110KV降压变电所电气部分设计毕业论doc.doc
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毕业设计(论文)
题目:
110KV降压变电所设计
学生姓名:
系别:
电气工程系
专业年级:
指导教师:
年月日
摘要
110KV降压变电所电气部分设计
随着我国国民经济的快速增长,电能已成为影响我国经济发展的重要因素,各地都在兴建一系列的供配电设施。
变电所是联系发电厂和电能用户的中间环节,起着变换和分配电能的重要作用。
本次所设计的课题是某110kV变电所电气初步设计,该变电所是一个地区性重要的降压变电所,它主要担任110kV及10kV两电压等级功率交换,把接受功率全部送往10kV侧线路。
本所位于市中部,所址工程情况良好,处于地区网络枢纽点上,具有110kV、及10kV两个电压等级,110kV侧以接受功率为主,10kV主要用于所用电以及变电站近区负荷。
本次所设计的变电所是重要变电所,全所停电后,将影响整个地区以及下一级变电所的供电,变电所最后规模:
容量为2100MVA,可选择型号为SFZ9—16000/110KV.SPZ9系列双绕组有载调压的变压器。
110kV侧本期出线有2回。
主接线形式为单母线分段带旁路接线。
本次设计论文是以我国现行的各有关规范规程等技术标准为依据,所设计是一次初步设计,根据任务书提供原始资料,参照有关资料及书籍,对各种方案进行比较而得出。
关键词:
关键词1变电站;关键词2主变压器;关键词3出线;关键词4配电装置
Abstract
110kVtransformersubstationthepreliminarypartdesignelectricity
Withthefastgrowthofourcountrynationaleconomy,theelectricityalsobecomesimportantofthedevelopmentandsupervisioninourcountry.Everydistrictbuildsaseriesofsupplyanddistributeestablishment.Thesubstationisthemiddlelinkbetweenpowerplantandcustomers,whosefunctionistransforminganddistributingelectricpower.
Thistimedesignsthetopicissome110kVtransformersubstationelectricitypreliminarydesign,thistransformersubstationisatopicalityimportantvoltagedroppingresistortransformersubstation,itmainlyholdsthepostof110kVandthe10kVtwovoltagerankpowerexchange,acceptsthepoweralltoescorttothe10kVsidecircuit.
Thisinstituteislocatedmiddlethecity,thesiteprojectsituationisgood,isinthelocalareanetworkkeypositiontolight,has110kV,andthe10kVthreevoltageranks,the110kVsideacceptsthepowerprimarily,10kVmainlyusesinusingelectricityaswellastheidleworkcompensation.
Thistimedesignsthetransformersubstationisthekeypositiontransformersubstation,afterallpowercut,willaffecttheentireareabythelevelundertheleveltransformersubstationpowersupplynamelythisdesigntransformersubstationfinalscale:
Usesthreethreewindingstohavecarriestheregulatingtransformer,mutuallyforspare.The110kVsideVgoingbeyondalinehasfive.Therefore110kVandthe10kVhostwiringfinalplanusesthedoublemothertopartition.10KVusesthesinglemothertopartition.Thistransformersubstationpowerdistributionequipmentusesimproveshalfhighpowerdistributionequipment,110kVand10kVusesthecircuitbreakersinglerowarrangement,undertheisolatorlayingasidegeneratrix,willcauseitsandanotherlevelisolatorelectricitydistanceincreases,reducesthepowerdistributionequipmentthefore-and-aftdistance.
Thisdesignpaperistaketechnicalstandardsandsoonourcountrypresenteachrelatedstandardregulationsasthebasis,designsisapreliminarydesign,providesthefirsthandinformationaccordingtotheprojectdescription,thereferencepertinentdataandthebooks,carriesonthecomparisontoeachkindofplantoobtain.
Keywords:
word1Transformersubstation;word2Maintransformer;word3Goingbeyondaline;word4Powerdistributionequipment
目录
工程概况 1
1变电所概况 1
1.1变电所位置分析 1
1.2负荷计算的意义及计算目的 1
1.3变压器的选择 2
2电气主接线设计 3
2.1电气主接线的设计原则 4
3短路电流计算 6
3.1短路电流计算的目的 6
3.2在验算导线和电气设备时所用的短路电流一般有以下规定 6
3.3短路电流计算的步骤 6
3.4短路电流计算过程 7
4电气设备及母线的选择 10
4.1选择电气设备和母线的主要技术条件 11
4.2母线及各回出线的选择原则 11
4.3断路器,隔离开关的选择原则 12
4.4110KV母线,断路器,隔离开关的选择 12
4.510KV母线,断路器,隔离开关的选择 14
4.6变压器10KV侧及母联断路器和隔离开关的选择 15
4.7各回出线的选择 16
4.8支柱绝缘子和穿墙套管的选择原则 18
4.9互感器的选择 19
4..10并联电容器组的选择 24
5.防雷保护和接地装置 25
5.1变电所的防雷设计原则 25
5.2变电所的主要防雷设备 25
5.3变电所的防雷设计 25
致谢 27
参考文献 28
工程概况
变电所是电力系统的重要组成部分,它直接影响整个电力系统的安全与经济运行,是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用。
电气主接线是发电厂和变电所的主要环节,电气主接线的拟定直接关系着全(所)电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定,是变电所电气部分投资大小的决定性因素。
根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数,分析负荷发展趋势。
从负荷增长方面阐明了建站的必要性,然后通过对拟建变电所的概括以及出线方向来考虑,并通过对负荷资料的分析,安全,经济及可靠性方面考虑,确定了110kV,10kV以及站用电的主接线,然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数,容量及型号,同时也确定了站用变压器的容量及型号,最后,根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果,对高压熔断器,隔离开关,母线,绝缘子和穿墙套管,电压互感器,电流互感器进行了选型,然后根据短路电流及冲击电流进行相关的校验,从而完成了110kV电气一次部分的设计,并力求在可靠性的前提下,做到运行操作简便,运行灵活,经济合理。
(1)系统至城中变110KV母线的短路容量为3984MVA
(2)待建城中变电所有关资料;110KV进线2回。
负荷情况10KV出线10回:
加工厂1回,1.5MW/回,4KM;
机械厂2回,1.2MW/回,3KM;
药棉厂1回,2MW/回,3KM;
棉纺厂2回,1.8MW/回,4KM;
水厂2回,1.6MW/回,2.5KM
化工厂2回,2MW/回,3KM;
功率因数为0.85。
最大负荷利用小时数:
T=5000h/年。
(3)发电厂变电所地理位置图如图所示。
图1-1变电所地理位置图
G1:
汽轮发电机,2*12.5MW,Xd”=0.125,cosφ=0.8;
G2:
汽轮发电机,30MW,Xd”=0.13,cosφ=0.8;
(4)环境最高气温400C,最热月最高平均气温320C
(5)变电所10KV侧过电流保护动作时间为1S。
1变电所概况
1.1变电所位置分析
待建的城中110KV降压变电所在城市近郊并向加工厂、机械厂、棉纺厂、药棉厂、水厂、化工厂供电。
110KV进线2回,在10KV侧有10回出线,则可以看出这所变电所是一所普通的终端变电所,在电力系统中的作用不是很重要,只是对周边负荷供电。
变电所的选址一般要求地势平坦且交通方便,以便施工和设备的运输。
本变电所占地面积3720平方米。
1.2负荷计算的意义及计算目的
变电所进行电力设计的基本原始资料是根据各用电负荷所提供,但往往这些统计是不齐全的,所以在设计时必须考虑5到10年的负荷增长情况并如何根据这些资料正确估计变电所所需要的电力、电量是一个非常重要的问题。
负荷计算直接影响着变压器的选择,计算负荷是根据变电所所带负荷的容量确定的,预期不便的最大假想负荷。
这个负荷是设计时作为选择变电所电力系统供电线路的导线截面,母线的选择,变压器容量,断路器,隔离开关,互感器额定参数的依据。
计算方法:
根据原始材料给定的有功功率P、功率因素COS,求出无功功率Q=P*tan
=+++……+
=+++……+
计算负荷:
,为需要系数一般取0.85。
根据原始资料:
,则
加工厂1回:
机械厂2回:
药棉厂1回:
棉纺厂2回:
水厂2回:
化工厂2回:
=16.7MVA
1.3变压器的选择
变电所主变压器容量一般应按5-10年规划负荷来选择。
根据城市规划,负荷性质,电网结构等综合考虑确定其容量。
对于重要变电所应考虑以1台主变压器停运时其余变压器容量在计及负荷能力允许时间内,应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电。
对于一般变电所,当一台主变停运时,其余变压器的容量应能满足全部负荷的70%-80%,在目前实际的运行情况变电所中一般均是采用两台变压器互为暗备用并联运行。
变压器容量首先应满足在下,变压器能够可靠运行。
对于单台:
≥
对于两台并联运行:
+>
≥+
≥+
变压器除满足以上要求外还需要考虑变电所发展和调整的需要,并考虑5-10年的规划,并留有一定的裕量并满足变压器经济运行的条件。
根据现实运行的经验,一般是采用两台变压器互为备用。
对于两台互为备用并联运行的变压器,变电所通常采用两台等容量的变压器,单台变压器容量视它们的备用方式而定:
暗备用:
两台变压器同时投入运行,正常情况下每台变压器各承担负荷的50%,此时,变压器的容量应按变压器最大负荷的70%选择,其有显著的优势:
1.正常情况下,变压器的最大负荷率为70%,符合变压器经济运行并留有一定的裕量。
2.若一台变压器故障,另一台变压器可以在承担全部最大负荷下(过负荷40%)继续运行一段时间。
这段时间完全有可能调整生产,切除不重要负荷,保证重要负荷的正常供电。
这种暗备用的运行方式具有投资省,能耗小的特点,在实际中得到广泛应用。
明备用:
一台变压器工作,另一台变压器停止运行作为备用。
此时,两台变压器按最大负荷时变压器负荷率为100%考虑,较暗备用能耗大,投资大,故在实际中不常采用。
变压器选择方法:
根据负荷计算出的,由于采用两台变压器互为暗备用并联运行,单台变压器容量按70%*选择,并考虑5-10年规划,留有15%的发展余地。
=0.7**(1+15%)
所选择的变压器容量>0.7**(1+15%)即可。
考虑两台主变压器互为暗备用,单台容量按计算容量的70%选择。
考虑5-10年的计算规划并留有一定的裕量,
则所选的变压器容量大于13443.5KVA即可。
本设计所以选择两台:
2*SFZ9—16000/110型变压器。
其技术参数如表1-1:
表1-12*SFZ9—16000/110型变压器技术参数
型号
额定容量KVA
高压KV
高压分接范围
低压KV
SFZ9-16000/110
16000
110
110±8*1.25%
6.36.610.5
空载损耗KW
负载损耗KW
空载电流I%
阻抗电压
联结组标号
20.24
77.4
1.2
10.5
表1-2所用变压器的选择:
序号
名称
额定容量(KW)
负荷类型
1
通信
4
经常、连续
2
充电屏
7.5
经常、连续
3
监控电源
1
经常、连续
4
保护电源
1
经常、连续
5
动力电源
11.5
不经常、断续
6
取暖、通风电源
32
经常、连续
小计
动力负荷
57
7
110KV加热
0.7
经常、连续
8
10KV加热
1.6
经常、连续
小计
加热负荷
2.3
9
10KV配电装置照明
4
短时、连续
10
二次设备照明
3
短常、连续
11
屋外配电装置照明
10
短时、连续
小计
照明负荷
17
则所用变压器的容量可选80KVA,则所用变压器选择SC—80/10型,的干式变压器,380/220所用配电屏GGD1—54型,共3面
2电气主接线设计
电力系统是有发电厂,变电所,线路及用户组成。
变电所是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用,而主接线代表了变电所的电气部分的主体结构,是电力系统接线的主要组成部分,是变电所设计的首要部分。
关系着电力系统的安全和稳定,灵活经济运行。
由于电能生产的特点是:
发电,变电,输电,用电是在同一时刻完成的,所以主接线设计的好坏也影响工、农业生产和人民生活。
因此,主接线的设计是一个综合性问题,必须在满足国家有关技术经济政策的前提下正确处理好各方面的关系,全面分析有关因素,力求使其技术先进,经济合理,安全可靠。
同时,主接线是保证电网安全可靠,经济运行的关键,是电气设备布置,选择自动化水平和二次回路设计的原则和基础。
2.1电气主接线的设计原则
应根据变电所在电力系统的地位和作用,首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。
根据规划容量,本期建设规模,输送电压等级,进出线回路数,供电负荷的重要性,保证供电平衡,电力系统线路容量,电气设备性能和周围环境及自动化规划与等级条件确定,应满足可靠性、灵活性、经济性的要求。
2.2现就本设计的两套方案进行比较
图2-1方案一接线图
图2-2方案二接线图
方案一:
110KV采用带母线型内桥接线,10KV采用带有母联断路器的双母线接线型式,母联断路器和桥联断路器均带有备用电源自动投入装置。
方案二:
110KV采用单母线分段,10KV侧采用单母线分段和带专用旁路断路器的旁路母线接线型式。
详细比较如下:
2.2.1110KV单母分段接线
单母线分段用断路器进行分段,这种接线方式可以提高可靠性和灵活性,对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路,由两个电源供电。
当一段母线发生故障时,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常段母线不间断供电。
根据实际的运行经验,两母线同时故障的几率很小,可以不予考虑。
对110KV等级进出线回数为3-4回时可以采用此接线方式,本设计变电所110KV进线为两回。
2.2.2110KV带母线型内桥接线
110KV带母线型内桥接线方式用于两台变压器进出线回路为两回的情况。
由于本变电所的容量不是很大,根据运行经验可以知道,变压器的故障率很小,且不经常切换,并通过桥联断路器将两母线和变压器联系起来。
内桥接线在线路的切除或投入时,不影响其余回路的工作,且操作简单。
虽然其在切入或投入变压器时,要使相应的线路停电,并考虑复杂。
但由于现实中变压器的故障率很小且不经常切换,所以不予考虑。
虽然单母线分段较内桥接线操作较为方便,灵活,但其增加了两台高压断路器的投资。
内桥接线的可靠性也比较高,对于本设计的变电所已经足够。
,从本次设计的变电所的地位可知,该变电所是一般的变电所,且是一个向负荷供电的终端变电所。
因此可靠性要求不是极高,所以内桥接线可以满足要求。
故110KV本设计采用内桥接线。
2.2.310KV采用单母分段带旁路接线
断路器经长期运行和切断数次断路电流,都需要进行检修,为了能使采用单母线分段或双母线的配电装置检修断路器时,不致中断该回路供电,可增设旁路。
方案二中采用了单母线分段带专用旁路母线的接线,从给定的原始资料可以知道,本变电所的出线回路为10回,由于回路数较多则可以考虑架设专用的旁路母线。
该接线方式的优点有:
其提高了供电的可靠性性和灵活性,并可以通过旁路母线在保证向负荷不间断供电的情况下检修出线上的断路器。
但这种接线一旦母线故障,有50%的停电率,这种接线增加了一格旁路断路器的投资,并且在检修断路器时其倒闸操作繁琐,根据长期的运行经验可以知道,变电所,发电厂出现的事故,多数是由人为误操作所致。
单母线分段带旁路的接线出现误操作的几率很大,所以本设计不予采纳。
2.2.410KV采用带有母联断路器的双母线接线的分析
由原始资料出线10回,=5000h则可以知道:
负荷对供电的可靠性要求比较高。
双母线接线有两组母线,并可以互为备用。
每一电源和出线都装有一台断路器,并有两组母线隔离开关,分别与两组母线相连,两组母线则通过母联断路器进行联系起来。
双母线接线较单母线接线具有更高的可靠性和灵活性。
其有显著的特点:
供电可靠通过两组母线的倒闸操作,可以轮流检修一组母线而不致使供电中
断。
一组母线故障后,能迅速恢复供电,检修任一回路的母线隔离开关时,只需断开隔离开关所属的一条线路与此隔离开关相连的该组母线其他电路则可以通过另一母线继续运行。
如:
欲检修工作母线,则把全部电源倒在另一母线上。
其操作步骤是:
先合上母联断路器两侧的隔离开关,再合上母联断路器,向备用母线充电至两组母线等电位,为保证供电不中断,先合上备用母线上的隔离开关,再断开工作母线上的隔离开关,完成母线切换后再断开母联断路器及其两侧的隔离开关,即可对原工作母线进行检修。
调度灵活:
各个电源和负荷可以任意分配到任一母线上,能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要,通过倒闸操作可以组成各种运行方式:
1.当母联断路器断开,一组母线工作,另一母线作为备用,相当于单母线运行。
2.两组母线同时工作,并通过母联断路器并联运行,电源与负荷平均分配在两组母线上,这是目前采用最广泛的运行方式,它的继电保护相对较简单。
有时为了系统需要,亦可以将母联断路器断开(处于热备用状态)两组母线同时运行,此时这个变电所相当于分裂为两个电厂向各负荷送电,这种运行方式常用于最大运行方式时,以限制断路电流。
根据调度的需要,双母线还可以完成一些特殊的功能。
如:
母联与系统进行同期或解列操作,个别回路要进行单独试验时,可以将该回路单独接到备用母线上运行,当线路利用短路方式熔冰时,亦可以将备用母线作为熔冰母线不影响其他回路工作。
双母线接线的运行方式则可以根据实际的需要进行选择,其运行的灵活性远比单母线分段带旁路母线的高,这亦是本设计采用双母线接线的一个原因。
扩建容易:
在扩建时可以向双母线左右两方向扩建,均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配,在施工中不会造成其他回路的停电。
由于双母线具有较高的可靠性且应用广泛,其继电保护也相对简单,继电保护对线路部分主要是保护母线,并根据实际长期的运行经验,双母线同时故障的几率很小,所以不予考虑双母线同行停运的可能性。
2.2.5两方案的经济性比较
方案一:
使用110KV高压断路器3台,110KV高压隔离开关8台,SFZ9—16000/110型变压器,10KV等级断路器13台,隔离开关36台,双母线。
方案二:
:
使用110KV高压断路器5台,110KV高压隔离开关10台,SFZ9—16000/110型变压器,10KV等级断路器14台,隔离开关39台,单母线分段,一组旁路母线。
由此可以知道,方案的得投资较省,经济性较好。
综合可靠性,灵活性和经济性三方面,从以上的分析可以知道,方案一具有很显著的优势,所以本次设计的电气主接线选择方案一。
3短路电流计算
3.1短路电流计算的目的
在发电厂、变电所的电气设计中,短路电流计算是其中的一个重要环节,也是电气设计的主要计算项目,其目的有以下几个方面:
1.在选择电气主接线时,为比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流措施等均要进行必要的短路电流计算。
2.在选择电气设备时,如高压断路器,隔离开关等,为保证设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠地工作,同时又力求节约资金,这就需要进行全面的短路电流计算。
例如:
计算某一时刻的短路电流有效值,用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值。
计算短路后较长时间短路电流有效值,用以校验设备的热稳定;计算短路电流的冲击值,
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