变电站一次系统总体设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 目 录 1 绪论 1 电站的发展现状 1 里变电站的基本情况 1 里变电站改造的原因及内容 2 2 负荷计算及变压器选择 3 荷计算 3 荷统计 4 荷计算 4 变压器台数、容量及型式的确定 6 变压器台数及容量的确定 6 变压器型式的确定 6 变压器的确定 7 变压器技术参数 7 功功率补偿装置 8 用变压器台数、容量及型式的确定 9 3 电气主接线设计 11 气主接线的基本要求 11 对原始资料的分析 13 气主接线设计 13 110气主接线设计 13 35气主接线设计 15 10气主接线设计 17 次系统接线 17 4 短路电流计算 19 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 路电流计算的目的、条件及短路电流计算点的确定 19 路电流计算 20 准值的选取与计算 21 值电路图 21 元件电抗标么值的计算 21 路点短路电流计算 23 5 电气设备的选择 26 气设备选择的原则 26 10气设备的选择 28 110路器及隔离开关的选择 28 110流互感器的选择 31 110压互感器的选择 32 110线的选择 32 110线的选择 34 10气设备汇总表 34 5气设备的选择 36 35关柜的选择 36 35路器和隔离开关的选择 37 35流互感器的选择 39 35压互感器的选择 39 35线的选择 40 35线的选择 41 5气设备汇总表 41 0气设备的选择 43 10关柜的选择 43 10路器 的选择 44 10流互感器的选择 46 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 10压互感器的选择 46 10线的 选择 47 10线的选择 47 0气设备汇总表 48 6 配电装置 51 里变电站的配电装置 51 110电装置 51 35电装置 52 10电装置 52 结 论 53 致 谢 54 参 考 文 献 55 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 摘 要 随 着我国国民经济的快速增长，用电已成为制约我国经济发展的重要因素 ,而且随着 负荷密度迅速增长，对电能的质量和可靠性都提出了更高的要求 ，但是 由于许多变电站建站 时间较早， 站内 配电装置陈旧 ，跟不上经济及用电发展的要求，因此对变电站的改造和设计成为首要解决的问题。 本文第一章主要阐述了变电站的发展现状以及中里变电站的基本情况。 第二章 为 负荷计算和主变压器的选择。 首先 运用需用系 数法计算出该变电站的负荷大小，然后以此为依据，并结合发展趋势和经济技术性确定主变压器。第三章 阐述了电气主接线的设计， 根据进出线、负荷的性质等因素综合确定电气主接线的 形 式。先确定每一级电压下的基本接线形式，最后确定整个变电站 可靠的、经济的电气 主接线形式。第四章 为 短路电流计算。明确短路电流计算的目的， 确定了短路电流计算点， 并做出等值 电路 图， 从而 进行标幺值的换算。同一点的短路电流计算包括：三相短路电流、冲击短路电流。第五章 为 电气设备的选择与校验。主要内容有母线、进出线、断路器、隔离开关、以及电流和电压互感器的 选择 等 。一般是按正常条件选择，按短路电流校验。第六章 介绍了 配电装置。 结合中里变电站的实际情况，确定中里变电站配电装置的形式。 关键词 ： 负荷计算 变压器选择 短路电流计算 电气设备 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 of of of to of of is go so up of of to be of of of of of as of to in of of s on 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 a as as is to of is of s of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 电站的发展现状 近十年来，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。变电站的规划、设计与运行的根本任务，是在国家发展计划的统筹规划下，合理的开发和利用动力资源，用最少的支出 (含投资和运行成本 )为国民经济各部门与人民生活提供充足、可靠和质量合格的电能。这里所指的“充足”，从国民经济的总体来说，是要求变电站的供电能力必须能够满足国民经济发展和与其相适应的人民物质和文化生活增长的需要，并留有适当的备用。变电站由发、送、变、配等不同环节以 及相应的通信、安全自动、继电保护和调度自动化等系统组成，它的形成和发展，又经历了规划、设计、建设和生产运行等不同阶段。各个环节和各个阶段都有各自不同的特点和要求，按照专业划分和任务分工，在有关的专业系统和各个有关阶段，都要制订相应的专业技术规程和一些技术规定。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，瞻前顾后，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。 里变电站的基本情况 中里变电站原始数据 （ 1）中里 110电站位于博爱县城东郊。 1983 年建成投运，站内3510电装置陈旧，所用变为高耗能变压器。 （ 2）中里 11010中线为主电源，以中城线为联络电源及冯中线为备用线的降压变电站。 （ 3）中里 110象条件为年最高温度 42，平 均气温 25 度，条件一般，无特殊要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 （ 4）中里 11010350个电压等级，担负着博爱城区和部分乡镇的供电任务。 （ 5）其上一级变电站（太子庄变电站） 110线的短路容量为3011 （ 6）中里 110冻土厚度 候情况四季分 明，其最热月室外最高气温：42 C ，最热月室内最高气温：30 C 。最热月土壤最高气温：t=25。 里变电站改造的原因及内容 （ 1）改造的原因 随着博爱县经济建设的发 展和人民物质文化生活水平的提高，县城规模的不断扩大，市政及生活用电比例逐年上升，负荷密度迅速增长，对电能的质量和可靠性都提出了更高的要求。为缓解这一供求矛盾，博爱县农村电网和城网改造正在紧锣密鼓的进行着。为了满足城网工程要求，积极配合城网改造工作，缓解周边区域电力供求矛盾 ,改善供电质量，提供优质服务，位于博爱县城东部，与县城毗邻的 110而， 由于中里变建站时间较早， 站内 3510 所用变为高耗能变压器， 跟不上经济及用电发展的要求。鉴于中里变电站在 博爱电网中的重要作用。为消除中里变的安全运行隐患，提高供电可靠性。 经过仔细勘察、认真分析，一致认为 对中里变电站进行彻底改造是必要的。 （ 2）改造的内容 拆除站内 35电装置，在原 35备区建设集 3510制室为一体的综合楼。 原基础上重建变电站的一次系统，原中里变负荷经过线路梯接进行转移 3510线仍维持原设计最终规模，分别为6 回 (本期 5 回 )和 15 回，更换 1103510电装置，更换电容器 2 组。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 2 负荷计算及变压器选择 新建一个变电站或者将现有的一个变电站进 行扩建或改建时，都必须进行电气设计。遇到的首要问题是如何估计变电站各出线、进线的负荷，以便选择变压器。 在电力系统中，用电设备需用的电功率称为电力负荷，简称负荷或功率。功率是表示能量变化速率的一个重要物理量。电功率又分为有功功率、无功功率和视在功率。电阻性用电设备总是消耗能量的，电阻所消耗的功率称为有功功率，用字母 P 表示； 纯电感 (或纯电容 )性设备能够储存能量，但不消耗能量，它只是与电源之间进行能量的交换，时而由电源吸收能量储存在磁场 (或电场 )中，时而又将所储存的能量释放，电感 (或电容 )并未真正消耗能量。这 种与电源进行交换能量的功率，称为无功功率，用Q 表示。 在进行变电站设计时，基本的原始资料为工艺部门提供的各种用电设备的产品铭牌数据，如额定容量、额定电压等，这是设计的依据。但是，不能简单地用设备额定容量来选择导体和各种供电设备。因为所安装的设备并非都同时运行，而且运行着的设备实际需用的负荷也并不是每一时刻都等于设备的额定容量，而是在不超过额定容量的范围内，时大时小地变化着。所以直接用额定容量 (也称安装容量 )选择供电设备和供配电系统，必将导致有色金属的浪费和工 程投资的增加。因而，变电站的设计过程中负荷计算及其重要，它是选择主变压器以及其它电气设备的基础。 荷计算 中里变电站为三个电压等级的枢纽变电站， 110路 3 回，分别与太子庄变电站和城西变电站联网， 35路出线 5 回，分别向柏山变电站、磨头变电站、唐村变电站、金城变电站以及药厂变电站供电， 105 回。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 荷统计 如表 示 。 表 中里变电站负荷统计表 电 压等级 线路名称 负荷值（ 功率因数 10 生 线 星线 2 农线 肥线 中里线 工线 粉线 庙线 2 昌东线 生 线 2 5柏线 磨线 6 唐线 5 金线 药线 负荷计算 要选择主变压器和站 用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 续工作电流，首先必须要计算各侧的负荷。 视在功率，在三相 交流电路中是 3 乘以线电压与线电流，用 S 表示。 S、 P、 Q 三者关系式 22S P Q。 （ 1） 35线 负荷计算 11 Q =2 Q 6 =3 Q 5 =4 Q =5 Q = 2） 10线负荷计算 1 1LP = 2 2LP 2 =3 3LP = 4 4LP =5 5LP = 6 6LP = 7 7LP =8 8LP 2 =9 9LP =10 10LP 2 =是母线侧的总负荷为 m 2 K = +5+ +） =m 2 K= + = 20系统的计算负荷为： 22m a x2 m a xm a x 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 变压器台数、容量及型式的确定 变压器台数及容量 的确定 对于变压器的容量选择，考虑到此变电站中有重要负荷，我们考虑当一台停运时，压器容量在设计过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全 部负荷 60 70%。 由上一节的负荷计算结果可知， 以，两台主变压器应各自承担 一台停运时，另一台则承担 70%为 选两台 40主变压器就可满足负荷需求。 变压器型式的确定 （ 1）相数的确定 主变压 器选用三相或是单相，主要考虑技术经济性和运输条件确定，在 330以下发电厂和变电站采用三相变压器，由于中里变电站为110电站，因此选用三相变压器。 （ 2）绕组数量的确定 在具有三种电压的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的 15以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。 根据中里变电站的负荷统计、负荷计算及其无功功率补偿等实际情况，中里变电站主变压器宜采用三绕组变压器。 （ 3） 绕组接线组别的确定 变压器绕组的连结方式必须和 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结方式只有星形和三角形两种，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国 1103510 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 压等级变压器绕组采用三角形连接。中里变电站主变压器因此采用星形 /星形 /三角形连结方式。 （ 4）变压器电压调整方式的确定 为了保证变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过变压器的分接头开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有无激磁调压和 有载调压两种，一般接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络电压采用有调压方式，保证供电质量、母线电压恒定。 由于中里变电站既可作为始端变电站，向其联络变电站 城西变电站供电，也可作为终端变电站，由其它变电站供电，考虑这两种因素，中里变电站的主变压器应选用有载调压方式的变压器。 变压器的 确定 中里变目前最大负荷 32000博爱县电网中的地位非常重要，担负着博爱县 5个 35 根据以上分析可知，中里变电站应选择两台三相 40000有 载调压变压器，其三绕组联结组别为： 1100连接，350 连接，其中性点通过消弧线圈接地， 10 接法。 容量比 100/50/100。 综上所述，中里变电站变压器选择的型号为 10/35/10。 变压器技术参数 主变压器的技术参数 如表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 表 主变压器 技术 参数 主 变 名 称 项 目 #1主变 型号 10 使用条件 户外 冷却方式 数周波 3相 50线组别 0/定容量 (40000 额定电压 (121 8 %/11 电压比 (121 8 %/11 电流比 (A) 00/2100 空载电流 (%) 载损耗 (载损耗 (181/203/168 阻抗电压 (%) 无功功率补偿装置 中里变电站现有主变压器 2 台，容量均为 40000 按照无功功率就近平衡的原则，补偿容量主要考虑对主变压器本身无功的补偿，取主变压器变容量的 10%15%，按 4800取。在 10使无功能得到合理补偿，考虑对补偿装置进行分档投切。分档容量为： 4800 中里变进出线负荷无谐波源存在，为限制合闸涌流，空心串联电抗器买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 的电抗率取 1%。 结论：中里变电站配用 4800套电容器补偿装置 2 套，空心串联电抗器的电抗率取 1%。 该变电站的无功补偿本着分层分区，就地平衡的 原则，本期装设并联电容补偿 9600 并联电容器补偿装置选用 成套补偿装置，接线方式为单星形接线。并联电容器补偿装置采用集合式电容器成套装置，户内布置，安装于综合楼底层。 为了限制电容器组投入时产生的涌流和高次谐波，装设干式空心串联电抗器，型号为 0抗率 6%。 用变压器台数、容量及型式的确定 对大中型变电站，通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要，考虑到该变电站具有两台主变压器和两段 10线，为提高站用电的可靠性和灵活性，所以装设两台站用变 压器，本站采用一台站用变运行，另一台站用变空载运行的方式，正常由运行站用变压器带全站低压负荷，另一台空载运行站用变压器的低压侧刀闸在断开位置。 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。 S照明负荷 +其余负荷 站用变压器的容量：大于等于 S S 25+16+20+20=虑以上因素，结合中里变电站的实际情况，选用两台三相站用变压器，容量为 100接组别分别为 号为 0。 站用变压器技术参数如表 示 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 表 站用变 技术参数 主 变 名 称 项 目 #1站用变 型号 0 使用条件 户内 冷却方式 数周波 3相 50线组别 定容量 (100 额定电压 (10 2 压比 (10/流比 (A) 载电流 (%) 载损耗 (载损耗 (抗电压 (%) 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 3 电气主接线 设计 电气主接线是变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通 过技术经济比较，合理确定主接线方案。 气主接线的基本要求 变电站电气主接线是变电站电气设计的主体，它与电力系统、基本原始资料以及变电站运行可靠性，经济性的要求等密切相关，对电器选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。 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，故有称为一次接线或电气主接线。主接线代表了变电站电气部分主体结构，它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式，从而完成变电、输配电的任务。它的设计直接影响电器设备 运行的可靠性，灵活性，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，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。 因此，电气主接线的正确，合理设计，必须结合电力系统和变电站的具体情况，全面分析有关因素，必须综合处理各个方面的因素，正确处理它们之间的关系，经过技术，经济论证比较后方可合理地选择接线方案，在进行论证分析阶段，更应辨证地统一供电可靠性与经济性的关系，方能达到先进性和可靠性。 变电站主接线的基本要求是可靠性，经济性和灵活性。 (1)可靠性：供电可靠性是电能生产和分配的首要任务， 主接线应该满足这个要求。为了保证供电的可靠性，主接线应考虑到在事故或检修的情况下，应尽可能减少对用户供电的中断。特别重要的负荷，还应考虑设买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 置备用供电电源。这样一来，在满足上述可靠性要求的情况下，就必然增加设备和线路，使接线复杂。显而易见，提高可靠性是以增加投资为代价。由于接线复杂，会导致较复杂的操作，切换程序，有可能引起事故，反而降低了可靠性。因此，要综合考虑多种因素来对提高可靠性的措施作出合理选择。 (2)灵活性：主接线应满足在调度，检修及扩建时的灵活性。 调度时，可以灵活地投入和切除发电机，变压器 和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。 检修时，可以方便地停运断路器，母线及其继电保护设备，而不至于影响电力网的运行和对用户的供电。 扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新机组，变压器或线路，并对一次和二次部分的改建工作量最少。 (3)经济性：主接线在满足可靠性，灵活性要求前提下做到经济，合理和节约。 主接线应力求简单，以节省断路器，隔离开关，电流和电压互感器以及避雷器等一次设备；必要 时，要能限制短路电流，以便选择廉价的电气设备或轻型电器等等。 占地面积小。主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少，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。 年运行费用少。年运行费用包括年电能损耗和设备的维修费用等，应经济合理选择主变压器的容量和台数，要避免因二次变压而增加电能损耗。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 原始资料的分析 中里变目前最大负荷 32000博爱县电网中的地位非常重要，担负着博爱县 5个 35里变电站 110回， 35回， 105 回。 气主接线设计 110适合与 110路的电气主接线形式主要有简易接线形式中的三角形接法，有母线接线形式中的单母接线，单母分段，单母分段加旁路，双母线，双母线分段。我们保留以下两种方案：双母接线和单母分段接线。 （ 1）双母接线的特点： 由图 知虽然这种主接线方式，可以保证供电可靠性，无论是检修隔离开关或任一条母线都 不会导致母线停电。但 是这种接线方式不仅增加了母线，同时也增加了隔离开关的数量。会导致投资费用大大增加，这是很不经济的。 图 母接线 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 （ 2）单母分段接线的特点 优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，由两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 缺点：当一段母线或母线隔离开关故障和检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。 单母分段接线 如 图 示 。 图 母分段接线 根据以上的分析，现在将 110压等级的电气主接线定为单母分段接线方式。分段的数目，取决于电源数目和容量。段数分得越多，故障时停电范围越小，但使用断路器的数量亦越多，且配电装置和运行也越复杂，所以本变电站采用单母双分段的接线形式。并且对重要负荷必须 加装备用线 。 采用这种接线方式保证了供电的可靠性使各项生产都能顺利地进行；这种接线方式还节省了投资，保证了经济性，而且随着企业的发展，还可以在以后扩建时方便地将负荷接入。 为了限制短路电流，简化继电保护，采用这种接线方 式时，低压侧母线分段断路器常处于断开状态，电源是分列运行的。这样是为了防止因电买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 源断开而引起的停电，所以应在分段断路器 装设备用电源自动投入装置，在任一分段的电源断开时，使 动接通”。 35参照电气工程师手册我们发现适合 35压等级的电气主接线形式主要有单母线，单母线分段，单母线分段带旁路，双母线分段，双母线分段带旁路，结合中里变电站的实际情况及其负荷，我们选择两种方案：单母线接线和单母线分段接线。 （ 1） 单母线接线的特点： 接线简单，清晰，采用设备少。 投资少 ，操作方便。 便于扩建和采用成套装置。 （ 2）单母接线的缺点： 不够灵活可靠，当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，均断开电源，造成整个厂，站停电。单母接线如图 示 。 图 母线接线 （ 3） 单母线分段接线的优点： 母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 一段母线故障时或检修，仅停故障段工作，非故障段仍可继续工作。 （ 4）单母线分段接线的不足之处： 当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，接在该母线上的电源和出线，在检修期间必须全 部停电。 在任一回路的断路器检修时，该回路必须停止工作。 单母分段接线 如图 示 。 图 母分段接线 由于中里变电站设计为大的降压变电站， 根据以上的分析，现在将10压等级的电气主接线定为单母分段接线方式。分段的数目，取决于电源数目和容量。段数分得越多，故障时停电范围越小，但使用断路器的数量亦越多，且配电装置和运行也越复杂，所以本变电站采用单母双分段的接线形式。并且对重要负荷必须 加装备用线。 采用这种接线方式保证了供电的可靠性使各项生产都能顺利地进行；这种接线方式还节省了投资，保证了经济 性，而且随着企业的发展，还可以在以后扩建时方便地将负荷接入。 为了限制短路电流，简化继电保护，采用这种接线方式时，低压侧母线分段断路器常处于断开状态，电源是分列运行的。这样是为了防止因电买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 源断开而引起的停电，所以应在分段断路器 装设备用电源自动投入装置，在任一分段的电源断开时，使 动接通”。 10适合 10电压等级的电气主接线形式主要有单母线接线，单母线分段，双母线接线等，由于电压等级较低，我们采用单母线接线和单母线分段接线。 单母线接线和单母线分段接线前 面已经详细叙述不再重复。 经比较两种方案经济性相差不大，但是很明显方案二的可靠性高，所以选择可靠性和灵活性较高的方案二即单母线分段接线。 次系统接线 中里变电站 110回（目前有一条冯中线停运未用）， 35回， 10线 15回（其中备用线 3回）。根据以上主接线设计原则和依据选择，通过可靠性、灵活性和经济性比较来选择