【正文】 57 發(fā)電廠及電力系統(tǒng)畢業(yè)論文 1 [摘 要 ]： 本 站是 220KV 的地區(qū)性通過(guò)變電站 110kV 側(cè)有 10回出線，負(fù)荷 60MW； 35kV側(cè)有 8回出線，負(fù)荷 40MW，穿越功率為 30000KVA， 也是本地區(qū)電網(wǎng)電能分配中心。主接線的確定不僅與電力系統(tǒng)及變電所本身的運(yùn)行可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，而且對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大的影響，因此必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，根據(jù)本變電站所在系統(tǒng)中的地為，進(jìn)出線回路數(shù)，負(fù)荷情況，工程特點(diǎn)，周圍環(huán)境條件等，來(lái)確定合理的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)近似短路電流計(jì)算對(duì)電器設(shè)備進(jìn)行了選擇。 220KV 選用 SF6斷路器， 110KV 選用 SF6斷路器， 110KV 高壓設(shè)備按戶外普通中型布置，35KV 高壓設(shè)備按屋內(nèi)布置，其中 35kV選用經(jīng)濟(jì)適用的真空斷路器 。對(duì)變電站電氣二次部分的儀表 、繼電保護(hù)、及自動(dòng)裝置進(jìn)行 規(guī)劃設(shè)計(jì)。 （ 2）電壓 220kV （ 3）站用電率 ％ （ 4）電源距離 63KM （ 5） Tmax=6000h （ 6）系統(tǒng)容量 3000MVA （ 7） Xd*= （ 8） 110kV 系統(tǒng)有 10 回出線，帶有負(fù)荷 60MW, 距離 40km。 發(fā)電廠及電力系統(tǒng)畢業(yè)論文 3 前 言 20**年 7月 19日至 9 月 16 日 ,我們發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)漫灣班的全體同學(xué)在漫灣發(fā)電廠進(jìn)行了為期兩個(gè)月畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)提高了自身綜合素質(zhì)和工程實(shí)踐能力 ,使所學(xué)的知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固和升華。 我的課題是設(shè)計(jì)一座 220kV地區(qū)性通過(guò)變電站，以 220KV電壓等級(jí)向 110KV系統(tǒng)和 35KV系統(tǒng)兩個(gè)電壓等級(jí)送電。變電站的年利用率達(dá) 6000 小時(shí) ,系統(tǒng)容量 3000KVA 。全所停電后，將響地區(qū)供電，所以主接線應(yīng)具有較高的可靠性。 主變壓器選用 2臺(tái)無(wú)激磁調(diào)壓三繞組變壓器， 單臺(tái)容量為 75MW。 220KV、 110KV 高壓設(shè)備按戶外普通中型布置， 35KV 高壓設(shè)備按屋內(nèi)布置，其中 35kV 采用真空斷路器單列布置。對(duì)變電站電氣二次部分的儀表 、繼電保護(hù)、及自動(dòng)裝置進(jìn)行 規(guī)劃設(shè)計(jì)。本站設(shè)備選擇優(yōu)先采用具有目前先進(jìn)技術(shù)的設(shè)備。它用規(guī) 定的設(shè)備文字和圖形符號(hào)按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的元件接線圖。并應(yīng)綜合考慮供電的可靠、運(yùn)行靈活、操作方便、投資節(jié)約和便于過(guò)渡或擴(kuò)建等要求。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，最終得出合理的主接線方案。 根據(jù)以上原始 資料分析，我認(rèn)為該變電站供電出線雖多但負(fù)荷相對(duì)較輕，在確定主接線的方案時(shí)應(yīng)保證供電的安全可靠性，還應(yīng)具有一定的靈活性，操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便，經(jīng)濟(jì)上合理。斷開(kāi)時(shí)，兩段母線供電 互不影響。 可行 外橋形接線 接線清晰簡(jiǎn)單，采用設(shè)備少。 在線路故障或切除、投入時(shí)，要使相應(yīng)變壓器短時(shí)停電，并且操作復(fù)雜。 使用設(shè)備多，配電裝置復(fù)雜，投資多，運(yùn)行中隔離開(kāi)關(guān)作操作電器，易發(fā)生誤操作。分段斷路器正常工作時(shí)，可斷開(kāi)，也可投入。投入時(shí)，任一母線故障，該斷路器斷開(kāi)，非故障段母線仍能正常工作。對(duì)重要負(fù)荷，必須采用接在不同母線段上的兩條出線同時(shí)供電，可靠性受到限制。分段斷路器正常工作時(shí)，可斷開(kāi)，也可投 入。投入時(shí)，任一母線故障，該斷路器斷開(kāi)，非故障段母線仍能正常工作。 可行 單母分段兼旁路斷路器 供電可靠性高，檢修與旁路母線相連的任一回路的斷路器時(shí)，該回路可不停電。保護(hù)復(fù)雜。 110kV 系統(tǒng)因出線有 10 回，為提高供電可靠性和靈活性，可采用單母線分段和雙母線接線。初步擬定出以下兩個(gè)方案： 方案 A： 220kV 采用單母線分段接線方式， 110kV 采用單母線分段接線， 35kV 采用單母線分段接線。 對(duì)方案 A 與方案 B 進(jìn)行的可靠性 ,靈活性 ,經(jīng)濟(jì)性比較如下： 發(fā)電廠及電力系統(tǒng)畢業(yè)論文 7 方 案 A接 線 方 案 B 接 線 方 案 A 方 案 B 可靠性 220kV 采用單母分段接線，接線簡(jiǎn)單，但所用設(shè)備多。 110KV、 35KV 均采用單母分段接線，當(dāng)一段母線故障檢修時(shí)，該段母線上的所有回路都要停電。此方案可靠性一般。 任一斷路器故障或檢修，不影響供電。 110kV 采用雙母線接線，可靠性高，通過(guò)兩組母線隔離開(kāi)關(guān)的倒換操作，輪流檢修母線，一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電，保證供電不間斷，適用于110KV 母線出線回路數(shù)超過(guò) 8 回的接線。 靈活性 110kV 、 35KV、 10KV 三 個(gè)電壓等級(jí)都為單母線分段接線 ，運(yùn)行方式相對(duì)簡(jiǎn)單，操作方便，便于擴(kuò)建和發(fā)展。 110kV 雙 母線接線， 35kV單母線分段接線，調(diào)度靈活，各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，靈活適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。 本方案因 35kV 為雙母線接線，增加一組母線和每回路增加一組母線隔離開(kāi)關(guān)，配電裝置復(fù)雜，投資較多。從該變電站在系統(tǒng)中的地位 和性質(zhì)出發(fā)，綜合考慮可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性和今后的擴(kuò)建、發(fā)展。主接線圖如下： (詳細(xì)主接線圖見(jiàn)附圖 1) 電氣主接線圖 ? 12 主變壓器選擇 一、 主 變壓器的選擇 在各級(jí)電壓等級(jí)的變電站中，變壓器是主要的電氣設(shè)備之一，其擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進(jìn)行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，確定合理的變壓器容量是變電站安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。 主變臺(tái)數(shù)及容量的選擇 ①主變臺(tái)數(shù) 根據(jù)《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)電氣一次部分》 P214： 為保證供電的可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響對(duì)用戶供電，變電所一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。 ②容量選擇 110KV 側(cè)的負(fù)荷為 60MW， 35KV 側(cè)的負(fù)荷為 40MW，總的負(fù)荷為 100MW。對(duì)裝設(shè) 2臺(tái)變壓器的變電所，每臺(tái)變壓器額定容量一般按下式選擇：Sn=。這樣，當(dāng)一臺(tái)變壓器停用時(shí)，可保證對(duì) 60%負(fù)荷的供電，考慮變壓器的事故過(guò)負(fù)荷能力 40%，則可保證對(duì) 84%負(fù)荷的供電。所以 Sn= 179。 考慮到在實(shí)際運(yùn)行生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)、規(guī)范，便于維護(hù)、調(diào)試以及安裝檢修，本所選擇相同型號(hào)的 2 臺(tái)主變壓器，單臺(tái)變壓器的容量為 75MW。 ②繞組數(shù)量 根據(jù) 《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)電氣一次部分》 P216 在具有三種電壓的變電所中，如通過(guò)主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的 15％以上，主變壓器宜采用三繞組變壓器，所以，本變電 站采用三繞組變壓器。 綜合以上分析，根據(jù)設(shè)計(jì)理論原則，本站采用的變壓器為無(wú)激磁調(diào)壓三繞組變壓器，設(shè)計(jì)計(jì)算容量為 75000KVA 查閱《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)電氣一次部分》 P336： 確定主變型號(hào)為 SFPS75000/220。寬179。 變電站的主要所用電負(fù)荷是變壓器冷卻裝置（包括風(fēng)扇、油泵、水泵）、直流系統(tǒng)中的充放電裝置和硅整流設(shè)備、空氣壓縮機(jī)、油處理設(shè)備、檢修工具以及采暖、通風(fēng)、照明、供水等。 PM / cosφ =179。因 35K采用屋內(nèi)布置，站用變選擇戶內(nèi)型 Kf=、Kt= 站用 變壓器容選擇如下： S 站 =Kf 179。 Sjs = 179。 937=946KVA。 ： SC－ 1000/35 電力變壓器技術(shù)數(shù)據(jù) 型 號(hào) SC－ 1000/35 額定容量（ KVA） 1000 額定電壓（ KV） 一次 35 二次 空載損耗（ KW） 負(fù)載損耗（ KW） 阻抗電壓（ %） 6 空載電流（ %） 接線組別 Y,yn0 外形尺寸 mm（長(zhǎng)179。高） 1920 1070 1900 質(zhì)量 （ Kg） 3800 三、所用電設(shè)計(jì) ： 本站屬中型變 電站所以設(shè)兩臺(tái)站用變，分別接在 35KV 兩段母線上，兩臺(tái)站用變互為備用， 400V 采用單母線分段接線。 所以采用從所內(nèi)兩臺(tái)主變低壓側(cè) 10kV 母線上分別引接，所用電母線分段運(yùn)行，采用自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)進(jìn)行分段，提高所用電供電可靠性。這樣大的電流所產(chǎn)生的電弧及熱效應(yīng)會(huì)使故障元件本身及周圍設(shè)備受到嚴(yán)重的損壞，因此對(duì)變電站電氣一次的設(shè)計(jì)，必須進(jìn)行短路電流計(jì)算，并采取措施盡快解決短路故障，以保證電氣設(shè)備的安全和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。 電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的選擇。 接地裝置的設(shè)計(jì)。 系統(tǒng) 運(yùn)行和故障情況分析等。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實(shí)際情況下，要進(jìn)行極準(zhǔn)確的短路計(jì)算是相當(dāng)復(fù)雜的，同時(shí)對(duì)解決大部分實(shí)際工程問(wèn)題，為簡(jiǎn)化和便于計(jì)算，大多采用近似計(jì)算法。 四、短路點(diǎn)的選擇 凡是需要選擇電氣設(shè)備地方都需要選擇短路點(diǎn)，需要進(jìn)行對(duì)比的地方也要選擇短路點(diǎn)。 采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器。 ? 22 短路電流計(jì)算 過(guò)程 本次設(shè)計(jì)對(duì)短路電流計(jì)算采用標(biāo)么值計(jì)算，只計(jì)算三相短路電流，一共計(jì)算 6個(gè)短路點(diǎn)，即 d1,d2,d3,d4,d5,d6。 畫(huà)等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)）圖： （ 1）、首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支、線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機(jī)電抗用次暫態(tài)電抗 Xd” 。 （ 3）、將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)的標(biāo)么電抗。 化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò)：為計(jì)算不同短路點(diǎn)的短路電流值，需將等值網(wǎng)絡(luò)分 別化簡(jiǎn)為以短路點(diǎn)為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。 由運(yùn)算曲線查出電源供給的短路電流周期分量標(biāo)么值。 計(jì)算短路電流沖擊值。 二、 本設(shè)計(jì)的等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)）圖： 計(jì) 算 電 路 圖3 0 0 0 M V A0 . 4 Ω / k m6 3 k m2 7 5 M V AUd 1 2% = 1 9 . 5Ud 1 3% = 1 2 . 4Ud 2 3% = 61 1 5 k v3 7 k v1 0 路 出 線 共 6 0 M W送 電 距 離 4 0 k m站 用 變站 用 變2 3 0 k vd1d2d3d4d5d6等 值 網(wǎng) 絡(luò) 圖2 3 0 k v1 1 5 k v3 7 k v站 用 變12 30 . 0 1 6 70 . 0 4 7 6 0 . 0 4 7 645670 . 1 7 2 70 . 1 4 5 60 . 1 7 2 70 . 1 4 5 61 00 . 1 2 11 11 . 4 6 0 91 268900 發(fā)電廠及電力系統(tǒng)畢業(yè)論文 13 三、 計(jì)算各元件的電抗值 系統(tǒng)電抗標(biāo)么值 : 已知： 39。39。39。 3000/100=, 因 水 輪 有 阻 尼 繞 組 , 所 以 用+= 作 橫 坐 標(biāo) 通 過(guò) 查 三 相 短 路 電 流 周 期 分 量 運(yùn) 算 曲線 得* ?? ）（I , * ???）（I 三相短路次暫態(tài)電流： ）（ 3?I =Pe UIS??3 *0 = 2303 ?? =(KA) 三相短路沖擊電流： ）（ 3?chi = 2 179。 ）（ 3?I =179。 =(KA) 三相短路容量： Sd″ = 13pU ）（ 3?I = 3 179。 =（ MVA） d2點(diǎn)短路： Up2=115kV 0 . 0 4 0 51 + 2 + 30 . 0 8 6 40 . 0 7 2 845670 . 0 4 0 51 + 2 + 30 . 1 7 2 70 . 1 4 5 60 . 1 7 2 70 . 1 4 5 64 + 56 + 72 ∑0 . 1 9 9 7d22 3 0 k v 2 3 0 k v1 1 5 k v 1 1 5 k v1 1 5 k vd2d2 發(fā)電廠及電力系統(tǒng)畢業(yè)論文 15 計(jì)算電抗 *jsX =179。 179。 =（ KA） 全電流最大有效值： Ich= 2)121 ?? chK（ ）（ 3?I =179。 115179。 3000/100=，因?yàn)?*jsX 3 所以 : ?? ）（ 3*I ???）（ 3*I 1/= 三相短路次暫態(tài)電流： ）（ 3?I =3*03 Pj UIS??=373 ??=(KA) 三相短路沖擊電流： ）（ 3?chi = 2 179。 ）（ 3?I =179。 =（ KA） 三相短路容量： S3″ = 33 IUp ″ = 3 179。 =（ MVA） d4點(diǎn)短路： Up=115kV 0 . 0