风电场升压站电气系统设计

风电场升压站电气系统设计新疆工程学院继续教育学院指导老师：付涛答辩人：王军专业：电力工程及其自动化目录原始资料分析电气主接线图设计变压器选择站用电设计短路计算电气设备的配置与选择继电保护方案设计课题背景●为满足国民经济发展的需要，在大力发展水电、火电的同时，努力开发新能源，风能的开发利用，成为解决能源危机，减轻环境污染的关键。国家十分重视利用风力发电，把风力发电作为我国一项正在兴起的新型产业。●随着国家对节能环保越来越重视，我省近两年迅速建设许多光伏电站、风电发电站。●变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电气设备及配电网络按一定的接线方式所构成，通过其变换、分配、输送与保护等功能将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。原始材料分析电力系统接线简图110kV系统X1=0.0839，X0=0.0896(Sj=100MWA)箱变1.5MVA35±2x2.5%/0.69kV风力发电机1.5MW共三回建设预期新疆布尔津县风力升压站预计建设两期共9.9MW风力发电场，本次建立一期4.95MW风力发电场同时做好二期预留，通过220龙湾变并入电网。●电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电气系统的主要部分。电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线。●电气主接线的基本要求●可靠性：安全可靠是主接线的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。●灵活性：电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换。●经济性：设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。通常设计应满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。电气主接线图电气主接线图的确立变压器的选择●主变压器的选择原则：主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。●在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上的主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，也可装设一台主变压器。●最终选择结果：项目参数型式三相双绕组油浸式有载调压风冷变压器相数3相额定容量50MVA额定电压115±8×1.25%/35kV接线组别YNd11阻抗电压Ud%＝10.5冷却方式ONAF使用条件户外式站用电设计站用电接线方式，因变电所在电力系统中所处的地位、变电站主接线和主设备的复杂程度、以及电网的特性而定。而所用变压器和所用配电装置的布置，则常结合变电所主要电工构、建筑物的布置来确定。本站共需两个独立的站用电源，其中#1站用电源引自35kV母线上的站用接地变二次绕组。根据站用电负荷统计结果（见表站用电负荷统计表），站用电容量为250kVA。临时施工电源由站外10kV线路引接，施工电源变压器兼为#2站用变压器。选择变压器容量为250kVA短路计算短路电流的意义：短路是电力系统中较常发生的故障。短路电流直接影响电器的安全，危害主接线的运行。为使电气设备能承受短路电流的冲击，往往需选用大容量的电气设备。这不仅增加了投资，甚至会因开断电流不能满足而选不到符合要求的电气设备。因此要求我们在设计变电站时一定要进行短路计算。基本假定⑴正常工作时，三相系统对称运行；⑵所有电源的电动势相位、相角相同；⑶电力系统中的所有电源都在额定负荷下运行；⑷短路发生在短路电流为最大值的瞬间；⑸不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；⑹除去短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计；⑺元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围；⑻输电线路的电容忽略不计。短路计算一般规定⑴验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应本工程设计规划容量计算，并考虑远景的发展计划；⑵选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响；⑶导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。经计算本变电站各电压等级三相短路电流周期分量起始有效值（远景）分别为：110kV母线7.24kA；主变低压侧35kV母线9.51kA。本站110kV电气设备短路电流水平按40kA考虑；35kV电气设备短路电流水平按31.5kA考虑。电气设备配置与选择导体和电气设备选择的一般条件导体和电气设备选择是电气设计的主要内容之一。尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电器设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来效验热稳定和动稳定。正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。电气设备配置与选择110kV设备110kV配电装置采用户外布置，额定开断电流为40kA，动稳定电流峰值100kA。35kV开关柜设备35kV开关柜采用户内金属铠装移开式开关柜，选用开断性能好寿命长的真空断路器和SF6断路器。35kV设备额定开断电流为31.5kA，动稳定电流峰值80kA。站用接地变容量为3000kVA，其中站用电容量为250kVA。站用接地变和消弧线圈均采用油浸式、户外布置。电气设备配置与选择无功补偿装置本期主变35kV侧需配置总容量不低于10Mvar(容性)和10Mvar(感性)的动态可连续调节的无功补偿装置。本期工程推荐采用1组10MvarSVG装置。SVG本体电压等级为10KV，通过降压变接于35kV母线。SVG降压变采用油浸式，户外布置。导体选择110kV导体选择。主变进线回路：主变进线回路由经济电流密度控制，选用LGJ-240/30导线。35kV导体选择：主变低压侧工作电流866A，35kV主变进线选用LMY-80×10铝排，其允许载流量为1427A。继电保护方案设计继电保护配置的原则是首先满足继电保护的四项基本要求，即满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性。然后各类保护的工作原理、性能结合电网的电压等级、网络结构、接线方式等特点进行选择，使之能够有机配合起来，构成完善的电网保护。线路保护原则（1）配置原则①每回110kV线路的电源侧变电站一般宜配置一套线路保护装置，负荷侧变电站可以不配。保护应包括完整的三段相间和接地距离、四段零序方向过流保护。②每回110kV环网线及电厂并网、长度低于10km短线路宜配置一套纵联保护。③三相一次重合闸随线路保护装置配置，重合闸可实现“三重”和停用方式继电保护方案设计母线保护原则配置原则①双母线接线应配置一套母差保护。②单母线分段接线可配置一套母差保护。主变压器保护原则配置原则①主变压器微机保护可按主、后分开单套配置，主保护与后备保护宜引自不同的电流互感器二次绕组。或采用一体双套配置，每套保护分别对应不同的电流互感器二次绕组。②变压器应配置独立的非电量保护。