110kv变电站电气一次部分初步设计毕业设计论文(编辑修改稿)

110kv变电站电气一次部分初步设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

接线。 在枢纽变电站中，当 110～ 220kV 出线在 4 回及以上时，一般采用双母接线。 2. 在大容量变电站中，为了限制 6～ 10kV出线上 的短路电流，一般可采用下列措施： （ 1） 变压器分列运行； （ 2） 在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器； （ 3） 采用低压侧为分裂绕组的变压器。 （ 4） 出线上装设电抗器。 设计主接线的基本要求 在设计电气主接线时，应使其满足供电可靠，运行灵活和经济等项基本要求。 1. 可靠性：供电可靠是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。 在研究主接线时，应全面地看待以下几个问题： （ 1） 可靠性的客观衡量标准是运行实践，估价一个主接线的可靠性时，应充分考虑长期积累的运行经验。 我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结，设计时应予遵循。 （ 2） 主接线的可靠性，是由其各组成元件（包括一次设备和二次设备）的可靠性的综合。 因此主接线设计，要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。 （ 3） 可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某所是可靠的，而对另一些所则可能还不够可靠。 因此，评价可靠性时，不能脱离变电站在系统中的地位和作用。 通常定性分析和衡量主接线可靠性时，均从以下几方面考虑： ①断路器检修时，能否不影响供电。 ②线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 ③变电站全部停运的可能性。 2. 灵活性：主接线的灵活性要求有以下几方面。 （ 1） 调度灵活，操作简便：应能灵活的投入（或切除）某些变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。 （ 2） 检修安全：应能方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网 的正常运行及对用户的供电。 （ 3） 扩建方便：应能容易的从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，且一次和二次设备等所需的改造最少。 3. 经济性：在满足技术要求的前提下，做到经济合理。 郑州大学 毕业设计论文 13 （ 1） 投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以选择价格合理的电气设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（ 110/6～ 10kV）变压器，以质量可靠的简易电器代替高压断路器。 （ 2） 占地面积小：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。 在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。 （ 3） 电能损耗少：在变电站中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器。 应经济合理的选择主变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。 主接线的设计步骤 电气主接线的具体设计步骤如下 1. 分析原始资料 （ 1） 本工程情况 变电站类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。 （ 2） 电力系统情况 电力系统近期及远景发展规划（ 5～ 10 年），变电站在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。 （ 3） 负荷情况 负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。 （ 4） 环境条件 当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素，对主接线中电器的选择和配电装置的实 施均有影响。 （ 5） 设备制造情况 为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。 2. 拟定主接线方案 根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定出若干个主接线方案。 因为对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑不同，会出现 多种接线方案。 应依据对主接线的基本要求，结合最新技术，确定最优的技术合理、经济可行的主接线方案。 3. 短路电流计算 对拟定的主接线，为了选择 合理的电器，需进行短路电流计算。 4. 主要电器选择 郑州大学 毕业设计论文 14 包括高压断路器 、隔离开关、母线等电器的选择。 5. 绘制电气主接线图 将最终确定的主接线，按工程要求，绘制工程图。 电气主接线设计 110kV 电压侧接线 《 35～ 110kV 变电所设计规范》规定， 35～ 110kV 线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。 超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。 110kV线路为 6 回其以上时，宜采用双母线接线。 在采用单母线、分 段单母线或双母线的 35～ 110kV 主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。 本变电站 110kV 线路有 4 回，其中备用两回。 可选择双母线接线或单母线分段接线两种 接线名称 单母分段带旁路 方案一 单母分段 方案二 备注 接线简图 可靠性 可靠性高 可靠性稍差 灵活性 运行方式灵活 灵活性稍差 经济性 占地面积大，设备多，投资大 设备少，投资 小，占地面积小 郑州大学 毕业设计论文 15 方案一供电可靠 、运行方式灵活，但是倒闸操作复杂，容易误操作，占地面积大，设备多，投资大。 方案二简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，但是运行可靠性和灵活性比方案一稍差。 本变电站为地区性变电站，基本不需要外系统支援，电源主要集中在 10kV 侧， 110kV 侧是为提高经济效益及系统稳定 性而倒有一回线路与华中大电网联系，采用方案二能够满足本变电站 110kV 侧对供电可靠性的要求，故选用投资小、节省占地面积的方案二。 10KV 电压侧接线 10KV侧拟 定方案同 110KV 电压等级。 根据《电力工程电气设计手册》第 102 节“ 6～ 35KV 配电装置”所述， 6～ 10KV 配电装置一般均为屋内布置，当出线不带电抗器，一般采用成套开关柜单层布置。 且当 6～ 35KV 配电装置采用小车式高压开关柜时，不宜采用旁路设施。 于是 10KV 侧接线形式分析可按照 110KV 侧分析，草拟方案 I 同上比较分析同上。 鉴于10KV 侧负荷性质对供电可靠性要求，宜采用方案 II 采用单母分段，手车式高压开关柜屋内配电装置。 郑州大学 毕业设计论文 16 第 4 章 短路电流计算及电气设备选择 短路电流的危害 在供电系统中发生短 路故障时，在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍至几十倍，通常可达数千安。 短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力，并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备；在短路点附近电压显著下降，造成这些地方供电中断或影响电动机正常工作；发生接地短路时所出现的不对称短路电流，将对通信线路产生干扰；当短路点离发电厂很近时，将造成发电机失去同步，而使整个电力系统的运行解列。 短路电流实用计算的基本假设条件 1． 系统在正常工作时三相是对称的； 2． 电力系统中各元件的磁路不饱和，即各元件的电抗值与电流大小无关； 3． 电力系统各元件电阻，一般在高压电路中都略去不计，但在计算短路电流的衰减时间常数应计及元件电阻。 此外，在计算低压网络的短路电流时，应计及元件电阻，但可以不计算复阻抗，而是用阻抗的绝对值进行计算； 4． 输电线路的电容忽略不计； 5． 变压器的励磁电流忽略不计，相当于励磁阻抗回路开路，这样可以简化变压器的等值电路。 短路电流计算结果如表 41 表 41 短路电流计算结果 单位（ KA） 短路点 I Itk/2 Itk I ish 110K 母线 10 10KV母线 具体计算过程附 录Ⅰ。 电气设备选择 电气设备选择概述 ： 由于电气设备和载流导体的用途及工作条件各异，因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。 但是，电气设备和载流导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。 郑州大学 毕业设计论文 17 选择的原则 1. 应满足正常运行、检修、短路、和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。 2. 应按当地环境条件校核。 3. 应力求技术先进和经济合理。 4. 与整个工程的建设标准应协调一致。 5. 同类设备应尽量减少种类。 6. 选用的新产品均应具有可靠的实验数据。 电气设备和载流导体选择的一般条件 1. 按正常工作条件选择 （ 1） 额定电压：所选电气设备和电缆的最高允许工作电压，不得低于装设回路的最高运行电压 UN≥U Ns。 （ 2） 额定电流：所选电气设备的额定电流 IN，或载流导体的长期允许电流Iy，不得低于装设回路的最大持续工作电流 I max。 计算回路的最大持续工作电流 I max 时，应考虑回路在各种运行方式下的持 续工作电流，选用最大者。 2. 按短路状态校验 （ 1）热稳定校验 当短路电流通过被选择的电气设备和载流导体时，其热效应不应超过允许值，It2t Qk， tk=tin+ta，校验电气设备及电缆（ 3～ 6KV 厂用馈线电缆除外）热稳定时，短路持续时间一般采用后备保护动作时间加断路器全分闸时间。 （ 2）动稳定校验 ies＞ ish，用熔断器保护的电气设备和载流导体，可不校验热稳定；电缆不校验动稳定。 （ 3）短路校验时短路电流的计算条件 所用短路电流其容量应按具体工程的设计规划容量计算 ，并应考虑电力系统的远景发展规 划；计算电路应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列的接线方式；短路的种类一般按三相短路校验；对于发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统、自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路更严重时，应按严重情况校验。 （ 4） 绝缘水平 郑州大学 毕业设计论文 18 在工作电压的作用下 ，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。 接口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。 由于变压器短路时过载能力很大 ，双回路出现的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要来确定。 高压电器没有明确的过载能力 ，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回路保持工作电流的要求。 高压断路器的选择 高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用 ，是高压电器中最重要的电气设备。 型式选择 ： 本次在选择断路器中 ，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号的断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。 选择断路器时应满足以下基本要求 ： 1. 在合闸运行时应为良导体 ，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。 2. 在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。 3. 应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。 4. 应有尽 可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。 考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无油化目标，且由于 SF6 断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。 故在 110KV 侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。 真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使 用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确， 所须的操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。 因而被大量使用于 35KV 及以下的电压等级中。 所以， 10KV 侧采用 SF6断路器。 隔离开关的选择 隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。 选择隔离开关时应满足以下基本要求： 1. 隔离开关分开后应具有明显的断开点 ，易于鉴别设备是否与电网隔开。 郑州大学 毕业设计论文 19 2 .隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离 ，以保证过电压及相间 闪络的情况下， 不致引起击穿而危及工作人员的安全。 3. 隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。 4. 隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。