110kv变电站设计本科毕业设计(编辑修改稿)

110kv变电站设计本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

主接线的影响 变电所主变的容量 和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。 通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此对主接线的可靠性、灵活性的要求也比较高。 而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。 （ 5） 考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响 发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。 电器主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同。 例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的 形式。 主接线设计的基本要求 所谓可靠性是指主接线能可靠的运行工作，以保证对用户不间断供电。 衡量可靠性的客观标准是运行实践，经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线，优先采用。 主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次设备部分在运行中可靠性的综合。 同时，可靠性不是绝对的而是相对的。 可能一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能就不是可靠的。 评价主接线方式可靠的标志是： （ 1） 线路、母线 （ 包括母线侧隔离刀闸 ） 等故障或检修时，停电范围的大小和停电时间的长短，能否保证对一类、二 类负荷的供电。 （ 2） 线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 （ 3） 变电所全部停电的可能性。 （ 4） 大型机组突然停电，对电力系统稳定运行的影响与后果。 14 电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换，灵活性主要包括以下几个方面： （ 1） 操作的方便性：电气主接线应该在满足可靠性的条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。 （ 2） 调度的方便性：电气主接线在正常运行时，要能根据调度 要求，方便地改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。 （ 3）扩建的方便性：对将来要扩建的发电厂，其接线必须具有扩建的方便性。 尤其是火电厂，在设计主接线时应留有发展扩建的余地。 设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑到从初期接线到最终接线的可能和分段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来能顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。 主接线的经济性和可靠性之间经常存在矛盾，所以 应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。 经济性主要从以下几个方面考虑： （ 1） 节省一次投资。 主接线应简单清晰，并要适当采取限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。 （ 2）占地面积少。 主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少；同时应注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。 对大容量发电厂或变电站，在可能和允许条件下，应采取一次设计，分期投资、投建，尽快发挥经济效益。 （ 3）电能损耗少。 在发电厂或变电站中，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变 压器的形式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。 主接线方案的比较和确定 根据《电力工程电气设计手册 (电气一次部分 )》的相关要求 ， 110kV 配电装置出线回路数 4回时 ， 可 采用单母线分段的接线、双母线接线、单母线分段带旁路接线 ， 10kV 配电装置出线回路数 10 回及以上时，可 采用单母线分段的接线 和双母线接线 ， 在采用单母线分段或双母线的 35～ 110kV主接线中，当不允许停电 15 检修断路器时，可设置旁路设施。 当有旁路母线时，首先宜采用分段断路兼作旁路断路器的接线。 当 110kV线路 6 回及以上， 35～ 6kV 线路 8回及以上时，可以装设专用的旁路断路器。 110kV 侧主接线设计 （ 1）初选方案 因本所 初期设计 2回进线 2回出线，最终 2 回进线 4回出线 ，故 110kV变电站电气主接线 可 采用单母线分段接线或单母线分段带旁路接线。 下面以这两个方案进行分析比较，确定其主接线的具体形式。 单母线分段接线如图 所示 ： Q S 2Q S 3Q F 2Q S 1B Z 线W Ⅰ备 用 一备 用 二Q F dW ⅡB I 线 图 单母线分段接线 单母线分段带旁路接线图如图 所示 ： 16 Q S 2Q S 1B Z 线W Ⅰ备 用 一 B I 线备 用 二Q F DQ F 1W ⅡQ S DQ S 3 Q S 4Q S 7W PQ S 5Q S 6 图 单母线分段带 旁路接线 （ 2）方案比较 单母线分段接线 ： ①当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常母线不间断供电，不致使重要用户停电。 ②两段母线同时发生故障的机率甚小，可以不予考虑。 ③在可靠性要求不高时，可使用隔离分段开关。 任一段母线故障时 ，将造成两段母线同时停电，在判断故障后，断开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。 单母线分段带旁路接线 ： ① 通过倒闸操作，可检修与旁路母线相连的任一回路的出线断路器而不停电，因固定式断路器检修时间较长，不重要负荷停电时间长。 ② 任一出线断路器故障时，通过倒闸操作，可在较短时间内恢复对该线路的供电。 进线断路器故障时，不重要负荷停电时间较长。 检修母线时，非检修段可以照常供电，并可对双回路线路通过其一回给 Ⅰ 、 Ⅱ 类负荷供电，还可通过倒闸操作经 旁路母线对检修段出线负荷最重要的一个用户继续供电。 ③ 几乎无线路全部停运的可能，若出线全部停运的情况，因固定式断路器的检修时间长，则全部停运时间长。 17 ④ 正常运行时， QFd 作为分段断路器工作，一段母线故障， QFd 跳开，不会影响正常段母线供电。 检修出线断路器，可以通过倒闸操作而不是切除线路。 运行方式改变时，倒闸操作繁琐，不够灵活。 ⑤ 设备少，投资少，土建工作和费用较少，可以两个方向均衡扩建。 （ 3） 方案确定 从技术性角度而言，两种方案均能满足 110kV级供电可靠性和灵活性的要求，且具有扩建方便的优点， 但由于断 路器经过长期运行和切断次数都需要检修，为了使检修时不至于中断回路供电，故采用分段断路器兼作旁路断路器的接线方式。 综合比较，本次设计在 110kV 母线上采用单母线分段 带旁路母线 接线的形式。 10kV 侧主接线设计 （ 1）初选方案 10kV 侧出线回路数初期为 13 回，最终 15回， 根据规程要求和本所实际情况， 10kV 电气主接线 可以 采用单母线分段接线或双母线接线。 （ 2）方案比较 双母线接线 特点： ① 检修任一组母线，不会中断对用户的连续供电（利用母联倒换操作）。 ② 一组母线故障后，该母线上的所有 进出线都要停电，但能迅速恢复供电。 ③检修任一回路中的母线侧 QS，仅该回路停电，其余线路照常工作。 ④任一回路中的 QF，如拒动或因故不能操作时，可用母联代替操作。 ⑤在特殊需要时，可以用母联与系统进行同期或解列操作 ⑥ QS 不仅用来隔离电压，而且还用来倒换操作 ⑦扩建方便。 （ 3）方案确定： 10kV 侧采用单母线分段接线，供电距离短，且对重要负荷采用双回路供电。 接线简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，为以后的发展和扩建奠定了基础。 故采用单母线分段接线的接线方式 基于上述理 由，再考虑到该变电站在电力系统中的地位、建设规模、负荷性质等情况，在保证供电可靠性的前提下 ,运行灵活性、操作检修方便，节约投资， 18 确定： 110kV 接线采用单母线分段带旁路母线的接线， 10kV 接线采用单母线分段接线。 原始资料 系统供电到 110kv 母线上， 10kV侧无电源，系统阻抗归算到 110kV侧母线上 UB=Uav（平均额定电压） , SB（基准容量） =100MVA. 取基准容量为： SB=100MVA， 基准电压为 UB=Uav，又依公式： avBB USI 3 ；BBB SUX 2 ，计算基准值如下表所示 ： 表 变电站网络等值电路参数基准值取值 电气量 关系式 基 准 值 SB (MVA) 100 UB (kV) UB =Uav 115 IB (kA) /3b B BI S U XB ( ) BBB SUX 32 短路计算 短路计算过程 说明：在变电站的电气设计中，短路电流计算是其中一个重要环节，在选择和校验电器设备时，需要用到短路电流。 其中一定要注意以下几点： （ 1）接线方式：计算短路电流时，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，即最大运行方式。 （ 2）短路种类：一般按三相短路计算，在三绕组变压器回路中单相或两相接地短 路较三相短路严重时，则应按最严重的情况进行校验。 19 （ 3）短路计算点的选择：短路计算点是指在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点。 在该系统中分别选择了 110kV 高压侧母线 d dd , 10kV 低压侧母线 d3，系统等值网络图如图。 图 系统等值网络图 将三角形化为 Y形可得其系统等值网络图如下： 图 系统网络接线等效图 各 短路 点电流 短路 电流 计算 d1 点短路时， Up=115kV,等值网络如图。 1 1 0 k V0 . 0 5 6EE= 1 . 0= 1 . 00 . 0 6 7 E= 图 d1 点短路等值网络图 1 1 0 k V0 . 0 5 6①②0 . 0 1 20 . 0 2 40 . 0 60 . 2 80 . 0 5 31 0 k V1 1 0 k V1 1 0 k V④③EE= 1 . 0= 1 . 00 . 0 1 21 1 0 k V1 0 k V1 1 0 k V1 1 0 k V0 . 0 5 60 . 0 4 0 . 0 20 . 0 30 . 0 60 . 0 60 . 5 3①②③④ 20 等值网络电抗的标幺值： 0 4 5 ]0 1 )0 5 1 () 2 [(*1 X 次暂态短路电流标么值： *I = *I = *11X= = 次暂态 0s 和 4s 时的短路电流相等，三相短路电流有名值为： I = avBUSI3*=  冲击电流为： kAkII imch  kim—— 冲击系数，取。 短路全电流最大有效值为：  =  短路容量为： S= M VAIU B 0 7 1 57 3  （ 2） d2 点短路时， UP=，等值网络如图。 1 0 k VE = 1 . 00 . 0 6 9 0 . 5 3 E= 图 d2 点短路等值网络图 等值网络电抗的标幺值： 5 9 1 ) 2 (0 1 5 *1  ）（X 次暂态短路电流标么值的计算： *I = *I = *21X= = 次暂态 0s 和 4s 时的短路电流相等，三相短路电流有名值为： 21 I = avBUSI3*=  = 冲击电流为： kAkIi imch  短路全电流最大有效值为：  = kA... 8613189511  短路容量为： IUS B3 = M V A.... 951 6 61895107 3 21  （ 3） d3点短路时， UP=110kV，等值网络如图。 1 1 0 k VE = 1 . 00 . 0 2 5 0 . 2 8E = 1 . 0 E= 图 d3 点短路等值网络图 等值网络电抗的标幺值： 0 8 2 ] 2 )0 5 1 ()0 1。