电气工程基础课程设计.docx

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题目:110kV降压变电站电气系统初步设计
学生姓名:林俊杰
专业:电气工程及其自动化班级:电气0906班
学号:4
指导教师:罗毅
名目
变电站电气系统课程设计说明书
一、概述
1、设计目的————————————————————————————
2、设计内容
3、设计要求
二、设计根底资料
1、待建变电站的建设规模
2、电力系统与待建变电站的连接状况
3、待建变电站负荷
三、主变压器与主接线设计
1、各电压等级的合计负载及类型
2、主变压器的选择
四、短路电流计算
1、基准值的选择
2、
一、概述
1、设计目的
复****和稳固《电气工程根底》课程所学学问。
培育和分析解决电力系统问题的力量。
学****和把握变电所电气局部设计的根本原理和设计方法。
2、设计内容
本课程设计只作电气系统的初步设计,不作施工设计和土建设计。
主变压器选择:依据负荷主变压器的容量、型式、电压等级等。
电气主接线设计:牢靠性、经济性和敏捷性。
短路电流计算:电力系统侧按无限大容量系统供电处理;
用于设备选择时,按变电所最终规模考虑;用于保护整定计算时,按本期工程考虑;举例列出某点短路电流的具体计算过程,列表给出各点的短路电流计算
结果S、I”、I、I、T〔其余点的具体计算过程在附录中列出〕。
k ∞ sh eq
选择主要电气设备:断路器、隔离开关、母线及支撑绝缘子、限流电抗器、
电流互感器、电压互感器、高压熔断器、消弧线圈。每类设备举例列出一种设备的具体选择过程,列表比照给出选出的全部设备的参数及使用条件。
编写“××变电所电气局部设计”说明书,绘制电气主接线图〔#2图纸〕
3、 设计要求
通过经济技术比较,确定电气主接线;
短路电流计算;
主变压器选择;
断路器和隔离开关选择;
导线〔母线及出线〕选择;
限流电抗器的选择〔必要时〕。
完成上述设计的最低要求;
选择电压互感器;
选择电流互感器;
选择高压熔断器〔必要时〕;
选择支持绝缘子和穿墙套管;
选择消弧线圈〔必要时〕;
选择避雷器。
二、设计根底资料
1、待建变电站的建设规模
⑴ 变电站类型: 110kV降压变电站
⑵ 三个电压等级: 110kV、35kV、10kV
⑶ 110kV:近期线路2回;远期线路3回
35kV: 近期线路2回;远期线路4回
10kV: 近期线路4回;远期线路8回
2、电力系统与待建变电站的连接状况
⑴ 变电站在系统中地位:地区变电站
⑵ 变电站仅承受110kV的电压与电力系统相连,为变电站的电源
⑶ 电力系统至本变电站高压母线的标么电抗〔S=100MVA〕为:
d
最大运行方式时 ;
最小运行方式时;主运行方式时 ;
⑷ 上级变电站后备保护动作时间为3、待建变电站负荷
⑴ 110kV出线:负荷每回容量10000kVA,
cos?=,T=4000h
max
⑵ 35kV负荷每回容量5000kVA,
cos?=,T=4000h;
max
其中,一类负荷0回;二类负荷2回
⑶ 10kV负荷每回容量1500kW,cos?=,T=4200h;
max
其中,一类负荷0回;二类负荷2回
(4)负荷同时率4、环境条件
⑴ 当地年最高气温400C,年最低气温-200C,最热月平均最高气温350C,年最低气温
-50C。
⑵ 当地海拔高度:600m
⑶ 雷暴日:15日/年5、其它
⑴
变电站地理位置:
城郊,距城区约10km
⑵
变电站供电范围:
110kV线路:最长100
km,最短50
km;
35kV线路:最长60km,最短20km;
10kV低压馈线:最长15km,最短3km;
⑶未尽事宜依据设计常规假设。
三、主变压器与主接线设计1、主变压器的选择
变压器台数的选择
在大城市郊区的一次变电站,在中、低压侧已构成环网的状况下,变电站以装设两台变压器为宜;对地区性孤立的一次变电站或复合较高的变电站,在设计时应当考虑装设三台变压器的可能性。考虑到该变电站为一重要中间变电站,与系统联系严密,含有交大份额的一、二类负载,故一起工程选择两台主变压器,并列运行且容量相等。考虑到地区经济进展较快,远期增加负荷较多,负荷密度快速增大,故而起工程增加一台主变压器。
变压器是变电站主要电气设备之一,其主要功能是上升或降低电压,以利于电
能的合理输送、安排和使用。从电工学中知道,输电线路中流过的电流越大,损失的功率就越大。所以承受高压输电削减线路的功率损耗,故将发电厂发出的电力经变压器升压后输送,送到供电地区后经降压变压器变换成低电压供用户使用。
变压器容量的选择
设计的变电站中,35kV侧负荷每回容量5000kVA,cosφ=,T
max

=4000h;10kV侧
负荷每回容量1500KW,cosφ=,T=4200h。
max
近期系统负荷总量和类型统计如下:
35kV侧的总负荷
S=5000×2kVA=10000kVA
35
10kV侧的总负荷
S=〔1500×4〕/=6316kVA
10
近期的总负荷
S=×〔S+S〕=12726kVA
35 10
远期系统负荷总量和类型统计如下:
35kV侧的总负荷
S=5000×4kVA=20230kVA
35
10kV侧的总负荷
S=〔1500×8〕/=12632kVA
10
远期的总负荷
S=×〔S+S〕=25453kVA
35 10
拟选用三台〔近期两台、远期增加一台〕SFSL7-10000/110型三绕组变压器,其
容量比为:100/100/50;电压比为110±2×%/±2×%/11kV;接线方式为
YN,y0,d11,阻抗电压为:U%=%,U%=18%,U%=%。
k12 k13 k23
校验变压器的负荷
0
①近期工程的主变压器的负荷率:b =12726kVA= 。
20230kVA 0
b=
②远期工程的主变压器的负荷率:
25453kVA
30000kVA
=
0
事故状况下变压器过载力量的校验
三台主变,停一台,应担当全部负荷的70%~80
现故障时担当全部负荷为
①远期时,三台主变,停一台,应担当全部负荷的70%~80%。此变电站一台出
③三绕组变压器各侧容量选择:要求:各侧容量均应≥15%(远期)
110kV:2545330000=% 选SN
35kV:2023030000=% 选SN
10kV:1263230000=%
变压器容量比10010050
④接地方式:110kV:直接接地;
35kV:不接地;
10kV:不接地
所以不考虑自耦变压器
2、主接线的选择
设计原则:应依据发电厂和变电所在电力系统中的地位和作用,首先应满足电力系统牢靠运行和经济调度的要求。依据规划容量、本期建设规模、输送电压登记、进出线回数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和四周环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足牢靠性、灵活性和经济性要求。
主接线的选择必需要保证向用户供给符合质量的电能,而且能够适应各种的运行方式〔包括正常,事故和检修运行方式〕并能够通过操作来实现运行方式的变化而且在某一根本回路检修时不影响其它回路的连续运行。其次,主接线还应当简明清楚,运行维护便利,在满足上述要求的前提下,主接线的设计应简单,投资少,运行治理费用低,一般状况下,应考虑节约电能和有色金属的消耗量。即考虑安全、牢靠、经济性原则,依据以上原则对主接线进展选择。
〔1〕110kV侧接线的选择方案一:承受单母分段接线
优点:接线简洁清楚,使用设备少,经济性比较好,在一段母线发生故障或者检修的时候另一段仍旧可以连续运行。由于接线简洁,操作人员发生误操作的可能性就要小。
缺点:不够敏捷牢靠,当要一路母线检修或者消灭故障时,该母线上的负荷会停电。
方案二:承受双母线方式接线
优点:供电牢靠,可以不停电而轮番检修每一组母线,一组母线故障后能够通过隔离开关的轮换操作来快速恢复供电。当个别线路需要单独进展试验时,可将其接至备用母线,不直接影响工作母线的正常运行。〕各电源和回路的负荷可以任意的安排到某一组母线上,可以敏捷的调度以适应系统各种运行方式和潮流变化。
缺点:投资较大,由于线路较为简单,在隔离开关的倒换操作中很简洁消灭误操作,还需在隔离开关与断路器之间加装连锁装置,增加投资
比较结论:经过比较,在保证供电牢靠性前提下,就必需适当的增加投资。采用方案一的供电牢靠性太差,一旦发生故障,有可能导致全网停电。应选择双母线接线,即保证供电牢靠性,同时投资也有肯定的加大,但是在可以承受的范围之内。.
〔2〕35kV侧接线的选择和10kV侧接线的选择方案一:承受单母线接线
优点:接线简洁清楚,使用设备少,经济性比较好。由于接线简洁,操作人员发
生误操作的可能性就要小。
缺点:牢靠性和敏捷性差。当电源线路,母线或者母线隔离开关发生故障或者检
修的时候全部回路停顿供电,造成很大的经济损失。
方案二:选择单母线分段接线
优点:母线发生故障时,仅故障母线停顿供电,非故障母线仍可连续工作,缩小母线故障影响范围。对于双回路线路供电的重要用户,可将双回路接于不同的母线段上,保证重要用户的供电。
缺点:当一段母线故障或检修时,必需断开在此段的全部回路削减了系统的供电量,并使该回路的用户停电。
方案三:选择单母分段加旁路母线
优点:供电牢靠,可以不停电而轮番检修每一组进出线,一组母线故障后能够通过隔离开关的轮换操作来快速恢复供电。当个别线路需要单独进展试验时,可将其接至备用母线,不直接影响工作母线的正常运行。
缺点:投资大,由于线路较为简单。在隔离开关的倒换操作中很简洁消灭误操作,还需在隔离开关与断路器之间加装连锁装置,增加投资。
比较结论:
由于该两个电压电压等级侧没有一类负荷,2回路的二类负荷,选择方案一牢靠性太差,故承受方案二双母线接线。
比较结论:
经过比较,一方面要保证牢靠性,另一方面要考虑到投资的多少,所以35kV母线承受选择单母分段加旁路母线接线方式,而10kV母线承受单母线分段接线方式。
注:
35kV侧和10kV侧的二类负荷均由两个独立电源供电,其来自不同的变电站。
三、短路电流以及工作电流计算
1、主变压器各侧阻抗的百分值:
U%=+/2=11%
k1
U%=+/2=0
k2
U%=(18+其标幺值:(Sd=100000kVA=100MVA)
k3
11 100
X*=
Ⅰ
100´10 =
X*=0
Ⅱ
X* =

7 100
´ =
Ⅲ 100 10
各个电压等级基准电流:
Sd 100MVA
3´Ud1
3´115kV
d1
1100kv侧:I = = =
Sd
3´Ud2
d2
35kv侧:I =
100MVA
3´37kV
=

=
Sd
3´Ud3
d3
10kv侧:I = =
100MVA

3´
=
2、三相短路电流的计算〔远期〕:
、三台主变同时运行的状况
AK1点三相短路电流计算最大运行方式
短路电流:I¢
1
k
dI
=X* I
1
1
=

´=
冲击电流:ish=¢k=´=
k
短路功率:S =
1 S
X* d
1
1
=

´100MVA=357MVA
正常工作时运行方式下:
短路电流:I¢
1
k
dI
=X* I
1
1
=


´=
冲击电流:ish=¢k=´=
k
短路功率:S =
1 S =
X* d
1
1

´100MVA=
最小运行方式下:
短路电流:I¢
1
k
dI
=X* I
1
1
=


´=
冲击电流:ish=¢k=´=
k
短路功率:S =
1 S
X* d
1
1
=

´100MVA=
BK2点三相短路电流计算最大运行方式
短路电流:I¢
1
k
dI
=X* I
1
1
=+
´=
冲击电流:ish=¢k=´=
k
短路功率:S =
1 S =
X* d
1
1
+
´100MVA=
正常工作时运行方式下:
短路电流:I¢
1
k
dI
=X* I
1
1
=+

´=
冲击电流:ish=¢k=´=
k
短路功率:S =
1 S
X* d
1
1
=+
´100MVA=
最小运行方式下:
短路电流:I¢
1 I
k
*
=
X dI
1
= 1
+
´=
冲击电流:ish=¢k=´=
k
短路功率:S =
1 S =
*
X d
1
1
+
´100MVA=
CK3点三相短路电流计算最大运行方式
短路电流:I¢
1 I
k
*
=
X dI
1
= 1
+(+)/3
´=
冲击电流:ish=¢k=´=
短路功率:S
1 S =
k
*
=
X d
1
1
+(+)/3
´100MVA=
正常工作时运行方式下:
短路电流:I¢
1 I
k
*
=
X dI
1
= 1
+(+)/3
´=
冲击电流:ish=¢k=´=
短路功率:S
1 S =
k
*
=
X d
1
1
+(+)/3
´100MVA=
最小运行方式下:
短路电流:I¢
1 I
k
*
=
X dI
1
= 1
+(+)/3
´=
冲击电流:ish=¢k=´=
短路功率:S
1 S =
k
*
=
X d
1
1
+(+)/3
´100MVA=
三台变压器同时运行时最大运行方式下的短路电流如下表一所示: