110kv变电站电气部分设计毕业论文.doc
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1、大连理工大学网络教育学院毕业论文(设计)模板 本 科 生 毕 业 论 文(设 计) 题 目: 110kv变电站电气部分设计 学习中心: 层 次: 专 业: 电气工程及其自动化 年 级: 学 号: 学 生: 指导教师: 完成日期: 年 月 日III110KV变电站电气部分设计内容摘要电力工业是国民经济建设的基础工业,与人民生活息息相关,随着经济的发展和人民生活水平的提高,社会对电网供电可靠性、电压合格率等要求越来越高。变电站作为当地的工农业生产、生活供电基地,其设计的合理性将直接影响到当地的经济发展。本变电站根据所处地理位置、周边经济、生活、农业用电情况,结合本区域电力公司电网发展规划等因素进行
2、设计。首先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。其次,根据设计任务要求,假定所给系统与线路及所有负荷的参数,分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性,然后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,35kV,10kV用电的主接线方案。最后,根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果,对高压断路器、隔离开关、母线、电压互感器、电流互感器等进行了选型,从而完成了110kV电气一次部分的设计。关键词:变电所;变压器;主接线;负荷;短路电流目 录内容摘要I1 绪论11.1 110KV变电站的发展现状与趋势11.
3、2 110kV变电所的研究背景11.3 本次论文的主要工作12 变电站电气设计的主要内容32.1 变电所的总体分析及主变选择32.2 电气主接线的选择32.3 短路电流计算32.4 主要电气设备和载流导体的选择32.5 各级电压配电装置布置42.6 所用电及直流系统42.7 防雷接地42.8 主变保护的配置43 变电站的总体分析及主变选择53.1 变电站的总体情况分析53.2 主变压器容量的选择63.3 主变压器台数的选择84 电气主接线设计94.1 引言94.2 电气主接线设计的原则和基本要求94.3 电气主接线设计说明95 短路电流计算135.1 短路计算的目的135.2 变电站短路电流计
4、算136 主要电气设备和载流导体的选择146.1 母线的选择146.2 断路器的选择与校验146.3 隔离开关的选择与校验156.4 互感器的选择167 各级电压配电装置布置198 所用电及直流系统208.1 所用电源引线208.2 直流系统209 防雷接地219.1 防雷保护219.2 避雷针的选择配置219.3 避雷器的选择配置2110 主变保护的配置2311 结论24参考文献26附 录1 主要电气设备汇总表(附表)27附 录2 110KV变电站一次接线图(附图)281 绪论 1.1 110KV变电站的发展现状与趋势随着我国小城市和西部地区经济的不断发展,对电能资源的要求也越来越高,西部主
5、要是高原地带,在高海拔的条件下,农村现有的变电技术远达不到经济的快速发展,这也在一定程度上影响了西部地区和中小城市变电技术的推广和应用技术的深化。因此,一方面需要创造条件有针对性地提高对小城市以及农村的变电站的建设,加强专业知识的培训来提高变电技术;另一方面,可以以此为媒介积极开展技术交流,通过实践去体验、探索。 当今世界各方面因素正冲击着全球电力工业,在国外变电所技术有十分剧烈的竞争,而世界范围内的变电所都采用了新技术; 其次,不同的环境要求给所有的电力供应商增加了额外的责任,使电力自动化设备尤其是高压大功率变电站的市场开发空间大大拓展。另外高压变电所的最终用户对变电站的自动控制、节能、环保
6、意识越来越强烈,迫使其上游提供者尤其是系统集成商更加重视地区性电能分配技术方面的需要,所以变电所在世界上飞速的发展,从而要求我国变电技术上也要加入世界先进的变电技术行业。1.2 110kV变电所的研究背景110kV变电所是电力配送的重要环节,也是电网建设的关键环节。变电所设计质量的好坏,直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行,为满足城镇负荷日益增长的需要,提高对用户供电的可靠性和电能质量。随着国民经济的发展,工农业生产的增长需要,迫切要求增长供电容量,拟新建110kV变电所。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
7、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。随着变电所综合自动化技术的不断发展与进步,变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电所二次系统,继而实现“无人值班”变电所已成为电力系统新的发展方向和趋势。1.3 本次论文的主要工作本次论文主要研究110kv变电站的一次部分的电气设计,着重对以下方面进行详细研究。主变压器选择:包括台数、容量、型式及参数;电气主接线设计:包括各级电压接线及方案比较;短路电流计算:包括短路点选择、短路电流计算。主要电气设备选择:包括断路器、
8、隔离开关、母线、电流互感器、电压互感器、避雷器、所用变压器等。各级电压配电装置选型及电气总平面布置方案;所用电及直流系统。主变保护的配置。282 变电站电气设计的主要内容变电站是电力系统的重要组成部分。变电所电气一次部分设计包括变电所总体分析、主变选择、电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选择、配电装置和总平面设计等。2.1 变电所的总体分析及主变选择本变电所的电压等级为110kV,其地位处于地区网络的中间位置,高中压侧同时接收和交换功率,供35kV负荷和附近10kV负荷,属于一般降压变电所。变压器是变电站的重要设备,其容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构,如选用适当不仅可减少投资
9、,减少占地面积,同时也可减少运行电能损耗,提高运行效率和可靠性,改善电网稳定性能2.2 电气主接线的选择 电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分,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、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备的选择、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,必须正确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。2.3 短路电流计算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,需要进行短路电流的计算。2.4 主要电气设备和载流导体的选择
10、由于电气设备和载流导体的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,电气设备和载流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。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鉴定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。技术条件:选择的高压电器,应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。(1
11、)电压 选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug, 即,Umax Ug(2)电流 选用的电器额定电流Ie不得低于 所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig ,即IeIg2.5 各级电压配电装置布置配电装置的形式除与主接线形式有关外,还与场地位置面积,地质地形及总体布置有关,并受到设备材料的供应,运行和检修要求等因素的影响和限制,故应通过技术经济比较来选最佳方案。2.6 所用电及直流系统1、满足正常运行时的安全、可靠、经济、灵活和检修、维护方便等一般要求。 2、尽量缩小厂用电系统的故障影响范围,并应尽量避免引起全厂停电事故。 3、充分考虑发电厂正常、事故、检修、起
12、动等运行方式下的供电要求,切换、操作简便。 4、便于分期扩建或连续施工,对公用负荷的供电,要结合远景规模统筹安排。2.7 防雷接地变电所是电力系统的中心环节,是电能供应的电源。一旦发生雷击事故,将会造成大面积停电,而且电气设备的内绝缘会受到损坏,绝大多数不能自行恢复,会严重影响国民经济和人民生活。因此,变电所的防雷保护十分重要。2.8 主变保护的配置主变配置的主保护通常有:主变本体瓦斯和调压瓦斯保护及二次谐波比率制动差动保护、后备保护有:复合电压闭锁过电流保护、零序过电流保护、过负荷保护和温度保护。3 变电站的总体分析及主变选择3.1 变电站的总体情况分析1、变电所电力系统情况分析:本变电所的
13、电压等级为110kV,其地位处于地区网络的中间位置,高中压侧同时接收和交换功率,供35kV负荷和附近10kV负荷,属于一般降压变电所。系统供电至110kV母线、变电所35kV、10kV侧无电源。系统阻抗归算到110kV母线上。(Uj= Upj 、Sj=100MVA)X110大=0.0821;X110小=0.136110kV最终两进四出,每回50MVA,本期两进两出;35kV最终四回出线,本期工程一次建成,其中两回为双回路共杆输电,Tmax=4800H,负荷同时率为0.80;回路名称近期最大负荷MW回路数长度KMcos供电方式#181250.85双回共杆#281250.85双回共杆#371230
14、.80单回架空#4121190.80单回架空10kV最终十回出线,本期八回出线。Tmax=4500H,负荷同时率为0.85,最小负荷为最大负荷的75%;回路名称近期最大负荷MW回路数长度KMcos供电方式#13150.85架空#24140.85电缆#32160.80架空#43150.80电缆#52130.80架空#62170.80电缆#74160.80架空#82180.80电缆备用回路按3MW . 6MM计算负荷增长率为4%。2、所址情况:本变电所处于坡地,可利用面积120120M2;土壤电阻率1.79104cm2;历年最高气温+39,历年平均最高气温+36,土壤温度+15;海拔高度1100M
15、;无污染。3.2 主变压器容量的选择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10-20年的负荷发展。根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量,对一般性变电所,当其中一台主变因事故断开,另一台主变的容量应保证本所全部负荷的70%-80% ,如果考虑变压器的事故过负荷能力为40%,则应保证80%负荷供电。本所现有负荷计算如下:(1)35kV侧:最终四回出线,负荷同时率为0.8,负荷增长率为4%。回路名称近期最大负荷MW回路数长度KMcos供电方式#181250.85双回共杆#281250.85双回共杆#371230.80单回架空#4121190.80单回架
16、空35kV总负荷为:(8/0.85+8/0.85+7/0.8+12/0.8)0.8(1+4%)5 = 41.438MVA(2)10kV侧:最终十回出线,本期八回,负荷同时率为0.85,负荷增长率为4%回路名称近期最大负荷MW回路数长度KMcos供电方式#13150.8架空#24140.85电缆#32160.80架空#43150.80电缆#52130.85架空#62170.85电缆#74160.85架空#82180.80电缆#9310.85#10610.8510kV总负荷为:(3/0.8+4/0.85+2/0.8+3/0.8+2/0.85+2/0.85+4/0.85+2/0.8+3/0.85+6
17、/0.85)0.85(1+4%)5=38.477MVA所以变电站考虑扩建后送出的总负荷为:S总=S35+S10=79.915MVA则每台变压器实际通过的容量:S变=0.7S总=0.779.915=55.94MVA3.3 主变压器台数的选择主变压器的台数与电压等级、接线型式、传输容量以及和系统的联系等有密切关系,本变电所的电压等级为110kV,其地位处于地区网络的中间位置,高中压侧同时接收和交换功率,为保证供电可靠性,决定本所设计两台主变压器。4 电气主接线设计4.1 引言电气主接线是发电厂变电所的主要环节,电气主接线直接影响运行的可靠性、灵活性,它的拟定直接关系着全厂(所)电气设备的选择、配电
18、装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的确定,是变电站电气部分投资大小的决定性因素。变电站电气主接线是由变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、避雷器等电气设备按一定顺序连接而成的,电气主接线的不同形式,直接影响运行的可靠性、灵活性,并对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定等都有决定性的影响。因此电气主接线的正确、合理设计,必须综合处理各个方面的因素,经过技术、经济论证比较方可。4.2 电气主接线设计的原则和基本要求变电所的主接线是电力系统按接线组成中的一个重要组成部分,主接线的确定对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择,配电装置的布置,继电保护和
19、控制方法的拟订将会产生直接影响。主接线的基本要求(1)满足对用户供电的可靠性和保证电能质量。(2)接线应简单、清晰。(3)运行上要具有一定的灵活性,并检修方便。(4)投资少、占地面积小、电能损失少,运行维护费用低。(5)具有扩建的可能性。4.3 电气主接线设计说明采用分段单母线或双母线的110-220kv配电装置,当断路器不允许停电检修时,一般需设置旁路母线。对于屋内配电装置或采用SF6断路器,SF6全封闭电器的配电装置,可不设旁母。3560kv配电装置中,一般不设旁路母线,因为重要用户多系双回路供电,且断路器检修时间短,平均每年约23天。如线路断路器不允许停电检修时,可设置其他旁路设施。61
20、0kv配电装置,可不设旁路母线。对于初线回路数多或多数线路系向用户单独供电,以及不允许停电的单母线,分段单母线的配电装置,可设置旁路母线。采用双母线的610kv配电装置多不设旁路母线。对于变电站的电气接线,当能满足运行要求时,其高压侧应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线,如线路一变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时,也可采用线路分支接线。在110220kv配电装置,当出线不超过四回路时,一般采用分段单母线接线,四回路以上的一般采用双母线接线。拟定可行的主接线方案23种,内容包括主变的形式,台数,以及各级电压配电装置的接线方式等,并依据对主接线的基本要求,从技术上论证各方案的优缺点,淘
21、汰差的方案,保留一种较好的方案。方案的比较:110KV侧的接线:1、单母分段带旁路: 优点:、用断路器把母线分段,并用带有专用旁路短路器的旁路母线接线,极大地提高了供电可靠性,对重要用户可以从不同段引出两回馈线路,由双电源供电。、当一段母线检修或故障时,分段开关自动将故障切除,保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电,而且可以避免万一在倒闸过程中,QF3事故跳闸,QSP带负荷合闸的危险。不易发生误操作事故。缺点:、当出线为双回路时,常使架空线路出线交叉跨越。、此种接线多装了价格较高的断路器和隔离开关,增大了投资。2、双母线接线: 优点:、供电可靠。通过两组母线开关的倒换操作,可以轮流检修一
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