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110kv变电站的设计毕业论文

时间:2017-03-05 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

篇一:110kv变电站的设计毕业论文

任务书的要求,根据学校 教学管理的有关规定,同意参加毕业设计(论文)答辩。指导教师 年签字(盖章) 月 日根据审查,准予参加答辩。答辩委员会主席(组长) 年签字(盖章) 月 日 河 南 理 工 大 学 万 方 科 技 学 院 毕业设计(论文)答辩委员会(小组)决议院(系) 同学的毕业设计(论文)于 题目 年日进行了答辩。答辩委员会成员 主 席(组长) 委 员(成员) 委 员(成员) 委 员(成员) 委 员(成员) 委 员(成员) 委 员(成员) 答辩前向毕业设计答辩委员会(小组)提交了如下资料: 1、设计(论文)说明 2、图纸 3、评阅人意见 4、指导教师意见 共 共 共 共 页 张 页 页 根据学生所提供的毕业设计(论文)材料、评阅人和指导 教师意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况,毕业设计 (论文)答辩委员会(小组)做出如下决议。

一、毕业设计(论文)的总评语二、毕业设计(论文)的总评成绩毕业设计答辩委员会主席(组长) 委员(组员)签名 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文本次毕业设计以 110kv 变电站为设计对象。110kv 变电站是地区重 要的变电站,是电力系统 110kv 电压等级的重要部分。宁陵县变电站设 有 2 台主变压器,站内主接线分为 110kv 35kv 10kv 三个电压等级。

本设计的第一章为前言,主要阐述了变电站设计的原则以及变电站 的基本情况。第二章为主变及其所用变的选择,并根据已知变电站的资 料对变电站进行负荷计算。

第三章为电气主接线, 分别通过 110kv, 35kv, 10kv 侧电气主接线的拟定,选择最稳定可靠的接线方式。第四章为短路 电流计算,首先确定短路点,计算各元件的电抗,然后对各短路点分别 进行计算,得出各短路点的短路电流。第五章电气设备的选择,包括对 110kv,35kv,10kv 侧的各电气设备的选择及其校验。第六章是继电保 护,其中主要介绍各电压等级的保护配置。第七章防雷计划,主要是防 直击雷和侵入波的保护。第八章为变电所总体布置简图。

通过对 110kv 变电站设计,使我对电气工程及其自动化专业的主干 课程有一个较为全面,系统的掌握,增强了理论联系实际的能力,锻炼 了我独立分析和解决电力工程设计问题的能力。关键词:电气主接线 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文AbstractFinance director general system, this manage the perfect management system of development of inside in the western the right of management, along with the spring breeze that the reformation open, quilt into our country market economy management system in. Since state-owned property in Shenzhen City of 1995 the management section lead off to try the line, the manage the construction to deep in business enterprise because of it, within limit obstruct the business enterprise accountancy the information to lose true, prevent state-owned property from run offing to wait the aspect to have the enthusiasm to pay attention to it of special advantage, people more and more big. This text put great emphasis one to study the current finances the local of system director generals lack, duty that the lack of the difference, system, include the system essence to p>

1.1 财务总监制度的定义 ................ 错误!未定义书签。

1.2 财务总监制度的性质 .................. 错误!未定义书签。

1.2.1 对经营者的监督 .......... 错误!未定义书签。

1.2.2 实质上代表所有者利益 ........... 错误!未定义书签。

2 财务总监制度**** ........................................2 2.1 财务总监制度**** .................... 错误!未定义书签。

致 谢 .......................................................28 参考文献 .....................................................44 附录: .......................................................45 外文资料与中文翻译 ...................... 错误!未定义书签。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文电力工业是能源工业、基础工业,在国家建设和国民经济发展 中占据十分重要的位置,是实现国家现代化的战略重点。电能是一 种无形的、不能大量储存的二次能源。电能的发、变、送、配和用 电,几乎是在同一瞬间完成的,须随时保持功率平衡。要满足国民 经济发展的要求就必须加强电网建设,而变电站建设就是电网建设 中的重要一环。在变电站的设计中,既要求所变电能能很好地服务 于工业生产,又要切实保证工厂生产和生活的用电的需要,并做好 节能工作。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,它直接影响整个电力系统的安 全与经济运行然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设 备的场所。

随着我国工业的发展, 各行业对电力系统的供电可靠性和稳定性 的要求日益提高。变电站的安全运行对电力系统至关重要,本毕业设 计是 110kv 变电站的设计其内容大致包括,变电站设计原则、电气设 备的选择、 电气主接线、 短路计算、 继电保护和防雷计划等一些内容。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1.1 变电站在电力系统中的作用变电站是电力系统组成的一个重要环节,是电力网中线路的重要连 接部分,其作用是变换电压、汇集和分配电能。变电站能否正常运行关 系到电力系统的稳定和安全,由此可见变电站具有十分重要的意义。然 而一座变电站的落成需要很多方面的技术的支持,怎么样才能将各方面 技术融合到一起,这就和变电站前期设计息息相关了。1.2 变电站的基本情况1.2.1 该县变电站设计的原则宁陵县变电站主要是为支持当地工农业的持续发展,改善和提高该 县人民的物质和文化生活。本变电站所属新建 110kv 区域终端变电站, 以便满足该地区工业用电。

变电站设计应根据工程的 5-10 年发展规划进行,做到远近结合,以 近为主,正确处理近期建设与远景发展关系,适当考虑扩建的可能性。

本变电站的设计是在国家和地方的规划下进行的,依国家经济建设 的方针,政策,技术规定,标准为准绳,结合工程实际情况,在保证供 电可靠,调度灵活,满足各项技术要求的前提下,兼顾运行,维护方便, 尽可能的节省投资,就近取材,力争设备元件和设计的先进性与可靠性。1.2.2 原始资料要设计的变电站由原始资料可知有 110 千伏,35 千伏,10 千伏三个 电压等级。由于该变电站是县城变电站,所以一定要考虑到农村的实际 情况。农忙期和农闲期需电量差距较大,而且考虑到城镇地区的经济发 展速度很快,所以变压器的选择考虑大容量的,尽量满足未来几年的发 展需要。为了彻底解决农网落后的情况,待建变电站的设计尽可能的超 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 前,采用目前的高新技术和设备。待建变电站选择在地势平坦区为以后 的扩建提供了方便。初期投入两台变压器,当一台故障或检修时,另一 台主变压器的容量应能满足该站总负荷的 60%,并且在规定时间内应满 足一、二级负荷的需要。

设计原始资料要求如下: (1)电压等级:110\35\10kv (2)设计容量:设计安装两台主变压器 (3)进出线及负荷情况 ①110kv 侧,110kv 侧进出线共 4 回,其中两回为进线 ②35kv 侧,35kv 侧出线共有 8 回 ③10kv 侧,10kv 出线共计 16 回 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文2 负荷计算及变压器选择2.1 负荷分析及计算各类负荷对供电的要求: ①一类负荷为重要负荷,必须由两个或两个以上的独立电源供电,当任 何一个电源失去后,能保证全部一级负荷不间断供电。

②二类负荷为比较重要负荷,一般要由两个独立电源供电,且当任何一 个电源失去后,能保证二级负荷的供电。

③三类负荷一般指需要一个电源供电的负荷。

(1)35kV 负荷情况:表 1-1 35kV 用户负荷统计资料 电压 负荷名称 (kV) 35 35 35 35 35 城关变电所 柳河变电所 张工变电所 罗岗变电所 宁华制衣厂2 1 max每回线长度 回路数 供电方式 km 1 1 2 2 2 电缆 电缆 电缆 架空 电缆 1.5 1.2 1.6 3 1.5 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 CosΦ无功最大负荷 Q(kVar) 6197.44 6197.44 3718.47 4500 4500Q1max= P Q2max= P Q3max = Q4max = Q5max =/ cos? 21 ? P 21 max ? 10000 2 / 0.85 2 ? 10000 2 ? 6197 .44 K var / cos? 2 2 ? P 2 2 max ? 10000 2 / 0.85 2 ? 10000 2 ? 6197 .44 K var / cos? 2 3 ? P 2 3 max ? 6000 2 / 0.85 2 ? 6000 2 ? 3718 .47 K var / cos? 2 4 ? P 2 4 max ? 6000 2 / 0.80 2 ? 6000 2 ? 4500 K var / cos? 2 5 ? P 2 5 max ? 6000 2 / 0.80 2 ? 6000 2 ? 4500 K var2 2 maxP P P2 3 max2 4 max2 5 max 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文=P1max+P2max+P3max+P4max+P5max=10000+10000+6000+6000+6000=38000 KW =Q1max+Q2max+Q3max+Q4max+Q5max=6197.44+6197.44+3718.47+4500+4500 =25113.35 KVar2 2 S35MAX = P35 max ? Q35 max = 38000 2 ? 25113 .35 2 =45548.66Cos? 35 =35 maxS 35MAX38000 =0.83 45548 .66考虑到负荷的同时率,35kV 侧最大负荷应为: S’35MAX=S35MAX ? ? 35 =45548.66 ? 0.85=38716.36 (2)10kV 侧如表 1-2表 1-2 10kV 用户负荷统计资料 电压 负荷名称 (kV) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 华堡配电站 刘楼配电站 城郊配电站 程楼配电站 桥楼配电站 宁陵一中 人民医院 宏顺化工 炼油厂 万家超市 2 1 1 1 2 2 2 2 2 1 电缆 电缆 电缆 架空 电缆 电缆 电缆 架空 电缆 电缆 回路数 供电方式 度 km 1.5 1.2 1.6 3 1.5 1.1 1.5 1.6 1.3 1.5 0.8 0.85 0.8 0.8 0.85 0.83 0.84 0.81 0.8 0.85 ∑Q=10697.7KVar 每回线长 CosΦ Q(kVar) 1549 .36 1239.49 1125 1239.49 1500 619.74 750 620 1125 929.62 无功最大负荷∑P=16000(KW) 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文Q1max= Q2max = Q3max = Q4max = Q5max = Q6max = Q7max = Q8max = Q9max = Q10max =2 1 max/ cos? 21 ? P 21 max ? 2500 2 / 0.85 2 ? 2500 2 ? 1549 .36 K var / cos? 2 2 ? P 2 2 max ? 2000 2 / 0.85 2 ? 2000 2 ? 1239 .49 K var / cos? 2 3 ? P 2 3 max ? 1500 2 / 0.80 2 ? 1500 2 ? 1125 K var / cos? 2 4 ? P 2 4 max ? 2000 2 / 0.85 2 ? 2000 2 ? 1239 .49 K var / cos? 2 5 ? P 2 5 max ? 2000 2 / 0.80 2 ? 2000 2 ? 1500 K var / cos? 2 6 ? P 2 6 max ? 1000 2 / 0.85 2 ? 1000 2 ? 619 .74 K var / cos? 2 7 ? P 2 7 max ? 1000 2 / 0.80 2 ? 1000 2 ? 750 K var / cos? 2 8 ? P 2 8 max ? 1000 2 / 0.85 2 ? 1000 2 ? 620 K var / cos? 2 9 ? P 2 9 max ? 1500 2 / 0.80 2 ? 1500 2 ? 1125 K var / cos? 210 ? P 210 max ? 1500 2 / 0.85 2 ? 1500 2 ? 929 .62 K varP P P P P P P P2 2 max2 3 max2 4 max2 5 max2 6 max2 7 max2 8 max2 9 max2 10 max=P1max+P2max+P3max+P4max+P5max+ P6max+P7max+P8max+P9max+P10max KW=2500+2000+1500+2000+2000+1000+1000+1000+1500+1500=16000? Q10 = Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q 1max 2max 3max 4max 5max 6max 7max 8max 9max 10max=1549.36+1239.49+1125+1239.49+1500+619.74+750+620+1125+92 9.62=10697.7 KVar KVA2 2 S10MAX= ? P10 max ? ? Q10 max = 16000 2 ? 10697 .7 2 =19246.84Cos?10 =S10MAX16000 =0.83 19246 .84考虑到负荷的同时率,10kV 侧最大负荷应为:? S10MAX =S10MAX ? ?10 =19246.84 ? 0.85=16359.81 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 (3)110kV 侧: S110MAX= (? P35 m ax ??35 ?? P m ax ? ?10 ) 2 ? (? Q35 m ax ? ?35 ? ? Q10 m ax ? ?10 ) 2 10 = (38000 ? 0.85 ? 16000 ? 0.85) 2 ? (25113 .35 ? 0.85 ? 10697 .7 ? 0.85) 2 =55076(KVA) 考虑到负荷的同时率,110kV 侧最大负荷应为:? S110MAX = S110MAX ? ?110 =55076 ? 0.85=468152.2 主变的选择2.2.1 主变压器容量和台数的确定容量选择的要求:站用变电站的容量应满足正常的负荷需要和留有 10%左右的裕度,以备加接临时负荷之用。主变压器容量一般按变电所建 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.对于城郊变电所,主变压器容量应于城市规划相结合. 变电站主变选择是两台变压器,单台变压器容量按一台主变压器停 运时,其余变压器容量不应小于 60-80%的全部负荷或全部重要负荷,并 保证 I 类、Ⅱ类负荷的可靠性供电考虑:故本设计满足两个条件:? 1、两台总容量∑S≥ S110MAX ? 2、S≥(60-75)% S110MAX本变电所按建成后 5 年进行规划,预计负荷年增长率为 5%,因此:? ∑S= S110MAX (1+m)t=46815 ? (1+0.05)5=59749(KVA)式中 t 为规划年限,m 为增长率 S=60%∑S=0.6 ? 59749=35849.4(KVA) 7 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 固选择两台变压器容量一样,每台容量为 40000KVA。

由原始资料可知,待建变电站负荷大,出线多,且农用电受季节影 响大,所以考虑初期用两台主变压器。两台主变压器,可保证供电的可 靠性,避免一台变压器故障或检修时影响对用户的供电。随着未来经济 的发展,可再投入一台变压器。2.2.2 主变压器型式的确定优先考虑选三相变压器,依设计原则,只要不受运输条件限制,应 优先考虑三相变压器。宁陵县变电所主变压器为 110kV 降压变,单台容 量不大(40000KVA) ,不会受到运输条件限制,故选用三相变压器。具有 三个电压等级? ? S 35MAX / S110MAX =38716.36/46815=0.83>0.15 ? ? S10MAX / S110MAX =16359.81/46815=0.35>0.15具有三种电压的变电所,如通过主变压器各侧线圈的功率均达该变压器 容量的 15%以上, 主变压器宜采用三线圈变压器。

上述两式均大于 15%, 故选择主变为三圈变压器。本设计 110kV 主网电压采用中性点直接接地 方式(大电流接地系统) ,而中压电网为 35kV(采用小电流接地系统) 由于中性点具有不同的接地方式,而自耦变压器高低压侧之间有电的直 接联系,要求高、低压绕组的中性点运行方式须一致,所以本所不宜采 用自耦变压器,选择普通的三绕组变压器。2.3 中性点接地方式的确定目前,我国电力系统中性点的接地方式可分为两大类:一类是有效 接地系统,即中性点直接接地系统,包括中性点直接接地和中性点经小 8 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 电抗接地系统;另一类是中性点非有效接地系统,即小电流接地系统,

110kv变电站的设计毕业论文

包括有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地以及中性点经电阻接地系 统。中性点在不同的系统电压中通常有以下的运行方式:550KV、220KV、 110KV 系统中性点直接接地,35KV 系统中性点经消弧线圈接地,10KV 系 统中性点不接地或经消弧线圈、接地变压器、电抗接等地。

(1)110KV 侧: 变压器中性点不接地系统发生单相接地故障,相间电压不变,仍然对称, 系统可继续运行 2 小时,因此供电可靠性较高。但非故障相电压升高 3 倍,由于非故障相电压升高为线电压,就要求系统中的各种电气设备的 绝缘必须按线电压设计。但在电压等级较高的系统中,绝缘费用比较高, 降低绝缘水平带来的经济效益比较显著,因此一般不采用中性点不接地 方式。因此 110KV 及以上电网广泛采用中性点直接接地。中性点直接接 地系统对线路的绝缘水平要求较低,可按相电压设计绝缘,能降低绝缘 造价,经济效益明显。宁陵县变电站为终端变,所以在中性点加隔离刀 闸接地。

(2)35kV 系统: 由电气专业资料可知: 35kV,应采用中性点经消弧线圈接地。

(3)10kV 系统 由电气专业资料可知: 10kV 系统中性点需采用中性点经消弧线圈接地 方式接地。2.4 所用变选择为保证所用电的可靠性,采用两台所用变压器互为备用,分别接于 两台主变的两组 10kV 母线上,互为暗备用。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 一般选主变容量的(0.1-0.5)%为其容量,考虑到用电负荷不大,本 设计以 0.1%来选择,采用 Y/Yn0 接线组别 单台所用变容量 S 所N=0.1%∑SN=0.1%80000=80(KVA) 查产品目录,选所用变型号为S9-80/10,装于室内表 2-2 变压器其主要技术参数如下电 压 组 合 额定 型 号 容量 高压 低压 标号 联结阻抗 电压 (%)空载 空载损 电流 耗 (KW) 耗 (KW) (%) 1.8 0.24 1.25 负载损S9- 80KVA 80/10外形尺寸:1210×700×1370 mm 总重量:0.595 吨0.4kVY,yn02.5 消弧线圈的选择经上述计算,35kV 中性点电容电流 I c =26A>10A,采用中性点经 消弧线圈接地 (1)根据额定电压选:UN= U ? .n =35kV (2)补偿容量:Q=K ? IC ? U N 31.35 ? 26 ? 35 =709.3(KVA) 3(3)安装位置选择: 按设计规程:在选择安装位置时,在任何形式下,大部分电网不得失去 消弧线圈的补偿,应尽量避免整个电网只装一台消弧线圈,并且不应将 多台消弧线圈集中安装在一处。

本设计选择一台 XDJ-275/35 及一台 XDJ -550/35 消弧线圈,两台消弧线圈并联在主变 35kV 侧中性点侧。

(4)调谐值和分接头选定 10 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 消弧线圈各分接头补偿电流值如表 2-3:表 2-3 消弧线圈各分接头补偿电流值消弧线圈型号分接头 序号 实际补 偿电流 (A) 1 2 3 4 5XDJ-550/35 XDJ-275/3512.5 6.214.9 7.317.7 8.721 10.525 12.5550KVar 的消弧线圈选 III 档,实际补偿电流为 17.7A 275KVar 的消弧线圈选 IV 档,实际补偿电流为 10.5A 总补偿电流 IL=17.7+10.5=28.2(A)>26A 脱谐度ν =IC ? I L 26 ? 28.2 = =-0.085=-8.5%, IC 26其ν <10%,满足要求 中 性 点 位 移 电 压 U0 = 15% U ? 式中: U bd ——消弧线圈投入前电网的不对称电压,一般为 0.8% U ? ; d ——阻尼率,35kV 及以下架空线取 0.05; ν ——脱谐度 因此选择上述分接头是合适的。U bd d ??0.8U ? 0.05 ? (?0.085 ) 2= 8.11% U ? <2.5.1 无功补偿电容的选择35kV 采用分散补偿,电容装在下一级线路内 10kV 采用集中补偿,为了实现无功分压,就地平衡的原则,改善电 网的功率因数,保证 10kV 侧电压正常,所以需在本所 10kV 母线上装设 电容补偿装置,以补偿无功,并把功率因数提高到 Cos? ? 0.9 ,其负荷 11 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 所需补偿的最大容性无功量为 Q=∑P10( tg ?10.1 - tg ? 10.2 ) =16000 ? [ tg (arcCos0.831)- tg (arcCos0.9)]=3002.9(KVar) 式中∑P10-母线上最大有功负荷tg ?10.1 -补偿前的最大功率因数 tg ? 10.2 -补偿后的最小功率因数10kV 电 容 器 一 般 接 成 星 形 , 查 《 常 用 高 低 压 电 器 手 册 》 选 用 , BGF-11/ 3 -100-1 型电容器,其型号意义如下:B G F – 11 / 3 - 100 - 1单相 额定容量:100 KVar 额定电压:UN=11/ 3 kV 纸膜复合介质 浸渍剂:G 表示苯甲基础油 并联电容器 其额定容量为 100KVar,UN=11/ 3 kV,标算电容 C=7.89 ?F ,则每相并 联个数 n=3002 .9 ? 10 ,故并联 10 只 BGF-11/ 3 -100-1 型电容器,分别接于 3 ? 10010kvI、II 段母线上,即每段母线每相并联 5 只电容器。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文3 变电站主接线形式3.1 变电站主接线的要求电气主接线是由高压电气设备连成的接收和分配电能的电路,是发 电厂和变电站最重要的组成部分之一,对安全可靠供电至关重要。因此 设计的主接线必须满足如下基本要求: (1)满足对用户供电必要的可靠性和电能质量的要求 (2)接线简单、清晰,操作简便 (3)必要的运行灵活性和检修方便 (4)投资少,运行费用低 (5)具有扩建的可能性 电气主接线也是发电厂、变电站电气设计的重要部分,也是构成电 力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电站本 身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备选择、配 电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此,必须处理 好各方面的关系,全面分析有关影响因素,通过技术经济比较,合理确 定主接线方案。为满足供电可靠性要求,本设计中包含了 110kV、35kV、 10kV 的三个电压等级。3.1.1110kV 主接线的选择从资料可知,110kV 母线有 2 回进线,2 回出线,主接线若采用双母 线,必然供电可靠性较高,但占地大、投资大、操作易出差错,故不考 虑;外桥接线虽然设备少,但线路没有跨越功率,倒闸操作很不方便, 亦不考虑。两个方案可供选择:单母线接线;单母线分段接线。

方案 I:采用单母线接线 13 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 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:不够灵活可靠,任一元件(母线及母线隔离刀闸等)故障或 检修,均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离刀闸分段,但当一段 母线故障时,全部回路仍需短时停电,在用隔离刀闸将故障的母线段分 开后才能恢复非故障段的供电。

适用范围:一般适用于一台发电机或一台变压器的 110-220KV 配电 装置的出线回路数不超过两回。

方案 II:采用单母线分段接线 优点: 1) 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。

2)当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段切除,保证正常 段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

缺点: 1)当一段母线或母线隔离刀闸故或检修时,该段母线的回路都要在 检修期间内停电。

2)当出线为双回路时,常使架空线路出线交叉跨越。

3)扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围:110-220KV 配电装置的出线回路数为 3-4 回时。

从上述资料可知,宁陵变电所是终端变,两回进线,只有两回出线, 且 110kV 侧为双电源双回线供电,采用分段单母线接线其供电可靠性基 本能满足要求,为了倒闸操作方便,同时提高本设计的经济性,考虑长 期发展,应以单母线分段接线能基本满足要求。

本变电所回路不多,且电源侧为双回路供电,不用增设旁路母线。

14 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文110kV 主接线图 3-1:图 3-1 110kv 主接线 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文3.1.2 35kV 母线接线的选择35kV 共有 5 回出线张工变电所,罗岗变电所,宁华制衣厂这三路负 荷采用双回路供电,由此,可采用双母线或单母分段式接线,35kV 出线 双回出线较多,张工变电所、罗岗变电所应有其它进线,若采用双母线 设备多,投资大,继电保护复杂,倒闸操作易出现误操作,故单母线已 满足要求,而重要负荷已有双回路供电,故不用增设旁路母线。

方案 I:采用单母线接线 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:不够灵活可靠,任一元件(母线及母线隔离刀闸等)故障或 检修,均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离刀闸分段,但当一段 母线故障时,全部回路仍需短时停电,在用隔离刀闸将故障的母线段分 开后才能恢复非故障段的供电。

适用范围一般适用于一台发电机或一台变压器的 35KV 配电装置的 出线回路数不超过 3 回。

方案 II:采用单母线分段接线 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 段切除,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刀闸故检修时,该段母线的回路都要 在检修期间内停电。当出线为双回路时,常使架空线路出线交叉跨越。

扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围:35-63KV 配电装置的出线回路数为 4-8 回时。由此,决 定采用单母线分段接线。

16 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 35kv 接线简图 3-2:图 3-2 35kv 接线图3.1.3 10kV 母线接线选择方案 I:采用单母线接线 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 17 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 装置。

缺点:不够灵活可靠,任一元件(母线及母线隔离刀闸等)故障或 检修,均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离刀闸分段,但当一段 母线故障时,全部回路仍需短时停电,在用隔离刀闸将故障的母线段分 开后才能恢复非故障段的供电。

适用范围:6 -10KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回 。

方案 II:采用单母线分段接线 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。

缺点:当一段母线或母线隔离刀闸故或检修时,该段母线的回路都 要在检修期间内停电。

适用范围,10KV 配电装置的出线回路数为 6 回及以上时。有上述分 析采用单母线分段接线 10kv 接线简图如图 3-3: 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文华 堡 配 电 站刘 楼 配 电 站程 楼 配 电 站乔 楼 配 电 站宁 陵 一 中人 民 医 院宏 顺 化 工炼 油 厂华 堡 配 电城 郊 配 电 站乔 楼 配 电 站万 家 超 市宁 陵 一 中人 民 医 院宏 顺 化 工炼 油 厂10kVⅠM10kVⅡM3.2 宁陵县变电站主接线简图见附录 B图 3-3 10kv 接线图 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文4 短路电流计算4.1 短路电流计算的目的及一般规定短路故障对电力系统的正常运行影响很大,所造成的后果也十分严 重,因此在系统的设计,设备的选择以及系统运行中,都应该着眼尽量 限制所影响的范围。短路的问题一直是电力技术的基本问题之一,无论 从设计、制造、安装、运行和维护检修等各方面来说,都必须了解短路 电流的产生和变化规律,掌握分析计算短路电流的方法。

短路计算的目的: ①在设计电气主接线时,为了比较各种方案,确定某种接线方式是否有 必要采取限制短路电流的措施等。

②在进行电气设备和载流导体的选择时,以保证各种电气设备和导体的 正常运行和故障情况下都能安全可靠的工作,需要根据短路电流对电气 设备进行动、热稳定的校验。

③在选择继电保护装置及进行整定计算时,必须以各种不同类型短路时 的短路电流作依据。

④屋外配电装置时,要按短路条件校验,软导线的相间,相对地安全距 离 ⑤.进行电力系统运行及故障分析等。

短路电流计算的一般规定 ①验算导体和电器的动、热稳定及电器开断电流所用的短路电流、应按 工程的设计手册规划的容量计算、并考虑电力系统 5-10 年的发展。

②接线方式应按可能发生最大短路电流和正常接线方式,而不能按切换 中可能出现的运行方式。

③选择导体和电器中的短路电流,在电气连接的电网中,应考虑电容补 20 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 偿装置的充放电电流的影响。

④选择导体和电器时,对不带电抗器回路的计算短路点应选择在正常接 线方式时,Id 最大的点,对带电抗器的 6-10kV 出线应计算两点,电抗 器前和电抗器后的 Id。

短路时,导体和电器的动稳定、热稳定及电器开断电流一般按三相电流 验算,若有更严重的按更严重的条件计算。

短路电流计算方法:实用短路电流计算法——运算曲线法 假设:①正常工作时,三相系统对称运行; ②所有电源的电动势相位角相同; ③系统中的同步和异步电机均为理想电机; ④电力系统中各元件磁路不饱和; ⑤短路发生在短路电流为最大值瞬间; ⑥不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流; ⑦除计算短路电流的衰减时间常数外,元件的电阻不考虑; ⑧元件的计算参数均取其额定值,不考虑参数误差和调整范围; ⑨输电线路电容略去不计。4.2 计算说明书见附录 A 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文5 电气设备选择5.1 电气设备选择的一般原则由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择 校验项目和方法也都完全不相同。但是,电气设备和载留导体在正常运 行和短路时都必须可靠地工作,为此,它们的选择都有一个共同的原则: 按正常工作状态选择;按短路状态校验。

电气设备选择的一般原则为: (1)应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发 展。

(2)应满足安装地点和当地环境条件校核。

(3)应力求技术先进和经济合理。

(4)同类设备应尽量减少品种。

(5)与整个工程的建设标准协调一致。

(6)选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特 殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。5.2 110kV 侧电气设备的选择(1)110kV 侧断路器及隔离开关的选择 ①主变侧回路最大长期工作电流: I w. max =40000 3 ? 110 ? 1.3 ? 272 .93( A)②母联回路最大长期工作电流: I w. max =272.93A ③进线最大长期工作电流: I w. max ?80000 3 ? 110 ? 419 .9( A)查手册选择户外少油开关 SW7-110 和隔离开关选用 GW4-110D/600 其设 备技术参数如表 5-1 22 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文表 5-1 各参数如下表:设备技术数据 UN(kV) IN(A) 额定开断电流(KA) 允许通过极限电流(KA) 热稳定电流(KA) 热脉冲 Qp=It2*t(KA2S)SW7-110 35 1200 15.8 55 21(4s) 1764GW4-110D/600 35 600 50 14(5s) 980计算数据 35 419.9已知 I ?? =3.216KA, I ? =3.219KA 由表 5-1 可知:断路器:IN=1200A> I w. max =419.9AI br.n =15.8KA> I ?? =3.216KA隔离开关 IN=600A> I w. max =419.9A 按短路条件校验 动稳定校验:断路器 iimp =2.55 ? 3.216=8.2KAi p =55KA> iimp隔离开关 iimp =2.55 ? 3.219=8.21KAi p =50KA> iimp动稳定满足要求热稳定校验: 断路器固有分闸时间为 0.06S, 燃弧时间取平均值 0.05S, 假设 110kV 侧过流保护整定为 4S,所以保护动作时间 t=4S。

短路存在时间: t br =4+0.06+0.05=4.11(S)? ?? ?I ?? 3.216 = ? 0.999 ,查等值时间曲线得 t ep =3.5S, I? 3.219t eq = t ep + t ea =3.5S, 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文2 t>1S,可不计 tea,则 Qsc = I ? ? t ep =3.2192 ? 3.5=36.3(KA2S) 断路器允许热脉冲Q p =21 ? 4=1764(KA S)> Qsc隔离开关允许热脉冲 Q p =142 ? 5=980 (KA2S) Qsc > 要求所以热稳定满足所以选择 SW7-110 断路器和 GW4-110D/600 隔离开关是合适的。

④110kVPT 及避雷器隔离开关:选用 GW4-110D/600 型 ⑤110kV 主变中性点隔离开关:选用 GW4-110D/600 型 B.110kV 母线的选择 ①采用软导线 ② I g max ? 1.05 ?50 ? 10 3 3 ? 110 ? 441( A)选用单条 LGJ-240 型钢芯铝绞线,Ie=610A(70℃) 由于该设计所处最高温度为 40℃70 - 40 =0.816,则 I p =0.816 ? 610=498(A) , 70 - 25故满足要求。

C.110kV 电压互感器的选择 ① 出线 PT: 选用电容式 PT, 型号为 YDR-110, K ? 其 最大容量为 1200VA表 5-2 二次绕组与相应的额定输出0 1 30 1 3准确级 额定容量(VA)0.5 1501 2203 440② 母线 PT:选择型号为 JCC2-110 型,其 K ? 容量为 2000VA,接线方式为 Y? / Y? / 24110000 100 / / 100 ,最大 3 3,由于 110kVPT 要配置一刀闸 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文2000 3 ? 110 ? 10=10.5 ? 10 ?3 (A) ,查手册选用 GW4-110D/600型,IN=600A, i p =50KA D.110kV 电流互感器的选择 1、110kV 侧为大电流接地系统,CT 应按三相配置 2、各侧 CT 按最大工作电流并考虑 5 年发展 3、系统侧及母联侧 CT:选用 LCWB6-110 型,其 K=400/535kV 系统电气设备选择A.35kV 侧断路器及隔离开关的选择主变回路: I w. max =40000 3 ? 38.5Pmax( 35)? 1.3 ? 779 .8( A)10000 3 ? 35 ? 0.85: I w?max ?3UCos?? 194 .07 A选主变侧回路最大长期工作电流: I w. max = 779 .8( A) 由于 35kV 侧开关操作不频繁,为节省投资,拟定采用少油开关。

查手册选择户内少油开关 SN10-35,IN=1000A 由于 IN=1000A,大于其主变最大工作电流,本设计拟定少油开关选用 SN10-35/1000,隔离开关选用 GN2-35T/1000,技术参数如表 5-2表 5-3 各参数如下表:设备技术数据 UN(kV) IN(A) 额定开断电流(KA) 允许通过极限电流(KA) 热稳定电流(KA) 热脉冲 Qp=It2*t(KA2S)SN10-35 35 1000 16 40 16(4s) 1024GN2-35T 35 1000 70 27.5(5s) 3781.25计算数据 35 779.8 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 已知 I ?? =4.763KA, I ? =4.763KA 由表 5-2 可知:断路器 IN=1000A> I w. max =779.8AI br . N =16KA> I ?? =4.763KA隔离开关 IN=1000A> I w. max =779.8A 按短路条件校验: 动稳定校验:断路器 iimp =2.55 ? 4.763=12.15KA 隔离开关 iimp =2.55 ? 4.763=12.15KA 动稳定满足要求 热稳定校验 断路器固有分闸时间为 0.06S, 燃弧时间取平均值 0.05S, 假设 35kV 侧过流保护整定为 4S,所以保护动作时间 t=4S。

短路存在时间: t br =4+0.06+0.05=4.11(S)i p =40KA> iimp i p =70KA> iimp? ?? ?3.5S,I ?? 4.763 = ? 1 ,查等值时间曲线得 t ep =3.5S, t eq = t ep + t ea = I? 4.7632 t>1S,可不计 tea,则 Qsc = I ? ? t ep =4.7632 ? 3.5=79.4(KA2S)断路器允许热脉冲Q p =162 ? 4=1024(KA2S)> Qsc隔离开关允许热脉冲 Q p =27.52 ? 5=3781.25(KA2S)> Qsc 热稳定满足要求。所以选择 SN10-35/1000 断路器及 GN2-35T/1000 隔离 开关是合适的。

B.35kV 母线的选择 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文40000 3 ? 35 ? 1.3 ? 857 .78( A) ,最热月平均最高温度:35℃I w. max =母线的安装采用单条平放,根据安装条件及 I w. max 查手册 选择 80*8 单条铝母线平放,其中 Ip=1249A 温度校验系数 K ? =70 - (35 ? 5) =0.82 70 - 25I w. max 857 .78 = =1046.07 (A)< I p K? 0.82C.35kV 侧绝缘子 35kV 绝缘子户内型选 ZB-35,户外型选 ZS-35 其抗受破坏负荷分别为 F p =750 ? 9.8=7350N 和 F p =600 ? 9.8=5880N D.35kV 侧电压互感器的选择 ① 35kV 系统为小电流接地系统,PT 除供测量外,还作电网绝缘监视用, 查手册,选用 JDZJ-35,环氧树脂浇注式绝缘 PT。接线方式 Y? / Y? / 额定电压为 ,35 0.1 0.1 0.5 级对应的额定容量为 150VA, 选用专用 / / KV , 3 3 3于保护电压互感器的 RN2-10 型熔断器,其额定电流为 0.5A,断开容量 为 1000MVA,由于 35kVPT 要配置一刀闸150 3 ? 35 ? 10 3=2.474 ? 10 ?3 (A) 查手册选用 GN2-35T/300 型, ,IN=400A, i p =52KA ② 由于 35kV 线路为馈线,无需装设同期装置,不设线路 PT。

E.35kV 侧电流互感器的选择 ① 35kV 侧为中性点不接地系统,故其出线 CT 可只配置 A、C 相,但主 27 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 变为满足差动要求,按三相配置。

② 各回路出线 CT 按 5 年发展来考虑 选择 LDZB-35B,变比为 300/5,0.5/B,额定动稳定电流为 140KA ③ 主变及母联回路 CT 选择 LDZB8-35B,变比为 1000/5,0.5/B5.4 10kV 系统电气设备选择电气设备一般是按正常工作条件选择,按最严重的短路情况校验,为方便安 装、运行、维护及备品的储备,同一电压等级的设备应尽量选择同一型号。A.10kV 侧各断路器及隔离开关采用同一种型号1 1 ? 1 .3 ? S ? 1.3 ? 40000 2 2 主变回路: I w. max = = =1429.63(A) 3 ?U 3 ? 10.5母线分段回路: I W ?max ?? S max( 10) 3U16359 .81 ? (1 ? 0.05) 5 ? 3 ? 102 ? 602 .8 (A)p max( 10)10kV 出线: I W ?max ?0.85 ? 169 .8 (A) 3 ? 10选主变回路来进行选择校验 ①最大长期工作电流计算 I w. max =1429.63(A) 因为 10kV 配电装置为户内配置,按正常工作条件,查表选择如 5-3 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文表 5-4 SN10-10Ⅲ/2000 断路器及 GN2-10/2000 隔离开关其参数列表 极限通过电流 开断电流 型 号 热稳定电流(KA) 固有 合闸 有 效 (KA) 值 值 ≤ SN10-10Ⅲ 10 2000 43.3 130 43.3 0.2 GN2-10/2000 计算值 10 2000 1429.63 14.8 50 85 36 峰 4S 10S 时间I br . Ni p (KA)已知 I ?? = I ? =14.8KA 由上表可知:断路器I N =2000A> I w. max =1429.63AI br . N =43.3KA> I ?? =14.8KA隔离开关 I N =2000A> I w. max =1429.63A② 按短路条件校验 动稳定校验 断路器 iimp =2.55 ? 14.8=37.74KA 隔离开关 iimp =2.55 ? 14.8=37.74KAi p =130KA> iimp i p =85KA> iimp动稳定满足要求 热稳定校验 断路器固有分闸时间为 0.06S, 燃弧时间取平均值 0.05S, 假设 10kV 末端有变压器,其过流保护整定为 1S,10kV 线路过流保护整定为 1.5S, 10kV 母联开关整定为 2S,则主变 10kV 侧过流保护整定为 2.5S,所以保 护动作时间 t=2.5S。

29 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 短路存在时间: t br =2.5+0.06+0.05=2.61(S)? ?? ?I ?? =1 I?查等值时间曲线得 t ep =2.2S, t eq = t ep + t ea =2.2S,2 t>1S,可不计 t ea ,则 Qsc = I ? ? t ep =14.82 ? 2.2=481.88(KA2S)断路器允许热脉冲Q p =43.3 ? 4=7499.56(KA S)> Qsc2 2 2 2隔离开关允许热脉冲 Q p =36 ? 10=12960(KA S)> Qsc 热稳定满足要求 所以选择 SN10-10Ⅲ断路器及 GN2-10/2000 隔离开关是合适的。

B.10kV 母线的选择 已知 IW.max=1429.63A,最热月平均最高温度:35℃ 母线的安装采用单条平放,根据安装条件及 I w. max 查手册 选择 100*8 单条铝母线平放,其中 I p =1547A> I w. max? ?? =1,t ep =2.2S温度校验系数 K? =70 - (35 ? 5) =0.82 70 - 25Ip K?1429 .63 =1743.45(A) 0.82①热稳定校验:t eq =2.2S,S=100 ? 8=800(mm2),Ks=1.01S min =I? 14800 t eq ? K S = C 872.2 ? 1.01 =253.6(mm )<S=800mm所以热稳定满足要求 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 ②动稳定校验 已知 iimp =37.74KA,b=100mm=0.1m,h=8mm=0.008m,σ p=69*106 帕 并且取相间距 a=0.5m,绝缘子跨距选择 L=1.5m 则 ? max =1.038 ? iimpL2 ? 2 ? 10-7 ab h 1.5 2 ? 10-7=8.313 ? 106(帕) 2 0.5 ? 0.1 ? 0.0082 =1.038 ? (37.74 ? 103)?即 ? max < ? p =69 ? 106 帕 故动稳定满足要求 通过以上的计算及校验可知 10kV 母线选择单条 100*8 铝母线平放是可以 的 C.10kV 绝缘子 10kV 绝缘子户内型选 ZNB-10,户外型选 ZS-10 其抗受破坏负荷分别为 F p =750 ? 9.8=7350N 和 F p =500 ? 9.8=4900NFmax =1.75L 2 1.5 ? iimp ? 10 ?7 =1.75 ? ? (37.74 ? 10 3 ) 2 ? 10 ?7 =747.76(N) a 0.5即户内:0.6 ? F p =4410N> Fmax =747.76N 户外:0.6 ? F p =2940N> Fmax =747.76N E.10kV 电压互感器的选择 ①电压互感器的配置 除旁母外,所有母线均设置一组 PT,采用 Y/Y/ 表和保护装置。满足 满足,用于同期、测量仪35kV 及以上线路当对端有电源时,为了同期的需要和设置重合闸, 加一台单相 PT 31 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 根据配置原则,本变电所 10kV、35kV、110kV 每段母线上均装一组 PT ②10kVPT 的选择如表 5-4:表 5-5 其型号为 JDZJ1-10,其技术参数如下 额定电压(kV) 数 型号 (只) 量 0.5 最大容量(VA) 1级 级 3级 额定容量(VA)JDZJ1- 6 10 10/0.1/3D.10kV 电流互感器的选择 10kV 所有馈线电流互感器选用 LFC-10 型,变比为 300/5。

主变 10kV 侧 CT 及 10kV 母联 CT 的选择:已知主变最大工作电流I w. max =1429.63A, 可选用 LFZJ-10 型户内绝缘浇注式 CT, 变比为 1500/5,0.5/D。主要电气设备的选择如表 5-1: 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文表 5-6 各主要电气设备选择结果一览表电压等 级 电气设备 断路器 隔离开关 电流互感器 110kV SW7-110 GW4-110D/600, 35kV SN10-35 GN2-35T/1000 10kV SN10-10Ⅲ/2000 GN2-10/2000 LFC-10 型母联: LCWB6-110 回路:LDZB-35B 主变 LRL-110- 主变:LDZB8-35B B-110: 出线:YDR-110 母线:JCC2-110 JDZJ-35 户内型选 ZB-35 户外型选 ZS-35 单条 LGJ-240 型 钢芯铝绞线 80×8 单条铝母线电压互感器 绝缘子 母线JDZJ1-10 内型选 ZNB-10 户外型选 ZS-10 100×8 铝母线设计只对 10 kV 母线以及 110kV,35 kV ,10 kV 侧对断路器及隔离 开关设备进行选择校验,其它设备只做选择不做校验。6 继电保护6.1 继电保护的基本知识在变电所的设计和运行中,当电力系统发生故障和不正常运行的可 33 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 能性,如设备的相间短路、对地短路及过负荷等故障。

为了保证用户的可靠供电,防止电气设备的损坏及事故扩大,应尽快地 将故障切除。这个任务靠运行人员进行手动操作控制是无法实现的,必 须由继电保护装置自动地、迅速地、有选择性地将故障设备切除,而当 不正常运行情况时,要自动地发出信号以便及时处理。继电保护装置是 一种能反映电气设备发生故障或不正常工作状态,并作用于断路器跳闸 或发出信号的自动装置,它的任务是 ①发生故障时,自动、迅速、有选择性地将故障设备从系统切除, 以保证非故障设备继续正常运行,此外,防止故障设备继续遭到破坏。

②反映电气设备的不正常工作状态,根据不正常工作状态的种类和 设备运行维持的条件,动作于发出信号,减负荷或跳闸,反映不正常工 作状态的继电保护,允许带一定的延时动作。

继电保护装置应满足四个基本要求:选择性、速动性、灵敏性、可 靠性。6.2 各电压等级保护配置6.2.1 110kV 进线保护配置① 双回线(电源侧) 主保护:电流方向横差保护 零序电流方向横差保护 后备保护:阶段式距离保护 阶段式零序电流方向保护 阶段式接地距离 ZCH:检无压-同期三相自动重合闸 ② 单回线 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 三段式距离保护 三段式零序电流方向保护 ZCH:检无压-同期三相自动重合闸 110kV 母线采用电流相位比较式母线差动保护 (即使两段母线分列运行时,也能有选择性动作)6.2.2 35kV 侧保护配置① 变电所 A、变电所 B 两线路保护配置 采用二段式电流保护(电流速断保护+定时限过电流保护)+三相 一次 ZCH ② 变电所 C、变电所 D、化工厂三线路保护配置 主保护:电流方向横差保护 后备保护:二段式电流保护 三相一次 ZCH ③ 35kV 母线设有绝缘监察装置,不设专用母线保护,用主变过电流保 护兼作母线保护6.2.3 10kV 保护配置① 10kV 出线回路保护配置 a 采用二段式电流保护(相间短路) I 段:电流速断保护,保护线路全长 80% II 段:定时限过电流保护 b 线路出线线路装设三相一次自动重合闸 c 电缆出线装设过负荷保护,动作于信号 ② 10kV 母线设有绝缘监察装置,不设专用母线保护,用主变过电流保 护兼作母线保护 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文6.3 主变保护配置(1)瓦斯保护 重瓦斯保护:动作于跳主变三侧开关 轻瓦斯保护:动作于发信号 (2)纵差保护:反应变压器绕组、套管和引出线上的相间短路, 110kV 绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路 (3)复合电压闭锁过电流保护 电压取 35kV 母线 PT目的:防备外部相间短路所引起的过电流并作为瓦斯与纵差的后备保护 I 时限跳主变低压侧开关 II 时限跳主变高、中压侧开关 (4)零序电流电压保护 变压器专门设置接地保护作为纵差保护的后备保护。

由于本变电所一台主变中性点接地运行,另一台主变不接地运行,两台 主变中性点运行方式可以改变,为了保护两台主变并列运行且外部发生 单相接地运行时,如母联差动拒动时,能够首先断开中性点不接地运行 的变压器。故每台主变应装设零序电流和零序电压保护,零序电压保护 的整定时间小于零序电流保护的整定时间。零序电压保护接于变压器中 性点引出线的 CT 上,零序电压保护接于母线 PT 的开口三角形线圈上。

(5)过负荷保护:动作于发信号6.4 10kV 保护整定计算本设计选择 10kV 出线刘楼配电站作为整定计算 刘楼配电站Pmax =2000KW, Cos? =0.85,线路全长 15 公里已知(由短路电流计算而得来)( ) 刘楼配电站线路首端在最小运行方式下 I d 2min =6.68KA 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文( ) 刘楼配电站线路末端在最大运行方式下 I d3min =0.95KA ( ) 刘楼配电站线路末端在最小运行方式下 I d 2min =0.77KA根据保护配置 10kV 出线有电流速断和过电流配合保护 无时限电流速断保护 ①动作电流:a 按躲过线路末端最大短路来整定 b 躲过变压器的励磁涌流 考虑到 CT、继电器的误差,为保证选择性,选择一个可靠性系数 K K ,一 般在 1.15-1.25 之间,现按 1.25 选择。I ( ) I dz.1 ? K K ? I d3max ? 1.25 ? 0.95 ? 1.2( KA)I 继电器动作电流 I dz. j .1 ?K jx nLI ? I dz.1 ?1 ? 1.2 ? 1000 ? 20( A) 300 / 5式中 K jx 为接线系数,两相不完全星形、三相不完全星形接线其值为 1 选 DL-11/50 继电器,其整定范围在 12.5-50A。

②灵敏度检验I K lm.1 ?I d . min 6.68 ? ? 5.6 ? 2 ,满足灵敏度要求。

I 1.2 I dz. j定时限过电流保护 ① 起动电流整定 a 正常时保护不起动,即 I dz ? I fh. max b 当外部故障后,保护应能可靠地返回,其返回电流必须大于外部故障 切除后流过保护的最大自起动电流即 I h ? I zq. max 以上两点是过流保护起动电流 I dz 必须满足的条件 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文I f . max ?III I dz.1 ?Pmax 3U min cos?2000 3 ? 0.9 ? 10 ? 0.85? 151 .12( A)1.2 ? 1.3 ? 151 .12 ? 277 .35( A) 0.85式中 K K 为可靠系数,取 1.2K zq 为自起动系数,取 1.3K h 为恢复系数,取 0.85III 继电器动作电流 I dz. j .1 ?K jx nLIII ? I dz.1 ?1 ? 277 .35 ? 4.62 ( A) 300 / 5选用 DL-11/10,整定范围在 2.5-10A ① 灵敏度校验 近后备:用本线路末端最小短路电流来校验灵敏度III lm.1( ) I d 2min 0.77 ? .III ? ? 3.4 ? 1.5 ,满足灵敏度要求。

0.227 I dz.1② 动作时限整定 按阶梯原则与相邻过电流保护中最大的动作时限配合,取相邻保护时间 为 1St1III ? 1 ? ?t ? 1.0 ? 0.5 ? 1.5( S )选用 DS-112 型时间继电器整定范围 0.25-3.5S7 防雷保护规划7.1 直击雷保护直击雷过电压:雷电直接击中电气线路、设备或建筑物而引起的过 38 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 电压,又称直击雷。在雷电的主放电过程中,其传播速度极快(约为光 速的 50%-10%) ,雷电压幅值达 10-100MV,雷电流幅值达数百千安,伴以 强烈的光、热、机械效应和危险的电磁效应以及强烈的闪络放电,具有 强烈的破坏性和对人员的杀伤性。

① 110kV 出线全线架设双避雷线,防雷击于线路上 ② 在变电所内安装 4 根避雷针, 使变电所内所有设备与建筑都在其保护 范围内7.2 侵入波保护雷电波入侵(高电位侵入):架空线路遭受雷击或感应累的影响,在 线路上形成沿线路传播的高电压行波.此种电压波入侵到建筑物内或进 入电气设备造成过电压。据统计城市中雷击事故的 50%-70%是由于这种 雷电波侵入造成的。因此,在工厂中应予以重视,对其危害给予足够的 防护。由于线路落雷频繁,这样雷电波会沿着架空线侵入变电所,入侵 的雷电波会受到线路绝缘的限制其峰值可能超过电气设备的冲击绝缘水 平,故应装设避雷器来限制雷电波电压峰值,保护设备安全。

① 在 110KVI、II 段母线上各安装一组 FZ-110J 型阀型避雷器 ② 在 35KVI、II 段母线上各安装一组 FZ-35 型避雷器 ③ 在 10KVI、II 段母线上各安装一组 HY5WS-12.7/50 型避雷器。7.3 主变防雷保护① 为了防止当低压绕组开路运行时,高压或中压侧有雷电波作用会在 低压绕组上感应静电藕合电压,危及低压绕组绝缘,在低压侧出线上各 装一台 FZ-10 阀型避雷器,一般装B相。

② 110kV 侧变压器中性点为分级绝缘结构,有可能不接地运行,故在主变 110kV 中性点安装一台 FZ-40 型阀型避雷器。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 ③ 35kV 中性点为全绝缘结构,但为保护消弧线圈,则应装 FZ-15 及 FZ-10 两台避雷器。7.4 进线段保护虽然变电所 110kV 出线采用全线保护,但为了减少临近变电所 1- 2KM 内雷电的绕击和反击,应考虑变电所的进线段保护,在进线段装设 管型GXS避雷器。管型GXS避雷器作用:DL 在开断状态,又有雷电 波入侵时,由于反击电压上升到 2 ? U 50 %,使断路器或隔离开关绝缘对地 放电而引起短路。对 10kV 电缆出线采取电缆外壳接地,架空线路在进线 上装设一组 FS-10 型避雷器。8 变电所的总体布置简图变电所的总体布置应根据所处的地理位置等外部条件决定,根据 110kV 变电所设计规范 “节约用地,不占或少占耕地,变电所总体平面 布置应紧凑合理。

”的规定,拟定本设计变电所 35kV 配电装置和 10kV 配 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 电装置采用室内布置,110kV 若采用双层结构,这样 110kV 配电室造价 较高,从投资利益上考虑,110kV 拟定户外布置。110KV 配电装置 35KV配电 装置10KV 配电装置经过近一个多月的努力,毕业设计终于完成了。毕业设计是对所学知 识的考察,不仅要求全面掌握所学知识,还要能够综合运用,并结合自学有 关知识才能完成。这次的毕业设计,内容较多,我经过了从收集资料、设计、 绘图、审核的整个过程。一个多月的时间既充实又紧张。设计过程中,我获 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 得了综合运用过去所学过的大部分课程进行设计的基本能力。

变电站设计是一个思维创造与运用的过程,在这个过程中,我努力做 到了学以致用, 使设计思维在设计中得到锻炼和发展。

在相关资料的帮助下, 能结合自己的思路去设计。有许多地方是不懂的,但在雷老师的指导与帮助 下才得以解决。

通过本次毕业设计,掌握了 110kv 变电站的设计过程。这是对所学 知识进行的一次实践,使电气专业知识得到巩固加深,逐步提高了解决 问题的能力,在设计期间,自己动手查阅了大量的资料,一方面,充分 地检验自己的设计能力,丰富了自己在电气设计特别是变电站设计方面 的知识,为自己将来从事该专业工作打下了坚实的基础。

设计虽然完成了,但我只是掌握了变电站设计中很少的一部分知 识,还有很多深奥的专业知识等着我们去挖掘、去探索、去学习。我也 将会在今后的工作学习中不断充实自己,不断完善自己的专业知识,为 自身的发展打下坚实的基础。由于所学知识和时间有限,加上缺乏实践 经验,在设计过程中难免出现错误,敬请各位专家和老师批评指正。在 设计期间,雷老师给了我悉心指导,帮我解决了很多困难,使我能顺利 完成设计任务。本设计是在雷乃清老师直接指导下完成的,在我做毕业设计的每个 阶段,从查阅资料到设计草案的确定和修改,中期检查,后期详细设计, 装配草图等整个过程中雷老师都给予了我悉心的指导。在本次毕业设计 过程中,能得到雷老师的指导使我感到非常的荣幸,我通过本次宁陵县 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 110kv 变电站设计的学习中,雷老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识, 精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模,雷 老师的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神,将永远激励着我。所以, 经过这次设计,我在很多方面都有了很大的进步和为我创造了很多锻炼 提高的机会。

此外我特别感谢学校给了我们这一次做毕业设计的机会和良好环 境,感谢雷老师的精心辅导和学校给了我一个良好的教育,你们让我顺 利的完成了这次对宁陵县 110kV 变电站的设计任务同时,也增强了我的 实践操作和动手应用能力,提高了独立思考的能力。使我对 110kV 变电 站的相关内容与实际中有了一定的认识和了解,并对其所需要用的设备 的计算及选择、校验都有了掌握,为今后的工作打下了基础。

另外,在设计期间,也有很多老师给予我的帮助在此向她表示深切 的谢意。

在设计的整理、资料的收集、图文的处理等方面,得到了班上同学 的积极帮助,占用了他们许多宝贵时间,在此也向他们表示由衷的感谢。

在设计完成之时,对以上老师、同学给予我真诚的帮助再次表示万分的 感谢。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文[1] 邹有明.现代供电技术. 北京:中国电力出版社,2008 [2] 卢文鹏.发电厂变电所电气设备.北京:中国电力出版社,2004 [3] 熊信银.发电厂电气部分.北京:中国电力出版社,2009 [4] 何仰赞.电路系统分析. 武汉:华中科技大学出版社,2002 [5] 李金英.继电保护. 北京:中国电力出版社,2008 [6] 陈光会,王敏.电力系统基础. 北京:中国水利水电出版社,2004 [7] 李晓华.电力系统工程 CAD 设计与实训.北京:北京理工大学出版社,2008 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文A 计算说明书 (1)短路电流计算短路点选择(只选择六点) ①最大运行方式时,在 110kV 母线上发生三相短路 d1 ②最大运行方式时,在 35kV 母线上发生三相短路 d2 ③最大运行方式时,在 10kV 母线上发生三相短路 d3 ④最大运行方式时,在 10kV 刘楼配电站线路末端发生三相短路 d4 ⑤最小运行方式时,在 10kV 刘楼配电站线路末端发生两相短路 d5 ⑥最小运行方式时,在 10kV 刘楼配电站线路首端发生两相短路 d6 (2)绘制次暂态等值电路,用标么值计算, 选择基准值Sj=100MVA,Uj=Uav, I B ?SB 3U B,XB ?UB SB①125MW发电机组:SF=125/0.85=147.06(KVA) X1*=X3*=Xd ?Sj SF0.18 ? 100 =0.12 147 .06②150MW变压器:X2*=X4*= ③100KM 长线路:X5*=X6*=UK %?S j SB0.105 ? 100 =0.07 1500.4 ? 100 ? 100 =0.3 115 2 0.4 ? 80 ? 100 ④80KM 长线路:X7*=X8*= =0.24 115 2⑤U*=1 发电机:最大运行方式Sj S D max100 =0.05 2000最小运行方式X10*’=Sj S D min100 =0.06 1800 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文短路点选择示意图 2×125MW G G C U*=1 SDmax=2000MVA SDmIN=1800MVA13.8KV cosφ =0.85 x’d=0.18 2×150MVA UK%=10.5 13.8/121100KM110kv80KM 110kV d1(3)d2(3)d3(3) 10kV d6(3)d4(3) d5(2)刘楼配电站Pmax=2000KWcosφ =0.85 L=15KM 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文将计算结果标注于等值电路图中1 0.12 2 0.073 0.129 0.064 0.075 0.36 0.37 0.24d1(3)8 0.24 110kVd2(3)11 0.26 13 0.2612 0.1614 0.16 10kVd.3(3) d6(3)30 5.44d4(3) d5(2)刘楼配电站 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 本设计选 S B =40000KVA=40MVAU d高?低 % ? 17 , U d高?中 % ? 10.5 , U d中?低 % ? 6.5 ,则1 1 ( U d高?低 % + U d高?中 % – U d中?低 % )= ? (17+10.5–6.5)=10.5 2 2 1 1 X II % = ( U d中?低 % + U d高?中 % – U d高?低 % )= ? (6.5+10.5–17)=0 2 2 1 1 X III % = ( U d高?低 % + U d中?低 % – U d高?中 % )= ? (17+6.5–10.5)=6.5 2 2主变 110kV 侧计算电抗X11*=X13*= =0.26UK %?S j SB1 ? 10.5 ? 100 = 100 40主变 10kV 侧计算电抗X12*=X14*=UK %?S j SB1 ? 6.5 ? 100 100 = =0.16 40最大运行方式:两台发电机组满载,110kV 线路双回运行,主变并列运 行 最小运行方式: S d min ? 1800 MVA ,125MW 发电机组、150MVA 变压器 各停一台,100KM 线路单回线运行。

。用运算曲线法: (1)最大运行方式下,在 110kV 母线上发生 d1 点三相短路时, d1 点三相短路的等值简化网络如图(a)→(b)→(C) : 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文G 1 0.12 2 0.07 5 0.3 7 0.24 3 0.12 4 0.07 G C 9 0.05 15 0.25 16 0.05 18 0.94 19 0.19 G C G C6 0.3 8 0.24 17 0.12d1 (a)d1 (b)d1 (c)X15*=(X1*+X2*+X5*)//(X3*+X4*+X6*) =(0.12+0.07+0.3)//(0.12+0.07+0.3)=0.25 X16*=X8*=0.05 X17*=X7*//X8*=0.24//0.24=0.12 则:X18*=X15*+X17*+X15* ?X 17* X 16*=0.25+0.12+0.25 ?0.12 =0.94 0.05X 17* X 15*X19*=X16*+X17*+X16* ? =0.05+0.12+0.05 ?0.12 =0.19 0.25①发电厂对 110kV 侧短路电流 求计算电抗 Xjs.18*=0.94 ?250 / 0.85 =2.76 100查汽轮发电机运算曲线,由 t=0s,t=4s 和 Xjs.18*=2.76 得I ?? *(0s)=0.39则次暂态短路电流 49 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文I ?? =0.39 ? 250 / 0.85 =0.576(KA) 3 ? 115 I ?? *(4s)=0.392则 I ? =0.392 ?250 / 0.85 3 ? 115=0.579(KA)②等值系统侧对 110kV 母线短路电流 Xjs.19*=0.19 ? 2000/100=3.8>3.451 ? 100 0.19 =2.64(KA) I ? = I ?? = 3 ? 115③d1 点短路电流I ?? =0.576+2.64=3.216(KA)I ? =0.579+2.64=3.219(KA) 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 (2)最大运行方式下,在 35kV 母线上发生 d2 点三相短路时, d2 点三相短路的等值简化网络如图(a)→(b)→(c)→(d) :G 1 0.12 2 0.07 5 0.3 3 0.12 4 0.07 G C 9 0.05 15 0.25 16 0.05 15 0.25 16 0.05 G C G C G6 0.3 8 0.24 13 0.26 17 0.12 23 0.25 22 0.1324 1.7525 0.357 0.24 11 0.26d2 (a)主变 35kV 侧计算电抗UK %?S j SBd2 (b)d2 (c)d2 (d)X20*=X21*=1 1 ? ? (10.5 ? 6.5 ? 17.5) ? 100 = 100 2 =0 40X22*=X11*//X13*=0.26//0.26=0.13 X23*=X17*+X22*=0.12+0.13=0.25 则 X24*=X15*+ X23*+X15* ?X 23* 0.25 =0.25+0.25+0.25 ? =1.75 X 16* 0.05X25*=X16*+ X23*+X16* ?X 23* 0.25 =0.05+0.25+0.05 ? =0.35 X 15* 0.25①发电厂对 35kV 侧短路电流 求计算电抗 Xjs.24*=1.75 ?250 / 0.85 =5.15>3.45 100 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1 ? 100 ?? = 5.15 =0.303(KA) I? = I 3 ? 37②等值系统侧对 35kV 母线短路电流 Xjs.25*=0.35 ? 2000/100=7>3.451 ? 100 0.35 =4.46(KA) I ? = I ?? = 3 ? 37③d2 点短路电流I ? = I ?? =0.303+4.46=4.763(KA)(3)最大运行方式下,在 10kV 母线上发生 d3 点三相短路时, d3 点三相短路的等值简化网络如图(a)→(b)→(c)→(d) :G 1 0.12 2 0.07 3 0.12 4 0.07 6 0.3 23 0.25 27 0.33 26 0.08 G C 9 0.05 15 0.25 16 0.05 15 0.25 16 0.05 28 2.23 29 0.446 G C G C G5 0.37 0.24 11 0.26 12 0.168 0.24 13 0.26 14 0.16X26*=X12*//X14*=0.16//0.16=0.08 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 X27*=X23*+X26*=0.25+0.08=0.33 则:X28*=X15*+X27*+ X15* ?X 27* 0.33 =0.25+0.33+0.25 ? =2.23 X 16* 0.05X 27* 0.33 =0.05+0.33+0.05 ? =0.446 X 15* 0.25X29*=X16*+X27*+X16* ? ①发电厂对 10kV 侧短路电流 求计算电抗 Xjs.28*=2.23 ?250 / 0.85 =6.56 3.45 100I ?? = I ? ?1 ? 100 2.23 =2.466(KA) 3 ? 10 .5②等值系统侧对 10kV 母线短路电流 Xjs.29*=0.446 ? 2000/100=8.92>3.451 ? 100 0.446 I ? = I ?? = =12.33(KA) 3 ? 10.5③d3 点短路电流I ?? = I ? =2.466+12.33=14.8(KA)(4)最大运行方式下,在 10kV 侧刘楼配电站线路末端发生 d4 点三 相短路时, d4 点三相短路的等值简化网络如图(a)→(b)→(c) : 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文G 15 0.25 27 0.33 30 5.44C 16 0.05 15 0.25C 16 0.0531 5.7732 34.8733 6.97d4 d4刘楼配电站线路电抗: X30*=0.4 ? 15 ? 100 =5.44 10 .5 2X31*=X27*+X30*=0.33+5.44=5.77 则 X32*=X15*+X31*+ X15* ?X 31* 5.77 =0.25+5.77+0.25 ? =34.87 X 16* 0.05X 31* 5.77 =0.05+5.77+0.05 ? =6.97 X 15* 0.25X33*=X16*+X31*+X16* ? ①发电厂对 d4 点短路电流 次暂态短路电流 I ?? = I ? ?1 100 ? =0.16(KA) 34.87 3 ? 10.5②等值系统侧对 d4 点短路电流I ? = I ?? =1 100 ? =0.79(KA) 6.97 3 ? 10 .5③d4 点短路电流 54 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文I ?? = I ? ? 0.16+0.79=0.95(KA)(5)最小运行方式下,在 10kV 侧刘楼配电站线路末端发生 d5 点两 相短路时,最小运行方式为: S d min ? 1800 MVA ,125MW 发电机组、 150MVA 变压器各停一台, d5 点两相短路的等值简化网络如图(a)→(b)→(c) :G 1 0.12 3 0.07 5 0.3 7 0.24 11 0.26 12 0.16 30 5.44C 10 0.067G 35 0.49C 34 0.0637 56.41 36 6.138 6.91d5 d5X34*=X10*=0.06X35*=X1*+X3*+X5*=0.12+0.07+0.3=0.49 X36*=X7*+X11*+X12*+X30*=0.24+0.26+0.16+5.44=6.1 则 X37*=X35*+X36*+ X35* ?X 36* 6 .1 =0.49+6.1+0.49 ? =56.41 X 34* 0.06X38*=X34*+X36*+X34* ?X 36* 6 .1 =0.06+6.1+0.06 ? =6.91 X 35* 0.49 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 ①发电厂对 d5 点短路电流 次暂态短路电流 I ?? = I ? ? ②等值系统侧对 d5 点短路电流I ? = I ?? =3 1 100 ? ? =0.69(KA) 2 6.91 3 ? 10.5 3 1 100 ? ? =0.08(KA) 2 56 .41 3 ? 10 .5③d5 点短路电流I ?? = I ? ? 0.08+0.69=0.77(KA)(6)最小运行方式下,在 10kV 侧刘楼配电站线路首端发生 d6 点两 相短路时,最小运行方式为: S d min ? 1800 MVA ,125MW 发电机组、 150MVA 变压器各停一台, d6 点两相短路的等值简化网络如图(a)→(b)→(c) :G 35 0..49 C 34 0.06 G 35 0.49 C 34 0.06 40 6.54 39 0.66 41 0.8 G C7 0.24 11 0.26 12 0.16d6 d6 d6X39*=X7*+X11*+X12*=0.24+0.26+0.16=0.66 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 则 X40*=X35*+X39*+ X35* ?X 39* 0.66 =0.49+0.66+0.49 ? =6.54 X 34* 0.06X41*=X34*+X39*+X34* ?X 39* 0.66 =0.06+0.66+0.06 ? =0.8 X 35* 0.49①发电厂对 d6 点三相短路电流 求计算电抗 Xjs.40*=6.54 ?125 / 0.85 =9.62 3.45 1001 ? 100 ?? = 6.54 =0.84(KA) I? = I 3 ? 10 .5②等值系统侧对 d6 点三相短路电流 Xjs.41*=0.8 ?1800 =18.8>3.45 1001 ? 100 0.8 I ? = I ?? = =6.87(KA) 3 ? 10.5③d6 点两相短路电流I ?? = I ? =3 ? (0.84+6.87)=6.68(KA) 2

篇二:110kv变电站的设计毕业论文

bsp;主变压器及所用变选择 

 (3) 所用变压器的选择 

 (4) 电气主接线选择 

 (5) 短路电流计算 

 (6) 主要电气设备选择 

 (8) 防雷保护 

 (9) 电气设备(10) 一览表 

四:

五:小结

  六:附图

 

 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。

  本次设计建设一座110KV降压变电站,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设备选择,然后进行校验

 

 

 

 

 前  言

 经过三年的系理论知识的学习,及各种实习操作,还有老师精心培育下,对电力系统各部分有了初步的认识与了解。

 在认真阅读原始材料,分析材料,参考阅读《发电厂电气部分课程设计参考资料》、《电力网及电力系统》、《发电厂一次接线》和《电气设备》以及《高电压技术》等参考书籍,在指导老师的指导下,经过周密的计算,完成了此次毕业设计。

 设计内容由以下:

 第一部分:设计任务书;

 第二部分:110/35/10KV降压变压所初步设计说明书(主接线部分);

 第三部分:10/35/10KV降压变电所的计算书;

 第四部分:变电所主接线图;

 四周的毕业设计,使我了解设计的要求,及设计内容,更加深刻了解课本中的内容,使知识与理论相结合,使基础知识与实际操作紧密联系。尤其对主接线,电气设备以及导本选择方法进一步掌握。

 由于水平所限,设计书中难免出现错误和不妥之处,希望指正。

 

 

 

 设计任务书

  一、原始资料:

  根据系统规律,需要建成一座110KV降压变电站,设计条件如下:

 1  电压等级:110/35/10KV

 2  主变压器两台,每台容量为31.5MVA,本期一次设计建成。

 

篇三:110kv变电站的设计毕业论文

1108010431学生姓名:张 论文编号:110KV变电站设计 110KV Substation Design 院系名称:电气工程与自动化学院 号:321108010431学生姓名:张 摘要本文主要进行 110KV 变电站设计。首先根据任务书所给系统及线路和所有 负荷的有关技术参数,通过对所建变电站及出线的考虑和对负荷资料分析,满足 安全性、经济性及可靠性的要求确定了110KV、35KV、10KV 侧主接线的形式, 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,从而得出各 元件的参数,进行等值网络化简,然后选择短路点进行短路计算,根据短路电流 计算结果及最大持续工作电流,对包括母线、断路器、隔离开关、电压互感器、 电流互感器在内的电气设备做了选择和校验,并确定配电装置。根据负荷及短路 计算为线路、变压器、母线配置继电保护并进行整定计算。本文同时对防雷接地 及补偿装置进行了简单的分析,最后给出了电气主接线图。

关键词:电气主接线 短路计算 电气设备 变电所设计 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 引言1.1 变电站的作用 一、变电站在电力系统中的地位 电力系统是由变压器、输电线路、用电设备组成的网络,它包括通过电的或 机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两 类,一类是电力元件,它们对电能进行生产、变换、输送和分配,消费称之为电 力系统一次部分;另一类是控制元件,它们改变系统的运行状态,如同步发电机 的励磁调节器,调速器以及继电器等称之为电力系统二次部分。

变电站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。变电 所根据它在系统中的地位,可分为下列几类: (1)枢纽变电站;位于电力系统的枢纽点,连接电力系统高压和中压的几 分,汇集多个电源,电压为330—500kV 的变电站,成为枢纽,全所停电 后,将引起系统解列,甚至出项瘫痪。

(2)中间变电站:高压侧以交换潮流为主,起系统变换功率的作用。或使 长距离输电线路分段,一般汇聚2—3 个电源,电压为220—330kV,同时又降压 供当地供电,这样的变电站起中间环节的作用,所以叫中间变电站。全所停电后, 将引起区域电网解列。

(3)地区变电站:高压侧一般为110 或220kV,向地区用户供电为主的变电 站,这是一个地区或城市的主要变电站。全所停电后,仅使该地区中断供电。

(4)终端变电站:在输电线路的终端,接近负荷点,高压侧的电压为110kV, 经降压后直接向用户供电的变电站,即为终端变电站。全所停电后,只是用户受 到损失。

二、电力系统供电要求 (1)保证可靠的持续供电:供电的中断将使生产停顿,生活混乱,甚至危 及人身和设备的安全,形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超 过电力系统本身的损失。因此,电力系统运行首先应满足可靠、持续供电的要求。

(2)保证良好的电能质量:电能质量包括电压质量,频率质量和波形质量 这三个方面,分别以电压偏移量、频率偏移量和波形畸变率来衡量,例如给定的 允许电压偏移为额定电压的5%,给定的允许频率偏移为0.2—0.5HZ 形质量则以畸变率是否超过给定值来衡量。所有这些质量指标,都必须采取一定技术手段来予以保证。

(3)保证系统运行的经济性:衡量电力系统经济性的两个指标是煤耗率和 网损率。电能生产的规模很大,消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗占的 比重约为 70%,而且在电能变换,输送和分配时的损耗绝对值也相当可观。因 此,降低每生产一度电能损耗的能源和降低变换,输送,分配时的损耗对于提高 电力系统的经济性又极其重要的意义。

三、电力系统的额定电压 电力系统的额定电压等级是国家根据回民经济发展的需要及电力工业的水 平,经全面技术经济分析后确定的。它是确定各类用电设备额定电压的基本依据。

(1)额定电压是指能使电气设备长期运行于最佳工作状态的电压。在系统 中,各部分电压等级是不同的。三相交流系统中,三相视在功率S=3UI。当输出 功率一定时,电压越高,电流越小,线路载流面积就越小,金属的投资也越小, 同时由于电流小,传输线路上的功率损耗和电压损耗也较小。另一方面,电压越 高,对绝缘水平的要求就越高,变压器、开关等设备的投资也越大。综合考虑这 些因素,对应一定的输送功率和输送距离都有一个最为经济合理的输电电压,当 从设备制造角度考虑,为保证产品的标准化和系列化实现设备间的互换和设备的 成批生产,又不应随意确定输电电压。

(2)用电设备的额定电压:经线路向用电设备输送电能时,由于用电设备 大都是感性负荷,沿线路的电压分布往往是首段高于末端,系统标称电压与用电 设备的额定电压取值一致,使线路的实际电压与用电设备要求的额定电压之间的 偏差不致太大。

(3)变压器额定电压:变压器一次侧接电源,相当于用电设备,二次侧向 负荷供电,有相当于电源,因此变压器一次侧额定电压等于用电设备的额定电压, 由于变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压,额定负载下变压器内部的电压 降落约为 5%,当供电线路较长时,为使正常运行时变压器二次侧电压较系统标 称电压高 5%,以便补偿线路电压损失。变压器二次侧额定电压较用电设备额定 电压高10%,只有当变压器二次侧与用电设备间电气距离很近时,其二次侧额定 电压才取为用电设备额定电压的1.05 1.2我国变电站及其设计的发展趋势 我国变电站的发展趋势变电站无人值班运行管理,早在50 年代末60 年代初, 许多供电局就进行了无人值班的试点,当时采用的是从原苏联引进的有接点远动 技术,型号是SF-58,但由于技术手段不完善,管理体制不适应,认识上的种种原 因,除上海、郑州等少数地区外都没有坚持。80 年代以来,自动化技术的完善, 特别是人们对变电站无人值班认识的提高,郑州、深圳、大连、广东出现无人值 班,1996 年底全国有60 余座,97 年底有1000 近年来,我国在经济技术领域中取得了飞速发展,特别是计算机网络技术和通信技术的发展,为我国变电站的发展起到了强有力的推动作用,越来越多的新 技术新产品应用到变电站方面,具体来说,使我国变电站设计呈现以下发展趋势: 智能化智能化变电站的发展是随着高压高精度的智能仪器的出现而逐渐发展的,特 别是计算机高速通信网络在实时系统中的开发和应用,使变电站的所有信息采 集、传输实现的智能化处理提供的强大的物质和理论基础。智能化主要体现在以 下几个方面: 紧密联结全网。

支撑智能电网。

高电压等级的智能化变电站满足特高压输电网架的要求。

中低压智能化变电站允许分布式电源的接入。

远程可视化。

装备与设施标准化设计,模块化安装。

数字化通过采用现代化的精密仪器仪表,以及实时性较高的通信网络,因此在此基 础上出现了数字化变电站,数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里 程碑意义的一次变革,对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化 变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。

装配化装配式变电站采用全预制装配结构的建筑形式,大幅缩短了设计及建设周 期,减少了变电站占地面积,节约了土地资源。随着国网公司“两型一化”的推 广,装配式变电站在全国各地均成功试点,成为今后变电站建设的一种新型模式。

二、我国变电站设计的发展趋势 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 依据我国的国情,电力系统的变电技术有了新的飞跃,我国变电站设计出现了一些新的趋势。

1、变电站接线方案趋于简单化 随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加,变电站接线 简化趋于可能。例如,断路器是变电站的主要电气设备,其制造技术近年来有了 较大发展,可靠性大为提高,检修时间少。

2、大量采用新的电气一次设备 近年来电气一次设备制造有了较大发展,大量高性能、高可靠性新型设备不 断出现,设备趋于无油化,采用SF6 气体绝缘的设备价格不断下降,伴随着国产 GIS 向高电压、大容量、三相共箱体方面发展,性能不断完善,应用面不断扩大。

3、变电站占地及建筑面积减少 随着经济和城市建设的发展,市区的用电负荷增长迅速,而城市土地十分宝 贵,地价越来越贵。新建的城市变电站必须符合城市的形象及环保等要求,追求 综合经济、社会效益,所以建设形式多采用地面全户内型或地下等布置形式,占 地面积有效减少。

4、变电站综合自动化技术 变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平,降低运行维 护成本,提高经济效益,向用户提供高质量电能服务的一项措施。发展和完善变 电站综合自动化系统,是电力系统发展的新的趋势。

1.3 变电站设计的主要原则和分类 变电站设计的原则是:安全可靠、技术先进、投资合理、标准统一、运行高 效、,努力做到统一性与可靠性、先进性、经济性、适应性、灵活性、时效性和 和谐性的协调统一。变电站设计的分类按照变电站标准方式、配电装置型式和变 电站规模3 个层次进行划分。

(1)按照变电站布置方式分类。110kV 变电站分为户外变电站、户内变电 站和半地下变电站3 类。在变电站设计中,户外变电站是指最高电压等级的配电 装置、主变布置在户外的变电站;户内变电站是指配电装置布置在户内,主变布 置在户外或者户内的变电站。半地下变电站是指主变布置在地上,其它主要电气 设备布置在地下建筑内的变电站;地下变电站是指主变及其它主要电气设备布置 在地下建筑内的变电站。

(2)按配电装置型式分类。110kV 配电装置可再分为常规敞开式开关设备 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 和全封闭式组合电气2类进行设计。

(3)按变电站规模进行分类。例如户外AIS 变电站,可按最高电压等级的 出线回路数和主变台数、容量等不同规模分为终端变电站、中间变电站和枢纽变 电站。

任务书2.1 原始资料 题目:110KV 变电站设计 原始资料(一)建设性质及规模 本所为于某市边缘。除以 10KV 电压供给市区工业与生活用电外,并以 35KV 电压向郊区工矿企业及农业供电。其性质为区域变电站。

电压等级:110/35/10KV 线路回数:110KV 近期2 回,远景发展2 回;35KV 近期4 回,远景发展2 10KV近期9 回,远景发展2 =200MVASx1=0.6 110KV S2=1200MVA 待建变电站 Sx2=0.6 30 240 12 150 25 185 80240 110KV图2-1 电力系统接线图 附注:1、图中,系统容量、系统阻抗均相当于最大运行方式: 2、最小运行方式下: =170MVA,XS1=0.85S2=1050MVA,XS2=0.65 3、系统可保证本所110KV 母线电压波动在5%以内。

(三)负荷资料 电压 等级 负荷 名称 最大负荷 MW 穿越功率 MW 负荷组成 力率Tmax 110KV 市系一线 15 20 12 市甲线 15 20 25 备用一 10 备用二 10 35 KV 煤矿1 1.5 4030 0.9 20 煤矿2 1.5 4030 0.9 20 甲乡镇 2030 0.9 10 乙乡镇 2.520 30 0.9 20 备用1 1.5 0.9 15 备用2 0.912 10 KV 化肥厂1 2.5 2.5 40 20 0.78 5500 化肥厂22.5 2.5 40 20 0.78 5500 2.520 30 0.75 4000 1.520 30 0.73 4500 1.530 30 0.73 4500 3030 0.75 5000 1.530 30 0.78 4000 3.5 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 1.520 30 0.8 4500 3.5 市区 1.2 2040 0.8 3000 1.5 备用一 0.78备用二 0.78(四)地形、地质、水文、气象等条件 所址地区海拔185m,地势平坦,属轻微地震区。

年最高气温+40C,年最低气温-10C,年平均气温+12C,最热月平均最 温度+34C。最大风速30m/s,覆冰厚度为10mm,属于我国第V标准气象区。

线路由系统变电所S1,南墙出发至RM 变电所南墙上,全长共12KM,在线路3、 7、9、11KM 处共转角四次。其角度为28、6、90、78。全线地质为亚黏 土地层,地耐力为2.5kg/cm ,土壤电阻率为100Ω。地下 水位较低,水质良好,无腐蚀作用。土壤热阻率ρ T=120C/w,土温20C。

三、设计任务 1、变电所总体分析; 2、负荷分析计算与主变压器选择; 3、电气主接线设计; 4、短路电流计算及电气设备选择; 5、110KV 线路保护整定计算; 6、变压器保护整定计算; 7、110KV 或35KV 母线保护整定计算; 四、设计成品 (一)毕业设计说明书一册(包括电气一次、二次部分); (二)设计图纸 电气主接线图(#2 2.2设计内容及要求 1、主接线设计:分析原始资料,根据任务数的要求拟出各级电压母线接线 方式,选择变压器型式及连接方式,通过技术经济比较选择主接线最优方案。

2、短路电流计算:根据所确定的主接线方案,选择适当的计算短路点计算短 路电流并列表示出短路电流计算结果。

3、主要电气设备选择。

河南理工大学毕业设计(论文)说明书 4、110kV高压配电装置设计。

5、进行继电保护的规划设计。(简略) 6、线保护和变压器主保护进行整定计算 章电气主接线设计发电厂和变电所的电气主接线是指由发动机、变压器、断路器、隔离开关、 互感器、母线和电缆等电气设备,按一定顺序连接的,用以表示生产、汇集和分 配电能的电路。电气主接线又称为一次接线或电气主系统,代表了发电厂和变电 站电气部分的主体结构,直接影响着配电装置的布置、继电保护装置、自动装置 和控制方式的选择,对运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。

3.1 电气主接线设计概述 一、对电气主接线的基本要求 现代电力系统是一个巨大的、严密的整体,各个发电厂、变电站分工完成整 个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变 电站和电力系统本身,同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此,发电厂、 变电站主接线必须满足一下基本要求。

(1)运行的可靠性 断路器检修时是否影响供电;设备和线路故障检修时,停电数目的多少和停 电时间的长短,以及能否保证对重要用户的供电。

(2)具有一定的灵活性 主接线正常运行时可以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,能尽快的推出设备。切除故障停电时间短, 影响范围就最小,并且再检修时可以保证检修人员的安全。

(3)操作应尽可能简单、方便 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。

复杂的接线不但不便于操作,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者不 必要的停电。

(4)经济上合理 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 小,占地面积最少,使其尽可能的发挥经济效益。

二、变电站电气主接线的设计原则 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据,以国家经济建设的方针、政策、技术标准为准绳,结合工程实际情况,在保证供电可靠、调度灵活、满足各 项技术要求的前提下,兼顾运行和维护的方便,尽可能地节省投资,就进取材, 力争设备元件和设计的先进性与可靠性,坚持可靠、先进、适用、经济、美观的 原则。

电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。它与电力系统、电厂 动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关,并对 电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大影响。因此,主接线设计, 必须结合电力系统和发电厂或变电站的具体情况,全面分析有关影响因素 确处理它们之间的关系,合理的选择主接线方案。(1)接线方式:对于变电站的电气接线,当能满足运行要求时,其高压侧应 尽可能采用断路器较少的或不用断路器的接线,如线路—变压器组或桥型接线 等。若能满足继电保护要求时,也可采用线路分支接线。在 110—220kV 配电装 回时,一般采用桥型接线,当出线不超过4回时,一般采用单 母线接线,在枢纽变电站中,当110—220kV 出线在4 回及以上时,一般采用双 母线接线。断路器的设置:根据电气接线方式,每回线路均应设有相应数量的断 路器,用以完成切、合电路任务。

(2)为正确选择接线和设备,必须进行各级电压最大最小有功和无功电力负 荷的平衡。当缺乏足够 的资料时,可采取下列数据: 负荷同时率取0.85—0.9,当馈线在三回以下且其中有特大负荷时,可 取0.95—1; 功率因数一般取0.8; 线损平均取5%。我国《变电所设计技术规程》对主接线设计作了如下规定:在满足运行 要求时,变电所高压侧应尽量采用断路器较少的或不用断路器的接线。在 110~220kv 变电所中,当出现为2 回时,一般采用桥型接线;当出线不超过 回时,一般采用单母线分段接线;当枢纽变电所的出线在4回及以上时, 一般采用双母线。在35kv 变电所中,当出线为2 回时,一般采用桥型接线; 当出线为2 回以上时,一般采用单母线分段或单母线接线。出线回路数和电 源数较多的污秽环境中的变电所,可采用双母线接线。在6~10kv 变电所, 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 10 一般采用单母线接线或单母线分段接线。

电气主接线设计步骤电气主接线的设计伴随着发电厂或变电站的整体设计进行,即按照工程基本 建设程序,历经可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计阶段 等四个阶段。在各阶段中随要求、任务的不同,其深度、广度也有所差异,但总 的设计思路、方法和步骤基本相同。

(1)分析原始资料 本工程情况包括变电站类型,设计规划容量(近期,远景),主变台数及容量,最大负 荷利用小时数及可能的运行方式等。

电力系统状况包括电力系统近期及远景规划(5—10 年),变电站在电力系统中的位置(地 理位置和容量位置)和作用,本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压 中性点接地方式等。

主变压器中性点接地方式是一个综合问题,它与电压等级、单相接地短路电 流、过电压水平、保护配置等有关,直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠 性和连续性、主变压器的运行安全以及对通信线路的干扰等。我国一般对 35kV 及以下电压电力系统采用中性点非直接接地系统(中性点不接地或经消弧线圈接 地),又称小电流接地系统,以保证供电可靠性。对 110kV 及以上高压系统,皆 采用中性点直接接地系统,又称大电流接地系统以防止输电线路电压升高而以其 它方式保证供电的可靠性。

负荷情况包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。

电力负荷的原始资料是设计主接线的基础数据,电力负荷预测工作是电力规划工 作的重要组成部分,也是电力规划的基础。对电力负荷的预测不仅应有短期负荷 预测,还应有中长期负荷预测,对电力负荷预测的准确性,直接关系着发电厂和 变电站电气主接线设计成果的质量,一个优良的设计,应能经受当前及较长远时 间(5—10 年)的检验。

设备制造情况这往往是设计能否成立的重要前提,为使所设计的主接线具有可行性,必须 对各主要电气设备的性能、制造能力和供货情况、价格等质量汇集并分析比较, 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 11 保证设计的先进性、经济性和可靠性。

5.环境条件, 包括当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度及地震 等因素,对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均有影响。对此,应予以 重视。对重型设备的运输条件亦应充分考虑。

(2)主接线方案的拟定与选择 根据设计任务书的要求,在原始资料分析的基础上,根据对电源和出线回路 数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等不同的考虑,可拟定出若干个 主接线方案(近期和远景)。依据对主接线的基本要求,从技术上论证并淘汰一 些明显不合理的方案,最终保留 个技术上相当,有可能满足任务书要求的方案,再进行经济比较,结合最新技术,对于在系统中占有重要地位的大容量发 电厂或变电站主接线,还应进行可靠性定量分析计算比较,最终确定出在技术上 可行、经济上合理的方案。

(3)短路电流计算和主要电气设备选择 对选定的电气主接线进行短路电流计算,并选择合理的电气设备。

(4)绘制电气主接线 对最终确定的电气主接线,按照要求,绘图。

(5)编制工程概算 对于工程设计,无论哪个设计阶段(可行性研究、初步设计、技术设计、施 工设计),概算都是必不可少的组成部分。它不仅反映工程设计的经济性与可靠 性的关系,而且为合理地确定和有效控制工程造价创造条件,为工程付诸实施, 为投资包干、招标承包、正确处理有关各方的经济利益关系提供基础,概算的编 制以设计图纸为基础,以国家颁布的《工程建设预算费用的构成及计算标准》、 《全国统一安装工程预算定额》、《电力工程概算指标》以及其他有关文件和具体 规定为依据,并按国家定价与市场调整或浮动价格相结合的原则进行。概算的构 成主要有以下内容: (1)主要设备器材费,包括设备原价、主要材料(钢材、木材、水泥等)费、 设备运杂费(含成套服务费)、备品备件购置费、生产器具购置费等。除设备及材 料费外,其他费用均按规定在器材费上乘一系数而定。其系数由国家和地区随市 场经济的变化在某一时期内下达指标定额。

(2)安装工程费,包括直接费、间接费及税金等。直接费指在安装设备过程 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 12 中直接消耗在该设备上的有关费用,如人工费、材料费和施工机械使用费等;间 接费指安装设备过程中为全工程项目服务,而不直接耗用在特定设备上的有关费 用,如施工管理费、临时设施费、劳动保险基金和施工队伍调遣费用等;税金是 指国家对施工企业承包安装工程的营业收入所征收的营业税、教育附加和城市维 护建设税。以上各种费用都根据国家某时期规定的不同的费率乘以基本直接费来 计算。

(3)其他费用,系指以上未包括的安装建设费用,如建设场地占用及清理费、 研究试验费、联合试运转费、工程设计费及预备费等。所谓预备费是指在各设计 阶段用以解决设计变更(含施工过程中工程量增减、设备改型、材料代用等)而增 加的费用、一般自然灾害所造成的损失和预防自然灾害所采取的措施费用以及预 计设备费用上涨价差补偿费用等。根据国家现阶段下达的定额、价格、费率,结 合市场经济现状,对上述费用逐项计算,列表汇总相加,即为该工程的概算。

3.2 电气主接线的基本形式 由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源回路数不同。且各回路馈线中 所传输的容量也不一样,因而为便于电能的汇集和分配,再进出线较多(一般超 回),采用母线作为中间环节,可使接线简单清晰,运行方便,有利于安装和扩建。而与有母线的接线相比,无汇流母线的接线使用电气设备较少,配电装 置占地面积较小,通常用于进出线回路少,不再扩建和发展的发电厂和变电站。

有汇流母线的接线方式可概括为单母线接线和双母线接线两大类,无汇流母 线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。

3.3 电气主接线选择 依据原始资料,经过分析,根据可靠性和灵活性经济性的要求,高压侧有4 回出线,其中两回备用,宜采用双母线接线或单母线分段接线,中压侧有6 线,其中两回备用,可以采用双母线接线、单母线分段接线方式,低压侧有11 回出线,其中两回备用,可以采用单母线分段、单母线分段带旁路母线的接线方 式,经过分析、综合、组合和比较,提出三种方案: 方案一:110kV 侧采用双母线接线方式,35kV 侧采用双母线接线方式,10kV 侧采用单母线分段接线方式。

110kV 侧采用双母线接线方式,优点是运行方式灵活,检修母线时不中断供 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 13 电,任一组母线故障时仅短时停电,可靠性高。缺点是,操作复杂,容易出现误 操作,检修任一回路断路器时,该回路仍需停电或短时停电,任一母线故障仍会 短时停电,结构复杂,占地面积大,投资大。10kV 侧采用单母线分段接线方式, 供给市区工业与生活用电,由于一级负荷占 30%左右,二级负荷占 30%左右,一 级和二级负荷占65%左右,采用单母线分段接线方式,优点是接线简单清晰,操 作方便,造价低,扩展性好,缺点是可靠性灵活性差。方案一主接线图如下: 方案一主接线图方案二:110kV 侧采用双母线接线方式,35kV 侧采用单母线分段带旁路母线 接线方式,10kV 侧采用单母线分段接线方式 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 14 35kV 侧采用单母线分段带旁路母线接线方式,优点是,检修任一进出线断路器 时,不中断对该回路的供电,和单母线分段接线方式相比,可靠性提高,灵活性 增加,缺点是,增设旁路母线后,配电装置占地面积增大,增加了断路器和隔离 开关的数目,接线复杂,投资增大。

方案二的主接线图如下: 方案二主接线图方案三:110kV 侧采用双母线接线方式,35kV 侧采用单母线分段接线方式,10kV 侧采用双母线接线方式。

对于上述三种方案综合考虑: 该地区海拔185m,海拔并不高,对变电站设计没有特殊要求,地势平坦,属 平原地带,为轻微地震区,年最高气温+40C,年最低气温-10C,年平均气温 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 15 +12C,最热月平均最高温度+34C。最大风速30m/s,覆冰厚度为10mm,属于 我国第V 标准气象区。

因此 110kV 侧采用单母线分段接线方式就能满足可靠性和灵活性及经济性要 求,对于35kV 侧采用单母线分段接线方式而10kV 侧采用双母线接线形式。

综合各种因素,宜采用第三种方案。

变电站主变压器选择变压器是电力系统中主要的电气设备之一。其担负着变换网络电压进行电力 传输的重要任务,确定合理的变压器台数、容量和型号是变电站可靠供电和网络 经济运行的保证。

4.1 主变压器的选择 一、主变压器台数的选择 在变电站设计过程中,一般需要装设两台主变压器,以保证对用户供电的可 靠性。对110kV 及以下的终端或分支变电站,如果只有一个电源,或变电所的重 要负荷有中、低压侧电网取得备用电源时,可只装设一台主变压器,对大型超高 压枢纽变电站,可根据具体情况装设 台主变压器,以便减小单台容量。因此,在本次设计中装设两台主变压器。并且两部变压器并列运行时必须满足以下 条件: (1)并列变乐器的额定一次、二次电压必须对应相等。即并列变压器的电压比 必须相同,允许差值不超过10.5%。如果并列变压器的电压比不同,则并列变压 器二次绕组的回路内将出现环流,即二次电压较高的绕组将向二次电压较低的绕 组供给电流,导致绕组过热甚至烧毁。

(2)并列变压器的阻抗电压(短路电压)必须相等。由于并列运行变乐器的负荷 是按其阻抗电压值成反比分配的,如果阻抗电压相差很大.可能导致阻抗电压小 的变压器发生过负荷现象,所以要求并列变压器的阻抗电压必须相等,允许差值 不得超过110%。

(3)并列变压器的连接纪别必须相同。即所有并列变压器一次、:次电压的相 相位都必须对应地相同,否则不能并列运行。假设两台变压器并列运行,‘台为Yyno 型连接,另一台为Dynll 型连接,则它们的二次电压将出现30。相位差, 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 16 从而在两台变压器的二次绕组间产生电位差,并在两变压器的二次侧产生一个很 大的环流,能使变压器绕组烧毁。

并列运行的变压器容量比应小于3;1。即并列运行的变压器容量应尽量 相同或相近,如果容量相差悬殊,不仅运行很不方便,而且在变压器特性稍有差 异时,变压器间的环流将相当显著,特别是容量小的变压器容易过负荷或烧毁。

由于变压器是一种高可靠性的电器,两部变压器同时故障的可能性极小,不予考 二、主变压器容量的选择1、主变容量一般按变电所建成后 5~10 年的规划负荷来进行选择,并适当 考虑远期 10~20 年的负荷发展。对于城郊变电所,主变压器容量应与城市规划 相结合。

2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。判定电力系 统安全性的一种准则。又称单一故障安全准则。按照这一准则,电力系统的 元件中的任一独立元件(发电机、输电线路、变压器等)发生故障而被切除后,应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电;不破坏系统的稳定性,不出现 电压崩溃等事故。当这一准则不能满足时,则要考虑采用增加发电机或输电线路 等措施。

N-1 原则与可靠性分析相比较,它的计算简便,不需搜集元件停运率等大量 原始数据,是一种极为简便的安全检查准则,在欧美一些电力公司得到了广泛应 用。但对“独立元件”的定义不尽相同,如有的公司规定为一输电元件(线路或 变压器)和一发电机组,或者两台发电机组。中国某些电力部门在电网规划中也 采用了 N-1 原则,一般规定一个独立元件为一台发电机组,或一条输电线路, 或一台变压器。判断线路是否过负荷,通常使用线路发热条件的载流量极限值。

对于有重要负荷的变电所,应考虑当一台主变压器停运时,其余主变压器的容量 一般应满足 60%(220kV 及以上电压等级的变电所应满足 70%)的全部最大综合 计算负荷,以及满足全部 和大部分II 类负荷 (220kV及以上电压 等级的变电所,在计及过负荷能力后的允许时间内,应满足全部 II类负荷 max(4-1) 最大综合计算负荷的计算: (4-2)河南理工大学毕业设计(论文)说明书 17 cos—各出线的自然功率因数; —同时系数,其大小由出线回路数决定,出线回路数越多其值越小,一般在0.8~0.95 之间; 结合原始材料可得:35kV PLQL =1.5tan(arccos0.8)=1.125MVarQL9 =2tan(arccos0.8)=1.5MVarQL10 =1tan(arccos0.78)=0.8032MVarQL11 caca ca =0.85,则:MVA ax355 341.05 493 3885 河南理工大学毕业设计(论文)说明书18 由以上分析得 MVA 24355 因此主变容量为:MVA 三、主变压器型号的选择1.相数选择 变压器有单相变压器和三相变压器。在330kV 及以下的发电厂和变电站中, 一般选择三相变压器。单相变压器组由三个单相的变压器组成,造价高、占地多、 运行费用高,多用于500kV 以上的变电所内,三相变压器与同容量的单相变压器 组相比,价格低,占地面积小,并且运行时损耗减小 12~15%。只有受变压器 的制造和运输条件的限制时,才考虑采用单相变压器组,在工程设计上在330kV 及以下电力系统中,一般都选用三相变压器。因此在本次设计中采用三相变压器 2.绕组数选择:变压器按其绕组数可分为双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分 裂式等型式。当发电厂只升高一级电压时或 35kV 及以下电压的变电所,可选用 双绕组普通式变压器。当发电厂有两级升高电压时,常使用三绕组变压器作为联 络变压器,其主要作用是实现高、中压的联络。其低压绕组接成三角形抵消三次 谐波分量。110kV 及以上电压等级的变电所中,也经常使用三绕组变压器作联络 变压器。当中压为中性点不直接接地电网时,只能选用普通三绕组变压器,自耦 变压器特点是其中两个绕组除有电磁联系外,在电路上也有联系。因此,当自耦 变压器用来联系两种电压的网络时,一部分传输功率可以利用电磁联系,另一部 分可利用电的联系。电磁传输功率的大小决定变压器的尺寸、重量、铁芯截面和 损耗,所以与同容量、同电压等级的普通变压器比较,自耦变压器的经济效益非 常显著。但是,由于自耦变压器在高压电网和中压电网之间有电气连接,故具备 了过电压从一个电压等级的电网转移到另一个电压等级电网的可能性。例如,高 压侧电网发生过电压时,它可通过串联绕组进入公共绕组,使其绝缘受到危害。

如果在中压电网出现过电压时,它同样进入串联绕组,可能产生很高的感应过电 压。为了防止高压侧电网发生单相接地时,在中压绕组其它两相出现过电压,要 求自耦变压器的中性点必须直接接地。

3.调压方式的确定 为了保证供电质量可通过切换变压器的分接头开关,改变变压器高压绕组的 匝数,从而改变其变比,实现电压调整。切换方式有两种:一种是不带电压切换, 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 19 称为无激磁调压,调整范围通常在22.5%以内;另一种是带负荷切换,称为 有载调压,调整范围可达30%,其结构复杂,价格较贵。发电厂在以下情况时, 宜选用有载调压变压器: (1)当潮流方向不固定,且要求变压器副边电压维持在一定水平时; (2)具有可逆工作特点的联络变压器,要求母线电压恒定时; (3)发电机经常在低功率因数下运行时。

变电所在以下情况时,宜选用有载调压变压器: (1)地方变电所、工厂、企业的自用变电所经常出现日负荷变化幅度很大 的情况时,又要求满足电能质量往往需要装设有载调压变压器; (2)330kV 及以上变电站,为了维持中、低压电压水平需要装设有载调压变 (3)110kV及以下的无人值班变电站,为了满足遥调的需要应装设有载调压

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