16号题目(董凯组)220kv降压变电站电气站设计-(2)

设计题目16：：220kV降压变电站电气一次部分设计。1、设计任务：根据电力系统规划，需新建一座220kV终端变电站。该站建成后与A、B、C三个220kV电网系统相连，并供给110、10kV近区用户供电。2、原始资料2.1．按照规划要求，该所有220kV、110kV和10kV三个电压等级。本期投产2台变压器，预留1台变压器的扩建间隔，220kV出线7回（其中备用2回），110kV出线10回（其中备用2回），10kV出线14回（其中备用2回）。2.2．根据规划，本所与系统的连接方式为：220kV侧与A及C系统各通过2回架空线路相连，与B系统通过1回架空线路相连，A与B及B与C之间各有1回架空线路联络。2.3．系统阻抗：220kV侧电源A、B、C三个系统容量分别为SA=2000MVA，SB=1500MVA，SC=4000MVA，系统阻抗标幺值分别为XA*=0.3，XB*=0.4，XC*=0.2(各电抗均以各电源容量为基值计算的标幺值)，110及10kV侧没有电源。2.4．110kV侧负荷主要为工厂和地区变电站，最大负荷约231MW，功率因数cosφ=0.9-0.8，负荷同时率为0.8，其中I、II级负荷占85%；10kV侧总负荷为12.4MW，功率因数cosφ=0.9-0.8，负荷同时率为0.7，Ⅰ、Ⅱ级负荷占70%，最大一回出线负荷为2500kW；所用负荷为400kVA，Ⅰ、Ⅱ级负荷占50%。2.5．220kV和110kV侧出线主保护动作时间为0.2s，后备保护时间为2s；变压器主保护动作时间为0.2s，后备保护时间为1s；220kV和110kV侧断路器燃弧时间按0.05s考虑。2.6．本站拟建地区位于山坡上，南面靠丘陵，东西北地势平坦、地质构造稳定、土壤电阻率为1.5×102欧·米。2.7．本站拟建地区最高月平均温度为23°C，年平均气温10.7°C，绝对最高气温为40°C，风向以东北风为主。3．设计内容及要求：3.1．主接线设计：分析原始资料，根据任务书的要求拟出各级电压母线接线方式，选择变压器型式及连接方式，通过技术经济比较选择主接线最优方案。3.2．短路电流计算：根据所确定的主接线方案，选择适当的计算短路点计算短路电流并列表表示出短路电流计算结果。主变容量的确定计算主变容量确定正常工作时，220kV侧通过主变向110kV侧输送功率S1=231*0.8/0.85*（1+0.05）=228.282MVA,//0.05为线损率．220kV侧通过主变向10kV侧输送功率S2=12.4*0.7/0.85*（1+0.05）+0.4=10.722MVA,主变输送的最大容量Smax=S1+S2=228.282+10.722=239.404MVA取10%的裕量，总负荷为：239.404*1.1=263.345MVA根据设计任务书要求，本期采用两台主变，选择容量时应满足当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。由此可得单台主变最小容量：Smin＝239×0.7＝167.3MVA未来5年增长，每年增长率为5%，则263.345*e^(5*0.05)=338.142MVA220kV变电所常用的单台主变容量为120、150、180、240MVA。由此可选择两台容量为240MVA的主变。I、II级负荷校验：110kV侧I、II级负荷：231×0.8×0.85÷0.85=184.8MVA10kV侧I、II级负荷：12.4×0.7×0.7÷0.85+0.4×0.5=7.35MVAI、II级总负荷：184.8+7.35=192.15MVAI、II级总负荷与主变额定容量之比：192.15/240=0.8，这样，全部I、II级负荷没有超额定容量，满足单台主变长期运行要求，符合要求。所以，选择两台容量为240MVA的主变，主变总容量为480MVA主变型号选择主变主要通过高压绕组从220侧向至中、低压绕组侧传送功率，10kV侧最大功率为10.6MVA，因此，可选择容量比为100/100/50。本设计主变为大型变压器，发热量较大，根据现阶段主变散热片制造工艺的提高，在不启动强迫风冷的情况下，主变可带80%负荷稳定运行，再根据变电站建在郊区，通风条件好，可选用强迫风冷却方式。本变电站为地区枢纽站，担负起整个地区电压质量稳定重任，因此考虑采用有载调压变压器。．变压器的技术参数根据以上条件选择，确定采用型号为SSPS-240000/220的220kV三绕组有载调压电力变压器，具体参数如下型号SSPS-240000/220联接组标号YN，yn0，d11空载电流%0.7空载损耗(kw)257短路损耗(kw)990额定电压(KV)高压中压低压220±2*2.5%12115.75555额定容量MVA240240120阻抗电压％高－中高－低中－低14.524.58.5型号中个符号表示意义：从左至右S：三相F：风冷却S：三绕组Z：有载调压9：设计序列号240000：额定容量220：电压等级短路计算等值电路图基准值及短路点选取选取基准容量SB=100MVA，UB为各级电压平均值（230，115，10.5kV）。．短路点分别选取变电站的三级电压汇流母线：220kV—d1，110kV—d2，10kV—d3。计算各元件的电抗标幺值.计算系统电抗标幺值由原始材料可知，提供的A、B、C三系统电抗标幺值均为各电源容量为基值，需要换算成在SB=100MVA下的标幺值A系统：X1*＝(0.3×100)÷2000=0.015B系统：X2*＝(0.4×100)÷1500=0.027C系统：X3*＝(0.2×100)÷4000=0.005计算变压器各绕组电抗标幺值阻抗电压％高－中高－低中－低14.524.58.5各绕组等值电抗Vs(1-2)％＝14.5％，Vs（1-3）％＝24.5％，Ｖs（2-3）％＝8.5％高压侧：Vs1%=（Vs(1-2)%+Vs(1-3)%－Vs(2-3)%）=（14+23－7）=15.2B×B×114*中压侧：Vs2%=12（Vs(1-2)%+Vs(2-3)%－Vs(1-3)%）=12=－0.75（14+7－23）低压侧：Vs3%=（Vs(1-3)%+Vs(2-3)%－Vs(1-2)%）=1（23+7－14）2=9.25各绕组等值电抗标么值为：高压侧：X9*=Vs1%/100*SB/SN=15.100100*180＝0.064中压侧：X10*=Vs2%/100*SB/SN＝-低压侧：X11*=Vs3%/100*SB/SN＝．220kV各线路等值电抗标幺值为：0.71009.21002100*180100*90＝－0.003＝0.077A与B之间联络线：X4*=XA-B×SB/UB=0.406×60×＝0.0462100B与C之间联络线：X5*=XB-C×SB/UB=0.406×80×＝0.06123021A与本站之间双回架空线：X6*=2XA×SB/U2=22×0.406×601002302100＝0.023B与本站之间单回架空线：X7*=XB×SB/UB=0.406×40×＝0.03123021C与本站之间双回架空线：X8*=2XC×SB/U2=2×0.406×1001002302＝0.038等值网络简化计算：等值网络简化Y1*=X1*×X4*+X4*×X6*+X1*×X6*=0.015×0.046+0.046×0.023+0.015×0.023＝0.0021Y2*=X3*×X5*+X3*×X8*+X5*×X8*=0.005×0.061+0.005×0.038+0.061×0.038＝0.002811XXXX=1+1+0.0150.023+0.0050.038∑Y*=X2*++X7*1*Y1*6*+3*8*Y2*0.0270.0310.00210.0028=37.04+32.26+18.1+15.36＝102.76计算化简后A、B、C各系统电抗标幺值Y1*X1*=XXXXXX6*1*6*3*6*X7*Y*Y1*Y*Y2*Y*5*=0.0460.0230.031102.760.00210.0150.0230.0021102.760.0050.0230.0028102.76=0.038X2*X6*X2*=XXXXX6*1*6*3*6*X7*Y*Y1*Y*Y2*Y*=0.0230.031102.760.0270.0230.0150.0230.0021102.760.0050.0230.0028102.76=0.066X3*=XY2*XXXXX8*1*8*3*8*X7*Y*Y1*Y*Y2*Y*=0.0610.0380.031102.760.00280.0150.0380.0021102.760.0050.0380.0028102.76=0.037．两台主变三侧电抗进行星形--三角—星形变换简化两台主变三侧等值电抗星形—三角变换0.0830.006X1-2*’=X1-2*‖=0.083-0.006+0.09=0.0585X1-3*’=X1-3*‖=0.083+0.09+0.0830.09-0.006=-1.502X2-3*’=X2-3*‖=0.09-0.006+0.090.0060.083=0.070两台主变三侧等值电抗并联合并1X1-2*=X1-3*=X2-3*=X1-2*’=0.02921X1-3*’=-0.75121X2-3*’=0.0352两台主变三侧等值电抗三角—星形变换0.5360.036X1*=X2*=X3*=0.0360.039-0.5360.0390.0360.0360.039-0.5360.5360.0390.0360.039-0.536=0.032=-0.0015=0.04538A、B、C三系统容量相对计算容量来说为无穷大，不考虑短路电流周期分量的衰减，可将并联电源支路进行合并：111X1*X2*X3EA*E=EB*EC**=EA*=1(其中EA*=EB*=EC*，均取1)111X*=X1*1X2*=X3*1=0.0146111111X1*X2*X3*0.0380.0660.037最终将系统等值电抗图化简如附图d1点短路各短路点短路计算110、10kV母线侧没有电源，无法向220KV侧提供短路电流，即可略去不计，等值电路可化间为图一则d1点短路电流标幺值为：EId1*〞＝1=1=68.49X*d1X*0.0146换算到220kV侧0秒钟短路电流有名值220KVI″=Id1*〞×SB3UB=68.49×1003230=17.19KA根据《电力工程电气设计手册》的相关规定，图一当不计周期分量衰减时，短路电流冲击电流，Ksh=1.8ich=2Kch×I″=2×1.87×I″=2.55×I″=2.55×17.19=43.83kA短路容量S=3UB×I″=3×230×17.19=6848MVAd2点短路如d1处短路类似，10kV母线侧因没有电源，无法向110kV侧提供短路电流，即可略去不计，等值电路可化简为图二则短路电流则d2点短路电流标幺值为：EX*X1*220KVId2*〞＝1X*X1*X2*=10.0320.01460.0015=22.17d2换算到110kV侧0秒钟短路电流有名值X2*图二I″=Id2*〞×SB3UB=22.17×1003115=11.13KA110KV当不计周期分量衰减时，短路电流冲击电流ich=2Kch×I″=2×1.87×I″=2.55×I″=2.55×11.13=28.3kA短路容量S=3UB×I″=3×115×11.13=2217.29MVAd3点短路E如d1处短路类似，110kV母线侧因没有电源，无法向10kV侧提供短路电流，即可略去不计，等值电路可化简为图三X*则短路电流则d3点短路电流标幺值为：220kVId3*＝1X*X1*X3*=10.01460.04