110KV变电站电气一次部分设计.doc
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1、 毕业设计(论文)题目 110kV变电站电气一次部分设计 摘 要变电站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。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厂(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。本次设计是关于某地区110KV降压变电站的设计,首先,根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式,在技术方面和经济方面进行比较,选取灵活的最优接线方式。其次进行短路电流计算,根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电
2、流,从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时,其短路稳态电流和冲击电流的值。最后,根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行开关设备选型。关键词:变电所,主接线,电网,断路器,短路电流计算,电气设备选择26目录摘 要I1 概述12 电气主接线22.1 电气主接线概述22.2 选择电气主接线时的设计依据22.3 变电站主接线设计的基本要求:22.4 110kv侧主接线方案32.5 35kv侧主接线方案42.6 10kv侧主接线方案52.7 站用电接线63主变压器选择63.1 主变压器型式的选择63.1.1 变压器绕组形式的选择63.1.2 变压器调压方式的选择73.1.3 变压
3、器接地方式的选择73.1.4 变压器冷却方式的选择73.2 主变压器台数选择73.3 变压器容量的确定83.3.1 选择变压器容量所采用的基本原则83.3.2 选择变压器容量的相关计算84 最大持续工作电流及短路计算94.1 各回路最大持续工作电流94.2 短路计算的目的及假设104.2.1短路电流计算的目的104.2.2 计算的基本情况104.2.3 接线方式104.2.4 计算容量104.2.5 短路种类114.2.6 短路计算点114.3 短路电流计算115 主要电气设备选择135.1 电气选择的一般要求135.1.1 一般原则135.1.2 技术条件135.1.3 温度145.2 高压
4、断路器的选择155.2.1断路器的选择原则155.2.2 110kv侧断路器的选择155.2.3 35kv侧断路器选择175.2.4 10kv侧断路器选择185.3 隔离开关的选择195.3.1隔离开关的选择原则195.3.2 110kv侧隔离开关205.3.3 35kv侧隔离开关205.3.4 10kv侧隔离开关215.4 避雷器的选择225.5 接地刀闸的选择225.6 高压断路器选型总表225.7 隔离开关选型总表236 配电装置设计236.1 设计原则与要求246.1.1、设计原则246.1.2设计要求246.1.3有足够的安全距离257总结251 概述 已知某110kV电网接线图如图
5、1.1所示。 图1.1 某110kV电网接线图 图1.1 110KV电网接线图 其中由待设变电站直接供电的近区负荷如表1.1所示。 表1.1 负荷表负荷编号最大功率(kW)输电距离(km)1400022300033250034120002551000030 各负荷站的最大负荷小时数Tmax=4500h,功率因数cos=0.8,其中一类负荷占30%,二类负荷占40%,剩余为三类负荷。各负荷站间最大负荷同时系数为0.9,最小负荷系数为0.7。 待设变电站所处地理条件:最高气温38,最低气温1,58月有雷雨,土地充裕,非地震地区。 根据电力设计规程,分析各负荷站功率及输电距离后,确定负荷1、2、3输
6、电电压等级为10KV,负荷4、5输电电压为35KV。 2 电气主接线2.1 电气主接线概述变电站的电气主接线指由各种电气元件如变压器、断路器、隔离开关等按照一定的要求和顺序连接起来构成发电、输电、配电的电气回路。电气主接线的选择正确与否对电力系统的安全、经济运行,对电力系统的稳定和调度的灵活性,以及对变电站的电气设备选择,配电装置的布置,继电保护和自动装置的确定等都有重大的影响。因此在选择变电站的电气主接线时,应注意变电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件,按照电气主接线设计的一般原则和要求,经过缜密的比较和严格的论证才能保证在建成使用的过程中不致有任何无法弥补的失误。2.2
7、 选择电气主接线时的设计依据(1)发电厂、变电所所在电力系统中的地位和作用(2)发电厂、变电所的分期和最终建设规模(3)负荷大小和重要性(4)系统备用容量大小(5)系统专业对电气主接线提供的具体资料2.3 变电站主接线设计的基本要求:(1)可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求,电气主接线的设计必须满足这个要求。因为电能的发送及使用必须在同一时间进行,所以电力系统中任何一个环节故障,都将影响到整体。供电可靠性的客观衡量标准是运行实践,评估某个主接线图的可靠性时,应充分考虑长期运行经验。我国现行设计规程中的各项规定,就是对运行实践经验的总结,设计时应该予以遵循。 (2)灵活性 电气主接线不但
8、在正常运行情况下能根据调度的要求灵活的改变运行方式,达到调度的目的,而且在各种事故或设备检修时,能尽快的退出设备、切除故障,使停电时间最短、影响范围最小,并在检修设备时能保证检修人员的安全。 (3)操作应尽可能简单、方便 电气主接线应简单清晰、操作方便,尽可能使操作步骤简单,便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作,还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单,可能又不能满足运行方式的需要,而且也会给运行造成不便,或造成不必要的停电。(4)经济性 主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上,还应使投资和年运行费用最小,占地面积最少,使变电站尽快的发挥经济效益。 (5)应具有扩建的可
9、能性由于我国工农业的高速发展,电力负荷增加很快,因此,在选择主接线时,应考虑到有扩建的可能性。2.4 110kv侧主接线方案由电力工程电气设计手册的规定可知110kv侧可选用单母线分段接线方式或双母线接线方式。单母分段接线一般适用于110kv出线为3,4回的装置中。双母线接线一般适用于110KV出线为5回及以上或者在系统中居重要位置、出线4回及以上的装置中。此次设计装置进线2回,出线2回。所以综合比较两个方案选择单母线分段接线为110kv侧主接线方案。 110KV侧主接线如图2.1. 图2.1 110KV侧主接线主要优缺点(1)当母线发生故障时,仅故障母线停止工作,另一母线仍继续工作;(2)对
10、双回路供电的重要用户,可将双回路分别接于不同母线分段上,以保证对重要用户的供电;(3)一段母线发生故障或检修时,必须断开在该段母线上的全部电源和引出线,这样减少了系统的发电量,并使该段单回线路供电的用户停电;(4)任一出线的开关检修时,该回线路必须停止工作;(5)当出线为双回线路时,会使架空线出现交叉跨越;因此本变电站设计宜采用单母线分段接线。2.5 35kv侧主接线方案由电力工程电气设计手册可知当35kv配电装置出线回路数为48回时应采用单母线分段接线方式。此次设计配电装置出线回路数为4回故选择单母线分段接线为35kv侧主接线方案 35KV侧主接线如图2.2. 图2.5.1 图2.2 35K
11、V主接线图主要优缺点:(1)当母线发生故障时,仅故障母线停止工作,另一母线仍继续工作;(2)对双回路供电的重要用户,可将双回路分别接于不同母线分段上,以保证对重要用户的供电; (3)当一段母线发生故障或检修时,必须断开在该段母线上的全部电源和引出线,这样减少了系统的发电量,并使该段单回线路供电的用户停电; (4)任一出线的开关检修时,该回线路必须停止工作;(5)当出线为双回线时,会使架空线出现交叉跨越。因此本变电站设计宜采用单母线分段接线。2.6 10kv侧主接线方案由电力工程电气设计手册可知10KV配电装置出线回路数为6回及以上时采用单母分段连接,此次设计配电装置出线回路数为6回故选择单母分
12、段接线为主接线。 10KV侧主接线如图2.3. 图2.3 10KV侧主接线 主要优缺点:(1)母线发生故障时,仅故障母线停止工作,另一母线仍继续工作;(2)对双回路供电的重要用户,可将双回路分别接于不同母线分段上,以保证对重要用户的供电(3)当一段母线发生故障或检修时,必须断开在该段母线上的全部电源和引出线,样减少了系统的发电量,并使该段单回线路供电的用户停电;(4)任一出线的开关检修时,该回线路必须停止工作;(5)当出线为双回线时,会使架空线出现交叉跨越。因此本变电站设计宜采用单母线分段接线。2.7 站用电接线一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式,故提出单母线分段接线。站用电主接线如
13、图2.4. 图2.4 站用电主接线 结论:综上所述可选择110kv侧采用单母分段接线为主接线,35kv侧采用单母分段接线为主接线。10kv侧采用单母分段线接线为主接线。站用电为单母分段接线。3主变压器选择3.1 主变压器型式的选择3.1.1 变压器绕组形式的选择根据电力系统课程设计及毕业设计参考资料:不受运输条件限制,在330KV及其以下的发电厂和变电站中均采用三相变压器。(1) 变压器绕组数量的选择根据电力系统课程设计及毕业设计参考资料:在具有三种电压的变电站中,如通过主变压器各侧的功率均达到该主变容量的15%以上,或低压侧虽无负荷,但在变电站内需装设无功功率补偿设备时,主变宜采用三绕组变压
14、器。(2) 绕组的连接方式根据电力系统课程设计及毕业设计参考资料:变压器的连接方式必须和系统电压相位一致,否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y和,我国110KV及以上的电压等级,变压器绕组均采用Y连接;35KV电压等级,变压器绕组采用Y连接,而35KV以下电压等级,变压器绕组均采用连接。所以待设计变电站的主变压器选择三相、三绕组变压器。3.1.2 变压器调压方式的选择 根据电力系统课程设计及毕业设计参考资料:110KV及以下变电站,考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式。所以待设计变电站主变压器选择有载调压变压器。3.1.3 变压器接地方式的选择中性点直接接地方式的短路电流很
15、大,线路或设备应立即切除,增加了断路器的负担,降低了供电的连续性,但由于过电压水平较低,减少了设备造价,特别是在高压和超高压电力系统,经济效益显著,故适用于110KV及以上电力系统,。我国目前在一般情况下,110KV系统多采用中性点直接接地方式。3.1.4 变压器冷却方式的选择主变一般采用的冷却方式有:自然风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却、强迫导向油循环冷却,小容量变压器一般采用自然风冷却,大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却。根据以上分析本设计采用三绕组普通强迫油循环变压器。3.2 主变压器台数选择降压变电站的主变压器的台数,一般不超过两台,当负荷再增大时,可更换大容量的变压器,而
16、不需增加变压器的台数。为保证供电的可靠性,避免一台主变故障或检修时影响对用户供电,变电站一般装设两台主变压器,其变压器基础按大于变压器容量的1-2级设计,以便负荷发展时,可更换大容量的变压器,而不需增加变压器的台数。3.3 变压器容量的确定3.3.1 选择变压器容量所采用的基本原则(1)在电力系统正常运行及检修状态下,以具有一定持续时间的日负荷选择主变压器的额定容量,日负荷中持续时间很短的部分,可由变压器过载满足。(2) 并联运行的以隐备用的形式相互作为事故备用。(3)主变压器检修时间间隔很长、检修时间较短,合理作好检修与运行调度。则不因检修并联变压器而增加其选择容量。3.3.2 选择变压器容
17、量的相关计算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,并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。当有两台变压器时,每台变压器应能负担变电站总负荷的70%左右,以便在一台变压器因故障退出运行时,另一台变压器容量应保证重要负荷连续供电。根据表1.1,可知变电站供电负荷为 (3.1)因为所用电占2%,所以:全站总负荷为: (3.2)又因为:所以:主变压器的容量为: (3.3)为保证重要用户供电,待设计变电站宜选择两台主变压器,采用暗备用的方式。若每一台变压器的容量要求能带全部负荷的70%左右计算: (3.4)根据以上论证满足以上条件的变压器有SFSL1-30000/110。根据规程规定:
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- 110 KV 变电站 电气 一次 部分 设计