110kV变电站综合设计 毕业设计.doc
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1、 I 毕业设计(论文)开题报告 课题名称 110kV 变电站综合设计 学生姓名 专业班级 课题类型 工程设计 指导教师 职称 课题来源 自选 1综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义 电能的发、变、送、配电和用电,几乎是在同一时间完成,须互相协调 和平衡。变电和配电是为了电能的传输和合理的分配,在电力系统中占很重 要的地位,其都是由电力变压器完成的,因此变电所在供电系统中的作用是 不言而喻的。 为了保证在变送过程中的供电可靠性,必须要满足的是变电所的设计规 范。 2研究的基本内容,拟解决的主要问题 1) 、选择主变的台数和容量; 2) 、确定电气一次主接线,计算短路电流; 3) 、选择
2、各导线的型号和截面,选择一次设备; 4) 、继电保护的配置和任务书的完成。 II 3研究步骤、方法及措施 变电站一次主接线设计,变电站平面布置情况,设备运行情况,短路电 流计算,设备选择和校验,论文的完善和整理,答辩完成。 4研究工作进度 第一阶段 熟悉课题,查阅资料; 第二阶段 熟悉变电站的运行情况,确定一次主接线; 第三阶段 计算短路电流,选择设备,确定保护方案; 第四阶段 完善设计和论文,准备答辩。 5主要参考文献 1何仰赞 .电力系统分析,华中科技大学出版社 2姚春球 .发电厂电气部分,电力工业出版社 3周泽存 .高电压技术,电力工业出版社 6教研室意见 III 110kV 变电站综合
3、设计 摘 要 变电站是电力系统的一个重要组成部分,由电器设备及配电网络按一定的接 线方式所构成,他从电力系统取得电能,通过其变换、分配、输送与保护等功能, 然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传 输与控制的枢纽,变电站必须改变传统的设计和控制模式,才能适应现代电力系 统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络 技术的发展,为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提 供了优化组合和系统集成的技术基础。 【1】 随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展,电力系统在从发电到供电的所有 领域中,通过新技术的使用,都在不断的发生变化
4、。变电所作为电力系统中一个 关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。 关键词:变电站、负荷、输电系统、配电系统、补偿装置 IV 110kV substation design ABSTRACT The substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution. It obtains the electric power from t
5、he electric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. As an important part of powers transport and control, the transformer substation must change the mode of the traditional d
6、esign and control, then can adapt to the modern electric power system, the development of modern industry and the of trend of the society life. With the power of new and high technology, the complexity of the rapid development of power system, from generation to the power supply in all areas, throug
7、h the use of new technologies, is constantly changing. Substation power system as a key link in the same new technology fully development. KEY WORDS: substation, load, transmission system, distribution, ,correction equipment V 目 录 前 言 .1 第 1 章 绪论 .2 1.1 设计背景材料及说明 2 1.1.1 待设计变电站概况 2 1.1.2 变电站负荷情况及所址选
8、择 2 第 2 章 电气主接线设计 .4 2.1 110kV 电气主接线设计 4 2.3 10kV 电气主接线设计 5 2.4 变电站电气主接线设计 .5 第 3 章 负荷计算及无功补偿 .6 3.1 负荷分析 .6 3.2 负荷计算 .6 3.3 无功补偿 .6 3.3.1 无功补偿的目的 .6 3.3.2 无功补偿的配置 .6 第 4 章 主变压器选择 .7 4.1 主变压器的选择原则 .7 4.2 主变压器的台数确定 .7 4.3 主变压器的容量确定 .7 第 5 章 短路电流的计算 .8 5.1 短路电流的影响 .8 5.2 等效计算电路图 .8 5.3 短路电流计算 .8 第 6 章
9、 主要电气设备选择 .8 6.1 高压侧配电系统设备 8 6.1.1 高压断路器的选择 8 6.1.2 高压隔离开关的选择 8 6.1.3 高压熔断器的选择 8 VI 6.2 母线、低压配电设备及保护设备的选择 8 6.2.1 10KV 母线选择 .8 6.2.2 低压配电设备及保护设备的选择 8 6.2.3 绝缘子和穿墙套管的选择 8 第 7 章 短路电流的计算 .8 7.1 二次回路的定义和分类 8 7.2 二次回路的接线要求 8 7.3 继电保护的装置选择与整定 8 7.4 10KV 线路设置过电流保护装置 .8 第 8 章 防雷与接地 .22 8.1 防雷击保护 .22 8.1.1 直
10、击雷保护 .23 8.1.2 侵入波保护 .23 8.1.3 避雷器的装设 .23 8.2 接地装置的设计 .22 结 论 .9 谢 辞 .10 参考文献 .11 附 录 .13 外文资料翻译 .14 1 前 言 变电所是电力配送的重要环节,变电所设计质量的好坏,直接关系到电力系 统的安全、稳定、灵活和经济运行,为满足城镇负荷日益增长的需要,提高对用 户供电的可靠性和电能质量,根据系统发展规划,拟建设一座 110/10kV 的区域 性降压变电所,本文是针对石油管道区域内生产和生活用电的需要,进行变电所 的设计。 110KV 变电站属于高压网络,该地区变电所所涉及方面多,考虑问题多,分 析变电所
11、担负的任务及用户负荷等情况,选择所址,利用用户数据进行负荷计算, 确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择,从而确定变电站的接 线方式,再进行短路电流计算,选择送配电网络及导线,进行短路电流计算。选 择变电站高低压电气设备,为变电站平面及剖面图提供依据。本变电所的初步设 计包括了:(1)总体接线方式选择(2)负荷分析(3)短路电流的计算(4)高 低压配电系统设计与系统接线方案选择及电气设备的选择(5)继电保护的选择 与整定(6)防雷与接地等内容。 洛阳理工学院毕业设计(论文) 2 第 1 章 绪论 1.1 设计背景材料及说明 1.1.1 待设计变电站概况 按照先行的原则,依据远期负荷
12、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 性。 某地有 110KV 变电站一座,向全镇范围内供电。共有主变 2 台,容量为 40+31.5MVA,现有 110KV 线路 2 回,分别来自 110KV 联美变电站(联冲线) 和南丰变电站(冲丰线) 。目前大冲站的最大负荷为 3.88 万千瓦,到 2003 年,此 地的用电量将达 2.27 亿千瓦时,最大负荷达 4.53 万千瓦。随着工业的发展与工 业区的开发,对电力电量的需求也相应的增加,预计
13、到 2005 年,全镇用电量将 达 3.08 亿千瓦时,最大负荷达 6.16 万千瓦;2010 年,用电量将达到 5.73 亿千瓦 时,最大负荷达到 11.46 万千瓦。 表 1-1 用电负荷统计(单位:千瓦) 用电单位 负荷统计(KW) 负荷类别 火车站 2500 I 洗衣机厂 3500 II 首饰厂 3000 II 宝元鞋厂 12000 II 市一中 800 II 市中心小学 400 II 市水泥厂 1700 II 明珠旅店 1800 II 百惠商城 2000 II 市政府 1650 I 洛阳理工学院毕业设计(论文) 3 博爱医院 750 I 市公安局 1800 I 中心市场 1000 I
14、 百乐休闲中心 900 I 其他散户 5000 III 合计 38800 表 1-2 负荷性质分析结果表 负荷等级 负荷值(KW ) 占总负荷百分比( %) I 8600 22.16 II 30200 77.84 1.1.2 变电站所址选择 变电站地址选择与总布置是一门科学性、综合性、政策性很强的工程,是电力 基本建设工作的主要组成部分。站址选择是否正确,总布置是否合理,对基建投 资、建设速度、运行的经济性和安全性起着十分重要的甚至决定性的作用。实践 证明,凡是重视前期工作,站址选择得好,总布置合理而又紧凑的,则投资省、 建设快、经济效益高,反之,将给电力建设造成损失和浪费,甚至影响安全供电。
15、 1、 站址选择的基本要求 1.1 靠近负荷中心 变电站站址的选择必须适应电力系统发展规划和布局的要求,尽可能的接近 主要用户,靠近负荷中心。这样,既减少了输配电线路的投资和电能的损耗,也 降低了造成事故的机率,同时也可避免由于站址远离负荷中心而带来的其它问题。 1.2 节约用地 洛阳理工学院毕业设计(论文) 4 节约工程用地是我们的国策,我们需要遵循技术经济合理的原则,合理布 置,尽可能提高土地的利用率,凡有荒地可以利用的,不得占用耕地,凡有差地 可以利用的,不得占用良田。尤其要避免占用菜地良田等经济效益高的土地。用 地要紧凑,因地制宜,用劣地作为站址选择方案是决定一个设计方案好坏的主要 条
16、件之一。随着北京经济建设的飞速发展,城区用电量的增加,单独拿出一块土 地用于变电站建设是很困难且不经济的,所以我们应该适当发展地下式变电站, 全部设备均设置在高层建筑的地下室,以适应城市建设的要求。如北京电力设计 院设计的北太平庄 110 kV 地下变电站和甘家口 110 kV 地下变电站,这些变电站 占地面积小,但造价颇高,重点要解决好通风与防火问题,这将是城市特别是中 心城区电力发展的趋势。 1.3 地质条件的要求 随着对农业的保护及对农民利益保护的不断加强,注重山区的电力建设是非 常必要的。不仅对于农业的发展有重要作用,也会为北京郊区开展旅游事业及提 高山区人民生活水平提供前提条件,电力
17、深入山区,供电范围大,交通不便,所 以选好站址是非常重要的。 选址阶段的工程地质勘测内容主要是研究和解决站址稳定性和建站的可行性, 查明地质构造、岩性、水文地质条件等,并对站址的稳定性作出基本评价。土建 专业在勘测内容详尽的情况下,对站址的抗震是否有利,作出正确的评估。由于 变电站设施造价很高,如果把变电站建在不利于建筑物抗震的地段,若发生地震 就可能发生滑坡、山崩、地陷等灾害。对国家财产造成损坏。对于北京地区,由 于城市周围大都被山区所包围,滑坡、洪水都是可能发生的。在选址前一定要对 山区地质有充分的了解。查明地下水埋藏条件是评价水文地质条件的重要依据。 一般在收集地区性的水文地质资料的基础
18、上,结合所址具体位置,进行分析研究。 对含水层的岩性、厚度、分布规律、渗透系数、出水量等尽可能的详细了解。在 水文地质条件较复杂,水源地较难确定时,工程选址阶段的水源勘探尤为重要。 必须进行必要的勘探,有条件时还应观察地下水位,采取水样进行水质分析,以 便科学地、可靠地判断变电站的供水水源。 第 2 章 电气主接线设计 洛阳理工学院毕业设计(论文) 5 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
19、求。 【2】 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
20、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。 2.1 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
21、 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的 35kV110kV 系 洛阳理工学院毕业设计(论文) 6 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。 图 2.1 单母线分段带旁母接线 图 2.2 双母线带旁路母线接线 对图 2.1 及图 2.2 所示方案、综合比较,见表 1-1。 表 2-1 主接线方案比较表 项目 方案 方案 方案 简单清晰、操作方 运行可靠、运行方 洛阳理工学院毕业设计(论文) 7 技 术 便、易于发展 可靠性、灵活性差 旁路
22、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 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,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 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。 2.2 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
23、用于引出线和电源较多,输送和穿越功率较大,要求可靠性和 灵活性较高的场合,上述两种方案如图 2.5 及图 2.6 所示。 洛阳理工学院毕业设计(论文) 8 图 2.5 单母线分段接线 图 2.6 双母线接线 对图 2.5 及图 2.6 所示方案、综合比较,见表 1-3 表 1-3 主接线方案比较 项目 方案 方案单分 方案双 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 洛阳理工学院毕业设计(论文) 9 经济 占地少 设备少 设备多、配电装置复 杂 资和占地面大 经过综合比较方案在经济性上比
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