变电站毕业设计
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目录第一部分说明书 (1)第1章主变压器的选择 (2)1.1主变压器台数的确定 (2)1.2主变压器容量的确定 (2)1.3主变压器相数的确定 (2)1.4绕组数的确定 (2)1.5绕组接线组别的确定 (2)1.6调压方式的确定 (3)1.7冷却方式的确定 (4)1.8主变压器选择结果 (4)1.9站用变的确定 (5)第2章主接线的选择 (6)2.1对主接线的基本要求 (6)2.2主接线的选择 (6)2.3电气主接线简图 (8)第3章短路电流计算 (9)3.1短路问题概述 (9)3.2短路电流计算的步骤 (10)3.3短路电流计算结果 (13)第4章电气设备的选定 (14)4.1选定及校验概述 (14)4.2母线的选择 (17)4.3高压断路器的选择 (23)4.4隔离开关的选择 (25)4.5绝缘子及穿墙套管的选择 (26)4.6电压互感器的选择 (29)4.7电流互感器的选择 (31)4.8熔断器选定 (34)4.9避雷器选定 (35)4.10中性点保护装置的选择 (36)4.11补偿装置的确定 (37)第5章变压器保护整定 (39)5.1概述 (39)5.2继电保护装置基本要求 (39)5.3变压器瓦斯保护 (39)5.4变压器的纵联差动保护 (40)5.5复合电压启动的过电流保护 (42)5.6零序电流保护 (43)5.7过负荷保护 (44)第6章防雷保护规划 (45)6.1防雷规划的概述 (45)6.2防雷保护设备的分类和适用范围 (45)6.3防雷接地 (45)6.4本变电站防雷保护规划 (45)第7章配电装置的设计 (47)7.1配电装置概述 (47)7.2屋内配电装置 (48)7.3屋外配电装置 (49)第二部分计算书 (52)第8章变压器容量计算 (53)8.1主变压器容量的计算 (53)8.2站用变容量的计算 (53)第9章短路电流计算 (54)9.1参数计算 (54)9.2等值网络化简 (55)9.3计算三相对称短路 (55)9.4计算不对称短路 (63)第10章电气设备选择 (71)10.1母线及出线选择 (71)10.2高压断路器的选择 (81)10.3隔离开关的选择 (89)10.4绝缘子和穿墙套管的选择 (94)10.5电压互感器的选择 (96)10.6电流互感器的选择 (97)10.7 10kV高压电压互感器短路保护用高压熔断器 (104)10.8避雷器的选择 (105)10.9中性点保护装置的选择 (106)10.10补偿装置选择 (108)第11章变压器保护整定 (110)11.1变压器瓦斯保护 (110)11.2变压器纵联差动保护 (110)11.3复合电压启动的过电流保护 (114)11.4零序电流保护 (115)11.5过负荷保护 (116)第一部分说明书第1章主变压器的选择1.1主变压器台数的确定为了保证供电的可靠性,变电站一般装设两台主变压器。
1.2主变压器容量的确定变电站主变压器的容量一般按变电所建成后5~10年的规划负荷考虑,并应按照其中一台停用时其余变压器能满足变电站最大负荷S max的60%~70%(35~110KV变电站为60%,220~500KV变电站为70%)或全部重要负荷(当Ⅰ、Ⅱ类负荷超过上述比例时)选择,即S N≥(0.6~0.7) S max⁄(n−1)S N≥S imapS max:最大负荷容量S imap:全部重要负荷容量经计算得单台主变容量为150MVA。
1.3主变压器相数的确定在330KV及以下的变电站中,一般都选用三相变压器。
因为一台三相式较同容量的三台单相式投资小、占地少、损耗小,同时配电装置结构较简单,运行维护较方便。
1.4绕组数的确定本变电站有三种电压等级,故使用三绕组变压器。
1.5绕组接线组别的确定变压器的绕组连接方式必须使得其线电压与系统线电压相位一致,否则不能并列运行。
电力系统变压器采用的绕组连接方式有星型“Y”和三角形“D”两种。
我国电力变压器的三相绕组所采用的连接方式为:110kV及以上电压侧均为“YN”,即有中性点引出并直接接地;35kV作为高、中压侧时都可能采用“Y”,其中性点不接地或经消弧线圈接地,作为低压侧时可能用“Y”或者“D”;35kV以下电压侧(不含0.4kV及以下)一般为“D”,也有“Y”方式。
变压器绕组接线组别(即各侧绕组连接方式的组合),一般考虑系统或机组同步并列要求及限制三次谐波对电源的影响等因素。
接线组别的一般情况是:(1)6~500kV均有双绕组变压器,其接线组别为“Y,d11”或“YN, d11”、“YN,y0”或“Y,yn0”。
下标0和11,分别表示该侧的线电压与前一侧的线电压相位差0o和330O(下同)。
组别“I,I0”表示单相双绕组变压器,用在500KV 系统。
(2)110~500kV均有三绕组变压器,其接线组别为“YN,y0,d11”、“YN,yn0,d11”、“YN,yn0,y0”、“YN,d11-d11”(表示有两个“D”接的低压分裂绕组)及“YN,a0,d11”(表示高、中压侧为自耦方式)等。
组别“I,a0,I0”表示单相三绕组变压器,用在500KV系统。
综上所述,本设计采用连接组别为YN,yn0,d11。
1.6调压方式的确定变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头,从而改变其变比来实现。
无励磁调压变压器的分接头较少,调压范围只有10%(±2×2.5%),且分接头必须在停电的情况下才能调节;有载调压变压器的分接头较多,调压范围可达30%,且分接头可在带负荷的情况下调节,但其结构复杂、价格贵,在下述情况下才用较为合理:(1)出力变化大,或发电机经常在低功率因数运行的发电厂的主变压器。
(2)具有可逆工作特点的联络变压器。
(3)电网电压可能有较大变化的220kV及以上的降压变压器。
(4)电力潮流变化大和电压偏移大的110kV变电所的主变压器。
从负荷和变电站的作用来讲,采用有载调压方式。
1.7冷却方式的确定电力变压器冷却方式,随其形式和容量不同而异,冷却方式有以下几种类型:(1)自然风冷却。
无风扇,仅借助冷却器(又称散热器)热辐射和空气自然对流冷却,额定容量在10000kVA及以下。
(2)强迫空气冷却。
简称风冷却,在冷却器间加装数台电风扇,使油迅速冷却,额定容量在8000kVA及以上。
(3)强迫油循环风冷却。
采用潜油泵强迫油循环,并用风扇对油管进行冷却,额定容量在40000kVA及以上。
(4)强迫油循环水冷却。
采用潜油泵强迫油循环,并用水对油管进行冷却,额定容量在120000kVA及以上。
由于铜管质量不过关,国内已很少应用。
(5)强迫油循环导向冷却。
采用潜油泵将油压入线圈之间、线饼之间和铁芯预先设计好的油道中进行冷却。
综上所述,本变电站选用强迫油循环风冷却。
1.8主变压器选择结果具体参数见表1-1。
表1-1 SFPSZ10—150000/220变压器技术参数S:三相 F:风冷 P:强迫循环 S:三绕组 Z:有载调压 10:设计序号10型150000:额定容量为150000kVA 220:一次侧额定电压220kV1.9站用变的确定1.9.1容量的确定由低压侧引入,降压至0.4KV,站用变容量按主变容量的0.2%~0.5%计算。
经计算得站用变容量为800kVA。
1.9.2绕组的额定电压高压10kV,低压0.4kV。
1.9.3绕组相数采用三相。
1.9.4绕组数采用双绕组变压器。
1.9.5站用变台数为保证可靠性,站用变选择两台,分别直接接在两台主变的低压侧,互为备用。
根据以上要求,选用SCB10-800/10干式变压器,技术参数如下表所示。
表1-2 SCB10-800/10干式变压器技术参数S:三相 C:成型固体浇注式 B:绕组导线为铜箔 10:设计序号800:额定容量为800kVA 10:一次侧额定电压10kV第2章主接线的选择2.1对主接线的基本要求电气主接线是发电厂和变电站电气部分的主体,它反映各设备的作用、连接方式和回路间的相互关系。
所以,他的设计直接关系到全厂电气设备的选择、配电装置的布置,继电保护、自动装置和控制方式的确定,电力系统的安全、经济运行起着决定的作用。
对电气主接线的基本要求,概括地说包括可靠性、灵活性和经济性三个方面。
2.2主接线的选择2.2.1 220kV与110kV侧主接线的选择表2-1 220KV与110kV侧主接线方式对比表由于本变电站为地区性降压变电站,需要保证供电的可靠性。
方案二的可靠性和灵活性都比方案一好,且220kV与110kV侧回路均为6回,所以220KV与110kV侧均选择双母线接线。
2.2.2 10KV侧主接线选择表2-2 10KV侧主接线方式对比表由于10KV出线有4回,并有两回站用变,该电压等级较为重要,单母线接线可靠性和灵活性较低,故选用单母线分段接线方式。
2.2.3方案确定表2-3 主接线方案确定2.3电气主接线简图图2-1第3章短路电流计算3.1短路问题概述3.1.1短路的定义在电力系统的运行过程中,时常会发生故障,其中大多数是短路故障。
所谓短路,是指电力系统正常运行以外的相与相或相与地(或中性线)之间的连接。
三相系统中短路的基本类型有三相短路、单相短路接地、两相短路、两相短路接地。
示意图见表3-1。
电力系统的运行经验表明,单相短路接地占大多数。
三相短路时三相回路依旧是对称的,故称为对称短路;其他几种短路均为不对称短路。
表3-1 短路类型示意图3.1.2短路的危害(1)短路电流值大大增加。
(2)其热效应会引起导体或其绝缘的损坏。
(3)导体会受到很大的电动力冲击。
(4)引起电网中电压降低。
(5)导致大面积停电。
3.1.3减小短路危害的措施(1)加装限流电抗器。
(2)安装重合闸。
(3)合理设计主接线。
3.1.4短路计算的目的(1)电气主接线的比较与选择依据。
(2)选择断路器等电气设备或对这些设备提出技术要求。
(3)为继电保护的设计以及调试提供依据。
(4)评价并确定网络方案,研究限制短路电流的措施。
(5)分析计算送电线路对通讯设施的影响。
3.1.5短路计算的方法(1)实用计算法(2)运算曲线法(3)复合序网法(4)正序增广网络法3.2短路电流计算的步骤3.2.1短路点的选择为了保证电力系统的安全运行,正确的选择短路点能使我们得出正确的短路电流计算结果,通常选取几个具有代表性的短路点,说明系统的整体短路水平。
本次分别选择220kV母线、110kV母线和10kV母线进行短路计算。
3.2.2三相短路电流计算步骤(1)选取合适的容量基准值、电压基准值。
(2)画出系统的等值电路图,选择合适的短路点。
(3)计算各个元件以及线路的电抗标幺值。
(4)化简短路的网络,求出系统对短路点的转移电抗,然后根据公式求出对应的计算电抗。