课程设计说明书戴翔.doc

摘要 随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越来全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。 变电所是电力系统的一个重要组成部分，由电气设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他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。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的坚实、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。 110KV变电所属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。 电力技术高新化、复杂化的迅速发展，使电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。 关键字：变电所；电气设备；配电网络；负荷；功率 目录1前言.12变电所概况. . 3 3电气主接线.64心得体会.11 1.前言 1.1发展概况 变电所是电力系统的重要组成部分，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。变电所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所的建立促使变电所建筑结构和设计不断地改进和发展。变电所结构的改进、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、使火电厂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所的主要环节，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。随着变电所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所二次系统，继而实现“无人值班”变电所已成为电力系统新的发展方向和趋势。1.1 选题目的 我选择设计本课题，是对自己已学知识的整理和进一步的理解、认识，学习和掌握变电所电气部 分设计的基本方法，培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。电力工业的迅速发展，对变电所的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平，综合应用所学理论知识，开拓思路，锻炼独立分析问题及解决问题的能力。 1.2 背景和意义 110KV区域降压变电所是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节，所以做好110KV变电所的设计是我国电网建设的重要环节。在目前的电网建设中，尤其是在110KV变电所的建设中，土地、资金等资源浪费现象严重，存在重复建设、改造困难、工频电磁辐射、无线电干扰和噪声等环保问题、电能质量差等问题已成为影响高压输变电工程建设成本和运行质量的重要因素。这已经违背了我国的可持续发展战略。所以110KV变电所需要采用节约资源的设计方案,要克服通信干扰和噪声、既要保证电能质量和用电安全等问题，同时还要满足以后电网改造简单、资源再利用率高的要求。 110KV变电所的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证保护环境、节约资源、易于实现自动化设计方案。在这种要求下，110KV变电所电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小已是大势所趋。因而，110KV变电站应从电力系统整体出发,力求电气主接线简化,配置与电网结构相应的保护系统，采用紧凑布置、节约资源、安全环保的设计方案。基于此，我以节约资源、保护环境、设计高安全、高质量的110KV变电所为目的，从电源设置、主接线形式确定、设备选择和配电装置布置等方面提出了新的设计思路。 2.变电所概况 2.1工程概况 根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电所的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110KV，10KV以及站用电的主接线，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，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，然后根据短路电流及冲击电流进行相关的校验，从而完成了110KV电气一次部分的设计，并力求在可靠性的前提下，做到运行操作简便，运行灵活，经济合理。2.2变电所位置分 待建的城中110KV降压变电所在城市近郊并向加工厂、机械厂、棉纺厂、药棉厂、水厂、化工厂 供电。110KV进线2回，在10KV侧有10回出线，则可以看出这所变电所是一所普通的终端变电所，在电力系统中的作用不是很重要，只是对周边负荷供电。变电所的选址一般要求地势平坦且交通方便，以便施工和设备的运输。本变电所占地面积3720平方米。系统至城中变110KV母线的短路容量为3984MVA.。 2.3负荷计算 变电所进行电力设计的基本原始资料是根据各用电负荷所提供，但往往这些统计是不齐全的，所以在设计时必须考虑5到10年的负荷增长情况并如何根据这些资料正确估计变电所所需要的电力、电量是一个非常重要的问题。负荷计算直接影响着变压器的选择，计算负荷是根据变电所所带负荷的容量确定的，预期不便的最大假想负荷1 。这个负荷是设计时作为选择变电所电力系统供电线路的导线截面，母线的选择，变压器容量，断路器，隔离开关，互感器额定参数的依据。计算方法：根据原始材料给定的有功功率P、功率因素cosj，求出无功功率。2.4变压器的选择 变电所主变压器容量一般应按5-10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。对于重要变电所应考虑以1台主变压器停运时其余变压器容量在计及负荷能力允许时间内，应满足类及类负荷的供电2 。对于一般变电所，当一台主变停运时，其余变压器的容量应能满足全部负荷的70%-80%，在目前实际的运行情况变电所中一般均是采用两台变压器互为暗备用并联运行。变压器容量首先应满足在CS下，变压器能够可靠运行。 变压器除满足以上要求外还需要考虑变电所发展和调整的需要，并考虑5-10年的规划，并留有一定的裕量并满足变压器经济运行的条件。 根据现实运行的经验，一般是采用两台变压器互为备用。对于两台互为备用并联运行的变压器，变电所通常采用两台等容量的变压器，单台变压器容量视它们的备用方式而定： 暗备用：两台变压器同时投入运行，正常情况下每台变压器各承担负荷的50%，此时，变压器的容量应按变压器最大负荷的70%选择，其有显著的优势：1.正常情况下，变压器的最大负荷率为70%，符合变压器经济运行并留有一定的裕量。2.若一台变压器故障，另一台变压器可以在承担全部最大负荷下（过负荷40%）继续运行一段时间3 。这段时间完全有可能调整生产，切除不重要负荷，保证重要负荷的正常供电。这种暗备用的运行方式具有投资省，能耗小的特点，在实际中得到广泛应用。明备用：一台变压器工作，另一台变压器停止运行作为备用。此时，两台变压器按最大负荷时变压器负荷率为100%考虑，较暗备用能耗大，投资大，故在实际中不常采用。 变压器选择方法：根据负荷计算出的cS，由于采用两台变压器互为暗备用并联运行，单台变压器容量按70%CS选择，并考虑5-10年规划，留有15%的发展余地=考虑两台主变压器互为暗备用，单台容量按计算容量CS的70%选择。考虑5-10年的计算规划并留有一定的裕量 。 3.电气主接线设计 电力系统是有发电厂，变电所，线路及用户组成。变电所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，而主接线代表了变电所的电气部分的主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电所设计的首要部分。关系着电力系统的安全和稳定，灵活经济运行。由于电能生产的特点是：发电，变电，输电，用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏也影响工、农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性问题，必须在满足国家有关技术经济政策的前提下正确处理好各方面的关系，全面分析有关因素，力求使其技术先进，经济合理，安全可靠。同时，主接线是保证电网安全可靠，经济运行的关键，是电气设备布置，选择自动化水平和二次回路设计的原则和基础。 3.1设计原则 应根据变电所在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根 据规划容量，本期建设规模，输送电压等级，进出线回路数，供电负荷的重要性，保证供电平衡，电力系统线路容量，电气设备性能和周围环境及自动化规划与等级条件确定，应满足可靠性、灵活性、经济性的要求。 3.2方案比较 方案一：110KV采用带母线型内桥接线，10KV采用带有母联断路器的双母线接线型式，母联断路 器和桥联断路器均带有备用电源自动投入装置。 方案二：110KV采用单母线分段，10KV侧采用单母线分段和带专用旁路断路器的旁路母线接线型式。单母线分段用断路器进行分段，这种接线方式可以提高可靠性和灵活性，对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电。当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电。根据实际的运行经验，两母线同时故障的几率很小，可以不予考虑。对110KV等级进出线回数为3-4回时可以采用此接线方式，本设计变电所110KV进线为两回。 110KV带母线型内桥接线方式用于两台变压器进出线回路为两回的情况。由于本变电所的容量不是很大，根据运行经验可以知道，变压器的故障率很小，且不经常切换，并通过桥联断路器将两母线和变压器联系起来。内桥接线在线路的切除或投入时，不影响其余回路的工作，且操作简单。虽然其在切入或投入变压器时，要使相应的线路停电，并考虑复杂。但由于现实中变压器的故障率很小且不经常切换，所以不予考虑。虽然单母线分段较内桥接线操作较为方便，灵活，但其增加了两台高压断路器的投资。内桥接线的可靠性也比较高，对于本设计的变电所已经足够。从本次设计的变电所的地位可知，该变电所是一般的变电所，且是一个向负荷供电的终端变电所。因此可靠性要求不是极高，所以内桥接线可以满足要求。故110KV本设计采用内桥接线。 断路器经长期运行和切断数次断路电流，都需要进行检修，为了能使采用单母线分段或双母线的配电装置检修断路器时，不致中断该回路供电，可增设旁路。方案二中采用了单母线分段带专用旁路母线的接线，从给定的原始资料可以知道，本变电所的出线回路为10回，由于回路数较多则可以考虑架设专用的旁路母线。该接线方式的优点有：其提高了供电的可靠性性和灵活性，并可以通过旁路母线在保证向负荷不间断供电的情况下检修出线上的断路器。但这种接线一旦母线故障，有50%的停电率，这种接线增加了一格旁路断路器的投资，并且在检修断路器时其倒闸操作繁琐，根据长期的运行经验可以知道，变电所，发电厂出现的事故，多数是由人为误操作所致。单母线分段带旁路的接线出现误操作的几率很大，所以本设计不予采纳。10KV采用带有母联断路器的双母线接线的分析： 由原始资料出线10回，maxT=5000h 则可以知道：负荷对供电的可靠性要求比较高。双母线接线有两组母线，并可以互为备用。每一电源和出线都装有一台断路器，并有两组母线隔离开关，分别与两组母线相连，两组母线则通过母联断路器进行联系起来。双母线接线较单母线接线具有更高的可靠性和灵活性。其有显著的特点： 1.供电可靠通过两组母线的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断。一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开隔离开关所属的一条线路与此隔离开关相连的该组母线其他电路则可以通过另一母线继续运行。如：欲检修工作母线，则把全部电源倒在另一母线上。其操作步骤是：先合上母联断路器两侧的隔离开关， 再合上母联断路器，向备用母线充电至两组母线等电位，为保证供电不中断，先合上备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上的隔离开关，完成母线切换后再断开母联断路器及其两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。 2.调度灵活：各个电源和负荷可以任意分配到任一母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要，通过倒闸操作可以组成各种运行方式：1.当母联断路器断开，一组母线工作，另一母线作为备用，相当于单母线运行。2.两组母线同时工作，并通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，这是目前采用最广泛的运行方式，它的继电保护相对较简单。 有时为了系统需要，亦可以将母联断路器断开（处于热备用状态）两组母线同时运行，此时这个变电所相当于分裂为两个电厂向各负荷送电，这种运行方式常用于最大运行方式时，以限制断路电流。根据调度的需要，双母线还可以完成一些特殊的功能。如：母联与系统进行同期或解列操作，个别回路要进行单独试验时，可以将该回路单独接到备用母线上运行，当线路利用短路方式熔冰时，亦可以将备用母线作为熔冰母线不影响其他回路工作。 双母线接线的运行方式则可以根据实际的需要进行选择，其运行的灵活性远比单母线分段带旁路母线的高，这亦是本设计采用双母线接线的一个原因。 3.扩建容易：在扩建时可以向双母线左右两方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中不会造成其他回路的停电。 由于双母线具有较高的可靠性且应用广泛，其继电保护也相对简单，继电保护对线路部分主要是保护母线，并根据实际长期的运行经验，双母线同时故障的几率很小，所以不予考虑双母线同行停运的可能性。 方案一：使用110KV高压断路器3台，110KV高压隔离开关8台，SFZ916000/110型变压器，10KV等级断路器13台，隔离开关36台，双母线。 方案二：使用110KV高压断路器5台，110KV高压隔离开关10台，SFZ916000/110型变压器，10KV等级断路器14台，隔离开关39台，单母线分段，一组旁路母线。由此可以知道，方案的得投资较省，经济性较好。 综合可靠性，灵活性和经济性三方面，从以上的分析可以知道，方案一具有很显著的优势，所以本次设计的电气主接线选择方案一4心得体会 本次设计建设一座110KV降压变电站，运用所学到的理论知识，通过对原始资料的分析和短 路计算，掌握变电所的电气主接线方案的选择，主要电气设备的选型。主变压器台数、容量及型号的选择，以及各种保护的确定等。确定最终该110KV变电所电气主