虎石台220-60KV降压变电所电气部分初步设计

沈阳工程学院毕业设计用纸第1页毕业设计任务书编号：B104一、设计题目：虎石台220/60KV降压变电所电气部分初步设计二、变电所概况介绍：1、本变电所为枢纽变电所，联络电网及向沈阳市区二次变电所供电。本变电所的电压等级为220KV/60KV。2、本变电所220KV电源进线4回，60KV出线14回，从220KV母线还有转供线路4回，向另外两个变电所供电，每变电所有两回线路，所需输送功率120MW，COSφ=0.95。3、所址地区的年平均温度为12℃，最高温度为38℃，最低为-5℃。4、变电所出线走廊宽阔，空气无特殊污染，交通方便。三、变电所60KV的用户负荷表序号负荷名称最大符合（KW）功率因素出线方式出现回路数附注近期远期1胜利变电所10000300000.95架空2有重要负荷2董楼变电所12500300000.95架空2有重要负荷3滩簧变电所9000200000.95架空2有重要负荷4前甸变电所12500250000.95架空2有重要负荷5道义开发区10000250000.95架空2有重要负荷6大学城9000350000.95架空2有重要负荷最大负荷利用小时数T=5600小时，负荷同时系数0.92，线损率为5﹪。重要负荷占65﹪。沈阳工程学院毕业设计用纸第2页四、电力系统接线方式*系统中所有的发电机均为汽轮发电机,送电线路均为架空线，单位长度正序电抗为0.4欧姆/公里。2×240KVAUd﹪=142×200MWXd”=0.124COSφ=0.8511000MVAX*=0.05(SJ=100MVA)2×100KM3×125MWXd”=0.18COSφ=0.8548KM待设计变电所60KMM2*100KM2×60Km220KV80KMmMM沈阳工程学院毕业设计用纸第3页第一章原始资料分析所设计变电所为220KV枢纽降压变电所,联络电网及向沈阳市区二次变电所供电。所址地区的年平均温度为12℃，最高温度为38℃，最低为-5℃变电所出线走廊宽阔，空气无特殊污染，交通方便本变电所的电压等级为220KV/60KV，变电所电源由3回220KV线路与电力系统联接，从220KV母线还有转供线路4回，向另外两个变电所供电，每变电所有两回线路，所需输送功率120MW，COSφ=0.95。60KV侧负荷共有14回路，60KV侧远期最大综合负荷为350MW，COSφ=0.95。无扩建要求。第二章主变压器的选择在各级电压等级的变电所中，变压器是主要电气设备之一，担负着变换网络电压、进行电力传输的重要任务，确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证，正确合理地选择主变压器的台数、容量和类型是电力系统规划和具体变电所主接线设计中的一个主要问题。4.1主变容量选择的有关规定及原则：主变容量和台数的选择，应根据《电力系统设计技术规程》SDJ2—79沈阳工程学院毕业设计用纸第4页有关规定和审批的电力规划设计决定进行。第十五条：主变台数的确定：为保证供电的可靠性变电所一般应装设两台主变压器，但一般不超过两台。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。第十六条：变压器形式的选择：1)主变压器一般采用三相变压器，若因制造和运输条件限制，在220KV的变电所中，可采用单相变压器组。当装设一组单相变压器时，应考虑装设备用相，当主变超过一组，且各组容量满足全所负荷的75%时，可不装设备用相。2)当系统有调压要求时，应采用有载调压变压器，对新建的变电所，从网络经济运行的观点考虑，应注意选用有载调压变压器。其所附加的工程造价，通常在短期内可回收。3)与两个中性点直接接地系统连接的变压器，除降压负荷较大或与高、中压间潮流不定情况外，一般采用自耦变压器，但仍需做技术经济比较。第十七条：主变容量的确定：1）为了正确的选择主变容量，要绘制变电所的年及日负荷曲线，并以曲线得出的变电所的年、日最高负荷和平均负荷。2）主变容量的确定:凡装有两台（组）及以上主变压器的变电所，其中一台（组）事故停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%，在计及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。即满足SN≥0.7PZMAX。(PZMAX为综合最大负荷)沈阳工程学院毕业设计用纸第5页3）应根据电力系统5～10年的发展规划进行选择。第十八条：主变压器的冷却方式：主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷，强迫油循环风冷，强迫油循环水冷，强迫导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却，大容量变压器一般采用强迫油循环风冷。第十九条：主变压器绕组的连接方式：变压器绕组的连接方式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方式只有Y和△，高、中、低三侧绕组组合要根据工程具体情况确定。4.2本设计主变压器选择待设计变电所60KV侧近期最大总负荷为62500KW，COSφ=0.95,远期最大负荷为165000KW，COSφ=0.95。按照主变压器容量的确定原则，单台主变压器容量应大于117445.26KVA，考虑设备容量的实际情况，拟选择容量为120000KVA变压器。这样，当一台主变压器停运时，另一台主变压器满足全部负荷的70%。本变电所所选择双绕组变压器。220KV侧为中性点直接接地系统，变压器一次绕组应选用YN接线。60KV侧为中性点不接地或经消弧线圈接地系统，变压器二次绕组应选用d11接线。故主变压器选择如下：型号额定电压（KV）连接组别损耗(kw)阻抗电压（%）空载电流（%）冷却方式SFP3-高压低压YN，短路空载强迫油沈阳工程学院毕业设计用纸第6页120000/220220±13×2.5%63d11526.5131.514.30.9循环风冷第三章变电所电气主接线选择3.1概述电气主接线是多种主要电气设备（如发电机、变压器、开关、互感器、线路、电容器、电抗器、母线、避雷器等）按一定顺序要求连接而成的，是分配和传送电能的总电路。将电路中各种电气设备统一规定的图形符号和文字符号绘制成的电气连结图，称为电气主接线图。变电所的电气主接线是电力系统接线的主要部分。主接线的确定对变电所的安全、稳定、灵活、经济运行以及对电气设备选择、配电装置布置、继电保护拟定等都有着密切的关系。由于发电、变电、输配电和用电是同时完成的，所以主接线设计的好坏不仅影响电力系统和变电所本身，同时也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线设计是一个综合性问题。3.2设计主接线的设计原则及基本要求3.2.1总的要求根据《220---500KV变电所设计技术规程》SDJ2—79规定，变电所电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位、电压等级、回路数、所选设备特点、负荷性质等因素确定，并应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求。3.2.2可靠性3.2.2.1研究主接线可靠性应注意的问题：沈阳工程学院毕业设计用纸第7页a、应重视国内外长期运行实践经验及其可靠性的定性分析；b、主接线的可靠性包括一次部分和二次部分在运行中的可靠性的综合；c、主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠性程度，采用可靠性能高的电气设备可以简化接线。3.2.2.2可靠性的具体要求：a、断路器检修时，不影响对系统的供电；b、断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少可停运回路数和停用时间，并且保证一级负荷及全部或大部分二级负荷供电；c、尽量避免全部停运的可能性。3.2.3灵活性：满足运行、检修要求和扩建要求。3.2.4经济性:主要是指投资省，占地面积小，能量损失小。3.3电气主接线的选择主接线的预定方案本变电所电压等级为220KV/60KV，220KV电源进线为3回；60KV侧出线为14回；从220KV母线还有转供线路4回。根据主接线设计必须满足供电可靠性、保证电能质量、满足灵活性和方便性、保证经济性的原则，初步拟定两种主接线方案。第一方案：220KV侧采用双母线接线，60KV侧采用单母分段带旁路接线。第二方案：220KV侧采用双母线带旁路接线，60KV侧采用双母线带旁路接线。沈阳工程学院毕业设计用纸第8页对两种方案接线方式的同时论证：220KV侧采用双母线接线和双母线带旁路接线，接线简图见图3-1和图3-2。图3-1双母线接线沈阳工程学院毕业设计用纸第9页图3-2双母线带旁路接线两种接线的比较如下：双母线接线：单断路器的双母线接线中，每个回路均通过一台断路器和两组隔离开关，连接到两组母线上，电源和出线可均匀地分布在两组母线上，普遍适用于6—220KV电压等级的配电装置中，此接线有以下几个优点：（1）可以轮流检修母线而不影响供电，只需将要检修的那组母线上所连接的电源和线路通过两组母线隔离开关的倒闸操作，全部切换到另一组母线上。（2）检修任一母线的隔离开关时，只停该回路。当某一回路的一组母线隔离开关发生故障时，只要将该隔离开关所在的回路和所连接的母线停电，就可以对该隔离开关进行检修，不影响其它回路。沈阳工程学院毕业设计用纸第10页（3）一组母线故障后，能迅速恢复该母线所连接回路的供电，即被切除回路可迅速恢复送电。（4）运行高度灵活。电源和线路可以任意分配在某一组母线上，能够灵活地适应系统中各种运行方式和潮流变化的要求。（5）扩建方便。双母线接线方式可以沿着预备的扩建端向左右扩建，而不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，也不会引起原有回路的停电。（6）便于实验。在个别回路需单独进行实验时，可将该回路单独接至一组母线上。单断路器的双母线接线也有自己的缺点：（1）任一台断路器拒动，将造成与该断路器相连母线上其它回路的停电。（2）一组母线检修时，全部电源及线路都集中在另一组母线上，若该母线再故障，将造成全停事故。（3）母联断路器故障，将造成配电装置全停。（4）当母线故障或检修时，隔离开关作为切换电器，容易发生误操作。（5）在检修任一进出线回路的断路器时，将使该回路停电。双母线带旁路接线：除了具有双母线接线的优点外，双母线带旁路接线方式还具有许多其它的优点：当进出线检修时，可由专用旁路断路器代替，通过旁路母线供电，更加能保证供电的可靠性。但当设置了专用旁路断路器后，设备的投资和配电装置的占地面积都有所增加。根据《电力工程设计手册》的要求，主接线应满足可靠性、灵活性，沈阳工程学院毕业设计用纸第11页并在此基础上考虑做到经济合理。（1）可靠性。本变电所用户较多，负荷容量较大，要求供电可靠性较高。当采用可靠性高的六氟化硫断路器时，选择双母线接线就可以满足可靠性的要求。（2）灵活性。采用双母线接线，各个电源和回路的负荷可以任意分配到某一组母线上，可以灵活地适应系统中各种接线方式和潮流变化的需要。（3）经济性。单断路器的双母线接线比双母线带旁路母线接线少用了一组旁路母线、一组断路器以及七组隔离开关，投资相对减少，配电装置的占地面积也大大减少。根据《220---500KV变电所设计技术规程》SDJ2—88规定，220KV配电装置出线回数在四回及以上时，宜采用双母线或其他接线。3.3.3对60千伏侧接线方式的论证60KV侧拟采用双母线接线和单母线分段带旁路母线接线。双母线接线接线简图见图3-1；单母线分段带旁路母线接线简图见图3-3。两种接线的比较如下：单母线分段带旁路母线:单母线分段带旁路母线的优点为：（1）接线简单、清晰、操作方便、采用设备少、便于扩建和采用成套配电装置。（2）用断路器把母线分段后，对重要负责用户可以从不同的母线段引出两个回路，有两个电源，具有供电可靠性。（3）检修任一回路断路器时不中断对用户的供电。沈阳工程学院毕业设计用纸第12页图3-3单母线分段带旁路母线接线单母线分段带旁路母线的缺点为：（1）接线不够灵活。当母线与母线刀闸故障或检修时，将造成一段母线停电。（2）配电装置复杂，运行操作复杂。（3）分段断路器用作旁路开关时，两段母线并列运行。但当其一段母线故障时，整套配电装置停止工作，在拉开分段刀闸时恢复无故障母线工作。（4）断路器与刀闸间的闭锁复杂。根据《220---500KV变电所设计技术规程》SDJ2—88规定，35~60KV配电装置当出线回数为4~7回时，宜采用单母线接线