110kV变电站电气一次部份初步设计毕业设计.docx
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110kV变电站电气一次部份初步设计毕业设计
110kV变电站电气一次部份初步设计毕业设计
内容提要
依照设计任务书的要求本次设计为110kV变电站电气一次部份初步设计并绘制电气主接线图及其他图纸该变电站设有两台主变压器站内主接线分为110kV35kV和10kV三个电压品级各个电压品级别离采纳单母线分段接线单母线分段带旁母线和单母线分段接线
本次设计中进行了电气主接线的设计电路电流计算要紧电气设备选择及效验包括断路器隔离开关电流互感器母线等各电压品级配电装置设计及防雷爱惜的配置
本设计以《电力工程专业毕业设计指南》《电力工程电气设备手册》《高电压技术》《电气简图用图形符号GBT》《电力工程设计手册》《城乡电网建设改造设备利用手册》等规范规程为依据设计的内容符合国家有关经济技术政策所选设备全数为国家推荐的新型产品技术先进运行靠得住经济合理
前言4
第一部份110kV变电站电气一次部份设计说明书4
原始资料4
电气主接线设计6
主接线的设计原则和要求6
主接线的设计步聚8
本变电站电气接线设计9
第3章变压器选择12
第31节主变压器选择12
第32节站用变压器选择13
第4章短路电流计算14
第41节短路电流计算的目的14
第42节短路电流计算的一样规定14
第43节短路电流计算的步聚15
第44节短路电流计算结果15
第5章高压电器设备选择16
第51节电器选择的一样条件16
第52节高压断路器的选择18
第53节隔离开关的选择19
第54节电流互感器的选择20
第55节电压互感器的选择21
第56节高压熔断器的选择21
第6章配电装置设计21
第二部份110kV变电站电气一次部份设计计算书22
第1章负荷计算22
第11节主变压器负荷计算22
第12节站用变压器负荷计算24
第2章短路电流计算25
第21节三相短路电流计算25
第22节站用变压器低压侧短路电流计算31
第3章线路及变压器最大长期工作电流计算31
第31节线路最大长期工作电流计算31
第32节主变进线最大长期工作电流计算32
第4章电气设备选择及效验32
第41节高压断路器选择及效验33
第42节隔离开关选择及效验33
第43节电流互感器选择及效验34
第44节电压互感器选择及效验36
第45节熔断器选择及效验36
第46节母线选择及效验37
总结38
参考文献40
前言
变电站是电力系统的重要组成部份是联系发电厂和用户的中间环节起着变换和分派电能的作用直接阻碍整个电力系统的安全与经济运行电气主接线是变电站设计的首要任务也是组成电力系统的重要环节电气主接线的拟订直接关系着全站电气设备的选择配电装置的布置继电爱惜和自动装置的确信是变电站电气部份投资大小的决定性因素
本次设计为110kV变电站电气一次部份初步设计分为设计说明书设计计算书设计图纸等三部份所设计的内容力求概念清楚层次分明本文是在老师们治学严谨知识广博擅长捕捉新事物新的研究方向在毕业设计期间老师在设计的选题和设计思路上给了我很多的指导和帮忙在此我对恩师表示最高贵的敬意和最真挚的感激
本文从主接线短路电流计算要紧电气设备选择等几方面对变电站设计进行了论述并绘制了电气主接线图由于本人水平有限错误和不妥的地方在所不免敬请列位老师批评指正
第一部份
110kV变电站电气一次部份
设计说明书
第1章原始资料
11地域电网的特点
综合小水电S∑24MVAL120KM35KV双回路送入变电所丰水期满发电枯水期只发三分之一容量近区用电及站用电占发电容量的10最大运行方式时的综合电抗折算至SJ100MVA时XJ3本市火电厂发电机两台Pe5MWcosФ08Xd〃018经一台双绕组变压器SLKVA63KV35KVUd8L25KM用架空线输入变电所其厂用电占5近区用电占15
省电网由西南方向经110KVL365KM的输电线路与变电所相连对本市的发供电起综合平稳作用
12建站规模
4变电所最大负荷利用小时数T6000h同时率取09
510KV用户负荷资料如下表所示
序号用户名称最大负荷负荷性质功率因数1市城区8MWⅠ0952化肥厂2MWⅢ0903工业区35MWⅡ0904农机厂15MWⅢ0855开发区4MWⅡ085变电所建成后第五年总负荷增加到306MW建成后第十年总负荷增加到493MW
6变电所自用负荷以2台100KVA考虑
变电站类型110kV变电工程
主变台数2
电压品级110kV35kV10kV
出线回数及传输容量
13环境条件
气象及地质条件设计变电所地处半丘陵区无污染阻碍年最高温度40度最热月平均温度34度年最低温度40度最热地下08M处土壤平均温度304度海拔高度为50M
14电器主接线图
建议110kV双母线分4段35kV双母线带旁10kV单母线分段带旁路接线并考虑设置融冰方法
15短路阻抗
系统作无穷大电源考虑
X1∑=005X0∑=004X1∑min=01X0∑min=005
火电厂的装机容量为37500kwXd=0125最大运行方式下该火电厂3台机组全数投入并满发最小运行方式下该火电厂只投入2台机组
水电厂的装机容量为35000kwXd=027最大运行方式下该水电厂3台机组全数投入并满发最小运行方式下该水电厂只投入1台机组
第2章电气主接线设计
第21节主接线的设计原则和要求
电力系统是由发电厂变电站线路和用户组成变电站是联系发电厂和用户的中间环节起着变换和分派电能的作用为知足生产需要变电站中安装有各类电气设备并b主接线代表了变电站电气部份主体结构是电力系统接线的要紧组成部份是变电站电气设计的首要部份它表明了变压器线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式从而完成变电输配电的任务它的设计直接关系着全所电气设备的选择配电装置的布置继电爱惜和自动装置的确信关系着电力系统的安全稳固灵活和经济运行由于电能生产的特点是发电变电输电和用电是在同一时刻完成的因此主接线设计的好坏也阻碍到工农业生产和人民生活因此主接线的设计是一个综合性的问题必需在知足国家有关技术经济政策的前提下正确处置好各方面的关系全面分析有关因素力争使其技术先进经济合理安全靠得住
电气主接线的设计原则
电气主接线的大体原则是以设计任务书为依据以国家经济建设的方针政策技术规定标准为准绳结合工程实际情形在保证供电靠得住调度灵活知足各项技术要求的前提下兼顾运行保护方便尽可能地节省投资就近取材力争设备元件和设计的先进性与靠得住性坚持靠得住先进适用美观的原则
接线方式关于变电站的电气接线当能知足运行要求时其高压侧应尽可能采纳断路器较少或不用断路器的接线如线路-变压器组或桥形接线等若能知足继电爱惜要求时也可采纳线路分支接线在110kV~220kV配电装置中当出线为2回时一样采纳桥形接线当出线不超过4回时一样采纳分段单母线接线在枢纽变电站中当110kV~220kV出线在4回及以上时一样采纳双母线接线
在大容量变电站中为了限制6~10kV出线上的短路电流一样可采纳下列方法
变压器排列运行
在变压器回路中装置割裂电抗器或电抗器
采纳低压侧为割裂绕组的变压器
出线上装设电抗器
主变压器选择
主变压器台数为保证供电靠得住性变电站一样装设两台主变压器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关于大型枢纽变电站依照工程具体情形当技术经济比较合理时可装设两台以上主变压器
主变压器容量主变压器容量依照5~10年的进展计划进行选择并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力对装设两台变压器的变电站每台变压器额定容量一样按下式选择
Sn=06PM
PM为变电站最大负荷如此当一台变压器停历时可保证对60%负荷的供电考虑变压器的事故过负荷能力40%则可保证对84%负荷的供电由于一样电网变电站大约有25%的非重要负荷因此采纳Sn=06PM对变电站保证重要负荷来讲多数是可行的关于一二级负荷比重大的变电站应能在一台停历时仍能保证对一二级负荷的供电
主变压器的型式一样情形下采纳三相式变压器具有三种电压的变电站如通过主变压器各侧绕组的功率均达到15%Sn以上时由于中性点具有不同的接地形式应采纳一般的三绕组变压器当主网电压为220kV及以上中压为110kV及以上时多采纳自耦变压器以取得较大的经济效益
断路器的设置依照电气接线方式每回线路均应设有相应数量的断路器用以完成符合电路任务
为正确选择接线和设备必需进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷的平稳当缺乏足够的资料时可采纳下列数据
最小负荷为最大负荷的60~70%如主若是农业负荷时则宜取20~30%
负荷同时率取085~09当回路在三回一下时且其中有特大负荷时可取095~1
功率因数一样取08
线损平均取5%
设计主接线的大体要求
在设计电气主接线时应使其知足供电靠得住运行灵活和经济等项大体要求
靠得住性供电靠得住是电力生产和分派的首要要求电气主接线也必需知足那个要求在研究主接线时应全面地看待以下几个问题
靠得住性的客观衡量标准是运行实践估价一个主接线的靠得住性时应充分考虑长期积存的运行体会我国现行设计技术规程中的各项规定确实是对运行实践体会的总结设计时应予遵循
主接线的靠得住性是由其各组成元件包括一次设备和二次设备的靠得住性的综合因此主接线设计要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的阻碍
靠得住性并非是绝对的一样的主接线对某所是靠得住的而对另一些所可能还不够靠得住因此评判靠得住性时不能离开变电站在系统中的地位和作用
通常定性分析和衡量主接线靠得住性时均从以下几方面考虑
断路器检修时可否不阻碍供电
线路断路器或母线故障时和母线检修时停运出线回路数的多少和停电时刻的长短和可否保证对重要用户的供电
变电站全数停运的可能性
灵活性主接线的灵活性要求有以下几方面
调度灵活操作简便应能灵活的投入或切除某些变压器或线路调配电源和负荷能知足系统在事故检修及特殊运行方式下的调度要求
检修安全应能方便的停运断路器母线及其继电爱惜设备进行安全检修而不阻碍电力的正常运行及对用户的供电
扩建方便应能容易的从初期过渡到最终接线使在扩建过渡时在不阻碍持续供电或停电时刻最短的情形下投入新装变压器或线路而不相互干扰且一次和二次设备等所需的改造最少
经济性在知足技术要求的前提下做到经济合理
投资省主接线应简单清楚以节约断路器隔离开关等一次设备投资要使操纵爱惜方式只是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选择价钱合理的电器设备在终端或分支变电站中应推行采纳直降式1106~10kV变压器以质量靠得住的简易电器代替高压断路器
占地面积小电气主接线设计要为配电装置的布置制造条件以便节约用地和节省构架导线绝缘子及安装费用在运输条件许可的地址都应采纳三相变压器
电能损耗少在变电站中正常运行时电能损耗要紧来自变压器应经济合理的选择主变压器的型式容量和台数尽可能幸免两次变压而增加电能损耗
第22节主接线的设计步聚
电气主接线图的具体设计步聚如下
分析原始资料
本工程情形变电站类型设计计划容量近期远景主变台数及容量等
电力系统情形电力系统近期及远景进展计划5~10变电站在电力系统中的位置和作用本期工程和远景与电力系统连接方式和各级电压中性点接地址式等
负荷情形负荷的性质及其地理位置输电电压品级出线回路及输送容量等
环境条件本地的气温湿度覆水污秽风向水文地质海拔高度等因素对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有阻碍
设备制造情形为使所设计的主接线具有可行性必需对各要紧电器的性能制造能力和供货情形价钱等资料聚集并分析比较保证设计的先进性经济性和可行性
拟定主接线方案
依照设计任务书的要求在原始资料分析的基础上可拟定出若干个主接线方案因为对出线回路数电压品级变压器台数容量和母线结构等考虑不同会显现多种接线方案应依据对主接线的大体要求结合最新技术确信最优的技术合理经济可行的主接线方案
短路电流计算
对拟定的主接线为了选择合理的电器需进行短路电流计算
要紧电器选择
包括高压断路器隔离开关母线等电器的选择
绘制电气主接线图
将最终确信的主接线按工程要求绘画工程图
第23节本变电站电气主接线设计
110kV电压侧接线
《35~110kV变电所设计规范》规定35kV~110kV线路为两回以下时宜采纳桥形线路变压器组或线路分支接线超过两回时宜采纳扩大桥形单母线或分段单母线的接线35~63kV线路为8回及以上时亦可采纳双母线接线110kV线路为6回及其以上时宜采纳双母线接线
在采纳单母线分段单母线或双母线的35~110kV主接线中当不许诺停电检修断路器时可设置旁路设施
本变电站110kV线路有6回可选择用双母线或单母线分段接线两种方案如图21所示方案一供电靠得住运行方式灵活倒闸操作复杂容易误操作占地大设备多投资大
图21
方案二简单清楚操作方便不易误操作设备少投资小占地面积小可是运行靠得住性和灵活性例如案一稍差本变电站为地域性变电站电网特点是水电站发电保证出力时能知足地域负荷的需要加上小火电大体不需要外系统支援电源要紧集中在35KV侧110KV侧是为提高经济效益及系统稳固性采纳方案二能够知足本变电站110KV侧对供电靠得住性的要求故选用投资末节省占地面积的方案二
35kV电压侧接线
本变电站35kV线路有8回可选择双母线或单母线分段带旁路母线接线两种方案依照本地域电网特点本变电站电源要紧集中在35kV侧不许诺停电检修断路器需设置旁路设施如图22所示
图22
方案一供电靠得住调度灵活可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能够代替出线断路器进行不断电检修出线断路器保证重要回路专门是电源回路不断电方案二具有良好的经济性供电靠得住性也能知足要求故35kV侧接线采纳方案二
综上所述本变电站主接线如图24所示
图24
第3章变压器选择
第31节主变压器选择
在变电站顶用来向电力系统或用户输送功率的变压器称为主变压器
《35~110kV变电所设计规范》规定主变压器的台数和容量应依照地域供电条件负荷性质用电容量和运行方式等条件综合考虑确信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以上主变压器装有两台以上主变压器的变电所当断开一台时其余主变器的容量不该小于60%的全数负荷并应保证用户的一二级负荷具有三种电压的变电所如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的15%以上主变压器宜采纳三线圈变压器
主变压器台数和容量直接阻碍主接线的形式和配电装置的结构由负荷计算设计计算书第1章可知本变电站远景负荷为PM=3015MVA装设两台主变压器每台变压器额定容量按下式选择SN=06PM=1809MVA
故可选择两台型号为SFSZ7-的变压器
表31主变压器技术参数
型号
额定容量
kVA
额定电压kV
空载电流
空载损耗
kW
负载损耗kW
阻抗电压
连接组标号
高压
中压
低压
高-
中
高-
低
中-
低
高-
中
高-
低
中-
低
-
20000
110
385
105
15
358
1317
125
997
105
175
65
YNyn0d11
第32节站用变压器选择
《35~110kV变电所设计规范》规定在有两台及以上主变压器的变电站中宜装设两台容量相同可互为备用的站用变压器别离接到母线的不同分段上
变电站的站用负荷一样都比较小其靠得住性要求也不如发电厂那样高变电站的要紧负荷是变压器冷却装置直流系统中的充电装置和硅整流设备油处置设备检修工具和采暖通风照明供水等这些负荷容量都不太大因此变电站的站用电压只需04kV一级采纳动力与照明混合供电方式380V站用电母线可采纳低压断路器即自动空气开关或闸刀进行分段并以低压成套配电装置供电
本变电站计算站用容量为100kVA设计计算书第1章选用两台型号为S的变压器互为暗备用10kV级S9系列三相油浸自冷式铜线变压器是全国统一设计的新产品是我国国内技术经济指标比较先进的铜线系列配电变压器
站用变压器参数如表32所示
表32站用变压器技术参数
型号
额定容量kVA
额定电压kV
空载电流
损耗W
阻抗电压
连接组标号
高压
低压
空载
短路
S9-10010
100
10
04
16
290
1500
4
Yyn0图41计算电路图及其等值网络
图42变压器低压侧排列运行计算电路图及其等值网络表41短路电流计算结果
按正常工作条件进行选择并按短路状态来校验热稳固和动稳固额定电压和最高工作电压在选择电器时一样可依照电器的额定电压UN不低于装置地址电网额定电压
tk=tprtab
而tab=tinta
式中tab断路器全开断时刻
tpr后备爱惜动作时刻
tin断路器固有分闸时刻
ta断路器开断时电弧持续时刻
开断电器应能在最严峻的情形下开断短路电流故电器的开断计算时刻tbr应为主爱惜时刻tpr1和断路器固有分闸时刻之和即
Tbr=tpr1tin
第52节高压断路器的选择
高压断路器的要紧功能是正常运行时用它来倒换运行方式把设备或线路接入电路或退出运行起着操纵作用当设备或线路发生故障时能快速切除故障回路保证无端障部份正常运行能起爱惜作用高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流
本变电站高压断路器选择如下选择和校验计算见计算书第4章
1110kV线路侧及变压器侧选择LW11-110型SF6户外断路器
235kV线路侧及变压器侧选择ZW7-405型真空户外断路器
计算数据
ZW7-405
UNs
35kV
UN
405kV
I
34642A
IN
1600A
I"
563kA
INbr
315kA
ish
1436kA
iNcl
80kA
Qk
2
2117kA·s
2
It·t
3969kA2·s
ish
1436kA
ies
80kA
计算数据KYN28A-12Z1250-315UNs10kVUN12kVI1894AIN1250AI"120kAINbr315kAish2496kAiNcl80kAQk2
11186kA·s2
It·t3969kA2·sish2496kAies80kA
310kV线路侧选择KYN28A-12Z1250-315型高压开关柜
计算数据
ZW7-405
UNs
35kV
UN
405kV
I
34642A
IN
1600A
I"
563kA
INbr
315kA
ish
1436kA
iNcl
80kA
Qk
2
2117kA·s
2
It·t
3969kA2·s
ish
1436kA
ies
80kA
计算数据KYN28A-12Z1250-315UNs10kVUN12kVI1894AIN1250AI"120kAINbr315kAish2496kAiNcl80kAQk2
11186kA·s2
It·t3969kA2·sish2496kAies80kA
410kV变压器侧选择KYN28A-12Z2000-315型高压开关柜
计算数据KYN28A-12Z2000-315UNs10kVUN12kVIAIN2000AI"120kAINbr315kAish2496kAiNcl80kAQk2
11186kA·s2
It·t3969kA2·sish2496kAies80kA
计算数据GW5--80UNs110kVUN110kVI2067AIN1000AQk2
653kA·s2
It·t2311kA2·sish693kAies80kA235kV选择GW4-35D1000-83
计算数据GW4-35D1000-83UNs35kVUN12kVI34642AIN1000AQk2
2117kA·s2
It·t2500kA2·sish1436kAies83kA
第55节电压互感器的选择
110kV出线选用TYD1103型成套电容式电压互感器校验合格
110kV母线选用JDCF-110型单相瓷绝缘电压互感器校验合格
35kV母线选用JDZXW-35型单相环氧浇注绝缘电压互感器校验合格
10kV母线选用JSZX1-10F型三相环氧浇注绝缘电压互感器校验合格
第56节高压熔断器的选择
熔断器是最简单的爱惜电器它用来爱惜电气设备免受过载和短路电流的损害
35kV母线电压互感器选用RXW-3505型户外跌落式高压熔断器爱惜校验合格
10kV母线电压互感器选用RN2-1005型户内限流式高压熔断器爱惜校验合格
第6章配电装置设计
配电装置是变电站的重要组成部份它是依照主接线的连接方式由开关设备爱惜和测量电路母线和必要的辅助设备组建而成用来同意和分派电能的装置
配电装置应知足以下大体要求
1配电装置的设计必需贯彻执行国家大体建设方针和技术经济政策
2保证运行靠得住依照系统和自然条件合理选用设备在布置上力求整齐清楚保证具有足够的安全距离
3便于检修巡视和操作
4在保证安全的前提下布置紧凑力求节约材料和降低造价
5安装和扩建方便
配电装置设计的大体步骤
1依照配电装置的电压品级电器的型式出线多少和方式有无电抗器地形环境条件等因素选择配电装置的型式
2拟定配电装置的配置图
3依照所选设备的外形尺寸运输方式检修及巡视的安全和方便等要求遵循《配电装置设计技术规程》的有关规定并参考各类配电装置的典型设计和手册设计绘制配电装置的平断面图
一般中型配电装置我国有丰硕的体会施工检修和运行都比较方便抗震能力好造价比较低缺点是占地面积较大半高型配电装置占地面积为一般中型的47而总投资为一般中型的982同时该型布置在运行检修方面除设备上方有带电母线外其余布置情形与中型布置相似能适应运行检修人员的适应与需要高型一样适用于220kV及以上电压品级
本变电站有三个电压品级110kV主接线不带旁路母线配电装置
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- 关 键 词:
- 110 kV 变电站 电气 一次 部份 初步设计 毕业设计