110kV滦北变电站设计毕业论文.doc
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1、摘要 变电站是电力系统的重要组成部分。因此,变电站的安全可靠运行于国民经济的发展密切相关。本次设计为110kV降压变电站电气一次部分的初步设计,根据原始资料,以设计任务书和国家有关电力工程设计的规程、规范及规定为设计依据。变电站的设计在满足国家设计标准的基础上,尽量考虑当地的实际情况。 本次设计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及对负荷资料的分析,从安全性、经济性及可靠性方面考虑,确定了110kV,10kV的主接线,然后又根据负荷计算及供电范围确定了主变压器的台数,容量及型号。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
2、流互感器进行了选型,从而完成了110kV变电站电气一次部分的设计。关键词:110kV变电站; 短路电流; 一次部分; 主接线ABSTARCT Transformer substation is an important part of power system,and its sfety and reliability are closed related with the development of national economy.This design is the preliminary design of electricity primary system of 110kV st
3、ep-down substation, according to design debriefing,initial data and national regulation of power engineering design. When designing the substation,the actual situation of local was considered as much as possible on the base that the substation design is in meet the design standards of the state.The
4、necessity of establishing the substation is clarified from aspect of load increase,and the main lines of 110kV and 10kV are determined by describing the substation to be set up and analyzing the concerning data including its security ,economy and reliability.Meanwhile,the number,capacity and type of
5、 the main transformer are made certain through the calculation and the power supply range.Key words: 110kVsubstation; short circuit current; primary system; main electrical connection1 绪论1.1变电站的地位和作用 近几年来,随着我国国民经济的快速增长,用电也成为制约我国经济发展的重要因素,各地都在兴建一系列的用配电装置。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
6、中间环节,起着变换和分配电能的作用。我国电力工业钓的技术水平和管理水平正在逐步提高,现在已有许多变电站实现了集中控制和计算机监控电力系统也实现了分级集中调度,所有电力企业都在努力增产,节约,降低成本,确保安全远行。随着我国国民经济的发展,电力工业将逐步跨入国际先进水平行列。变电站是生产工艺系统严密、土建结构复杂、施工难度较大的工业建筑。电力工业的发展,单机容量的增大、总容量在百万于瓦以上变电站的建立促使变电站建筑结构和设计不断迪改进和发展。变电站结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、施工方法的改进、代管理的运用、队伍素质的提高、使火电厂土建施工技术及施工组织水平也相应地之不断提高。电气主
7、接线是发电厂变电站的主要环节,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。随着变电站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站二次系统,继而实现“无人值守”变电站已成为电力系统新的发展方向和趋势。为了适应我国国民经济的快速增长,需要密切结合我国的实际条件,从电力系统的全局着眼,综合分析,需设计出一系列的符合我国各个地区的用以供电的变电站,用以协调各专业系统和各阶段有关的各项工作,以求取得最佳技术经济的综合效益。1.2变电站的分类 (1)按电压等级可分为超高压、高压、中压变电站和低压变
8、电站。电压在1kV以下的称为低压;电压为110kV的称为中压;电压高于10kV低于330kV的称为高压;电压在330kV以上的称为超高压。目前,我国变电站按电压等级分为35kV变电站、110kV变电站、220kV变电站和500kV变电站。 (2)按供电对象的差异可分为城镇变电站、工业变电站和农业变电站。 (3)根据其在电力系统中的低位和作用,可以分为枢纽变电站、中间变电站、区域(地方)变电站、企业变电站和末端(用户)变电站。 枢纽变电站:枢纽变电站位于电力系统的枢纽点,电压等级一般为330kV及以上,联系多个电源,出现回路多,变电容量大;全站停电后将造成大面积停电,或系统瓦解,枢纽变电站对电力
9、系统运行的稳定和可靠性起到重要作用。 中间变电站:中间变电站位于系统主干环行线路或系统主要干线的接口处,电压等级一般为330220kV,汇集23个电源和若干线路。全站停电后,将引起区域电网的解列。 地区变电站:地区变电站是一个地区和一个中、小城市的主要变电站,电压等级一般为220kV,全站停电后将造成该地区或城市供电的紊乱。 企业变电站:企业变电站是大、中型企业的专用变电站,电压等级35220kV,12回进线。 (4)按其容量和馈线的多少可分为大、中、小型变电站。 (5) 按是否有人正常运行值班可分为有人值班变电站和无人值班变电站。2原始设计资料2.1变电站的基本情况2.1.1 变电站建设性质
10、及规模 本站位于滦城北部,供给城市和近郊工业、农业及生活用电,系新建变电站。 电压等级:110/10kV 线路回数: 110kV:进线2回,出线备用2回。 10kV:出线13回,备用2回。2.1.2 电力系统接线 电力系统简图如图2-1所示:图2-1 电力系统接线简图2.1.3 变电站规模和电力系统情况 本变电站的基本情况如下 (1)变电站性质:110kV变电站; (2)110kV最终2回进线2回出线,2回出线作为接入其他变电站的备用线路,备用线路每回规划输送容量为15MVA,本期工程2回进线; (3)10kV出线最终15回,本期13回,备用2回,负荷同时率0.85,备用总负荷4MW;(4)
11、根据当地电力系统的远景规划,110kV和10kV负荷的具体参数如表2-1。表2-1 负荷参数电压等级负荷名称最大穿越功率(MW)最大负荷(MW)负荷组成(%)cosTmax(h)线长(km)同时率线损近期远景近期远景一级二级三级110kVBZ线BI线备用(一)15备用(二)1510kV城区一2330500.8185%5%城区二2330500.82.5面粉厂11.520400.840001.7羽绒服厂11.520400.7540001.8造纸厂一2330400.7555001造纸厂二印染厂一34.535400.8555002印染厂二机械厂一23.530400.955002.5机械厂二水泥厂1.5
12、225300.8535002.5化肥厂1.5220300.7530002农一线1.5215300.81.5备用一23备用二232.2 设计任务本次变电站设计的主要任务为: (1)变电站电气主接线的设计; (2)主变压器的选择; (3)短路电流的计算; (4)电气设备的选择和校验;(5)防雷保护设计。3 主变压器的选择3.1变压器绕组与调压方式的选择 (1)绕组连接方式参考电力工程电气设计手册和相应规程指出:变压器绕组的连接方式必须和系统电压一致,否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的连接方式有Y和型两种,而且为保证消除三次谐波的影响,必须有一个绕组是型的,我国110kV及以上的电压等级均
13、为大电流接地系统,为取得中性点,所以都需要选择的连接方式,而6-10kV侧采用型的连接方式。故该110kV变电站主变应采用的绕组连接方式为:,。 (2)调压方式的确定 变压器的电压调整是用分解开关切换变压器的分接头,从而改变变压器比来实现的。切换方式有两种:不带电切换,称为无励磁调压,调压范围通常在5%以内,另一种是带负荷切换,称为有载调压,调压范围可达到30。对于110kV及以下的变压器,以考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。由以上知,此变电所的主变压器采用有载调压方式。3.2 变压器相数的选择 主变压器采用三相或是单相,主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。当不受运输条
14、件限制时,在330kV及以下的发电厂和变电所,均应采用三相变压器。社会日新月异,在今天科技已十分进步,变压器的制造、运输等等已不成问题,故有以上规程可知,此变电所的主变应采用三相变压器。3.3本站负荷计算 根据初步设计原始资料计算 (3-1) 式中 sc某电压等级的计算荷; Kt同时系数10kV取0.85; %该电压等级电网的线损率,一般取5%; 、各用户的负荷和功率因数。 考虑电力系统的远景发展规划此变电站10kV侧负荷为: 考虑到备用情况,因此本变电站的最终综合用电负荷为: Sm=SC+2+2=32.70MVA。3.4主变压器容量和型号的选择 主变容量一般按变电站建成近期负荷510年规划选
15、择,并适当考虑远期1015年的负荷发展,对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合,从长远利益考虑,本站应按近期和远期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允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷。所以每台变压器的额定容量按,其中为变电所最大负荷,即=0.732.70=22.89MVA这样当一台变压器停用时,也保证70%负荷的供电。由于一般电网变电所大约有25%的非重要负荷,因此采用式来计算主变容量对变电所保证重要负荷来说是可行的。通过计算本变电站可选择额定容量为25000kV
16、A的主变压器。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,变电站一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时,变电所的可靠性虽然有所提高,但接线网络较复杂,且投资增大,同时也增加了配电设备及用电保护的复杂性,以及带来维护和倒闸操作的复杂化。考虑到两台主变同时发生故障机率较小,且适用远期负荷的增长以及扩建,故本变电站选择两台主变压器完全满足要求。综上所述根据以上设计原则,本次设计变电站主变确定为双绕组风冷有载调压电力变压器,相关数据如表3-1:表3-1主变压器的相关数据变压器型号SFZ11-25000/110额定容量(kVA )25000额定电压(kV) 连接组标号YN,d11短路
17、阻抗%10.5空载电流%0.2空载损耗(kW)22.7负载损耗(kW)104.53.5变压器的冷却方式 根据变压器型号的不同,其冷却方式有:自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环等。 油浸自冷式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热管,然后依靠空气的对流传导将热量散发,它没有特制的冷却设备。而油浸风冷式是在油浸自冷式的基础上,在油箱壁或散热管上加装风扇,利用吹风机帮助冷却。加装风冷后可使变压器的容量增加30%35%。强迫油循环冷却方式,又分强油风冷和强油水冷两种。它是把变压器中的油,利用油泵打入油冷却器后再复回油箱。油冷却器做成容易散热的特殊形状,利用风扇吹风或循环水作
18、冷却介质,把热量带走。这种方式若把油的循环速度比自然对流时提高3倍,则变压器可增加容量30%。 综上所述,110kV变电站冷却方式宜采用油浸风冷。4 电气主接线设计 电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据,以国家的经济建设方针、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,坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。 电气主接线是由高压电器通过连接线,按其功能要求组成接受和分配电能的电路,成为传输强电流,高电压的网络,它要求用规定的设备文字和图形符号,并按工
19、作顺序排列,详细地表示电气设备或成套装置全部基本组成和连接关系,代表该变电站电气部分的主体结构,是电力系统结构网络的重要组成部分。4.1主接线的设计原则 在设计变电所的主接线时,主要考虑以下基本原则: (1)考虑变电所在电力系统中的地位和作用 变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。不论是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所,由于在电力系统中的地位和作用不同,对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。 (2)考虑近期和远期的发展规模 变电所主接线设计应根据510年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布,并分
20、析各种可能的运行方式来确定主接线的形式以及所连接的电源数和出线回数。 (3)考虑负荷的重要性和分级和出线回数多少对主接线的影响 对一级负荷,必须有两个独立电源供电,且当一个电源失去后,应保证全部一级负荷不间断供电;对二级负荷,一般要有两个电源供电,且当一个电源失去后,能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需一个电源供电。 (4)考虑主变台数对主接线的影响 变电所主变的容量和台数,对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所,由于其传输容量大,对供电可靠性要求高,因此对主接线的可靠性、灵活性的要求也比较高。而容量小的变电所,其传输容量小,对主接线的可靠性、灵活性要求低。 (5)考虑备
21、用容量的有无和大小对主接线的影响 发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电,适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电器主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同。例如,当断路器或母线检修时,是否允许线路、变压器停运;当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等,都直接影响主接线的形式。4.2 主接线设计的基本要求 主接线设计的合理性直接影响电力系统运行的可靠性,灵活性及对电器的选择、配电装置、继电保护、自动控制装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。根据电力工程电气设计手册(电气一次部分)中有关规定:“变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位,变电所的规划容量、负荷性质、线路、
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