110kv降壓變電站電氣一次部分設(shè)計畢業(yè)論文(已修改)

　

【正文】 110KV降壓變電站電氣一次部分設(shè)計畢業(yè)論文第一部分 設(shè)計說明書第1章 設(shè)計說明 環(huán)境條件（1）變電站所在高度70M（2）最高年平均氣溫19攝氏度，月平均氣溫27攝氏度 電力系統(tǒng)情況（1）110KV變電站，向該地區(qū)用35KV和10KV兩個電壓等級供電。110KV以雙回路與 35km外的系統(tǒng)相連。系統(tǒng)最大方式的容量為2900 MVA，；系統(tǒng)最小的方式為2100 MVA，（一系統(tǒng)容量及電壓為基準(zhǔn)的標(biāo)么值）。系統(tǒng)最大負(fù)荷利用小時數(shù)為TM=5660h。（2） 35KV電壓級，架空線6回，3回輸送功率12MVA；3回輸送功率8MVA。（3） 10KV電壓級，電纜出線3回，每回輸送功率3MW；架空輸電線4回，每回輸送功率4MW。 設(shè)計任務(wù)（1）變電站電氣主接線的設(shè)計（2）主變壓器的選擇（3）短路電流計算（4）主要電氣設(shè)備選擇（5）變電站繼電保護第2章 電氣主接線的設(shè)計 電氣主接線概述發(fā)電廠和變電所中的一次設(shè)備、按一定要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。它把各電源送來的電能匯集起來，并分給各用戶。它表明各種一次設(shè)備的數(shù)量和作用，設(shè)備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，對發(fā)電廠和變電所以及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行起著重要作用，并對電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。 在選擇電氣主接線時的設(shè)計依據(jù)（1）發(fā)電廠、變電所所在電力系統(tǒng)中的地位和作用（2）發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模（3）負(fù)荷大小和重要性（4）系統(tǒng)備用容量大?。?）系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的具體資料 主接線設(shè)計的基本要求（1）可靠性（2）靈活性（3）經(jīng)濟性 6220KV高壓配電裝置的基本接線有匯流母線的連線：單母線、單母線分段、雙母線、雙母分段、增設(shè)旁母線或旁路隔離開關(guān)等。無匯流母線的接線：變壓器線路單元接線、橋形接線、角形接線等。6220KV高壓配電裝置的接線方式，決定于電壓等級及出線回路數(shù)。 110KV側(cè)主接線的設(shè)計110KV側(cè)是以雙回路與系統(tǒng)相連。由《電力工程電氣一次設(shè)計手冊》第二章第二節(jié)中的規(guī)定可知：35—110KV線路為兩回以下時，宜采用橋形，線路變壓器組線路分支接線。故110KV側(cè)采用橋形的連接方式。 35KV側(cè)主接線的設(shè)計35KV側(cè)出線回路數(shù)為6回。由《電力工程電氣一次設(shè)計手冊》第二章第二節(jié)中的規(guī)定可知：當(dāng)35—63KV配電裝置出線回路數(shù)為4—8回，采用單母分段連接，當(dāng)連接的電源較多，負(fù)荷較大時也可采用雙母線接線。故35KV可采用單母分段連接也可采用雙母線連接。 10KV側(cè)主接線的設(shè)計10KV側(cè)出線回路數(shù)為7回。由《電力工程電氣設(shè)計手冊》第二章第二節(jié)中的規(guī)定可知：當(dāng)6—10KV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時采用單母分段連接。故10KV采用單母分段連接。 主接線方案的比較選擇由以上可知，此變電站的主接線有兩種方案方案一：110KV側(cè)采用外橋形的連接方式，35KV側(cè)采用單母分段連接，10KV側(cè)采用單母分段連接，如圖21所示。 圖21 110KV電氣主接線方案一方案二：110KV側(cè)采用外橋形的連接方式，35KV側(cè)采用雙母線連接，10KV側(cè)采用單母分段連接，如圖22所示。此兩種方案的比較方案一 110KV側(cè)采用外橋形的連接方式，便于變壓器的正常投切和故障切除，35KV、10KV采用單母分段連線，對重要用戶可從不同段引出兩個回路，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常母線供電不間斷，所以此方案同時兼顧了可靠性，靈活性，經(jīng)濟性的要求。方案二雖供電更可靠，調(diào)度更靈活，但與方案一相比較，設(shè)備增多，配電裝置布置復(fù)雜，投資和占地面增大，而且，當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為操作電器使用，容易誤操作。由以上可知，在本設(shè)計中采用第一種接線，即110KV側(cè)采用外橋形的連接方式，35KV側(cè)采用單母分段連線，10KV側(cè)采用單母分段連接。圖22 110KV電氣主接線方案二 主接線中的設(shè)備配置 隔離開關(guān)的配置（1） 中小型發(fā)電機出口一般應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)：容量為220MW及以上大機組與雙繞組變壓器為單元連接時，其出口不裝設(shè)隔離開關(guān)，但應(yīng)有可拆連接點。（2） 在出線上裝設(shè)電抗器的6—10KV配電裝置中，當(dāng)向不同用戶供電的兩回線共用一臺斷路器和一組電抗器時，每回線上應(yīng)各裝設(shè)一組出線隔離開關(guān)。（3） 接在發(fā)電機、變壓器因出線或中性點上的避雷器不可裝設(shè)隔離開關(guān)。（4） 中性點直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地；自耦變壓器的中性點則不必裝設(shè)隔離開關(guān)。 接地刀閘或接地器的配置（1） 為保證電器和母線的檢修安全，35KV及以上每段母線根據(jù)長度宜裝設(shè)1—2組接地刀閘或接地器，每兩接地刀閘間的距離應(yīng)盡量保持適中。母線的接地刀閘宜裝設(shè)在母線電壓互感器的隔離開關(guān)和母聯(lián)隔離開關(guān)上，也可裝于其他回路母線隔離開關(guān)的基座上。必要時可設(shè)置獨立式母線接地器。（2） 63KV及以上配電裝置的斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路宜配置接地刀閘。 電壓互感器的配置（1） 電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求。電壓互感器的配置應(yīng)能保證在運行方式改變時，保護 裝置不得失壓，同期點的兩側(cè)都能提取到電壓。（2） 旁路母線上是否需要裝設(shè)電壓互感器，應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)電壓互感器的情況和需要確定。（3） 當(dāng)需要監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓時，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。（4） 當(dāng)需要在330KV及以下主變壓器回路中提取電壓時，可盡量利用變壓器電容式套管上的電壓抽取裝置。（5） 發(fā)電機出口一般裝設(shè)兩組電壓互感器，供測量、保護和自動電壓調(diào)整裝置需要。當(dāng)發(fā)電機配有雙套自動電壓調(diào)整裝置，且采用零序電壓式匝間保護時，可再增設(shè)一組電壓互感器。 電流互感器的配置（1） 凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器其數(shù)量應(yīng)滿足測量儀表、保護和自動裝置要求。（2） 在未設(shè)斷路器的下列地點也應(yīng)裝設(shè)電流互感器：發(fā)電機和變壓器的中性點、發(fā)電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。（3） 對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相配置。（4） 一臺半斷路器接線中，線路—線路串可裝設(shè)四組電流互感器，在能滿足保護和測量要求的條件下也可裝設(shè)三組電流互感器。線路—變壓器串，當(dāng)變壓器的套管電流互感器可以利用時，可裝設(shè)三組電流互感器。 避雷器的裝置（1） 配電裝置的每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器，但進出線裝設(shè)避雷器時除外。（2） 旁路母線上是否需要裝設(shè)避雷器，應(yīng)視在旁路母線投入運行時，避雷器到被保護設(shè)備的電氣距離是否滿足要求而定。（3） 220KV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。（4） 三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設(shè)置一臺避雷器。（5） 下列情況的變壓器中性點應(yīng)裝設(shè)避雷器① 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為分級絕緣且裝有隔離開關(guān)時。② 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為全絕緣，但變電所為單進線且為單臺變壓器運行時。③ 接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進線變壓器中性點上。④ 發(fā)電廠變電所35KV及以上電纜進線段，在電纜與架空線的連接處應(yīng)裝設(shè)避雷器。⑤ SF6全封閉電器的架空線路側(cè)必須裝設(shè)避雷器。⑥ 110—220KV線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。第3章 主變壓器的選擇 負(fù)荷分析 負(fù)荷分類及定義（1） 一級負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設(shè)計損壞，且難以挽回，帶來極大的政治、經(jīng)濟損失者屬于一級負(fù)荷。一級負(fù)荷要求有兩個獨立電源供電。（2） 二級負(fù)荷：中斷供電將造成設(shè)計局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂，且較長時間才能修復(fù)或大量產(chǎn)品報廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)，屬于二級負(fù)荷。二級負(fù)荷應(yīng)由兩回線供電。但當(dāng)兩回線路有困難時（如邊遠(yuǎn)地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。（3） 三級負(fù)荷：不屬于一級和二級的一般電力負(fù)荷。三級負(fù)荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。 負(fù)荷計算最大綜合計算負(fù)荷的計算可按照公式： （31）求得。式中 —同時系數(shù)，出線回數(shù)較少時，～，出線回數(shù)較多時，～； —線損，取5% 主變壓器臺數(shù)的確定對大城市郊區(qū)的一次變電所，在中低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。此設(shè)計中的變電站符合此情況，因此選擇兩臺變壓器即可滿足負(fù)荷的要求。 主變壓器相數(shù)的確定（1） 主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。（2） 當(dāng)不受運輸條件限制時，在330KV及以下的發(fā)電廠和變電所，均應(yīng)采用三相變壓器。社會日新月異，在今天科技已十分進步，變壓器的制造、運輸?shù)鹊纫巡怀蓡栴}，故有以上規(guī)程可知，此變電所的主變應(yīng)采用三相變壓器。 主變壓器容量的確定裝有兩臺及以上主變壓器的變電所中，當(dāng)其中一臺主變壓器停運時，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足60%的全部最大綜合計算負(fù)荷。即（n1） （32）由上可知，此變電站單臺主變壓器的容量為：60%=60%= MVA所以應(yīng)選容量為50 MVA的主變壓器綜合以上分析計算，選擇變壓器型號為SFSZ7—50000/110型，其參數(shù)如表31所示。表31 SFSZ7—50000/110變壓器參數(shù)變壓器型號額定容量（KVA）電壓（KV）阻抗電壓（%）SFSZ7—50000/11050000高壓側(cè)中壓側(cè)低壓側(cè)高中高低中低110177。8%177。5%17第4章 短路電流的計算 短路電流計算的目的及規(guī)定 短路電流計算的目的在變電所的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。在選擇電氣設(shè)備時，為保證在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，需要進行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定值；計算短路電流沖擊值，用以校驗設(shè)備動穩(wěn)定。 短路電流計算的一般規(guī)定 （1） 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運行；（2） 短路種類：一般以三相短路計算；（3） 接線方式應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常方式（即最大運行方式），而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式；（4） 短路電流計算點：在正常接線方式時，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點。 短路電流的計算結(jié)果在本設(shè)計中，選取5個短路點，分別為35KV、10KV的母線，各個電壓等級的主變壓側(cè)。將所計算最大方式下短路電流值列成表41所示。表41 最大方式下各個短路點的短路電流值 名 稱短路點 基準(zhǔn)電壓（KV）(KA)三相（KA）兩相(KA)(KA)S(MVA)3711537第5章 主要電氣設(shè)備的選擇 電氣設(shè)備選擇概述 選擇的原則（1） 應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路、和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。（2） 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。（3） 應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理（4） 與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致。（5） 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少種類。（6） 選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實驗數(shù)據(jù)。（7） 設(shè)備的選擇和校驗。 電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體選擇的一般條件（1） 按正常工作條件選擇① 額定電壓：所選電氣設(shè)備和電纜的最高允許工作電壓，不得低于裝設(shè)回路的最高運行電壓UN≥UNs② 額定電流：所選電氣設(shè)備的額定電流IN，或載流導(dǎo)體的長期允許電流Iy，不得低于裝設(shè)回路的最大持續(xù)工作電流I max 。計算回路的最大持續(xù)工作電流I max 時，應(yīng)考慮回路在各種運行方式下的持續(xù)工作電流，選用最大者。（2） 按短路狀態(tài)校驗 。① 熱穩(wěn)定效驗：當(dāng)短路電流通過被選擇的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時，其熱效應(yīng)不應(yīng)超過允許值，It2t Qk，tk=tin+ta，校驗電氣設(shè)備及電纜（3～6KV廠用饋線電纜除外）熱穩(wěn)定時，短路持續(xù)時間一般采用后備保護動作時間加斷路器全分閘時間。② 動穩(wěn)定校驗：ies＞ish，用熔斷器保護的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，可不校驗熱穩(wěn)定；電纜不校驗動穩(wěn)定；（3） 短路校驗時短路電流的計算條件：所用短路電流其容量應(yīng)按具體工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并應(yīng)考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃；計算電路應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列的接線方式；短路的種類一般按三相短路校驗；對于發(fā)電機出口的兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)、自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路更嚴(yán)重時，應(yīng)按嚴(yán)重情況校驗。 高壓斷路器及隔離開關(guān)的選擇 斷路器及隔離開關(guān)的選擇方法（1） 選擇形式電壓等級在35kV及以下的可選用戶內(nèi)式少油斷路器、真空斷路器或 SF 斷路器 ；35kV的也可選用戶外式多油斷路器、真空斷路器或SF斷路器 ；電壓等級在110～330kV范圍，可選用戶外式少油斷路器或SF斷路器。（2） 選擇電壓所選斷路器的額定電壓應(yīng)大于或等于安裝處電網(wǎng)的額定電壓。（3） 選擇額定電流按選擇斷路器的額定電流。（4） 校驗額定開斷能力為使斷路器安全可靠地切斷短路電流，應(yīng)滿足下列條件：