110KV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——110KV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)

110KV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

目錄

1主變壓器的確定…………11.1主變壓器臺(tái)數(shù)的確定…………………11.2調(diào)壓方式的確定………11.3主變壓器容量的確定…………………12電氣主接線的確定………32.1接線選擇的主要原則…………………32.2電氣主接線的一般要求………………42.3擬定主接線方案………42.4主接線方案的可靠性比較……………82.5主接線方案的靈活性比較……………92.6主接線方案的經(jīng)濟(jì)性比較……………92.7主接線方案的確定……………………103短路電流計(jì)算……………113.1短路電流計(jì)算的目的…………………113.2短路電流計(jì)算的一般規(guī)定……………123.3短路電流計(jì)算…………124設(shè)備的選擇與校驗(yàn)………184.1設(shè)備選擇的原則和規(guī)定………………184.2導(dǎo)線的選擇和校驗(yàn)……………………20

1

4.3斷路器的選擇和校驗(yàn)………………264.4隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)………………294.5互感器的選擇及校驗(yàn)…………………314.6避雷器的選擇及校驗(yàn)…………………355屋內(nèi)配電裝置設(shè)計(jì)………365.1配電裝置的設(shè)計(jì)要求…………………365.2配電裝置的選型、布置………………386防雷及接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………396.1防雷系統(tǒng)………………396.2變電所接地裝置………417變電所總體布置…………417.1總體規(guī)劃………………417.2總平面布置……………428結(jié)論………………………43

2、變電所主接線的選擇應(yīng)考慮電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，還應(yīng)滿足電網(wǎng)出故障時(shí)應(yīng)處理的要求。

3、各種配置接線的選擇，要考慮該配置所在的變電所性質(zhì)，電壓等級(jí)、進(jìn)出線回路數(shù)、采用的設(shè)備狀況，供電負(fù)荷的重要性和本地區(qū)的運(yùn)行習(xí)慣等因素。

4、近期接線與遠(yuǎn)景接線相結(jié)合，便利接線的過(guò)程。5、在確定變電所主接線時(shí)要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

2.2電氣主接線的一般要求

1、應(yīng)按電源狀況、負(fù)荷性質(zhì)、容量大小及鄰近變配電所聯(lián)系等因素確定主接線型式。力求簡(jiǎn)單可靠，維護(hù)便利，使用靈活，便于發(fā)展。

2、架空進(jìn)線避雷器設(shè)在靠近變壓器的架空進(jìn)線處；電纜進(jìn)線的避雷器設(shè)在進(jìn)線開關(guān)后的母線上。

3、一段母線設(shè)一組電壓互感器。當(dāng)分段的單母線在正常運(yùn)行時(shí)不為分段，亦可僅設(shè)一組電壓互感器。

4、設(shè)在母線上的電壓互感器及避雷器可合用一組隔離開關(guān)。5、按供電公司要求必需設(shè)置高壓計(jì)費(fèi)時(shí)，則必需在計(jì)費(fèi)處裝設(shè)電流互感器及電壓互感器專柜。

6、在所以進(jìn)出線回路上按指示計(jì)量、繼電保護(hù)的要求裝設(shè)電流互感器。

7、在電源進(jìn)線上應(yīng)裝設(shè)帶電指示裝置。若采用真空斷路器時(shí)，為防止操作過(guò)電壓，應(yīng)在供電變壓器的10-35KV線路上裝設(shè)阻容吸收器或氧化鋅避雷器。

2.3擬定主接線方案

主接線的基本形式，概括地可分為兩大類：

4

1、有匯流母線的接線形式：?jiǎn)文妇€、單母線分段、雙母線、雙母線分段、增設(shè)旁路母線或旁路隔離開關(guān)。

2、無(wú)匯流母線的接線形式：變壓器—線路單元接線、橋形接線、角形接線等。

接下來(lái)對(duì)以上幾種接線方式的優(yōu)、缺點(diǎn)及適用范圍簡(jiǎn)單論述一下，看看是否符合原始資料的要求。

1、單母線接線。

優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單明了，設(shè)備少，投資省，運(yùn)行操作便利，且便于擴(kuò)建。

缺點(diǎn)：可靠性及靈活性差。

適用范圍：只有一臺(tái)主變壓器，10KV出線不超過(guò)5回，35KV出線不超過(guò)3回，110KV出線不超過(guò)2回。

2、單母線分段接線。

優(yōu)點(diǎn)：a．用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電。b．當(dāng)一段母線故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不休止供電。

缺點(diǎn)：a．當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該母線的回路都要在檢修期間停電。b．當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交織跨越。C擴(kuò)建時(shí)需兩個(gè)方面均衡擴(kuò)建。

適用范圍：適用于6~10KV配電裝置出線6回及以下，35~60KV配電裝置出線4~8回，110~220KV配電裝置少于4回時(shí)。

3、雙母線分段接線。

由于當(dāng)進(jìn)出線總數(shù)超過(guò)12回及以上時(shí)，方在一組母線上設(shè)分段斷路器，根據(jù)原始資料提供的數(shù)據(jù)，此種接線方式過(guò)于繁雜，故一不作考

5

慮。

4、雙母線接線。

優(yōu)點(diǎn)：供電可靠，調(diào)度靈活，擴(kuò)建便利，便于檢修和試驗(yàn)。缺點(diǎn)：使用設(shè)備多，特別是隔離開關(guān)，配電裝置繁雜，投資較多，且操作繁雜簡(jiǎn)單發(fā)生誤操作。

適用范圍：出線帶電抗器的6~10KV出線，35~60KV配電裝置出線超過(guò)8回或連接電源較多，負(fù)荷較大時(shí)，110KV~220KV出線超過(guò)5回時(shí)。

5、增設(shè)旁路母線的接線。

由于6~10KV配電裝置供電負(fù)荷小，供電距離短，且一般可在網(wǎng)絡(luò)中取得備用電源，故一般不設(shè)旁路母線；35~60KV配電裝置，多為重要用戶，為雙回路供電，有機(jī)遇停電檢修斷路器，所以一般也不設(shè)旁路母線；采用單母線分段式或雙母線的110~220KV配電裝置一般設(shè)置旁路母線，設(shè)置旁路母線后，每條出線或主變間隔均裝設(shè)旁路隔離開關(guān)，這樣一來(lái)，檢修任何斷路器都不會(huì)影響供電，將會(huì)大幅度提高供電可靠性。

優(yōu)點(diǎn)：可靠性和靈活性高，供電可靠。缺點(diǎn)：接線較為繁雜，且操作繁雜，投資較多。

適用范圍：①出線回路多,斷路器停電檢修機(jī)遇多；②多數(shù)線路為向用戶單供，不允許停電，及接線條件不允許斷路器停電檢修時(shí)。

6、變壓器—線路單元接線。

優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單，設(shè)備少，操作簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：線路故障或檢修時(shí)，變壓器必需停運(yùn)；變壓器故障或檢修時(shí)，線路必需停運(yùn)。

適用范圍：只有一臺(tái)變壓器和一回線路時(shí)。

6

7、橋形接線：分為內(nèi)橋和外橋兩種。

（1）內(nèi)橋接線：連接橋斷路器接在線路斷路器的內(nèi)側(cè)。

優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)量少，四回路只需三臺(tái)斷路器，線路的投入和切除比較便利。

缺點(diǎn)：a．變壓器的投入和切除較繁雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，影響一回線路暫時(shí)停運(yùn)；b．出線斷路器檢修時(shí)，線路需長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)；c．連接橋斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需解列運(yùn)行。

適用范圍：容量較小的變電所，并且變壓器容量不經(jīng)常切換或線路較長(zhǎng)，故障率較高的狀況。

（2）外橋接線：連接橋斷路器接在線路斷路器的外側(cè)。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備少，且變壓器的投入和切除比較便利。

缺點(diǎn)：a．線路的投入和切除較繁雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，且影響一臺(tái)變壓器暫時(shí)停運(yùn)；b．變壓器側(cè)斷路器檢修時(shí)，變壓器需較長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)；c．連接橋斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需解列運(yùn)行。

適用范圍：容量較小的變電所，并且變壓器的切換較頻繁或線路較短，故障率較低的狀況，當(dāng)電網(wǎng)中有穿越功率經(jīng)過(guò)變電所時(shí)，也可采用此種接線。

8、角形接線：由于保證接線運(yùn)行的可靠性，以采用3~5角為宜。優(yōu)點(diǎn)：a．投資少，斷路器數(shù)等于回路數(shù)；b．在接線的任一段發(fā)生故障時(shí)，只需切除這一段及其相連接的元件，對(duì)系統(tǒng)影響較??；c．接線成閉合環(huán)形，運(yùn)行時(shí)可靠、靈活；d．每回路都與兩臺(tái)斷路器相連接，檢修任一臺(tái)斷路器時(shí)都不致中斷供電；e．占地面積小。

缺點(diǎn)：在開環(huán)、閉環(huán)兩種運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，各支流通過(guò)的電流區(qū)別很大，使電器選擇困難，并使繼電保護(hù)繁雜化，且不便于擴(kuò)建。

7

適用范圍：出線為3~5回且最終規(guī)模較明確的110KV以上的配電裝置中。

綜上所述八種接線形式的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合原始資料所給定的條件進(jìn)行分析，擬定主接線方案。將各電壓等級(jí)適用的主接線方式列出：

1、110KV只有兩回出線，且作為降壓變電所，110KV側(cè)無(wú)交換潮流，兩回線路都可向變電所供電，亦可一回向變電所供電，另一回作為備用電源。所以，從可靠性和經(jīng)濟(jì)性來(lái)定，110KV部分適用的接線方式為內(nèi)橋接線和單母線分段兩種。

2、35KV部分可選單母線分段及單母線分段兼旁路兩種。3、10KV部分定為單母線分段。這樣，擬定兩種主接線方案：

方案I：110KV采用內(nèi)橋接線，35KV采用單母線分段接線，10KV為單母線分段接線。

方案II：110KV采用單母線分段接線，35KV采用單母線分段兼旁路接線，10KV為單母線分段接線。

2.4主接線方案的可靠性比較

110KV側(cè)：

方案I：采用內(nèi)橋接線，當(dāng)一條線路故障或切除時(shí)，不影響變壓器運(yùn)行，不中斷供電；橋連斷路器停運(yùn)時(shí)，兩回路將解列運(yùn)行，亦不中斷供電。且接線簡(jiǎn)單明了，全部失電的可能性小，但變壓器二次配線及倒閘操作繁雜，易出錯(cuò)。

方案II：采用單母線分段接線，任一臺(tái)變壓器或線路故障或停運(yùn)時(shí)，不影響其它回路的運(yùn)行；分段斷路器停運(yùn)時(shí)，兩段母線需解列運(yùn)行，全部失電的可能稍小一些，不易誤操作。

8

35KV側(cè)：

方案I：?jiǎn)文妇€分段接線，檢修任一臺(tái)斷路器時(shí)，該回路需停運(yùn)，分段開關(guān)停運(yùn)時(shí)，兩段母線需解列運(yùn)行，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不致失電，另一段母線上其它線路需停運(yùn)。

方案II：?jiǎn)文妇€分段兼旁路接線，檢修任一臺(tái)斷路器時(shí)，都可用旁路斷路器代替；當(dāng)任一母線故障檢修時(shí)，旁路斷路器只可代一回線路運(yùn)行，本段母線上其它線路需停運(yùn)。

10KV側(cè)：由于兩方案接線方式一樣，故不做比較。

2.5主接線方案的靈活性比較

110KV側(cè)：

方案I：操作時(shí)，主變的切除和投入較繁雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，擴(kuò)建便利。線路的投入和切除比較便利。

方案II：調(diào)度操作時(shí)可以靈活地投入和切除線路及變壓器，而且便于擴(kuò)建。

35KV側(cè)：

方案I：運(yùn)行方式簡(jiǎn)便，調(diào)度操作簡(jiǎn)單靈活，易于擴(kuò)建，但當(dāng)開關(guān)或二次檢修時(shí)線路要停運(yùn)，影響供電。

方案II：運(yùn)行方式繁雜，調(diào)度操作繁雜，但可以靈活地投入和切除變壓器和線路，能滿足在事故運(yùn)行方式，檢修方式及特別運(yùn)行方式下的調(diào)度要求，較易于擴(kuò)建。

10KV側(cè)：兩方案一致。

2.6主接線方案的經(jīng)濟(jì)性比較

將兩方案主要設(shè)備比較列表如下：

9

表2-1兩方案主要設(shè)備

項(xiàng)目方案III

從上表可以看出，方案I比方案II少兩臺(tái)110KV斷路器、兩組110KV隔離開關(guān)，10組35KV隔離開關(guān)，方案I占地面積相對(duì)少一些（35KV側(cè)無(wú)旁路母線），所以說(shuō)方案I比方案II綜合投資少得多。

主變壓器22110KV斷路器35110KV隔離開81035KV斷35KV隔路器88離開關(guān)（組）182810KV設(shè)備一致一致（臺(tái)）（臺(tái)）關(guān)（組）（臺(tái)）2.7主接線方案的確定

對(duì)方案I、方案II的綜合比較列表，對(duì)應(yīng)比較一下它們的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性，從中選擇一個(gè)最終方案（因10KV側(cè)兩方案一致，不做比較）。

表2-2兩方案比較

方案方案I項(xiàng)目方案II①簡(jiǎn)單明了，設(shè)備多。①簡(jiǎn)單明了，設(shè)備少。②35KV母線故障或檢修時(shí)，②35KV母線檢修時(shí)，旁路斷將導(dǎo)致該母線上所帶3回出路器要代該母線上的一條線可靠性線全停。路，給重要用戶供電，任一回③任一主變或110KV線路停路斷路器檢修，均不需停電。運(yùn)時(shí)，均不影響其它回路停③任一主變或110KV線路運(yùn)。部停電的概率不大。10

停運(yùn)時(shí)，均不影響其它回路停④全部停電的概率很小。④各電壓等級(jí)有可能出現(xiàn)全運(yùn)。

⑤操作簡(jiǎn)便，誤操作的機(jī)率⑤操作相對(duì)簡(jiǎn)便，誤操作的機(jī)小。靈活性經(jīng)濟(jì)性

率大。特別是35KV部分。②便于擴(kuò)建和發(fā)展。多。②占地面積相對(duì)大。①運(yùn)行方式簡(jiǎn)單，調(diào)度靈活①運(yùn)行方式繁雜，操作煩瑣，性強(qiáng)。②便于擴(kuò)建和發(fā)展。少。②占地面積相對(duì)小。①高壓斷路器少，投資相對(duì)①設(shè)備投資比第I方案相對(duì)通過(guò)以上比較，經(jīng)濟(jì)性上第I方案遠(yuǎn)優(yōu)于第II方案，在可靠性上第II方案優(yōu)于第I方案，靈活性上第I方案遠(yuǎn)不如第II方案

該變電所為降壓變電所，110KV母線無(wú)穿越功率，選用內(nèi)橋要優(yōu)于單母線分段接線。又由于35KV及10KV負(fù)荷為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)生活用電，在供電可靠性方面要求不是太高，即便是有要求高的，現(xiàn)在35KV及10KV全為SF6或真空斷路器，停電檢修的幾率微小，再加上電網(wǎng)越來(lái)越完善，N+1方案的推行、雙電源供電方案的實(shí)施，第I方案在可靠性上完全可以滿足要求，第II方案增加的投資有些沒(méi)必要。

經(jīng)綜合分析，決定選第I方案為最終方案，即110KV系統(tǒng)采用內(nèi)橋接線、35KV系統(tǒng)采用單母分段接線、10KV系統(tǒng)為單母線分段接線。

3短路電流計(jì)算

3.1短路電流計(jì)算的目的

1、在選擇電氣主接線時(shí)，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，需要進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。

11

2、在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障狀況下都能安全可靠地工作，同時(shí)又力求儉約資金，需要全面的短路電流計(jì)算。

3、在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件檢驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地的安全距離。

4、設(shè)計(jì)接地裝置時(shí)，需用短路電流。

5、在選擇繼電保護(hù)和整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。

3.2短路電流計(jì)算的一般規(guī)定

1、計(jì)算的基本狀況

a.系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行。

b.短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。c.所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角一致。d.應(yīng)考慮對(duì)短路電流值有影響的所有元件。2、接線方式

計(jì)算短路電流時(shí)所用的接線方式，應(yīng)是最大運(yùn)行方式，不能用僅在切換過(guò)程中可能并列運(yùn)行的接線方式。

3、計(jì)算容量

按該設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算。

4、短路種類：均按三相短路計(jì)算。5、短路計(jì)算點(diǎn)

在正常運(yùn)行方式時(shí)，通過(guò)電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)。

3.3短路電流計(jì)算

1、選擇計(jì)算短路點(diǎn)

在下圖中，d1，d2，d3分別為選中的三個(gè)短路點(diǎn)。

12

2、畫等值網(wǎng)絡(luò)圖

XS110KVd1X1X1X235KVX2X3X3d2d310KV

圖3-1等值網(wǎng)絡(luò)圖

3、計(jì)算：

已知：a.系統(tǒng)電壓等級(jí)為110KV、35KV、10KV，基準(zhǔn)容量Sj=100MVA，系統(tǒng)110KV母線系統(tǒng)短路容量為2500MVA，110KV側(cè)為雙回LGJ-300/35KM架空線供電。

b.視系統(tǒng)為無(wú)限大電流源，故暫態(tài)分量等于穩(wěn)態(tài)分量，即I＂

=I∞，S＂=S∞。

c.主變?yōu)镾FSL1-63000型變壓器，基準(zhǔn)容量Sj=100MVA。

基準(zhǔn)電壓Uj=1.05Ue=115（KV）（3-1）基準(zhǔn)電流Ij=Sj/3Uj=100/(115×3)=0.502（KA）（3-2）

基準(zhǔn)電抗Xj=Uj/3Ij=Uj2/Sj=1152/100=132(Ω)（3-3）

13

∴對(duì)側(cè)110kv母線短路容量Skt的標(biāo)幺值為

Skt*=Skt/Sb=2500/100=25（3-4）∴對(duì)側(cè)110kv母線短路電流標(biāo)幺值

Ikt*=Skt*=25（3-5）∴對(duì)側(cè)110kv系統(tǒng)短路阻抗標(biāo)幺值

xs*=1/Ikt*=1/30=0.04（3-6）查《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》第189頁(yè)對(duì)于LGJ-300線路X=0.382Ω/KM

∴XS*=0.04+(0.382×35)/132/2=0.091（3-7）d1、d2、d3點(diǎn)的等值電抗值計(jì)算公式：

x1=1/2×｛U（1-2）%+U（1-3）%-U（2-3）%｝（3-8）x2=1/2×｛U（1-2）%+U（2-3）%-U（1-3）%｝x3=1/2×｛U（1-3）%+U（2-3）%+U（1-2）%｝

其中：U（1-2）%—變壓器高壓與中壓繞組間短路電壓U（1-3）%—變壓器高壓與低壓繞組間短路電壓U（2-3）%—變壓器中壓與低壓繞組間短路電壓

由變壓器參數(shù)表得知，繞組間短路電壓值分別為：

U（1-2）%=17.5%U（1-3）%=10.5%U（2-3）%=6.5%主變額定容量SN=63MVA

所以：x1=1/2×(17.5+10.5-6.5)=10.75（3-9）

x2=1/2×(17.5+6.5-10.5)=6.75x3=1/2×(10.5+6.5-17.5)=-0.25

標(biāo)么值：x1*=x1/100×(Sj/SN)=10.75/100×(100/63)=0.17（3-10）x2*=x2/100×(Sj/SN)=6.75/100×(100/63)=0.11

14

x3*=x3/100×(Sj/SN)=-0.25/100×(100/63)=-0.004已知110KV系統(tǒng)折算到110KV母線上的等值電抗Xs*=0.084

當(dāng)d1點(diǎn)短路時(shí)

XSd1圖3-2d1點(diǎn)短路

I″d*1=1/Xs*=1/0.091=10.989Ij=Sj/3Uj=100/(3×115)=0.502(KA)I″d1=I″d*1×Ij=10.989×0.502=5.516(KA)I″d1=I∞

Ich=1.8×2×I″d=1.8×2×5.516=14.039(KA)S∞=3Uj×I∞=3×115×5.516=1098.7(MVA)其中Id：短路電流周期分量有效值Id″：起始次暫態(tài)電流I∞：t=∞時(shí)穩(wěn)態(tài)電流S∞：短路容量當(dāng)d2點(diǎn)短路時(shí)

15

3-11）3-12）3-13）3-14）3-15）（（（

（（

0.0840.170.170.0840.2240.110.110.14d2d2

圖3-3d2點(diǎn)短路

I″d*2=1/Xd*2=1/0.224=4.46

Ij=Sj/(3Uj)=100/(3×37)=1.56(KA)I″d2=I∞=I″d*2×Ij=4.46×1.56=6.958(KA)

Ich=1.8×2×I″d2=1.8×2×6.958=17.74(KA)S2∞=3Uj×I∞=3×37×6.958=445.9(MVA)當(dāng)d3點(diǎn)短路時(shí)0.0840.0840.170.170.083-0.004-0.004d3d3圖3-4d3點(diǎn)短路

16

d20.167d3

I″d*3=1/Xd*3=1/0.167=5.988

Ij=Sj/(3Uj)=100/(3×10.5)=5.5(KA)I″d3=I∞=I″d*2×Ij=5.988×5.5=32.9(KA)

Ich3=1