变电站设计毕业论文1103510kV变电站设计.doc
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1、110/35/10kV变电站设计摘 要 随着工业时代的不断发展,人们对电力供应的要求越来越高,特别是供电的稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑,本论文设计了一个降压变电站,此变电站有三个电压等级:高压侧电压为110kV,有二回线路;中压侧电压为35kV,有八回出线;低压侧电压为10kV,有十回出线。同时对于变电站内的主设备进行合理的选型。本设计选择选择两台SFSZ10-63000/110主变压器,其他设备如站用变,断路器,隔离开关,电流互感器,高压熔断器,
2、电压互感器,无功补偿装置和继电保护装置等等也按照具体要求进行选型、设计和配置,力求做到运行可靠,操作简单、方便,经济合理,具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性。使其更加贴合实际,更具现实意义。关键字:变电站 , 设计 , 变压器 AbSTRACT As the continuous development of Industrial Era, peoples demand of power supply increases rapidly, particularly on the stability, reliability and sustainability of power supp
3、ly. However, those characters of the grid often depend on the rational design and configuration of transformer substation. The equipment of a typical transformer substation is required to satisfy the need of reliable and flexible operation as well as economical and convenient expansion. Take all the
4、 factors into considerations, this paper designed a step-down substation, the substation has three voltage levels: high side voltage of 110kV, two back lines; the pressure side of the voltage of 35kV, and eight back outlet; low side voltage to 10kV, with 10 returned to qualify. At the same time the
5、main equipment for the substation reasonable selection. The design choices selected two SFSZ10-63000/110 main transformer and other equipment such as station Transformer, circuit breaker, disconnecting switch, current transformers, high voltage fuses, voltage transformers, reactive power compensatio
6、n devices and protection equipment, etc. also in accordance with the specific requirements of selection, design and configuration, tried to be reliable, simple, convenient, economical, with possibility of extension of time and changing the operating mode flexibility. Make it more fitting real, more
7、practical significance.KEY WORDS:Substation , design , transformer第1章 前 言 随着现代化进程的快速推进,电力工业发展水平和电气化程度是国家国民经济发展的重要标志。我国的电力工业已经进入了大机组、大电厂、大电网、超高压、自动化、信息化发展的新时期。随着人们对电能的需求量日益增加,电能由发电厂发出要经过变压器变压供给用户,这时变电所就成为了发电厂到用户的媒介。这样就必须合理的规划变电所,以保证向用户可靠、安全的供电。本次设计题目为“郊区110kV变电站初步设计”,包括:110kV降压变电站电气主接线设计;选择确定主变压器的型号、
8、容量;短路电流计算;主要电器设备选择、校验(包括母线,断路器,隔离开关,电流互感器,电压互感器,避雷器,熔断器等);配电装置的设计;防雷接地的计算。 为了使变电所顺利完成变电、输配电任务,主接线设计要满足供电可靠性、运行的灵活性和经济性、先进性等项基本要求。 根据负荷的大小确定既经济又实用的变压器,通过进行变电所短路电流计算,有助于我们选择能安全、可靠工作又经济的电气设备,也有助于设计和选择屋内、屋外配电装置。当变电所在运行时出现故障时而不间断地对、类负荷供电,就要对变电所的设备,尤其是对主要设备进行相应的保护,对变电所进行防雷接地计算和利用WBZ-500H微机型变压器保护装置对变压器进行相应
9、的保护计算,从而保证变电所安全、经济地供电。第2章 电气主接线设计电力系统是由发电厂、变电站、线路和用户组成。变电站是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用。为满足生产需要,变电站中安装有各种电气设备,并依照相应的技术要求连接起来。把变压器、断路器等按预期生产流程连成的电路,称为电气主接线。电气主接线是由高压电器通过连接线,按其功能要求组成接受和分配电能的电路,成为传输强电流、高电压的网络,故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列,详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图,称为主接线电路图。现代电力系统是一个巨大的、严密的整
10、体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身,同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此,发电厂、变电站主接线应合理。2.1 原始资料变电所类型:110kV降压变电所电压等级:110/35/10kV负荷情况:35kV侧:最大负荷50MW,最小负荷35MW,=5300小时,=0.85 10kV侧:最大负荷15MW,最小负荷12MW,=5300小时,=0.85 负荷性质:工农业生产及城乡生活用电出线情况:110kV侧:2回(架空线) LGJ185/30km 35kV侧:8回(架空线) 10kV侧:10回(电缆)系统情况:系
11、统经双回给变电所供电; 系统110kV母线短路电流标幺值为25(=100MVA)环境条件:最高温度400C,最低温度-250C,年平均温度200C;土壤电阻率欧姆 当地雷暴日 40日/年2.2 主接线要求 主接线代表了变电站电气部分主体结构,是电力系统接线的主要组成部分,是变电站电气设计的首要部分。它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式,从而完成变电、输配电的任务。它的设计,直接关系着全所电气设备的选择、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。由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的,所以主接线设
12、计的好坏,也影响到工农业生产和人民生活。因此,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,正确处理好各方面的关系,全面分析有关影响因素,力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。(一)主接线的设计依据1) 变电所在电力系统中的地位和作用。2) 变电所的分期和最终建设规模。3) 负荷的大小和重要性,一级负荷必须设两个独立电源供电;二级负荷一般也设两个独立电源供电;三级负荷一般只设一个电源供电。4) 系统备用容量大小。5) 系统专业对电气主接线提供的具体资料。(二)主接线的设计原则 电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据,以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳,
13、结合工程实际情况,在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下,兼顾运行、维护方便,尽可能地节省投资,就近取材,力争设备元件和设计的先进性与可靠性,坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。(三)主接线设计的基本要求1) 运行可靠。断路器检修时是否影响供电;设备和线路故障检修时,停电数目的多少和 停电时间的长短,以及能否保证对重要用户的供电。2) 具有一定的灵活性。主接线正常运行时可以根据调度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。3) 操作应尽可能简单、方便。主接
14、线应简单清晰、操作方便,尽可能使操作步骤简单,便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作,还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单,可能又不能满足运行方式的需要,而且也会给运行造成 不便或造成不必要的停电。4) 经济上合理。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。5) 应具有扩建的可能性。由于我国工农业的高速发展,电力负荷增加很快。因此,在选 择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。6) 变电站电气主接线的选择,主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性 质、出线数目的多少、电网的结构等。2.3 高压配电装
15、置的基本接线及适用范围(一) 单母接线 优点:接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。 缺点:不够灵活可靠,任意元件故障或检修,均须使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段,但当一段母线故障时,全部母线仍需短时停电,在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电2。图1.1 单母接线图 适用范围:一般只适用于一台发电机和一台主变压器以下三种况:(1)6-10kV配电装置的出线回路数不超过5回;(2)35-63kV配电装置的出线回路数不超过3回;(3)110-220kV配电装置的出线回路数不超过2回。(二) 单母分段接线 优点:(1)用断路器把母线分段后,对重要用户
16、可以从不同断引出两个回路由两个电源供电;(2)当一段母线发生故障,分开母联断路器,自动将故障隔离,保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。图1.2 单母分段接线图 缺点:(1)当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该段母线的回路都要在检修期间内停电;(2)当出现为双回路时,常使架空线路出现交叉跨越;(3)扩建时需向两个方向均衡扩建。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。(三) 双母线接线优点:(1)供电可靠。通过两组母线隔离开关得到换操作,可以轮流检修一组母
17、线而不致使供电一组母线故障后,能迅速恢复供电;检修任一回路的母线隔离开关,只停该回路;(2)调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上,能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要;(3)扩建方便。向双母线的任何一个方向扩建,均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配,不会引起原有回路的停电。当有双架空线路时,可以顺序布置,以致连接不同的母线段时,不会如单母分段那样导致出线交叉跨越;(4)便于试验。当个别回路需要单独进行试验时,可将该回路断开,单独接至一组母线上。图1.3 双母线接线图 缺点:(1)增加一组母线时每回路就需要增加一组母线隔离开关;(2)当母线故障或检修时,隔离开关
18、作为倒换操作电器,容易误操作。为了避免隔离开关误操作,需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置;(3)当馈出线断路器或线路侧隔离开关故障时停止对用户供电。当出线回路数和母线上的电源较多、输送和穿越功率较大、母线故障后要求迅速恢复供电、母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电、系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用,各级电压采用的具体条件如下:(1)610kV配电装置,当短路电流较大、出线需要带电抗器时;(2)3563kV配电装置,当出线回路数超过8回时;或连接的电源较多、负荷较大时;(3)110220kV配电装置出线回路数为5回及以上时;或当110220 kV配电装置在系统中居重要地位,出线
19、回路数为4回及以上时。(四) 双母线分段接线图1.4 双母线分段接线图双母线分段接线不仅具有双母线接线的各种优点,并且任何时候都有备有母线。双母线分段接线比双母线接线的可靠性更高,有较高的可靠性和灵活性。双母线分段接线比双母线接线增加了两台断路器,投资有所增加。适用范围:610kV配电装置中,当进出线回路数或母线上电源较多,功率较大时;220500kV大容量配电装置中;发电厂的发电机电压配电装置中。(五)带旁路母线的接线 图1.5 带旁路母线的单母线分段接线图 图1.6 带旁路母线的双母线接线图当检修短路器时,将迫使用户停电。尤其是电压为35kV以上的线路输入电功率较大,短路器检修需要时间较长
20、,会带来较大的经济损失,为此可增设旁路母线,可以保证重要用户的供电。 优点:可靠性和灵活性高,供电可靠。缺点:接线较为复杂,且操作复杂,投资较多。适用范围:当110kV出现在6回及以上时,220kV在4回及以上时,多数线路为向用户单供,不允许停电,及接线条件不允许断路器停电检修时,宜采用带专用旁路断路器的旁路母线,在不允许停电检修断路器的殊殊场合下设置旁路母线。(六)变压器线路单元接线。 图1.7 变压器线路单元接线图 优点:接线简单,设备少,操作简单。 缺点:线路故障或检修时,变压器必须停运;变压器故障或检修时,线路必须停运。适用范围:只有一台变压器和一回线路时。(七) 桥形接线:分为内桥和
21、外桥两种。 图1.7 内桥接线 图1.8 外桥接线 内桥接线:连接桥断路器接在线路断路器的内侧。 优点:高压断路器数量少,四回路只需三台断路器,线路的投入和切除比较方便。 缺点:变压器的投入和切除较复杂,需动作两台断路器,切换主变时一回线路暂时停运;出线断路器检修时,线路需长时间停运;连接桥断路器检修时,两个回路需解列运行。 适用范围:容量较小的变电所,并且变压器容量不经常切换或线路较长,故障率较高的情况。 外桥接线:连接桥断路器接在线路断路器的外侧。 优点:设备少,且变压器的投入和切除比较方便。 缺点:线路的投入和切除较复杂,需动作两台断路器,切换线路时一台变压器暂时停运;变压器侧断路器检修
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