110kv變電站一次電氣部分初步設計

1、110kv變電站一次電氣部分初步設計畢業(yè)設計題目110KV變電站一次電氣初步設計學生姓名譚向飛學號20XX309232專業(yè)發(fā)電廠及電力系統(tǒng)班級20XX3092指導教師陳春海評閱教師完成日期20XX年11月6日三峽電力職業(yè)學院畢業(yè)設計課題任務書課題名稱學生姓名指導教師譚向飛陳春海110kV變電站一次電氣初步設計專業(yè)指導人數(shù)發(fā)電廠及電力系統(tǒng)班號20XX3096課題概述：一、設計任務1.選擇110kV變電站接線形式；2.計算110kV變電站的短路電流；3.選擇110kV變電站的變壓器，高/低壓側(cè)斷路器、隔離開關(guān)、母線、電流互感器、電壓互感器，并校驗。二、設計目的掌握變電站一次電氣設計的計算，能選擇電

2、氣設備。三、完成成果110kV變電站一次電氣接線及設備選擇。I原始資料及主要參數(shù)：1、110kV渭北變所設計最終規(guī)模為兩臺110/10kV主變，110kV兩回進線路，變壓器組接線線，10kV8回饋線，預計每回饋線電流為400A,2、可行研究報告中變壓器調(diào)壓預測結(jié)果需用有載調(diào)壓方式方可滿足配電電壓要求，有載調(diào)壓開關(guān)選用德國MR公司M型開關(guān)，#2主變型號SZ9-40000/110,5X110+32%/,YNd11,Uk%=3、110kV配電裝置隔離開關(guān)GW5-110IIDW/630;斷路器3AP1-FG-145kV,3150A、40kA;復合絕緣干式穿墻套管帶CT2X300/5;中心點隔離開關(guān)GW

3、13-63/630,避雷器HY5W-108/268及中心點/186。4、由八回線路、10kVn段母線設備、變二側(cè)開關(guān)分段以及電容補償。10kV斷路器選用ZN28E-12一體化彈簧儲能操作，支架落地安裝；主變10kV側(cè)及分段隔離開關(guān)用GN22-10G手動操作；10kV線路及電容器隔離開關(guān)用GN19-10Q手動操作；曲線CT兩相式，二組次級繞組，用作測量和保護；電容器回路三相式；變二側(cè)CT三組次級用作測量、縱差、過流及無流閉鎖。參考資料及文獻：1、3110kV高壓配電裝置設計規(guī)范2、35110kV變電所設計規(guī)范3、變電所總布置設計技術(shù)規(guī)程4、中小型變電所實用設計手冊丁毓山主編5、低壓配電設計規(guī)范6

4、、工業(yè)與民用電力裝置的接地設計規(guī)范7、電力工程電纜設計規(guī)范8、并聯(lián)電容器裝置的電壓、容量系列選擇標準設計成果要求：1、說明書：>6000字2、圖紙：A3號1張?zhí)枏執(zhí)枏?、實習報告：字4、論文：字5、其它：按要求提供論文及論文全文電子文檔II起止日期20XX20XX秋季學期第一周進第二周度計第三周劃安第八周排第十周20XX20XX春季學期要求完成的內(nèi)容及質(zhì)量接受畢業(yè)設計任務書，學習畢業(yè)設計要求及有關(guān)規(guī)定。閱讀指定的參考資料及文獻，完成開題報告。上交開題報告，指導教師批閱O完成說明書,指導教師批閱。完成畢業(yè)設計，全部成果交指導教師批閱O畢業(yè)答辯審核批準III第一章主接線的則5主接線設計的基本

5、要求.5主接線的基本接線方隊6110kv電壓側(cè)接線810kv電壓側(cè)接線8第二章變壓器選擇9主變壓器的選擇變壓器容量及臺數(shù)的選擇9主變壓器型式選擇10主電站主變壓器相數(shù)的選擇10主變壓器繞組與結(jié)構(gòu)的選擇11本變電站主要變壓器選擇11第三章短路電流的計12短路電流計算的目的12短路電流計算的一定12短.13第四章高壓電彳擇16電器選擇的一件16工作條件選擇電備17IV環(huán)境條件對設備選響18高壓H擇18高壓斷路器般規(guī)路電流計號設備選一般條按正常氣設擇的影f路器的選的種類18本變電站高壓斷路器選擇19隔離開關(guān)選擇.21隔離開關(guān)的作用21本變電站隔離開關(guān)選擇22致謝24附錄25主接線的基本形式，就是主要

6、電氣設備常用的幾種連接方式，它以電源和曲線為主體。于各個發(fā)電廠或變電站的由線回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯?，為便于電能的匯集和分配，常設置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運行方便，有利于安裝和擴建，下面介紹幾種常用的主接線方式。單母線接線：單母線接線雖然接線簡單清晰、設備少、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電，一般只適用于一臺主變壓器。單母分段：用斷路器，把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引由兩個回路，兩個電源供電。當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電。當一段母線或

7、母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而曲線為雙回時，常使架空線路由現(xiàn)交叉跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建。單母分段帶旁路母線：這種接線方式具有相當高的當高的可靠性和靈活性，廣泛應用于曲線回路不多，負荷較為重要的中小型發(fā)電廠。個半斷路器接線：兩個元件引線用三臺斷路器接往兩組母上組成一個半斷路器，它具有較高的供電可靠性和運行靈活性，任一母線故障或檢修均不致停電，但是它使用的設備較多，占地面積較大，增加了二次控制回路的接線和繼電保護的復雜性，且投資大，一般在超高壓電網(wǎng)中使用。雙母接線：雙目接線有兩組母線，并且可以相互備用。每一電源和曲線的回路，都裝有一臺斷路器，有兩組母線隔

8、離開關(guān)，可分別與兩組母線相連。它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而且檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。但在檢修莫線路的斷路器時，如果不裝設“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。7110kv電壓側(cè)接線本變電站110kV線路有2回，可選擇單元接線或雙母線接線兩種方案，如圖所示。方案一方案二圖110kV電壓側(cè)接線方案方案一優(yōu)點：接線簡單清晰，節(jié)省設備和占地，操作簡便，經(jīng)濟性好。不設發(fā)電機電壓母線，發(fā)電機電壓側(cè)的短路電流減小。缺點:擴大接線的運行靈活性較差。適用范圍：發(fā)電機側(cè)方案二優(yōu)點：運行方式靈活。可以采用將電源和曲線均衡地分配在兩組母線上，母聯(lián)斷路器合閘的雙母線同時運行方式；也可以采用

9、任意一組母線工作，另一組母線備用，母聯(lián)斷路器分閘的單母線運行方式，所在回路均不中斷工作缺點：變更運行方式時，需利用隔離開關(guān)進行倒閘操作，操作步驟較為復雜，本變電站110kV線路有2回，變壓器單元接線雙繞組變壓器組成的單元，斷路器裝于主變壓器高壓側(cè)作為該單元共同的操作和保護電器，在發(fā)電機和變壓器之間不設斷路器，可裝一組隔離開關(guān)供試驗和檢修時隔開之用。比較方案一、方案二，采用方案一更合理。容易由現(xiàn)誤操作，從而導致設備或人身事故。根據(jù)上面所述高壓側(cè)應選用方案一單元接線10kv電壓側(cè)接線8610kV配電裝置曲線回路數(shù)為6回及以上時，可選擇單母線分段接線或單母線帶旁路母線接線兩種方案，如圖所示。方案一可

10、以提供單母線運行、各段并列運行、各段分列運行等運行方式，且便于分段檢修母線，減小母線故障的影響范圍。當任一段母線故障時，繼電保護裝置可使分段斷路跳閘，保證正常母線段繼續(xù)運行。若分段斷路器平時斷開，則當任一段母線失去電源時，可備用電源自動投入裝置使分段斷路器合閘，繼續(xù)保持該母線段的運行。方案二這種接線方式具有相當高的當高的可靠性和靈活性，廣泛應用于曲線回路不多，負荷較為重要的中小型發(fā)電廠或35110KV變電站中。方案一方案二圖10kV電壓側(cè)接線方案方案二為單母線分段帶旁路母線接線，當檢修曲線斷路器時可不停電，因其進行了分段且是斷路器分段，所以當一段母線發(fā)生故障時，可以保證正常段母線不間斷供電，因

11、為設置旁路母線，可以保證I、n類用戶用電要求，同時它結(jié)構(gòu)簡單清晰，運行也相對簡單，便于擴建和發(fā)展。它投資小，費用低，運行可靠性和靈活性比方案一好，可以滿足10kV側(cè)用戶的要求。故10kV側(cè)接線采用方案二。2.變壓器選擇在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設備之一，其擔任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務，同時兼顧電力系統(tǒng)負荷增長情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量選的過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能

12、使變壓器長期在過負荷中運行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因9止匕，確定合理的變壓器容量是變電站可靠供電和網(wǎng)絡經(jīng)濟運行的保證。主變壓器的選擇變壓器容量及臺數(shù)的選擇主變?nèi)萘恳话惆醋冸娬窘ǔ山谪摵?10年規(guī)劃選擇，并適當考慮遠期1015年的負荷發(fā)展，對于城郊變電所主變壓器容量應當與城市規(guī)劃相結(jié)合，從長遠利益考慮，本站應按近期和遠期總負荷來選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量，對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在過負荷能力允許時間內(nèi)，應保證用戶的一級和二級負荷。所以每臺變壓器的額定容量按Sn選擇，即Sn=x=這樣當一臺變壓器停用

13、時，也保證70項荷的供電。于一般電網(wǎng)變電所大約有25%勺非重要負荷，因此采用式Sn來計算主變?nèi)萘繉ψ冸娝ＷC重要負荷來說是可行的。通過計算本變電站可選擇額定容量為40M的主變壓器。為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，電站中一般裝設兩臺主變壓器。當裝設三臺及三臺以上時，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡較復雜，且投資增大，同時也增加了配電設備及用電保護的復雜性，以及帶來維護和倒閘操作的復雜化?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障機率較小，且適用遠期負荷的增長以及擴建，故本變電站選擇兩臺主變壓器完全滿足要求。主變壓器型式選擇主電站主變壓器相數(shù)的選擇主變壓器采用三相或是單相，主要考慮

14、變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。特別是大型變壓器，尤其需要考查其運輸可能性，保證運輸尺寸不超過橋梁、車輛、船舶等運輸工具的允許承載能力。選擇主變壓器的相數(shù)，需考慮如下原則：當不受運輸條件限制時，在330kV及以下的變電站，均應選用三相變壓器。對于500kV變電站，除需考慮運輸條件外，尚應根據(jù)所供電負荷和系統(tǒng)情況，分析一臺變壓器故障或停電檢修時對系統(tǒng)的影響。尤其在建站初期，若主變壓器為一組時，當一臺單相變壓器故障，會使整組變壓器退由，造成全站停電；如10用總?cè)萘肯嗤亩嗯_三相變壓器，則不會造成全站停電。為此，要經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟論證，來確定選用單相變壓器還是三相變壓器。主變壓器繞組與連接

15、方式的選擇1、變電站主變壓器繞組的數(shù)量聯(lián)絡變壓器一般應選用三繞組變壓器，其低壓繞組可接高壓廠用啟動/備用變壓器或無功補償裝置。在具有三種電壓的變電站中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負荷，但在變電站內(nèi)需裝設無功補償設備時，主變壓器宜采用三繞組變壓器。對深入引進至負荷中心、具有直接從高壓降為低壓供電條件的變電站，為簡化電壓等級或減少重復降壓容量，可采用雙繞組變壓器。2、繞組連接方式變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有丫和4,高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體工程來確定。我國110kV及以上電壓，變

16、壓器繞組都采用Y0連接；35kV以下電壓，變壓器繞組都采用連接。本變電站主要變壓器選擇根據(jù)變電站的實際情況，應根據(jù)以下的原則進行選擇：主變得容量一般按變電站建成后510年的規(guī)劃負荷選擇型號空載空載額定容電流損耗量負載損耗阻抗電壓聯(lián)結(jié)組標號根據(jù)電壓網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)和變電站所帶的負荷的性質(zhì)來確定主變的容量，對于有重要用戶的變電站應考慮當一臺主變停運時其余變壓器在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)應保證用戶的一級和二級的負荷，對一般性變電站，一臺機停用時，應使其余變壓器保證全部負荷的70%80%同級電壓的降壓變壓器容量的級別不宜過多，應系列化，標準化對于大城市市郊的一次變電站，在中低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，變電

17、所以裝設兩臺變壓器為宜所以應選容量為40000KVA的主變壓器SZ>40000/11011SZ9-40000/11040000%YN,yn0,d11表主變壓器技術(shù)參數(shù)3.短路電流的計算電力系統(tǒng)正常運行的破壞多半是短路故障引起的。發(fā)生短路時，系統(tǒng)從一種運行狀態(tài)劇變到另一種運行狀態(tài)，并伴隨產(chǎn)生復雜的暫態(tài)現(xiàn)象。短路是電力系統(tǒng)的嚴重故障。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地發(fā)生通路的情況。6在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相短路。其中，三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，在各

18、種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機會最少。但三相短路情況最嚴重，破壞最大，應給以足夠的重視。因此，我采用三相短路來計算，以此為依據(jù)選擇和檢驗電氣設備，以保證其安全可靠。短路電流計算目的在選擇電氣設備時，選擇有足夠機械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設備，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、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，以此為依據(jù)。在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定莫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。7為了合理配置各種繼電保護方式和進行整定計算、接地裝置的設計等，必須對電力系統(tǒng)網(wǎng)絡中發(fā)生的各種

19、短路進行計算和分析。在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對地的安全距離。短路電流計算的一般規(guī)定12驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃。確定短路電流計算時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作用的異步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按

20、三相短路驗算。短路電流計算三相短路電流計算在最大運行方式下對三相短路的情況進行計算1、畫由計算電路圖，如圖所示。本設計取基準容量Sj=100MVAUj=Up基準電壓115kV計算阻抗圖圖(a)標么值：線路阻抗：Xd1110kV短路母線正序阻抗：Xd2Xd1413主變阻抗：Xd3'計算過程：基準值：Ud00Sj100Sc40110kV側(cè)基準容量Sj100MVA基準電壓Uj115kV基準電流Ij錯誤！未找到引用源?；鶞首杩筙j錯誤！未找到引用源。10kV側(cè)基準容量Sj=100MVA基準電壓Uj=基準電流Ij錯誤！未找到引用源。110kV側(cè)短路：次暫態(tài)短路電流有效值的標么值I錯誤！未找到引用

21、源。次暫態(tài)短路電流有效值I''IIj穩(wěn)態(tài)短路有效值II沖擊短路電流有效值IchI12(KC1)2Kc取，可得所以Ich沖擊短路電流峰值IchI2KcKc取，可得Ich所以Ich短路容量S3UjI2872MVA10kV側(cè)短路：次暫態(tài)短路電流有效值的標么值I錯誤！未找到引用源。=錯誤！未找到引用源。次暫態(tài)短路電流有效值IIIj穩(wěn)態(tài)短路有效值II沖擊短路電流有效值Ich=I"12(Kc1)2Kc取，可得Ich所以Ich沖擊短路電流峰值IchI2KcKc取，可得Ich所以Ich短路容量S3UjI18048336MVA計算結(jié)果：14短路點基準基準基準次暫穩(wěn)態(tài)沖擊沖擊短路容量電壓

22、電流態(tài)短短路短路短路容量路電電流電流電流流有有效有效峰效值值值值SUI”I錯誤！Ichi”jjIjchSMVAKVKAKA未找到KAKAMVA引用源。KAK1（110KV1001152872短路點）K2（10KV100336短路點）154.高壓電器設備選擇選擇正確的電器是保證電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，盡量采用新技8術(shù)，并注意節(jié)省投資。電氣設備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定，使所選的電器能在長期工作的條件下及發(fā)生過電壓、過電流的情況下能保持正常運行。電器選擇的一般

23、條件（1）電器選擇的原則：應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓等情況下的要求；應按當?shù)丨h(huán)境條件校核；應力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理；選擇導體時應盡量減少品種；擴建工程應盡量使新老電器的型號一致；選用的新品，均應具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。（2）電器選擇的技術(shù)條件：電壓：所選電器和電纜允許最高工作電壓Vymax不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運行電壓Vgmax即VymaxAVgmax一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當額定電壓在220kV及以下時為，而實際電網(wǎng)運行的Vgmax一般不超過。電流：導體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度Q0下，導體和電器的長期允許電流Iy應不小于該回路的最大持續(xù)工作電

24、流Igmax,即Iy>Igmax于變壓器在電壓降低5%時由力保持不變，故其相應回路的Igmax按當?shù)丨h(huán)境條件校核：當周圍環(huán)境溫度Q和導體額定環(huán)境溫度Q0不等時，其長期允許電流IyQ可按下式修正：16畢業(yè)設計題目110KV變電站一次電氣初步設計學生姓名譚向飛學號20XX309232專業(yè)發(fā)電廠及電力系統(tǒng)班級20XX3092指導教師陳春海評閱教師完成日期20XX年11月6日三峽電力職業(yè)學院畢業(yè)設計課題任務書課題名稱學生姓名指導教師譚向飛陳春海110kV變電站一次電氣初步設計業(yè)指導人數(shù)發(fā)電廠及電力系統(tǒng)班號20XX3096課題概述：一、設計任務1.選擇110kV變電站接線形式；2.計算110kV變

25、電站的短路電流；3.選擇110kV變電站的變壓器，高/低壓側(cè)斷路器、隔離開關(guān)、母線、電流互感器、電壓互感器，并校驗。二、設計目的掌握變電站一次電氣設計的計算，能選擇電氣設備。三、完成成果110kV變電站一次電氣接線及設備選擇。I原始資料及主要參數(shù)：1、110kV渭北變所設計最終規(guī)模為兩臺110/10kV主變，110kV兩回進線路，變壓器組接線線，10kV8回饋線，預計每回饋線電流為400A,2、可行研究報告中變壓器調(diào)壓預測結(jié)果需用有載調(diào)壓方式方可滿足配電電壓要求，有載調(diào)壓開關(guān)選用德國MR公司M型開關(guān)，#2主變型號SZ9-40000/110,5X110+32%/,YNd11,Uk%=3、110kV配電裝置隔離開關(guān)GW5-110IIDW/630;斷路器3AP1-FG-145kV,3150A、40k