110kV变电站设计 毕业设计论文(说明书).doc
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1、110kV 变电站设计 摘要 随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起,供电系统的设计越来越全面、 系统,工厂用电量迅速增长,对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标 也日益提高,因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理,不 仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量,也会反映在供电的可靠 性和安全生产方面,它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。 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,
2、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。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 The 110 kV transformer substation design Abstract Along with the economic development and the modern industry developments of quick rising, t
3、he design of the power supply system become more and more completely and system. Because the quickly increase electricity of factories, it also increases seriously to the dependable index of the economic condition, power supply in quantity. Therefore they need the higher and more perfect request to
4、the power supply. Whether Design reasonable, not only affect directly the base investment and circulate the expenses with have the metal depletion in colour metal, but also will reflect the dependable in power supply and the safe in many facts. In a word, it is close with the economic performance an
5、d the safety of the people. 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 the electric power system, through its function of transformation and ass
6、ign, 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 design and control, then can adapt to the modern electric power system, t
7、he development of modern industry and the of trend of the society life. Along with the high and quick development of electric power technique, electric power system then can change from the generate of the electricity to the supply the power. Key words: substation ,load ,transmission system 目录 1. 负荷
8、分析及主变压器选择 .1 1.1 站内 35KV、10KV 及 0.4KV 侧负荷分析 .1 1.2 主变压器选择 1 2. 主接线方案设计、评价、比较及选择 .4 2.1 电气主接线的概况 4 2.2 35KV 侧主接线的设计 .4 2.3 10KV 侧主接线的设计 .4 2.4 0.4KV 侧主接线的设计 5 2.5 主接线方案的比较选择 5 3. 短路电流计算 .6 3.1 短路电流计算的目的 6 3.2 短路电流计算的一般规定 6 3.3 短路电流计算结果 7 3.3.1 110kV 侧三相短路电流计算 7 3.3.2 35kV、10kV 短路电流计算按最大容量计算 .7 3.3.3
9、短路电流计算结果 7 4. 计算部分 .8 4.1 已知的原始数据 8 4.2 负荷计算部分 8 4.3 三相短路电流计算 9 4.3.1 稳态短路电流计算 .9 4.3.2 短路冲击电流计算 .11 5. 电力元件及载流导体的选择 .12 5.1 电力元件及载流导体的选择规定 12 5.2 主要电气设备的选择 13 5.2.1 高压断路器 13 5.2.2 隔离开关的选择 14 5.2.3 各级电压母线的选择 .14 5.2.4 互感器的选择 15 5.2.5 高压熔断器 17 5.2.6 配电装置 17 5.3 设备综合汇总表 18 6. 变电站的接地网的设计 .19 6.1 接地分类 1
10、9 6.2 基本步骤 19 6.3 变电所的防雷保护 19 6.4 变电所接地网 20 致谢 22 参考文献 23 附录 24 图 A1: 110KV 地区变电站主接线图 .25 图 A2: 10KV 地区变电所用电接线图 .26 图 A3: 110KV 地区变电站 断面图 母断兼旁断 .27 1 1. 负荷分析及主变压器选择 1.1 站内 35KV、10KV 及 0.4KV 侧负荷分析 1、35KV 侧 P1 =20 MVA Q1 =200.85=17MVA 2、10KV 侧 P2 =12 MVA Q2 =120.85=10.2MVA 3、0.4KV 侧 P3 =0.05 MVA Q3 =0
11、.050.8=0.04MVA P =20 120.05=32.05 MVA Q =17+10.2+0.04=27.24MVA 所以: S= (32.05 2+27.242) 1/2 =42.062 MVA 考虑到大概线损及同时率时的容量为: S1=42.0620.81.05= 35.33MVA 1.2 主变压器选择 主变压器在电气设备投资中所占比例很大,同时与之相适应的配电装置,特别 是大容量、高电压的配电装置的投资也很大.因此,主变压器的选择对发电厂、变 电站的技术经济性影响很大. 1、主变台数的选择 对于大城市郊区的一次变电所,在中、低压侧已构成环网的情况下,变电 所以装设两台主变压器为宜
12、。此设计中的变电所符合此情况,故主变设为两台。 2、主变容量的确定 根据变电所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 要负荷的变电所,应考虑到当一台主变压器停运时,其余变压器容量在计及过 负荷能力后的允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷;对一般性变电所, 当一台主变压器停运时,其余变压器容量应能保证全部负荷的 70-80。 2 有以上规程可知,此变电所单台主变的容量为: S=S10.8=35.330.8=28.26MVA 所以应选容量为 31500KVA 的主变压器。 3、主变相数选择 主变压器采用三相或是单相,主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求 及运输条件等因素。 当不受
13、运输条件限制时,在 330KV 及以下的发电厂和变电所,均应采用 三相变压器。 故有以上规程可知,此变电所的主变应采用三相变压器。 4、主变相数选择 在具有三种电压的变电所中,如通过主变压器各侧的功率均达到该变压器 容量的 15以上,或低压侧虽无负荷,但在变电所内需装设无功补偿装备时, 主变压器宜采用三绕组变压器。 根据以上规程,计算主变各侧的功率与该主变容量的比值: 高压侧:K 1=(20000+12000)*0.8/31500=0.810.15 中压侧:K 2=20000*0.8/31500=0.510.15 低压侧:K 3=12000*0.8/31500=0.30.15 由以上可知此变电
14、所中的主变应采用三绕组。 5、主变绕组连接方式 变压器的连接方式必须和系统电压相位一致,否则不能并列运行。电力系 统采用的绕组连接方式只有 y 和,高、中、低三侧绕组如何要根据具体情况 来确定。 此变电站 110KV 侧采用 Y 接线 35KV 侧采用 Y 连接,10KV 侧采用接线 主变中性点的接地方式: 选择电力网中性点接送地方式是一个综合问题。它与电压等级、单相接地 短路电流、过电压水平、保护配置等有关,直接影响电网的绝缘水平、系统供 电的可靠性和连续性、变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰。主 要接地方式有:中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地。电力网中 性点的接地方式
15、,决定了变压器中性点的接地方式。电力网中性点接地与否, 决定于主变压器中性点运行方式。 3 35KV 系统,I C10A;10KV 系统;I C30A(采用中性点不接地的运行方 式) 。 所以在本设计中 110KV 采用中性点直接接地方式。 35、10KV 采用中性点不接地方式。 6、主变调压方式确定 有载调压变压器与普通变压器的差别在于: 普通变压器的调压开关只能在停电状态下进行切换,有载调压变压器的调 压开关可以在运行中带负荷操作; 普通变压器调压范围较小,有载调压变压器调压范围大. 由于此变电站属于地方变电站,往往出现日负荷变化幅度很大的情况,为了满 足电能质量要求,所以站内 2 主变装
16、设有载调压装置。 7、主变冷却方式选择 主变一般的冷却方式有:自然风冷却;强迫有循环风冷却;强迫油循环水 冷却;强迫、导向油循环冷却。 小容量变压器一般采用自然风冷却。大容量变压器一般采用强迫油循环风 冷却方式。 故此变电所中的主变采用油浸水冷冷却方式。 附:主变型号的表示方法 第一段:汉语拼音组合表示变压器型号及材料 第一部分:相数 S-三相;D- 单相 第二部分:冷却方式 J-油浸自冷; F-油浸风冷; S-油浸水冷; G-干式;N-氮气冷却; FP-强迫油循环风冷却;SP-强迫油循环水冷却 本设计中主变的型号是:SSZ931500/110 4 2. 主接线方案设计、评价、比较及选择 在设
17、计发电厂、变电站主接线时,在技术上应考虑的问题是: (1)保证全系统运行的稳定性,不因在本厂、站内的故障造成系统的瓦解; (2)保证负荷、特别是重要负荷供电的可靠性及电能质量; (3)各设备、特别要注意高、中压联络变压器的过载是否在允许范围之类。 2.1 电气主接线的概况 1、发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路,称为 电气主接线,也成主电路。它把各电源送来的电能汇集起来,并分给各用户。 它表明各种一次设备的数量和作用,设备间的连接方式,以及与电力系统的连 接情况。所以电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体,对发电厂和变电 所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用
18、,并对电气设备选择、 配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。 2、在选择电气主接线时的设计依据 (1)发电厂、变电所所在电力系统中的地位和作用;(2)发电厂、变电 所的分期和最终建设规模;(3)负荷大小和重要性;(4)系统备用容量大小; (5)系统专业对电气主接线提供的具体资料。 3、主接线设计的基本要求 (1)可靠性;(2)灵活性;(3)经济性。 2.2 35KV 侧主接线的设计 35KV 侧配电装置当连接的电源较多,负荷较大时可采用双母线接线。 采用单母线分段的接线方式,有下列优点: (1)供电可靠性:当一组母线停电或故障时,不影响另一组母线供电; (2)调度灵活,任一电源消失
19、时,可用另一电源带两段母线; (3)扩建方便; (4)在保证可靠性和灵活性的基础上,较经济。 故 35KV 可采用单母分段连接也可采用双母线连接。 5 2.3 10KV 侧主接线的设计 10KV 侧配电装置亦采用单母线分段的接线方式。 采用单母线分段的接线方式,有下列优点: (1)供电可靠性:当一组母线停电或故障时,不影响另一组母线供电; (2)调度灵活,任一电源消失时,可用另一电源带两段母线: (3)扩建方便; (4)在保证可靠性和灵活性的基础上,较经济。 故 10KV 侧亦采用单母分段的连接方式,由于设计任务书并未详细列出出 线负荷,故设计图只画出两回出线。 2.4 0.4KV 侧主接线的
20、设计 0.4KV 侧配电装置亦采用单母线分段的接线方式。 采用单母线分段的接线方式,有下列优点: (1)供电可靠性:当一组母线停电或故障时,不影响另一组母线供电; (2)调度灵活,任一电源消失时,可用另一电源带两段母线: (3)扩建方便; (4)在保证可靠性和灵活性的基础上,较经济。 故 0.4KV 侧亦采用单母分段的连接方式,由于设计任务书并未详细列出出 线负荷,故设计图只画出两回出线。 2.5 主接线方案的比较选择 由以上可知,此变电站的主接线有两种方案 方案一: 35KV 侧采用单母分段连接,10KV 侧采用单母分段连接,0.4KV 侧采用单母分段连接 方案二: 35KV 侧采用双母线连
21、接,10KV 侧采用单母分段连接,0.4KV 侧采用单母分段连接。 此两种方案的比较 方案一 35KV、 10KV 、0.4KV 均采用单母分段连线,对重要用户可 从不同段引出两个回路,当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障切除, 保证正常母线供电不间断,所以此方案同时兼顾了可靠性,灵活性,经济性的 要求。 方案二虽供电更可靠,调度更灵活,但与方案一相比较,设备增多, 配电装置布置复杂,投资和占地面增大,而且,当母线故障或检修时,隔离开 6 关作为操作电器使用,容易误操作。 由以上可知,在本设计中采用第一种接线,即 35KV 侧采用单母分段连线, 10KV 侧采用单母分段连接,0.4KV 侧
22、采用单母分段连接。 7 3. 短路电流计算 3.1 短路电流计算的目的 在发电厂和变电所的电气设计中,短路电流计算是其中的一个重要环节。 其目的是: 在选择电气主接线时,为了比较各种接线方案,或确定某一接线是否需 要采取限制短路电流的措施等。 1 在选择载流导体及电器元件时,为了保证设备在正常运行和短路情况下 都能安全、可靠地工作,同时又力求节约资金,这就需对有关短路电流值进行 动稳定、热稳定和开断能力的检验。 1 为选择继电保护方式和进行整定计算提供依据。 2 接地装置的设计,也需用短路电流。 2 3.2 短路电流计算的一般规定 按照高压配电装置设计技术规程 SDJ5-85 4和 导体和电器
23、选择设计技 术规定 SDGJ14-86 4的有关条文,对于验算导体和电器时所用短路电流,一 般有以下规定: (1) 计算的基本情况 1 电力系统中所有电源均在额定负荷可运行; 短路发生在短路电流为最大值的瞬间; 所有电源的电势相位角相同; 应考虑对短路电流值有影响的所有元件,但不考虑短路点的电弧电阻。 对异步电动机的作用,仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有郊值时才予考 虑。 (2) 接线方式:计算短路电流时所用的接线方式,应是可能发生最大短路 电流的正常接线方式(即最大运行方式),而不能用仅在切换过程中可能并列的 接线方式。 1 (3) 计算容量:应按本工程设计规划容量计算,并考虑电力系统的
24、远景发 展规划( 一般考虑工程建成后 510 年) 1 (4) 短路种类:一般按 d(3)计算,若中性点直接接地系统中的 d(1)或 d(2) 较 d(3)严重时,则应按严重性进行校验。 1 (5) 短路计算点:按正常接线方式时,通过电器元件的短路电流为最大的 8 地点,称为短路计算点。 1 对于带电抗器的 610kV 出线与厂用分支线回路,在选择母线到母线隔离 开关之间的引线、套管、短路计算点应该取在电抗器前,选择其余的导体和电 器时,短路计算点一般取在电抗器后。 3 3.3 短路电流计算结果 3.3.1 110kV 侧三相短路电流计算 把 110kV 对侧视为准无限大容量系统、系统电抗基准
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