110kv降压变电站设计终稿.doc
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1、 编号:中国农业大学现代远程教育毕业论文(设计)110KV 降压变电站电器部分设计学 生 指导教师 专 业 层 次 批 次 学 号 学习中心 工作单位 年 月 中国农业大学网络教育学院制摘 要110KV变电站属于高压网络,变电所所涉及方面多,考虑问题多,分析变电所担负的任务及用户负荷等情况,选择所址,利用用户数据进行负荷计算,确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择,从而确定变电站的接线方式,再进行短路电流计算,选择送配电网络及导线,进行短路电流计算。选择变电站压电气设备,为变电站顺利建设提供依据。此设计分为十个部分:首先是对设计变电站的分析;接下来是主变压器选择;之后分别是变电所的
2、主接线设计;变电所自用电接线及自用变压器的确定;短路电流的计算;断路器和隔离开关的选择;导体的选择;变电所的防雷保护规划;变电所的继电保护规划;最后是变电所的仪表配置规划。 关键词:变电站 主变压器 短路计算 设备选型目 录1 前言51.1 本文研究背景51.2 国内外研究现状51.3 研究目的和意义52设计说明书62.1主变压器的选择62.2主接线选择72.3短路计算82.4主变压器的选择112.5配置全所的继电保护122.6变电站自动化143 110KV变电所初步设计计算书163.1短路电流计算163.2计算各回路最大持续工作电流173.3高压断路器选择和校验173.4隔离开关的选择和校验
3、183.5母线的选择和校验233.6电压互感器的选择253.7电流互感器的选择263.8配置全所的继电保护274 结论与建议28后记28参考文献281前言1.1 本文研究背景110KV区域降压变电所是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节,做好110KV变电所的设计是我国电网建设的重要环节。1.2 国内外研究现状 110KV变电所的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵活性,又能保证保护环境、节约资源、易于实现自动化设计方案。在这种要求下,110KV变电所电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小已是大势所趋。因而,110KV变电站应从电力系统整体出发,力求电气主
4、接线简化,配置与电网结构相应的保护系统,采用紧凑布置、节约资源、安全环保的设计方案。基于此,我以节约资源、保护环境、设计高安全、高质量的110KV变电所为目的,从电源设置、主接线形式确定、设备选择和配电装置布置等方面提出了新的设计思路。1.3 研究目的和意义选择设计本课题,是对自己已学知识的整理和进一步的理解、认识,学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法,培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。电力工业的迅速发展,对变电所的设计提出了更高的要求,更需要我们提高知识理解应用水平,综合应用所学理论知识,开拓思路,锻炼独立分析问题及解决问题的能力。2. 110KV变电所初步设计说明
5、书2.1主变压器的选择2.1.1主变压器的选择在合理选择变压器时,首先应选择低损耗,低噪音的S9,S10,S11系列的变压器,不能选用高能耗的电力变压器。应选是变压器的绕组耦合方式、相数、冷却方式,绕组数,绕组导线材质及调压方式。2.1.2变电所主变压器的容量和台数的确定对大城市郊区的一次变电所在中低压侧,构成环网的情况下,变电所应装设2台主变压器为宜。对地区性孤立的一次性变电所,或大型工业专用变电所,在设计时应考虑,装设3台主变压器的可能性。对于规划只装设2台主变压器的变电所,其变压器基础,应按大于变压器容量的1-2级设计,以便负荷发展时,更换变压器的容量。单台容量设计应按单台额定容量的70
6、%85%计算。对于单台: 对于两台并联运行: 表2-1 S96300/110变压器参数参数连接组标号额定电压()阻抗电压(%)空载电流(%)损耗()高压低压空载负载,100.44.01.90.21.042.2主接线选择根据出线回数电压等级初步可以选择双母不分段接线和双母带旁路母接线。2.2.1.双母不分段接线:优点:可靠性极高,故障率低的变压器的出口不装断路器,投资较省,整个线路具有相当高的灵活性,当双母线的两组母线同时工作时,通过母联断路器并联运行,电源与负荷平均分配在两组母线上,当母联断路器断开后,变电所负荷可同时接在母线或副母线上运行。缺点:当母线故障或检修时,将隔离开关运行倒闸操作,容
7、易发生误操作。2.2.2.双母线带旁路接线:优点:最大优化是提供了供电可靠性,当出线断路器需要停电检修时,可将专用旁路断路器投运,从而将检修断路器出线有旁路代替供电。两组接线相比较:2方案更加可靠,所以选方案双母线带旁路接线。所以根据电压等级及出线回数,初步确定,双母线不分段接线和单母线分段带旁路母线接线。2.3 短路计算2.3.1短路概述短路是电力系统常见的,并且对系统正常运行产生重要影响的故障。电力系统中可能发生的短路主要有:三相短路、两相短路和单相短路。一般情况下三相短路电流大于两相和单相短路电流。三相短路时,由于短路回路中各相的阻抗相等,尽管三相的短路电流比正常时的电流大,幅度增大,电
8、压也比正常时急剧降低,但三相仍然保持对称,故称之为对抗短路。在计算短路电流时,通常把电源容量视为无穷大的电力系统,在这样的系统中,当某处发生短路时,电源电压维持不变,即短路电流周期分量在整个短路过程中不衰减,为了选择和校验电气设备,载流导体,一般应计算下列短路电流。短路电流周期分量有效值 稳态短路电流有效值短路全电流最大瞬时冲击值短路全电流最大有效值短路容量2.3.2短路的危害及预防:短路的原因主要是电气设备载流部分之间的绝缘被损坏,引起绝缘损坏的原因有过电压,绝缘的自然老化和污秽,运行人员维护不同及机械损伤。危害主要有:电力系统发生短路时,短路回路的电流急剧增大这个急剧增大的电流称为短路电流
9、,短路电流可能达到正常负荷电流的十几倍甚至几十倍,数值不能达到几十千安甚至几百千安,严重使导体发热损坏设备。短路时往往伴随有电弧的产生,能量极大,温度极高的电弧不仅可能烧坏故障元件本身,还可能烧坏周围设备危害人身安全。电力系统发生短路故障时,由于短路电流来势迅猛,电路中的阻抗主要是感性的。因此,短路电流基本上是感性的,它所产生的去磁的电枢反映使发电机端电压下降,同时巨大的短路电流会增大电力系统中各元件的电压损失,使系统电压大幅下降,严重时,可能造成电力系统电压崩溃直至系统瓦解,出现大面积停电的严重事故。短路时电力系统中功率分布的突然变化和电压严重下降,可能破坏各发电机并列运行的稳定性,使整个系
10、统分裂成不同运行的几个部分。这时某些发电机可能过负荷,因此必须切除部分负荷,另一些发电机可能由于功率送不出去,而被迫减少出力,短路时,电压下降得越多,持续时间越长,系统运行的稳定性受到破坏的可能性越大。2.3.3短路计算的目的:1.)在设计电气主接线时,为了比较各种方案,确定某种接线方式是否有必要采取限制短路电流的措施等。2).在进行电气设备和载流导体的选择时,以保证各种电气设备和导体的正常运行和故障情况下都能安全可靠的工作,需要根据短路电流对电气设备进行动、热稳定的校验。3).在选择继电保护装置及进行整定计算时,必须以各种不同类型短路时的短路电流作依据。4.)屋外配电装置时,要按短路条件校验
11、,软导线的相间,相对地安全距离5).设计接地装置。 6).进行电力系统运行及故障分析等。2.3.4短路计算的一般原则。计算短路电流用于验算电气和导体的开断电流,动稳定和热稳定时,应按本工程的设计规划内容计算。一般应以最大运行方式下的三相短路电流为依据。计算短路电流时,应按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行。短路点应选择在短路电流最大地点。导体和电器的动稳定,热稳定,以及电器的开断电流。一般按三相短路电流验算。 2.3.5短路电流实用计算的基本假设。系统正常运行,短路前,三项是对称的。因为短路时,各元件磁路不饱和,也就是各元件的电抗与电流大小无关,因此可用叠加原理。系统中发电机的电动势的相位
12、在短路过程中相等,频率与正常时相同。变压器的励磁电流忽略不计,相当于励磁开放,可以简化变压器等值电路,输电线路的分布忽略不计。2.4主变压器的选择2.4.1电气的选择原理电气的选择应满足正常运行,检修。,短路和过电压情况下要求,并考虑远景发展。应按当地环境条件校验.应力求技术先进和经济合理。与整个工程的建设标准协调一致。同类设备应尽量减少品种。选择高压电气设备,应满足各项电气技术要求。结构简单体积小,质量轻,便于安装和检修。在制造厂给定的技术条件下,能长期可靠的运行,有一定的机械寿命。2.4.2高压电器的基本参数的选择高压电器的基本参数的选择包括:按额定电压选择、按最高电压选择、按额定电流选择
13、、按额定开断电流选择、按额定短路关合电流计算、按断流容量选择、按机械负荷选择、按环境温度选择。高压断路器是变电所主要电气设备之一,其选择的好坏,不但直接影响变电所的正常运行,而且也影响在故障条件下是否能可靠地分断。断路器的选择根据额定电压、额定电流、装置种类、构造型式、开断电流或开断容量各技术参数,并进行动稳定和热稳定的校验。断路器种类和型式的选择 高压断路器应根据断路器安装地点(选择户内式或户外式)、环境和使用技术条件等要求,并考虑其安装调试和运行维护,并经技术经济比较后选择其种类和型式。选用隔离开关的原则:隔离开关一般不需要专门的灭弧装置。隔离开关在分闸状态下应有足够大的断口,同时不论隔离
14、开关高压接线端电压是否正常,均要满足安全隔离的目的。隔离开关在合闸状态下应能承受负荷电流及短路电流。在环境方面,户外隔离开关应能承受大气污染并应考虑到温度突变,雨,雾,覆冰等因素的影响。在机械结构上,需要考虑引线机械应力,风力,地震力和操作力的联合作用。其中包括隔离开关高压接线端在三个方面的耐受机械力。以及支持绝缘子的机械强度要求,此外,对垂直伸缩式隔离开关,还需提出静触头接触范围的要求。隔离开关应具有手动,电动(气动)操动机构,信号及位置指示器与联、闭锁装置等附属装置。隔离开关应配备接地开关,以保证线路或其他电气设备检修时的安全。应考虑配电装置空间尺寸的要求及引线位置与形式(加空闲或电缆)来
15、选用合适开关。母线的选择:矩形铝母线:220kv以下的配电装置中,35kv及以下的配电装置一般都是选用矩形的铝母线,铝母线的允许载流量较铜母线小,但价格便宜,安装,检修简单,连接方便,因此在35kv及以下的配电装置中,首先应选用矩形铝母线。母线截面的选择一般要求裸导体应根据集体情况,按下列技术调节分别进行选择和校验:工作电流、经济电流密度、电晕、动稳定或机械强度、热稳定。裸导体尚应按下列使用环境条件校验:环境温度、日照、风速、海拔高度。按回路持续工作电流选择 导体回路持续工作电流,单位为A。 相应于导体在某一运行温度、环境条件及安装方式下长期允许的载流量单位A。温度25C、导体表面涂漆、无日照
16、、海拔高度1000及以下条件。母线的稳定校验动稳定校验:母线在发生三相短路时,母线受到的电动力为 F=1.76109.81 N 式中 短路冲击电流,单位A; 沿母线支持绝缘子之间的距离,单位; 相间距离,单位。 热稳定校验:在母线出口发生三相短路时,必须按式校验母线热稳定= 所须要得最小截面,单位; 短路电流稳态值现在近似以三相短路电流有效值计算; 短路电流遐想时间,一般为0.2-0.3秒;C 母线常数。母线电晕校验:110KV及其以上的变电所母线均应当地气象条件下晴天不出现全面电晕为控制条件,使导线 线安装处最高工做电压小于临界电晕电压。2.4.3电压互感器选择电压互感器选择的一般原则:按技
17、术条件选择电压互感器正常工作条件时,按一次回路电压,二次电压,二次负荷,准确度等级,机械负荷条件选择。电压互感器承受过电压能力。按绝缘水平、泄露爬电比距条件选择。环境条件按环境温度、污秽等级、海拔高度等条件选择。形式选择10kv配电装置一般采用游侵绝缘结构;在高压开关柜中,可采用树脂浇铸绝缘结构。当需要零序电压时,一般采用三相五柱电压互感器。35110kv配电装置一般采用油侵绝缘结构电磁式电压互感器。目前采用电容式电压互感器,实现无油化运行,减少电磁谐振。220kv配电装置,当容量和准确度等级满足要求时,一般采用电容式电压互感器。按在110kv及以上线路侧的电压互感器,当线路装有载波通信时,应
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- 110 kv 降压 变电站 设计
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