110kv变电站一次部分设计_毕业设计成稿(编辑修改稿)

110kv变电站一次部分设计_毕业设计成稿(编辑修改稿)内容摘要：

一个优良的设计，应能经受当前及较长远时间 (5~10 年 )的检验。 这往往是设计能否成立的重要前提，为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电气设备的性能、制造能力和供货情况、价格等情况汇集并分析比较，保证设计的可行性。 包括当地 的最热月平均气温、环境湿度、覆冰厚度、污秽程度、风向水平、水文地质情况、海拔高度及地震等因素，对主接线中电气设备的选择和配电装置的设计均有直接影响。 对此，应予以足够重视 ,对重型设备如大容量三相变压器的运输条件亦应充分考虑。 （ 2）主接线方案的拟定与选择 设计时应根据任务书的要求，在对原始资料分析的基础上，根据对电源进线数和出线回路数、变电所内电压级别、变压器台数、容量以及母线结构的考虑，可拟定出若干个可行的主接线方案（近期和远景）。 然后从经济技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留 2~3 个技术上相当，有可能满足任务书要求的方案，再进行经济比较，结合最新技术，对于在系统中占有重要地位的大容量发电厂或变电站主接线，还应进行可靠性定量分析计算比较，最终确定最终方案。 （ 3）短路电流计算和主要电气设备选择与校验 对选定的电气主接线选择适当短路点进行短路电流计算，并选择校验合理的电气设备包括导线、断路器、隔离开关、互感器等。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 10 （ 4）绘制电气主接线 对最终选择的电气主接线形式，按照要求，绘出电气主接线图。 此外还要注意：对于工程设计，无论哪个设计阶段，概算都是必不可少的组成部分，它不仅反映工程设计 的经济性与可靠性的关系，而且为合理地确定和有效控制工程造价创造条件，概算的编制以设计图纸为基础，以国家颁布的有关文件和具体规定为依据，并按国家定价与市场调整或浮动价格相结合的原则进行。 概算的构成主要有以下内容： (1)主要设备器材费，包括设备原价、主要材料 (钢材、木材、水泥等 )费、设备运杂费 (含成套服务费 )、备品备件购置费、生产器具购置费等。 除设备及材料费。 (2)安装工程费，包括直接费、间接费及税金等。 直接费指在安装设备过程中直接消耗在该设备上的有关费用；间接费指安装设备过程中为全工程项目服务，而不 直接耗用在特定设备上的有关费用；税金是指国家对施工企业承包安装工程的营业收入所征收的营业税、教育附加和城市维护建设税。 (3)其他费用。 电气主接线的基本形式 由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源回路数不同，且各回路馈线中所传输的容量也不一样，因而为便于电能的汇集和分配，在进出线较多（一般超过 4回）的场合，采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。 而与有母线的接线相比，无汇流母线的接线使用电气设备较少，配电装置占地面积较小，通常用于进出线回路少，不再扩建 和发展的发电厂和变电站。 有汇流母线的接线方式可概括为单母线接线和双母线接线两大类，无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。 电气主接线选择 依据原始资料，经过分析，根据可靠性和灵活性经济性的要求，高压河南理工大学毕业设计（论文）说明书 11 侧有 4回出线，其中两回备用，宜采用双母线接线或单母线分段接线，中压侧有 6 回出线，其中两回备用，可以采用双母线接线、单母线分段接线方式，低压侧有 11 回出线，其中两回备用，可以采用单母线分段、双母线的接线方式，经过分析、综合、组合和比较，提出三种方案： 方案一： 110kV 侧采用双母线接线方 式， 35kV 侧采用双母线接线方式，10kV 侧采用单母线分段接线方式。 110kV 侧采用双母线接线方式，优点是运行方式灵活，检修母线时不中断供电，任一组母线故障时仅短时停电，可靠性高。 缺点是，操作复杂，10kV 侧采用单母线分段接线方式，一级负荷占 35%左右，二级负荷占 30%左右，一级和二级负荷占 65%左右，采用单母线分段接线方式，优点是接线简单清晰，操作方便，造价低，扩展性好，缺点是可靠性灵活性差。 如下图 21 方案一主接线图 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 12 方案二： 110kV 侧采用双母线接线方式， 35kV 侧 采用单母线分段带旁路母线接线方式， 10kV 侧采用单母线分段接线方式，优点是，检修任一进出线断路器时，不中断对该回路的供电，和单母线分段接线方式相比，可靠性提高，灵活性增加，缺点是，增设旁路母线后，配电装置占地面积增大，增加了断路器和隔离开关的数目，接线复杂，投资增大，方案二的主接线图如下： 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 13 方案三： 110kV 侧采用双母线接线方式， 35kV 侧采用单母线分段接线方式， 10kV 侧采用双母线接线方式。 接线图如下图所示。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 14 对于上述三种方案综合考虑： 图 23 方案三接线图 1 1 0 k V3 5 k V Ⅰ 段3 5 k V Ⅱ 段1 0 k v河南理工大学毕业设计（论文）说明书 15 该地区海拔 170m，海拔并不高，对变电站设计没有特殊要求，地势平坦，属平原地带，为轻微地震区，年最高气温 +42176。 C，年最低气温 8176。 C，年平均气温 +14176。 C，最热月平均最高温度 +36176。 C。 最大风速 25m/s，覆冰厚度为 8mm，属于我国第 V 标准气象区。 《 35kV~ll0kV 变电所设计规范》第 条：当变电所装有两台主变压器时， 6~l0kV 侧宜采用单母分段接 线，线路为 12 回及以上时，也可采用双母线，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。 因此 110kV侧采用双母线接线方式就能满足可靠性和灵活性及经济性要求，对于 35kV侧采用单母线分段接线方式而 10kV 侧采用双母线接线形式。 综合以上分析，本设计采用第三种方案。 第 3 章 变电站主变压器选择 电力变压器是电力系统中最为重要的电气设备之一，它担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务，合理确定的变压器台数、容量和型号是变电站可靠供电和网络经济运行的保证。 主变压器台数的选择 在变电站设计过程中，一 般需要装设两台主变压器，以保证对用户供电的可靠性。 对 110kV 及以下的终端或分支变电站，如果只有一个电源，或变电所的重要负荷有中、低压侧电网取得备用电源时，可只装设一台主变压器，对大型超高压枢纽变电站，可根据具体工程情况装设 2~4 台主变压器，以便减小单台容量，因此，在本次设计中装设多台主变压器。 并且两部变压器并列运行时必须满足以下条件： (1)并列运行变乐器的一次额定、二次额定电压必须对应相等。 即并列变压器的电压变比必须相同，否则将引起较大的不平衡电流，所以允许差值不超过 ％。 如果并列变压器的电压变 比不同，则并列变压器二次绕组的回路内将出现环流，即二次电压较高的绕组将向二次电压较低的绕组供给电流，导致绕组过热甚至烧毁，影响系统运行的安全性。 (2)并列运行变压器的阻抗电压 (短路电压 )必须相等。 由于并列运行河南理工大学毕业设计（论文）说明书 16 的变压器的负荷是按其阻抗电压值成反比分配的，如果阻抗电压相差很大，可能导致阻抗电压小的变压器发生过负荷现象，所以要求并列变压器的阻抗电压必须相等，允许差值不得超过 10％。 (3)并列运行变压器的连接组别必须相同。 即所有并列变压器一次、二次电压的相序和相位都必须对应地相同，否则不能并列运 行。 (4)并列运行的变压器容量比应小于 3： 1。 即并列运行的变压器容量应尽量相同或相近，如果容量相差悬殊，不仅运行很不方便，而且在变压器特性稍有差异时，变压器间的环流将相当显著，特别是容量小的变压器容易过负荷或烧毁。 无功补偿措施 无功功率补偿的必要性 在工企用电设备中，有大量设备工作需要从系统吸收感性的无功功率来建立交变磁场，如电动机利用吸收无功功率建立圆形旋转磁场，这样系统输送的电能容量中无功功率的成分就会增加，功率因数降低，对系统会造成如下影响： （ 1） 使变配电设备的容量增加； （ 2） 使 供配电系统的损耗增加； （ 3） 使电压损失增加； （ 4） 使发电机的效率降低。 由于功率因数降低对供电系统有着如上诸多不利的影响，因此必须提高功率因数，降低无功功率的输送量，提高系统及用户供电质量，保证经济、合理地供电的需要。 无功功率补偿的方法 要使供配电系统的功率因数提高，一般从两个方面采取补偿措施： 一是提高用电设备的自然功率因数，自然功率因数是指不采用任何补偿装置情况下的功率因数，这种方法只能通过选择功率因数较高的电气设备来实现，但不能达到完全补偿的程度。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 17 二是采取人工补偿的方法使总功率因数得 以提高，有两种方法： （ 1）采用同步电动机替代异步电动机工作，由于同步电机是旋转机构，故维护不方便，此外投资和损耗较大，又不便于检修，供配电系统中很少采用。 （ 2）采用并联电容器补偿 ,采用并联电容器补偿无功功率以提高功率因数是目前供配电系统中采用较为普遍的一种补偿方法，也叫移相电容器静止无功补偿。 它具有有功损耗小、运行维护方便、补偿容量增减方便、个别电容器损坏不影响整体使用等特点，所以本设计采用并联电容器补偿。 补偿后变压器 10kV 侧无功率因数要达到： 2  2  无功补偿量： M V arQ39。  )tan( tan 21   iPQi 计算后得需补偿的无功功率 Q=， 需装设的电容器个数为： 1 0v ar24 v 4 5 939。  k kQrQN 考虑到三相均衡分配，应装设 312 个，每相 104 个，采取功率补偿后的功率因数即可满足要求。 主变压器容量的选择 主变压器容量选择的依据： （ 1）主 变容量一般按变电所建成后 5～ 10 年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期 10～ 20 年的负荷发展。 对于城郊变电所，主变压器容量河南理工大学毕业设计（论文）说明书 18 应与城市规划相结合。 （ 2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。 N－ 1原则是判定电力系统安全性的一种准则，按照这一准则 ,电力系统的 N 个元件中的任一独立元件（发电机、输电线路、变压器等）发生故障而被切除后，应保证不会出现因其它线路过负荷跳闸而导致用户停电；不破坏系统的稳定性，不出现电压崩溃等事故。 当这一准则不能满足时，则要考虑采用增加发电机或输电线路等措施。 N－ 1 原则与可靠性分析相比较 ,它的计算简便 ,不需搜集元件停运率等大量原始数据，是一种极为简便的安全检查准则，在欧美一些电力公司得到了广泛应用。 中国某些电力部门在电网规划中也采用了 N－ 1 原则，一般规定一个独立元件为一台发电机组或一条输电线路或一台变压器，通常使用线路极限发热条件下的载流量来判断线路是否过负荷运行。 对于有一级负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余主变压器的容量一般应满足对 60%（ 220kV 及以上电压等级的变电所应满足70%）的全部最大综合计算负荷供电，以及满足全部 I 类负荷 S 和大部分II 类负荷 S (110kV 及以上电压等级的变电所供电，在计及过负荷能力后的允许时间内，应满足全部 I 类负荷 S 和 II 类负荷 S )，即   SSSSS NN ）和（）（ 1n)~(1n m a x （ 41） 最大 综合计算负荷的计算： %)1(c o s1 m a xtm a x   mi iiPKS （ 42） 式中 imaxP — 各出线的远景最大负荷； m — 出线回路数； icos — 各出线的功率因数； tK — 同时系数，其大小由出线回路数决定，出线回路数越多其值越小，一般在 ～ 之间； % — 线损率，取 5%。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 19 结合原始材料可得： 对于 35kV 侧， M V AS )(1  对于 10kV 侧， 则 总的负荷为： MVASSS 总 取 tK =，则： M V AS ax 8 3 . 0 55 4 8 。