110Kv变电所建设项目毕业规划方案.doc
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1、毕业设计(论文)毕业设计(论文) 题目题目 某市某市 110kV110kV 中心变电所电气一次部分初步设计中心变电所电气一次部分初步设计 专业专业 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 班级班级 151151 电气专电气专 姓名姓名 付嘉诚付嘉诚 1 1 绪绪 论论1.1 选题背景 电力已成为人类历史发展的主要动力资源,如要科学合理的使用及分配 电力,必须从工程的设计要求来提高电力系统的可靠性、灵活性和经济运行 效率,从而达到降低成本,提高经济效益的目的。变电所是电力系统配电传 输不可缺少的重要组成部分,它直接影响整个电力网络的安全和电力运行的 经济成本,是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换
2、和分配电能的作用。 电气主接线是发电厂变电所电气部分的主体,电气主接线的拟定直接关系着 变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置方式的确定, 对电力系统的可靠、灵活、经济运行起着决定性的作用。 目前,110kV、35kV 常规变电所在城农网中仍占有较大的比重,其一次、 二次设备都比较落后,继电保护装置多为电磁式继电器组合而成,一般只具 有当地控制功能,多为有人值班运行方式。随着电网运行自动化系统的提高,变 电所综合自动化系统发挥着越来越强大的作用,少人或无人值守变电所将成 为今后变电运行的主流方式,对原有电站及新建电站实现无人值守势在必行。1.2 选题意义 变电所是电力系统中变
3、换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调 整电压的电力设施,它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。变电所起 变换电压作用的设备是变压器,除此之外,变电所的设备还有开闭电路的开 关设备,汇集电流的母线,计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防 雷保护装置、调度通信装置等,有的变电所还有无功补偿设备。 本设计针对变电所进行设计,设计内容包括:变压器台数和容量的选择、 主接线的选择、短路电流的计算、主要电器设备的选择和校验、继电保护及 变电所防雷等。通过对 110kV 降压变电所电气部分的设计,使我明白其目的 在于使我们通过这次毕业设计,能够得到各方面的充分训练,结合毕业设计 任务加深了对所学
4、知识内在联系的理解,并能灵活的运用。 1.3 变电所发展概况 随着计算机技术的飞速发展,微型计算机技术在电力系统中得到了越来 越广泛的应用,它集变电所中的控制、保护、测量、中央信号、故障录波等 功能于一身,替代了原常规的突出式和插件式电磁保护、晶体管保护、集成 电路保护。常规控制、保护装置已逐步从电力系统中退出,取而代之的则是 这种新型的微机监控方式,它运用了自动控制技术、微机及网络通信技术, 经过功能的重新组合和优化设计,组成计算机的软硬件设备代替人工,利用变 电所中的远动终端设备来完成对站中设备的遥信、遥测、遥调、遥控即四遥功能。这就为实现变电所无人值守提供了前提条件。变电所、所综合自动化
5、 和无人值守是当今电网调度自动化领域中热门的话题,在当今城、农网建设 改造中正被广泛采用。 1.4 设计原始资料 1.4.1 变电所的出线变电所的电压等级为 110kV/35kV/10kV,设两台主变,变电所最终规模 的进出线回路数为: 110kV:省电网 35kV:3 回(电源进线) 10kV:6 回(终端用户)1.4.2 负荷情况负荷情况 35kV、10kV 负荷情况见下表。 表 1.1 负荷情况表电压等级负荷级别最大负荷 (MW)合计负荷 (MW) I8 III2 II3.5 III1.510kVII419 MW站用电I0.40.4 MW 线路长度 110kV: 架空线,65 公里 35
6、kV: 架空线,45 公里 1.5 设计内容 本次设计的题目是某市 110kV 中心变电所电气一次部分初步设计 。 根据设计的要求,在设计的过程中,根据变电站的地理环境,容量和各回路 数确定变电站电气主接线和站用电接线并选择各变压器的型号、进行参数计 算、画等值网络图、并计算各电压等级侧的短路电流、列出短路电流结果表、 计算回路持续工作电流、选择各种高压电气设备、并根据相关技术条件和短 路电流计算结果表校验各高压设备。2 2 电气主接线的选择电气主接线的选择2.1 选择原则 电气主接线是变电所设计的首要任务,也是构成电力系统的重要环节。 主接线案的确定与电力系统及变电所运行的可靠性、灵活性和经
7、济性密切相 关。并对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大 的影响。因此,主接线的设计必须正确处理好各方面的关系,全面分析论证, 通过技术经济比较,确定变电所主接线的最佳方案。2.1.1 主接线设计的基本要求及原则 变电所主接线设计的基本要求有以下几点: (1)可靠性 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求,电气主接线的设计必须满足 这个要求。因为电能的发送及使用必须在同一时间进行,所以电力系统中任 何一个环节出现故障,都将影响到整体。 (2)灵活性 电气主接线不但在正常运行情况下能根据调度的要求灵活的改变运行方 式,达到调度的目的,而且在各种事故或设备检修时,能尽快的退出设
8、备、 切除故障,使停电时间最短、影响范围最小,并在检修设备时能保证检修人 员的安全。 (3)经济性 主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上,还应使投资和年运行 费用最小,占地面积最少,使变电所尽快的发挥经济效益。 (4)应具有扩建的可能性 由于我国工农业的高速发展,电力负荷增加很快,因此,在选择主接线 时,应考虑到有扩建的可能性。 2.1.2 变电所主接线设计原则 1变电所的高压侧接线,应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线 方式,在满足继电保护的要求下,也可以在地区线路上采用分支接线,但在 系统主干网上不得采用分支接线。 2在 6-10kV 配电装置中,出线回路数不超过 5 回时,一般采
9、用单母线 接线方式,出线回路数在 6 回及以上时,采用单母分段接线,当短路电流较 大,出线回路较多,功率较大,出线需要带电抗器时,可采用双母线接线。 3在 35-66kV 配电装置中,当出线回路数不超过 3 回时,一般采用单 母线接线,当出线回路数为 48 回时,一般采用单母线分段接线,若接电 源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区,可采用双母线接线。4在 110-220kV 配电装置中,出线回路数不超过 2 回时,采用单母线接线; 出线回路数为 34 回时,采用单母线分段接线;出线回路数在 5 回及以上, 或当 0-220kV 配电装置在系统中居重要地位,出线回路数在 4 回及以上时, 一
10、般采用双母线接线。5当采用 SF6 等性能可靠、检修周期长的断路器,以及更换迅速的手车式 断路器时,均可不设旁路设施。 这点儿可以不要这点儿可以不要 总之,以设计原始材料及设计要求为依据,以有关技术规程为标准,结 合具体工作的特点,准确的基础资料,全面分析,做到既有先进技术,又要 经济实用。 2.1.3 主接线的基本形式和特点 主接线的基本形式可分两大类:有汇流母线的接线形式和无汇流母线的 接线形式。在电厂或变电所的进出线较多时(一般超过 4 回) ,为便于电能 的汇集和分配,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。缺点是有母线后配电装置占地面积较大,使断路器等设备
11、 增多。无汇流母线的接线使用开关电器少,占地面积少,但只适用于进出线 回路少,不再扩建和发展的电厂和变电所。 有汇流母线的主接线形式包括单母线和双母线接线。单母线又分为单母 线无分段、单母线有分段、单母线分段带旁路母线等形式;又母线又分为双 母线无分段、双母线有分段、带旁路母线的双母线和二分之三接线等方式。 无汇流母线的主接线形式主要有单元接线、扩大单元接线、桥式接线和 多角形接线等。 2.1.4 变电所各接线方案的确定 在对原始资料分析的基础上,结合对电气主接线的可靠性、灵活性及经 济性等基本要求,综合考虑在满足技术、经济政策的前提下,力争使其为技 术先进、供电可靠安全、经济合理的主接线方案
12、。 供电可靠性是变电所的首要问题,主接线的设计,首先应保证变电所能 满足负荷的需要,同时要保证供电的可靠性。变电所主接线可靠性拟从以下 几个方面考虑: 1断路器检修时,不影响连续供电; 2线路、断路器或母线故障及在母线检修时,造成馈线停运的回数多 少和停电时间长短,能否满足重要的 I、II 类负荷对供电的要求;3变电所有无全所停电的可能性。 主接线还应具有足够的灵活性,能适应多种运行方式的变化,且在检修、 事故等特殊 状态下操作方便,高度灵活,检修安全,扩建发展方便。主接线的可靠性与经济性应综合考虑,辩证统一,在满足技术要求前提 下,尽可能投资省、占地面积小、电能损耗少、年费用(投资与运行)为
13、最 小。 2.2 主接线的形式 2.2.1 110kV 侧主接线方案 A 方案: 单母线分段接线(见图 2-1)QFQSQSQFQFQSQSQSQSQSQFQF图 2-1 单母线分段接线B 方案: 双母线接线(见图 2-2)QFQFQSQSQSQSQSQFQFQFQSQS图 2-2 双母线接线分析: A 方案的主要优缺点: (1)母线发生故障时,仅故障母线停止工作,另一母线仍继续工作; (2)双回路供电的重要用户,可将双回路分别接于不同母线分段上,以 保证对重要用户的供电; (3)某段母线发生故障或检修时,必须断开在该段母线上的全部电源和 引出线,这样减少了系统的发电量,并使该段单回线路供电的
14、用户停电; (4)任一出线的开关检修时,该回线路必须停止工作; (5)出线为双回线路时,会使架空线出现交叉跨越; (6)110kV 为高电压等级,一旦停电,影响下级电压等级供电,其重要性较高,因此本变电所设计不宜采用单母线分段接线。 B 方案的主要优、缺点: (1)检修母线时,电源和出线可以继续工作,不会中断对用户的供电; (2)检修任一母线隔离开关时,只需断开该回路; (3)工作母线发生故障后,所有回路能迅速恢复供电; (4)可利用母联开关代替出线开关; (5)便于扩建; (6)双母线接线设备较多,配电装置复杂,投资、占地面积较大,运行 中需要隔离开关切断电路,容易引起误操作; (7)经济性
15、差。 结论: A 方案一般适用于 110kV 出线为 3、4 回的装置中;B 方案一般适用于 110kV 出线为 5 回及以上或者在系统中居重要位置、出线 4 回及以上的装置 中。综合比较 A、B 两方案,并考虑本变电所 110kV 进出线共 6 回,且在系 统中地位比较重要,所以选择 B 方案双母线接线为 110kV 侧主接线方案。 2.2.2 35kV 侧主接线方案 A 方案: 单母线接线QSQFQFQSQSQSQSQSQFQF.图 2-3 单母线接线B 方案: 单母线分段接线 QFQSQSQFQFQSQSQSQSQSQFQF.图 2-4 单母线分段接线 分析: A 方案的主要优缺点: (
16、1)接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且利于扩建,但 可靠性和灵活性较差; (2)当母线或母线隔离开关发生故障或检修时,各回路必须在检修或故 障消除前的全部时间内停止工作; (3)出线开关检修时,该回路停止工作。 B 方案的主要优缺点: (1)当母线发生故障时,仅故障母线停止工作,另一母线仍继续工作; (2)对双回路供电的重要用户,可将双回路分别接于不同母线分段上, 以保证对重要用户的供电; (3)当一段母线发生故障或检修时,必须断开在该段母线上的全部电源 和引出线,这样减少了系统的发电量,并使该段单回线路供电的用户停电; (4)任一出线的开关检修时,该回线路必须停止工作; (5)当
17、出线为双回线时,会使架空线出现交叉跨越。 结论: B 方案一般用于 35kV 出线为 4-8 回的装置中。综合比较 A、B 两方案, 并考虑本变电所 35kV 出线为 2 回,所以选择选择 B 方案方案单母线分段接线为 35kV 侧主接线方案。 2.2.3 10kV 侧主接线方案 A 方案: 单母线接线(见图 2-3) 。 B 方案: 单母线分段接线(见图 2-4) 。 分析: A 方案的主要优缺点:(1)接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且利于扩建,但 可靠性和灵活性较差; (2)当母线或母线隔离开关发生故障或检修时;各回路必须在检修或故 障消除前的全部时间内停止工作; (3)出线
18、开关检修时,该回路停止工作。 B 方案的主要优缺点: (1)母线发生故障时,仅故障母线停止工作,另一母线仍继续工作; (2)对双回路供电的重要用户,可将双回路分别接于不同母线分段上, 以保证对重要用户的供电; (3)当一段母线发生故障或检修时,必须断开在该段母线上的全部电源 和引出线,这样减少了系统的发电量,并使该段单回线路供电的用户停电; (4)任一出线的开关检修时,该回线路必须停止工作; (5)当出线为双回线时,会使架空线出现交叉跨越。 结论: B 方案一般适用于 10kV 出线为 6 回及以上的装置中。综合比较 A、B 两方案,并考虑本变电所 10kV 出线为 6 回,所以选择 B 方案
19、单母线分段接 线为 10kV 侧主接线方案。 2.2.4 最优方案的确定 通过对原始资料的分析及根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求,选 择了两种待选主接线方案进行了技术比较,淘汰较差的方案,确定了变电所 电气主接线方案。即确定了本次设计主接线的最优方案(主接线图见附图) 。3 3 主变压器的选择主变压器的选择3.1 变电所主变压器台数的确定 3.1.1 主变台数确定的要求:1对大城市郊区的一次变电所,在中、低压侧已构成环网的情况下, 变电所以装设两台主变压器为宜。2对地区性孤立的一次变电所或大型专用变电所,在设计时应考虑装设 几台主变压器的可能性。 考虑到该变电所为一重要中心、枢纽变电所,在
20、系统中起着汇聚、分配 和平衡电能的作用,与系统联系紧密,且在一次主接线中已考虑采用旁路带 主变的方式。故选用两台主变压器两台主变压器,并列运行且容量相等。 3.1.2 变电所主变压器容量的确定 主变压器容量确定的要求:1主变压器容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷选择,并适当 考到远期 1020 年的负荷发展。 2根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。 对于有重要负荷的变电所,应考虑当一台主变压器停运时,其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷对 一般性变电所停运时,其余变压器容量就能保证全部负荷的 60%70%。由于 变电所建成后第
21、五年总负荷增加到 30.6MW,建成十年后总负荷增加到 49.3MW,故选两台 40MVA 的主变压器就可满足负荷需求。 3.1.3 变电所主变压器型式的选择 具有三种电压等级的变电所中,如通过主变压器各侧绕组的功率均达到 该变压器容量的 15%以上或低压侧虽无负荷,但在变电所内需装设无功补偿 设备时,主变压器采用三绕组。而有载调压较容易稳定电压,减少电压波动 所以选择有载调压方式,且规程上规定对电力系统一般要求 10kV 及以下变 电所采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国 110kV 及以上电压变压器绕组都采用连接;35kV 采用 Y 连接,其中性点多0Y通过消弧线
22、圈接地。35kV 以下电压变压器绕组都采用型连接。 表 3.1 主变参数表 电压组合及分接范围阻抗电压空载 电流连接组型号中压高压低压高- 中高- 低中- 低SFSZ7- 40000/110111010 6 .25%375%10.510.5186.513YN,yn0 ,d113.2 站用变台数、容量和型式的确定 3.2.1 站用变台数的确定 对大中型变电所,通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要,考虑 到该变电所具有两台主变压器和两段 10kV 母线,为提高站用电的可靠性和 灵活性,所以装设两台站用变压器,并采用暗备用的方式。 3.2.2 站用变容量的确定站用变压器容量选择的要求:站用变压器
23、的容量应满足经常的负荷需要 和留有 10%左右的裕度,以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为 采用暗备用方式,正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载 状态下运行,当任意一台变压器因故障被断开后,其站用负荷则由完好的站 用变压器承担。 3.2.3 站用变型式的选择考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油 化过渡的目标,可选用干式变压器。 表 3.2 站用变参数表 电压组合型号高压高压 分接 范围低压连接 组标 号空载 损耗 (KW)负载 损耗 (KW)空载 电流 (%)阻抗电压 (%)S9-100/1010. 55%0. 4Y,yn0 0.291.5 01
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