110kV变电所电气一次部分初步设计.doc
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1、毕 业 论 文题 目: 110kV变电所电气一次部分初步设计 入 学 年 月_姓 名_ _学 号_专 业_ _学 习 中 心_ _ _指 导 教 师_完成时间_年_ 月_日目 录摘要-1关键词-1绪论-2一 设计说明书-31. 负荷计算及变压器选择-31.1. 负荷计算-31.2. 变压器选择-32. 电气主接线-52.1. 对电气主接线的要求-52.2. 110kV侧主接线选择-62.3. 35kV侧主接线选择-92.4. 10kV侧主接线选择-92.5. 站用电-102.6. 无功补偿装置-123. 主要电气设备选择-133.1. 主要原则及条件-133.2. 110kV侧设备选择-143
2、.3. 35kV侧设备选择-183.4. 10kV侧设备的选择-19二 设计计算书-201. 短路电流计算-202. 主要电气设备选择-232.1. 110kV侧电气设备选择-232.2. 35kV侧电气设备选择-252.3. 10kV侧电气设备选择-26参考文献-30致谢-31摘 要本设计的内容是变电站电气一次部分设计,作为电气工程及其自动化专业本科生的毕业设计,它是本专业学生毕业前的最后一次综合性课程设计,同时,由于其深度和广度,又成为课程设计中最重要的一次设计。变电站设计以实际工程技术水平为基础,以虚拟的变电站资料为背景,从原始资料的分析做起,内容涵盖发电厂电气部分、电力系统分析等电气工
3、程及其自动化本科教育期间的主要专业课。通过设计,使学生将书本上的知识融入到工程设计的实际运用之中。拉近了理论与实际的距离,同时也为今后的工作奠定了夯实的基础。在设计过程中,初步体现了工程设计的精髓内容,如根据规程选择方案、用对比的方法对方案评价等。教会了我们在工程中运用所学的专业知识,锻炼了我们用实际工程的思维方法去分析和解决问题的能力。关键词: 负荷分析、短路电流计算、方案评价。 绪 论变电所的设计应根据工程510年发展规划进行,做到远、近期结合,以近期为主,正确处理近期建设与远期发展的关系,适当考虑扩建的可能;变电所的设计,必须从全局出发,统筹兼顾,按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供
4、电条件,结合国情合理地确定设计方案;变电所的设计,必须坚持节约用地的原则。一 设计说明书1. 负荷计算及变压器选择1.1. 负荷计算综合最大计算负荷:Kt同时系数;%线损,取5%;由已知:S1=(6/0.9+6/0.9+5/0.9+3/0.9+2.6/0.85+3.2/0.85)0.9=26.14kVAS2=(4/0.85+3/0.85+3.5/0.85+3.2/0.85+3.4/0.85+5.6/0.85+2.8/0.85+34/0.9)0.85=36.8kVAS总=(26.14+36.8)0.9=56.67kVA1.2. 变压器选择变压器是发电厂和变电所重要的元件之一,随着电力系统的扩大,
5、电压等级的提高,电能输送和分配过程中,电压转换(升压和降压)层次有增多趋势,整个系统中变压器的总容量已有发电容量的45倍增至67倍,变压器的效率虽然很高(95%以上),但系统中每年变压器的总能量损耗仍是一个很大的数目,因此尽量减少变压层次,经济合理地利用变压器容量,改善运行方式和网络结构,提高变压器的可靠性,仍是当前变压器运行中的主要课题。电力变压器可制成三相的,也可制成单相的,一台三相变压器比三台单相变压器组成的变压器组,其经济指标要好得多,所以单相变压器只用于容量很大,制造和运输困难的特殊场合。变压器可制成双绕组和三绕组,少数是四绕组的 。在高压和超高压中性点直接接地系统中,已广泛使用自耦
6、变压器,由于限制短路电流的需要,分裂变压器也得到应用。变压器的主要参数有:额定电压、额定容量、额定变比、额定频率、阻抗电压百分数等。所谓额定值系指在给定的条件下(其中包括冷却介质和环境条件等),所规定的各种电气和机械容许量值。主变压器的容量,台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构,它的确定除依据传递容量基本原始资料外,还应根据电力系统510年的发展规划,输送功率大小,馈线回路数,电压等级以及接入系统的紧密程度等因素,进行综合分析和合理选择。主变容量一般应按510年规划负荷来选择,根据城市规划,负荷性质电网结构等综合考虑确定其容量。与系统具有强联系的枢纽变电站,在一种电压等级下,主变应不少于两
7、台。1.2.1. 台数: 本所有一、二类负荷装设两台变压器,容量相等。 1.2.2. 容量:按最大负荷选择。S1=(6/0.9+6/0.9+5/0.9+3/0.9+2.6/0.85+3.2/0.85)0.9=26.14kVAS2=(4/0.85+3/0.85+3.5/0.85+3.2/0.85+3.4/0.85+5.6/0.85+2.8/0.85+34/0.9)0.85=36.8kVAS总=(26.14+36.8)0.9=56.67kVA另主变选择时容量规定在断开一台时,应满足(1)不小于60的全部负荷;(2)应保证用户的一二级负荷。所以取变压器容量40000kVA。1.2.3. 型式:1.2
8、.3.1. 有载调压较容易稳定电压、减少电压波动。另规程上规定对电力系统一般要求110kV及以下变电所采用一级有载调压变压器,故本站主变选用有载调压变压器。1.2.3.2. 根据所给参数,该站以两个电压等级供电,因此,变压器应选三绕组。校验:60%S总远=60%56.67=34MVA 所选变压器单台容量应大于34MVA1.2.3.3. 对于110kV变压器,由于容量不大,采用强迫空气冷却,即风冷式。1.2.3.4. 各侧额定电压选择110kV侧:110kV相当与用电器,故选线路额定电压110kV;35kV、10kV,相当与电源,故选+10%线路电压,即38.5、11kV。2. 电气主接线变电所
9、电气主接线是有高电压设备通过连接线组成的汇集和分配电能的电路,主接线的型式直接影响供电的可靠性,灵活性,经济性和可扩充性。35110kV变电站设计范围第3.21条“变电所主接线应根据变电所在电力网中的地位出现回路数,设备特点及负荷型等条件确定,并满足供电可靠性、灵活操作性、检修方便、节约投资和便于扩建等要求。”2.1. 对电气主接线的要求2.1.1. 可靠性具体要求2.1.1.1. 断路器检修时,不宜影响供电。2.1.1.2. 断路器或母线故障及母线检修时尽量减小停运的回路数和停运时间,并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。2.1.1.3. 尽可能避免变电站全部停运的可靠性。2.1.
10、2. 灵活性具体要求2.1.2.1. 调度时应可以灵活地投入和切除变压器和线路调配电流负荷满足系统在事故运行方式下的系统调度要求。2.1.2.2. 检修时,可以方便的停运断路器母线及电器设备进行安全检修而不致影响电力网运行和对用户的供电。2.1.3. 经济性的具体要求2.1.3.1. 投资省、主接线力求简单、尽可能减少断路器隔离开关、互感器、避雷针等的一次设备。2.1.3.2. 二次保护不要太复杂。2.1.3.3. 占地面积小。2.1.3.4. 电能损失小。2.1.4. 可扩性的具体要求扩建时,可容易地从初期接线过渡为最终接线。由文献电力工程电气设计守则(电气一次部分),“主接线设计原则”。2
11、.1.4.1. 发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用电力系统的变电所有枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所三种类型。一般,系统枢纽变电所汇集多个大电源,进行系统功率交换和向中压供电,电压为330500kV;地区重要变电所,电压为220330kV;一般变电所,多为终端和分支变电所、电压为110kV,但也有220kV。2.1.4.2. 发电厂、变电站的分期和最终建设规模l 变电站依据510年电力系统发展规划进行设计,一般装设两台(组)变压器;l 当技术经济比较合理时,330500kV枢纽变也可以装设34台(组)变压器;l 终端或分支变电所如只有一个电源时,可只装设一台主变。2.1.4.3. 负
12、荷大小和重要性l 对于级负荷必须有两个独立电源供电,且当任何一个电源失去后,能保证对全部级负荷不间断供电;l 对于级负荷,必须有两个独立电源供电,且当任何一个电源失去后,能保证全部或大部分的级负荷供电;l 对于级负荷一般只需一个电源供电。2.1.4.4. 系统备用容量大小l 装有两台(组)及以上变压器,其中一台(组)事故断开,其余主变容量应保证用户的一级和二级负荷;l 系统备用容量的大小将会影响运行方式的变化,如:检修母线或断路器时,是否允许线路、变压器或发电机停运,故障时允许切除的线路、变压器和机组的数量等。2.2. 110kV侧主接线选择 2.2.1. 设计原则2.2.1.1. 由文献35
13、110kV变电所设计规范第3.2.1条:变电站主接线应根据变电站在电网中的地位,出线回路数,设备特点及负荷性质等条件确定,并应满足供电可靠性,运行灵活,操作检修方便,节约投资和便于扩建等需要。第3.2.2条:当满足运行要求时,变电站高压侧宜采用QF较少或不用QF的接线。第3.2.3条:35110kV超过两回,宜采用扩大桥型单母线或分段单母线的接线。3563kV线路为8回及以上时,亦可采用双母线接线。第3.2.4条:在采用单母线,分段单母线和双母线的35110kV主接线中,当不允许停电检修QF时,可以设置旁路设施。第3.2.5条:当变电站装有两台主变时,610kV侧宜采用分段单母线。线路12回及
14、以上亦可采用双母线。当不允许停电检修QF时,可设置旁路设施,当635kV配电装置采用手推式高压开关柜时,不宜采用旁路设施。第3.2.6条:需限制变电站610kV线路的短路电流时,可采用下列措施之一:l 变压器分裂运行 l 采用高阻抗变压器 l 在变压器回路中装设电抗器第3.2.7条:接在母线上的避雷器和电压互感器,可合用一组隔离开关,对接在变压器引出线上的避雷器,不宜装设QS。2.2.1.2. 由文献电力工程电气设备手册(电气一次部分),有关旁母及旁路隔离开关的设置原则(适用于110220kV配电装置):l 对110220kV线路输送功率较多、送电距离教远、停电影响较大,并且110及220kV
15、少油断路器平均年检修时间约57天,停电时间较长,因此一般需设旁母、或旁路隔离开关;l 设置旁母时,首先采用以母联或分段断路器兼作旁路断路器,但在下列情况下,则装设专用旁路断路器:l 当110kV出线为7回及以上,220kV出线回数为5回及以上,一般装设专用旁路断路器。l 对于在系统中居重要地位的配电装置,110kV为6回及以上,220kV出线回数及以上时,可装设专用旁路断路器。变电所主变的110220kV侧断路器,宜接入旁母,宜接入旁母,发电厂主变的110220kV侧断路器,可随发电机停机检修,一般不接入旁母。具备下列条件时,可不设置旁母:l 采用可靠性高,检修周期长的SF6断路器或采用可以迅
16、速替换的手车式断路器时;l 系统条件允许线路停电检修时;l 接线条件允许断路器停电检修时。在下列情况下,可以采用简易旁母隔离开关代替旁母:l 当110kV配电装置为屋内型时,为节约配电楼的建筑面积,出现断路器检修时,可把一组母线作为旁路母线,以母联断路器作为旁路断路器,通过该回路的旁路隔离开关供电。l 110220kV屋外配电装置的最终出线回路数较少,不需设专用旁路断路器时,也可采用简易的旁路隔离开关代替旁母。2.2.1.3. 方案选择双母线适合于110220kV配电装置在系统中居重要地位。出线回路在3回及以上,同时规定在采用单母线分段或双母线的35kV110kV主接线中,当不允许停电检修DL
17、时可设置旁路设施。本所出线回路数为4回,本期2回,双母线投资稍高,故110kV侧接线推荐单母线分段带旁母。110kV主接线方案选择对比表见表1.1。110kV主接线方案选择对比表 表1.1方案比较I双母II单母线分段带旁母可靠性1. 通过两组母线隔离开关的倒闸操作检修任意一组母线,不中断停电,不影响穿越功率通过。2. 检修任意回路断路器、用跨条连接后用母线DL替代出线。全所停电可能性小。1. 任一出线DL检修时可不停电。2. 一段母线发生故障,分段断路器将故障段切除,保证正常段母线不间断供电。3. 全所停电可能性小。灵活性1. 调度灵活电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上。能灵活的适应运
18、行方式运行调度和潮流变化的需要。2. 扩建方便。1. 调度调配电流符合灵活检修方便。2. 检修任一出线DL和母线G不会影响对用户的用电。经济性DL:5个;G:16个; 占地少DL:5个;G:18个;占地少可靠性扩建不受方向限制扩建不受方向限制结论经过比较,经济型方面相差不大,可靠性高,但双母线接线当母线故障或检修时,倒闸操作比较麻烦。故选单母线分段带旁母接线。(电气主接线图见附录1)2.3. 35kV侧主接线选择 35110kV线路超过2回时采用单母线或分段单母线的接线。分段单母线或双母线的35110kV主接线中,当不允许停电检修断路器时宜采用设置旁路设施。35kV主接线方案选择对比表见表1.
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