220kV降壓變電站電氣一次部分設計(五)

第8章  主接線比較選擇
 由設計任務書給定的負荷情況：220kV出線7回（其中備用2回），110kV出線10回（其中備用2回），10kV出線14回（其中備用2回），該變電站主接線可以采用以下兩種方案進行比較：
8.1.方案一
 8.1.1．220kV采用雙母帶旁路母線接線方式，110kV采用雙母三分段接線。
 根據《電力工程電氣設計手冊》第一冊可知，220kV出線5回以上、在系統中居重要地位時可考慮設計旁路母線，考慮到220kV近期5回，裝設專用母聯斷路器和旁路斷路器。
 根據《電力工程電氣設計手冊》第一冊可知，110kV出線為7回及以上時裝設專用旁路斷路器。而由原始資料可知，110kV出線10回（其中備用2回），裝設專用母聯斷路器和分段斷路器。
 10kV出線12回（其中備用2回），可采用單母分段接線方式。
 8.1.2．方案一的接線特點：
 1）220kV采用雙母帶旁路接線方式，并且設置專用旁路斷路器，使檢修或故障時，不致破壞雙母接線的固有運行方式，及不致影響供電可靠性。
 2）110kV采用雙母三分段接線方式，并且設置專用分段斷路器，具有分段單母線和一般雙母線的特點，而且具有更高的可靠性和靈活性；使檢修或故障時，不致破壞雙母接線的固有運行方式，不致影響供電可靠性。
 3）10kV側采用單母分段接線時，接線簡單清晰，設備少，操作方便等優點，重要用戶可以用雙回路接于不同母線段，保證不間斷供電。
 8.1.3．方案一接線的缺點：
 220kV采用雙母線帶旁路母線接線，運行時，操作步驟復雜、投資高、占地面積大，旁路斷路器的繼電保護整定比較復雜；110kV采用雙母線三分段接線，配電裝置占地面積大、投資高；運行時，操作步驟復雜、投資高，不推薦上述方式。

8.2. 方案二
 8.2.1．220、110kV均采用雙母線接線方式，10kV采用單母線分段接線。
 8.2.2．方案二其接線方式的特點：
 1）220、110kV雙母線接線，在其中一回母線檢修或故障時，仍可保證有一回母線正常運行，不致影響供電可靠性；另外，220、110kV出線中重要線路全部采用雙回路，其中一回發生故障或斷路器檢修時，仍可保證重要線路的供電可靠性。
 2）10kV側采用單母線分段接線，可以使重要負荷及所用電的供電從不同的母線分段取得。當一段母線發生故障時，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電。
 8.1.3．方案二接線的缺點：
 1）雙母線在母線檢修或故障時，隔離開關作為倒換操作電器，操作復雜，容易發生誤操作；
 2）當一組母線故障時仍短時停電，影響范圍較大；
 
8.3. 方案比較
8.3.1．兩種方案所用主要設備數量對比
隔離開關 斷路器
220kV 雙母線接線 雙母線帶旁路接線 雙母線接線 雙母線帶旁路接線
 21 29 8 9
110kV 雙母線接線 雙母線三分段接線 雙母線接線 雙母線三分段接線
 35 39 11 13
 比較：方案一中220kV部分所用的斷路器比方案二多1個，隔離刀閘多8個；方案一中110kV部分所用的斷路器比方案二多2個，隔離刀閘多4個，方案一的設備數量要大于方案二。
8.3.2．投資費用對比
8.3.2.1．方案一綜合投資ZA
     主變部分：Z1===199.2萬元
     220kV部分：Z2===479.57萬元
     110kV部分：Z3===259.83萬元
     10kV部分：Z4===44.3萬元
     方案一綜合投資為：ZA= Z1+Z2+Z3+ Z4=199.2+479.57+259.83+44.3=982.9萬元
8.3.2.2．方案二綜合投資ZB
     主變部分：Z1’===199.2萬元
     220kV部分：Z2’===405.79萬元
     110kV部分：Z3’===237.79萬元
     10kV部分：Z4’===44.3萬元
     方案一綜合投資為：ZB= Z1’+Z2’+Z3’+ Z4’=199.2+405.79+237.79+44.3=887.08萬元
8.3.2.3．根據綜合投資對比，方案一投資高過方案二約96萬元，經濟性較差。
8.3.2．運行費用分析對比
 因方案一、二均選用2臺主變，所以年度運行費用中電能損耗相同，而設備運行維護費用可根據上述設備數量對比表判斷方案一運行費用要高過方案二。
8.4．方案推薦
 根據上述對比可以看出，方案二在經濟性方面優于方案一，在運行可靠性方面基本等同于方案一，經過綜合比較，決定推薦方案一。（兩方案主接線簡圖見附圖）
 
 第9章  主變容量的確定計算
 9.1．主變容量確定
 本設計原始資料中，220kV側A、B、C三個系統電源容量較大，可以認為是無限大系統，該側的5回出線負荷功率包括本站需要通過主變傳送110及10kV側負荷和可能存在的系統穿越；110kV側沒有電源，系統最大計算負荷為217.4MVA,該側共10回出線（兩回備用），單回最大負荷容量為54.11MVA。剩下8回分別為一些工廠和地區變電所的進線。10kV側沒有電源，該側系統最大計算負荷為12.4MVA。站區負荷最大為400kVA，因此，在正常運行情況下，主變傳送的總容量為（注：計算時功率因數取0.85）：
 9.1.1．正常工作時，220kV側通過主變向110kV側輸送功率
 S1=231×0.8÷0.85=217.4MVA,
 9.1.2．220kV側通過主變向10kV側輸送功率
 S2=12.4×0.7÷0.85+0.4=10.6MVA,
 9.1.3．主變輸送的最大容量
 Smax =S1+S2=217.4+10.6=228MVA
 9.1.4．根據設計任務書要求，本期采用兩臺主變，選擇容量時應滿足當一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔70%的負荷保證全變電所的正常供電。
由此可得單臺主變最小容量：
 Smin＝228×0.7＝159.6MVA
 220kV變電所常用的單臺主變容量為120、150、180、240MVA。由此可選擇兩臺容量為180MVA的主變。
 9.1.5．I、II級負荷校驗：
 110kV側I、II級負荷：231×0.8×0.85÷0.85=184.8 MVA
 10kV側I、II級負荷：12.4×0.7×0.7÷0.85+0.4×0.5=7.35 MVA
 I、II級總負荷：184.8+7.35=192.15 MVA
 I、II級總負荷與主變額定容量之比：192.15/180=1.07，這樣，全部I、II級負荷超額定容量7%，滿足單臺主變長期運行要求，符合要求。
 9.1.6．所以，選擇兩臺容量為180MVA的主變，主變總容量為360MVA
 
 9.2．主變型號選擇
 9.2.1．主變主要通過高壓繞組從220側向至中、低壓繞組側傳送功率，10kV側最大功率為10.6MVA，因此，可選擇容量比為100/100/50。
 本設計主變為大型變壓器，發熱量較大，根據現階段主變散熱片制造工藝的提高，在不啟動強迫風冷的情況下，主變可帶80%負荷穩定運行，再根據變電站建在郊區，通風條件好，可選用強迫風冷卻方式。
 本變電站為地區樞紐站，擔負起整個地區電壓質量穩定的重任，因此考慮采用有載調壓變壓器。
 9.2.2．變壓器的技術參數
 根據以上條件選擇，確定采用中山ABB變壓器廠的型號為SFSZ9-180000/220的220kV三繞組有載調壓電力變壓器，具體參數如下
型號 SFSZ10-180000/220
聯接組標號 YN，yn0，d11
空載電流% 0.7
空載損耗(kw) 178
短路損耗(kw) 650
額定電壓(KV) 高壓 中壓 低壓
 220±8×1.25% 121 10.5
額定容量MVA 180 180 90
阻抗電壓％ 高－中 高－低 中－低
 14 23 7
 
型號中個符號表示意義：
從左至右
S：三相  F：風冷卻  S：三繞組  Z：有載調壓  9：設計序列號  180000：額定容量 
220：電壓等級

 第10章  短路計算
 
等值電路圖

10.1.基準值及短路點選取
10.1.1．在短路計算的基本假設前提下，選取基準容量SB = 100MVA，UB 為各級電壓平均值（230，115，10.5kV）。
10.1.2．短路點分別選取變電站的三級電壓匯流母線：220kV—d1，110kV—d2，10kV—d3。
10.2.計算各元件的電抗標幺值
10.2.1.計算系統電抗標幺值
 由原始材料可知，提供的A、B、C三系統電抗標幺值均為各電源容量為基值，需要換算成在SB=100MVA下的標幺值
 A系統：X1*＝(0.3×100)÷2000=0.015
 B系統：X2*＝(0.4×100)÷1500=0.027
 C系統：X3*＝(0.2×100)÷4000=0.005
10.2.2. 計算變壓器各繞組電抗標幺值

阻抗電壓％ 高－中 高－低 中－低
 14 23 7
10.2.2.1.各繞組等值電抗
Vs(1-2)％＝14％，Vs（1-3）％＝23％，Ｖs（2-3）％＝7％
高壓側：Vs1% = （Vs(1-2)% + Vs(1-3)%－Vs(2-3)%）
 = （14+ 23－7）
 =15
中壓側：Vs2% = （Vs(1-2)% + Vs(2-3)%－Vs(1-3)%）
  = （14+7－23）
 =－1
低壓側：Vs3% = （Vs(1-3)% + Vs(2-3)%－Vs(1-2)%）
  = （23+7－14）
 =8
10.2.2.2.各繞組等值電抗標么值為：
 高壓側：X9* = Vs1%/100×SB/SN=×＝0.083
 中壓側：X10* = Vs2%/100×SB/SN＝×＝－0.006
 低壓側：X11* = Vs3%/100×SB/SN＝×＝0.09
10.2. 3．220kV各線路等值電抗標幺值為：
 A與B之間聯絡線：X4* = XA-B×SB/UB2=0.406×60×＝0.046
 B與C之間聯絡線：X5* = XB-C×SB/UB2=0.406×80×＝0.061
 A與本站之間雙回架空線：X6* =XA×SB/UB2=×0.406×60×＝0.023
 B與本站之間單回架空線：X7* =XB×SB/UB2=0.406×40×＝0.031
 C與本站之間雙回架空線：X8* =XC×SB/UB2=×0.406×100×＝0.038
10.2. 4．將各標幺值標注在系統等值電抗圖上（附圖--）

10.3．等值網絡簡化
10.3.1．等值網絡簡化計算：
10.3.1.1．Y1*=X1*×X4*+ X4*×X6*+ X1*×X6*=0.015×0.046+0.046×0.023+0.015×0.023＝0.0021
      Y2*=X3*×X5*+ X3*×X8*+ X5*×X8*=0.005×0.061+0.005×0.038+0.061×0.038＝0.0028
 ∑Y*=+++=+++
 =37.04+32.26+18.1+15.36＝102.76
10.3.1.2．計算化簡后A、B、C各系統電抗標幺值
 X1*=
   =
   =0.038
 X2*=
   =
   =0.066
 X3*=
   =
   =0.037
10.3.1.3．兩臺主變三側電抗進行星形--三角—星形變換簡化
10.3.1.3.1兩臺主變三側等值電抗星形—三角變換
 X1-2*’=X1-2*”=0.083-0.006+=0.0715
 X1-3*’=X1-3*”=0.083+0.09+=-1.072
 X2-3*’=X2-3*”=0.09-0.006+=0.0775
10.3.1.3.2兩臺主變三側等值電抗并聯合并
 X1-2* = X1-2*’=0.036
 X1-3* = X1-3*’=-0.536
 X2-3* = X2-3*’=0.039
10.3.1.3.3兩臺主變三側等值電抗三角—星形變換
 X1*==0.042
 X2*==-0.003
 X3*==0.045
10.3.1.4．將簡化后的系統等值電抗標在圖上（附圖--）
10.3.1.4．A、B、C三系統容量相對計算容量來說為無窮大，不考慮短路電流周期分量的衰減，可將并聯電源支路進行合并：
     E==EA*=1(其中EA*= EB*= EC*，均取1)
     X*===0.0146
10.3.1.5．最終將系統等值電抗圖化簡如附圖

10.4.各短路點短路計算
10.4.1．d1點短路
 110、10kV母線側沒有電源，無法向220KV側提供短路電流，即可略去不計，等值電路可化間為圖一
則d1點短路電流標幺值為：
I d1*〞＝==68.49
換算到220kV側0秒鐘短路電流有名值
I″ = I d1*〞× =68.49× = 17.19KA
根據《電力工程電氣設計手冊》的相關規定，
遠離發電廠的地點（變電所）取電流沖擊系數Kch = 1.8，當不計周期分量的衰減時，
短路電流全電流最大有效值
Ich = ×I″ =×17.19=25.96kA
當不計周期分量衰減時，短路電流沖擊電流
ich =Kch× I″ =×1.87×I″ = 2.55× I″ = 2.55×17.19= 43.83 kA
短路容量 S = UB × I″ = ×230×17.19 =6848MVA
10.4.2．d2點短路
 如d1處短路類似， 10kV母線側因沒有電源，
無法向110kV側提供短路電流，即可略去不計，
等值電路可化簡為圖二
則短路電流
則d2點短路電流標幺值為：
I d2*〞＝==18.66
換算到110kV側0秒鐘短路電流有名值
I″ = I d2*〞× =18.66× = 9.37KA
根據《電力工程電氣設計手冊》的相關規定，
遠離發電廠的地點（變電所）取電流沖擊系數
Kch = 1.8，當不計周期分量的衰減時，
短路電流全電流最大有效值
Ich = ×I″ =×9.37=14.15kA
當不計周期分量衰減時，短路電流沖擊電流
ich =Kch× I″ =×1.87×I″ = 2.55× I″ = 2.55×14.15= 36.08 kA
短路容量 S = UB × I″ = ×115×14.15 =2848.48MVA
10.4.3．d3點短路
 如d1處短路類似，110kV母線側因沒有電源，
無法向10kV側提供短路電流，即可略去不計，等
值電路可化簡為圖三

首頁 上一頁 2 3 4 5 6 7 下一頁 尾頁 5/7/7