某县城１１０ＫＶ变电站电气一次部分初步设计.doc

毕业论文 某县城110V变电站电气一次部分初步设计姓 名： 专 业： 继电保护与自动化 班 级： 学 号： 学校指导教师： 余永盛 二一二年七月毕业论文声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文，是本人在老师指导下，进行实践工作所完成的。除文中已经注明引用的内容外，本论文的成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文声明的法律责任由本人承担。 签名： 年 月 日摘要在电力系统中，变电站是输配电系统中的重要组成部分，是电网的主要监控点，是由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。随着经济的发展，城网和农网110kV 变电所的建设迅猛发展，但由于城网和农网自身的特点和其所处的环境，给城网和农网的变电所建设带来了一定困难。因此，如何设计110kV 变电站，是城网和农网建设和改造中需要研究和解决的一个重要课题。本文通过对110kV变电站电气主接线以及变压器的选择进行分析，从而对110kV 变电站部分电气一次设计进行阐述。关键词：110kV 变电站；电气一次设计；电力系统；高压变电站Abstract: in the power system, the substation transmission and distribution system is the important component of the grid is major monitory point, is by the electrical equipment and power distribution network according to certain connection mode, making it from power system has power, through its transformation, distribution, transmission and protect functions, and then will be safe, reliable, economic power transmission to every electrical equipment turned a place. With the development of economy, city nets and 110 kV substation construction of rapid development, but because the city nets and rural its characteristics and its surroundings, to city nets and rural construction of substation brings some difficulties. Therefore, how to design 110 kV substations, is the city nets and rural construction and renovation of need to study and solve an important issue. This article through to 110 kV substation the main electrical wiring and the choice of transformer is analyzed, and the transformer substation of 110 kV electrical part of a design in this paper. Keywords: 110 kV substation; Electrical a design; Electric power system; High voltage substations目录前言5某县城110kV变电站的相关概述5某县城110kV变电站电气一次部分初步设计63.1变电站电气主接线63.1.1变电站电气主接线的概念63.1.2电气主接线的关键因素73.1.3配电装置的选型73.1.4相关电气设备及典型接线方式73.2变压器的选择93.2.1变压器的选择93.2.2主变压器台数的确定103.3无功补偿装置选择113.3.1 无功补偿的目的113.3.2无功补偿装置类型的选择113.4主接线中的设备配置113.4.1隔离开关的选择113.4.2断路器的选择113.5电流、电压互感器的配置113.6高低压配电设计12结语12致谢：13参考文献：14某县城110kV变电站电气一次部分初步设计前言随着我国电力工业迅猛发展，对发电厂（变电所）设计提出了更高的要求。110 kV变电所在国内外都有广泛的设计，情形也各不相同，应按国家规定的基本建设程序进行，本着安全、经济和可靠性原则，满足符合的需求及扩建考虑。如今城网和农网110kV 变电所的建设也迅猛发展起来，但由于城网和农网自身的特点和其所处的环境，给城网和农网的变电所建设带来了一定困难。因此，如何设计110kV 变电站，是城网和农网建设和改造中需要研究和解决的一个重要课题。本文通过对某县城110kV变电站电气主接线以及变压器的选择进行分析，从而对110kV 变电站部分电气一次设计进行阐述。某县城110kV变电站的相关概述、某县城位于某市郊的城乡境内，距市区约20公里，随着生产和经济的不断发展，急需建设一座新变电站向开发区及其周边地区负荷供电。110KV变电站就是为了适应这种情况而建设的市郊中间变电站，在供给周围负荷的同时，也传递部分系统的交换功率。变电站的电压等级为110/35/10KV，设两台主变，变电站最终规模的进出线回路数为： 110kV 4回（其中2回备用） 35kV 6回（其中1回备用） 10kV 11回（其中2回备用）、根据系统运行方式，变电站不是电压枢纽点。没有特殊的调压要求，另外，有部分功率由35KV线路经过变电站送至35KV系统的变电站。、与变电站连接的系统电源共有三个：一个是110KV系统的变电站，一个是110KV火电厂，一个是35KV系统的变电站。、35KV及10KV最大负荷如下两表所示。最小负荷为最大负荷的60%，同时率为0.85，线损率5%，COS=0.85，最大负荷利用小时4500小时。35kV最大负荷表：用户名称负荷（MW）负荷性质线路类型502厂6.4电缆污水厂8.8电缆陈村变5.2电缆大世界游乐场4.2电缆备用（新用户）6.0电缆10kV最大负荷表：用户名称负荷（MW）负荷性质线路类型莱茵小区3.8电缆月亮湾小区5.20电缆百乐娱乐城2.4电缆电视台4.5电缆民生商业区8.5电缆（双回路）兴旺综合市场2.1电缆汽车市场4.3电缆兴和饮食城2.5电缆备用（新用户）4.00电缆某县城110kV变电站电气一次部分初步设计3.1变电站电气主接线3.1.1变电站电气主接线的概念变电站电气主接线是指由变压器、开关、刀闸、互感器、母线、避雷器等电气设备按一定的顺序连接，用来汇集和分配电能的电路，也称为电气一次设备主接线图。3.1.2电气主接线的关键因素接线方案，是根据该变电站的规划及其在系统中的作用最终确定的，主接线方案确定了该变电站的总体规模(包括近期及远期规模)，运行的可靠性、灵活性和经济性，并且对选择电气设备、布置配电装置、拟定保护继电和控制继电的方式影响相当大。所以，处理好各方面的关系是必须的，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。3.1.3配电装置的选型屋内布置和屋外布置是110kV高压配电装置通常采用的布置形式。而普通电器屋内布置、SF6全封闭组合电器(GIS)屋内布置、110kV断路器小车屋内布置这三种形式又是屋内布置的分类。普通电器在屋内布置和110kV 断路器小车屋内布置，其具有基本相同的占地面积，投资也相差不悬殊，在城郊或者污染比较严重的地区多采用普通电器安装在屋内布置。占地最小的是SF6全封闭组合电器(GIS)屋内布置，并且有最好的运行维护，可是也有相对较高的投资，在城市中心或者用地非常紧张的地方较多的采用。屋外中型布置、屋外半高型布置、屋外高型布置又是屋外布置的分类。是将所有电气设备都安装在地面设备支架上，任何电气设备都不会布置在母线，此布置称为屋外中型布置，该布置具有许多优点，例如布置清晰、运行可靠、操作灵活、造价低等优点。将母线与母线隔离开关升高是半高型布置，在升高母线的下方直接布置断路器、电流互感器等设备，从而减少配电装置跨度尺寸，但由于进出线间隔不能合并，增大了横向面积，因此，半高型布置适合于进出线回路多的变电站。将母线与母线隔离开关上下重叠布置称为高型布置，此布置适用于双母线布置。3.1.4相关电气设备及典型接线方式终端变电站和中间变电站是在l10kV 变电站电气主接线设计选择中主要考虑的两个功能的变电站。终端变电站接近负荷中心，在110kV变电站中分为两路进线，将电能分配给低压用户主要是通过两台主变实现；变电站主接线设计应在确保供电可靠性的前提下使得设计规范化、自动化、简单化以及无人化，使得占地面积尽可能的减少，负荷性质是变电站电气主接线选择的依据，除此之外，影响因素还有电气设备特点和上级电网强弱。对于终端变电站高压侧主接线形式主要采用以下三种：单母线接线；内桥接线；线路-变压器组接线。以下分别对这三种方式进行介绍。1）单母线接线。110kV变电站电源进线采用2路接110kV电网，一主一备；单母线方式是用在高压侧主接线，而单母线分段接线方式是用在低压侧主接线。供电可靠，运行灵活是这种接线的主要优势，在l10kV主供电源失电的情况下，恢复供电是以高压备用自投自动进行的。这种方式的缺点是具有较多的高压设备，增大了占地面积，增大了投资。既要具有受电功能，又要承担功率转移的城网变电采用这种接线方式。图1 单母线分段图2）内桥接线。11OkV 变电站电源进线采用2路接110kV电网，内桥接线方式被用在高压侧主接线，单母线分段接线方式是用在低压侧主接线。这种方式，四个回路仅有三台断路器，需要较少的断路器，有较方便的线路的投入和切除，这些都是此方式所具有的优势。其还是存在一定的缺点：具有较差的运行的灵活性和可靠性，较复杂的一、二次运行操作，而且只要变压器发生故障，那么未发生故障的线路也会受到影响。在高压线路运行操作频繁并且不承担电网穿越功率经过的城网变电站这种情况下，比较适合用这种接线方式。图2 内桥接线图3）线路-变压器组接线。110kV 变电站电源进线，采用双电源“T”型接线，线路-变压器组两断路器的形式用于高压侧主接线，单母线分段线接方式用于低压侧。接线简洁，高压设备少、占地少、投资省、继电保护简单，可以以最快速度恢复供电，这些是此种方式的优势。其缺点是在电源失电时，要停一台主变电器，在较短的时间内对部分电负荷限电。对于承担受电功能，没有功率转移任务的城网110kV 变电站比较适合用此种接线方式。图3 变压器组接线图3.2变压器的选择3.2.1变压器的选择若想安装两台以上的变压器，变电站满足以下条件之一即可。(1)存在大量的一级负荷或者虽为二级负荷，但是从保安的角度进行考虑，需要两台以上变压器；(2)在季节性负荷变化较大时；(3)几种负荷较大。变电站要设置专用变压器，需满足以下条件：(1)照明专用变压器应在以下情况下进行设置：第一，质量和灯泡寿命严重被动力合照明采用共用变压器影响时；第二，在电源系统不接地，电气装置外露导电体就地接地系统的低压电网中；(2)专业变压器的设置需满足以下条件：功能需要的某些特殊设备时，或者当季节性的负荷容量较大时；(3)单相变压器的设置需满足以下条件：接线为Y,yn0的变压器，单台单相负荷较大时，或者由单相不平衡负荷引起的中性线电流超过变压器低压绕组额定电流的25：(4)冲击负荷专用变压器的设置需满足电能质量受到较大的冲击性负荷的严重影响。3.2.2主变压器台数的确定在城网变电站中，一般情况会有两台或者更多台变压器配置，如果其中之一发生问题的话，将负荷自动转移到正常运行的变压器。在满足相同的供电能力和供电可靠性的条件下，变电站安装变压器的台数是多少，应该从经济和技术方面根据城区供电条件、运行方式以及负荷性质来考虑。(1)主变总容量。停一台主变压器时，在总负荷不变的前提下，要求仍具有相同的供电能力；(2)占地面积。对于室内而言，节约占地面积是非常重要的，城网变电站位于室内，因此更显示出其重要性，安装两台变压器明显要比安装三台变压器省面积；(3)变压器制造容量限制；(4)配电装置的投资。当采用T接或线路-变压器组接线时，那么线路和电源翻出线间隔需要建立，此会增加投资；当采用高压有断路器的接线时，则SF6路器被采用；(5)短路电流水平。提高变压器单台容量会使得低压侧短路容量也增加，最终使得l10kV配电装置选型的难度大大增加。因此，限制短路电流时应考虑由于变压器容量太大会导致110kV配电装置不能选择轻型设备；(6)变压器投资。两台变压器和三台变压器的选择，主要是需要的总容量不同，两台变压器需要的总容量要比三台变压器需要的总容量要多，但是在投资方面，两者的相差很小。对于两台主变压器和三台主变压器来说，两台主变压器占有较大的优势，表现为占地面积小、运行费用低、投资省等，而且容载比比较大，电网适应能力强。但是实际情况下，城市的发展越来越高端，用电密度也就随着增加，使得变电站的供电可靠性和灵活性有所提高，因此，城网设计时，主要的趋势是三台主变压器。3.3无功补偿装置选择3.3.1 无功补偿的目的无功补偿可以保证电压质量，减少网络中的有功功率的损耗和电压损耗，同时对增强系统的稳定性有着重要意义。3.3.2无功补偿装置类型的选择无功补偿装置可分为两大类：串联补偿装置和并联补偿装置。目前，常用的补偿装置有：静止补偿器、同步调相机、并联电容器。在设计中，为满足用户需求，可以优先选择自动投切式电容器组，或者选择手动调容式电容器组。3.4主接线中的设备配置3.4.1隔离开关的选择110KV 隔离开关选择较为完善的GW4110D/60050 型开关，35KV 户外隔离开关选择GW4 或GW5 型开关。3.4.2断路器的选择一般，110KV 断路器选用单断口磁柱式SF6 断路器，弹簧操动机构；35KV开关选择单断口磁柱式开关；10KV 选用真空开关。在设计中，110 kV 侧断路器的型号可选SW4110/1000。3.5电流、电压互感器的配置（一）在装有断路器和未设断路器的地点（即发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上）均应装设电流互感器。一般，一台半断路器接线中，线路串可装设四组电流互感器；变压器串，当变压器的套管电流互感器可利用时，可装设三组电流互感器。选择电流互感器时，应根据安装地点和安装方式选择其型式，当一次电流较小时，宜优先采用一次绕组多匝式，弱电二次额定电流尽量采用1A，强电采用5A。在设计中，一般宜采用LCWB-110（W）型号的电流互感器。（二）6-220KV 电压等级的每组母线的三组上应装设电压互感器；需检测和监视线路侧有无电压时，出线侧一相上应装设电压互感器；发电机出口应装设两组电压互感器。在设计中，一般宜采用JCC 系列的电压互感器。3.6高低压配电设计根据配电装置的基本要求，在满足经济性和安全性的前提下，对三种不同电压等级的负荷设定了相应的配电装置。1）一级配电设备为动力配电中心，紧靠于降压变压器，其集中安装在企业的变电站，把电能分配给不同地点的下级配电设备； 2）二级配电设备，是动力配电柜（用在负荷比较分散、回路较少的场合）和电动机控制中心（用于负荷集中、回路较多的场合）的统称，它们把上一级配电设备某一电路的电能分配给就近的负荷，则二级配电设备应对负荷提供保护、监视和控制；3）末级配电设备总称为照明动力配电箱，它们远离供电中心，是分散的小容量配电设备。结语对于电力工业的不断发展，电力网络规模逐步扩大，设备日益更新，电网供电可靠性的要求不断改善,