110kV变电站 毕业设计

福建电力职业技术学院毕业设计报告纸- 1 -福建电力职业技术学院毕业设计说明书题目：某110kV降压变电所电气部分设计（A型）专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 日 期： 福建电力职业技术学院毕业设计报告纸- 2 -内容提要根据设计任务书的要求，本次毕业设计内容为110kV 降压变电站电气部分设计，并绘制电气主接线图及其他图纸。该变电站设有两台主变压器，有110kV、35kV 和10kV 三个电压等级,各个电压等级分别采用双母线接线、单母线分段接线和单母线分段接线的接线方式。本次设计的主要内容有电气主接线设计、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、电压互感器等）、各电压等级配电装置设计、防雷保护规划、继电保护和安全自动装置的配置以及专题等，本课题的专题为变电所主变相间后备保护和10kV母线分段断路器备用电源自投装置的整定计算。本设计以电力工程电气设计手册 、 变电所设计规程 、 导体和电器选择设计技术规程、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、继电保护和安全自动装置技术规程等规范规程为依据，并参考国家电网公司输变电工程典型设计 110kV 变电站分册，设计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。福建电力职业技术学院毕业设计报告纸- 3 -目录内容提要 .2前言 .4第一章 设计说明书第一节 原始资料 .5第二节 负荷的分析与统计 .7第三节 无功补偿 .8第四节 主变及所用变的选择 .9第五节 配电装置的规划 .13第六节 电气主接线设计 .15第七节 短路计算 .21第八节 电气设备选择 .23第九节 变电所防雷保护规划 .26第十节 变电所的继电保护配置 .27第十一节 变电所的安全自动装置配置 .29第十二节 专题 .31第二章 设计计算书第一节 负荷计算 .34第二节 短路计算 .35第三节 电气设备选择 .44第四节 整定计算 .47参考文献 .50福建电力职业技术学院毕业设计报告纸- 4 -前言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。电气主接线的拟定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。本次毕业设计为110kV 变电站电气部分设计，设计成品包括设计说明书、设计计算书、设计图纸等三部分，所设计的内容力求概念清楚，层次分明。本设计在电力工程系 老师的精心指导下完成的，设计期间 老师在设计思路上给予了我很多的指导和帮助， 老师、循循善诱的教学方法、热情待人的处事方式、一丝不苟的治学态度、对学生严格要求的敬业精神给我留下了很深的印象。在此，我对恩师表示最崇高的敬意和最诚挚的感谢！本说明书从变电站设主变及所用变的选择、主接线确定、短路电流计算、主要电气设备选择、继电保护和安全自动装置的配置等几方面进行阐述，并分别绘制了电气主接线图、110kV配电装置间隔断面图、主变保护展开图等相关设计图纸。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。福建电力职业技术学院毕业设计报告纸- 5 -第一章 设计说明书第一节 原始资料根据电网规划和地区电力负荷发展的需要，决定在某地区新建一座110kV降压变电所，以缓解地区用电的紧张局面，同时提高系统运行的可靠性。（一） 一次系统接线图（二） 负荷情况该变电所有110/35/10kV三种电压等级，35kV、10kV侧负荷情况见下表，负荷的同时率均为0.85，年增长率均为12%，最大负荷利用小时数均为5500h。1、35kV 侧表1序号 负荷名称 最大负荷（kW） 功率因数 线路长度（km） 回路数 供电方式1 变电所一 4800 0.80 25 2 架空2 变电所二 5000 0.80 40 1 架空3 变电所三 5000 0.85 30 2 架空4 变电所四 4800 0.85 30 1 架空5 变电所五 8000 0.90 40 2 架空6 变电所六 8000 0.80 50 2 架空待设计变电所G:2*125MW13.8kVcos=0.85Xd=18.3%T:2*150MVA13.8/121kVUd=10.5%110kV60kM50kM 110kVCSc.max=300MVAXc=20%Sc.min=250MVAXc=30%40KM30MWcos=0.950KM40MWcos=0.9福建电力职业技术学院毕业设计报告纸- 6 -2、10kV 侧表2序号 负荷名称 最大负荷（kW） 功率因数 线路长度（km）回路数 供电方式1 电院 1500 0.80 10 2 架空2 普明村 3000 0.85 15 2 架空3 西湖公园 1500 0.85 15 1 架空4 医院 1500 0.80 10 2 电缆5 电影院 1500 0.85 10 2 电缆6 电院附小 1000 0.80 15 2 架空7 侨乡体育馆 1500 0.80 15 2 电缆8 美食城 1500 0.80 10 1 电缆9 商业中心 2000 0.80 15 1 电缆10 民俗村 2500 0.80 20 2 架空11 步行街 2000 0.80 15 2 架空12 鲤城大酒店 1000 0.85 10 2 电缆（三） 所址位置该所址北侧有约宽80m的公路，交通方便，现有负荷中心和规划负荷中心均在该变电所周围55km范围内，所址所在位置地形平坦，海拔高度20m，空气污染不严重，土壤电阻率为1000。（四） 气象条件当地年最高温度为40, 年最低温度为-10；最热月平均气温30；年主导风向东，最大定时 风速28m/s，基本风压值54kg/m2；雷暴日数为60日/年。福建电力职业技术学院毕业设计报告纸- 7 -第二节 负荷的分析与统计电力系统负荷的确定，对于选择变电站主变压器容量，电源布点以及电力网的接线方案设计等，都是非常重要的，电力负荷应在调查和计算的基础上进行，对于近期负荷，应力求准确、具体、切实可行；对于远景负荷，应在电力系统及工农业生产发展远景规划的基础之上，进行负荷预测，负荷发展的水平往往需要多次测算，认真分析影响负荷发展水平的各种因素，反复测算与综合平衡，力求切合实际。一、 负荷统计目的负荷统计目的很多，本设计的目的有以下几个：（1） 确定主变电源侧容量；（2） 确定无功补偿容量；（3） 确定主变型式。本设计变电站有110kV、35kV 和10kV 三个电压等级, 110k侧为电源侧，35kV 、10kV为负荷侧，需统计各侧负荷大小以确定主变是采用双绕组变或三绕组变，以及采用三绕组变时的结构、容量比等。二、负荷统计方法已知有功功率P ,功率因素cos，先统计出 P、Q, 则根据公式 ,求出2SPQS。其中P的计算公式为： 1(%)ntiK式中： 某电压等级的计算负荷 同时系数（本设计取0.85）tK年增长率%n各用户的负荷之和1iP本设计取同时率 =0.85，年增长率n%=12%,发展年限n=5。t三、负荷统计结果负荷统计过程详见计算书，统计结果见下表：表3(kW)p (kvar)QS (kVA)10kV侧 30708.8 20089.5 36696.335kV侧 53328.5 34852.2 63707.2110kV侧 84.37.3 54941.7 100403.5福建电力职业技术学院毕业设计报告纸- 8 -第三节 无功补偿在电力系统中，很多用电设备都是感性负载，既需要电源向其提供一定的有功功率，还需要电源向其提供一定的无功功率。通常，电力用户的自然功率因数都比较低，因此必须进行无功补偿。合理的无功补偿和有效的电压控制，不仅可保证电压质量,而且还将提高电力系统运行的稳定性、安全性、可靠性和经济性。本设计的无功补偿设备采用并联电容器组，并采用集中补偿方式，将并联电容器组接在变电站 10kV 两段母线上进行补偿。一、提高功率因数的意义为了保证供电质量和节能，充分利用电力系统中发变电设备的容量，减小供电线路的截面，节省有色金属，减小电网的功率损耗、电能损耗，减小线路的电压损失，改变电网的无功潮流分布，必须提高用电单位的功率因数到 0.9 以上，从而配置无功功率补偿设备，但应注意，任何情况下，都不允许无功功率向电网倒送。1、 35kV 侧 (35kv)p28.5cos=0.4.967S即 35kV 侧需进行无功补偿，但根据就地补偿原则，其无功补偿装置应设置在变电站的下一级，故本变电所不予考虑。2、 10kV 侧(10kv)p378.cos=0.4.969S故需对 10kV 侧进行无功补偿。二、补偿容量 C(10)12Qtant)3078.tan(rcos0.84)tan(rcos0.96)15.2(var)kvp k分两组进行补偿，每组的补偿容量为： /215/27varCQk每组每相的补偿容量： ()7.63.()单 相根据 GB50053-199410kV 及以下变电所设计规范规定：高压电容器组宜接成中性点不接地星形。本设计采用 Y 形接线，选择 BWM11/ 3341W 型电容器。31842.56()3n只所以需 BWM11/ 3341W 型电容器福建电力职业技术学院毕业设计报告纸- 9 -6*3*2=36（只）10kV 侧采取无功补偿后的功率因数：(10kv)2 2p 3078.cos= 0.97.(9534*6)S即满足要求。第四节 主变及所用变的选择主变是一个变电站的最重要设备，选择得是否合理将关系到变电站的方方面面。一、 主变压器的选择（一）、主变压器台数目前，主变本身的可靠性已很高，单台容量可以做得很大，且单位造价（kVA/元）随单台容量的增加而下降，因此，在确定主变时，应尽量减少其台数。台数越少，变压器的单台容量即越大，其本体投资将越低，与之配套的电气设备将越少，同时节约了占地面积，简化了配电装置等。为保证供电的可靠性，本设计变电站拟采用两台主变压器。（二）、主变压器容量主变容量应综合考虑城市规划、负荷性质及电网结构等因素进行确定,并遵循下面几个原则：（1）按变电站建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年的负荷发展。（2）当一台主变压器停运时，在计及变压器过负荷能力后的允许时间内，应保证全部一级负荷和二级负荷的供电。对一般性变电站而言，其一级负荷、二级负荷大致占变电站全部负荷的7080%。（3）同级电压的单台降压变压器容量级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。即 (10)NkvS.6.*1043.562.1()KVA取主变容量为 63000kVA。（三）、主变压器型式：1、 相数该变电所有 110kV、35kV、10kV 三种电压等级，考虑到单相变压器组相对来说投资大、占地多、运行损耗又较大，同时配电装置结构复杂，增加了维护工作量，为了节约投资，提高效率，在 330kV 及以下电力系统中，一般选三相变压器，故本设计选用两台三相变压器。2、 绕组数量具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的容量均达到该变压器容量的15%以上时，宜采用三绕组变压器。35kV 侧： (35)670.2.561%*kvNS福建电力职业技术学院毕业设计报告纸- 10 -10kV 侧： (10)369.0.215%2*kvNS所以选用三绕组变压器。3、 主变容量比110kV 侧：为变压器的电源侧，容量 63000kVA，以其为基准，取 100%，则35kV 侧： (35)0.*6370.2150.6kvNS取 100%10kV 侧： (10).9.%9.630kvNS 取 50%故容量比为：100/100/50。4、 绕组排列三绕组变压器的绕组排列方式有升压结构和降压结构两种，本设计的功率交换主要出现在变压器的高中压侧，故可采用降压型布置。采用降压结构的变压器三侧线圈，从铁芯开始依次是低压中压高压线圈，如下图，其高与低压侧之间阻抗最大。低 中 高5、 冷却方式主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。考虑到冷却系统的供电可靠性、要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方式。（四）、主变压器的额定电压本设计变压器为降压变压器，相当于受电设备，故其一次侧额定电压等于受电设备额定电压，取 110kV；又由于变压器二次侧额定电压是指其二次侧空载运行时的额定值，考虑到变压器带上负载运行时的电压损耗及电能在线路传输过程中的电压损耗，本设计变压器中压侧的额定电压取高于线路额定电压 10%，即