1103510kv变电站电气部分初步设计说明书(编辑修改稿)

1103510kv变电站电气部分初步设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

...................................... 57 谢辞 ..................................................................................................................................... 61 内蒙古工业大学本科毕业设计说 明书 VII 符号说明 dU —— 基值电压 NU —— 额定电压 gU —— 电网工作电压 dI —— 基值电流 NI —— 额定电流 I —— 0s 短路电流周期分量 —— 短路电流周期分量 I —— 稳态 短路电流周期分量 chi — — 短路电流冲击值 ohI —— 全电流最大有效值 S —— 短路容量 NS —— 变压器额定容量 maxgI —— 最大持续工作电 流 kdI —— 断路器 额定开断电流 chi —— 断路器极限通过电流峰值 maxi —— 三相短路电 流冲击值。 I —— 稳态三相短路电流 dzt —— 短路电流发热等值时间； tI —— 断 路器 t 秒热稳定电流 dtI —— 断路器 t 秒热稳定电流 dK —— CT 的 1s 动稳定倍数 xgU —— 系统最高相电压有效值 J —— 经济电流密度 X —— 电抗 fnX —— 转移电抗 jsX —— 计算电抗 mI —— 电流互感器原边额定电流 内蒙古工业大学本科毕业设计说 明书 1 引 言 电力行业是国民经济的基础工业，它的发展直接关系到国家经济建设的兴衰成败，它为现代工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力。 电力系统规划设计及运行的任务是：在国民经济发展计划的统筹安排下，合理开发、利用动力资源，用较少的投资和运行成本，来满足国民经 济各部门及人民生活不断增长的需要，提供可靠充足、质量合格的电能。 所以在本次设计中选择变电站电气部分的初步设计，是为了更多的了解现代化变电站的设计规程、步骤和要求，设计出比较合理变电站。 根据设计要求 的任务，在本次设计中主要通过变电站电气主接线、短路电流计算、设备选择与校验、无功补偿、主变保护和配电装置部分的设计，使我 对四年来所学的知识更进一步的巩固和加强，并从中获得一些较为实际的工作经验。 由于在设计中查阅了大量的相关资料，所以开始逐步掌握了查阅，运用资料的能力，又可以总结四年来所学的电力工业的 部分 相关知识， 为 我们日后的工作打下了坚实的基础。 内蒙古工业大学本科毕业设计说 明书 2 第 一 章 变电站电气主接线设计及主变压器的选择 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。 变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分。 主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行及变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。 主接线的设计原则 和要求 主接线的设计原则 (1) 考虑变电站在电力系统的地位和作用 变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主 要因素。 变电站是枢纽变电站、地区变电站、终端变电站、企业变电站还是分支变电站，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。 (2) 考虑近期和远期的发展规模 变电站主接线设计应根据 5~10 年电力系统发展规划进行。 应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式及站连接电源数和出线回数。 (3) 考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响 对一、二级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一、二级负 荷不间断供电；三级负荷一般只需一个电源供电。 (4) 考虑主变台数对主接线的影响 变电站主变的容量和台数，对变电站主接线的选择将产生直接的影响。 通常对大型变电站，由于其传输容量大，对供电可靠性高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。 而容量小的变电站，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。 电气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；当线路故障时是否允许切除线路、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 内蒙古工业大学本科毕业设计说 明书 3 根据 有关 规定：变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位，变电站的规划容量，负荷性质线路变压器的连接、元件总数等条件确定。 并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过度或扩建 等 要求。 (1) 可靠性 所 谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠 性的客观 标 准是运行 实践。 主接线的可靠性是 由其 组成元件 （包括一 次 和二次设备）在运行中可靠性的综合。 因 此， 主接线的设计， 不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。 同时，可靠性 并不是绝对的而是相对的， 一种主接线对某些变电站是可靠的，而对另一些变电站则可能不是可靠的。 评价 主接线 可靠性的标志 如下： 1) 断路器检修时是否影响供电； 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) 变电站全部停电的可能性。 (2) 灵活性 主接线的灵活性有以下几方面的要求 ： 1) 调度 灵活，操作方便。 可灵活的投入和切除变压器、线路 ， 调配电源和负荷 ；能 够满足系统在 正常、事故、 检修 及 特 殊运行 方式下的调度要求。 2) 检修 安全。 可方便的停运断路器 、 母线及其继电器保护设备 ， 进行安全检修，且不影响对用户的供电。 3) 扩建 方便。 随着电力事业的发展，往往需要对已经投运的变电站进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建的可能。 所 以，在设计主接线时，应留有余地，应能 容易 地 从初期过度到终期接线 ， 使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。 (3) 经济性 可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。 所以，两者必须综合考 虑，在满足技术要求前提下，做到经济合理。 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，以便选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（ 110/6～ 10kV）变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。 内蒙古工业大学本科毕业设计说 明书 4 2) 年运行费小。 年运行费包括电能损耗费、折旧费以及大修费、日常小修维护费。 其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以及避免两次变压而增加电能损 失。 3) 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架构、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。 4) 在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。 主接线的设计 设计步骤 电气主接线设计，一般分以下几步： (1) 拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟订出若干可行方案，内容 包括主变压器 形式 、台数和容量 、 以及各级电压配电装置的接线方式等 ， 并依据对主接线的要求，从技术上论证各方案的优、缺点，淘 汰一些较差的方案，保留 2 个技术上相当的较好方案。 (2) 对 2 个技术上 比 较好的方案进行经济计算。 (3) 对 2 个方案进行全面的技术，经济比较，确定最优的主接线方案。 (4) 绘制 最优方案 电气主接线图。 初步方案设计 根据 原始资料， 此 变电站有三个电压等级： 110/35/10KV ，故可初选三相三绕组变压器，根据变电站与系统连接的系统图知，变电站有两条进线，为保证供电可靠性，可装设两台主变压器。 为保证设计出最优的接线方案， 初步设计以下四种接线方案供最优方案的选择。 方案一： 110KV 侧采用单母分段接线， 35KV 侧采 用双母线接线， 10KV 侧采用单母分段接线。 方案二： 110KV 侧采用单母分段接线， 35KV 侧采用单母分段接线， 10KV 侧采用单母分段。 方案三： 110KV 侧采用 内 桥形接线， 35KV 侧采用双母线接线， 10KV 侧采用双母线接线。 内蒙古工业大学本科毕业设计说 明书 5 方案四： 110KV 侧采用 内 桥形接线， 35KV 侧采用双母线接线， 10KV 侧采用单母分段接线。 四种方案 接 线 形式 如下： 方案一 方案二 内蒙古工业大学本科毕业设计说 明书 6 方案三 方案四 内蒙古工业大学本科毕业设计说 明书 7 最优方案确定 (1) 技术比较 在 初步设计的 四种方案中， 110KV 侧有两种接线形式，分别为单母分段和内桥接线，这两种方案 都可实现两条进线的并列运行或分裂运行，当在此侧有一回进线检修时，两种接线形式都是只停该段线路 ； 估在这四种方案中 110KV 侧在技术上都满足要求；而 35KV、 10KV 两侧都有两种接线，分别为单母分段和双母线接线，在 35KV侧， 出线回路数 为 8 回 以上 ,采用 单母分段接线 形式稳定性差，所以在以上两种方案中优选双母线接线，这样可以保证在 35KV 侧 的供电稳定，可靠 性；在 10KV 电压等级比较低，且负荷不大、出线回路数少，选择双母线比较浪费。 综合以上分析，在以上四种方案中 保留方案一 ， 方案四进行最优方案的确定。 (2) 经济比较 在保留的两中方案 （方案一、方案四） 中， 35KV、 10KV 侧的接线形式相同，只是在 110KV 侧的接线形式不同， 故 在经济比较上只需比较 110KV 侧即可。 在 方案一 、 方案四 110KV 侧 的 电气主接线形式 中， 方案一 在 110KV 侧 为单母线的接线形式， 方案四在 110KV 为 内 桥形接线形式。 经过比较 内 桥形接线比单母线接线形式少一组断路器， 110KV 处为两回进线，两回出线，该变电所应用两台降压变压器，宜选用 内 桥形接线，在配电装置的综合投资，包括控制设备，电缆，母线及土建费用上，在运行灵活性上，桥形接线比单母线形接 线有很大的灵活性，所以经过技术及经济上的比较，桥形接线的优势大 于单母线的接线形式。 由以上分析，最优方案可选择为 方案四， 即 110KV 侧为内桥接线， 35KV侧为 双母线 接线， 10KV 侧为单母分段接线。 其接线图 见 以上方案四。 主变压器的选择 在各 种 电压等级的变电 站 中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换网络电压，进行电力传输的重要任务。 确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。 因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。 主变压器台数的选择 内蒙古工业大学本科毕业设计说 明书 8 为保证供电可靠性，变电站一般装 设 两台主变，当只有一个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。 本设计变电站有两回电源进线，且低压侧电源只能由这两回进线取得，故选择两台主变压器 ]1[。 主变压器 型式 的选择 (1) 相数的确定 在 330kv 及以下的变电 站 中，一般都选用三相式变压器。 因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式 变压器 投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维护较方便。 如果受到制造、运输等 条件限制时，可选用两台容量较小的三相变压器，在技术经济合理时，也可选用单相变压器。 (2) 绕组数的确定 在有三种电压 等级的变电站 中，如果变压器各侧绕组的通过容量均达到变压器额定容量的 15%及以上，或低压侧虽 然 无负荷，但需要在该侧装无功补偿设备时，宜采用三绕组变压器。 (3) 绕组连接方式的确定 变压器绕组连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。 电力系统采用的绕组连接方式只有星接和角接，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。 我国 110KV 及以上电压，变压器绕组都采用星接， 35KV 也采用星接，其中性点 多通过消弧线圈接地。 35KV 及以下电压，变压器绕组都采用角接。 (4) 结构型式的选择 三绕组变压器在结构上有两种基本型式。 1) 升压型。 升压型的绕组排列为：铁芯 — 中压绕组 — 低压绕组 — 高压绕组，高、中压绕组间距较远、。