110kv变电站论文

1绪论变电站是电力系统的重要组成部分，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，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。电气主接线的拟订直接关系着全站电气设备的选择、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。 本次设计为北郊110kV 变电站设计，分为设计说明书、设计计算书、设计图纸等三部分。本次设计属于毕业设计，是在学习了相关的专业课程（如：电力系统分析 、 电力系统继电保护原理等）的基础上，并且对各类变电站有所了解之后开始设计的。本次设计是为了我们在走上工作岗位前对电气工程设计有些细致的了解，并且掌握一定的工程设计方法而进行的。本次设计主要包括电力系统总体分析、变电站总体分析、主接线的选择、主变压器的选择、站用变压器的选择、短路电流的计算、高压电器设备的选择、变电站防雷设计等。在主接线的设计时，主要从接线方式的经济性、灵活性、可靠性三个方面进行比较。主变压器选择时，首先要根据现有的负荷方面考虑，其次还要考虑变电站的过负荷能力，还有变电站的发展前景等。本文从主接线、短路电流计算、主要电气设备选择等几方面对变电站设计进行了阐述，并绘制了电气主接线图、电气总平面布置图、110KV变电站断面图、直击雷防护图等相关设计图纸。由于本人水平有限，错误和不妥之处在所难免，敬请各位老师批评指正。 2第 1 章 电力系统及变电站总述1.1 系统的构成电力系统是由发电机、变压器、输配电线路和电力用户的电器装置连接而成的整体，它完成了发电、输电、变电、配电、用电的任务。电力系统加上热力发电厂中的热能动力装置、热能用户和水电厂的水能动力装置，也就是加上锅炉、汽轮机、水库、水轮机以及原子能发电厂的反应堆等，称为动力系统。电力系统中各种电压的变电站及输配电线路组成的统一体，称为电力网。电力网的主要任务是输送和分配电能，并根据需要改变电压。1.2 对电力系统的基本要求一、满足用电需求满足国民经济各部门及人民生活不断增长的用电需求，保障供给是电力部门的重要任务。电力工业的发展迅速，应超前于其他部门的发展速度，起到先行作用，应该竭力避免由于缺电而使工业企业不能充分发挥其生产能力的情况，应尽量满足用户的用电需要。二、电力生产应遵循安全第一，预防为主的原则电力系统中发生的事故是导致供电中断的主要原因，但是要杜绝事故的发生非常困难。由于各种用户对供电的要求不同，我们可以按负荷的重要程度将其分为三类，以此决定保证供电的顺序和接线方式。一类负荷中断供电将造成人身事故和重大设备损坏，且难以修复，给国民经济带来重大损失。由于一类负荷重要，在正常运行和故障情况之下，系统接线方式必须有足够的可靠性和灵活性，保证对 用户的连续供电。一类负荷要求有两个以上的独立电源供电，电源间应能自动切换，以便在任一电源发生故障时，对这类用户的供电不至中断。二类负荷中断供电将造成大量减产和废品，以至损坏设备，在经济上造成重要损失。二类负荷需要双回线路供电。但是当双回线路有困难时，允许有一回专用线路供电。三类负荷不属于一类、二类负荷的用户均属于三类负荷。三类负荷对供电没有特殊要求，允许长时间停电，可用单回线路供电，但是也不能随意停电。三、保证电能质量电能的质量指标主要是电压、频率和波形等变化不得超出允许范围。电压容3许变化的范围是额定电压的5%；频率的允许偏差为 50（0.20.5）Hz；波形应该是正弦波形，波形的畸变率非常小。电能质量合格，用电设备能正常并且具有最佳的技术经济效果；如果变动范围超过允许值，虽然还没有中断供电，但是已经严重影响到产品的质量和数量，甚至会造成人身和设备故障，同时对电力系统本身的运行也有危险。因此，必须通过调频及调压措施来保证频率和电压的稳定。四、保证电力系统运行的经济性电能产生的规模很大。在其生产、输送和分配过程中，本身消耗的能源占国民经济能源中的比例相当大，因此，最大限度的降低每 1KW/h 电能所消耗的能源和降低输送、分配电能过程中的损耗，是电力部门一项极其重要的任务。电能成本的降低不仅意味着能源的节省，还将降低各用电部门的成本，对整个国民经济带来很大的好处。现在最广泛的做法是实行电力系统的经济运行。按照最优化原则分配发电厂、发电机组之间的发电出力及输电和配电路径，充分利用水力资源，尽可能采取节能降耗措施，力争取得整个现在电力系统最大的、综合的经济效益。1.3 变电站概述在电力系统不同电压的电力网间，电压升高、降低，是通过变压器完成的。安装变压器及开关、测量、保护与控制设备的地方称为变电站。为了保持电压质量，有些变电站还安装了电力系统所需要的电力电容器、静止补偿装置或调相机等无功补偿设备。变电站的类型按其地位和作用、电压、结构型式的不同等有不同的种类。4第 2 章 原始资料2.1 建站规模图2.1 电力系统接线图本次设计要求是为满足工业发展的需要新建一个110KV的变电站，向变电站供电的电源：一个为无穷大电源，距离变电站30km；另一个为2*50MW电源，距离变电站5km；要建变电站的一些原始数据有：一、变电站类型：110KV变电站；二、电压等级：110/10KV；三、主变台数量为：2台，16000KVA;四、出线回数和传输容量：1.110KV出线2回2.10KV出线10回平原机械厂 2000KW；开拓水泥厂、 各2000KW；太行纺纱厂、 各3000KW；电器设备厂 1000KW；铸造厂 2000KW；宾馆 1000KW；市化肥厂、 1500KW。52.2 环境条件一、站址位于北郊，临近负荷中心，交通方便；二、有充足的水源平均海拔180米；三、年最高气温：+40；年最低气温-6，最热月平均最高气温35;年最热月平均温度为25。四、最大风速: 30m/s,属于我国级标准气象区。6第 3 章主变压器的选择在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本厂（站）使用的变压器，称为厂（站）用变压器或自用变压器。3.1 变压器容量和台数的确定原则主变压器容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除了依据传递容量的基本原始资料外，还应该根据电力系统 510 年发展规划、传输功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。如果变压器容量选的过大，台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能的损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选的过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足不了变电站负荷的需要，这在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电设备的投资。变电站主变压器的容量，一般按 510 年规划负荷来选择。根据城市规划，负荷性质，电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电站，应该考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足 I 类及 II类负荷的供电；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应该能满足全部负荷的 70%80%。一、与系统有强联系的大、中型枢纽变电站，在一种电压等级下，主变压器应不少于两台。二、与系统联系较弱的中、小型变电站或与系统联系只作为备用的可以选用一台变压器。三、对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站可以投入三台变压器。主变压器容量的选择的计算：根据相关规范规定：选择变压器容量要满足两个条件：(1) （2）max7.06.(sse）impes其中 为变电站最大负荷容量。 为变电站的全部重要负荷容量。因此这个maxs ip变电站的为炼钢厂用的变电站，负荷全部为重要负荷，上述条件，满足一个就可7以。所以要选用两台主变压器，这次设计的全部负荷如下：表 3-1 变电站负荷分析序号 用户 Pmax(kW) cos1 平原机械厂 2000 0.902 开拓水泥厂 2000 0.853 开拓水泥厂 2000 0.904 太行纺纱厂 3000 0.855 太行纺纱厂 3000 0.856 电器设备厂 1000 0.807 铸造厂 2000 0.808 宾馆 1000 0.859 市化肥厂 1500 0.8510 市化肥厂 1500 0.80合计 19000=P1max+P2max+P3max+P4max+P5max+P6max+P7max+P8max+P9max+P10max10P=2000+2000+2000+3000+3000+1000+2000+1000+1500+150019000（KW）=Q1max+Q2max+Q3max+Q4max+Q5max+Q6max+Q7max+Q8max+Q9max+Q10max10=960+1240+960+1860+1860+750+1500+620+930+112511805（KVar ）S10MAX= = =22368（KVA）2max102ax10P218059= = =0.8510CosMAX985考虑到负荷的同时率，10kV 侧最大负荷应为：=S10MAX =22368 0.85=19012.8(KVA)AXS1010根据35-110kV 变电所设计规范3.1.2 条规定“在有一、二级负荷的变电所宜装设两台及以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。 ”本设计为 110KV 变电所，10kV 侧为负荷，故考虑安装两台主变压器。8若以一个元件故障作为可靠进行统计，则两个元件及三个元件的可靠性如下：（S 表示可靠度， R 表示故障率）SII =S2+2SR=S2+2S（1-S）= 2S- S 2SIII = S3+3S2R= S3+3S2（1-S）= 3S 2- 2S3SII- SIII =2S- S2-（3S 2- 2S3）= 2S- 4S 2+2S3 = 2S(S-1)20可见当以一个元件故障作为可靠统计的话，两台变压器并联运行的可靠度要超过三台变压器并联，因此应优先考虑安装两台主变压器。主变容量的确定：根据35-110kV 变电所设计规范3.1.3 条规定“装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于 60的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。 ”故本设计满足两个条件：1、两台总容量S MAXS102、S（60 75）本变电所按建成后 5 年进行规划，预计负荷年增长率为 7%，因此：S （1+m） t=19012.8 （1+0.07 ） 5=26666(KVA)MAX10 式中 t 为规划年限，m 为增长率S=60%S0.6 26666=15999.6(KVA)查产品目录，选择两台变压器容量一样，每台容量为 16000KVA。根据以上分析结果，最终选择型号如下：SZ916000/110，其型号意义及技术参数如下：S Z 9 16000 / 110高压绕组额定电压等级：110kV 额定容量：16000KVA 性能水平代号有载调压方式 相数：三相表 3.2 变压器参数型 号额定容量电 压 组 合（kV）联结组标 号阻抗电压其它参数9高压 12121.25%空载电流%负载损耗空载损耗SZ916000/11016000kVA低压 10.5Yn,d11 10.50.9 95.418.5kW外形尺寸：610034705480第 4 章 变电站主接线基本形式的选择4.1 主接线的基本要求变电站的电气主接线是由变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备，按一定的顺序连接的，用以表示生产和分配电能的电路。电器主接线又称为一次接线。电器主接线图则是用规定的设备文字符号和图形符号，按其实际连接顺序绘制而成的接线图，考虑到三相系统对称，为了分析清晰和方便起见，通常主接线图用单线图表示。如果三相不尽相同，则局部可以用三线图表示。在电器主接线图中不仅表示了各主要设备的规格、数量，而且反映了各设备的作用、连接方式和各回路间的相互联系，从而构成了变电站的主体。对主接线的基本要求如下：一、保证供电的可靠性。变电站一次接线应根据用电负荷的等级，保证在各种运行方式下提高供电的可靠性。供电因事故而被迫中断的机会越少，影响的服务越小，停电时间越短，则主接线的供电可靠性就越高。二、具有一定的灵活性和方便性。主接线有的可以适应各种运行方式，并且可以灵活的进行方式转换，不仅在正常运行时可以安全可靠的供电，而且在系统故障或设备检修时，也能保证非故障和非检修回路的继续供电；改变运行方式简便、灵活、迅速，停电的时间最短，影响范围最小；运行中倒闸操作方便。三、具有经济性。设计主接线的时候，可靠性和经济性之间是矛盾的。欲使主接线可靠、灵活，将导致投资增加。所以必须把技术与经济两者综合考虑，在满足供电可靠、运行灵活方便的基础上，尽量使设备的投资费用和运行费用最少。主要从一下三个方面考虑：1.投资省。主接线要力求简单，以节省一次设备的使用数量；继电保护和二次回路在满足技术要求的前提下，简化配置、优化控制电缆的走向、以节省二次设备和控制电缆的长度；采取措施，限制短路电流，得以选用价廉的轻型