110kV中大变电站设计毕业设计.doc
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1、110kV中大变电站设计作 者 姓 名 专 业 电气工程及其自动化 指导教师姓名 专业技术职务 目 录110kv中大变电站设计1目 录2摘 要3ABSTRACT3第一章 绪论41.1 变电站的简介及发展41.2. 课题资料5第二章 电气主接线的设计72.1 电气主接线的简介及要求72.2变电站的主接线方式82.3 无功补偿装置10第三章 主变压器的选择113.1 主变压器的选择原则113.2 主变压器的容量113.3 主变器的确定12第四章 短路电流的计算1341 短路电流计算的目的135.2短路计算的计算13第五章电气设备的选择165.1 电气设备选择的条件及校验165.2 高压断路器的选择
2、175.3 隔离开关的选择205.4 各级电压母线的选择225.5 绝缘子和穿墙套管的选择245.6 电流互感器的选择24第六章 防雷保护与接地保护266.1 防雷保护266.2 变电站的接地保护27第七章 变电站的继电保护28参考文献:31致 谢31摘 要变电站在电力系统中有着极其重要的作用。变电站是把一些设备组装起来,用以切断或接通、改变或者调整电压,在电力系统中,它是输电和配电的集结点。本次设计题目是110kV中大变电站设计,主要设计包括变电站的一次系统及部分二次系统。变电所在中大开发区西南2km,110kV线路由东侧进线,35kV线路向北出线,10kV馈线向西出线。对于中大变电站的一次
3、系统主要是电气主接线的设计,变压器及其他电气设备的选型。对于电气主接线的设计,有110kv,35kv,10kv,应该满足运行的可靠性、灵活性,经济合理性。通过负荷计算,根据具体的可靠性要求,考虑远景发展选择主变压器的型号。根据短路电流的计算,在进行动、热稳定性校验的基础上,选择电压互感器、电流互感器,断路器、隔离开关等设备。根据具体原则,选择母线及其他电力线路。对于二次部分,主要工作是防雷保护和接地保护,在满足继电保护的原则基础上对变压器等电气设备及电力线路进行保护。关键词:变电站 一次系统设计 二次部分设计ABSTRACT The substation plays the vital rol
4、e in the power system . It consists of many electric appliances equipments, and it used to cut off or connect,change ,or adjusting voltage. In the power system, it is rally point of the transmission and distribution .My graduation design topic is 110kv of Zhongda substation design ,and the main desi
5、gn includes primary system and the secondary system of the transformer substation the substation lies in the southwest of Zhongda development zone. For the primary system of Zhongda substation, it mainly consists of the main electrical wiring design ,the selection of Transformers and other electric
6、equipment . For the main electrical wiring design, it has the 110kv ,35kv and 10kv,and it should meet the operation reliability ,operation flexibility and economic rationality . Through the load calculation ,for the specific requirements of reliability , considering long-term development , we choose
7、 the the main transformer models . According to the calculation of short-circuit current ,we check dynamic stability and thermal stability checking,then we selectvVoltage transformer ,Current transformer, Circuit breaker ,Isolating switch and so on. According to the specific principles ,we choose th
8、e bus and Other power line.For secondary system, we mainly select Lightning protection and Ground protection . on the basis of the principle of relay protection ,we conduct the protection of the transformers ,the other electrical equipment and power lines .key words:substation; design for the primar
9、y system; design for the secondary system第一章 绪论1.1 变电站的简介及发展(一) 变电站的简介变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施,是电力系统中不可缺少的重要环节,对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。通过其变压器将各级电压的电网联系起来。变电站起变换电压作用的设备是变压器,除此之外,变电站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、继电保护装置无功功率补偿,和防雷保护装置、调度通信装置等,有的变电站还有无功补偿设备。变电站主要可分为:枢纽变电站、终端变电站;升压变电站、降压
10、变电站;电力系统的变电站、工矿变电站、铁路变电站(25kV、50Hz);1000kV、750kV、500kV、330kV、220kV、110kV、66kV、35kV、10kV、6.3kV等电压等级的变电站;10kV开闭所;箱式变电站。(二 )变电站的发展自20世纪90年代以来,变电站自动化技术一直是我国电力行业的热点技术。变电站综合自动化是将变电站二次设备(包括控制、信号、测量、保护、自动装置及远动装置等)利用计算机技术和现代通信技术,经过功能组合和优化设计,对变电站执行自动监视、测量、控制和调节的一种综合性的自动化系统。它是变电站的一种现代化技术装备,是自动化和计算机、通信技术在变电站领域的
11、 综合应用,它可以收集较齐全的数据和信息。它具有功能综合化、,设备、操作、监视微机化,结构分布分层化,通信网络光缆化及运输管理智能化等特征。变电站的综合自动化为变电站小型化、智能化、扩大监视范围及变电站的安全、可靠、优质、经济地运行提供了现代化手段和基础保证。变电站自动化的设计原则是:1.在保证可靠性的前提下,合理和设置网络和功能终端。采用分布式分层结构,不须人工干预的尽量下放,有合理的冗余但尽量避免硬件不必要的重复。2.采用开放式系统,保证可用性(Interoperability)和可扩充性(Expandability)。要求不同制造厂生产的设备能通过网络互连和互操作,同 时还要求以后扩建时
12、,现有系统的硬件和软件能较方便的与新增设备实现互操作。1.2. 课题资料(一)基本资料 随着经济改革的不断深化,企业高速发展,中大地区的电力负荷需求量大大增加。济南供电局根据实际需要,报请省电力公司批准同意,在中大新建降压变电所。新建变电所位于中大,离市区约25km,由距其65km的南郊变电站供电。南郊变电站和中大变电所之间有110kV联络线。变电所所址选择在中大开发区西南2km,110kV线路由东侧进线,35kV线路向北出线,10kV馈线向西出线。出线走廊充裕,所址平坦,无洪水之患,距公路较近,交通便利,附近无污染。气象资料:年最高温度38.6,所平均气温20,年最低温度17.9,最热月平均
13、温度30,冻土深度:0.5m,导线覆冰厚度5mm,-5,最低月平均气温-8,海拔250m,最多风向西北、西南,地耐力2kg/cm2 ,地震级6级以下,地壤电阻率1.0104.cm。表1:待设计变电站负荷情况 单位:KW10KV第一期第二期35KV第一期第二期10kV 1线1000150035kV 1线2000300010kV 2线1000200035kV 2线2000250010kV 3线1000150035kV 3线2000350010kV 4线1000300035kV4线2000300010kV 5线1000150010kV 6线10002000远期规模:主变压器2X50MVA,110kV
14、进线2回,35kV出线6回,10kV出线8回。无功补偿容量是2X5000KVar。本期规模:主变压器2X50MVA,110kV进线2回,35kV出线4回,10kV出线6回,无功补偿容量是2X 5000KVar。变电站户外布置,将110kV配电装置、变压器置于户外,35kV、10kV配电装置置于综合楼内。本站位于中大开发区西南2km。变电站的主要内容列表如下:表2:变电站的要求项目110kV主接线内桥接线35kV主接线单母线分段10kV主接线单母线分段主变压器三相三线圈有载调压变压器户外安装110kV设备敞开式布置35kV设备六氟化硫开关柜,户内安装10kV设备中置式真空开关柜,户内安装值班方式
15、无人值班控制方式微机监控(二) 设计内容1、电气主接线设计(110kV、35kV、10kV);2、电气设备选择及短路电流计算;3、配电装置设计;4、防雷保护与接地的设计;5、保护配置及自动装置配置;第二章 电气主接线的设计2.1 电气主接线的简介及要求(一) 电气主接线的介绍变电站电气主接线主要是指变电所中,为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电路中的高压电气设备包括变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。(二) 电气主接线的要求1运行的灵活性主接线正常运行时可以根据调度
16、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,能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小,并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。2 运行的可靠性断路器检修时,不宜影响对系统的供电;断路器或母线故障以及母线检修时,尽量减少停运的回路数和停运时间,并要保证对一级负荷及全部大部分二级负荷的供电;尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性;大机组超高压电气主接线应满足可靠的特殊要求;3 运行的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小,占地面积最少,使其尽地发挥经济效益。4应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
17、,在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。2.2 变电站的主接线方式本设计包括110kv,35kv,10kv的电气主接线的设计,根据对于变电站的具体分析,应分别选择下述的接线方式。(一)110kv电气主接线设计 110kv侧最终进线两回,根据相关的规定,选择内桥接线。110kV线路2回,2条主变进线、桥间隔、母线设备间隔共7个间隔。图2-1: 内桥接线 图形需重画内桥接线中,桥回路置于线路断路器内侧,此时线路经线断路器和隔离开关接至桥接点,构成独立单元;而变压器支路只经过隔离开关与桥接点相连,是非独立单元。内桥接线使用于两回进线且线路较长、故障可能性较大和变压器不需要经常切换的运行方式的变电
18、站中。对于110kv侧,内桥接线的特点:1、 可靠性:当出线开关检修时,线路需要较长时间停电,影响线路供电,桥开关检修时,两个回路解列运行2 灵活性:线路停电时,操作简单,仅故障线路的断路器跳闸,主变停电时,操作复杂,需动作两台开关,影响一回路的暂时运行;可以扩建,扩建后接线型式发生变化(二) 35kv侧电气主接线设计35kv侧本期规划出线4回,远景规划出线6回,选择单母线分段。进线柜2面,出线柜4面,母线设备柜2面,分段隔离柜1面,分段开关柜1面。图2 单母线分段接线单母线分段的优点:a.具有单母线接线简单、清晰、方便、经济、安全等优点。b.较之不分段的单母线供电可靠性高,母线或母线隔离开关
19、检修或故障时的停电范围缩小了一半。与用隔离开关分段的单母线接线相比,母线或母线隔离开关短路时,非故障母线段可以实现完全不停电,而后者则需短时停电。c.运行比较灵活。分段断路器可以接通运行,也可断开运行。d.可采用双回线路对重要用户供电。方法是将双回路分别接引在不同分段母线上。 (2)缺点a.任一分段母线或母线隔离开关检修或故障时,连接在该分段母线上的所有进出回路都要停止工作,这对于容量大、出线回路数较多的配电装置仍是严重的缺点。b.检修任一电源或出线断路器时,该回路必须停电。这对于电压等级高的配电装置也是严要缺点。因为电压等级高的断路器检修时间较长,对用户影响甚大。(三) 10kv侧电气主接线
20、 对于10kv侧,远景规划出线8回,近景规划出现6回,选择单母线分段。进线柜2面,出线柜7面,母线设备柜2面,分段隔离柜1面,分段开关柜1面,接地变及电容器出线柜各2面。图3 单母线分段接线单母线分段的适用范围:1)、6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时。2)、35-63KV配电装置出线回路数为4-8回时。3)、110-220KV配电装置出线回路数为4-8回时。2.3 无功补偿装置(一)无功补偿的目的:无功补偿的目的是系统功率因数低,降低了发电机和变压器的出力,增加了输电线路的损耗和电压损失,这一些原因是电力系统基本的常识,在这里不多作特别的说明。电力系统要求用户的功率因数不低于0.9
21、(本次设计要求功率因为为0.95以上),因此,必须采取措施提高系统功率因数。目前提高功率因数的常用的办法是装设电容器补偿无功。 (二)无功补偿的计算选择补偿电容器的个数Nc=Qc / qc式中:qc单个电容器的容量,单位kavr。按照3的整数倍取定补偿器的个数Nc s,然后计算出实际的补偿容量:Qc s = Nc s * qc 本设计中无功补偿的容量是2X 5000Kvar,选择电容器为集合式分组电容器。每组容量为2500 kVar,共二组。可实现不停电调容。每组电容器均配有进口交流接触器实现投切。第三章 主变压器的选择3.1 主变压器的选择原则1 为保证供电可靠性,在变电所中,一般装设两台主
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