110kv变电站设计(理工大学毕业论文)(编辑修改稿)

110kv变电站设计(理工大学毕业论文)(编辑修改稿)内容摘要：

...................................................................... 53 设计要求 ....................................................................................................................... 53 满足安全净距的要求 ........................................................................................... 53 施工、运行和检修的要求 ................................................................................... 53 本站各电压等级配电装置设计 ................................................................................... 54 本章小结 ....................................................................................................................... 54 致谢词 ...................................................................................................................................... 55 参考文献 .................................................................................................................................. 56 附录 .......................................................................................................................................... 57 1 1 绪论 原始资料分析 站址情况：群英 110kV 变电站处于焦作市山阳区，地平，交通便利，进出线方便，空气污染微轻。 环境条件：变电站选在黄沙土地上，突然电阻率 p=500 欧每米。 平均海拔 200 米，最高气温 40 度，最低气温 10 度，年平均气温 20 度，最热月平均气温 30 度，土壤湿度25 度。 冬季主导风向：西北；最大风速 25 米每秒；覆冰厚度 8 毫米。 系统情况：系统通过 110kV1， 2 修武 T 型架空线路向变电站供电，距离 30km，系统最 大运行方式折算至设计变电站高压母线的阻抗标幺值 ， Sj=100MVA。 系统容量设计时计算值为 500MVA。 表 11 负荷情况分析 电压等级 负荷名称 每回最 负荷（ kVA） 功率因数 回路数 供电方式 线路长度 35kV 东城花园 5000 1 架空 15 槐店乡 9000 1 架空 8 耐火材料厂 5000 1 架空 7 化肥厂 10000 1 架空 11 白鲨针布 4000 1 架空 3 保险公司 7000 1 架 空 4 机械厂 8000 1 架空 5 10kV 17 中 2020 1 架空 5 医院 3000 1 架空 3 农药厂 700 1 架空 7 紫水小区 1200 1 架空 4 紫旋庭院 1000 1 架空 5 鑫鸳鸯集团 500 1 架空 2 面粉厂 600 1 架空 5 区政府 2020 1 架空 7 设计的工作应遵循的主要原则 （ 1）变电所的设计应根据工程的 5～ 10 年发展规划进行 ，做到远、近期结合，以 2 近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。 （ 2）变电所的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理地确定设计方案。 （ 3）变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。 （ 4）变电所的设计必须遵循国家有关标准和规范的规定，如《 35~110kV 变电所设计规范》。 本次设计的主要内容 （ 1）原始资料分析； （ 2）电气主接线的设计； （ 3）主变压器的选择； （ 4）无功补偿和电容器的选取； （ 5）最大持续工作电流及短路计 算； （ 6）主要电气设备的选择； （ 7）继电保护规划； （ 8）防雷保护设计； （ 9）配电装置设计。 本章小结 国家提出了加快城网和农网建设及改造，拉动内需的发展计划，城网和农网 110kV变电站建设迅猛发展。 现在许多变电站采用计算机监控，电力系统也实现了分级集中调度，电力企业也努力实现降低成本，确保安全运行。 因此，变电站的设计应该按照国家相关规程设计，并且考虑多方面的因素以求取得最佳的经济技术效益。 3 2 电气主接线 电气主接线概述 电气主接线又称电气一次接线，它是将电气设备 以规定的图形和文字符号，按电能的生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相连接图。 它是发电厂和变电所高电压大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。 它表明了各种设备的数量及连接情况，决定了可能存在的运行方式，影响运行的可靠性和灵活性。 电气主接线决定了电气设备的选择，配电装置的布置还决定了继电保护和控制的方式。 选择电气主接线时的设计原则 主接线的设计必须经过技术与经济的充分了论证比较，综合考虑各个方面的影响因素，最终得到实际工程确认的最佳方案。 主接线设计的基本原则为：以下达的设计任务书为依据，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展的方针，严格按照技术规定和标准，结合工程实际的具体特点，准确地掌握原始资料，保证设计方案的可靠性、灵活性和经济性。 变电站主接线设计的基本要求 电气主接线设计的基本要求概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性三个方面，以下对各方面做具体介绍。 （ 1）可靠性 供电可靠性是电力生产的首要要求。 因故障或检修，导致的停电机会越少、停电影响范围越小、停电时间越短、停电后恢复供电越快，供电可靠性就越高。 分析电力系统可靠性时，要考虑发电厂和变电 站在电力系统中的地位和作用、用户的负荷类型和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。 主接线可靠性的基本要求通常包括以下几个方面： 断路器检修时，不宜影响对系统的供电；线路、断路器或母线故障，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运的出线回路数和停运时间，并保证对全部 I 类及全部或大部分 II 类负荷的供电。 尽量避免发电厂或变电站全部停电的可能性；大型机组停运时，不应危及电力系统稳定运行。 （ 2）灵活性 电力系统应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。 灵活性应包括以下几个方面： 操作的方便性：电气主 接线应该在服从可靠性的基本要求下，接线简单，操作步骤少，以便于运行人员掌握，从而避免误操作。 4 调度的方便性：正常运行时，要能根据调度要求，方便的改变运行方式；在发生故障时，要能尽快的切除故障，使停电时间最短、影响范围最小，不致过多的影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。 扩建的方便性：对于要扩建的发电厂和变电站，其主接线应有扩建的方便性。 尤其是火电厂和变电站，在设计主接线时应有发展扩建的余地。 可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。 （ 3）经济性 在设计 主接线时，主要矛盾发生在可靠性与经济性之间。 设计时应该在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。 经济性应从以下几个方面考虑： 降低一次投资：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复染，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电站推广采用质量可靠的简单电器。 节约占地面积：主接线要为配电装置布置创造节约用地条件，以节省构架、导线、绝缘子及安装费用。 可能的条件下，采取一次设计 ，分期投资、投建，尽快产生经济效益。 在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。 电能损耗少：在变电站中电能损耗主要来自于变压器，经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。 电气主接线的具体设计步骤 (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 设备供货情况 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 5 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 包括高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、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。 本变电站电气主接线设计 110kV侧主接线方案 依据《电力工程电气设计手册》最终出线回路数 2～ 4 回、主变压器 2～ 3 台时，可采用线路变压器组、桥形 、扩大桥形、单母线和单母线分段接线。 因为 110kV 主接线在系统中有重要地位，会直接影响本地区的供电，可靠性要求较高，并且后期可能会根据负荷的增长进行扩建，故选择单母线与单母线分段接线进行比较，选择最优接线方案。 单母线接线如图 21 所示 图 21 单母线接线图 主要优缺点：单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件 (母线及母线隔离开关 )等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。 单母线可用隔 离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电 ,并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。 适用范围： 110~220kV 配电装置的出线回路数不超过两回； 35~63kV 配电装置的出 6 线回路数不超过 3 回； 6~10kV 配电装置的出线回路数不超过 5 回时选用。 单母线分段接线如图 22 所示 图 22 单母分段接线图 主要优缺点：用断路器，把单母线接线的母线分段后，对重要用户可以从 不同段引出两个冋路，有两个电源供电，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建。 适用范围： 110~220kV 配电装置的出线冋路数为 3~4 回； 35~63kV 配电装置的出线回路数为 4~8 冋； 6~10kV 配电装置出线为 6 回及以上时选用。 在可靠性与灵活性方面第 II 种方案明显合理，虽然此站仅有两回出线，但考虑到此站为一重 要的终端变电站，需要较高的可靠性和灵活性，经综合分析，决定选第 II 种方案为设计的最终方案。 35kV侧主接线方案 依据《电力工程电气设计手册》 35kV 配电装置有出线 4~8 回时，宜采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。 为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。 但因为双母线接线本身可靠性较高，故而35kV~60kV 采用双母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离开关。 综合上述分析，筛选得到以下两种接线方案。 单母分段接线如图 23 所示 主要优 缺点：用断路器，把单母线接线的母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，但是此时架空线路可能出现交叉穿越，影星系统稳定性；有两个电源供电。 当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 但是，一段母线或母线。