110kv变电站设计毕业设计

I摘 要随着经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质最的要求日益加深。国家提出了加快城市电网和农村电网建设及改造，拉动内需的发展计划， 。由于建设地点地理条件的错综复杂的其他客观条件限制，如何设计城市电网和农村电网变电站，是国家对城市电网和农村电网建设、改造中需要研究和解决的一个重要课题。本文针对江坪河 110KV 变电站进行设计。首先根据任务书上所给系统及线路和所有负荷的参数，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、6KV 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，选择并校验电气设备，包括母线、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等，并确定配电装置。最后对主变压器保护进行了设计，主要包括主变瓦斯保护、主变纵差动保护、主变过电流保护、主变过负荷保护、主变零序电流保护。本文同时对防雷接地及补偿装置进行了简单的分析，并进行了 110KV 电气主接线图绘制。关键词：110kV 变电站；主接线；一次设备选取和校验；主变保护；IIAbstractWith the development of economy and the improvement of peoples living standard，the requirement of power quality is increasing. The country put forward to accelerate city net and rural power grid construction and transformation, stimulating domestic demand, development plan, city net and 110kV substation construction of the rapid development of rural power network. Due to the construction site of geographical conditions of perplexing and other objective conditions, how to design the network of city and rural 110kV substation is a national network of city and rural construction, transformation of the need to study and solve main task.This paper designs 110kV substation. Firstly, according to the system, electricity line and the parameters of load, which provided by the assignment book, through considering the substation which will be built and feeders, analyzing load materials, confirming the Main electrical wiring form of 110kV、6kV side based on security, economy and reliability, then conform the numbers, volume and type of the main transformer through load calculation and supply district, thus getting the parameters of all the component, simplify electric circuit, select short point carry on short circuit calculations operation circuit, select and check out electrical equipment, including bus, breaker, disconnect switch, voltage transformer, current transformer and so on, so that conform the distribution apparatus. Finally, the main transformer protection is designed, including main transformer gas protection, main transformer longitudinal differential protection, main transformer over current protection, main transformer overload protection, main transformer zero sequence current protection. At the same time, this paper makes a simple analysis of lightning protection and grounding and compensation device, and makes the drawing of 110KV electric main wiring diagram.Key words: 110kV substation; main connection; equipment selection and calibration; main transformer protectionIII目 录摘 要 .IAbstract.II目 录 .III第 1 章 绪论 .11.1 研究背景与意义 .11.2 变电站基本知识 .11.2.1 变电站的作用 .21.2.2 变电站的分类 .21.2.3 变电站的发展趋势 .31.3 国内外研究现状 .31.4 本文研究内容 .3第 2 章 江坪河 110kV 变电站简介和主接线选择 .42.1 江坪河 110kV 水电站简要介绍 .42.2 变电站设计原则 .42.3 电气主接线设计 .42.3.1 主接线设计方案 .42.3.2 中性点接地方式 .92.3.3 电气主接线的选择 .10第 3 章 主变和厂用变的选择 .113.1 负荷计算 .113.2 主变的选择 .113.2.1 主变压器的选择原则 .123.2.2 台数和容量的选择 .123.2.3 型号的选择 .133.3 厂用变压器的选择 .13第 4 章 短路电流计算 .144.1 短路产生的原因 .144.2 短路故障的危害 .144.3 短路电流计算的步骤 .154.4 计算过程 .15IV4.4.1 系统等值电路图 .154.4.2 原始数据 .164.4.3 计算参数 .164.4.4 短路计算 .17第 5 章 主要电气设备选择 .195.1 电气设备选择的技术条件 .195.2 高压开关设备的选择 .205.2.1 高压开关设备的选择条件 .205.2.2 断路器的选择计算 .215.2.2.1 110kV 侧断路器选择 .215.2.2.2 6kV 侧断路器选择 .225.2.2.3 6kV 侧母联断路器选择 .225.2.3 隔离开关的选择 .235.2.3.1 110kV 侧隔离开关选择 .235.2.3.2 6kV 侧隔离开关选择 .245.3 PT 和 CT 的选择 .255.3.1 CT 选择计算 .255.3.1.1 110kV 侧 CT 选择 .265.3.1.1 6kV 侧 CT 选择 .275.3.2 PT 选择计算 .275.3.2.1 110kV 侧 PT 选择 .285.3.2.2 6kV 侧 PT 选择 .285.4 避雷器的选择 .295.4.1 110kV 侧避雷器选择 .295.4.2 6kV 侧避雷器选择 .295.5 6kV 电容补偿设备 .29第 6 章 主变压器保护的二次系统设计 .316.1 概述 .316.2 变电站主变保护的配置 .316.2.1 主变瓦斯保护 .316.2.2 主变纵差动保护 .326.2.3 主变过电流保护 .33V6.2.4 主变过负荷保护 .346.2.5 主变零序电流保护 .34总结与展望 .36参考文献 .37致谢词 .38附录 1 电气主接线图纸 .391第 1 章 绪论1.1 研究背景与意义近年来，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。我国电力工业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采用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世界先进水平的行列。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、总容量在百万千瓦以上变电站的建立促使变电站建筑结构和设计不断地改进和发展。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、使变电站土建施工技术及施工组织水平也相应地随之不断提高。电气主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，需要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 变电站基本知识我们所使用的交流电主要是由交流发电机提供的，由于受绝缘水平的限制，发电机输出端发出的电压一般低于 30kV，用这样低的电压将电能进行远距离输送事实上是不可能的，为此需要利用升压变压器将电压升高后，然后再将电能进行远距离输送，到用电负荷所在地区后，由于用电设备多是低压设备，所以用高压将电能输送到用电地区后，还必须利用降压变压器降低电压，才能供给用户使用。因此，电压变换在电力生产过程中是一个重要环节。2进行电压变换就需要相应的电气设备及其控制装置和保护装置，将这些变电设备按其功能和规定要求组合起来就成为变电站。变电站的主要电气设备有电力变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线及各种无功补偿装置。1.2.1 变电站的作用在电力系统中，变电站主要担负着电压变换这一重要任务，其作用概括如下：(1)提高输电电压，减少电能损失。电能在输送过程中由于电流的热效应，就要产生电能损失，且电能转化为热能的损失数量和电流的平方成正比。因此，当输送功率一定时，提高输电电压就可减小电流，电网就会相应减少电能损失。(2)降低电压，分配电能。电能经过升压分配到用电地区后，用户很难使用高电压的电气设备，因为高电压的电气设备从制造到运行维护都很困难，而且使用也不安全。因此，须经降压变电站把电压降低再分配到用户。(3)集中电能，控制电力流向。一个电网多数由多个电源点提供电能，这些电能的集中必须通过枢纽升压变电站来实现。在用电地区，根据负荷情况，再由降压变电站来控制电力的流向。(4)调整电压，提高电压质量，满足用户的要求。通过变电站的变压器调压装置和无功补偿装置，既可以使用户得到稳定的电压，也可以提高线路的输电功率。1.2.2 变电站的分类(1)枢纽变电站。枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，汇集着电力系统中多个大电源和多回大容量的联络线，连接着电力系统的多个大电厂和大区域，这类变电站的电压一般为 330500kV。(2)中间变电站。中间变电站的电压等级多为 220330kV，高压侧与枢纽变电站连接，以穿越功率为主，在系统中起交换功率的作用或使高压长距离输电线路分段，它一般汇集 23 个电源，其中压侧一般是 110220kV，供给所在的多个地区用电并接入一些中小型电厂。这样的变电站主要起中间环节作用。(3)地区变电站。地区变电站高压侧一般为 110220kV，低压侧一般为10110kV，主要对地区用户供电，所以这类变电站是一个地区或城市的主要变电站。(4)企业变电站。企业变电站是大中型企业的专用变电站，电压等级为35220kV，12 回进线。3(5)终端变电站。终端变电站位于配电线路的终端，接近负荷处，高压侧10110kV 引入线，经降压后向用户供电。1.2.3 变电站的发展趋势随着社会经济的发展，对电能质量的要求的不断提高，电网正在向智能化发展。变电站作为其中的变电环节，智能变电站必将成为其发展的主要方向。1.3 国内外研究现状国内外变电站的发展趋势为最近几年，有一些发达国家因为能源资源的大量消耗，进而导致了电力资源的不足。为了可以满足其国内具有的基本需求，减少线路具有的损耗，国外已经形成了完善的变电站设计的理论，真正的做到了节约型、集约型以及高效型方向发展。发达国家通过改善优化变电站的结构，降低变电站功率损耗，尽可能的提升变电站的可靠性、灵活性以及经济性。我国国内变电站的发展趋势为，由于我国的电力建设起步比较晚，目前我国的变电站主要现状为来设备向着新设备转型，有人值班向着无人值班的变电站转变，变流传输向着直流输出的方式转变，在城市变电站建设里面，户内型变电站大幅度的增加。1.4 本文研究内容本文针对江坪河 110kV 变电站进行了理论分析和设计，主要包括主接线的设计；主变，所用变，高压设备，电容补偿设备等的选择和效验；以及主变的保护。各章节安排如下：第一章绪论，本章主要对课题的研究背景、研究内容、变电站的概念及国内外研究现状现状进行简要的介绍。第二章对江坪河 110kV 变电站的基础资料数据进行了分析，并对变电站主接线进行了理论对比，并选出最优的主接线方案。第三章根据主接线，结合当地负荷状况，对负荷进行计算，并选出了主变和厂用变。第四章分析了变电站短路原因，危害等进行了分析，最后对短路电流进行了计算。第五章根据资料和理论分析依次选出高压设备，主要包括断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，避雷器等，最后并进行了效验。第六章对主变的保护进行了初步的设计，主要包括瓦斯保护，差动保护，4后备保护，过负荷保护等。5第 2 章 江坪河 110kV 变电站简介和主接线选择2.1 江坪河 110kV 水电站简要介绍江坪河水电站位于溇水河干流上游河段，距湖北省鹤峰县约 59.6km。电站装机容量为 450MW，平均年发电量 9.76 亿 Kwh。水电站以 500kV 电压