110Kv变电站电气主接线设计毕业设计论文

Abstract 110kV 变电站电气主接线的初步设计摘 要根据设计任务书的要求，本次设计为 110kV 变电站电气主接线的初步设计，并绘制电气主接线图。该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为 110kV、35kV 和 10kV三个电压等级。110KV 电压等级采用双母线接线，35KV 和 10KV 电压等级都采用单母线分段接线。本次设计中进行了电气主接线的设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、熔断器等） 、各电压等级配电装置设计。本设计以35110kV 变电所设计规范 、 供配电系统设计规范 、 35110kV 高压配电装置设计规范等规范规程为依据，设计的内容符合国家有关经济技术政策，所选设备全部为国家推荐的新型产品，技术先进、运行可靠、经济合理。关键词：降压变电站；电气主接线；变压器； 设备选型； 无功补偿Abstract AbstractFrom the guide of engineering design assignment, we have to design primary power-system of 110kV substation and draw main electrical one-line diagram. There are two main transformer in the substation in which main electrical connection can be divided into three voltage grades: 110kV, 35kV with 10kV.It deposits sectionalized single bus bar scheme per grade.There is also a design for main electrical connection in this engineering, the calculation for short-circuit electric current, the selection of electrical device and calibration (including circuit breaker, isolator, current transformer, potential transformer ,bus bar etc.) and the design for distribution installation per. voltage grade, direct current system and lightning protection is also includedKeywords:transformer substation; electrical main wiring; transformer; equipment type selection; reactive-load compensation目录 目 录摘要 Abstact 1 变电站电气主接线设计及主变压器的选择 11.1 主接线的设计原则和要求 11.1.1 主接线的设计原则 11.1.2 主接线设计的基本要求 21.2 主接线的设计 31.2.1 设计步骤 31.2.2 初步方案设计 31.2.3 最优方案确定 41.3 主变压器的选择 51.3.1 主变压器台数的选择 51.3.2 主变压器型式的选择 51.3.3 主变压器容量的选择 61.3.4 主变压器型号的选择 61.4 站用变压器的选择 91.4.1 站用变压器的选择的基本原则 91.4.3 站用变压器型号的选择 92 短路电流计算 102.1 短路计算的目的、规定与步骤 102.1.1 短路电流计算的目的 102.1.2 短路计算的一般规定 102.1.3 计算步骤 102.2 变压器的参数计算及短路点的确定 112.2.1 变压器参数的计算 112.2.2 短路点的确定 112.3 各短路点的短路计算 122.3.1 短路点 d-1 的短路计算(110KV 母线) 12目录 2.3.2 短路点 d-2 的短路计算(35KV 母线) 132.3.3 短路点 d-3 的短路计算(10KV 母线) 132.3.4 短路点 d-4 的短路计算 142.4 绘制短路电流计算结果表 143 电气设备选择与校验 163.1 电气设备选择的一般规定 163.1.1 一般原则 163.1.2 有关的几项规定 163.2 各回路持续工作电流的计算 163.3 高压电气设备选择 173.3.1 断路器的选择与校验 173.3.2 隔离开关的选择及校验 213.3.3 电流互感器的选择及校验 223.3.4 电压互感器的选择及校验 263.3.5 熔断器的选择 273.4 母线与电缆的选择及校验 283.4.1 材料的选择 283.4.2 母线截面积的选择 283.4.3 10KV 出线电缆的选择 304 无功补偿设计 324.1 无功补偿的原则与基本要求 324.1.1 无功补偿的原则 324.1.2 无功补偿的基本要求 324.2 补偿装置选择及容量确定 334.2.1 补偿装置的确定 334.2.2 补偿装置容量的选择 33致谢 35参考文献 36附录 3711 变电站电气主接线设计及主变压器的选择变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分。主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行及变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。1.1 主接线的设计原则和要求1.1.1 主接线的设计原则(1)考虑变电站在电力系统的地位和作用变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电站是枢纽变电站、地区变电站、终端变电站、企业变电站还是分支变电站，由于它们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站主接线设计应根据 510 年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式及站连接电源数和出线回数。(3)考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响对一、二级负荷，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、二级负荷不间断供电；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站主变的容量和台数，对变电站主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电站，由于其传输容量大，对供电可靠性高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电站，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。(5)考虑备用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。电气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；当线路故障时是否允许切除线2路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。1.1.2 主接线设计的基本要求根据有关规定：变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位，变电站的规划容量，负荷性质线路变压器的连接、元件总数等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过度或扩建等要求。1.1.2.1 可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠性的客观标准是运行实践。主接线的可靠性是由其组成元件（包括一次和二次设备）在运行中可靠性的综合。因此，主接线的设计，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性并不是绝对的而是相对的，一种主接线对某些变电站是可靠的，而对另一些变电站则可能不是可靠的。评价主接线可靠性的标志如下：(1)断路器检修时是否影响供电；(2)线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电；(3)变电站全部停电的可能性。1.1.2.2 灵活性主接线的灵活性有以下几方面的要求：(1)调度灵活，操作方便。可灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。(2)检修安全。可方便的停运断路器、母线及其继电器保护设备，进行安全检修，且不影响对用户的供电。(3)扩建方便。随着电力事业的发展，往往需要对已经投运的变电站进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建的可能。所以，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过度到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。1.1.2.3 经济性可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求前提下，做到经济合理。(1)投资省。主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短3路电流，以便选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（110/610kV）变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。(2)年运行费小。年运行费包括电能损耗费、折旧费以及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以及避免两次变压而增加电能损失。(3)占地面积小。电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。(4)在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。1.2 主接线的设计1.2.1 设计步骤电气主接线设计，一般分以下几步：(1)拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟订出若干可行方案，内容包括主变压器形式、台数和容量、以及各级电压配电装置的接线方式等，并依据对主接线的要求，从技术上论证各方案的优、缺点，保留 2 个技术上相当的较好方案。(2)对 2 个技术上比较好的方案进行经济计算。(3)对 2 个方案进行全面的技术，经济比较，确定最优的主接线方案。(4)绘制最优方案电气主接线图。1.2.2 初步方案设计根据原始资料，此变电站有三个电压等级：110/35/10KV ，故可初选三相三绕组变压器，根据变电站与系统连接的系统图知，变电站有两条进线，为保证供电可靠性，可装设两台主变压器。为保证设计出最优的接线方案，初步设计以下两种接线方案供最优方案的选择。方案一：110KV 侧采用双母线接线，35KV 侧采用单母分段接线，10KV 侧采用单母分段接线。方案二：110KV 侧采用单母分段接线，35KV 侧采用双母线接线，10KV 侧采用单母分段。两种方案接线形式如下：4图 1-1 主接线方案一图 1-2 主接线方案二1.2.3 最优方案确定1.2.3.1 技术比较在初步设计的两种方案中，方案一：110KV 侧采用双母线接线；方案二：110KV 侧采用单母分段接线。采用双母线接线的优点： 系统运行、供电可靠； 系统调度灵活； 系统扩建方便等。采用单母分段接线的优点： 接线简单； 操作方便、设备少等；缺点： 可靠性差； 系统稳定性差。所以，110KV 侧采用双母线接线。在初步设计的两种方案中，方案一：35KV 侧采用单母分段接线；方案二：35KV 侧采用双母线接线。由原材料可知，问题中未说明负荷的重要程度，所以，35KV 侧采用单母分段接线。51.2.3.2 经济比较对整个方案的分析可知，在配电装置的综合投资，包括控制设备，电缆，母线及土建费用上，在运行灵活性上 35KV、10KV 侧单母线形接线比双母线接线有很大的灵活性。由以上分析，最优方案可选择为方案一，即 110KV 侧为采用双母线接线，35KV 侧为单母线形接线，10KV 侧为单母分段接线。其接线图见以上方案一。 1.3 主变压器的选择在各种电压等级的变电站中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换网络电压，进行电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。1.3.1 主变压器台数的选择为保证供电可靠性，变电站一般装设两台主变，当只有一个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。本设计变电站有两回电源进线，且低压侧电源只能由这两回进线取得，故选择两台主变压器。1.3.2 主变压器型式的选择1.3.2.1 相数的确定在 330kv 及以下的变电站中，一般都选用三相式变压器。因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件限制时，可选用两台容量较小的三相变压器，在技术经济合理时，也可选用单相变压器。1.3.2.2 绕组数的确定在有三种电压等级的变电站中，如果变压器各侧绕组的通过容量均达到变压器额定容量的 15%及以上，或低压侧虽然无负荷，但需要在该侧装无功补偿设备时，宜采用三绕组变压器。1.3.2.3 绕组连接方式的确定变压器绕组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星接和角接，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来6确定。我国 110KV 及以上电压，变压器绕组都采用星接，35KV 也采用星接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV 及以下电压，变压器绕组都采用角接。1.3.2.4 结构型式的选择三绕组变压器在结构上有两种基本型式。