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1、IlOKV降压变电站电气一次部分初步设计一、变电站的作用1.变电站在电力系统中的地位电力系统是由变压器、输电线路、用电设备构成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类,一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机）、变换（变压器、整流器、逆变器）、输送和分派（电力传播线、配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件，它们变化系统日勺运行状态，如同步发电机的励磁调整器，调速器以及继电器等。2.电力系统供电规定（1）保证可靠的持续供电：供电的中断将使生产停止，生活混乱，甚至危及人身和设备的安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济导致的损失远远超过电力
2、系统自身的损失。因此，电力系统运行首先足可靠、持续供电的规定。（2）保证良好B电能质量：电能质量包括电压质量，频率质量和波形质量这三个方面，电压质量和频率质量均以偏移与否超过给定时数来衡量，例如给定的容许电压偏移为额定电压时正负5乐给定时容许频率偏移为正负0.20.5%HZ等，波形质量则以畸变率与否超过给定值来衡量。（3）保证系统运行的经济性：电能生产的规模很大，消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗占0比重约为1/3,并且在电能变换，输送，分派时0损耗绝对值也相称可观。因此,减少每生产一度电能损耗日勺能源和减少变换,输送，分派时的损耗，又极其重要的意义。二、变电站与系统互联的状况1.待建变电
3、站基本资料(1)待建变电站位于城郊，站址四面地势平坦，站址附近有三级公路，交通以便。(2)该变电站的电压等级为IloKV,35KVjOKV三个电压等级。IlOKV是本变电站的电源电压，35KV,IOKV是二次电压。(3)该变电站通过双回IloKV线路与100公里外的系统相连，系统容量为1250MV,系统最小电抗(即系统的最大运行方式)为0.2(以系统容量为基准)，系统最大电抗(即系统B最小运行方式)为0.3o2. 35KV和IoKV负荷记录资料35KV和IOKV顾客负荷记录资料如表1-1,1-2所示，最大负荷运用小时为TnlaX=550Oh,同步率取0.9,线损率取5%,功率因数取0.95。线
4、路每相每公里电抗值XO=O.4Ckm基准电压UB取各级0平均电压，平均电压为1.05额定电压。(1) 35KV部分的最大负荷电压等级负荷名称容量(MW)负荷性质线路距离(KM)35KV炼钢厂4.21架空线路15901线2.71架空线路12表1-1(2) IoKV部分欧J最大负荷电压等级负荷名称容量(MW)负荷性质线路距离(KM)IOKV机械厂1.23架空线路1.3饲料厂0.93架空线路2.2炼油厂22架空线路1.6糖厂1.32架空线路2市政1.13架空线路1.1面粉厂1.33架空线路1.7表1-2三、电气主接线设计及主变压器的!选择1.变电站电气主接线的设计原则接线方式：对于变电站的电气接线，
5、当能满足运行规定时，其高压侧应尽量采用断路器较少B或不用断路器B接线，如线路一变压器组或桥型接线等。在110-220kV配电装置中，当出线为2回时,一般采用桥型接线，当出线不超过4回时，一般采用单母线接线，在枢纽变电站中，当11022OkV出线在4回及以上时，一般采用双母线接线。在大容量变电站中，为了限制6IOkV出线上0短路电流，一般可采用下列措施：1）变压器分列运行；2）在变压器回路中装置分裂电抗器；3）采用低压侧为分裂绕组的变压器；4）出线上装设电抗器。断路器B设置:根据电气接线方式,每回线路均应设有对应数量的断路器,用以完毕切、合电路任务。为对的选择接线和设备，必须进行逐年各级电压最大
6、最小有功和无功电力负荷的平衡。2.主变压器区）选择主变容量一般按变电站建成近期负荷510年规划选择，并合适考虑远期10-15年0负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与都市规划相结合，从长远利益考虑，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，可装设两台以上主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其他主变压器的容量不应不大于6O%0所有负荷，并应保证顾客0一、二级负荷。1）相数：容量为300MW及如下机组单元接线的变压器和330kV及如下电力系统中，一般都应选用三相变压器。由于单相变压器组相
7、对投资大，占地多，运行损耗也较大。同步配电装置构造复杂，也增长了维修工作量。2）绕组数与构造：电力变压器按每相0绕组数为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁构造分为一般双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。在发电厂或变电站中采用三绕组变压器一般不多于3台，以免由于增长了中压侧引线的构架，导致布置的复杂和困难。3）绕组接线组别：变压器三绕组的接线组别必须和系统电压相位一致。否则，不能并列运行。电力系统采用的绕组连接有星形“Y”和三角形“D”。在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组0同步并列以规定限制3次谐波对电源等原因。根据以上原则，主变一般是Y,Dll常规接线。4）调压方式：为了保证
8、发电厂或变电站0供电质量，电压必须维持在容许范围内，通过主变的分接开关切换，变化变压器高压侧绕组匝数。从而变化其变比，实现电压调整。一般，发电厂主变压器中很少采用有载调压。由于可以通过调整发电机励磁来实现调整电压，对于22Okv及以上时降压变压器也仅在电网电压有较大变化的状况时使用，一般均采用无激磁调压，分接头的选择根据详细状况定。5）冷却方式：电力变压器B冷却方式随变压器型式和容量不一样而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。根据以上变压器选择原则，结合原始资料提供的信息，分析后决定本变电站用2台三相三绕组0变压器，并采用YN,yn,dll
9、接线。由原始资料可知，Po=7.8MW,P35=6.9MW设负荷同步率系数Kl取0.9,线损平均取5%,gpK2=l.05,功率因数COS取0.95O则IokV和35kV的综合最大负荷分别为：S10lAx=K1K2P10cos=0.9l.057.80.95=7.76(MVA)S35Max=K1K2P35Zcos=0.9l.056.90.95=6.86(MVA)每台变压器额定容量为：Sn=O.6Sm=0.6(S1omax+S35max)=O,6(6.86+7.76)=8.772(MVA)由此查询变电站设计参照资料选得的变压器参数如下表：型号及容量KVA额定电压高/中/低KV损耗(KW)阻抗电压(
10、%)空载电流(%)空载短路高-中高-低中-低高中高-低中-低SFSL-10000/100121/38.5/1117918969.31710.561.589.688.769.710.5176检查：当一台主变不能正常工作时，只有一台主变工作且满载则，SnOOOoKVA,占总负荷0比例为10/14.62=68%,且尚未计及变压器事故过负荷4O%0能力，因此所选变压器满足规定。3.电器主接线选择(单母线分段接线方式)长处：、用断路器把母线分段后，对重要顾客可以从不一样段引出两个回路，有两个电源供电；、当一段母线故障时，分段断路器自动将故障段切除,保证正常段母线不间断供电，故隙时停电范围小，供电的可靠性
11、提高；、扩建时需向两个方面均衡扩建；、接线简朴清晰，操作以便，不易误操作，设备少,投资小，占地面积小，为后来B发展和扩建奠定了基础。缺陷：、当一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时，该母线的回路都要在检修期间停电。、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。合用范围：合用于6IOkV线路出线16回及如下，每段母线所接容量不适宜超过25MW。电压等级负荷名称负荷性质接线方式进/出线回数IlOkV系统电源单母线分段进2回2回35kV炼钢厂1单母线分段出1回4回901线1出1回备用出2回IOkV机械厂3单母线分段出1回8回饲料厂3出1回炼油厂2出1回糖厂2出1回市政3出1回面粉厂3出1回备用出2回四
12、、短路电流计算短路的危害：（1）通过故障点0短路电流和所燃起0电弧，使故障元件损坏；（2）短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力B作用，引起他们的损坏或缩短他们的使用寿命；（3）电力系统中部分地区B电压大大减少，破坏顾客工作的稳定性或影响工厂产品质量；（4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至整个系统瓦解。1.本变电站短路电流计算用标幺值进行计算，基准容量SB=IOoMVA,线路每相每公里电抗值Xo=O.4km基准电压UB取各级的平均电压，平均电压为1.05额定电压：额定电压(KV)1103510平均电压(KV)1153710.5由于本变电站所用三绕组变压器为降压变压器，因此其各
13、电压侧阻抗电压恰好与变压器铭牌标示0相反，即：阻抗电压Udl-2%Udl-3%Ud2-3%10.5176其中，三绕组变压器电抗标幺值：Utii%=Ut2i%=12(Udi2%+Udi3%一Ud2-3%)=0.5(10.5+17-6)=10.75U2%=U22%=l2(Udl-2%+Ud2-3%-Udl-3%)=0.5(10.56-17)=-0.25Ui3%=U23%=l2(Ud2-3%+Udi-3%-Ud-2%)=0.5(6+17-10.5)=6.25则:Xn2i%100SbSn=10.7510010010=1.075Xi2-X22zzOX13X23Ui3%100Sb/Sn6.25+100X1
14、00410=0.625线路的电抗标幺值：Xli*=Xi=Xo1SbUb2=0.41001001152=0.3025系统电抗标幺值，由于规定三相短路电流，因此用最大运行方式下的系统电抗:Xs*=XsminSbSs=O.21001250=0.0161） IlOkV侧（Kl点）发生三相短路时：等值网络图如下：WiXsXlyVWIKl此时短路点总电抗标幺值为:Xho*=Xs*+Xl=O.016+0.30252=0.16725电源对短路点的计算阻抗为：Xbsho=Xiio*SsSb=O.167251250100=2.09通过查“水轮发电机运算曲线数字表”得：ho/*=。.509I“*=0.525I”*=0.525I“*=0.525IlOkV侧B基准电流为：Ibi10=Sb3/Ubi10=1003115=0.502(kA)短路电流有名值为：I(O)*=I(0)*Ibho=O.5090.502=0.256(kA)Id)4=1(1)*Ibho=O.5250.502=0.264(k
