110千伏变电站一次侧设计毕业论文(编辑修改稿)

110千伏变电站一次侧设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。 二级负荷应由两回线供电。 但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。 ：不属于一级和二级的一般电力负荷。 三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。 负荷组成 根据任务书可知新建 110kV 变电站的建设将外电与市区变电所更好的 连接起来，从而形成统一的供电网络。 更好的解决市区等重要的负荷的供电问题，同时也促进了供电网络的形成和供电的可靠性。 为了考虑该地区经济的发展此变电站设计的最大容量为MW。 负荷计算 要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流，首先必须要计算各侧的负荷： 10kV侧负荷和 110kV侧负荷。 由公式  %1c o s1  nitcpKS 9 （ 41） 式中 sC —— 某电压等级的计算负荷 kt —— 同时系数（ 10kV 取 、 35kV 各负荷与 10kV 各负荷之间取 、站用负荷取 ） а %—— 该电压等级电网的线损率，一般取 5% P、 cos —— 各用户的负荷和功率因数 根据 10kV侧负荷的计算视在功率，可对主变压器进行选择。 而实际工程中这一过程并不需要繁琐的计算，只需按如下式子 （ 1000+5000+5000*2+1000+1000+1000+800） *=29700（ kVA） (42) （已将线损等考虑在内） 或 （ 1000+5000+5000*2+1000+1000+1000+800） /=33000（ kVA） (43) 然后，根据实际中的变压器，选择合适的变压器型号。 主变台数、容量和型式的确定 （ 1）主变台数的确定： ①对于枢纽变电站在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。 ②对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器，以提高供电可靠性。 考虑到本次设计的变电站为用电负荷不大的郊区变电站，且目前进线为一回，故，本期可只上一台主变。 （ 2）主变压器容量的确定： ①主变压器容量一般按变电站建成后 5～ 10 年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～ 20 年的负荷发展，对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。 ②根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。 对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 70～ 80%。 10 根据 10kV 侧负荷的计算视在功率及实际中变压器的各种型号，本期选择一台容量为 的主变压器就可满足负荷需求。 （ 3）主变压器型式的确定： ①容量为 300MW 及以下机组单元连接的主变压器和 330kV 及以下电力系统中，一般都应选用三相变 压器（因单相变压器组相对投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量；特殊情况例外）。 ②变压器三相绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。 我国 110kV 及以上电压，变压器绕组都采用 Y0连接； 35kV 采用 Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地； 35kV 以下电压，变压器绕组都采用  连接。 在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制 3次谐波对电源的影响等因素，根据以上变压 器绕组连接方式的原则，主变压器接线组别一般都选用 YN， d11 常规接线（因全星形接线变压器用于中性点不接地系统时， 3 次谐波无通路，将引起正弦波电压畸变，并对通信设备发生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响）。 ③为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内。 而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动。 通常，发电厂主变压器中很少采用有载调压，因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压；而变电所一般采用有载调压。 根据以上原则，选择的主变压器型号及参数如下表所示： 表 主变压器选择结果 型号 额定容量 （ kVA） 额定电压 （ kV） 空载损耗 （ kW） 负载损耗 （ kW） 阻抗电压 （ %） 高压 低压 SFZ731500/110 31500 110 148 11 5 无功补偿及电压调整 无功补偿 因本站有不少无功负荷，为了防止无功倒送，也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。 本设计中，各用电负荷的功率因数均已达到 ，故，只需对主变压器进行补偿即可。 “在缺乏资料时，对于 35～ 110kV 变电所，可按主变压器额定容量的 10%～ 30%作为所需补偿的最大容性无功量。 地区无功缺额较少或距离电源点较近的变电所，取较低值；地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较高值”。 根据设计规范自然功率未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。 Qcc=31500*15%=4725（ kvar） 并联电容补偿成套装置（简称并联补偿成套装置）适用于工频 电力系统，以提高功率因数、降低线损、调整电压、稳定系统，从而提高供电质量，充分发挥供发电设备潜力。 该装置主要连接在 6～ 10kV母线上，与负荷并联使用。 本设计中，既然只需对主变压器进行补偿，那么，可选择两套并联补偿成套装置 TBB3102400/400 装设在 10kV 母线上进行补偿 —— 中压集中补偿。 电压调整 当系统的无功功率供应比较充裕时，各变电所的调压问题可以通过选择变压器的分接头来解决。 当最大负荷和最小负荷两种情况下的电压变化幅度不很大又不要求逆调压时，适当调整普通变压器的分接头一般就可满足要求； 当电压变化幅度比较大或要求逆调压时，宜采用带负荷调压的变压器。 在系统无功不足的条件下，不宜采用调整变压器分接头的方法来提高电压。 因为当某一地区的电压由于变压器分接头的改变而升高后，该地区所需的无功功率也增大了，这就可能扩大系统的无功缺额，从而导致整个系统的电压水平更加下降。 从全局来看，这样做的效果是不好的。 在需要附加设备的调压措施中，对无功功率不足的系统，首要问题是增加无功功率电源，因此以采用并联电容器、调相机或静止补偿器为宜。 12 6 短路电流的计算 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。 短路电流的发生 短路电流发生的原因主要有：①雷击或高电位侵入；②绝缘老化或外界机械损伤；③误操作（最常见的误操作是带负载拉隔离开关和未拆检修接地线就合闸引起的短路）；④动、植物造成的短路。 从短路发生的类型来看，单相短路或接地的发生率最高；从短路发生的部位来看，线路（尤其是架空线路）上发生的短路或接地比例最大。 我国的中压系统采用中性点不接地系统，主要就是为了避免单相接地造成的停电。 13 计算短路电流的必要性 短路电流产生力效应和热效应足以使设备受到破坏；短路点附近母线电压严重下降，使接在母线上的其他回路电压严重低于正常工作电压，会影响电气设备的正常工作，甚至可能造成电机烧毁等事故；短路点处可能产生电弧；不对称短路可能在系统中产生复杂的电磁过程，从而产生过电压等新的危害；不对称短路使磁场不 平衡，会造成空间电磁污染。 所以，计算短路电流就是为了：①校验系统设备能否承受可能发生的最严重短路；②作为设置短路保护的依据；③可通过短路电流大小判断系统电气联系的紧密程度，作为评价各种接线方案的依据之一。 计算短路电流 计算短路电流可采用有名值法和标幺值法。 工程上计算短路电流常用标幺值法， 这是由于工程上常会遇到各种电气参量，这些参量在量值上可能差异很大，因此对其进行对比分析就比较困难，计算上也甚为不便。 标幺制就是工程方法中对“量”进行处理的一个典型体系，总体上讲，它有以下一些优点：①易于从量值上比较各种元件的特性参数；②便于从量值的角度判断电气设备和系统参数的好坏；③在有多个电压等级的电网中，能极大地方便短路电流计算。 在线路阻抗中，架空线路的电抗成分远大于电阻成分，可近似认为其阻抗为纯电抗；电缆线路中，电阻和电抗成分大致相当。 另外，在中、高压系统中，因短路阻抗以电抗为主，故可认为变压器短 路阻抗就是短路电抗；但，对于低压系统，或电缆线路的中压系统，当电阻不能忽略时，就要分别计算短路阻抗中的短路电阻 *和短路电抗 X *。 三相短路电流的大小取决于电压大小和短路回路阻抗大小，而短路回路的阻抗是由各种系统元件阻抗构成的，这些元件包括变压器、线路、串联电抗器等。 由设计出来的主接线抽象得到的简单电路如下： 14 图 变电站主接线短路示意图 本设计中的短路电流计算并未遵循常规。 已知“系统最大运行方式下折算至变电站高压侧母线的阻抗标幺值为 ， SB=100MVA”， 主 变 阻 抗 的 标 幺 值 X*T=[UK （ % ） /100]*[SB/SN] （ 61） =（ ） *（ 100/） ≈ 则，短路回路的等值阻抗 X*∑ =+= 取 E*=1，则 k 点处的短路电流标幺值 I*kⅡ =1/ X*∑ =1/≈ 则， k 点 处 的 短 路 电 流 为 Ik. Ⅱ = I*k Ⅱ *( SB/ UB) （ 62） =*(100/10) =(kA) 流过电压等级Ⅰ的短路电流为 Ik.Ⅰ = Ik.Ⅱ / k= (kA)，其中 k=110/10 K 110/10kV Ⅱ Ⅰ 15km 电源 ∽ 15 7 主要电气设备选择 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。 电气设备选择的一般原则为： （ 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）应满足安装地点和当地环境条件校核。 （ 3）应力求技术先进和经济合理。 （ 4）同类设备应尽量减少品种。 （ 5）与整个工程的建设标准协调一致。 （ 6）选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下 选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。 校验的一般原则： （ 1）电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行 动热 稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。 （ 2）用熔断器保护的电器可不校验热稳定。 （ 3）短路的热稳定条件 QdIrt2 Qdt—— 在计算时间 ts 内，短路电流的热效应（ KA2S） It—— t 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（ KA2S） T—— 设备允许通过的热稳定电流时间（ s） 校验短路热稳定所用的计算时间 Ts 按下式计算 t=td+tkd 式中 td —— 继电保护装置动作时间内（ S） tkd—— 断路的全分闸时间（ s） （ 4）动稳定校验 电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。 满足动稳定的条件是： II dwch 上式中 ich Ich —— 短路冲击电流幅值及其有效值  tdtdtdd III 222 2/1012  16 idw Idw —— 允许通过动稳定电流的幅值和有效值 （ 5）绝缘水平 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。