110KV变电站电气一次系统设计 毕业论文.doc
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1、- - 110KV 变电站电气一次系统设计 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
2、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。 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 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。
3、本变电所的初步设计包括了:(1)总体方案的确定 (2)短路电流的计算(3)高低压配电系统设计与系统接线方案选择(4)防雷保护等内 容。 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;输电系统;配电系统;高压网 - - ABSTRACT Along with the economic development and the modern industry developments of quick rising, the design o
4、f 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 the power s
5、upply. 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 and the safet
6、y 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 assign, transp
7、ort 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, the developm
8、ent of modern industry and the of trend of the society life. The region of 110-voltage effect many fields and should consider many problems. Analyse change to give or get an electric shock a mission for carrying and customers carries etc. circumstance, choose the address, make good use of customer d
9、ata proceed then carry calculation, ascertain the correct equipment of the customer. At the same time following the choice of every kind of transformer, then make sure the line method of the transformer substation, then calculate the short-circuit electric current, choosing to send together with the
10、 electric wire method and the style of the wire, then proceeding the calculation of short-circuit electric current. This first step of design included:(1) ascertain the total project (2) the calculation of the short-circuit electric current . (3) the design of an electric shock the system design to
11、connect with system and the choice of line project .(4) the contents to defend the thunder and so on. 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; Trans
12、mission System; Distribution; High Voltage Network - 目 录 摘要 I ABSTRACT .II 前言 1 原始数据 2 一、主变压器容量、台数及形式的选择 4 1 概述.4 2 主变压器台数的选择.4 3 主变压器容量的选择.5 3.1 主变容量的确定计算 .5 4 主变压器型式的选择 .6 4.1 主变压器相数的选择 .6 4.2 绕组数的选择 .6 4.3 主变调压方式的选择 .7 4.4 连接组别的选择 .7 4.5 容量比的选择 .7 4.6 主变压器冷却方式的选择 .8 二、电气主接线选择 .10 1 概述 10 1.1 可靠性
13、10 1.2 灵活性 10 1.3 经济性 10 2 主接线的接线方式选择 11 2.1 单母线接线 11 2.2 单母分段 11 2.3 单母分段带旁路母线 11 2.4 桥形接线 11 2.5 一个半断路器(3/2)接线 .12 2.6 双母接线 12 2.7 双母线分段接线 12 3 主接线比较选择13 三、短路电流计算 .26 - 1 概述26 2 短路计算的目的及假设 26 2.1 短路电流计算是变电所电气设计中的一个重要环节 26 2.2 短路电流计算的一般规定 26 2.3 短路计算基本假设 27 2.4 基准值 27 2.5 短路电流计算的步骤 27 3 计算变压器各绕组电抗
14、28 4 计算系统及线路阻抗 29 5 等值网络 29 四、电气设备的选择 .32 1 概述 32 1.1 一般原则 33 1.2 技术条件 33 2 断路器的选择 34 2.1 按开断电流选择 34 2.2 短路关合电流的选择 34 2.3 断路器选择计算 34 3 隔离开关的选择 38 3.1 隔离开关选择计算 39 4 高压熔断器的选择 42 4.1 按额定电压选择 42 4.2 按额定电流选择 42 4.3 高压熔断器的计算 42 5 互感器的选择 43 5.1 电流互感器的选择 43 5.2 电流互感器的计算 44 5.3 电压互感器的选择 47 5.4 电压互感器计算 48 6 母
15、线的选择 49 6.1 裸导体的选择条件选择和校验 50 6.2 母线及电缆截面的选择 50 6.3110kV、35kV、10kV 侧母线及其 10kV 侧电缆出线选择计算 50 7 支持绝缘子及穿墙套管的选择 56 - 7.1 支持绝缘子的选择 56 7.2 支持绝缘子的计算 56 7.3 穿墙套管的选择 57 7.4 穿墙套管的计算 57 8 主变压器之间的消弧线圈 57 9 电抗器选择 58 10 经济性比较 .58 五、电气总平面布置及配电装置的选择 .60 1 概述 60 2 高压配电装置的选择 61 六、防雷设计规划 .64 1 防雷保护的设计 64 2 主变中性点放电间隙保护 6
16、5 3 避雷器的选择 65 4 避雷针的选择 67 5 保护全面积的校验68 6 接地网的设计68 6.1 接地体的设计 .69 6.2 典型接地体接地电阻计算.69 6.3 接地网设计计算 .69 参考文献 .72 设计图纸说明 .73 致谢 .74 - 1 前言 目前,我国城市电力网和农村电力网正进行大规模的改造,与此相应,城乡变电所 也正不断的更新换代。我国电力网的现实情况是常规变电所依然存在,小型变电所,微 机监测变电所,综合自动化变电所相继出现,并得到迅速的发展。然而,所有的变化发 展都是根据变电设计的基本原理而来,因此对于变电设计基本原理的掌握是创新的根本。 本毕业设计是在完成本专
17、业所有课程后进行的综合能力考核。内容为 110kV 终端变 电所电气一次系统设计,正是最为常见的常规变电所,并根据变电所设计的基本原理设 计,务求掌握常规变电所的电气一次系统的原理及设计过程。通过对原始资料的分析、 主接线的选择及比较、短路电流的计算、主要电器设备的选择及校验、线路图的绘制以 及避雷器、避雷针的选择等步骤、最终确定了 110kV 变电站所需的主要电器设备、主接 线图以及变电站防雷保护方案。 通过本次毕业设计,不仅巩固了专业知识,而且培养了我们运用所学知识去分析和 解决与本专业相关的实际问题的能力。 由于本人掌握的知识有限、又无设计经验,设计中难免存在不足及错误,恳请各位 老师和
18、同学批评指正。 - 2 原始数据 1、变电站类型:地方降压变电站 2、电压等级: 110/35/10kV 3、负荷情况: 35kV:最大 40MW,最小 25MW,Tmax = 5000 小时,cos= 0.85 10kV:最大 20MW,最小 12MW,Tmax = 5000 小时,cos= 0.85 负荷性质:工农业生产及城乡生活用电 Tmax= 5400 小时 4、出线情况:(1) 110kV 侧:2 回(架空线) LGJ185/20km; (2) 35kV 侧:8 回(架空线) (3) 10kV 侧:12 回(电缆) 。 5、系统情况:(1) 系统经双回线给变电所供电; (2) 系统
19、110kV 母线电压满足常调压要求; (3) 系统 110kV 母线短路电流标幺值为 25(B100MVA) 6、环境条件:(1)最高温度 40,最低温度-30,年平均温度 20; (2)土壤电阻率 400 欧米; (3)当地雷暴日 40 日/年。 - 3 一、主变压器容量、台数及形式的选择 1 概述 在各级电压等级的变电所中,变压器是变电所中的主要电气设备之一,其担任着向 用户输送功率,或者两种电压等级之间交换功率的重要任务,同时兼顾电力系统负荷增 长情况,并根据电力系统 510 年发展规划综合分析,合理选择,否则,将造成经济技 术上的不合理。如果主变压器容量造的过大,台数过多,不仅增加投资
20、,扩大占地面积, 而且会增加损耗,给运行和检修带来不便,设备亦未能充分发挥效益;若容量选得过小, 可能使变压器长期在过负荷中运行,影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此, 确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。 在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等, 在选择主变压器时,要根据原始资料和设计变电所的自身特点,在满足可靠性的前提下, 要考虑到经济性来选择主变压器。 选择主变压器的容量,同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台 数及容量。 2 主变压器台数的选择 由原始资料可知,我们本次所设计的变电所是郊区 110kV 降
21、压变电所,它是以 110kV 受功率为主。把所受的功率通过主变传输至 35kV 及 10kV 母线上,再将电能分配出去。 因此选择主变台数时,要确保供电的可靠性。 为了保证供电可靠性,避免一台主变压器故障或检修时影响供电,变电所中一般装 设两台主变压器。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩 建,而当一台主变压器故障或者检修时,另一台主变压器可承担 60%70%的负荷保证全 变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用,提高供电的可靠性。 3 主变压器容量的选择 主变容量一般按变电所建成近期负荷,510 年规划负荷选择,并适当考虑远期 1020 年的负荷发展,对于城郊变电
22、所主变压器容量应当与城市规划相结合,该所最大 负荷给定,所以应按最大总负荷来选择主变的容量,根据变电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,应考虑当一台变压器停运时,其 余变压器容量在过负荷能力后允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷,对一般性能 的变电所,当一台主变压器停运时,其余变压器容量应保证全部负荷的 60%80%,该变 电所是按 70%全部负荷来选择。因此,装设两台变压器变电所的总装容量为: - 4 3510 3510 3510 coscos kVkV kVkV kVkV PP SSS 总 当一台变压器停运时,可保证对 60%负荷的供电,考虑变压器的事
23、故过负荷能力为 40%,则可保证 98%负荷供电,而高压侧 110kV 母线的负荷不需要通过主变倒送,因为, 该变电所的电源引进线是 110kV 侧引进。其中,中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器 传输至各母线上。因此主变压器的容量为: 0.7SS 总单台 3.1 主变容量的确定计算 本设计任务中 110kV 侧电源为无限大系统,该侧的 2 回出进线负荷功率由该无限大 系统供给,不需通过主变传送;35kV 侧最大负荷 40MW,最小负荷 25MW,功率因数为 0.85,该侧共 8 回出线,需要由两台主变压器供电。10kV 侧的最大负荷 20MW,最小负荷 12MW,功率因素为 0.85 也需要从
24、 110kV 侧系统通过主变来传送。因此,在正常运行情况 下,主变传送的最大总容量为 60MVA。 已知 35kV 侧最大负荷 40MW ,, 10kV 侧最大负荷为 20MW,,cos0.85cos0.85 由计算可知单台主变的最大容量为: MVASSS70.58 总总总 则 MVASS49.4258.707 . 00.7 总总 所以,选择两台 50MVA 的变压器并列运行。 4 主变压器型式的选择 4.1 主变压器相数的选择 当不受运输条件限制时,在 330kV 以下的变电所均应选择三相变压器。而选择主变 压器的相数时,应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。 单相变压器组,相对来讲
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