110KV变电所一次部分设计

课程设计(论文)题目110KV变电所一次部分设计学院名称电气工程学院指导教师职称讲师班级电力113班学号学生姓名2014年6月30日南华大学电气工程学院课程设计电气工程基础设计任务书一、设计内容要求设计110KV变电所（B所）的电气部分二、原始资料1供设计的变电所有A、B、C三个，各自的地理位置和系统发电机、变压器相关数据如附图1所示。附图1各变电所的地理位置2各变电所的10kV低压负荷分别为Pa=500kW，Pb=300kW，Pc=200kW。3各变电所典型负荷曲线有两种，分别如附图2（a）和附图2（b）所示。4110kV输电线路l1、l2、l3、l4的长度各不相同，电抗均按0.4Ω/km计。5每位同学设计的原始数据，除了Pa=500kW，Pb=300kW，Pc=200kW之外，其它数据应根据自己所在班级的序号，在附表1中查找。南华大学电气工程学院课程设计附图2典型日负荷曲线附表1每位同学设计原始数据查找表序号变电所负荷曲线l1/kml2/kml3/kml4/km序号变电所负荷曲线l1/kml2/kml3/kml4/km序号变电所负荷曲线l1/kml2/kml3/kml4/km1A(a)1010101017B(a)1010101033C(a)101010102A(b)2010101018B(b)2010101034C(b)201010103A(a)1020101019B(a)1020101035C(a)102010104A(b)2020101020B(b)2020101036C(b)202010105A(a)1010201021B(a)1010201037C(a)101020106A(b)2010201022B(b)2010201038C(b)201020107A(a)1020201023B(a)1020201039C(a)102020108A(b)2020201024B(b)2020201040C(b)202020109A(a)1010102025B(a)1010102041C(a)1010102010A(b)2010102026B(b)2010102042C(b)2010102011A(a)1020102027B(a)1020102043C(a)1020102012A(b)2020102028B(b)2020102044C(b)2020102013A(a)1010202029B(a)1010202045C(a)1010202014A(b)2010202030B(b)2010202046C(b)2010202015A(a)1020202031B(a)1020202047C(a)10202020南华大学电气工程学院课程设计16A(b)2020202032B(b)2020202048C(b)20202020三、设计任务（1）设计本变电所的主变压器台数、容量、形式。（2）设计高低压侧主接线方式。（3）设计本变电所的所用电接线方式。（4）计算短路电流。（5）选择电气设备（包括断路器、隔离开关、互感器等）。南华大学电气工程学院课程设计设计成果1.设计说明书一份2.计算书一分3.主接线图一份要求：上述3者按顺序装订成一册（简装，钉书针左边钉好3颗，勿用夹子夹）五、主要参考资料[1]姚春球.发电厂电气部分.北京：中国电力出版社：2004[2]电力工业部西北电力设计院.电力工程电气设备手册（第一册）.北京：中国电力出版社，1998[3]周问俊.电气设备实用手册.北京：中国水利水电出版社，1999[4]陈化钢.企业供配电.北京：中国水利水电出版社，2003.9[5]电力专业相关教材和其它相关电气手册和规定摘要:本次设计为110kV降压变电站电气一次部分的初步设计，根据原始资料，以设计任务书和国家有关电力工程设计的规程、规范及规定为设计依据。变电站的设计在满足国家设计标准的基础上，尽量考虑当地的实际情况。在本变电站的设计中，包括对变电站总体分析和负荷分析、变电站主变压器的选择、电气主接线、电气设备选择、短路电流计算等部分的分析计算以及防雷设计。在保证供电可靠性的前提下，减少事故的发生，降低运行费用。本次设计正文分设计说明书和设计计算书两个部分，设计说明书包括电气主接线设计、变压器选择说明、短路电流计算说明、电气设备选择说明、配电装置设计、电气总平面布置和防雷保护设计；设计计算书包括变压器选择、短路电流计算、电气设备选择及校验等，并附有电气主接线图及其它相关图纸。关键词：110kV变电站；短路电流；一次部分；设备选择iii目录错误!未找到引用源。第1页共26页引言电力是国民经济发展的基础和关键，高质量的电力资源和可靠的供电水平是衡量电力行业发展的重要指标。这些重要指标，最终都将转化为对电力系统的要求并在系统设计时充分予以考虑。电力系统主要由发电厂、输电线路、配电系统及负荷组成，通常覆盖广阔的地域。发电厂将原始能源转换成为电能，经过输电线送至配电系统，再由配电系统将电能分配给负荷，由上述四个部分组成的整体称作电力系统。它是目前电力传输、分配的重要方式。发电厂是电力系统的能源供给核心部分，全厂的电能传输及本厂机组的运行状况将直接影响电力系统的稳定运行，其电气一次部分设计在电力系统设计中具有举足轻重的地位。而在众多的发电厂中，火力发电厂占据了绝大部分的比重。故本次设计选取某凝汽式火电厂进行电气一次设计，旨在通过工程实际设计基本技能训练，帮助学生树立工程观点，深化基本理论的理解，了解现代大型发电厂电能产生过程及其特点，掌握发电厂电力主系统的设计方法，为今后从事电气设计、运行管理和科研工作奠定必要的理论基础。1.电气主接线设计1.1系统与负荷原始资料分析1.1.1变电所（A所）情况分析1)最大负荷20MW,功率因数0.9重要负荷60%。2)环境最高气温38摄氏度，最热月最高平均气温32摄氏度。3）变电所10KV侧过电流保护动作时间为1s。4发电厂，变电所地理位置图见图1.1。5)根据负荷可得变电所的进线有两回，出线4-10回。第2页共26页图1.11.2主接线方案的选择对电气主接线的基本要求，概括的说应该包括可靠性、灵活性和经济性三方面，现简要分析如下：(一)可靠性供电可靠是电力生产、分配的首要任务，主接线应满足这一要求。它可以从以下几方面考虑：1)发电厂或者变电所在电力系统中的地位和作用；2)发电厂和变电所接入电力系统的方式；3)发电厂和变电所的运行方式及负荷性质；4)设备的可靠性程度直接影响着主接线的可靠性；5)长期实践运行经验的积累是提高可靠性的重要条件。(二)灵活性主接线应满足在调度、检修及发展扩建时的操作方便及运行灵活的要求，并能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化。1)调度时，应操作方便的基本要求，既能灵活的投入或切除某些机组、变压器或线路，调配电源和负荷，又能满足系统在事故运行方式、检修运行方式及特殊运行方式下的调度要求；第3页共26页2)检修时，可以方便地停运检修断路器、母线及其继电保护设备，而不致过多地影响对用户的供电和电力系统的运行；3)发展扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路，完成过渡方案的实施，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。(三)经济性主接线应在满足可靠性、灵活性的前提下做到经济合理。一般从以下几方面考虑。1)投资省；2)占地面积少；3)电能损耗少。变电所主接线还须满足以下要求：1)断路器检修时，是否影响连续供电；2)线路、断路器或母线故障，以及在母线检修时，造成馈线停运的回路数多少和停电时间的长短，能否满足重要的Ⅰ，Ⅱ类负荷对供电的要求；因此对该变电所电气主接线，除一般定性分析其可靠性外，尚需进行可靠性的定量计算。主接线的可靠性与经济性综合考虑、辨证统一，在满足技术要求的前提下，尽可能投资省、占地面积少、电压损耗少、年费用（投资与运行）为最小。1.2.1110kV电压侧接线《35～110kV变电所设计规范》规定，35kV～110kV线路为两回以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线;超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或单母线分段的接线。35～63kV线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。110kV线路为6回及其以上时，宜采用双母线接线。在采用单母线、单母分段线或双母线的35～110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。本变电所110kV线路有2回进线，可选择用桥型接线或单母线分段接线两种方案。分析如下表1.1所示：方案一：内桥桥接法方案二：单母线分段第4页共26页表1.1110kV电压侧接线方案比较本变电所容量不大，电源主要集中在110KV侧,系统重要负荷较多，采用方案二能够满足本变电所110KV侧对供电可靠性的要求,故选用投资小、节省占地面积的方案二。1.2.310kV电压侧接线《35～110kV变电所设计规范》规定，当变电所装有两台主变压器时，6～10kV侧宜采用单母分段线。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。考虑到重要负荷较多，本变电所10kV侧线路可选8进线回，可采用双母线或单母线分段接线两种方案。分析如下表1.2所示：优缺点比较1.线路的切除和投入是比较方便。2.当线路发生故障时，仅故障线路的断路器断开，其它回路仍可继续工作。3、当变压器故障时，如变压器1B故障，与变压器1B连接的两台断路器1DL和3DL都将断开，当切除和投入变压器时，操作也比较复杂。4.较容易影响有穿越功率的环网系统，内桥接线适用于故障较多的长线路，且变压器不需要经常切换运行方式的变电所。单母线分段接线，简单清晰、操作方便、不易误操作，设备少,投资小,占地面积小,运行可靠性和灵活性比方案一好。方案一：双母线方案二：单母线分段第5页共26页表1.210kV电压侧接线方案比较综合各方面的因素考虑，故选用投资小、节省占地面积的方案二。2.变电所主变压器的选取2.1主变压器的选择原则1）相数的确定：容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330KV及以下的电力系统中，一般都应该选用三相变压器。因为单相变压器绕组相对投资大、占地多、运行损耗也比较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。但是，由于变压器的制造条件和运输条件的限制，特别是大型变压器，需要考察其运输的可能性。若受到限制，则可以选用单相变压器。本站根据要求并考虑各方面的因素，最终采用三相变压器。2）绕组接线组别的确定：变压器绕组的连接方式必须和系统电压一致，否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的连接方式有Y和△型两种，而且为保证消除三次谐波的影响，必须有一个绕组是△型的，我国110kV及以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中性点，所以都需要选择0Y的连接方式。而6-10kV侧采用△型的连接方式。因此本变电所采用的绕组连接方式为：YN/。优缺点比较双母线接线一般用于出线较多，输送和穿越功率较大,供电可靠性和灵活性要求较高得场合，设备多，投资和占地面积大，配电装置复杂，易误操作。单母线分段接线，简单清晰，调度灵活，其中一回路故障或检修时，另一回路可以继续供电，不会造成全场停电,能保证重要用户的供电,设备少,投资和占地小。第6页共26页2.2主变压器的调压方式为了保证变电所的供电质量，电压必须维持在允许的范围内。可以通过变压器的分接开关切换来变换电压的范围。改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，成为无励磁调压，调整范围通常在±2×2.5%以内，应该视具体工程情况而定。另外一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可以达到30%。其结构较为复杂，价格比较贵，一般有下列情况时才采用：一、接于出力变化大的发电厂的主变压器，特别是潮流方向不固定，并且要求变压器二次侧电压维持在一定的水平时；二、接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为了保证供电质量，要求母线电压恒定时。通常，变电所主变压器很少采用有载调压，因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压，对于22