课程设计---110kV降压变电所一次设计.doc
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1、电气工程学院课程设计 课程设计(论文)题 目 110kV降压变电所一次设计学院名称 电气工程学院 指导教师 职 称 班 级 学 号 学生姓名 2014年 6 月 30 日设计论文1.原始资料:某市电网最高运行电压等级为220kV,已建成220kV变电所2座,主变容量300MVA,110kV变电所12座,主变总容量700MVA。地方电厂装机总容量680MW,年发电量合计3.1亿度。目前在建的110kV变电所有三个,规模均为2*31.5MVA。估计2019年,该市总用电量6.5亿度,全市用电最高负荷2330MW。110kV变电所技术要求:(1)设计的变电所引入两回110kV电压等级的入线,每回最大
2、输送容量为80MVA,电能送往35kV电网和10kV电网。35kV电网侧,每回最大可输送12MVA负荷,最大总负荷50MVA。10 kV电网侧,每回最大可输送5MVA负荷,最大总负荷50MVA。(2)该变电所有三个电压等级。110kV出线最终四回,本期二回;35kV出线八回;10kV出线最终十二回,本期十回。(3)110kV侧短路容量为1000MVA;(4)本变电所址地势平坦,进出线方便,防污等级按二级考虑,构建筑物按七度区抗震设防。2、设计要求 2.1单独完成论文(WORD打印装订,不少于5000字)。2.2论文格式规范,包括任务书、开题报告、中英文摘要与关键词、目录、正文、参考文献(有相应
3、的标准、规范,参考文献不少于10篇)。2.3独立完成。摘要本文为110kV变电所一次部分设计。通过查找资料,运用所学知识,按照设计要求进行了变电所的主接线设计,短路电流计算,主要电气设备型号及参数的确定,防雷及过电压保护装置的设计,CAD绘制主接线图,完成了电力系统中变电所一次部分的简单设计。关键词:变电所 ;主接线; 短路计算 ; 设备选择目录1.前言62.电气主接线设计72.1 主接线的设计原则72.2 主接线设计的基本要求82.2.1 主接线可靠性的要求82.2.2 主接线灵活性的要求82.2.3 主接线经济性的要求92.3 电气主接线的选择和比较92.3.1 主接线方案的拟订92.3.
4、2 主接线方案的讨论比较122.3.3主接线方案的选择143主变压器的选择与论证143.1 DL/T5429-2009规程中有关变电所主变压器选择的规定143.2 主变压器选择的一般原则与步骤153.2.1 主变压器台数的确定原则153.2.2 主变压器形式的选择原则153.2.3 主变压器容量的确定原则153.3 主变压器的计算与选择173.3.1 容量计算173.3.2 变压器型号的选择174短路电流计算184.1 概述184.2短路计算的目的及假设194.2.1短路电流的目的194.2.2短路电流计算的一般规定194.2.3短路计算基本假设194.2.4基准值204.2.5短路电流计算的
5、步骤204.3主变压器参数计算214.4.1 短路点d1的短路计算(主变110kV侧)224.4.2 短路点d2的短路计算(35kV母线)234.4.3 短路点d3的短路计算(10kV母线)245电气设备的选择及校验255.1 概述255.1.1 一般原则265.1.2 技术条件265.2 各回路最大持续电流275.3 断路器的选择及校验285.3.1 110kV侧断路器的选择及校验285.3.2 35kV母线,出线断路器的选择及校验295.3.3 10kV母线,出线断路器的选择及校验295.3.4 断路器型号305.4 隔离开关的选择及校验305.4.1 110kV侧隔离开关的选择及校验31
6、5.4.2 35kV母线隔离开关的选择及校验315.4.3 10kV母线隔离开关的选择及校验325.4.4 隔离开关型号一览表335.5互感器的选择与校验335.5.1电流互感器的选择345.5.2 变压器110kV侧电流互感器的选择与校验365.5.3 变压器35kV侧电流互感器的选择与校验365.5.4 变压器10kV侧电流互感器的选择与校验375.5.5 电流互感器型号一览表385.6 电压互感器的选择385.6.1 110kV侧电压互感器的选择395.6.2 变压器35kV及其出线侧电压互感器的选择405.6.3 变压器10 kV及其出线侧电压互感器的选择405.7 避雷器的选择及校验
7、415.7.1 110kV侧避雷器的选择和校验415.7.2 35kV侧避雷器的选择和校验415.7.3 10kV侧避雷器的选择和校验421.前言目前,我国城市电力网和农村电力网正进行大规模的改造,与此相应,城乡变电所也正不断的更新换代。我国电力网的现实情况是常规变电所依然存在,小型变电所,微机监测变电所,综合自动化变电所相继出现,并得到迅速的发展。本设计的内容为110kV终端变电所电气一次系统设计,正是最为常见的常规变电所,并根据变电所设计的基本原理设计,务求掌握常规变电所的电气一次系统的原理及设计过程。第43页 共43页2.电气主接线设计2.1 主接线的设计原则变电所电气主接线是电力系统接
8、线的主要部分。它表明了发电机、变压器、线路、和断路器等电气设备的数量,并指出应该以怎样的方式来连接发电机、变压器线路以怎样与电力系统相连接,从而完成发电、变电、输配电的任务1。它的设计,直接关系着全站电器设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定,关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下,力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。对于6220kV电压配电装置的接线,一般分两类:一为母线类,包括单母线、单母线分段、双母线、双母线分段和增设旁路母线的接线;其二为无母线类,包括单元接线、桥形接线和多角形接线等。应视电压等
9、级和出线回数,酌情选用。旁路母线的设置原则:1)采用分段单母线或双母线的110kV配电装置,当断路器不允许停电检修时,一般需设置旁路母线1。因为110KV线路输送距离长、功率大,一旦停电影响范围大,且断路器检修时间较长(平均每年57天),故设置旁路母线为宜。当有旁路母线时,应首先采用以分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。2)35kV配电装置可不设旁路母线,是因为重要用户多系双回路供电,有可能停电检修断路器。其次,还因为断路器年平均检修时间短,通常为23天1。如线路断路器不允许停电检修时,可设置其它旁路设施。3)10kV配电装置,可不设旁路母线。对于出线回路数多或多数线路系向用户单独供电
10、,以及不允许停电的单母线、分段单母线的配电装置,可设置旁路母线。对于变电所的电气接线,当能满足运行要求时,其高压侧应尽量采用断路器少或不用断路器的接线。当出线为2回时,一般采用桥形接线。2.2 主接线设计的基本要求变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定,并应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求2。对电气主接线的基本要求,概括的说应包括可靠性、灵活性、和经济性。2.2.1 主接线可靠性的要求安全可靠是电力生产的首要任务,保证供电可靠是电气主接线的最基本要求3。可靠性的工作是以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。主接
11、线的可靠性是它的各组成元件,包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此,不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响,还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。评价主接线可靠性的标志是:1)断路器检修时是否影响停电;2)线路、断路器、母线故障和检修时,停运线路的回数和停运时间的长短,以及能否对重要用户的供电;3)变电站全部停电的可能性。2.2.2 主接线灵活性的要求主接线的灵活性有以下几个方面的要求:1)调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路,调配电源和负荷;能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。2)检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安
12、全检修,且不致影响对用户的供电。3)扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线,使在扩建时,无论一次和二次设备改造量最少。2.2.3 主接线经济性的要求在满足技术要求的前提下,做到经济合理。1)投资省:主接线简单,以节约断路器、隔离开关等设备的投资;占地面积小:电气主接线设计要为配电装置布置创造条件,以节约用地、架构、导线、绝缘子及安装费用。2)电能损耗少:经济选择主变压器型式、容量和台数,避免两次变压而增加电能损失。2.3 电气主接线的选择和比较2.3.1 主接线方案的拟订高压侧是2回出线,可选择线路变压器组,单母分段,桥型接线。中压侧有4回出线,低压侧有12回出线,均可以采用单母线、单母分段
13、、单母分段带旁路和双母线接线。在比较各种接线的优缺点和适用范围后,提出如下四种方案:方案1(图2-1) 高压侧,中压侧,低压侧:单母分段图2-1 方案2主接线图方案2:(图2-2) 高压侧:外桥接线;中压侧:单母分段带旁路母线;低压侧:单母线分段接线图2-3 方案3主接线图方案3(图2-3) 高压侧:内桥接线法;中压侧:单母线分段;,低压侧:双母线图2-4 方案4主接线图方案4(图2-4) 高压侧:内桥接线;中压侧:单母分段,低压侧:单母线分段图2-4 方案4主接线图2.3.2 主接线方案的讨论比较方案1:110kV、35kV、10kV侧:采用单母分段接线的形式使得重要用户可从不同线分段引出两
14、个回路,使重要用户有两个电源供电。单母线分段接法可以提供单母线运行,各段并列运行,各段分列运行等运行方式,便于分段检修母线,减小母线故障影响范围。任一母线发生故障时,继电保护装置可使分段断路器跳闸,保证正确母线继续运行。当然这种接线也有它本身的缺点,那就是在检修母线或断路器时会造成停电,特别在夏季雷雨较多时,断路器经常跳闸,因此要相应地增加断路器的检修次数,这使得这个问题更加突出。方案2:110kV侧:采用外桥法接线。与内桥法一样,该接线形式所用断路器少,四个回路只需三个断路器,具有可观的经济效益。当任一线路发生故障时,需同时动作与之相连的两台断路器,从而影响一台未发生故障的变压器的运行。但当
15、任一台变压器故障或是检修时,能快速的切除故障变压器,不会造成对无故障变压器的影响。因此,外桥接线只能用于线路短、检修和故障少的线路中。此外,当电网有穿越性功率经过变电站时,也采用外桥接线。35kV、10kV侧:采用单母分段带旁路母线接线.该接线方法具有单母分段接线优点的同时,可以在不中断该回路供电的情况下检修断路器或母线,从而得到较高的可靠性.这样就很好的解决了在雷雨季节断路器频繁跳闸而检修次数增多引起系统可靠性降低的问题.但同时我们也看到,增加了一组母线和两个隔离开关,从而增加了一次设备的投资.而且由于采用分段断路器兼做旁路断路器,虽然节约了投资,但在检修断路器或母线时,倒闸操作比较复杂,容
16、易引起误操作,造成事故.方案3:110kV侧:采用内桥法接线。 该接线形式所用断路器少,四个回路只需三个断路器,具有可观的经济效益。连接桥断路器接在线路断路器的内侧。因此,线路的投入和切除比较方便。当线路发生故障时,仅线路断路器断开,不影响其他回路运行。但是当变压器发生故障时,与该台变压器相连的两台断路器都断开,从而影响了一回未发生故障的运行。由于变压器是少故障元件,一般不经常切换,因此,系统中应用内桥接线较多,以利于线路的运行操作。35kV侧:单母线分段接线。采用单母分段接线的形式使得重要用户可从不同线分段引出两个回路,使重要用户有两个电源供电。单母线分段接法可以提供单母线运行,各段并列运行
17、,各段分列运行等运行方式,便于分段检修母线,减小母线故障影响范围。任一母线发生故障时,继电保护装置可使分段断路器跳闸,保证正确母线继续运行。当然这种接线也有它本身的缺点,那就是在检修母线或断路器时会造成停电,特别在夏季雷雨较多时,断路器经常跳闸,因此要相应地增加断路器的检修次数,这使得这个问题更加突出。10kV侧:采用双母线接线。优点:供电可靠.通过两组母线隔离开关的倒换操作,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,检修任一回路母线的隔离开关时,只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此隔离开关相连的该组母线,其他线路均可通过另一组母线继续运行.调度灵活,各个电源和各个
18、回路负荷可以任意分配到某一组母线上,能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化地需要;通过倒换操作可以组成各种运行方式.扩建方便.缺点:增加一组母线和多个隔离开关,一定程度上增加一次投资.当母线故障或检修时,隔离开关作为倒换操作电器,容易误操作.方案4:110kV侧:采用内桥接线法。该接线形式所用断路器少,四个回路只需三个断路器,具有可观的经济效益。连接桥断路器接在线路断路器的内侧。因此,线路的投入和切除比较方便。当线路发生故障时,仅线路断路器断开,不影响其他回路运行。但是当变压器发生故障时,与该台变压器相连的两台断路器都断开,从而影响了一回未发生故障的运行。由于变压器是少故障元件,一般
19、不经常切换,因此,系统中应用内桥接线较多,以利于线路的运行操作。35kV和10kV侧:采用单母分段接线的形式使得重要用户可从不同线分段引出两个回路,使重要用户有两个电源供电。单母线分段接法可以提供单母线运行,各段并列运行,各段分列运行等运行方式,便于分段检修母线,减小母线故障影响范围。任一母线发生故障时,继电保护装置可使分段断路器跳闸,保证正确母线继续运行。当然这种接线也有它本身的缺点,那就是在检修母线或断路器时会造成停电,特别在夏季雷雨较多时,断路器经常跳闸,因此要相应地增加断路器的检修次数,这使得这个问题更加突出。2.3.3主接线方案的选择通过分析原始资料,与各方案优缺点,最终选择方案4进
20、行设计。3主变压器的选择与论证在各级电压等级的变电所中,变压器是主要电气设备之一,其担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电站安全可靠供电和网络经济运行的保证。特别是我国当前的能源政策是开发与节约并重,近期以节约为主。因此,在确保安全可靠供电的基础上,确定变压器的经济容量,提高网络的经济运行素质将具有明显的经济效益。3.1 DL/T5429-2009规程中有关变电所主变压器选择的规定1)主变容量和台数的选择,应根据电力系统设计技术规程DL/T5429-2009有关规定和审批的电力规划设计决定进行。凡有两台及以上主变的变电所,其中一台事故停运后,其余主变的容量应保证供
21、应该站全部负荷的70%,在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。2)根据电力负荷的发展和潮流的变化,结合系统短路电流、系统稳定、系统继电保护、对通信线路的影响、调压和设备制造等条件允许时,应采用自耦变压器。3)主变调压方式的选择,应符合电力系统设计技术规程DL/T5429-2009的有关规定。3.2 主变压器选择的一般原则与步骤3.2.1 主变压器台数的确定原则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4。2)对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所,在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性4。3)对于规划只装设两台主变压器
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