110kv变电站电气一次部分设计学士学位论文(编辑修改稿)

110kv变电站电气一次部分设计学士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

绪论 5 真空开关、 SF6 开关和机、电组合一体化的小型设备发展。 这些户外高压和超高压组合电器共同特点是以 SF6 断路器为核心，与其它高压电气设备进行组合 ，形式繁多。 这些设备运行可靠性高、节省占地面积和空间、施工安装简单、运行维护方便，价格介于常规电气设备与GIS 之间，是电气设备今后发展的一个方向，符合我国目前的国情和技术发展方向。 变电站占地及建筑面积减少 随着经济和城市建设的发展，市区的用电负荷增长迅速，而城市土地十分宝贵，地价越来越昂贵。 新建的城市变电站必须符合城市的形象及环保等要求，追求综合经济、社会效益，所以建设形式多采用地面全户内型或地下等布置形式，占地面积有效减少。 另外，针对一些 110kV 及以下变电站实现无人值班，设计中取消了与运行人员有关 的建筑和设施，建筑面积更是大为减少。 变电站综合自动化技术 变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。 随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势。 另一方面，保护本身也需要自检查、故障滤波、事件记录、运行监视和控制管理等功能。 发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展的新的趋势。 变电站综合自动化技术将会引起电力行业的重视，成为变 电站设计核心技术之一。 变电站综合自动化发展趋势主要表现在一下几个方面： ⑴ 全分散式变电站自动化系统 ； ⑵ 引入先进的网络技术。 山东科技大学学士学位论文 绪论 6 总之，变电站综合自动化向着使电力系统的运行和控制更方便、快捷、安全、灵活的方向发展。 变电站设计的主要原则和分类 变电站设计的原则是：安全可靠、技术先进、投资合理、标准统一、运行高效、努力做到统一性与可靠性、先进性、经济性、适应性、灵活性、时效性和和谐性的协调统一。 1. 统一性：建设标准统一，基建和生 产标准统一，外 部形象提醒公司企业的文化特征； 2. 可靠性：主接线方案安全可靠。 3. 经济性，按照利益最大化原则，综合考虑工程初期投资与长期运行费用，追求设备寿命期内最佳经济效益。 4. 先进性：设备选型先进合理，占地面积小，注重环保，各项技术经济可比指标先进。 5. 适应性：综合考虑不同地区的实际情况，要在系统中具有广泛的适应性，并能在一定时间内对不同规模，不同形式，不同外部条件均能适应。 6. 灵活性：规模划分合理，接口灵活，组合方案多样，规模增减方便，能够运行于不同的情况环境下。 7. 时效性：建立滚动修改机制 ，随着电网的发展和技术的进步，不断更新、补充和完善设计。 8. 和谐性：变电站的整体状况与变电站周边人文地理环境相协调 变电站设计的分类按照变电站标准方式、配电装置型式和变电站规模 3个层次进行划分。 山东科技大学学士学位论文 绪论 7 选题目的及意义 本次设计旨在掌握变电站设计的基本流程。 这既是对平时理论知识的考察，更是对所学专业知识的一次实践。 通过本次设计，巩固和加深专业课知识，掌握发电厂部分初步设计的过程，而且也可以拓宽知识面，增强工程观念，培养变电站设计的能力，逐步提高解决问题的能力。 同时对能源、发电、变电、和输电的电气部分有了 详细的概念，能熟练地运用所学专业知识，如短路计算的基本理论和方法，主接线的设计，导体和电气设备的选择以及变压器的选择，防雷接地保护等。 设计思路及工作方法 分三 步完成： 1. 变电站电气主接线的设计（完成主接线，主变的选择：包括容量计算、台数和型号的选择，绘出主接线）； 2. 短路电流计算； 3. 主要电气设备选择。 山东科技大学学士学位论文 设计说明 8 第 2 章 设计说明 环境条件 （ 1）变电站所在高度 70M （ 2）最高年平均气温 19 摄氏度，月平均气温 27 摄氏度 电力系统情况 （ 1） 110kV 变电站，向该地区用 35kV 和 10kV两个电压等级供电。 110kV出线 6 回。 系统最大方式的容量为 2900 MVA，相应的系统电抗为 ；系统最小的方式为 2100 MVA，相应的系统电抗为 ，（一系统容量及电压为基准的标么值）。 系统最大负荷利用小时数为 TM=5660h。 （ 2） 35kV 电压级，架空线 6 回， 3 回输送功率 12MVA； 3 回输送功率8MVA。 （ 3） 10kV 电压级，电缆出线 3回，每回输送功率 3MW；架空输电线 4回，每回输送功率 4MW，备用两回。 设计任务 （ 1）变电站电气主接线的设计 （ 2）主变压器的选择 （ 3） 短路电流计算 （ 4）主要电气设备选择 （ 5）变电站继电保护山东科技大学学士学位论文 电气主接线的设计 9 第 3 章 电气主接线的设计 电气主接线概述 发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。 它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。 它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。 所以电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，对发电厂和变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。 在 选择电气主接线时的设计依据 [2] 《 35110kV 变电所设计规范》有以下几条规定 第 条：变电所的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。 并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。 第 条：当能满足运行要求时，变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。 第 条： 35110kV 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、单母线的接线。 3563kV 线路为 8 回及以上时 ，亦可采用双母线接线。 110kV 线路为 6 回及以上时，宜采用双母线接线。 山东科技大学学士学位论文 电气主接线的设计 10 第 条：在采用单母线、分段单母线或双母线的 35110kV主接线中，不允许停电检修断路器可设置旁路设施。 主接线设计的基本要求 ]3[ （ 1）可靠性 （ 2）灵活性 （ 3）经济性 6220kV高压配电装置的基本接线 ]2[ 有汇流母线的连线：单母线、单母线分段、双母线、双母分段、增设旁母线或旁路隔离开关等。 无汇流母线的接线： 变压器 线路单元接线、桥形接线、角形接线等。 6220KV 高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及出线回路数。 110KV 侧主接线的设计 本变电站 110kV 线路有 6 回，可选择双母线接线或单母线分段接线两种方案，如图 所示。 图 110kV 电压侧接线方案 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。 山东科技大学学士学位论文 电气主接线的设计 11 本变电站为地区性变电 站，电网特点是水电站发电保证出力时能满足地区负荷的需要，加上小火电，基本不需要外系统支援，电源主要集中在 35kV 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一。 35kV 侧主接线的设计 本变电站 35kV 线路有 6 回，可选择双母线接线或单母线分段带旁路母线接线两种方案，根据本地区电网特点，本变电站电源主要集中在 35kV 侧，不允许停电检修断路器，需设置旁路设施，如 图 所示。 方案一供电可靠、调度灵活，但是倒闸操作复杂，容易误操作，占地面积大，设备多，配电装置复杂，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，旁路断路器可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要回路特别是电源回路不停电。 方案二具有良好的经济性，供电可靠性也能满足要求，故 35kV 侧接线采用方案二。 图 35kV 电压侧接线方案 山东科技大学学士学位论文 电气主接线的设计 12 10kV 侧主接线的设计 本变电站 10kV 侧线路为 9 回， 可采用双母线接线或手车式高压开关柜单母线分段接线两种方案，如图 所示。 方案一一般用于出线较多，输送和穿越功率较大，供电可靠性和灵活性要求较高的场合，设备多，投资和占地面积大，配电装置复杂，易误操作。 方案二简单清晰，调度灵活，不会造成全站停电，能保证对重要用户的供电，设备少，投资和占地小。 手车式断路器的出现和运行成功，断路器检修问题可不用复杂的旁路设施来解决，而用备用的手车断路器来替代需要检修的工作的手车断路器。 采用手车式高压开关柜，可不设置旁路设施。 图 10kV 电压侧接线方 案 山东科技大学学士学位论文 主变压器的选择 13 第 4 章 主变压器的选择 负荷分析 负荷分类及定义 （ 1）一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。 一级负荷要求有两个独立电源供电。 （ 2）二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，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。 （ 3）三级负荷：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。 负荷计算 最大综合计算负荷的计算可按照公式：  %1c o s1 m a a x   miiit PKS （ 41） 求得。 式中 tK — 同时系数，出线回数较少时，可取 ～ ，出线回数较多时，取 ～ ； % — 线损，取 5%  %1c o s1 m a a x   miiit PKS 山东科技大学学士学位论文 主变压器的选择 14 M V %105)2904160(%)51()888121212( 3 主变压器的确定 主变压器台数的确定 根据规程规定，在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台及以上主变压器。 如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。 此设计中的变电站 需要 选择两台 主 变压器即可满足符合的要求。 主变压器相数的确定 （ 1）主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。 （ 2）当不受运输条件限制时，在 330kV 及以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压器。 社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等等已不成问题，故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器。 主变压器容量的确定 根据规程规定， 装有两台及以上变压器的变电所中，当其中一台主变压器停运时，其余主变压器的容量一般应满足 60%的全部最大综合计算负荷。 并应保证用户的一、二级负荷。 即 m a )1( SSn N  （ 42） 由上而知，此变电站单台主变压器的容量为： M V ASS N %%60m a x  所以应选容量为 50MVA 的主变压器。 综合以上分析计算，选择变压器型号为 SFSZ7— 50000/110 型 [5]，其参山东科技大学学士学位论文 主变压器的选择。