220KV地区变电站电气主接线课设

发电厂课程设计1目录第一章原始资料的分析……………………………………………………………………3第1.1节原始资料………………………………………………………………………3第1.2节分析原始资料…………………………………………………………………3第二章电气接线图…………………………………………………………………………4第2.1节电气主接线基本概述…………………………………………………………4第2.2节主接线的基本接线形式………………………………………………………5第2.3节主接线图………………………………………………………………………6第三章初步设备选择………………………………………………………………………7第四章年运行费用计算……………………………………………………………………8第五章短路电流计算………………………………………………………………………9第5.1节电路各元件参数标幺值的计算………………………………………………9第5.2节不同短路点短路电流计算……………………………………………………10第六章设备选择和校验……………………………………………………………………11第6.1节断路器的选择和校验…………………………………………………………11第6.2节隔离开关的选择和校验………………………………………………………15发电厂课程设计2第6.3节电流互感器的选择和校验……………………………………………………16第6.4节电压互感器的选择……………………………………………………………18第6.5节母线的选择和校验………………………………………………………………20第七章站用电的设计………………………………………………………………………22第7.1节站用电源数量及容量…………………………………………………………22第7.2节站用电源引接方式……………………………………………………………23第八章无功功率的补偿……………………………………………………………………23发电厂课程设计3第一章原始资料的分析第1.1节原始资料1.变电站的建设规模（1）类型：地区变电所（2）利用小时数：5500小时∕年（3）距接网地点230KM2.接入系统及电力负荷情况（1）220KV电源进线（来自系统）4回，与其他变电所的联络线2回，当取基准容量为100MVA时，系统归算到220KV母线上的X*s=0.018。系统的装机容量为5000MW。（2）110KV电压等级：出线10回，110KV最大负荷200MW，最小负荷150MW，COSφ=0.80，Tmax=5500h∕a。（3）10KV电压等级：出线8回，10KV最大负荷70MW，最小负荷30MW，COSφ=0.80，Tmax=5500h∕a。（4）主保护动作时间tpr1=0.1s,后备保护时间tpr2=2.4s。（5）站用变按2×500KVA考虑。3.环境因素：海拔小于1000米，环境温度25℃，母线运行温度80℃。4.无功功率补偿目标COSφ=0.95。第1.2节分析原始资料1.变电站的类型：变电站所有三个电压等级，高压为220kV，中压为110kV，低压为10kV。变电所的性质为地区变电站。2.各电压负荷：110KV电压等级的出线10回，110KV最大负荷200MW，最小负荷150MW，COSφ=0.80，Tmax=5500h∕a。10KV电压等级的出线8回，10KV最大负荷70MW，最小负荷30MW，COSφ=0.80，Tmax=5500h∕a。发电厂课程设计43.联络变压器：有3个电压等级，选用220KV三绕组变压器。第二章电气主接线发电厂和变电所的电气主接线是指由发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备，按一定顺序连接的，用以表示生产、汇集和分配电能的电路。电气主接线又称为一次接线或电气主系统，代表了发电厂和变电所电气部分的主体结构，直接影响着配电装置的布置、继电保护配置、自动装置和控制方式的选择，对运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。第2.1节电气主接线基本概述电气主接线的基本要求：1.电气主接线应根据系统和用户的要求，保证供电的可靠性和电能质量。对三类负荷以一个电源供电即可。对一类负荷和二类负荷占大多数的用户应由两个独立电源供电，其中任一电源必须在另一电源停止供电时，能保证向重要负荷供电。电压和频率是电能质量的基本指标，在确定电气主接线时应保证电能质量在允许的变动范围之内。2.电气主接线应具有一定得灵活性和方便性，以适应电气装置的各种运行状态。不仅要求在正常运行时能安全可靠地供电，而且在系统故障或设备检修及故障时，也能适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。3.电气主接线应在满足上述要求的前提下，尽可能经济。应尽量减少设备投资费用和运行费用，并尽量减少占地面积，同时注意搬迁费用、安装费用和外汇费用。4.具有发展和扩建的可能性。电气主接线在设计时应尽量留有发展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能的不影响连续供电或在停电时间最短的情况下完成过渡方案的实施。发电厂课程设计5第2.2节主接线的基本接线形式主接线的形式：1.单母线接线及单母线分段接线2.双母线接线及双母线分段接线3.带旁路母线的单母线和双母线接线4.一台半断路器及三分之四台断路器接线5.变压器母线组接线6.单元接线7.桥型接线8.多角形接线根据对原始资料的分析以及对主接线的认识，选出以下接线形式：1.220KV侧选择双母线接线2.110KV侧选择带旁路母线的双母线接线3.10KV侧选择单母线分段接线发电厂课程设计6第2.3节主接线图电源进线联络线220KVW1W2110KVW1W2WP10KV500KVA500KVA站用电站用电WL1WL2WL3WL4WL5WL6WL7WL8并补WL1WL2WL3WL4WL5WL6WL7WL8WL9WL10发电厂课程设计7第三章初步设备选择1.变电所主变压器。变电所主变压器的容量一般按变电所建成后5~10年的规划负荷选择。对重要变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ，Ⅱ类负荷的供电；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应满足全部负荷的70%~80%。即Sn≈（0.7~0.8）Smax∕（n-1）(MVA)式中Smax—变电所最大负荷，MVA；n--变电所主变压器台数。为保证供电的可靠性，变电所一般装设2台主变压器；枢纽变电所装设2~4台；地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可装设3台。110KV侧负荷的最大容量计算：S2max=200÷0.80=250MVA10KV侧负荷的最大容量计算：S3max=70÷0.80=87.5MVA通过变压器容量计算：S=250+87.5=337.5MVA当选择2台主变压器时，一台主变应承担的系统容量为：Sn=0.7*337.5=236.25MVA考虑到最大负荷的容量计算和投资的经济性，经查相关的设备手册，决定选择主变的容量为Sn=240MVA。所选参数如下：型号：SFPS7-240000/220额定容量（KVA）：240000额定电压（KV）：高压242±2×2.5%；中压121；低压10.5；连接组：YNyn0d11;损耗（KW）：空载175发电厂课程设计8短路800空载电流（%）：0.7阻抗电压（%）：高-中25.0高-低14.0中-低9.0所以选两台SFPS7-240000/220型变压器为主变压器。2.站用变压器。由于站用变按2×500KVA考虑，低压厂用工作电源一般从10KV厂用母线引接。所选参数如下：型号：S9-500/10额定容量（KVA）：500额定电压（KV）：高压10低压0.4连接组：Yyn0损耗（KW）：空载1.0短路5.0空载电流（%）：1.4阻抗电压（%）：4第四章年运行费用计算根据主变压器参数：△Po=175KW，△P1k+△P2k+△P3k=800KW△Qo=Sn×Io%=240000×0.7%=1680KVarK=0.1△Q1k=U1%×Sn=0.15×240000=36000KVar△Q2k=U2%×Sn=0,10×240000=24000KVar△Q3k=0对于三绕组变压器，n=2：△A=2×（175+0.1×1680）×5500+0.5×（800×5500+5500×0.1×（36000+24000+0））=22473000C=α△A=0.32×22473000=7191360（元）发电厂课程设计9第五章短路电流计算高压短路电流计算一般只计及各元件（即发电机、变压器、电抗器、线路等）的电抗，采用标幺值计算。在为选择电气设备而进行的短路电流计算中，如果系统阻抗（即等值电源阻抗）不超过短路回路总阻抗的5%～10%，就可以不考虑系统阻抗，将系统作为“无限大”电力系统处理，按这种假设所求得的短路电流虽较实际值偏大一些，但不会引起显著误差以致影响所选电气设备的型式。另外，由于按无限大电力系统计算得到的短路电流是电气装置所通过的最大短路电流，因此，在初步估算装置通过的最大短路电流或缺乏必需的系统参数时，都可认为短路回路所接的电源容量是无限大电力系统。第5.1节电路各元件参数标幺值的计算1.主变压器的各绕组电抗标幺值计算如下：U1%=0.5(U(1-2)%+U(1-3)%-U(2-3)%)=0.5×(25+14-9)=15U2%=0.5(U(1-2)%+U(2-3)%-U(1-3)%)=0.5×(25+9-14)=10U3%=0.5(U(1-3)%+U(2-3)%-U(1-2)%)=0.5×(14+9-25)=-1所以XT1=U1%×SB/(100×SN)=15×100/（100×240）=0.0625XT2=U2%×SB/(100×SN)=10×100/（100×240）=0.0417XT3=U3%×SB/(100×SN)=-1×100/（100×240）=-0.004≈02.按所给参数进行短路计算：X*s=0.018XT1=0.0625XT2=0.0417XT3=-0.004IB1=SB/3UB1=100/3×220=0.26IB2=SB/3UB2=100/3×110=0.52IB3=SB/3UB3=100/3×10=5.773.线路的阻抗计算：Xl=(230×0.4/4)×100/(220×220)=0.048第5.2节不同短路点短路电流计算发电厂课程设计101.220KV母线短路时的短路电流计算标幺值：I*=1/(0.048+0.018)=15.15有名值：I″=15.15×0.26=3.94（KA）冲击电流：Ish=1.92I=10.59(KA)2.110KV母线短路时的短路电流计算标幺值：I*=1/（0.018+0.048+（0.0625+0.0417）×0.5）=8.47有名值：I″=8.47×0.52=4.40（KA）冲击电流：Ish=1.92I=11.83(KA)3.10KV母线短路时的短路电流计算(1)分段运行时标幺值：I*=1/（0.018+0.048+0.0625）=7.78有名值：I″=7.78×5.77=44.9（KA）冲击电流：Ish=1.92I=120.65（KA）（2）并列运行时标幺值：I*=1/（0.018+0.048+0.0625×0.5）=10.28有名值：I″=10.28×5.77=59.31（KA）冲击电流：Ish=1.92I=159.37（KA）220KV0.066220KV0.066110KV0.0310.021220KV0.06610KV0.0625220KV0.06610KV0.031发电厂课程设计11第六章设备选择和校验第6.1节断路器的选择和校验断路器型式的选择：除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压6－220kV的电网一般选用少油断路器，电压110－330kV电网，可选用SF6或