110KW变电所系统设计 毕业论文.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) 电源负荷地理位置情
2、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,分析负荷发
3、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 与本所连接的系统电源
4、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,在正常运行时,主
5、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)一些负荷参数的取值
6、: 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电装置。 缺点
7、: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,该段母线的回路都
8、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 较长时期停运。 适
9、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,能灵活 地适应系
10、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。一般当连接的进出线回路数在
11、 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 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 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
12、扩建 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 技术 线清晰简单 调度灵活
13、,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护、实现三相 一次重合闸。 (2)
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