110kV變電所電氣一次設(shè)計(jì)畢業(yè)答辯

2024/11/25110kV變電所電氣一次設(shè)計(jì)原始資料

本論文是110kV變電所電氣一次設(shè)計(jì),該變電站有兩個(gè)電壓等級(jí)，一個(gè)是110kV，一個(gè)是10kV。1、進(jìn)出線情況：（1）110kV進(jìn)線：共有2回進(jìn)線，為電源進(jìn)線。（2）10kV共有18回出線，每回出線負(fù)荷2.5MVA，同時(shí)率為0.7，功率因數(shù)為0.7。2、系統(tǒng)短路容量：110kV母線短路容量為2000MVA，短路電流為10.5kA。3.要求選用自冷式低損耗標(biāo)準(zhǔn)阻抗有載調(diào)壓變壓器。2024/11/25目錄2024/11/25第一章變電站地理位置的選擇第二章主變壓器的選擇第三章電氣主接線的選擇第四章短路電流的計(jì)算第五章電氣設(shè)備的選擇第六章配電裝置的選擇第七章繼電保護(hù)的配置第八章變電站防雷接地的設(shè)計(jì)附錄電氣圖紙第一章變電站地理位置的選擇建設(shè)一個(gè)變電站要考慮到地理環(huán)境、氣象條件等因素，包括:⑴年最高溫度、最低溫度。⑵冬季、夏季的風(fēng)向以及最大風(fēng)速。⑶該地區(qū)的污染情況、地震等級(jí)。⑷接近負(fù)荷中心，不占或少占用農(nóng)田。等等。2024/11/25確定變電站的建設(shè)規(guī)模設(shè)計(jì):⑴電壓等級(jí)有兩個(gè):110kV和10kV。⑵主變壓器用兩臺(tái)。⑶進(jìn)出線情況:110kV有兩回進(jìn)線，為電源進(jìn)線；10kV有18回出線。第二章主變壓器的選擇

根據(jù)變電所建設(shè)的規(guī)模，電壓等級(jí)有兩個(gè):110kV和10kV，110kV側(cè)有兩回進(jìn)線，宜裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所，當(dāng)斷開(kāi)一臺(tái)時(shí)，其余主變壓器的容量不應(yīng)小于全部負(fù)荷的60~80%，并應(yīng)保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷供電。2024/11/252.2.1主變壓器臺(tái)數(shù)的確定2.2.2主變壓器容量的選擇主變壓器容量的確定應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5~10年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。該變電所選用兩臺(tái)主變壓器,每臺(tái)容量的選擇應(yīng)按照其中任一臺(tái)停運(yùn)時(shí),另一臺(tái)變壓器的容量至少能保證所供一級(jí)負(fù)荷或?yàn)樽冸娝控?fù)荷的60~80%。型號(hào)額定容量（kVA）額定電壓（kV）連接組標(biāo)號(hào)損耗（kW）空載電流（%）阻抗電壓（%）高壓低壓空載負(fù)載SFZ10-40000/1104000011010.5YN,d1132.61420.410.52024/11/25根據(jù)已知條件，選擇變壓器的型號(hào)為:SFZ10-40000/110。該變壓器為三相雙繞組自冷式有載調(diào)壓變壓器，其參數(shù)為:表2-1SFZ10-40000/110第三章電氣主接線的選擇

主接線的基本接線形式就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式,以電源和出線為主體。由于各個(gè)發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同,并且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯?因而為便于電能的匯集和分配,在進(jìn)出線數(shù)較多時(shí)（一般超過(guò)4回）,采用母線作為中間環(huán)節(jié),可使接線簡(jiǎn)單清晰,運(yùn)行方便,有利于安裝和擴(kuò)建。然而與有母線的接線方式相比,無(wú)匯流母線的接線使用開(kāi)關(guān)電器較少,配電裝置占地面積較少,通常用于進(jìn)出線回路少,不再擴(kuò)建和發(fā)展的發(fā)電廠或變電站中。有匯流母線的接線形式概括的可分為單母線接線和雙母線接線兩大類(lèi)；無(wú)匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。2024/11/253.1電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求,概括地說(shuō)應(yīng)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面。3.2電氣主接線基本接線形式的選擇3.2.1電氣主接線的概述2024/11/253.2.2主接線方案的擬定1.110kV主接線的選擇110kV側(cè)有兩回進(jìn)線,為電源進(jìn)線,此時(shí)宜采用橋形接線,根據(jù)橋斷路器的安裝位置,可分為內(nèi)橋和外橋接線兩種。⑴內(nèi)橋接線在線路故障或切除、投入時(shí),不影響其余回路工作,并且操作簡(jiǎn)單；而在變壓器故障或切除、投入時(shí),要使相應(yīng)線路短時(shí)停電并且操作復(fù)雜。因而該接線一般適用于線路較長(zhǎng)（相對(duì)來(lái)說(shuō)線路的故障幾率較大）和變壓器不需要經(jīng)常切換的情況,2024/11/25⑵外橋接線在運(yùn)行中的特點(diǎn)與內(nèi)橋接線相反,適用于線路較短和變壓器需要經(jīng)常切換的情況。當(dāng)系統(tǒng)中有穿越功率通過(guò)主接線為橋形接線的發(fā)電廠或變電站高壓側(cè),或者橋形接線的2條線路接入環(huán)形電網(wǎng)時(shí),通常宜采用外橋接線比較這兩種接線方式的特點(diǎn)、適用范圍,確定出110kV側(cè)的接線方式為內(nèi)橋接線。該接線適用于:①小容量發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)電壓配電裝置，一般每段母線上所接發(fā)電容量為12MW左右每段母線上出線不多于5回。②變電站中有兩臺(tái)主變壓器時(shí)的6～10kV配電裝置。③35～63kV配電裝置的出線4～8回。④110～220kV配電裝置的出線3～4回。2024/11/252.10kV主接線的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，10kV共有18回出線，每回出線負(fù)荷2.5MVA，可供選擇的接線方式有:⑴單母線分段接線由于雙母線有較高的可靠性，廣泛用于一下情況:①進(jìn)出線回?cái)?shù)較多、容量較大、出線帶電抗器的6～10kV配電裝置。②35～60kV出線數(shù)超過(guò)8回，或連接電源較大、負(fù)荷較大時(shí)。③110kV出線數(shù)為6回及以上時(shí)。④220kV出線數(shù)為4回及以上時(shí)。2024/11/25⑵雙母線接線⑶雙母線分段接線雙母線分段接線不僅能縮小母線故障的停電范圍,而且比雙母線接線的可靠性更高。但是增加了兩臺(tái)斷路器,投資有所增加,雙母線分段不僅具有雙母線的各種優(yōu)點(diǎn),并且任何時(shí)候都有備用母線,有較高的可靠性和靈活性。雙母線分段接線多用于220kV配電裝置,當(dāng)進(jìn)出線數(shù)為10～14回時(shí)采用三分段,15回及以上時(shí)采用四分段；同時(shí)在330～500kV大容量配電裝置中,出線為6回及以上時(shí)一般也采用雙母線分段接線。⑷帶旁路母線的單母線接線和雙母線接線帶旁路母線的接線方式,優(yōu)點(diǎn)就是可以不停電檢修斷路器。6～10kV配電裝置一般不設(shè)置旁路母線，特別是當(dāng)采用手車(chē)式成套開(kāi)關(guān)柜時(shí)，由于斷路器可迅速置換，可以不設(shè)旁路母線。而6～10kV單母線及單母線分段的配電裝置，在采用固定式成套開(kāi)關(guān)柜式，例如:出線回路數(shù)很多，斷路器停電檢修機(jī)會(huì)多；多數(shù)線路是向用戶單獨(dú)供電，用戶內(nèi)缺少互為備用的電源，不允許停電；均為架空線出線，雷雨季節(jié)跳閘次數(shù)多，增加了斷路器檢修次數(shù)。需要強(qiáng)調(diào)的是，隨著高壓配電裝置廣泛采用斷路器以及國(guó)產(chǎn)斷路器的質(zhì)量提高，同時(shí)系統(tǒng)備用容量的增加、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)趨于合理與聯(lián)系緊密、保護(hù)雙重化的完善以及設(shè)備檢修逐步由計(jì)劃?rùn)z修向狀態(tài)檢修過(guò)度，為簡(jiǎn)化接線，總的趨勢(shì)將逐步取消旁路設(shè)施。綜上所述，通過(guò)比較這幾種接線方式的優(yōu)缺點(diǎn)、適用范圍，確定出10kV側(cè)的接線方式為單母線分段接線，采用成套式開(kāi)關(guān)柜。2024/11/25注意:第四章短路電流的計(jì)算

短路的基本類(lèi)型有:三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路。短路故障分為對(duì)稱短路和不對(duì)稱短路,三相短路是對(duì)稱的,其它三種短路都是不對(duì)稱的。在四種短路類(lèi)型中,單相接地短路故障發(fā)生的概率最高,可達(dá)65%,兩相短路約占10%,三相短路約占5%。雖然三相短路發(fā)生的概率最小,但對(duì)電力系統(tǒng)的影響最嚴(yán)重。因此采用三相短路來(lái)計(jì)算短路電流,并校驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。2024/11/254.1.1短路的原因短路是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）之間未經(jīng)負(fù)載而直接形成閉合回路。產(chǎn)生短路的主要原因:⑴元件損壞，⑵自然災(zāi)害，⑶違規(guī)操作，⑷其它原因。4.1.2短路的種類(lèi)2024/11/254.1.5短路點(diǎn)的選擇選擇通過(guò)導(dǎo)體和電器的短路電流最大的那些點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)。取最嚴(yán)重的短路情況,分別在110kV側(cè)的母線和35kV側(cè)的母線上發(fā)生短路（點(diǎn)F1和點(diǎn)F2發(fā)生短路）,則選擇這兩處做短路計(jì)算,如下圖所示⑴當(dāng)點(diǎn)短路時(shí),電路圖如下所示:2024/11/254.2短路電流的計(jì)算1.求系統(tǒng)電抗已知110kV母線的短路容量2000MVA,短路電流10.5KA。取2.求變壓器的電抗變壓器的型號(hào):SFZ10-40000/110,短路電壓2024/11/25已知短路電流為10.5kA,即三相短路電流周期分量有效值為:三相短路電流沖擊電流最大值:同理:利用上面的方法就可以求出10kV母線上的短路電流。注意:求得10kV母線上的短路電流很大，需要加設(shè)電抗器，來(lái)限制短路電流，型號(hào)為:NKL-10-300N:水泥柱式K:電抗器L:鋁電纜2024/11/25沖擊電流有效值:⑵當(dāng)點(diǎn)短路時(shí)（即10kV母線上）等效電路如下圖所示:2024/11/254.3三相短路電流計(jì)算結(jié)果表短路點(diǎn)短路點(diǎn)額定電壓平均工作電壓短路電流周期分量有效值短路點(diǎn)沖擊電流短路容量有效值最大值U/kVU/kV/kAI/kA/kA/kA/MVAF111011510.510.515.85526.7752000F21010.510.4210.4215.7326.57189.5第五章電氣設(shè)備的選擇

2024/11/255.1.1按正常工作條件選擇電氣設(shè)備在選擇電氣設(shè)備時(shí),一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓的條件選擇,即1.額定電壓

2.額定電流電氣設(shè)備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度下,電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流。應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流,即5.1.2環(huán)境條件對(duì)設(shè)備選擇

當(dāng)電氣設(shè)備安裝地點(diǎn)的環(huán)境（尤其注意小環(huán)境）條件如溫度、風(fēng)速、污穢等級(jí)、海拔高度、地震強(qiáng)度和覆冰的厚度等環(huán)境條件超過(guò)一般電氣設(shè)備使用條件時(shí),應(yīng)采取措施。2024/11/255.1.3按短路狀態(tài)校驗(yàn)1.短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路電流通過(guò)電氣設(shè)備時(shí),電氣設(shè)備部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過(guò)允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為2.電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力,亦稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為式中:分別為電氣設(shè)備允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值及其有效值；分別為短路沖擊電流幅值及其有效值。主要電氣設(shè)備的選擇2024/11/25主要電氣設(shè)備斷路器隔離開(kāi)關(guān)電流互感器電壓互感器熔斷器根據(jù)主變壓器的額定電壓、額定電流以及斷路器安裝在戶外的要求,查手冊(cè)可選LW6-110型六氟化硫斷路器,本設(shè)計(jì)中110kV采用六氟化硫斷路器,因?yàn)榕c傳統(tǒng)的斷路器相比較,該斷路器采用不可燃和有優(yōu)良絕緣與滅弧性能的六氟化硫氣體作為滅弧介質(zhì),具有優(yōu)良的開(kāi)斷性能。該斷路器運(yùn)行可靠性高,維護(hù)工作量少,耐壓高,允許的開(kāi)斷次數(shù)多,檢修時(shí)間長(zhǎng),開(kāi)斷電流大,滅弧的時(shí)間短,操作時(shí)噪聲小,壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)因此可選用LW6-110型戶外高壓SF6斷路器。2024/11/255.2主要電氣設(shè)備的選擇5.2.1斷路器的選擇主變壓器110kV側(cè)的斷路器的選擇,已知主變壓器的額定容量為S=40MVA,額定電壓為。所以額定電流為在系統(tǒng)中取過(guò)負(fù)荷系數(shù)為，則最大電流為:2024/11/25型號(hào)額定電壓（kV）最高工作電壓（kV）額定電流（A）額定開(kāi)斷電流（kA）極限通過(guò)電流（kA）熱穩(wěn)定電流（kA）固有分閘時(shí)間（s）峰值3sLW6-110/3150110145315040100400.03LW6-110型戶外高壓SF6斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)斷路器的固有分閘時(shí)間和燃弧時(shí)間均為0.03s，取繼電保護(hù)后備保護(hù)時(shí)間為2s，所以短路熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間為:動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn):斷路器的動(dòng)穩(wěn)定電流，滿足要求。同理，根據(jù)同樣的方法來(lái)選擇和校驗(yàn)設(shè)備

第六章配電裝置的選擇

配電裝置是發(fā)電廠和變電站的重要組成部分,在電力系統(tǒng)中起著接受和分配電能的作用。配電裝置是根據(jù)電氣主接線的連接方式,由開(kāi)關(guān)電器、保護(hù)和測(cè)量電器、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成的總體裝置。其作用是在正常運(yùn)行情況下,用來(lái)接受和分配電能,而在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),迅速切斷故障部分,維持系統(tǒng)正常運(yùn)行。2024/11/256.1110kV配電裝置110kV是變電站的高壓側(cè),主接線采用的是橋形接線,該設(shè)計(jì)中的110kV配電裝置采用屋外配電裝置,是將所有電氣設(shè)備和母線都裝設(shè)在露天的基礎(chǔ)、支架或構(gòu)架上。110kV采用裝配式中型配電裝置。6.210kV配電裝置10kV位于低壓側(cè)，該設(shè)計(jì)中10kV母線采用單母線分段接線，高壓開(kāi)關(guān)柜的配電裝置，由于斷路器可迅速置換，這樣可以不設(shè)置旁路母線，節(jié)省了投資成本，減少了占地面積。規(guī)程上要求:6~10kV配電裝置一般為屋內(nèi)布置。綜上所述,選擇KYN-12型開(kāi)關(guān)柜第七章繼電保護(hù)的配置

2024/11/25主要是對(duì)變壓器進(jìn)行繼電保護(hù)的配置。變壓器的故障將對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響,同時(shí)大容量的電力變壓器也是十分貴重的設(shè)備。因此應(yīng)根據(jù)變壓器容量等級(jí)和重要程度裝設(shè)性能良好、動(dòng)作可靠的繼電保護(hù)裝置。變壓器的繼電保護(hù)過(guò)電流保護(hù)縱差動(dòng)保護(hù)瓦斯保護(hù)后備保護(hù)2024/11/25第八章變電站防雷接地的設(shè)計(jì)

避雷針接地裝置避雷器避雷線防雷接地2024/11/258.1避雷針保護(hù)原理是當(dāng)雷云放電時(shí)使地面電場(chǎng)畸變,在避雷針的頂端形成局部場(chǎng)強(qiáng)集中的空間以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向,使雷電對(duì)避雷針?lè)烹?再經(jīng)過(guò)接地裝置將雷電流引入大地。8.2避雷器避雷器是一種過(guò)電