110KW变电所系统设计毕业设计论文.doc
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1、合肥通用职业技术学院毕业论文 I 摘 要 变电所是电力系统的重要组成部分,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。 这次设计以 110kV 降压变电所为主要设计对象,分析变电站的原始 资料确定变电所的主接线;通过负荷计算确定主变压器台数、容量 及型号。根据短路计算的结果,对变电所的一次设备进行了选择和 校验。同时完成防雷保护及接地装置方案的设计。 关键词: 电气主接线,短路电流计算,一次设备,防雷保护 合肥通用职业技术学院毕业论文 - 1 - 目录 摘 要 I 引言 - 2 - 一 原始资料分析 .- 3 - (一) 电源负荷地理位置
2、情况 - 3 - (二) 桥型接线 - 5 - 二 继电保护配置 .- 8 - (一) 变电所母线保护配置 - 8 - (二) 变电所主变保护的配置 - 8 - 三 防雷接地 - 10 - (一) 避雷器的选择 .- 10 - (二)变电所的进线段保护 - 11 - (三)接地装置的设计 - 12 - 参考文献 .- 15 - 致谢 .- 16 - 引言 本次设计题目为 110KV 变电所一次系统设计。此设计任务旨在体现 对本专业各科知识的掌握程度,培养对本专业各科知识进行综合运 用的能力,同时检验本专业学习三年以来的学习结果。 此次设计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
3、荷发展趋势。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 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,在根据 最大持续工作电流及短路计算结果,对设备进行了选型校验,同时 考虑到系统发生故障时,必须有相应的保护装置,因此对继电保护 做了简要说明。对于来自外部的雷电过电压,则进行了防雷保护和 接地装置的设计,最后对整体进行规划布置,从而完成 110kV 变电所 一次系统的设计。 - 3 - 一 原始资料分析 (一) 电源负荷地理位置情况 1.电源分析 与本所连接的系统
4、电源共有 3 个,其中 110KV 两个,35KV 一个。具 体情况如下: (1)110KV 系统变电所 该所电源容量(即 110KV 系统装机总容量)为 200MVA(以火电为主)。 在该所等电压母线上的短路容量为 650MVA,该所与本所的距离为 9KM。以一回路与本所连接。 (2)110KV 火电厂 该厂距离本所 12KM,装有 3 台机组和两台主变,以一回线路与本所 连接,该厂主接线简图如图 1.1: 图 1.1 110KV 火电厂接线图 (3)35KV 系统变电所 该所距本所 7.5KM.以一回线路相连接,在该所高压母线上的短路容 量为 250MVA.。 以上 3 个电源,在正常运行
5、时,主要是由两个 110KV 级电源来供电 给本所。35KV 变电所与本所相连的线路传输功率较小,为联络用。 当 3 个电源中的某一电源出故障,不能供电给本所时,系统通过调 整运行方式,基本是能满足本所重要负荷的用电,此时 35KV 变点所 可以按合理输送容量供电给本所。 负荷资料分析 (1)35KV 负荷 表 1.1 35KV 负荷 用户名称 容量(MW) 距离(KM) 备注 化工厂 3.5 15 类负荷 铝厂 4.3 13 类负荷 水厂 1.8 5 类负荷 注:35KV 用户中,化工厂,铝厂有自备电源 (2)10KV 远期最大负荷 (3)本变电所自用负荷约为 60KVA; (4)一些负荷参
6、数的取值: 负荷功率因数均取 cos=0.85,负荷同期率 Kt=0.9c,年最大负荷 利用小时数 Tmax4800 小时/年,表中所列负荷不包括网损在内, 故计算时因考虑网损,此处计算一律取网损率为 5%,各电压等级的 出线回路数在设计中根据实际需要来决定。各电压等级是否预备用 线路请自行考虑决定。 电气主接线设计 电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分,也是电力构成 的重要环节。电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电 所的性质,选择出某种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接 线方式。 主接线接线方式 (1) 单母线接线 优点:接线简单清晰,设备少,操作方便,便于扩建和采用成套配
7、 电装置。 缺点:不够灵活可靠,任一元件(母线或母线隔离开关等)故障时 检修,均需使整个配电装置停电,单母线可用隔离开关分段,但当 一段母线故障时,全部回路仍需短时停电,在用隔离开关将故障的 母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。 适用范围: 35-63KV 配电装置出线回路数不超过 3 回;110-220KV 配电装置的出线回路数不超过 2 回。 (2) 单母线分段接线 优点:用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同段引出两个 回路,有两个电源供电。当一段母线发生故障,分段断路器自动将 故障切除,保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 缺点:当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该
8、段母线的回路 都要在检修期间内停电。当出线为双回路时,常使架空线路出现交 叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。 适用范围: 35KV 配电装置出线回路数为 4-8 回时;110-220KV 配电 装置出线回路数为 3-4 回时。 (3) 单母分段带旁路母线 这种接线方式在进出线不多,容量不大的中小型电压等级为 35- 110KV 的变电所较为实用,具有足够的可靠性和灵活性。 (二) 桥型接线 内桥形接线 优点:高压断器数量少,四个回路只需三台断路器。 缺点:变压器的切除和投入较复杂,需动作两台断路器,影响一回 线路的暂时停运;桥连断路器检修时,两个回路需解列运行;出线 断路器检修时,线路需较长
9、时期停运。 适用范围:适用于较小容量的发电厂,变电所并且变压器不经常切 换或线路较长,故障率较高的情况。 2、外桥形接线 优点:高压断路器数量少,四个回路只需三台断路器。 缺点:线路的切除和投入较复杂,需动作两台断路器,并有一台变 压器暂时停运。高压侧断路器检修时,变压器较长时期停运。 适用范围:适用于较小容量的发电厂,变电所并且变压器的切换较 频繁或线路较短,故障率较少的情况。 双母线接线 优点: (1)供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断;一组母 线故障时,能迅速恢复供电;检修任一回路的母线隔离开关,只停 该回路。 (2)调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线 上
10、,能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。 (3)扩建方便。向双母线的左右任何的一个方向扩建,均不影响两 组母线的电源和负荷均匀分配,不会引起原有回路的停电。 (4)便于试验。当个别回路需要单独进行试验时,可将该回路分开, 单独接至一组母线上。 双母线分段接线 双母线分段可以分段运行,系统构成方式的自由度大,两个元件可 完全分别接到不同的母线上,对大容量且相互联系的系统是有利的。 由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸,因此在继电保 护方式和操作运行方面都不会发生问题,而较容易实现分阶段的扩 建优点。但容易受到母线故障的影响,断路器检修时需要停运线路。 占地面积较大。一般当连
11、接的进出线回路数在 11 回及以下时,母线 不分段。 35kV 电气主接线 根据资料显示,由于 35KV 的出线为 4 回,一类负荷较多,可以初步 选择以下两种方案: (1)单母分段带旁母接线且分段断路器兼作旁路断路器,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。 (2)双母接线接线 表 35KV 主接线方案比较 方案项目 方案单母分段带 旁母 方案双母接线 技术 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 扩建时需向两个方 向均衡扩建 供电可靠 调度灵活
12、 扩建方便 便于试验 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 设备多、配电装置 复杂 投资和占地面 大 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。 110kV 电气主接线 根据资料显示,由于 110KV 没有出线只有 2 回进线,可以初步选择 以下两种方案: (1)桥行接线,根据资料分析此处应选择内桥接线。 (2)单母接线。 表 110KV 主接线方案比较 经比较两种方案都具有接线简单这一特性。虽然方案可靠性、灵 活性不如方案,但其具有良好的经济性。可选用投资小的方案 方案项目 方案内桥接线 方案单母分段
13、 技术 线清晰简单 调度灵活,可 靠性 不高 简单清晰、操作 方便、易于发展 可靠性、灵活性 差 经济 占地少 使用的断路器 少 备少、投资小 二 继电保护配置 继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障,在此设计变电站继 电保护结合我国目前继电保护现状突出继电保护的选择性,可靠性、 快速性、灵敏性、运用微机继电保护装置及微机监控系统提高变电 站综合自动化水平。 (一) 变电所母线保护配置 1、110KV、35KV 线路保护部分: (1)距离保护 (2)零序过电流保护 (3)自动重合闸 ( 4)过电压保护 2、10KV 线路保护: (1)10kV 线路保护:采用微机保护装置,实现电流速断及过流保
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