電流-極限通過電流-熱穩(wěn)定電流關(guān)合電流峰值-220KV側(cè)水電站進(jìn)線：（1）工作電壓：=1.05=1.05220=231（2）最大持續(xù)工作電流：（3） 參數(shù)選擇：（1）按工作電壓選擇，有：231（2）按工作電流選擇，有：861（3）按開斷電流選擇，有：1.09（4）按額定關(guān)合電流選擇，有：（5）按熱穩(wěn)定校驗(yàn)，有：（6）按動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，有：=2.93表3.5 220KV側(cè)電廠進(jìn)線斷路器、隔離開關(guān)選擇表：名稱計(jì)算數(shù)據(jù)LW1-220高壓斷路器GW6-2200 /1000-50隔離開關(guān)額定電壓額定電流額定

23、開斷電流-極限通過電流-熱穩(wěn)定電流關(guān)合電流峰值-220kv側(cè)母聯(lián)斷路器和分段斷路器（1）工作電壓：=1.05=1.05220=231（2）最大持續(xù)工作電流：=1.05=1.05=315A（3） 參數(shù)選擇：（1）按工作電壓選擇，有：231（2）按工作電流選擇，有：315（3）按開斷電流選擇，有：1.802（4）按額定關(guān)合電流選擇，有：（5）按熱穩(wěn)定校驗(yàn)，有： （6）按動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，有：=4.842表3.6 220KV側(cè)母聯(lián)斷路器和分段斷路器、隔離開關(guān)選擇表：名稱計(jì)算數(shù)據(jù)LW1-220高壓斷路器GW6-2200 /1000-50隔離開關(guān)額定電壓額定電流額定開斷電流-極限通過電流-熱穩(wěn)定電流關(guān)合電流峰值-110kv側(cè)母聯(lián)斷路器和分段斷路器（1）工作電壓： =1.05=1.05110=115.5（2）最大持續(xù)工作電流： =（3） 參數(shù)選擇：（1）按工作電壓選擇，有：115.5（2）按工作電流選擇，有：772（3）按開斷電流選擇，有：2.598（4）按額定關(guān)合電流選擇，有：（5）按熱穩(wěn)定校驗(yàn)，有：（6）按動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，有：=6.981表3.7 110KV側(cè)母聯(lián)斷路器和分段斷路器、隔離開關(guān)選擇表名稱計(jì)算數(shù)據(jù)SW4-110/1000少油式斷路器GW