大学生毕业设计说明书-110kv变电站的初步设计(编辑修改稿)

大学生毕业设计说明书-110kv变电站的初步设计(编辑修改稿)内容摘要：

计规程 》 有关规程： 第 条 自然功率因数未达到规定标准的变电所，应装设并联电容器装置。 其容量和分组宜根据就地补偿；便于调整电压及不发生谐振的原则进行配置。 电容器装置宜装设在主变压器的低压侧或主要负荷侧。 第 条 电容器装置 应 装设单独的控制 、 保护和放电等设备，并应设置单台电容器的熔断器保护。 无功补偿的意义 各种 用电设备中，除相对很小的白炽灯照明负荷只消耗有功功率为数不多的同步电动机可发出一部分无功功率外，大多数都要消耗无功功率，因此，多数电所用变 型号 额定 容量（ kVA） 额定电压比 （ kV） 损耗（ W） 阻抗 电压 （ %） 短路 电路 （ %） 连接 组别 总重 （ t） 备注 高 /低 空载 短路 SL7— 50/10 50 10177。 5%/ 190 1150 4 Y,yn0 无 郑州 大学电气工程学院毕业 设计 (论文 ) 14 力用户都以较低的滞后功率因数运行。 低功率因数运行不仅使发电机需发出更多功率，从而消耗更多的燃料，而且还使得电压有所下降，影响用户的正常工作。 因而须采取装设无功补偿装置来进行无功补偿，进而提高功率因数，也可提高电压质量，进一步保证用户的正常工作。 补偿方 式 无功补偿方式 主要有集中补偿 、 分组补偿和个别补偿三种。 对于变电所来说，集中补偿既方便操作又经济，故本所采用集中补偿方式。 补偿方法 补偿方法主要有串联补偿和并联补偿两类。 其中，串联补偿主要是采用串联电容器装置；并联补偿主要采用并联电容器装置 、 静止补偿装置和并联电抗器装置等。 本设计采用并联电容器补偿装置，向电网提供可阶梯调节的容性无功，以补偿多余的感性无功，减少电网有功损耗，提高电网电压和功率因数。 补偿容量 计算补偿容量是为了以后选择电容器台数而进行 的。 其计算公式为 12()C avQ P tg tg （ ） max1nav iiPP   （ ） 1 m a x1 m a x11c o s ( )c o snn iiii iPP    （ ） 式中 CQ —— 无功补偿容量， kVar； avP —— 远期总负荷的有功功率平均值， kW；  —— 平均系数，取 ； maxiP —— 远期最大负荷有功功率， kW。 cos i —— 无功 补偿前负荷的功率因数 ， 度； 2cos —— 无功 补偿后负荷的功率因数，取。 由计算部分可知， =4280CQ kVar。 电容器台数 采用新型的单相集合式补偿装置，且因有两 段 母线，故电容器台数应为 32=6的整数倍，并且其总额定容量不应小于补偿容量。 其计算公式为 6 CnQ单 ≥ CQ （ ） 式中 CQ单 —— 单台电容器的额定容量， kVar。 因本所补偿容量很大，故选用单台容量较大的电容器，即 CQ单 =100kVar,经计算最终选择 n =8，即选 68=48 台电容器，其型式如表。 表 补偿电容器型式选择结果 电容器型号 额定电压（ kV） 额定容量（ kVar） 相数 质量（ kg） 外形尺寸 （ mm3） 台数 宽 深 高 ZY 110KV 变电所设计 110KV 变电站的初步设计 15 BWF3111001 11 100 1 59 165887660 48 主变中性点接地方式选择 主变高 压侧中性点接地方式选择 由 规程可知， 110kV 及以上电压 等 级的主变中性点采用直接接地方式，故本所主变高压侧采用中性点直接接地方式。 主变 中 低压侧中性点接地方式选择 由规程可知， 35kV 及以下电压 等 级的主变中性点采用不接地或经消弧线圈接地方式。 对于 10kV，接地电容电流小于 30A 时，中 性点不接地；否则，中性点须经消弧线圈接地。 35kV 侧均采用无架空地线 的 架空线路 , 10kV 均采用电缆线路 . 接地电容电流的计算过程如下： （ 1） 对于架空线，接地电容电流计算公式为 31 (2 .7 3 .3 ) 1 0CeI U L — （ ） 式中 1CI —— 架空线接地电容电流， A； eU —— 线路额 定电压， kV； L —— 三相架空线总长， km。 无架空地线，括号中取较小值 ；有架空地线，取较大值。 （ 2） 对于电缆线，接地电容电流计算公式为 2 U L （ ） 式中 2CI —— 电缆线接地电容电流， A。 （ 3） 主母线 和配电装置助增电流计算公式为 12()C C CI K I I   （ ） 式中 CI —— 助增电流， A； K —— 助增系数 ，对于 10kV，取 16%。 （ 4）总接地电容电流计算公式为 12C C C CI I I I     （ ） 若总接地电容电流大于上述对应的数值时，则须接消弧线圈。 且消弧线圈的选择原则采用过补偿方式，即 LCII。 消弧线圈的容量计算公式： 3eC UQI 由计算 书可知中 压侧均采用中性点不接地方式。 低压侧经消弧线圈接地 ,且 : Q=,选用 XDJ300/10 型消弧线圈 . 小结 郑州 大学电气工程学院毕业 设计 (论文 ) 16 电气主接线是变电所电气部分的主体，是保证出力 、 连续供电和电能质量的关键环节，它应满足供电可靠 、 调度灵活 、 运行检修方便且具有经济性和扩建发展的可能行等基本要求。 此外，变电所的主接线亦随其容量 、 装机台数 、 负荷性质以及在系统中的地位等条件的限制而有所不同。 设计主接线时须因地制宜进行综合分析，以便正确确定主接线形式。 4 短路电流计算 短路电流计算的目的与系统运行方式的确定 短路电流计算的目的 本设计中计算短路电流另成一章，可知其具有 一定的意义，其目的主要有三个方面： （ 1）为了进行电气设备的选择与校验； （ 2） 为了进行继电保护的整定计算与灵敏度校验； （ 3） 为了分析前章低压侧电气主接线中有关限流问题。 系统运行方式的确定 系统运行方式主要有三种，即系统最大运行方式、系统最小运行方式和系统正常运行方式。 现将简介前两种系统运行方式。 系统最大运行方式 根据系统最大负荷的需要，电力系统中的所有可以投入的发电设备都投入运行，以及所有线路和规定接地的中性点全部投入运行的方式。 该运行方式是考虑了系统 5～ 10 年的发展，对于本设计要考虑远景发展。 该运行方式主要用在电气设备的选择校验和保护的整定计算中。 系统最小运行方式 根据 系统负荷为最小，投入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少数接地的运行方式。 该运行方式主要针对近期系统规模而言，主要用在保护的灵敏度校验当中。 短路形式的确定与短路计算点的确定 短路形式的确定 ZY 110KV 变电所设计 110KV 变电站的初步设计 17 三相系统中短路的基本类型有四种，即三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。 电气设备的动、热稳定校验，一般按短路情况最严重的短路形式计算，而电气距离距电源较 远的变电所，一般三相短路最严重，故本设计中短路电流均按三相短路的情况进行计算。 短路计算点的确定 选取 短路计算点的个数，主要依据变电所的电压等级数，故本所设三个短路点，分别以 K K K3 表示 110kV、 35kV 和 10kV 工作母线上的短路点。 然后根据这三个短路点来依次计算对应点的短路电流值，并利用这三个短路点的短路电流值来校验电气设备和继电保护。 短路电流的计算 短路电流计算的电路图 和等值电路图 见 计算 书 ,本说明书省略 . 短路电流的计算 基准值的选取 基准有四个，即基准容量（ SB）、基准电流（ IB）、基准电压（ UB）和基准阻抗（ ZB）。 在此计算中，选取基准容量 SB=1000MVA，基准电压 UB 为各电压级的平均额定电压（ 115kV、 37kV、 ）。 选定基准量后，基准电流和基准阻抗便已确定： 基准电流：3BB BSI U 基准阻抗： 2BB BUZ S 元件电抗标幺值的计算 （ 1）系统 S 或发电厂 G 的等效电抗标幺值： BSSSSXXS 或 BGGGSXXS  （ ） 式中 S 、 GS —— 系统或发电厂的容量， MVA； SX 、 GX —— 系统或发电厂以其本身容量为基 准的等效电抗标幺值。 （ 2）线路电抗标幺值： *02BL BSX X LU （ ） 式中 0X —— 线路单位长度的电抗值，其中，单根导线为 ，二分裂导线为 ； L —— 线路的长度， km。 （ 3）变压器电抗标幺值： 本设 计中主变为三绕组，已给出了各绕组两两之间的短路电压百分数，即郑州 大学电气工程学院毕业 设计 (论文 ) 18 (1 2)%KU — 、 (1 3 %KU — ） 、 (2 3 %KU — ）。 则可求出高 、 中 、 低压绕组的短路电压百分数，分别为 1 ( 1 2 ( 1 3 ( 2 31% ( % % % )2K K K KU U U U  — ） — ） — ） （ ） 2 ( 1 2 ( 2 3 ( 1 31% ( % % % )2K K K KU U U U  — ） — ） — ） （ ） 3 ( 1 3 ( 2 3 ( 1 21% ( % % % )2K K K KU U U U  — ） — ） — ） （ ） 再按与双绕组变压器相似的计算公式求变压器高 、 中 、 低压绕组的电抗标幺值 ， 分别为 11 %100KBT TUSX S  （ ） 22 % 100KBT TUSX S  （ ） 33 %100K BT TU SX S  （ ） 网络化简 网络化简的目的是简化短路电流计算，以求得电源至短路点间的等值阻抗。 具体见计算书 . 各短路点 的 短路电 流计算 各短路点的短路电流计算步骤如下： （ 1） 网络化简，得到各电源对短路点的转移电抗 X∑； （ 2） 求各电源的计算电抗 Xjs（将各转移电抗按各电源容量 S∑归算）： js BSXXS （ ） （ 3） 查运算曲线，得到以各电源容量为基准值的各电源至短路点电流标幺值 ； （ 4） 求 （ 3） 中各电流的有名值之和，即为短路点的短路电流，并计算短路电流冲击值 ish。 在本设计中，因仅有系统两个电源，且它们距短路点的电气距离差别较大，故在此采用电源个别法较为精确，计算也不甚复杂。 短路电流计算过程见计算部分，结果列于表 中。 表 短路电流计算结果 短路点 电压级（ KV） I（ KA）  （ KA） 。