110kv变电站电气部分设计 毕业论文.doc
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1、I 摘要 电力工业是国民经济建设的基础工业,与人民生活息息相关,随着经济的发展 和人民生活水平的提高,社会对电网供电可靠性、电压合格率等要求越来越高。 变电站作为当地的工农业生产、生活供电基地,其设计的合理性将直接影响到当 地的经济发展。 本变电站根据所处地理位置、周边经济、生活、农业用电情况,结合本区域 电力公司电网发展规划等因素进行设计。首先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。其次,根据设计任务要求,假定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
2、济及可靠性方面考虑,确定了 110kV,35kV,10kV 用电的主接线方案。最后, 根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果,对高压断路器、隔离开关、母线、 电压互感器、电流互感器等进行了选型,从而完成了 110kV 电气一次部分的设计。 关键词:变电所;变压器;主接线;负荷;短路电流 110KV变电站电气部分设计 II 目 录 内容摘要 I 1 绪论 1 1.1 110KV 变电站的发展现状与趋势 1 1.2 110kV 变电所的研究背景 1 1.3 本次论文的主要工作 1 2 变电站电气设计的主要内容 3 2.1 变电所的总体分析及主变选择 3 2.2 电气主接线的选择 3 2.3 短路
3、电流计算 3 2.4 主要电气设备和载流导体的选择 3 2.5 各级电压配电装置布置 4 2.6 所用电及直流系统 4 2.7 防雷接地 4 2.8 主变保护的配置 4 3 变电站的总体分析及主变选择 5 3.1 变电站的总体情况分析 5 3.2 主变压器容量的选择 6 3.3 主变压器台数的选择 8 4 电气主接线设计 9 4.1 引言 9 4.2 电气主接线设计的原则和基本要求 9 4.3 电气主接线设计说明 9 5 短路电流计算 13 5.1 短路计算的目的 13 5.2 变电站短路电流计算 13 6 主要电气设备和载流导体的选择 14 6.1 母线的选择 14 110KV变电站电气部分
4、设计 III 6.2 断路器的选择与校验 14 6.3 隔离开关的选择与校验 15 6.4 互感器的选择 16 7 各级电压配电装置布置 19 8 所用电及直流系统 20 8.1 所用电源引线 20 8.2 直流系统 20 9 防雷接地 21 9.1 防雷保护 21 9.2 避雷针的选择配置 21 9.3 避雷器的选择配置 21 10 主变保护的配置 23 11 结论 24 参考文献 26 附 录 1 主要电气设备汇总表(附表) 27 附 录 2 110KV 变电站一次接线图(附图) 28 110KV变电站电气部分设计 1 1 绪论 1.1 110KV变电站的发展现状与趋势 随着我国小城市和西
5、部地区经济的不断发展,对电能资源的要求也越来越高, 西部主要是高原地带,在高海拔的条件下,农村现有的变电技术远达不到经济的 快速发展,这也在一定程度上影响了西部地区和中小城市变电技术的推广和应用 技术的深化。因此,一方面需要创造条件有针对性地提高对小城市以及农村的变 电站的建设,加强专业知识的培训来提高变电技术;另一方面,可以以此为媒介 积极开展技术交流,通过实践去体验、探索。 当今世界各方面因素正冲击着全球电力工业,在国外变电所技术有十分剧烈 的竞争,而世界范围内的变电所都采用了新技术; 其次,不同的环境要求给所有 的电力供应商增加了额外的责任,使电力自动化设备尤其是高压大功率变电站的 市场
6、开发空间大大拓展。另外高压变电所的最终用户对变电站的自动控制、节能、 环保意识越来越强烈,迫使其上游提供者尤其是系统集成商更加重视地区性电能 分配技术方面的需要,所以变电所在世界上飞速的发展,从而要求我国变电技术 上也要加入世界先进的变电技术行业。 1.2 110kV变电所的研究背景 110kV 变电所是电力配送的重要环节,也是电网建设的关键环节。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。随着国民经济的 发展,工农业生产的增长需要,迫切要求增长供电容量,拟新建 110kV 变电所。 变电站是电力系统
7、的重要组成部分,它直接影响整个电力系统的安全与经济运行, 是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发 电厂变电所的主要环节,电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配 电装置的布置、继电保护和自动装置的确定,是变电站电气部分投资大小的决定 性因素。随着变电所综合自动化技术的不断发展与进步,变电站综合自动化系统 取代或更新传统的变电所二次系统,继而实现“无人值班”变电所已成为电力系 统新的发展方向和趋势。 1.3 本次论文的主要工作 本次论文主要研究 110kv 变电站的一次部分的电气设计,着重对以下方面进 110KV变电站电气部分设计 2 行详细研究。 主变压
8、器选择:包括台数、容量、型式及参数; 电气主接线设计:包括各级电压接线及方案比较; 短路电流计算:包括短路点选择、短路电流计算。 主要电气设备选择:包括断路器、隔离开关、母线、电流互感器、电压互 感器、避雷器、所用变压器等。 各级电压配电装置选型及电气总平面布置方案; 所用电及直流系统。 主变保护的配置。 110KV变电站电气部分设计 3 2 变电站电气设计的主要内容 变电站是电力系统的重要组成部分。变电所电气一次部分设计包括变电所总 体分析、主变选择、电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选择、配电装置 和总平面设计等。 2.1 变电所的总体分析及主变选择 本变电所的电压等级为 110kV,
9、其地位处于地区网络的中间位置,高中压侧 同时接收和交换功率,供 35kV 负荷和附近 10kV 负荷,属于一般降压变电所。 变压器是变电站的重要设备,其容量、台数直接影响主接线的形式和配电装 置的结构,如选用适当不仅可减少投资,减少占地面积,同时也可减少运行电能 损耗,提高运行效率和可靠性,改善电网稳定性能 2.2 电气主接线的选择 电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分,也是构成电力系统的重 要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵 活性和经济性密切相关,并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控 制方式的拟定有较大影响,因此,必须正确处理好各方面的
10、关系,全面分析有关 影响因素,通过技术经济比较,合理确定主接线方案。 2.3 短路电流计算 在设计电气主接线时,为了比较各种方案,确定某种接线方式是否有必要采 取限制短路电流的措施等,需要进行短路电流的计算。 2.4 主要电气设备和载流导体的选择 由于电气设备和载流导体的用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和 方法也都完全不相同。但是,电气设备和载流导体在正常运行和短路时都必须可 靠地工作,为此,它们的选择都有一个共同的原则。 电气设备选择的一般原则为: 1.应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展。 2.应满足安装地点和当地环境条件校核。 3.应力求技术先进和经济合理。
11、 4.同类设备应尽量减少品种。 5.与整个工程的建设标准协调一致。 6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式鉴定合格的特殊情况下选 用,未经正式鉴定的新产品应经上级批准。 110KV变电站电气部分设计 4 技术条件: 选择的高压电器,应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保 持正常运行。 (1)电压 选用的电器允许最高工作电压 Umax 不得低于该回路的最高运行电压 Ug, 即, Umax Ug (2)电流 选用的电器额定电流 Ie 不得低于 所在回路在各种可能运行方式下的持续 工作电流 Ig ,即 IeIg 2.5 各级电压配电装置布置 配电装置的形式除与主接线形式有关外,还
12、与场地位置面积,地质地形及总 体布置有关,并受到设备材料的供应,运行和检修要求等因素的影响和限制,故 应通过技术经济比较来选最佳方案。 2.6 所用电及直流系统 1、满足正常运行时的安全、可靠、经济、灵活和检修、维护方便等一般要求。 2、尽量缩小厂用电系统的故障影响范围,并应尽量避免引起全厂停电事故。 3、充分考虑发电厂正常、事故、检修、起动等运行方式下的供电要求,切换、 操作简便。 4、便于分期扩建或连续施工,对公用负荷的供电,要结合远景规模统筹安排。 2.7 防雷接地 变电所是电力系统的中心环节,是电能供应的电源。一旦发生雷击事故,将 会造成大面积停电,而且电气设备的内绝缘会受到损坏,绝大
13、多数不能自行恢复, 会严重影响国民经济和人民生活。因此,变电所的防雷保护十分重要。 2.8 主变保护的配置 主变配置的主保护通常有:主变本体瓦斯和调压瓦斯保护及二次谐波比率制 动差动保护、后备保护有:复合电压闭锁过电流保护、零序过电流保护、过负荷 保护和温度保护。 110KV变电站电气部分设计 5 3 变电站的总体分析及主变选择 3.1 变电站的总体情况分析 1、变电所电力系统情况分析: 本变电所的电压等级为 110kV,其地位处于地区网络的中间位置,高中压侧 同时接收和交换功率,供 35kV 负荷和附近 10kV 负荷,属于一般降压变电所。 系统供电至 110kV 母线、变电所 35kV、1
14、0kV 侧无电源。系统阻抗归算到 110kV 母线上。 (Uj= Upj 、Sj=100MVA) X110 大=0.0821;X110 小=0.136 110kV 最终两进四出,每回 50MVA,本期两进两出; 35kV 最终四回出线,本期工程一次建成,其中两回为双回路共杆输电, Tmax=4800H,负荷同时率为 0.80; 回路名 称 近期最大负荷 MW 回 路数 长度 KM cos 供电方 式 #1 8 1 25 0.8 5 双回共 杆 #2 8 1 25 0.8 5 双回共 杆 #3 7 1 23 0.8 0 单回架 空 #4 12 1 19 0.8 0 单回架 空 10kV 最终十回
15、出线,本期八回出线。Tmax=4500H,负荷同时率为 0.85,最小 负荷为最大负荷的 75%; 回路名称 近期最大负荷 MW 回 路数 长度 KM cos 供电方 式 #1 3 1 5 0.85 架空 #2 4 1 4 0.85 电缆 #3 2 1 6 0.80 架空 #4 3 1 5 0.80 电缆 #5 2 1 3 0.80 架空 110KV变电站电气部分设计 6 #6 2 1 7 0.80 电缆 #7 4 1 6 0.80 架空 #8 2 1 8 0.80 电缆 备用回路按 3MW . 6MM 计算 负荷增长率为 4%。 2、所址情况: 本变电所处于坡地,可利用面积 120120M2
16、; 土壤电阻率 1.79104cm2; 历年最高气温+39,历年平均最高气温+36,土壤温度+15; 海拔高度 1100M; 无污染。 3.2 主变压器容量的选择 主变压器容量一般按变电站建成后 5-10 年的规划负荷选择,并适当考虑到 10-20 年的负荷发展。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,对一般性变电所,当其中一台主变因事故断开,另一台主变的容量应保证 本所全部负荷的 70%-80% ,如果考虑变压器的事故过负荷能力为 40%,则应保证 80%负荷供电。 本所现有负荷计算如下: (1)35kV 侧:最终四回出线,负荷同时率为 0.8,负荷增长率为 4%。 回路名
17、 称 近期最大负荷 MW 回路 数 长度 KM cos 供电方 式 #1 8 1 25 0.85 双回共 杆 #2 8 1 25 0.85 双回共 杆 #3 7 1 23 0.80 单回架 空 #4 12 1 19 0.80 单回架 空 35kV 总负荷为:(8/0.85+8/0.85+7/0.8+12/0.8)0.8(1+4%)5 = 110KV变电站电气部分设计 7 41.438MVA (2)10kV 侧:最终十回出线,本期八回,负荷同时率为 0.85,负荷增长率 为 4% 回路名 称 近期最大负荷 MW 回路 数 长度 KM cos 供电方 式 #1 3 1 5 0.8 架空 #2 4
18、1 4 0.8 5 电缆 #3 2 1 6 0.8 0 架空 #4 3 1 5 0.8 0 电缆 #5 2 1 3 0.8 5 架空 #6 2 1 7 0.8 5 电缆 #7 4 1 6 0.8 5 架空 #8 2 1 8 0.8 0 电缆 #9 3 1 0.8 5 #10 6 1 0.8 5 10kV 总负荷为: (3/0.8+4/0.85+2/0.8+3/0.8+2/0.85+2/0.85+4/0.85+ 2/0.8+3/0.85+6/0.85)0.85(1+4%)5=38.477MVA 所以变电站考虑扩建后送出的总负荷为: S 总=S35+S10=79.915MVA 则每台变压器实际通过
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