110kV变电站电气一次部分初步设计

-1-华北电力大学函授毕业设计年级、专业99电力层次本科姓名石磊学号991010362005年3月30日-2-华北电力大学毕业设计（论文）任务书电力工程系电力系统及其自动化专业电气班学生石磊一、毕业设计（论文）课题110kV变电站电气一次部分初步设计二、毕业设计（论文）工作自2004年12月1日起至2005年3月30日三、毕业设计（论文）进行地点：华北电力大学四、毕业设计（论文）的内容要求、原始资料数据和参考资料（一）.毕业设计的内容要求1.分析原始资料，选择电气主接线；（2-3个方案比较）2.短路电流计算；3.主要电气设备的选择及校验；4.变压器台数及容量选择；5.屋、内外配电装置的确定；6.防雷保护设计。（二）.参考资料1.发电厂电气部分课程设计参考资料，天津大学；2.发电厂电气部分，四川联合大学；3.电力工程设计手册，西北、东北电力设计院负责指导教师指导教师接受设计论文任务开始执行日期学生签名教研室教研室主任批准日期-3-目录上篇：设计说明书……………………………………………………………………5第一章总体部分要求…………………………………………………………………5第一节毕业设计课题及原始资料………………………………………………5第二节建设的必要性……………………………………………………………5第二章变电站电气主接线方案的设想与论证………………………………………5第一节基本要求和设计原则……………………………………………………5第二节变电站主要变压器的选择………………………………………………5第三节选择主接线方案…………………………………………………………6第四节方案的技术性和经济性比较……………………………………………7第五节主接线方案的最后确定…………………………………………………9第三章短路电流的计算说明…………………………………………………………9第一节短路电流计算的目的和规定……………………………………………9第二节系统最大运行方式和短路点的确定……………………………………9第三节电路元件参数的计算说明………………………………………………10第四章电气设备的选择及校验………………………………………………………11第一节主要电气设备选择校验表………………………………………………11第二节站用变的设置……………………………………………………………14第五章配电装置的设计………………………………………………………………14第一节概述………………………………………………………………………14第二节配电装置的设计…………………………………………………………15第六章防雷保护和接地保护装置的设计……………………………………………15第一节防雷保护…………………………………………………………………15第二节接地装置…………………………………………………………………17第七章无功补偿………………………………………………………………………17第八章结束语…………………………………………………………………………17下篇：设计说明书……………………………………………………………………18第一章短路电流计算…………………………………………………………………18第一节原始资料和主接线图……………………………………………………18-4-第二节主接线的等值电路图及各元件参数的计算……………………………19第三节短路点的短路电流计算…………………………………………………20第二章电气设备的选择及校验………………………………………………………22第一节电气设备选择的原则及校验要求………………………………………22第二节断路器及隔离开关的选择及校验………………………………………22第三节母线及电缆的选择与校验………………………………………………26第四节绝缘子和穿墙套管的选择………………………………………………29第五节高压熔断器的选择………………………………………………………30第六节电压互感器的选择………………………………………………………31第七节电流互感器的选择………………………………………………………32第三章防雷保护与接地装置…………………………………………………………32第一节直击雷过电压的保护……………………………………………………34第二节避雷针的选择与校验……………………………………………………34第三节避雷器的选择……………………………………………………………35第四节接地装置的计算…………………………………………………………36第四章综合造价和运行费用………………………………………………………37-5-设计说明书第一章总体部分要求第一节毕业设计课题及原始资料课题:110kv变电站设计原始资料:1、110kv进线两回，Ⅰ回线长24km，Ⅱ回线长20km，系统容量10000MVA，系统短路电抗Xs=0.15Ω2、二台主变,二次出线为35kv及10kv,最高负荷35750kvA3、35kv出线6回,10kv出线16回,无一级负荷。4、地理环境条件:变电站所属地区地势平均,海拔120m,交通方便,有公路经过本站附近,最高气温达到+45℃，最低气温-20℃，年平均气温25℃，最大风速25m/s,覆冰厚度10mm,地壤电阻率为砂质粘土100n/m,雷电30d,Ⅰ类污秽区,冻土厚度0.8m,主导风向夏季南风,冬季西北风。第二节建站的必要性一、供电电压低，严重影响用电设备运行：该地区是工农业比较集中的地区，绝大部分处在各个变电所的末端，供电距离较远，末端电压低劣，电压质量不合格，电能损耗也很大，严重影响设备的使用寿命。二、电力不足制约着当地经济的发展：随着国家改革开放的腾飞，本地工农业有了长足的发展，由于负荷增长较快，对电力的需求已迫在眉睫。第二章变电所电气主接线方案的设想与论证第一节基本要求和设计原则一、对电气主接线的基本要求1、保证必要的供电可靠性和电能质量2、具有一定的灵活性和方便性3、具有经济性4、具有发展和扩建的可能性5、接线简单、清晰、操作方便二、电气主接线的设计原则：1、主接线在设计在设计时，应考虑变电所在电力系统中的地位和作用。2、考虑近期和远期的发展规模3、考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线影响4、考虑主变台数对主接线的影响5、考虑备用容量的有无和其大小对主接线的影响第二节变电所电站主变压器的选择一、为保证供电的可靠性，变电所一般根据1-10年规划，一般装设两台变压器，以满足供电可靠性及降低设备造价二、主变压器容量的选择：当停用一台变压器时，另一台应保证全部负荷的60%，-6-本所最高负荷为35750kva，无一级负荷，所选变压器容量应为：Sn=35750*60%=21450(kva)，所以应选用两台容量分别为Sn=31.5mva的三绕组变压器,容量、型号、接线组别均相同三、调压方式的选择：有载调压变压器能在额定容量范围内带负荷调整电压，调压范围大，可以减小和避免电压大幅度波动无载调压变压器只能在停电时改变分接头位置，影响供电可靠性，输出电能质量较差综上考虑，本所采用有载调压方式四、通过对以上各项的选择，最终确定变压器的型号为：SFSZ7-31500/110，接线组别：Yo/Y/△-12-11,调压范围:110±8*1.5%/38.5±5%/10.5,各绕组容量比:31500/31500/31500第三节选择主接线方案一、110KV进线与变压器连接形式1、主接线方案：本站110KV双回线路从系统受电，进线回路少，从运行接线简单、可靠、经济等方面分析，有以下几个方案：方案Ⅰ:内桥接线110KV方案Ⅱ:单母线带旁路母线方案III：单母线分段：-7-方案Ⅳ:3/2接线2、四种方案的特点：Ⅰ：连接桥断路器接在线路断路器的内侧，线路的投入和切除比较方便，当线路发生故障时，仅线路侧断路器断开，不影响其他回路运行，当变压器发生故障时，与该台变压器连接的两台断路器断开，影响一回未故障线路的运行，由于变压器上少故障元件，一般不经常切换，当出线断路器检修时，线路需较长时间停运，因此加装了正常断开运行的跨条，为了轮流检修任一组隔离开关，又加装了两组隔离开关，桥形接线用的高压断路器，节省了占地面积，所以它适用于线路较长，回数少，故障机率较高的接线中。Ⅱ：变压器投切方便，进线断路器检修时，可由旁路断路器可靠供电，向A对侧变电站转供功率时，可通过B侧进线断路器或旁路断路器实现，转换期间若本站与A对侧变电站之间的线路发生故障时，切由转供断路器切除，本站不受影响，另有在一次侧容易增设进出线数目。Ⅲ：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，由两个电源供电，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电，变压器投切比较方便，在一次侧可进行转供功率，还可增加进出线数目，当线路故障或出线断路器和某一段母线需检修时，相应段的出线需停止运行，即灵活性低。Ⅳ：3/2接线方式具有较高的供电可靠性和运行调度灵活性，隔离开关不作为操作电器，可减少误操作，检修任一台断路器时可不停电，但这种接线使设备较多，投资较大，二次控制接线和继电保护配置比较复杂。二、35KV母线和10KV母线连接方式根据本站实际情况：没有一级负荷，只要满足二、三级大部分负荷的要求即可。本站35KV侧出线6回，采用单母线分段接线，其优点是：当某一段母线或母线断路器出现故障时，由分段断路器把故障隔离，保证完好段母线向用户继续供电，可减少停电范围。10KV侧出线16回，为了减少母线故障的影响，决定采用单母线分段接线，其优点同上。第四节方案的技术性和经济性比较在上一节中，已经对35KV母线和10KV母线的接线方式进行了分析确定，下面仅对110KV主接线的四种方案进行技术性和经济性比较：三、技术性比较从方案Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各自的特点可以看出，它们对本站的供电而言，都具有接线简单，使用断路器最少，满足可靠性、灵活性、经济性，综观它们的优缺点，考虑到本站负荷情况，变压器切换操作次数不多，因此从技术上考虑选择方案Ⅰ比较理想，如对本站发展规划进一步研究，方案Ⅱ、Ⅲ也可以考虑，方案Ⅳ接线复杂，使-8-用断路器及隔离开关较多，虽供电可靠性最高，但很不经济故不予考虑。二、方案的经济性比较1、配电装置的初步选择：选择条件：In≥IgmaxIgmax最大持续工作电流Un≥UgUg:电网工作电压(1)110KV配电设备的选择:考虑当一条线路运行时,设备将承担二台主变的容量,所以:Igmax=2*31500/110*=331(A)(2)35KV配电设备的选择:(3)10KV配电设备的选择:根据以上结果,初步选择设备如表一：表一：设备名称型号单价（万元）110KV断路器LW29-126/3150-4023110KV隔离开关GW4-126ПDW/1250-31.51．1因35KV、10KV接线方式确定，故不在比较范围内2、综合造价的计算Z=Zo(1+a/100)元式中:Z为综合造价Zo为主体设备投资a为不明显的附加比例系数,110KV取90对于方案Ⅰ：对于方案Ⅱ，它比方案Ⅰ多2台110KV断路器，2台110KV隔离开关，总投资多48.2万元，=128.2万元，=243.58万元对于方案Ⅲ，比方案Ⅰ多2台110KV断路器，总投资多46万元，=126万元，=239.4万元因此35KV、10KV母线及其它装置的费用不影响选择方案，故不予考虑3、运行费用U的计算主要包括一年中变压器的电能损耗费及检修、维护、折旧费等，按投资百分率计算：式中；------检修维护费，取0.032------折旧费，取0.058------电能损失折算系数，取7分/度------变压器电能损失以上各项仅有随而变化，其余各项均相同名称数量单价（万元）合价（万元）110KV断路器32369110KV隔离开关101．111合计80第五节:主接线方案的最后确定-9-一、将综合造价Z和运行费用U进行比较可以看出方案的费用比其它两方案要低，因此从经济上讲应选方案Ⅰ，从本站的实际情况和技术性比较来看，选择方案Ⅰ比较理解二、