220KV35KV平度变电站一次系统设计

发电厂电气部分课程设计题目：220KV/35KV平度变电站一次系统设计专 业：电气工程及其自动化姓 名： 学 号： 2013年1月3日220KV/35KV平度变电站一次系统设计摘要本设计书主要介绍了220kV/35kV平度变电站电气一次部分的设计内容和设计方法。设计的内容有220kV/35kV平度变电站的电气主接线的选择，主变压器、所用变压器的选择，母线、断路器和隔离刀闸的选择，互感器的配置，220kV、35kV线路的选择和短路电流的计算。设计中还对主要高压电器设备进行了选择与计算，如断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等。关键词：变电站；主接线；变压器引言电力工业在国民经济中的地位电能是一种十分重要的二次能源，它是由蕴藏于自然界中的煤、石油、水力、天然气、核燃料等一次能源方便地转化而来：同时，电能也可以方便地转换成机械能、光能等其它形式的能源供人们使用。电能的生产和使用具有其它形式能源不可比拟的优点：它转换容易、便于远距离输送，能灵活、方便地进行控制：生产成本底，对环境不构成污染等。因此，电能已成为工业、农业、交通运输、国防科技及人民生活等各方面不可缺少的能源。电力工业的发展水平，是一个国家经济发达程度的重要标志。毫无疑问，电力工业在国民经济中占有十分重要的地位，是国民经济重要的基础工业，也是国民经济发展战略中的重点和先行产业。电力工业必须优先于其它工业部门的发展而发展，其建设和发展的速度必须高于国民经济生产总值的增长速度，只有这样，国民经济各部门才能够快速而稳定地发展，这是社会的进步综合国力的增强及人民物质文明生活现代化的需要。电力系统的组成电力网按其供电范围的大小和电压高低分为：地方电力网指电压等级在35kw以上，输电距离在50km以内的电力网，是一般城市、农村、工矿区的配电网络；区域电力网供电半径在50km以上，电压等级主要为110〜220kV；超高压远距离输电网电压等级为330〜500kV，输电距离超过300km。它担负着将生产出的电能送往用电负荷中心，同时将几个区域电网联接成大电力系统；电力系统中的升、降压变电所分为枢纽变电所处于联系电力系统各部分的中枢位置，容量也较大；中间变电站将发电厂、枢纽变电所及负荷中心联系起来，处于电源与负荷的中间位置。从这里还可以转送或引出一部分负荷；终端变电所（末端变电所）直接向局部地区的负荷供电而不转送功率；变电站在电力系统中的作用变电站是接受、变换、分配电能的环节，是供电系统中极其重要的组成部分。它是由变压器（有变流器的叫变流站）、配电装置、保护及控制设备、测试仪表以及其它附属设施（实验、维修、油处理等）及有关建筑物组成的。变电站是电力系统的中心环节，尤其是现在大容量发电机的不断投运和超高压远距离输电和大网的出现，使电力系统的安全控制更加复杂，如果依靠原来的人工操作、人工监视、人工抄表、记录等，依靠原有的电磁型，或晶体管等旧技术装备，而不进行技术改造必然没法满足安全、稳定运行的需要，更谈不上适应现代电力系统计算机管理模式的需要。随着科技的发展，工业的自动化程度地提高，实现工业自动化是大势所趋。变电站实现自动化是电力行业中一个亮点。原始资料：（1） 220KV进线2回。分别从系统的220KV两段双母线上引接；35KV出线8回，供给下一级变电站引接；（2） 工程建设规模：主变压器两台，容量均为50MVA，年最大负荷利用小时数均为6000h电压等级220KV/35KV;（3） 系统短路容量（根据市局计划处调度所的资料）：两台主变压器分裂运行时，220KV母线三相最大短路容量为6118.15MVA,短路电流16.22KA;35KV母线最大短路容量为932.95MVA短路电流15.39KA。设计要求：为该变电所设计出电气主接线图；（包括电压互感器和电流互感器的配置，站用变压器的引接也要有所体现）选择主变压器的型号；（3） 选择主变压器出口断路器和隔离开关（220KV侧）；（4） 利用经济电流密度选择变压器出口母线；（5） 选择35KV出线的断路器和隔离开关；（6） 选择电压互感器和电流互感器的型号。（各选一个即可）电气主接线的设计电气主接线的概述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，故又称为一次接线或电气主系统。主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。这三者是一个综合概念，不能单独强调其中的某一种特性，也不能忽略其中的某一种特性。但根据变电所在系统中的地位和作用的不同，对变电所主接线的性能要求也不同的侧重。电气主接线设计的原则电气主接线设计的基本原则是以设计任务为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、实用、经济、美观的原则。电气接线图:220KV进线2回，35kv出线8回。三.主变压器的选择在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本所(厂)用的变压器，称为站(所)用变压器或自用变压器。主变压器的选择原则主变压器的容量和台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5-10年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。如果变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益，若容量选得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足不了变电站负荷的需要，这在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电设备的投资。主变压器容量的选择主变压器容量一般按变电所建成后5'10年的规划负荷选择，适当考虑到远期10~20年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计其过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性变电所，当一台变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%〜80%。同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。应从全网出发，推行系列化、标准化。主变压器选择结果根据两台主变压器的容量和变比，根据常州变压器厂提供的产品样本壁号RabidPg敏定朝：灿戏曲.号vscwND-ICJWJ处我挽驻岫Ig0Lm空盘电流SFPZ10fldOOC220WQ00WTV;Hish-voliago虬V盥•§・l：?很ittff.LWLrJ：—此1篮-11毒M5叫272:;.512-USFP珈T?CO(»754睦&：2flia33730J5SFPZiJiKKXX.l细103.2通503选择SFPZ10-90000/220，额定电压为220±8X1.25%/35KV，联结组标号为YNd11的变压器。空载损耗70.7kw，负载损耗272kw。高压断路器和隔离开关的选择高压断路器和隔离开关是发电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器主要功能是，正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起着控制作用。当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障部分正常运行，起着保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备，其最大特点是能断开电器中负荷电流和短路电流。而高压隔离开关的主要功能是保证高压电器及装置在检修工作时的安全，不能用于切断、投入负荷电流或开断短路电流，仅可用于不产生强大电弧的某些切换操作。隔离开关是发电厂和变电站中常用的开关电器。它需与断路器配套使用，但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电流情况下，分合电路。其主要功用为：隔离电压，倒闸操作，分、合小电流。隔离开关与断路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路动、热稳定校验的项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。隔离开关的型式较多，按安装地点不同，可分为屋内式和屋外式，按绝缘支柱数目又可分为单柱式、双柱式和三柱式；此外，还有V形隔离开关。隔离开关的型式对配电设备装置的布置和占地面积有很大影响。还应根据配电设备特点和使用要求以及技术经济条件来确定。变压器出口（220KV侧）最大持续电流为：Imax=1.05Sn/方Un=1.05*50000/V3*220=137.78A错误!未指定书签。根据变压器出口的UNS、Imax,根据《发电厂电气部分》课本P357附表可选SW6-220/1200型户外少油式断路器。型号额定电压额定电流开断容量固有分闸时间合闸时间SW6-220/1200220kv1200A6000MV.A0.04S0.2s少油断路器燃弧时间ta为0.04s,保护启动和执行机构时间之和tprl为0.06s。短路开断时间：tk’=tpr1+tin=0.1s，故用I’’校验INbr。冲击电流为：ish=1.9'2I’’=2.69X16.22=43.53KA计算数据SW6-220/1200型断路器GW6-220D/1000-50型隔离开关_Un^_220KVUN220KVUN220KVImax137.78AIN1200AJn_1000AI’’16.22KAINbr 21KAJsh—43.53KAJes—55KAJes—50KA（断路器、隔离开关的有关参数表）根据上表列出断路器、隔离开关的有关参数，并与计算数据进行比较。由表分析可见SW6-220/1200型断路器、GW6-220D/1000-50型隔离开关合格。变压器出口母线由于Tmax=6000h>5000，所以根据经济电流密度选择母线截面。由《发电厂电气部分》P205（图6-17）铝导体的经济电流密度图，选择2类导线，可知J=0.68A/mm2Imax=1.05Sn/序Un=1.05*50000/V3*35=866A错误!未指定书签。所以导体经济截面SJ为：Sj=Imax/J=866/0.68=1273.71mm2所以根据《发电厂电气部分》P354附表1可知，选择3条63mmX10mm型矩形铝导体（S近=63*10*3=1890>SJ），平放允许电流为2381A。35KV出线的断路器和隔离开关变压器出口最大持续电流为：Imax=1.05Sn/V3Un=1.05*50000/、.j2*35=866A根据发电机出口的UNS、Imax,根据《发电厂电气部分》附表6,可选SW2-35/1000。型号额定电压额定电流开断容量固有分闸时间合闸时间SW6-35/100035kv1000A1500MV.A0.06S0.4s固有分闸时间为：tin=0.06s。短路开断时间为：tk’=tpr1+tin=0.12s>0.1s，故用I’’校验INbr。冲击电流为Iish=1.9*I’’=2.69X15.39=41.40KA计算数据SW2-35/1000型断路器GN2-35T/1000-70型隔离开关UNS35KVUN35KV35KVI——max 866AIN1000AJn_1000AI’’15.39KAINbr 24.8KAJsh__41.40KA63.4KA70KA(断路器、隔离开关的有关参数表)根据上表列出断路器、隔离开关的有关参数，并与计算数据进行比较。由表分析可见SW2-351000型断路器、GN2-35T/1000-70型隔离开关合格。电流互感器和电压互感器根据《发电厂电气部分》P358附表8,9可知，变压器220KV侧出口选择LCW2-220W室外电流互感器，额定电流比为(