課程設計11010kv變電所設計

1、 110/10KV 變 電所課程設計 目 錄1 緒論22選擇主接線方案33主變壓器的選擇44主接線方案經(jīng)濟技術(shù)比較55 站用主接線方案的確定76 短路電流的計算97 主要電氣設備的選擇148電氣主接線19參考書目20結(jié)束語201緒論變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用?，F(xiàn)在，我國電力工業(yè)已經(jīng)進入了大機組、大電廠、大電網(wǎng)、超高壓、自動化、信息化發(fā)展的新時期。隨著我國經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，電網(wǎng)的規(guī)模越來越大，電壓越來越高，電網(wǎng)調(diào)度、安全可靠供電要求以及經(jīng)濟運行和管理水平都形成了一種新的格局。利用微機實施監(jiān)控取代常規(guī)

2、的控制保護方式，實現(xiàn)變電所的綜合自動化，進而施行無人值班，已成為各級電力部門的共識。在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設中不僅中低壓變電所采用了自動化技術(shù)實現(xiàn)無人值班,而且在110kV及以上的超高壓變電站建設中也大量采用自動化新技術(shù),從而大大提高了電網(wǎng)建設的現(xiàn)代化水平,增強了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可能性,降低了電站建設的總造價,這已經(jīng)成為不爭的事實,也是目前變電所建設的主要模式?？梢姡冸娝C合自動化技術(shù)取得了長足的進展，同時已成為我國電力工業(yè)推行技術(shù)進步的重點之一。如何合理的設計一個變電所，使之在技術(shù)上、管理上適應電力市場化體制和競爭需要，促使電網(wǎng)互聯(lián)范圍的不斷擴大，是這次設計的主要目的。此次設計的關鍵的問

3、題是合理確定變電所主接線方案。變電所主接線方案的確定，對電氣主接線的基本要求包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三個方面，即對變電所一次主接線要求供電可靠、調(diào)度靈活、操作方便、檢修安全、擴建方便、投資省、年運行費小、占地面積小等。因此，我們在設計中選出2-3個方案，經(jīng)過計算比較選出最合適的既可靠又經(jīng)濟的方案。負荷計算、短路電流計算也非常重要，用于選擇主變的容量和臺數(shù)、導線型號和截面，使各設備能夠安全可靠的擔負起變換和分配電能的作用，降低能耗標準，提高能源利用率。短路電流計算，必須確定幾個短路點，近似的進行計算來驗證該主接線及主變的可靠性。同時進行防雷保護有效接地，選擇繼電保護計量裝置配置，以確保人員及設

4、備安全。2電氣主接線的設計1主接線的設計原則和要求變電站電氣主接線是指變電站的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成輸配電任務。變電站的主接線是電力系統(tǒng)接線組成中一個重要組成部分。主接線的確定，對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟運行及變電站電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方法的擬定將會產(chǎn)生直接的影響。電氣主接線的設計是發(fā)電廠或變電所電氣設計的主體，它與電力系統(tǒng)、電廠動能參數(shù)、待建變電所基本原始資料以及電廠運行可靠性、經(jīng)濟性要求有密切的關系，并對電氣設備選擇和布置、繼電保護和控制方式有較大的影響。因此，主接線設計必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠或變電所的具體情況，全面分析有關影響因

5、素，正確處理它們之間的關系，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟比較，合理選擇方案。本所主接線的設計 設計步驟（1）擬定可行的主接線方案：根據(jù)設計任務書的要求，在分析原始資料的基礎上，擬訂出若干可行方案，內(nèi)容包括主變壓器形式、臺數(shù)和容量、以及各級電壓配電裝置的接線方式等，并依據(jù)對主接線的要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)、缺點，保留幾個技術(shù)上相當?shù)妮^好方案。（2）對幾個方案進行全面的技術(shù)，經(jīng)濟比較，確定最優(yōu)的主接線方案。（3）繪制最優(yōu)方案電氣主接線圖。初步方案設計在設計電氣主接線時，要使其滿足供電可靠性、運行的靈活性和經(jīng)濟性等項基本要求。(1)可靠性:供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。電氣主接線也必須滿足這個要求。衡

6、量主接線運行可靠性的標志是:斷路器檢修時，能否不影響供電。線路、斷路器或母線故障時，以及母線檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電范圍的大小和時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。變電所全部停電的可能性（應盡量避免）。(2)靈活性:調(diào)度靈活，操作簡便。 檢修安全。 擴建方便。(3)經(jīng)濟性:投資省，主接線應簡單清晰，以節(jié)約一次設備投資為主。占地面積小。電能損耗少。 本變電所主接線方案的確定方案1：采用單母線接線優(yōu)點：接線簡單清晰、設備少操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關等）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關分段，但當一段母線

7、故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后才能恢復非故障段的供電。適用范圍：一般適用于一臺發(fā)電機或一臺變壓器的110-220KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回。方案2：采用單母線分段接線優(yōu)點：1）用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。2）當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點：1）當一段母線或母線隔離開關故或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。2）當出線為雙回路時，常使架空線路出線交叉跨越。3）擴建時需向兩個方向均衡擴建。適用范圍：一般認為單母線分段接線應用在610kV，

8、出線在6回及以上時，每段所接容量不宜超過25MW；用于3566kV時，出線回路不宜超過8回；用于110220kV時，出線回路不宜超過4回。選擇結(jié)果根據(jù)本次設計的具體情況及終端變電所在可靠性、靈活性的基礎上力求經(jīng)性原則，參照上述方案，選擇如下：10kV側(cè)：采用單母線分段接線3.變電站主變壓器及所用變的選擇 主變壓器的選擇在各種電壓等級的變電站中，變壓器是主要電氣設備之一，其擔負著變換電壓，進行電力傳輸?shù)闹匾蝿铡４_定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡經(jīng)濟運行的保證。因此，在確保安全可靠供電的基礎上，確定變壓器的經(jīng)濟容量，提高網(wǎng)絡的經(jīng)濟運行素質(zhì)將具有明顯的經(jīng)濟意義。變壓器臺數(shù)和容量的選擇直

9、接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應依據(jù)電力系統(tǒng)5-10年的發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。選擇主變壓器型式時，應考慮以下問題：相數(shù)、繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)、 繞組接線組別（在電廠和變電站中一般都選用星型、三角形接線）、調(diào)壓方式、 冷卻方式。 主變壓器臺數(shù)的選擇經(jīng)綜合考慮，由于有兩回110KV進線，因此經(jīng)過討論認為選用兩臺變壓器較為合適。主變壓器容量的選擇(1) 主變壓器的臺數(shù)和容量，應根據(jù)地區(qū)供電條件、負荷性質(zhì)、用電容量和運行方式等綜合考慮確定。(2) 主變壓器容量一般按變電所、建成后510年的

10、規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期的負荷發(fā)展。對于城網(wǎng)變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結(jié)合。(3) 在有一、二級負荷的變電所中宜裝設兩臺主變壓器，當技術(shù)經(jīng)濟比較合理時，可裝設兩臺以上主變壓器。如變電所可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得跔容量的備用電源時，可裝設一臺主變壓器。(4) 裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應小于70%的全部負荷，并應保證用戶的一、二級負荷。(5)當一臺事故停用時，另一臺變壓器事故過負荷能力查表得出過負荷倍數(shù)為1.3，允許時間為2小時。主變相數(shù)及接線組別的選擇（1）主變相數(shù)的選擇根據(jù)選擇主變相數(shù)所應考慮的原則：在運輸條件不受限制時，330kV及以下的

11、變電所均應選三相變壓器。此次設計110/10KV變電所選擇的是三相雙繞組變壓器。（2）主變繞組數(shù)的確定。此變電所為110/10KV兩個電壓等級的變電所,因此主變壓器應選雙繞組變壓器。 （3）主變接線組別的確定。本次設計電壓等級為110kV、10kV降壓變電所，由于本地區(qū)電網(wǎng)考慮供電的可靠性（負荷均為重要負荷）,35kV及以下電網(wǎng)采用不接地或采用小電流接地方式，所以主變采用Y /d連接組別。結(jié)論根據(jù)該變電所的原始資料、選擇主變壓器的原則，從對用戶供電可靠、保證電能質(zhì)量等方面考慮，本次設計選用兩臺主變壓器，型號為SFP-120000/110型 。選定的主變型號、參數(shù)見表2-1：表2-1主變壓器參數(shù)

12、表額定容量高壓空載電流低壓連接組阻抗電壓（%）120000KVA110KV0.8%10.5KVY/d10.54 短路電流的計算短路電流短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定的最大電流。造成短路的主要原因是電氣設備的絕緣損壞、誤操作、雷擊、過電壓等。短路電流計算的目的（1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。（2）在選擇電器設備時，為了保證設備在正常運行和故障下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。（3）在設計戶外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線

13、的相間和相對地的安全距離。（4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。接地裝置需根據(jù)短路電流進行設計。短路電流計算的一般規(guī)定（1）、計算的基本情況1）電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行。2）所有同步電機都有自動調(diào)整勵磁裝置。3）短路發(fā)生在短路電流為最大的瞬間。4）所有電源的電動勢相位相同。5）應考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。（2）、接線方式計算短路電流，確定變電所的接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（最大運行方式）。（3）、計算容量應該按工程所規(guī)定的容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃，一般取工程建成后的510年。（

14、4）、短路種類一般按照三相短路計算。（5）、短路計算點在正常接線方式時，通過設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。在變電所短路電流計算中，一般取變壓器高、低壓側(cè)母線為短路點，計算三相短路電流。（6）、短路計算方法1) 選擇短路電流計算點。2) 繪制等值網(wǎng)絡，并將各元件電抗同意編號。3) 簡化等值網(wǎng)絡。利用星、角變換進行網(wǎng)絡簡化。4) 求計算電抗。5) 由運算曲線查出各電源提供的短路電流周期分量的標幺值。6) 計算容量為無窮大的電網(wǎng)提供的短路電流周期分量的標幺值。7) 計算短路電流周期分量有名值和短路容量。8) 計算短路電流沖擊值。（7）、短路電流計算結(jié)果如圖任意選擇a，b兩點為短路點：圖

15、 變電所等效網(wǎng)絡a點短路電流的計算做短路點a的等效網(wǎng)絡如圖.1圖.1 短路點a的等效網(wǎng)絡 變壓器阻抗：做轉(zhuǎn)移阻抗等效變換圖如圖4.1.2.2所示：圖.2 短路點a的轉(zhuǎn)移阻抗圖由圖知轉(zhuǎn)移阻抗： 所以有 ： b點短路電流的計算做短路點b的等值網(wǎng)絡如圖4.1.2.3所示圖.3 短路點b的等值網(wǎng)絡最大短路點取b點，其沖擊電流：5母線的選擇與校驗母線的選擇為了保證供電系統(tǒng)的安全可靠、優(yōu)質(zhì)及經(jīng)濟運行，母線選擇時必須滿足下列條件：導線及母線在通過正常最大負荷電流即線路計算時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度，即應使允許載流量不小于通過相線的計算電流,即導線(母線)截面的選擇可按長期允許電流或

16、經(jīng)濟電流密度來選擇.對年負荷利用小時數(shù)超過5000,傳輸容量大,長度在20m以上的導體,如發(fā)電機、變壓器的連接導線,其截面積一般按經(jīng)濟電流密度來選擇,而匯流母線通常在正常運行方式下,傳輸容量不大,可按長期允許電流來選擇。按經(jīng)濟電流密度選擇導線的截面，由于，查表。 10KV側(cè)按的SFP-120000/10型變壓器的額定電壓選擇，則變壓器的額定電流：查有關手冊，選用截面為的槽型母線，母線熱穩(wěn)定校驗短路切除時間：周期電流熱效應：短路電流熱效應：短路前母線工作溫度：=查表得滿足熱穩(wěn)定要求的母線最小截面所選母線截面，滿足熱穩(wěn)定要求。母線動穩(wěn)定性 ，硬鋁最大允許用應力為:,流過母線的最大沖擊電流作用在母線

17、上最大電動力及相間應力母線條襯墊間的臨界距離因為，所以母線動穩(wěn)定。6斷路器的選擇與校驗斷路器型式的選擇，除需滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還考慮便于安裝調(diào)試和運行維護，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后才能確定。真空斷路器、SF6斷路器在技術(shù)性能和運行維護方面有明顯優(yōu)勢，深受用戶歡迎，是發(fā)展方向。根據(jù)如下條件選擇斷路器：電壓：電流：初選斷路器型號線路的最大長期工作電流：根據(jù)，及布置要求，查附錄二初選型號為 型斷路器，其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為：，額定開斷電流，動穩(wěn)態(tài)電流熱穩(wěn)定電流（及時間）固有分閘時間,燃弧時間確定短路計算點及相應短路電流短路熱穩(wěn)定計算時間 ：短路切斷計算時間 ： 校驗開斷能力因為故 所以滿足要求.校驗

18、動穩(wěn)定 滿足要求校驗熱穩(wěn)定因為 所以可不計非固期分量的發(fā)熱影響 滿足要求。以上表明，選用型斷路器可滿足要求7隔離開關的選擇隔離開關是高壓開關的一種，因為沒有專門的滅弧裝置，所以不能切斷負荷電流和短路電流。但是它有明顯的斷開點，可以有效的隔離電源，通常與斷路器配合使用。隔離開關型式的選擇，其技術(shù)條件與斷路器相同，應根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素進行綜合的技術(shù)經(jīng)濟比較，然后確定。其選擇的技術(shù)條件與斷路器選擇的技術(shù)條件相同。隔離開關與斷路器相比，額定電壓、額定電流的選擇及短路動、熱穩(wěn)定的項目相同。但由于隔離開關不用來接通和切斷短路電流，故無需進行開斷電流和短路關合電流的校驗。由 查手冊，選用型隔離開關可以滿足要求。其 所以滿足要求變電所主要一次設備清單：設備名稱設備個數(shù)設備型號隔離開關22個GN1010T/6000斷路器15個SN410G/6000主變壓器3SFP120000/110備用變壓器1SFP120000/110變電所電氣主接線圖(2回進線，22回出線)參考書目：（1） 變電所設計技術(shù)規(guī)程、電力工程設備手冊（2）電力工程電氣設計手冊電氣一次部分（3）導體