發(fā)電廠220Kv變電站課程設(shè)計(jì).doc

目錄一、 前言21、設(shè)計(jì)內(nèi)容：（原始資料16）22、設(shè)計(jì)目的23、任務(wù)要求34、設(shè)計(jì)原則、依據(jù)3原則：35、設(shè)計(jì)基本要求3二 、 原始資料分析3三 、 主接線方案確定41 主接線方案擬定42 方案的比較與最終確定5四、 廠用電（所用電）的設(shè)計(jì)5五、主變壓器的確定6六、短路電流的計(jì)算7七、 電氣設(shè)備的選擇8八、設(shè)計(jì)總結(jié)11附錄A 主接線圖另附圖12附錄B 短路電流的計(jì)算12附錄C：電氣校驗(yàn)15一、 前言1、設(shè)計(jì)內(nèi)容：（原始資料16）（1）待設(shè)計(jì)的變電站為一發(fā)電廠升壓站（2）計(jì)劃安裝兩臺(tái)200MW汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組 發(fā)電機(jī)型號(hào)：QFSN-200-2 Ue=15750V =0.85 Xg=14.13%Pe=200MW（3）220KV，出線五回，預(yù)留備用空間間隔，每條線路最大輸送容量200MVA，Tmax=200MW（4）當(dāng)?shù)刈罡邷囟?1.7，最熱月平均最高溫度32.5，最低溫度-18.6，最熱月地面下0.8米處土壤平均溫度25.3。（5）廠用電率為8%，廠用電電壓為6KV，發(fā)電機(jī)出口電壓為15.75KV。（6）本變電站地處8度地震區(qū)。（7）在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下，系統(tǒng)阻抗值為0.054。（8）設(shè)計(jì)電廠為一中型電廠，其容量為2200 MW=400 MW，最大機(jī)組容量200 MW，向系統(tǒng)送電。（9）變電站220KV與系統(tǒng)有5回饋線，呈強(qiáng)聯(lián)系方式。2、設(shè)計(jì)目的發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程后的一次綜合性訓(xùn)練，通過課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐達(dá)到： （1）鞏固“發(fā)電廠電氣部分”、“電力系統(tǒng)分析”等課程的理論知識(shí)。 （2）熟悉國家能源開發(fā)策略和有關(guān)的技術(shù)規(guī)范、規(guī)定、導(dǎo)則等。 （3）掌握發(fā)電廠（或變電所）電氣部分設(shè)計(jì)的基本方法和內(nèi)容。 （4）學(xué)習(xí)工程設(shè)計(jì)說明書的撰寫。 （5）培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的工作能力和實(shí)際工程設(shè)計(jì)的基本技能。3、任務(wù)要求（1）分析原始資料（2）設(shè)計(jì)主接線（3）計(jì)算短路電流（4）電氣設(shè)備選擇4、設(shè)計(jì)原則、依據(jù)原則：電氣主接線的設(shè)計(jì)是發(fā)電廠或變電站設(shè)計(jì)的主體。電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，以保證供電可靠、調(diào)度靈活，在滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行方便、盡可能節(jié)省投資、就地取材，力爭(zhēng)設(shè)備原件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、適用、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。依據(jù)：(1) 發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用(2) 發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模(3) 負(fù)荷大小和重要性(4) 系統(tǒng)備用容量大小(5) 設(shè)計(jì)題目的原始資料5、設(shè)計(jì)基本要求設(shè)計(jì)要滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求二 、 原始資料分析 設(shè)計(jì)的變電站為一發(fā)電廠升壓站，其容量為2200=400（MW）。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)組的總裝機(jī)容量為400MW，所以此發(fā)電廠為大中容量發(fā)電廠。該廠為火電廠，在電力系統(tǒng)中將主要承擔(dān)基荷，從而發(fā)電廠升壓站務(wù)必考慮其可靠性。 200的發(fā)電機(jī)出口電壓為15.75Kv，既無直接負(fù)荷，又無特殊要求，擬采用單元接線，可節(jié)省價(jià)格昂貴的發(fā)電機(jī)出口斷路器，又利于配電裝置的布置；220Kv出線五回，呈強(qiáng)聯(lián)系方式，可見該廠220Kv級(jí)的接線對(duì)可靠性要求應(yīng)當(dāng)很高。三 、 主接線方案確定1 主接線方案擬定：根據(jù)對(duì)原始資料的分析，現(xiàn)將可能采用的較佳方案列出，進(jìn)而一優(yōu)化組合方式，組成最佳可比方案。各種基本接線的的特點(diǎn)和使用范圍級(jí)各自的優(yōu)缺點(diǎn)a）單母線接線特點(diǎn)是整個(gè)配電裝置只有一組母線，所有電源和出線都在同一組母線上。有簡(jiǎn)單、清晰、設(shè)備少、投資少、運(yùn)行操作且有利于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但可靠性及靈活性較差。適用于出線較少的配電裝置。b）雙母線帶旁路接線：雙母線接線可以用母聯(lián)斷路器臨時(shí)代替出現(xiàn)斷路器工作，但出線數(shù)目較多時(shí)，母聯(lián)斷路器經(jīng)常被占用，降低了工作的可靠性和靈活性，為此可以設(shè)置旁路母線。220Kv電壓級(jí)：出線回路大于4回，為使其出線斷路器檢修時(shí)不停電，應(yīng)采用單母線分段帶旁路接線或雙母線帶旁路接線，以保證其供電的可靠性和靈活性。其進(jìn)線僅是2臺(tái)200MW的機(jī)組按發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線形式接至母線上。方案I（圖a）為旁路斷路器兼做分段斷路器的接線； 圖a方案II（圖b）為旁路斷路器兼做分段斷路器的接線； 圖b2 方案的比較與最終確定：在技術(shù)（可靠性和靈活性）上方案II明顯占優(yōu)勢(shì)，這主要是由于雙母帶旁路接線方式的高可靠性指標(biāo)，但在經(jīng)濟(jì)上不如方案I.鑒于大中型發(fā)電廠機(jī)組應(yīng)以可靠性和靈活性為主，所以，綜合分析，決定選圖b所示的方案II為設(shè)計(jì)最終方案。四、 廠用電（所用電）的設(shè)計(jì)：a) 廠用工作電源引接：一次側(cè)接在發(fā)電機(jī)出口側(cè)上，二次側(cè)輸出為6kV電壓供廠用電負(fù)荷使用。b）廠用主變壓器的選擇： 1）變壓器、副邊額定電壓應(yīng)分別與引接點(diǎn)和廠用電系統(tǒng)的額定電壓相適應(yīng)。 2）連接組別的選擇，宜使用同一電壓級(jí)的廠用工作、備用變壓器輸出電壓的相位一致。 3）變壓器的容量必須保證常用機(jī)械及設(shè)備能從電源獲得足夠的功率。確定廠用變壓器的容量。c）確定廠用主變壓器的容量按廠用電率確定廠用電主變壓器的容量廠用電率確定為Kp=8%，SNG=18.824 MVA所用電的變壓器選型號(hào)為SFF-31500/35.5，型號(hào)容量（KVA）高壓（kV）低壓（kV）連接組損耗（KW）空載電流阻抗電壓（高中）總重（t）空載短路SFF-31500/31.53150015.755%6.3D，d11-d11271750.451845.5五、主變壓器的確定：a） 主變壓器的高壓側(cè)與220kV母線相連。b） 容量單元接線中的主變壓器SN應(yīng)按發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度。 SN=PNG-發(fā)電機(jī)容量；PNG =200MWSN -通過主變壓器的容量。-廠用電率；= 8%。 - -發(fā)電機(jī)的額定功率；=0.85. SN=238.12MVA又發(fā)電機(jī)的參數(shù)和上述計(jì)算及變壓器的選擇規(guī)定，主變壓器選用2臺(tái)220kV雙繞組的變壓器。型號(hào)含義：S-三相 SP-強(qiáng)迫油循環(huán)水冷 L-鋁芯由文獻(xiàn)【2】可知 雙繞組主變壓器：SSPL1-260000/220額定容量（MVA）額定電壓連接組標(biāo)號(hào)損耗（kW）阻抗電壓（%） 空載電流（%）運(yùn)輸重量（t）參考價(jià)格(萬元)綜合投資（萬元）高壓低壓空載短路26022015.75Y0d112321464140.96311991.7108.4六、短路電流的計(jì)算：a） 計(jì)算方法： 對(duì)應(yīng)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式，按無限大容量系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)短路點(diǎn)的電流計(jì)算，求得I、ish 、Ish 值。I-三相短路電流；ish-三相短路沖擊電流，用來校驗(yàn)電氣的動(dòng)穩(wěn)定。Ish-三相短路全電流最大值，用來校驗(yàn)電器和載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定。注：SB-容量（MW）SB =100UB-基準(zhǔn)電壓UB1.05Ue1 等值阻抗圖： 220kV母線上發(fā)生短路 簡(jiǎn)化圖 發(fā)電機(jī)-雙繞組變壓器發(fā) 簡(jiǎn)化圖電機(jī)出口短路（d2）b）短路電流計(jì)算表：15.75220kV系統(tǒng)短路電流計(jì)算 短路點(diǎn)電流值 220kV母線上短路（d1）發(fā)電機(jī)-雙繞組變壓器發(fā)電機(jī)出口短路（d2）次暫態(tài)短路電流8.96kA99.97kA 短路沖擊電流24.09kA268.62kA 短路全電流的最大有效值14.5kA161.82kA七、 電氣設(shè)備的選擇：發(fā)電機(jī)的最大工作電流 Imax=1.05=1.05=9056A名稱型號(hào)主要參數(shù)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)型號(hào)：QFSN-200-2Ue=15750V Co=0.85Xg=14.13%Pe=200M W 發(fā)電機(jī)側(cè)隔離開關(guān)GN14-20UN=20kV 額定電流10000A200MW發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)線QLFM-10000/15.75-Z額定電壓(KV) 15.75額定電流(A) 10000外形尺寸(mm) 外殼850900 導(dǎo)體400重量(kg/m) 14015.75KV發(fā)電機(jī)電壓互感器JDZJ-15型電壓互感器接線組別：1/1/1-12/12一次額定電壓：15/ KV二次額定電壓：100/ v二次輔助線圈電壓：100/3v0.5級(jí) （100VA）15.75KV發(fā)電機(jī)出口電流互感器LRZ-20型電流互感器電壓：20KV變比：12000/5Ze2=2.41s熱穩(wěn)定倍數(shù)：40動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)：90e）220kV設(shè)備選擇 220kV側(cè)母線上的最大工作電流為Ig.max220=1.05=1.05=2756A過斷路器的最大工作電流為Imax=9056/（220/15.75）=679.2A220kV側(cè)設(shè)備明細(xì)表名稱型號(hào)主要參數(shù)220kV側(cè)斷路器LW6-220/3150UN=220（kV） IN=3150A額定斷流量 50kA極限通過電流125kA固有分閘時(shí)間0.03s合閘時(shí)間0.09s220側(cè)高壓側(cè)隔離開關(guān)GW4-220W/1000-80UN=220（kV）IN=1000A極限電流峰值80kA熱穩(wěn)定電流（4s）23.7kA220kV側(cè)母線1258mm雙條 豎放 鋁母線允許載流量：2900AKf=1.4220kV的電壓互感器20 TYD-220/ /-0.01H型電容式電壓互感器一次繞組220/ （kV） 二次繞組0.1/（kV） 輔助繞組0.1（kV）準(zhǔn)確等級(jí)0.5（120VA） 1級(jí)（220VA）3級(jí)（400VA）最大容量1200（VA）220kV的電流互感器LCWB2-220W型電流互感器LCW-220額定電流比4*200/5220kV串聯(lián)電抗器CKSC-225/10-4.5 K%=4.5 In（A）=2430八、設(shè)計(jì)總結(jié)： 本次課程設(shè)計(jì)主要是對(duì)15.75/220kV發(fā)電廠升壓站電氣部分的一次設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要包括電氣主接線的設(shè)計(jì)、所用電設(shè)計(jì)、主變壓器的選擇、短路電流計(jì)算和電氣設(shè)備的選擇?？傊?，此次課程設(shè)計(jì)，使我能把在課堂上學(xué)習(xí)的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，更好的發(fā)現(xiàn)了自己在學(xué)習(xí)中的不足之處。在設(shè)計(jì)中，通過查閱資料，咨詢老師，解決了在設(shè)計(jì)中所遇到的一些問題。通過此次課程設(shè)計(jì)，我受益匪淺，學(xué)到了很多東西。附錄A 主接線圖另附圖附錄B 短路電流的計(jì)算 短路電流計(jì)算實(shí)際手算采用近似計(jì)算，即忽略綜合負(fù)荷，且認(rèn)為短路前電源電動(dòng)勢(shì)及至網(wǎng)絡(luò)各點(diǎn)電壓均為1，a） 電抗的計(jì)算選取的基準(zhǔn)容量SB=100MW UB-基準(zhǔn)電壓UB1.05UN以下各式中 Uk%-變壓器短路電壓的百分?jǐn)?shù)（%） SN-最大容量繞組的額定容量（MVA）均采用標(biāo)幺值計(jì)算 發(fā)電機(jī)：X1=X2=Xg=0.1413=0.06變壓器X3= X4 =UB（%） =0.14 =0.054廠用變壓器 X5=X6=UB（%） =0.18=0.571b）短路計(jì)算：1）220kV母線上發(fā)生短路(d1點(diǎn))的計(jì)算： 220kV母線上發(fā)生短路 簡(jiǎn)化圖（最終簡(jiǎn)化圖）X8=X9=（X1+X3）=（0.06+0.054）=0.114X10= X8=0.114=0.057X11=（X10/X7）=0.028If =35.71 有名值的表示： If =35.71= 8.96kA短路沖擊電流ish=ksh If=1.98.96=24.09kA短路電流最大有效值 IM= If=14.5kA2）發(fā)電機(jī)-雙繞組變壓器發(fā)電機(jī)出口短路（d2）的計(jì)算： 發(fā)電機(jī)：X1=X2=Xg=0.1413=0.06變壓器X3= X4 =UB =0.14 =0.054X8=（X1+X3）=（0.06+0.054）=0.057X12=（X8/X5）=0.028X12= X11+X2=0.028+0.054=0.082X13=（X12/X1）=0.035If=28.57有名值表示: If=28.57=99.97kAish=ksh If=1.999.97=268.62kAIM= If= 99.97=161.82kA附錄C：電氣校驗(yàn)：a）15.75kV側(cè)的隔離開關(guān)的校驗(yàn)（a）額定電壓為15.75KV UNUNs 滿足電壓選擇條件（b）過隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流 Imax=1.05=1.05=9056A 10000A9056A 滿足電流選擇條件b）220kV側(cè)的高壓斷路器的校驗(yàn)（1）斷路器地點(diǎn)的工作電壓為220kV，斷路器的額定電壓為220kV，即UNUNs 滿足電壓選擇條件（2）過斷路器的最大持續(xù)工作電流IMAX=679.2A，實(shí)際環(huán)境溫度為41.7， Ie=3150A 修正后：3150x(1-3.6%)=3036.6 A3036.6A67902A，符合條件。 （3）斷流能力校驗(yàn)INbr=50KA I=8.96kA 符合條件。 （4）短路關(guān)合電流校驗(yàn): iNc1=125 KAish=24.09kA 符合條件。 （5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：ies=125KA ish=24.09kA符合條件 （6）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：取= =Qk=160.56(kA)2.s因?yàn)閠k1s，故不計(jì)非周期分量熱效應(yīng) It2 t=10000(kA)2.s Qk=160.56(kA)2.s 符