220kV地區(qū)變電所電氣一次初步設(shè)計(jì)梁慧媛
220kV地區(qū)變電所電氣一次初步設(shè)計(jì)梁慧媛,220kV地區(qū)變電所電氣一次初步設(shè)計(jì),梁慧媛,kv,地區(qū),變電所,電氣,一次,初步設(shè)計(jì)
華北電力大學(xué)科技學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告學(xué)生姓名: 梁慧媛 班級(jí): 電氣07k6 所在系別: 電力系 所在專業(yè):電氣工程及其自動(dòng)化 設(shè)計(jì)(論文)題目: 220kV地區(qū)變電所電氣一次初步設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師: 楊用春 2011年 3 月 20 日畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告一、結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,每人撰寫不低于2000字的文獻(xiàn)綜述。(另附)二、本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑):要解決的問題:(1)變電站電氣主接線的初步設(shè)計(jì),包括:完成主接線 ;主變壓器及站變的選擇;及其容量計(jì)算、臺(tái)數(shù)和型號(hào)的選擇;(2)初選方案的短路電流的計(jì)算;(3)主要的電氣設(shè)備的選擇;(4)母線和導(dǎo)線的選擇;(5)避雷保護(hù)的設(shè)計(jì);(6)電氣主接線圖的繪制。采用的手段:(1)認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書,并且將任務(wù)書中的內(nèi)容進(jìn)行分析;(2)對(duì)所學(xué)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)習(xí),以便順利進(jìn)行設(shè)計(jì);(3)設(shè)計(jì)過程中不清楚的地方向老師咨詢和查閱相關(guān)的資料文獻(xiàn);(4)在設(shè)計(jì)過程中要注意與同學(xué)和老師交流.三、指導(dǎo)教師意見:1 對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語:2對(duì)學(xué)生前期工作情況的評(píng)價(jià)(包括確定的研究方法、手段是否合理等方面):指導(dǎo)教師: 年 月 日文獻(xiàn)綜述一.研究的目的和意義近幾年來,隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,電力工業(yè)的騰飛,但是電力生產(chǎn)過程有別于其他工業(yè)生產(chǎn)過程,要求其供需嚴(yán)格保持其動(dòng)態(tài)平衡,一旦失去平衡生產(chǎn)過程就會(huì)收到破壞,甚至造成電力系統(tǒng)的瓦解,無法維持正常供電。因此,人們對(duì)電力的認(rèn)識(shí)越來越重視,用電已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的重要因素。而變電站是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,它擔(dān)負(fù)著變換電壓的等級(jí)、分配電能、調(diào)整電壓等作用,對(duì)電力的生產(chǎn)和分配有著舉足輕重的作用。但現(xiàn)實(shí)中由于隔離開關(guān)和斷路器較多,線路復(fù)雜,以及人為因素經(jīng)常會(huì)造成誤操作而引起更大的事故,因此,如何防止變電站的誤操作已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。為適應(yīng)我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,各地區(qū)都在研究和興建一系列的用配電裝置,此外還需要緊密結(jié)合我國的基本國情,從電力系統(tǒng)全局著眼,需要設(shè)計(jì)出一系列負(fù)荷我國各地區(qū)的用以地區(qū)供電的變電站,來協(xié)調(diào)各專業(yè)系統(tǒng)和各個(gè)階段有關(guān)的各項(xiàng)任務(wù),以求得為國民經(jīng)濟(jì)各部門和人民的生活提供充足、可靠和高質(zhì)量的電能。本次課題設(shè)計(jì)就是根據(jù)電力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀,根據(jù)已有的生產(chǎn)條件,結(jié)合實(shí)際情況,選用了一套系統(tǒng)擬建設(shè)一座220kV的地區(qū)變電所。本次設(shè)計(jì)不僅可以達(dá)到熟練掌握變電站的相關(guān)知識(shí)的目的,而且通過設(shè)計(jì)過程,不但可以進(jìn)一步鞏固專業(yè)課的有關(guān)內(nèi)容,而且還可以拓寬知識(shí)面,增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力和變電站設(shè)計(jì)的能力,為大學(xué)生進(jìn)入社會(huì)工作奠定了一個(gè)好的基礎(chǔ)。同時(shí),通過運(yùn)用這些知識(shí),可以對(duì)能源、發(fā)電、變電和輸電等電氣部分的概念和相關(guān)設(shè)備有更加直接具體的了解。二. 國內(nèi)外研究進(jìn)展與現(xiàn)狀電力系統(tǒng)的變電站可以分為發(fā)電廠的變電站和電力網(wǎng)的變電站兩大類。而電力網(wǎng)的變電站又可分為樞紐變電站、區(qū)域變電站、配電變電站。常規(guī)變電站的組成裝置不僅功能不同,實(shí)現(xiàn)的原理和技術(shù)也完全不同,因而長(zhǎng)期以來形成了不同的專業(yè)和相應(yīng)的技術(shù)管理部門。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國電力需求急速增長(zhǎng),由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和人民生活水平的提高,使得電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,高電壓、大機(jī)組、長(zhǎng)距離輸電、電網(wǎng)互聯(lián)的趨勢(shì),使得電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,各級(jí)調(diào)度中心要求獲得更多的信息,以便及時(shí)掌握電網(wǎng)和變電站的情況。變電站便發(fā)展到采用無人值班管理模式,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,減少人為誤操作的可能性,從而提高運(yùn)行的可靠性。當(dāng)今變電所的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)完善。通過電力系統(tǒng)科技規(guī)劃及其電網(wǎng)建設(shè)與改造工程的實(shí)施,改善了電力系統(tǒng)布局,提高了電網(wǎng)的供電能力和自動(dòng)化水平,降低了電網(wǎng)損耗,很大程度上改變了電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不盡合理,網(wǎng)架薄弱,多數(shù)縣級(jí)電網(wǎng)為單電源供電,中低壓線路供電半徑過長(zhǎng)的不合理局面。各地區(qū)變電所 的供電能力、安全性、可靠性及電能質(zhì)量水平都獲得了較大幅度的提高。電網(wǎng)中變電所的裝備水平和科技含量明顯提高。電力系統(tǒng)大力推廣新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新工藝,取得了顯著效果。節(jié)能型配電變壓器占有率達(dá)95.5%以上,35kV 及以上電壓等級(jí)有載調(diào)壓主變壓器占有率達(dá)到60%以上;實(shí)現(xiàn)開關(guān)無油化的35 kV及以上變電所占有率達(dá)到58.8%;微機(jī)保護(hù)和綜合自動(dòng)化裝置占有率達(dá)90%以上,無人值班的35 kV及以上變電所占有率達(dá)49.5%;35 kV及以上小型化變電所占有率達(dá)25.6%;推廣使用了782個(gè)35 kV箱式變電所;非晶合金配電變壓器和調(diào)容配電變壓器得到了應(yīng)用;基本淘汰了高耗能配電變壓器、過勵(lì)磁變壓器、鋁線圈變壓器、多油開關(guān)、閥型避雷器、電磁型保護(hù)裝置。 通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。隨著通信技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字化變電技術(shù)得到了快速發(fā)展,從1995年德國提出制定IEC61850的設(shè)想開始,我國就一直關(guān)注IEC61850的發(fā)展。自2000年起將其轉(zhuǎn)化為工作重點(diǎn)之一。2006年以來,相繼有采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站投入運(yùn)行,從110kV到550kV,從單一廠家到多家集成。它的特征主要是:一次設(shè)備智能化;二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化;符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。即數(shù)字化變電站內(nèi)的全部信息做到數(shù)字化,信息傳遞實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化,通信模型達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化,使得各種設(shè)備和功能能共享同一的信息平臺(tái)。這使得數(shù)字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)簡(jiǎn)便性方面均比常規(guī)的變電站有大幅度的提升。對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的各方面發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。目前,國內(nèi)各網(wǎng)省公司都進(jìn)行了數(shù)字化變電站試點(diǎn),數(shù)字化變電站試點(diǎn)已經(jīng)較為充分,且國內(nèi)對(duì)數(shù)字化變電站工程實(shí)踐的探索正在縱向深入發(fā)展。未來,在智能電網(wǎng)建設(shè)的大背景下,數(shù)字化變電站的快速發(fā)展將是必然趨勢(shì),但也要與電子通信技術(shù)的發(fā)展緊密聯(lián)合。 三.參考文獻(xiàn)1 范錫普.發(fā)電廠電氣部分.水利電力出版社,19952 李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析.中國電力出版社,19953 華田生.發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)備的運(yùn)行.中國電力出版社,20004 戈東方.電力工程電氣設(shè)備手冊(cè) 電氣一次部分.中國電力出版社,19895 熊信銀.發(fā)電廠電氣部分.中國電力出版社,20046 陳衍.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析.中國電力出版社,19957 周澤存等.高電壓技術(shù).中國電力出版社,20058 曹繩敏.電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料.水利電力出版社,19959 電力工業(yè)部電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè).中國電力出版社,199810 卓樂友.電力工程電氣設(shè)計(jì)200例.中國電力出版社,2004 11 雷振山.中小型變電所實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè).中國水利水電出版,200012 華智明.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)計(jì)算.重慶大學(xué)出版社,1996華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文) 題 目 220kV地區(qū)變電所電氣 一次初步設(shè)計(jì)系 別電力工程系專業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化07k6班學(xué)生姓名梁慧媛指導(dǎo)教師楊用春二一一年六II220kV地區(qū)變電所電氣一次初步設(shè)計(jì)摘 要隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起,對(duì)電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況、供電的可靠性指標(biāo)也日益提高。為了保證供配電要求,供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要越來越全面、系統(tǒng),而供電系統(tǒng)的核心部分是變電所,因此設(shè)計(jì)和建造一個(gè)安全、經(jīng)濟(jì)的變電所是極為重要的。本文針對(duì)220kV變電所的特點(diǎn),闡述了220kV變電所的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)步驟,并進(jìn)行了相關(guān)的計(jì)算和校驗(yàn)。本次所設(shè)計(jì)的變電站是地區(qū)變電站,變電站最后規(guī)模:容量為2120MVA,容量比為100/100/50,采用三相三繞組有載調(diào)壓變壓器。220kV側(cè)本期進(jìn)線有2回,110kV本期出線6回,10kV出線,本期8回,主接線形式為220kV主接線采用雙母線接線,110kV主接線采用雙母線接線,10kV采用單母線分段接線。本變電站配電裝置為:220kV、110kV采用改進(jìn)半高型配電裝置,10kV采用屋內(nèi)成套配電裝置,220kV及110kV均采用斷路器單列布置。本次設(shè)計(jì)論文是以我國現(xiàn)行的各有關(guān)規(guī)范規(guī)程等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),所設(shè)計(jì)的是一次初步設(shè)計(jì),根據(jù)任務(wù)書提供原始資料,參照有關(guān)資料及書籍,對(duì)各種方案進(jìn)行比較而得出。文中介紹的220kV變電站的設(shè)計(jì)方法、思路及新技術(shù)的應(yīng)用可以作為相關(guān)設(shè)計(jì)的理論指導(dǎo)。關(guān)鍵詞:變電站;設(shè)計(jì)方法;電氣主接線;配電裝置 DESIGN OF THE 220kV SUBSTATIONAbstractWith the economic development and the modern industry developments of quick rising, it also increases seriously to the dependable index of the economic condition. In order to guarantee the power supply requirements,the design of the power supply system should become more and more completely and systematic. Because the power supply system,s hard core is a transformer substation, designing and constructing a security and economical transformer substation is great importance.The text aims at the characteristics of the 220 kV substations, elaborates design way of thinking, designs step of the 220 kV substation and carries on the related calculation. This time designs the transformer substation is the local transformer substation. The transformer substation final scale: The capacity is 2*120MVA, the capacity changes into 100/100/50, uses three-phase three-winding on-load tap-changing transformer. The 220kV side that issue comes beyond a line has 2, the 110kV which issue goes beyond 6 lines, the 10kV going beyond a line, this issue 8, the main wiring form is 220kV main wiring useing the double bus segment connecting. 110kV and the 10kV uses the single bus bar partition wiring. This transformer substation power distribution equipment is: 220kV, 110kV use improved half-power distribution unit, 10kV use house set within power distribution equipment, 220kV and 110kV use the circuit breaker single row arrangement.This basis of the design is our country present technical standards and each related standard regulations and so on, designs is a preliminary design, provides the firsthand information according to the project description, the reference pertinent data and the books, carries on the comparison to each kind of plan to obtain.The text introduces the design method on way of thinking and new technique of the 220 kV substations which can be the theories of related design.Keywords: substation; method of design; Electrical main wiring; supply and distribution electricity目 錄摘 要IAbstractII目 錄11 前言12 變電站的原始資料分析12.1 變電站的類型12.2 變電站的電壓等級(jí)12.3 負(fù)荷情況12.4 進(jìn)出線情況12.5 系統(tǒng)情況12.6 環(huán)境條件13 變電站的設(shè)計(jì)23.1 電氣主接線的選擇23.1.1 電氣主接的線設(shè)計(jì)要求23.1.2 電氣主接線設(shè)計(jì)原則23.1.3 設(shè)計(jì)主接線的基本要求23.2 主接線方式的初步選擇33.2.1 幾種主接線方式簡(jiǎn)介33.2.2 選擇初步設(shè)計(jì)方案53.3 主變壓器臺(tái)數(shù),容量及形式的選擇93.3.1 概述93.3.2 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇103.3.3 主變壓器容量的選擇103.3.4 主變壓器型式的選擇103.3.5 主變壓器確定124 變電站短路電流計(jì)算134.1 概述134.2 短路電流計(jì)算的目的134.3 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定134.4 短路電流計(jì)算基準(zhǔn)值144.5 短路電流計(jì)算步驟144.6 短路電流計(jì)算145 變電站電氣設(shè)備的選擇175.1 概述175.2 斷路器的選擇185.2.1 概述18475.2.2 斷路器的選擇計(jì)算185.3 隔離開關(guān)的選擇205.4 高壓熔斷器的選擇225.5 互感器的選擇235.5.1 概述235.6 母線的選擇265.6.1 概述265.6.2 母線的選擇計(jì)算265.7.1 絕緣子選擇條件285.7.2 絕緣子選擇285.8 穿墻套管的選擇295.9 避雷器的選擇295.9.1避雷器的選擇條件295.9.2避雷器的選擇305.10 最佳方案的確定315.10.1 概述315.10.2 計(jì)算綜合投資315.10.3 計(jì)算年運(yùn)行費(fèi)用325.11 無功補(bǔ)償及補(bǔ)償裝置的選擇335.11.1 概述335.11.3 補(bǔ)償裝置容量的選擇356 電氣總平面布置及配電裝置的選擇366.1 概述366.2 電氣總平面布置407 變電站的保護(hù)設(shè)計(jì)427.1 防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)427.2 避雷針的配置原則427.3 變電站的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)42結(jié)論44參考文獻(xiàn)45致謝461 前言 近年來,隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),用電也成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一,各地都在興建一系列的供配電裝置。變電站的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)行的根本任務(wù),是在國家發(fā)展計(jì)劃的統(tǒng)籌規(guī)劃下,合理的開發(fā)和利用能源,用最少的支出(含投資和運(yùn)行成本)為國民經(jīng)濟(jì)各部門和人民生活提供充足、可靠和高質(zhì)量的電能。變電站由發(fā)、送、變、配等不同環(huán)節(jié)以及相應(yīng)的通信、安全自動(dòng)、繼電保護(hù)和調(diào)度自動(dòng)化等系統(tǒng)組成,它的形成和發(fā)展,又經(jīng)歷了規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行等不同階段。但現(xiàn)代變電站是一個(gè)十分龐大而又高度自動(dòng)化的系統(tǒng),在各個(gè)專業(yè)系統(tǒng)之間和各個(gè)環(huán)節(jié)之間,既相互制約又能在一定條件下相互支持和互為補(bǔ)充。為了適應(yīng)我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),需要密切結(jié)合我國的實(shí)際條件,從電力系統(tǒng)的全局著眼,瞻前顧后,需要設(shè)計(jì)出一系列的符合我國各個(gè)地區(qū)的用以供電的變電站,用以協(xié)調(diào)各專業(yè)系統(tǒng)和各階段有關(guān)的各項(xiàng)工作,以求取得最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合效益。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的就在于進(jìn)一步鞏固和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力,達(dá)到理論與實(shí)際相聯(lián)系,使所學(xué)過的專業(yè)知識(shí)具體化、形象化。本次設(shè)計(jì)可作為對(duì)所有專業(yè)課程的一次綜合能力考核。內(nèi)容為220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì),并根據(jù)變電所設(shè)計(jì)的基本原理設(shè)計(jì),務(wù)求掌握常規(guī)變電所的電氣一次系統(tǒng)的原理及設(shè)計(jì)過程。通過對(duì)原始資料的分析、主接線的選擇及比較、短路電流的計(jì)算、主要電器設(shè)備的選擇及校驗(yàn)、線路圖的繪制以及避雷器、避雷針的選擇等步驟、最終確定了220kV變電站所需的主要電器設(shè)備、主接線圖以及變電站防雷保護(hù)方案。2 變電站的原始資料分析2.1 變電站的類型220kV地區(qū)變電所2.2 變電站的電壓等級(jí)220/110/10 kV2.3 負(fù)荷情況110kV側(cè):最大100MW,最小80MW, 5300小時(shí), 0.9010 kV側(cè):最大23MW,最小18MW, 5200小時(shí), 0.852.4 進(jìn)出線情況220kV側(cè):進(jìn)線2回; 110kV側(cè):出線6回;10kV側(cè):出線8回(電纜)2.5 系統(tǒng)情況1)系統(tǒng)經(jīng)雙回線(LGJ240/30km)給變電所供電;2)220kV母線電壓滿足常調(diào)壓要求;3)220kV母線短路電流標(biāo)幺值為25(SB=100MVA);4)110kV和10kV線路對(duì)端無電源。2.6 環(huán)境條件1)最高溫度40C,最低溫度-25C,年平均溫度20C;2)土壤電阻率 0.93)二次額定電壓選擇電壓互感器的二次側(cè)額定電壓通常是供額定電壓為100V的儀表和繼電器的電壓繞組使用,應(yīng)滿足保護(hù)和測(cè)量使用標(biāo)準(zhǔn)儀表的要求,電壓互感器二次側(cè)額定電壓可按表5-11擇:表5-11 電壓互感器二次側(cè)額定電壓接 線型 式電網(wǎng)電壓(kV)型 式二次繞組電壓(kV)接成開口三角形輔助繞組電壓(kV)一臺(tái)PT不完全星形接 線方式335單相式100無此繞組Yo/ Yo/110J500J單相式100/100360單相式100/100/3315三相五柱式100100/3(相)4)電壓互感器的種類和形式電壓互感華北電力大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書所在院系 電力工程系 專業(yè)班號(hào) 電氣07k6 學(xué)生姓名 梁 慧 媛 指導(dǎo)教師簽名 審批人簽字 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目 220kV地區(qū)變電所電氣一次初步設(shè)計(jì) 2011年 月 日 一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)主要內(nèi)容1. 根據(jù)原始資料選擇57種合理的電氣主接線;2. 進(jìn)行初步技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較,選擇兩種較好的電氣主接線;3. 選擇主變壓器的容量和型號(hào);4. 計(jì)算兩種主接線的短路電流;5. 根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果選擇電氣設(shè)備;6. 通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定最佳方案;7. 防雷及接地系統(tǒng)設(shè)計(jì);8. 屋內(nèi)外配電裝置設(shè)計(jì)和總平面布置;9. 繪制圖紙:電氣主接線、電氣總平面布置、防雷與接地各一張,配電裝置斷面圖 34 張。二、 基本要求1. 收集并整理、分析各種資料,撰寫開題報(bào)告;2. 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容;3. 提交畢業(yè)論文一份,畢業(yè)論文的撰寫應(yīng)符合華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)規(guī)定、規(guī)范的要求;4. 翻譯一篇不少于3000漢字的外文文獻(xiàn),翻譯資料作為附錄與論文一起裝訂成冊(cè)。三、設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度序號(hào)設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱完成時(shí)間備注1查閱文獻(xiàn)、撰寫文獻(xiàn)綜述、完成開題報(bào)告2011.3.72周2電氣主接線和主變壓器的選擇與論證2011.4.32周3短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備選擇及最終方案確定2011.4.294周4防雷及接地系統(tǒng)、屋內(nèi)外配電裝置設(shè)計(jì),總平面布置2011.6.53周5撰寫論文設(shè)計(jì)答辯2011.6.192周設(shè)計(jì)(論文)完成時(shí)間:2011 年 6 月 19 日四、原始數(shù)據(jù)1變電站類型:220kV地區(qū)變電所2電壓等級(jí):220 / 110 / 10 kV2負(fù)荷情況:110 kV側(cè):最大100MW,最小80MW,Tmax = 5300小時(shí),cos = 0.9010 kV側(cè):最大23MW,最小18 MW,Tmax = 5200小時(shí),cos = 0.853出線情況:220kV:2回,110kV:6回,10kV:8回(電纜)4系統(tǒng)情況:(1)系統(tǒng)經(jīng)雙回線(LGJ-240/30km)給變電所供電 (2)系統(tǒng)220kV母線電壓滿足常調(diào)壓要求,(3)系統(tǒng)220kV母線短路電流標(biāo)幺值為25(SB = 100 MVA)(4)110kV和10kV對(duì)端無電源5環(huán)境條件:(1)最高溫度40 ,最低溫度 -25 ,年平均溫度 20 (2)土壤電阻率 400歐米(3)當(dāng)?shù)乩妆┤?5日/年五、參考資料及文獻(xiàn)1發(fā)電廠電氣部分 華中工學(xué)院2發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)參考資料 天津大學(xué) 3電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)(1-4分冊(cè)) 東北西北電力設(shè)計(jì)院4發(fā)電廠變電所電氣主接線和布置 西北電力設(shè)計(jì)院5發(fā)電廠變電所電氣主接線設(shè)計(jì) 西安交通大學(xué)華 北 電 力 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)附 件外 文 文 獻(xiàn) 翻 譯學(xué) 號(hào): 071901010714 姓 名: 梁 慧 媛 所在系別: 電力工程系 專業(yè)班級(jí): 電氣07K6 指導(dǎo)教師: 楊用春 原文標(biāo)題: Integration of the Premium Power Supply on Electric Power System2011年 3 月 26 日電力系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)供電整合漢城國立大學(xué)電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院同濟(jì)大學(xué)電氣工程教研室摘要這篇論文描述的是與電力系統(tǒng)相聯(lián)系的分布式發(fā)電系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)主要作用,一是提供給用戶可靠的電能,二是通過諧波和電壓等因素改善電能質(zhì)量。這個(gè)系統(tǒng)通過并聯(lián)逆變器連接,因?yàn)槟孀兤髂苡行У目刂戚敵鲭妷汉碗娏?。并?lián)逆變器能夠?yàn)橛脩籼峁╇娔埽⒈3种C波電流流入電力系統(tǒng),因?yàn)樵撟冾l器可以彌補(bǔ)電壓的改變,如電壓的凹陷,涌流,中斷等。由于分布式發(fā)電系統(tǒng)與電力系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行,所以它必須能夠解決電力系統(tǒng)的擾動(dòng)問題??紤]到系統(tǒng)保護(hù)、孤島和電能質(zhì)量,本文提出了包括并聯(lián)運(yùn)作模式,過渡模式和獨(dú)立運(yùn)作模式的分散型發(fā)電模式。使用這種控制模式,能夠保證將高質(zhì)量的電能輸送給該站點(diǎn)的負(fù)荷。關(guān)鍵詞:分布式發(fā)電;互聯(lián);逆變器;電能質(zhì)量;優(yōu)質(zhì)電能;功率補(bǔ)償;PSCAD/EMTDC一.簡(jiǎn)介一些研究預(yù)計(jì),分布式發(fā)電(DG)的可能在今后的電力系統(tǒng)中發(fā)揮的重要作用,因?yàn)樗梢越鉀Q縱向構(gòu)成的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中存在的問題1 -3。例如,當(dāng)傳輸系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí),可以通過相關(guān)的分布式發(fā)電系統(tǒng)給本地負(fù)載供電。分布式發(fā)電系統(tǒng)可以減少傳輸中電能損耗和高電壓設(shè)備的費(fèi)用。他們還可以通過使用可再生能源,例如風(fēng)能,太陽能,生物量或熱量,而不是化石燃料來保護(hù)環(huán)境。此外,如果逆變器接口與分布式發(fā)電配合,它可以有效的提高電能質(zhì)量,因?yàn)榕c旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)相比,逆變器的接口可以有效的控制輸出電壓和電流的波形4 5。大部分分布發(fā)電系統(tǒng)為了克服自己發(fā)電能力的缺陷,便與電力系統(tǒng)(EPS)互聯(lián)配合使用。與電力系統(tǒng)互聯(lián)分布式發(fā)電系統(tǒng)與獨(dú)立的發(fā)電系統(tǒng)相比,可以提供具有穩(wěn)定的頻率和電壓的更加可靠的電能。然而,當(dāng)電力系統(tǒng)或者當(dāng)?shù)氐墓╇娤到y(tǒng)發(fā)生故障時(shí),分布式發(fā)電可能會(huì)影響繼電器動(dòng)作,工作人員的安全和大部分用戶6 7。幾項(xiàng)研究提出了接口逆變器,因?yàn)樗鼘?duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電能力的提高有多種功效。這些系統(tǒng)通常使用并聯(lián)逆變器,有效地使電力系統(tǒng)受到小的波動(dòng)時(shí)還能提供電能。而且,當(dāng)用來處理最頻繁發(fā)生的電壓驟降問題時(shí),該系列變頻器比并聯(lián)逆變器更有效。因此,使用并聯(lián)和串聯(lián)逆變器一起配合使用來提高分布式發(fā)電的性能。本文介紹了由變頻器和并聯(lián)逆變器構(gòu)成的逆變的分布式發(fā)電系統(tǒng),稱之為優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)。此外,本文提出了優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)的整體工作模式,包括逆變器的控制和保護(hù)。擬議工作模式的績(jī)效是通過PSCAD/EMTDC來進(jìn)行模擬和評(píng)估的。二優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)配置優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)有兩個(gè)主要目標(biāo):一是即使發(fā)生故障時(shí)也能給用戶提供可靠的電能,二是有效的控制諧波和電壓波動(dòng),提高站點(diǎn)負(fù)荷的電能質(zhì)量。該系統(tǒng)可以提供給其站點(diǎn)負(fù)荷可靠的電能和正弦電壓。圖描繪了所提出的優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)的配置,其包括電源,交流到直流整流器,直流母線,跨系固態(tài)斷路器(單邊帶),串并聯(lián)逆變器,及其相應(yīng)的變頻器旁路開關(guān)。此系統(tǒng)可以利用不同種類的能源,如風(fēng)力或太陽能,燃料電池,內(nèi)燃機(jī)等。本文采用柴油發(fā)電機(jī)作為能量來源,它是最便宜的備用能源之一。電功率電源產(chǎn)生的能量?jī)?chǔ)存在大容量的直流母線中。直流母線還可以用來緩沖柴油發(fā)電機(jī)和逆變器。該優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)的整體功能是實(shí)現(xiàn)是通過控制串并聯(lián)逆變器。該串聯(lián)變頻器可以補(bǔ)償像電壓驟降和中斷一樣的電壓變化。由于電源,該串聯(lián)變頻器可有效地恢復(fù)電壓事件,而像動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)等串聯(lián)補(bǔ)償器在電壓和額定功率方面是有限制的。因此,并聯(lián)逆變器的連接點(diǎn)電壓總是可以保持穩(wěn)定的并聯(lián)逆變器可以將電能供應(yīng)給客戶,并且補(bǔ)償諧波電流。該優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)具有兩個(gè)開關(guān),跨系固態(tài)斷路器開關(guān)和串聯(lián)變頻器旁路開關(guān)??缦倒虘B(tài)斷路器之間安裝有兩個(gè)逆變器。如果電力系統(tǒng)發(fā)生了嚴(yán)重故障,則跨系固態(tài)斷路器將會(huì)打開,以防止任何電能的衰減和意外孤島的產(chǎn)生。在正常條件下,該串聯(lián)變頻器的旁路開關(guān)斷開串聯(lián)變頻器,通過關(guān)閉旁路電路,來便減少串聯(lián)變頻器和注入變壓器的電能損失。只有當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生電壓波動(dòng)時(shí),旁路開關(guān)才打開。三優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行模式例如,在某一時(shí)刻,如果分布式發(fā)電總的輸出功率比它的站點(diǎn)的負(fù)載大,那么多余的電力可以流入電力系統(tǒng)。如果設(shè)備允許反向功率流入,并根據(jù)功率的大小支付合理的價(jià)格,這將對(duì)那些擁有小型發(fā)電設(shè)備的獨(dú)立發(fā)電商有很大的幫助。然而,當(dāng)線路和變壓器發(fā)生故障時(shí),并聯(lián)運(yùn)行將會(huì)給電力系統(tǒng)帶來一些問題,如干擾保護(hù)設(shè)備的協(xié)調(diào)動(dòng)作和給送電系統(tǒng)帶來不可預(yù)知的麻煩。因此,需要確定對(duì)各種穩(wěn)健的運(yùn)行策略以適應(yīng)電力系統(tǒng)的各種運(yùn)行狀態(tài)。要確定運(yùn)行方式,本文對(duì)其假設(shè)條件如下。1).電壓和頻率是正常的,并且正常狀態(tài)時(shí)穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。也就是說,整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行在正常狀態(tài)下沒有異常狀態(tài)。2).分布式發(fā)電在正常情況下,可以提供反向功率給電力系統(tǒng)。3). 當(dāng)分布式發(fā)電添加到線路上時(shí),電力系統(tǒng)供電絕不能出現(xiàn)任何降落,并且分布型發(fā)電不得供應(yīng)故障電流。4). 分布型發(fā)電不能給電能功率損失嚴(yán)重的能量孤島供電。 特別是,如果發(fā)電廠使用自動(dòng)重合器,分布式發(fā)電系統(tǒng)通電合閘操作前應(yīng)停止向電力系統(tǒng)供電。在這種情況下,本文提出三種工作模式:并行運(yùn)作模式,獨(dú)立運(yùn)作模式和過渡模式。1).并行操作模式:當(dāng)電力系統(tǒng)不發(fā)生故障時(shí),優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)與電力系統(tǒng)互聯(lián)并行并且共同發(fā)送負(fù)載所需求的功率。在這種模式下,優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)除了給其站點(diǎn)的負(fù)載供電,還可以提供多余的電力到電力系統(tǒng)。此外,優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)還可以解決電壓不平衡、諧波等問題,從而提高電能質(zhì)量。2).獨(dú)立操作模式:當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生一些嚴(yán)重的永久性故障或上級(jí)保護(hù)裝置跳閘時(shí),回造成永久的孤島,為了保護(hù)和安全優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)不應(yīng)該給電力系統(tǒng)供電。在這種模式下,優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)通過斷開與電力系統(tǒng)分離并且負(fù)責(zé)向其電網(wǎng)負(fù)荷送電。3).過渡模式:該轉(zhuǎn)換模式是在并行和獨(dú)立運(yùn)行模式之間進(jìn)行調(diào)整。如果電力系統(tǒng)發(fā)生故障,優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)在這個(gè)模式下運(yùn)行,而不是獨(dú)立運(yùn)作模式直接動(dòng)作。如果故障持續(xù)時(shí)間超過某一固定時(shí)間即過渡臨界時(shí)間(Ttr),運(yùn)行模式將切換到獨(dú)立運(yùn)作模式。在過渡模式,優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)使跨系固態(tài)斷路器保持在關(guān)閉狀態(tài),并通過串聯(lián)變頻器恢復(fù)損耗的電壓。它提供給站點(diǎn)負(fù)荷所需要的精確的功率,并防止逆功率流入的電力系統(tǒng)。即使地區(qū)電力系統(tǒng)和分布式發(fā)電系統(tǒng)與電力系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行,但在這種模式下,通過相互配合的斷路器,可以保證優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)的公共點(diǎn)電壓和電力系統(tǒng)不受影響。但是,如果優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)提供的電能和電網(wǎng)的負(fù)載功率的要求不一樣,優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)的電能可能會(huì)流入電力系統(tǒng)線路上。因此,如果故障持續(xù)不斷,因此,如果故障持續(xù)不斷,優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)在過渡臨界時(shí)間之后 切換到獨(dú)立的運(yùn)作模式。獨(dú)立運(yùn)作模式和過渡模式的主要區(qū)別在于當(dāng)?shù)仉娏W(wǎng)絡(luò)的是否從電力系統(tǒng)分離開。在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),如果不瞬時(shí)切除對(duì)負(fù)載電路是有利的。首先,優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)換模式下,只能提供正常電壓和下降電壓之間的電壓差,而應(yīng)該系統(tǒng)在獨(dú)立運(yùn)行模式下會(huì)供應(yīng)全部的正常電壓。這實(shí)際上意味著,優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)可以節(jié)省電能。其次,優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)可以減少跨系固態(tài)斷路器動(dòng)作時(shí)其切換開關(guān)的噪聲。特別是,由于保護(hù)裝置的自動(dòng)重合閘動(dòng)作,配電系統(tǒng)會(huì)有一個(gè)短暫電壓波動(dòng) 。當(dāng)有短暫波動(dòng)時(shí),優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)需要保持與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的連接,因?yàn)楸Wo(hù)裝置可以瞬時(shí)解除這些干擾。從理論上講,優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)的逆變器可控制分流逆變器接口的電壓和電流,以防止故障電流入電力系統(tǒng)。因此,在過渡模式,可以使優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)的逆變器對(duì)電力系統(tǒng)沒有影響。然而,在保護(hù)裝置重合閘動(dòng)作前,將優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)從電力系統(tǒng)中分離出去是安全的。目前,最大分離時(shí)間已被確定為0.5秒8。在這個(gè)文件中,最大分離時(shí)間定義過渡臨界時(shí)間。優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行模式如圖2所示。優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)在正常狀態(tài)下運(yùn)行在 并聯(lián)運(yùn)行模式,如果有些電壓事件發(fā)生,其運(yùn)行模式切換到過渡模式。為了防止電能逆流流入電力系統(tǒng)的電源,優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)該不斷的衡量所有站點(diǎn)的負(fù)載功率。如果電壓?jiǎn)栴}在過渡臨界時(shí)間內(nèi)不能被清除,它的模式將切換到獨(dú)立運(yùn)作模式。有一種像孤島的運(yùn)行模式,在這種模式下系統(tǒng)可以從并行運(yùn)作模式直接切換到獨(dú)立的運(yùn)作模式。過去已經(jīng)有一些關(guān)于如何檢測(cè)孤島案件的研究89。本文采用優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)獲取上級(jí)保護(hù)裝置狀態(tài)信息這種直接的方法。四. 優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)部件的控制方案優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)的控制對(duì)象見表1。每種模式的主要職能的執(zhí)行可以由優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)的組成部分復(fù)合控制。表1.每個(gè)運(yùn)行模式的控制對(duì)象運(yùn)行模式主要功能并行運(yùn)行模式控制電能控制電能質(zhì)量過渡模式抑制逆功率控制電能質(zhì)量獨(dú)立運(yùn)行模式控制電壓控制降落當(dāng)直流母線上的兩個(gè)用逆變器中儲(chǔ)存的能量來完成的優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)的功能時(shí),直流母線電壓下降。電源的主要作用是提供電能給直流母線。如果電源供給的直流母線電壓不斷下降,兩個(gè)逆變器將可以對(duì)其控制的對(duì)象進(jìn)行控制。圖。3描述了逆變器控制電路的配置和相互間的斷路器的配合。該串聯(lián)變頻器的主要功能當(dāng)連接點(diǎn)的電壓突然變化時(shí)補(bǔ)償負(fù)載電壓。具體來說,該串聯(lián)逆變器注入負(fù)載的參考電壓和故障電壓的電壓差。因此,負(fù)載電壓可以一直保持平衡的正弦波。在并聯(lián)運(yùn)行方式,分流逆變器應(yīng)根據(jù)用戶需要控制輸出功率應(yīng)和消除諧波電流。在過渡模式,分流逆變器應(yīng)該禁止逆功率進(jìn)入電力系統(tǒng)以及消除諧波電流。在獨(dú)立工作模式下,并聯(lián)逆變器應(yīng)控制負(fù)載電壓并按照電力負(fù)荷需求供電。本文采用瞬時(shí)功率理論來控制并聯(lián)逆變器。該串并聯(lián)逆變器的詳細(xì)控制原理如圖10所示。該連接繼電器的基本功能有欠壓保護(hù)(27),過壓保護(hù)(59),高頻保護(hù)(81/ U)和超高頻保護(hù)(81/ 0)等,繼電器功能如3圖所示。除了基本保護(hù)功能外,它有一種可以改變時(shí)間延遲函數(shù)的模式,其運(yùn)行模式說明如圖2所示。五.模擬結(jié)果對(duì)于配電系統(tǒng)模擬測(cè)試如圖4所示,它是通過利用PSCAD / EMTDC仿真的。測(cè)試系統(tǒng)的參數(shù)列于表2。具體情況如下。1).0.05.0秒:電力系統(tǒng)供應(yīng)所有的負(fù)載,優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)不工作。2).5.06.0秒:優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)開始運(yùn)行在并聯(lián)運(yùn)行模式下供應(yīng)20千瓦的電能。由于網(wǎng)站負(fù)荷功率需求為10千瓦,因此有10千瓦的逆功率將流入電力系統(tǒng)。3). 6.0秒:電力系統(tǒng)出現(xiàn)單相對(duì)地故障。這時(shí),優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)將遭受電壓驟降并改變其運(yùn)作模式到過渡模式。4). 6.06.3秒:優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)恢復(fù)丟失的電壓,以保持負(fù)載電壓。為了防止逆功率產(chǎn)生,優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)降低輸出功率到站點(diǎn)負(fù)荷需要的10千瓦。5). 6.3秒:保護(hù)裝置在6.3秒時(shí)切除故障。因此,可以清除故障并使優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)回到并聯(lián)運(yùn)行方式。表二.分配系統(tǒng)的參數(shù)組件參數(shù)變壓器繞線比:22.9kV/380V額定容量:lMVA阻抗:10線(鋼芯鋁絞線)正序阻抗: 3.86+ j7.42歐姆/公里零序阻抗: 9.87+ j22.68歐姆/公里(基數(shù)100MVA)直流母線電容:3300uF額定電壓:700V柴油發(fā)電機(jī)額定容量:30千瓦額定電壓:380V負(fù)荷線性負(fù)載:10kW,3.3kVar非線性負(fù)載:5kVA(只案例三)圖5(c)和圖6(c)中優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)提供恒定功率。在故障時(shí),優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)防止逆功率流入,并補(bǔ)償負(fù)荷電壓。因此,保證了有可靠的電能輸送到該網(wǎng)站負(fù)荷。六.結(jié)論為了維護(hù)電能質(zhì)量和提供替代能源,本文提出了利用逆變器接口的分布式發(fā)電稱為優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)。優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)使逆變器和柴油發(fā)電機(jī)等部件相互配合,以致整個(gè)系統(tǒng)可以有效地控制了當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)系統(tǒng)。本文提出的運(yùn)行模式,包括并聯(lián)運(yùn)行模式,過渡模式和獨(dú)立的運(yùn)作模式。根據(jù)這種運(yùn)行作和控制方案,優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)將可以給用戶提供高品質(zhì)的電能并且對(duì)電力系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生任何不良影響。優(yōu)質(zhì)電能供應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行和主要功能是通過仿真驗(yàn)證的。鳴謝這項(xiàng)工作得到了隸屬于韓國電氣工程與科學(xué)研究院,且由韓國電力公司資助的00-JEON-01分部 的支持。12
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220kV地區(qū)變電所電氣一次初步設(shè)計(jì)
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