110kv變電站電氣主接線設計_畢業設計論文說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 小，并且再檢修在檢修時可以保證檢修人員的安全。 操作應盡可能簡單、方便 主接線應簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成不便或造成不必要的停電。 經濟 上合理 主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎上，還應使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡地發揮經濟效益。 應具有擴建的可能性 由于我國工農業的高速發展，電力負荷增加很快。因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴建的可能性。 變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統中的地位、環境、負荷的性質、出線數目的多少、電網的結構等。 主接線設計 110kv 主接線設計 方案 I：采用單母線分段接線 優點： 用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩河南理工大學畢業設計（論文）說明書 5 個電源供電。 當一段母線發生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 缺點： 當一段母線或母線隔離開關故或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內停電。 擴建時需向兩個方向均衡擴建。 適用范圍：適用于 3563kV配電裝置的出線回路數為 48 回時。 方案 II：采用雙母線接線 優點：供電可靠，調度靈活，擴建方便。 適用范圍：一般適用于出線回路多，容量較大的配電裝置中， 3560kV出線數超過8 回，或連接電源較大，負荷較大時。 經過對比，決定采用單母分段接線方式。 35kV 主接線設計 該變電站中壓 35kV側有 8 回出線，其中 2 回是備用。其負荷情況如下表 21 所示： 表 21 35kV母線側所帶負荷 負荷名稱 有功功率（ MW） 功率因數 拾橋鎮變 5 十里鋪鎮變 蛟鎮變 管珰鎮變 古泵鎮變 5 毛李鎮變 參考 35kV負荷情況，考慮以下兩種優化方案： 方案 I：采用單母線分段接線 優點：（ 1）用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。 （ 2）當一段 母線發生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 缺點：（ 1）當一段母線或母線隔離開關故或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內停電。 河南理工大學畢業設計（論文）說明書 6 （ 2）擴建時需向兩個方向均衡擴建。 適用范圍： 3563kV配電裝置的出線回路數為 48 回時。 方案 II：采用雙母線接線 優點：供電可靠，調度靈活，擴建方便。 適用范圍：一般適用于出線回路多，容量較大的配電裝置中， 3560kV出線數超過8 回，或連接電源較大，負荷較大時。 經過對比，決定采用雙母線接線方式。 10kV 主接線 設計 該變電站低壓 10kV 側計劃出線 14 回，其中 4 回備用， 2 回接站用變壓器。 10kV側負荷如下表 22 所示： 表 22 10kV母線側所帶負荷 負荷名稱 有功功率（ MW） 功率因數 紡織廠 1 1 紡織廠 2 紡織廠 3 塑料廠 加工廠 2 材料廠 食品廠 化工廠 方案 I：采用單母線接線 優點：接線簡單、設備少、操作方便、經濟性好，并且母線便于向兩端延伸，便于擴建。 缺點：（ 1）可靠 性差。母線或母線隔離開關檢修或故障時，所有回路都要停止運行，造成全站長期停電。 （ 2）調度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，并且線路側發生短路時，有較大的短路電流。 適用范圍：這種接線形式一般只用在出線回路少，并且沒有重要負荷的發電廠和變電站中。 方案 II：采用單母線分段接線 河南理工大學畢業設計（論文）說明書 7 優點：（ 1）用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。 （ 2）當一段母線發生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 缺點：（ 1）當一段母線或母線隔離開關 故或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內停電。 （ 2）擴建時需向兩個方向均衡擴建。 適用范圍： 6 10kV配電裝置的出線回路數為 6 回及以上時。 為保證對重要負荷的可靠供電，和快速檢修，經過以上論證，決定采用單母線分段接線。 圖 21 和圖 22 分別為所選用的單母線分段接線和雙母線接線形式。 圖 21 單母線分段接線 河南理工大學畢業設計（論文）說明書 8 圖 22 雙母線接線 本章小結： 本章主要對變電站三個電壓側（ 110kV、 35kV 和 10kV）的主接線方式進行方案分析比較。從經濟方面、運行可靠性方面和維修靈活性方 面綜合研究分析并確定各側均采用單母線分段接線方式。此方案可以保證重要負荷在一部分線路故障時的可靠運行，并減少維修時繁瑣的步驟跟時間，實現最優化運行。 河南理工大學畢業設計（論文）說明書 9 3 主變壓器的選擇 變壓器容量和臺數的確定 首先確定主變壓器的容量。變電站容量確定原則如下： （ 1）按供電負荷和 5～ 10 年規劃負荷確定 （ 2）重要變電站按一臺停運其余滿足負荷的供電。 （ 3）非重要變電站按一臺停運 ,其余變滿足全部負荷（ 70~80） %。 可得到變壓器的容量為： M VASS cN %)81( 51 1 0 ??? 其中 8%為當地經濟增長率， 5 為符合規劃的 5 年。 變壓器臺數與電壓 等級、接線形式、傳輸容量及與系統聯系緊密有關。變壓器臺數確定原則如下： （ 1）與系統聯系緊密大中站， 2 臺以上。 （ 2）與系統聯系弱小型廠站， 1 臺。 （ 3）地區孤立的變電站或大型企業變電站設 3 臺變壓器。 結合所給資料可知，該變電站應選用兩臺一樣，并且容量都為 63MVA 的主變壓器，其中一臺為備用。 變壓器型號的確定 變壓器相數的確定： 在 330kV及以下的電路系統中，一般采用三相變壓器。 繞組數的確定： 在具有三種電壓的變電所中，如果通過主變壓器的功率達到該主變壓器容量的 15%及以上，或低壓側雖然無負荷 ，但在變電所內需要裝設無功功率補償裝置時，主變壓器宜采用三繞組變壓器。結合本次設計的具體實際情況，都應選擇三繞組變壓器。 繞組連接組號的確定： 變壓器三相繞組的連接組號必須和電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統采用的繞組連接方式只有星型“ Y”和三角型“ d“兩種，為保證消除三次諧波的影響，必須有一個繞組為“ d”型。我國 110kV 及以上的電壓等級均為大電流接地系統，為取得中性點，所以都需要選擇“ Y”的連接方式，而 35kV經消弧線圈接地采用 Y， 6～ 10kV側采用“ d”型連接方式。 所以本次設計的變電站主變壓器 繞組連接方式為： Y/Y/d 河南理工大學畢業設計（論文）說明書 10 調壓方式的確定： 變壓器的調節方式有兩種：無勵磁調壓和有載調壓。無勵磁調壓的調整范圍通常在177。 2 %以內；有載調壓的調整范圍可達 30%，其結構復雜，價格較貴，只有在以下情況才予以選用：接于輸出功率變化大的發電廠的主變壓器，特別是潮流方向不固定，且要求變壓器二次電壓維持在一定水平時，接于時而為送端、時而為受端、具有可逆工作特點的聯絡變壓器，為保證供電質量，要求母線電壓恒定時。 為了保證供電質量， 110kV 及以下變壓器應至少有一級電壓的變壓器采用有載調壓。因此該站的主變壓器 110kV 高壓側選擇有載調壓。 變壓器冷卻方式的確定： 油浸式電力變壓器的冷卻方式隨其型式和容量的不同而異，一般有自然風冷卻、強迫風冷卻、強迫油循環水冷卻、強迫油循環風冷卻、強迫油循環冷卻等。中小型變壓器通常采用依靠裝在變壓器油箱上的片狀或管形輻射式冷卻器及電動風扇的自然風冷卻及強迫風冷卻方式散發熱量。 容量在 及以上的大容量變壓器一般采用強迫油循環風冷卻方式；容量在350MVA 及以上的特大容量變壓器一般采用強迫油循環導向冷卻方式。因此主變壓器選用強迫油循環風冷卻方式。 根據以上設計原則，本次 110kV 變電站設計所采用的變壓器確定為三繞組有載調壓變壓器，相關數據如下： 型號： SFSZ1163000/110 額定容量： 63/63/63MVA 額定電壓： 115? 8? %/37 ??2 %/ 高壓側調壓范圍： 110177。 8? %kV 中壓側調壓范圍： 37177。 2? %kV 本章小結： 本章針對變電站計劃運行的情況，對負荷功率進行計算。針對計算結果，主變壓器決定選擇兩臺 63MVA 的三相變壓器，一方面可以保證近期負荷的可靠供電，一方面也提供相對大的容量供遠期擴展。站用電方面也預備了足夠的容量，確保了檢修時站用電關鍵區的可靠運行。 河南理工大學畢業設計（論文）說明書 11 4 短路電流的計算 短路計算的原因與目的 電力系統由于設備絕緣破壞，架空線路的線間或對地面導電物短接，或雷擊大氣過電壓以及工作人員的誤操作，都可能造成相與相、相與地之間導電部分短接，短路電流高達幾萬安、幾十萬安培。這樣大的電流所產生的熱效應及機 械效應，會使電氣設備損壞，人身安全受到威脅，由于短路時系統電壓驟降，設備不能運行。單相接地在中性點直接接地系統中，對鄰近通信設備將產生嚴重的干擾和危險影響，所以電力系統必須進行短路故障計算。另外，對于電氣設備的規格選擇，繼電保護的調整整定，對載流導體發熱和電動力的核算，都需要對系統短路故障進行計算。 短路計算選擇有足夠機械穩定度和熱穩定度的電氣設備。為了合理地配置各種繼電保護和自動裝置并正確整定其參數，必須對電力網中發生的各種短路進行計算和分析。在設計和選擇發電廠 。 電力系統電氣主接線時，為了比較各種不同方案 的接線時，確定是否需要采用限制短路電流的措施等，都需要進行必要的短路電流計算。計算電力系統暫態穩定計算，研究短路對用戶工作的影響等，也包含有短路計算的內容。在確定輸電線路對通訊的干擾，對已經發生的故障進行分析，都必須進行短路計算。 短路計算的條件 短路計算原則 短路計算中采用以下假設條件和原則： （ 1）正常工作時，三相系統對稱運行。 （ 2）所有電源的電動勢相位角相同。 （ 3）電力系統中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發生變化。 （ 4）短路發生在短路電流為最大值的瞬間 。 （ 5）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。 （ 6）除計算短路電流的衰減時間常數和低壓網絡的短路電流外，元件的電阻都略去不計。 （ 7）元件的計算參數均取其額定值，不考慮參數的誤差和調整范圍。 （ 8）輸電線路的電容略去不計。 河南理工大學畢業設計（論文）說明書 12 短路計算的一般規定 （ 1）驗算導體和電器的動穩定、熱穩定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按本工程設計規劃容量計算，并考慮電力系統 5— l0 年的遠景發展規劃。確定短路電流時，應按可能發生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的按線方式。 （ 2）選 擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償放電電流的影響。 （ 3）選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應選擇在正常接線方式時短路電流為最大的點；對帶電抗器 6— l0kV 出線，選擇母線到母線隔離開之間的引線、套管時，短路計算點應取在電抗器之前、其余導體和電器的計算短路點一般選擇在電抗器后。 （ 4）電器的動穩定、熱穩定以及電器的開斷電流，一般按三相短路電流計算。若中性點直接接地系統及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短嚴重時，則應按嚴重的計 算。 最大最小運行方式分析 在選擇保護方式分析時，對大多數保護都必須認真分析與考慮哪種運行方式來作為計算的依據，一般而言所選用的保護方式，應在系統的各種故障參數增加而動作的保護，如電流保護，通常應根據系統最大運行方式來確定保護的定值，以保證選擇性，因為只要在最大運行方式下能保證選擇性。那么，在其他運行方式下，必然能保證選擇性；而對靈敏性校驗，則應根據最小運行方式來進行，因為只要在最小運行方式下，靈敏性合格，那么在其他運行方式下的靈敏性就會更好，對反映鼓掌參數減小而動作的欠量保護。如低壓保護，剛剛好相 反，此時應根據最小運行方式來整定，而根據最大運行方式來校驗靈敏性。 最大運行方式 根據系統最大負荷的要求，電力系統中的所有可以投入的發電設備都投入運行（全部或絕大部分投入運行），以及所有線路和規定的中性點全部投入運行的方式稱為系統最大運行方式即 QF QF2 都在閉合的狀態。對繼電保護而言，則是指在系統最大運行方式下短路時，通過該保護的短路電流為最大時的系統連接方式。本設計題目中，本變電站的最大運行方式為兩臺 63MVA 的變壓器并聯運行，以及所有負荷投入時的運行方式。但由于縱聯差動保護，由于其保護范圍 外故障時