110kV变电站电气部分设计毕业论文

1110kV 变电站电气部分设计第一篇：毕业设计说明书第一章 变电站总体分析第一节 变电站的基本知识一.变电站的定义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，是进行电压变换以及电能接受和分配的场所。二.变电站的分类1、根据变电站的性质可分为升压和降压变电站（1）升压变电站是将发电厂发出的电能进行升压处理，便于大功率和远距离输送。（2）降压变电站是对电力系统的高电压进行降压处理，以便电气设备的使用。2、变电所根据变电站在系统中的地位，可分为枢纽变电站、区域变电站和用户变电站 （1）枢纽变电所。位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为 330500KV 的变电所，称为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。（2）中间变电所。高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集 23 个电源，电压为 220330KV，同时又降压供当地用电，这样的变电所起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后，将引起区域电网解列。（3）地区变电所。高压侧一般为 110220KV，向地区用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中供电停电。2（4）终端变电所。在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压为110KV，经降压后直接向用户供电的变电所，即为终端变电所。全所停电后，只是用户受到损失。第二节 所设计变电站的总体分析变电站电气一次部分的设计主要包含：负荷的分析计算、变压器的选型、主接线的设计、无功补偿、短路电流的计算、电气设备的选型和校验、母线的选择和校验等有关知识。因此，变电站的总体分析也应该从这几个方面着手。1、由待设计变电站的建设性质和规模可知，所设计变电站主要是为了满足某铁矿生产生活的发展需要,是一个 110/10kv 降压变电站,也是一个地区性变电站，并且只有两个电压等级，因此，主变压器可选用双绕组型的。2、由原始资料电力系统接线简图可知有来自同一个电力系统的双电源供电。3、由原始资料负荷资料可知 110kv 侧线路共三回，两用一备，有穿越功率，穿越功率经过 110kv 母线配电装置传出。10kv 侧线路共 15 回，13 用 2 备，负荷较大，无功补偿应选在 10kv 侧，一二级负荷所占比例较大，对供电可靠性要求较高。因此 110kv,10kv 侧母线可考虑对供电可靠性较高的单母线分段和双母线接线两种接线形式。4、由原始资料所设计变电站的地理位置示意图和该地地形、地质、水文、气象等条件可知，所设计变电站应选址在负荷中心且地势较平坦的山谷中，根据变电站的出线方向来设计配电装置的布置，还应考虑到变电站的防震防雷防雪等，根据 110kv 变电站的设计手册可知所选电气设备应优先考虑室外型。 。3第二章 负荷分析计算及变压器选择第一节 负荷计算目的、方法一负荷计算的目的负荷计算主要是确定“计算负荷”。“计算负荷”是按发热条件选择电气设备的一个假想的持续负荷，“计算负荷”产生的热效应和实际变动负荷产生的最大热效应相等。所以根据“计算负荷”选择导体及电器时，在实际运行中导体及电器的最高温升不会超过容许值。计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，造成重大损失。二负荷计算的方法若已知一个供电范围的电气设备数量和容量时，负荷计算的方法有：需要系数法、利用系数法和二项式法；当在电气设备数量和容量都不清楚的情况下，可采用各种用电指标进行负荷计算，其方法有：负荷密度法、单位指标法、住宅用电指标法等。1.需要系数法计算简单，是最为常用的一种计算方法，适合用电设备数量较多，且容量相差不大的情况。2.二项式法其考虑问题的出发点就是大容量设备的作用，因此，当用电设备组中设备容量相差悬殊时，使用二项式法可以得到较为准确的结果。3.利用系数法是通过平均负荷来求计算负荷，这种方法的理论依据是概率论与数理统计，因此是一种较为准确的计算方法，但其计算过程相对繁琐。4因本设计的电气设备数量和容量都是确定的，且容量相差不大，所以其负荷计算方法选择计算较简单的需要系数法。主要计算公式如下： 有功功率： 无功功率: nIpCPciK1 nIQCciK1视在功率: 计算电流: 2CQSUSI3负荷计算过程见负荷计算书第二节 主变台数、容量和型式的确定一主变压器台数的确定 在电力工程电气设计手册中可知：“对大中城市郊区的一次变电站，在中、低压已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜”。在运行或检修时，可以一台工作，一台备用或检修，并不影响供电，也可以两台并列运行。根据设计任务书中所示本变电所为地方变电所，且出线回路数较多，为保证供电的可靠性，在考虑了所建变电站的近期和远期负荷相差较大的情况下，参照规程要求，宜选用三台小容量主变压器。 二主变压器容量的确定主变压器容量应根据负荷情况进行选择。在电力工程电气设计手册中规定对于装设两台及以上主变压器的变电所，应满足当一台主变停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 60%70%。为保证可靠供电，避免一台主变故障或检修时影响对用户的供电，主变容量就为总负荷的 60%70%。容量计算如下：近期 S =10.65MVA，0.7 S =7.45MVA， 6.58MVA;远期总 总 SS =22.96MVA,0.7 S =16.072MVA 一二类负荷总和 15MVA。经查设备手总 总 册，选每台主变压器容量为 10 MVA 。 三. 主变压器型式的选择本变电站有 110kV、10kV 两个电压等级，根据设计规程规定，主变压器一般采用双绕组变压器，故选择三相双绕组有载调压降压变压器，其型号及参数如下表 2-1 表 2-1 110kv 级三相双绕组主变技术参数表5额定电压(KV) 损耗(KW)型号 额定容量(KW) 连接组标号 高压 低压 短路 空载短路电压(%)空载电流（%）SFL1-10000/110 10000 Yyn0 121 10.5 72 14 10.5 1.1第三节 站用变台数、容量和型式的确定一站用变台数的确定对大中型变电站为满足整流操作电源、强迫油循环变压器、无人值班等的需要，装设两台所用变压器，两台所用变分别接于 10kV 母线的段和段，互为暗备用，平时半载运行，当一台故障时，另一台能够承但变电站的全部负荷二. 站用变容量的确定站用变压器 容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经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。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。一般考虑站用负荷为变电站总负荷的 0.1%-0.5%，这里取 0.2%计算，0.2% =0.002 22964=45.93KVA， =45.93/(1-10%)=51KVA。经查设备手册，总S站S选每台站用变压器容量为 80KVA 。 三. 站用变型式的选择考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。站用变压器型号及参数如表 2-2表 2-2 10kv 级三相双绕组站用变技术参数表额定电压(KV) 损耗(W)型号 额定容量(KW) 连接组标号 高压 低压 空载 负载阻抗电压(%)空载电流S9-80/10 80 Yyn0 10.5 0.4 240 1250 4 1.86第三章 电气主接线设计第一节 电气主接线的基本知识电气主接线是发电厂和变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。主接线是指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备依一定的次序相连接的接受和分配电能的电路。而用规定的电气设备图形符号和文字符号并按照工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。主接线可分为有母线接线和无母线接线两类。有母线接线分为单母线接线和双母线接线；无母线接线分为单元式接线、桥式接线和多角形接线。主接线的选择直接影响到电力系统运行的可靠性，灵活性，并对电器选择，配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各方面的因素，经过技术、经济比较后方可确定。第二节 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。各类发电厂、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以下基本要求。1.运行的可靠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7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，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在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，使其尽地发挥经济效益。5.应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。第三节 主接线设计电气主接线的设计，应根据变电站在电力系统中得地位，负荷性质，出线回路数，设备特点，周围环境及变电站得规划容量等条件和具体情况，并满足供电可靠性，运行灵活，操作方便，节约投资和便于扩建等要求。具体如下:1变电站的高压侧接线，根据技术设计规程应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式。2在 10kV 配电装置中，当线路在 6 回及以上时，根据规程一般采用单母线分段接线方式。一110KV 电气主接线设计1.方案选择方案：单母线接线（见图 3.1）方案：单母线分段接线（见图 3.2）方案：双母线接线（见图 3.3）8110KV 110kv图 3.1 单母线接线 图 3.2 单母线分段接线图 3.3 双母线接线2.方案比较见表 3-1表 3-1 110kv 电气主接线方案选择比较表方案项目单母线接线（方案）单母线分段接线（方案）双母线接线（方案）优点接线简单、清晰，操作方便接线简单、清晰，操作方便；可靠性、灵活性较高供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于试验缺点可靠性、灵活性差 任一断路器检修，该回路必须停止工作倒闸操作复杂，易误操作设备多、配电装置复杂投资和占地面大 ，造价高综合考虑经济性，可靠性，灵活性的基础上，110kv 母线采用可靠性和灵活性较高，经济较合理的单母线分段接线。9二10kV 电气主接线设计610kV 配电装置出线回路数目为 6 回及以上时，可采用单母线接线，单母线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性很高的场合。本所 10KV 出线共 15 回线路无穿越功率，综合考虑宜采用单母线分段接线。 三站用电主接线设计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和单母线接线两种方案，因两种方案经济性相差不大，所以选用可靠性和灵活性较高的单母线分段接线。第四章 无功功率补偿第一节 无功功率补偿的必要性在工民用电设备中，有大量设备工作需要够过向系统吸收感性的无功功率来建立交变磁场，这使系统输送的电能容量中无功率的成分增加，功率因数降低，对系统会造成如下影响：（1） 使变配电设备的容量增加；（2） 使供配电系统的损耗增加；（3） 使电压损失增加；（4） 使发电机的效率降低。由于无功功率对供电系统有着如上诸多不利的影响，因此必须提高功率因数，降低无功功率的输送量，提高系统及用户供电质量，保证经济、合理地供电的需要。第二节 无功功率补偿的方法 要使供配电系统的功率因数提高，一般从两个方面采取措施：一是提高用电设备的自然功率因数，自然功率因数是指不采用任何补偿装置式的功率因数。这种方法只能通过选择功率因数高的电气设备来做到，但不能达到完全补偿。二是采取人工补偿的方法使总功率因数得以提高，有两种方法，一是采用同步电动机替代异步电动机工作，由于投资和损耗较大，又不便于维护、检修，10供配电系统中很少采用。二是采用并联电容器补偿。采用并联电容器补偿时目前供配电系统中普遍采用的一种补偿方法，也叫移相电容器静止无功补偿。它具有有功损耗小、运行维护方便、补偿容量增减方便、个别电容器损坏不影响整体使用等特点，所以本设计采用并联电容器补偿。无功功率补偿计算过程见无功功率补偿计算书 第五章 短路电流计算第一节 短路的危害和种类短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。三相交流系统的短路种类主要有三相短路，两相短路，单相