110kV变电站一次部分设计 毕业论文.doc
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1、目 录 摘 要(3) 概 述 (4) 第一章 电气主接 线(6) 11 110kv 电气主接 线(7) 12 35kv 电气主接线 (8) 13 10kv 电气主接 线(10) 14 站用变接线 (12) 第二章 负荷计算及变压器选择 (13) 21 负荷计算 (13) 22 主变台数、容量和型式的确定 (14) 23 站用变台数、容量和型式的确 1 定(16) 第三章 最大持续工作电流及短路电流的计算 (17) 31 各回路最大持续工作电 流(17) 32 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果 (18) 第四章 主要电气设备选择 (19) 41 高压断路器的选择 (21) 42 隔离开关的
2、选 择(22) 43 母线的选 择(23) 44 绝缘子和穿墙套管的选 择(24) 45 电流互感器的选 择(24) 46 电压互感器的选 择(26) 47 各主要电气设备选择结果一览 2 表(29) 附录 I 设计计算 书(30) 附录 II 电气主接线 图(37) 10kv 配电装置配电图 (39) 致 谢(40) 参考文 献(41) 3 摘 要 本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数,分 析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性,然后通过 对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑,并通过对负荷资料的分 析,安全,经济及可靠性方面考虑,确定了 110kV,35kV,10kV
3、 以 及站用电的主接线,然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压 器台数,容量及型号,同时也确定了站用变压器的容量及型号,最 后,根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果,对高压熔断器, 隔离开关,母线,绝缘子和穿墙套管,电压互感器,电流互感器进 行了选型,从而完成了 110kV 电气一次部分的设计。 关键词:变电站 变压器 接线 4 概 述 1、 待设计变电所地位及作用 按照先行的原则,依据远期负荷发展,决定在本区兴建 1 中型 110kV 变电所。该变电所建成后,主要对本区用户供电为主,尤其 对本地区大用户进行供电。改善提高供电水平。同时和其他地区变 电所联成环网,提高了本地供电质量和可靠
4、性。 北 待设计变电站 5 110kV 出线 4 回,2 回备用 35kV 出线 8 回,2 回备用 10kV 线路 12 回,另有 2 回备用 2、 变电站负荷情况及所址概况 本变电站的电压等级为 110/35/10。变电站由两个系统供电, 系统 S1 为 600MVA,容抗为 0.38, 系统 S2 为 800MVA,容抗为 0.45. 线路 1 为 30KM, 线路 2 为 20KM, 线路 3 为 25KM。该地区自然条件: 年最高气温 40 摄氏度,年最底气温- 5 摄氏度,年平均气温 18 摄 氏度。出线方向 110kV 向北,35kV 向西,10kV 向东。 所址概括,黄土高原,
5、面积为 100100 平方米,本地区无污秽, 土壤电阻率 7000.cm。 本论文主要通过分析上述负荷资料,以及通过负荷计算,最大 持续工作电流及短路计算,对变电站进行了设备选型和主接线选择, 进而完成了变电站一次部分设计。 6 第一章 电气主接线设计 现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电 站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的 好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身,同时也影响到工 农业生产和人民日常生活。因此,发电厂、变电站主接线必须满足 以下基本要求。 1 运行的可靠 断路器检修时是否影响供电;设备和线路故障检修时,停电数目的 多少和停电时间的长
6、短,以及能否保证对重要用户的供电。 2 具有一定的灵活性 主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式,达到 调度的目的,而且在各种事故或设备检修时,能尽快地退出设备。 切除故障停电时间最短、影响范围最小,并且再检修在检修时可以 保证检修人员的安全。 3 操作应尽可能简单、方便 主接线应简单清晰、操作方便,尽可能使操作步骤简单,便于运行 7 人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作,还往往会造成运行人员的 误操作而发生事故。但接线过于简单,可能又不能满足运行方式的 需要,而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。 4 经济上合理 主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上,还应使投资和年 运
7、行费用小,占地面积最少,使其尽地发挥经济效益。 5 应具有扩建的可能性 由于我国工农业的高速发展,电力负荷增加很快。因此,在选择主 接线时还要考虑到具有扩建的可能性。 变电站电气主接线的选择,主要决定于变电站在电力系统中的 地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。 1.1 110kV 电气主接线 由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建 的。那么其负荷为地区性负荷。变电站 110kV 侧和 10kV 侧,均为单 母线分段接线。110kV220kV 出线数目为 5 回及以上或者在系统中 居重要地位,出线数目为 4 回及以上的配电装置。在采用单母线、 分段单母线或双母线
8、的 35kV110kV 系统中,当不允许停电检修断 路器时,可设置旁路母线。 根据以上分析、组合,保留下面两种可能接线方案,如图 1.1 及图 1.2 所示。 8 图 1.1 单母线分段带旁母接线 图 1.2 双母线带旁路母线接线 对图 1.1 及图 1.2 所示方案、综合比较,见表 1-1。 表 1-1 主接线方案比较表 项目 方案 方案 方案 技 术 简单清晰、操作方 便、易于发展 可靠性、灵活性差 旁路断路器还可以 代替出线断路器, 进行不停电检修出 线断路器,保证重 要用户供电 运行可靠、运行方 式灵活、便于事故 处理、易扩建 母联断路器可代替 需检修的出线断路 器工作 倒闸操作复杂,
9、容 易误操作 经 济 设备少、投资小 用母线分段断路器 兼作旁路断路器节 省投资 占地大、设备多、 投资大 母联断路器兼作旁 路断路器节省投资 9 在技术上(可靠性、灵活性)第种方案明显合理,在经济上 则方案占优势。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵 活性。经综合分析,决定选第种方案为设计的最终方案。 1.2 35kV 电气主接线 电压等级为 35kV60kV,出线为 48 回,可采用单母线分段 接线,也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供 电,采用单母线分段接线和双母线接线时,可增设旁路母线。但由 于设置旁路母线的条件所限(35kV60kV 出线多为双回路,有可能 停电
10、检修断路器,且检修时间短,约为 23 天。 )所以, 35kV60kV 采用双母线接线时,不宜设置旁路母线,有条件时可设 置旁路隔离开关。 据上述分析、组合,筛选出以下两种方案。如图 1.3 及图 1.4 所示。 图 1.3 单母线分段带旁母接线 10 图 1.4 双母线接线 对图 1.3 及图 1.4 所示方案、综合比较。见表 1-2 表 1-2 主接线方案比较 项目 方案 方案单 方案双 技 术 简单清晰、操作方便、 易于发展 可靠性、灵活性差 旁路断路器还可以代替 出线断路器,进行不停电 检修出线断路器,保证重 要用户供电 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 经 济 设备少
11、、投资小 用母线分段断路器兼作 旁路断路器节省投资 设备多、配电装置复 杂 投资和占地面大 经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案可靠性、 灵活性不如方案,但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高, 可选用投资小的方案。 1.3 10kV 电气主接线 610kV 配电装置出线回路数目为 6 回及以上时,可采用单母 线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多,输送和穿 11 越功率较大,要求可靠性和灵活性较高的场合。 上述两种方案如图 1.5 及图 1.6 所示。 图 1.5 单母线分段接线 图 1.6 双母线接线 对图 1.5 及图 1.6 所示方案、综合比较,见表 1-3 表 1
12、-3 主接线方案比较 项目 方案 方案单分 方案双 12 技术 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供电 任一断路器检修,该回 路必须停止工作 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 经济 占地少 设备少 设备多、配电装置复杂投资和占地面大 经过综合比较方案在经济性上比方案好,且调度灵活也可 保证供电的可靠性。所以选用方案。 1.4 站用电接线 一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单 母线分段接线和单母线接线两种方案。 上述两种方案如图 1.7 及图 1.8 所示。 图 1.7 单母线分段接线 13 图 1.8 单母线接线 对图 1.7 及图 1.8 所示方案
13、、综合比较,见表 1-4。 表 1-4 主接线方案比较 经比较两种方案经济性相差不大,所以选用可靠性和灵活性较 高的方案。 第二章 负荷计算及变压器选择 2.1 负荷计算 要选择主变压器和站用变压器的容量,确定变压器各出线侧的 最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷,包括站用电负荷 (动力负荷和照明负荷) 、10kV 负荷、35kV 负荷和 110kV 侧负荷。 由公式 (2-1)%1cos1 nitcpKS 项目 方案 方案单分 方案单 技 术 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供电 任一断路器检修,该回 路必须停止工作 扩建时需向两个方向均 衡发展 简单清晰、操作方便、 易于
14、发展 可靠性、灵活性差 经济 占地少设备少 设备少、投资小 14 式中 某电压等级的计算负荷sC 同时系数(35kV 取 0.9、10kV 取 0.85、35kV 各负kt 荷与 10kV 各负荷之间取 0.9、站用负荷取 0.85) %该电压等级电网的线损率,一般取 5% P、cos 各用户的负荷和功率因数 2.1.1 站用负荷计算 S 站=0.85(91.5/0.85)(1+5%) =96.075KVA 0.096MVA 2.1.2 10kV 负荷计算 S10KV=0.85(4+3+3.5+3.2+3.4+5.6+7.8)0.85+3/94 (1+5%) =38.675WVA 2.1.3
15、35kV 负荷计算 S35KV=0.9(6+6+5+3)/0.9+(2.6+3.2)/0.85(1+5%) =27.448MVA 2.1.4 110kV 负荷计算 S110KV=0.9(20/0.9+5.8/0.85+25.5/0.85+12/0.9) (1+5%)+ S 站 =68.398+0.096 =68.494MVA 2.2 主变台数、容量和型式的确定 2.2.1 变电所主变压器台数的确定 15 主变台数确定的要求: 1.对大城市郊区的一次变电站,在中、低压侧已构成环网的情 况下,变电站以装设两台主变压器为宜。 2.对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站,在设计时应 考虑装设三台主变
16、压器的可能性。 考虑到该变电站为一重要中间变电站,与系统联系紧密,且在 一次主接线中已考虑采用旁路呆主变的方式。故选用两台主变压器, 并列运行且容量相等。 2.2.2 变电所主变压器容量的确定 主变压器容量确定的要求: 1.主变压器容量一般按变电站建成后 510 年的规划负荷选择, 并适当考虑到远期 1020 年的负荷发展。 2.根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。 对于有重要负荷的变电站,应考虑当一台主变压器停运时,其 余变压器容量在设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:对一般性变电站停运时,其余变压器容 量就能保证全部负荷的 6070%。S =6
17、8.494MVA 由于上述条件总 所限制。所以,两台主变压器应各自承担 34.247MVA。当一台 停运时,另一台则承担 70%为 47.946MVA。故选两台 50MVA 的 主变压器就可满足负荷需求。 2.2.3 变电站主变压器型式的选择 具有三种电压等级的变电站中,如通过主变压器各侧绕组的 16 功率均达到该变压器容量的 15%以上或低压侧虽无负荷,但在变 电站内需装设无功补偿设备时,主变压器采用三饶组。而有载调 压较容易稳定电压,减少电压波动所以选择有载调压方式,且规 程上规定 对电力系统一般要求 10KV 及以下变电站采用一级有载 调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国
18、110kV 及以上电压变压器绕组都采用 Y 连接;35kV 采用 Y 连接,其中0 性点多通过消弧线圈接地。35kV 以下电压变压器绕组都采用 连 接。 故主变参数如下: 电压组合及分接范围 阻抗电压 空载 电流 连接组型号 高压 中压 低压 高-中 高 -低 中 -低 SFSZ9- 50000/110 1108 1。25% 3855 % 105 11 10.5 175 6.5 13 YN,y n0,d11 2.3 站用变台数、容量和型式的确定 2.3.1 站用变台数的确定 对大中型变电站,通常装设两台站用变压器。因站用负荷较 重要,考虑到该变电站具有两台主变压器和两段 10kV 母线,为 提
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