远程110kV变电站设计

1浙江大学远程教育学院本科生毕业论文（设计）题目110kV变电站设计专业电气工程及其自动化（08秋）学习中心海盐学习中心姓名刘晓平学号D20807620021指导教师颜龙德(教师)2011年4月26日2摘要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，各行各业对电力的需求越来越大，电力工业的建设势必需要带动各类大小变电站的同步建设。变电站是电力系统的重要组成部分，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，它直接影响到整个电力系统的安全与经济运行。本次设计变电站是某地区农网改造的重要部分，进线为2回110KV,出现为2个电压等级：35kV和10kV；通过负荷计算确定主变压器的容量，同时根据经济和技术的比较，确定三个电压等级的主接线方式，通过短路电流的计算，对配电装置和各种电气设备进行合理选择；最后，对二次部分和防雷保护也进行了简单的设计。[关键词]变电站设计电气主接线短路电流二次部分防雷保护3目录一、概述·································································4二、原始资料及其分析····················································4三、负荷分析·····························································5四、变压器的选择························································7五、电气主接线··························································9六、短路电流的计算······················································12（一）短路电流计算的目的和条件····································12（二）短路电流的计算步骤和计算结果·······························12七、配电装置及电气设备的配置与选择··································16（一）导体和电气设备选择的一般条件·······························16（二）设备的选择····················································17（三）高压配电装置的配置···········································26八、二次回路部分························································26（一）测量仪表的配置···············································26（二）继电保护的配置···············································27九、所用电的设计························································29十、防雷保护·····························································30结束语····································································33参考文献·································································33设计变电所主接线图······················································344一、概述电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。由于电能在工业及国民经济的重要性，电能的输送和分配是电能应用于这些领域不可缺少的组成部分。所以输送和分配电能是十分重要的一环。变电站使电厂或上级电站经过调整后的电能输送给下级负荷，是电能输送的核心部分。其功能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产及生活用电。若变电站系统中某一环节发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很大不利。因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要。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。这就要求变电所的一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作，为国民经济服务。变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。从电压变化方向看，变电站有升压变电站和降压变电站两大类。这里所设计得就是110KV降压变电站。它通常有高压配电室、变压器室、低压配电室等组成。变电站内的高压配电室、变压器室、低压配电室等都装设有各种保护装置，这些保护装置是根据下级负荷地短路、最大负荷等情况来整定配置的，因此，在发生类似故障时可根据具体情况由系统自动做出判断，启动相应保护，并且，现在的跳闸保护整定时间已经很短，在故障解除后，系统内的自动重合闸装置会迅速合闸恢复供电。这样不仅保护了各负荷设备的安全、利于延长使用寿命，降低设备投资，而且提高了供电的可靠性。二、原始资料及其分析（一）原始资料待建变电站是该地区农网改造的重要部分，预计使用3台变压器，初期一次性投产两台变压器，预留一台变压器的发展空间。1、电压等级变电站的电压等级分别为110kV,35kV,10kV。110kV：2回35kV：5回（其中一回备用）10kV：12回（其中四回备用）2、待建变电站负荷数据（表1）表1待建成变电站各电压等级负荷数据电压等级用电单位最大负荷(MW)用电类别回路数供电方式距离(km)35kV铝厂1511架空39钢铁厂101，21架空255A变电站1531架空35B变电站2031架空40备用110kV无线电厂0.5631电缆4仪表厂0.531电缆5手机厂0.6322电缆4电机厂0.4221电缆3电视机厂0.831架空14配电变压器A0.7811架空15配电变压器B0.931架空16其它0.732电缆4备用2注：（1）35kV,10kV负荷功率因数均取cos¢=0.85（2）负荷同时率：35kVkt=0.910kVkt=0.85（3）年最大负荷利用小时数均为Tmax=3500小时/年(4）网损率为A%=8%（5）站用负荷为50kWcos¢=0.87（6）35kV侧预计新增远期负荷20MW10kV侧预计新增远期符合6MW（二）原始资料分析要设计的变电站由原始资料可知有110千伏，35千伏，10千伏三个电压等级。由于该变电站是在农网改造的大环境下设计的，所以一定要考虑到农村的实际情况。农忙期和农限期需电量差距较大，而且考虑到城镇地区的经济发展速度很快，所以变压器的选择考虑大容量的，尽量满足未来几年的发展需要。为了彻底解决农网落后的情况，待建变电站的设计尽可能的超前，采用目前的高新技术和设备。待建变电站选择在地势平坦区为以后的扩建提供了方便。初期投入两台变压器，当一台故障或检修时，另一台主变压器的容量应能满足该站总负荷的60%，并且在规定时间内应满足一、二级负荷的需要。三、负荷分析（一）负荷分析的目的负荷计算是供电设计计算的基本依据和方法，计算负荷确定得是否正确无误，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。负荷计算不仅要考虑近期投入的负荷，更要考虑未来几年发展的远期负荷。（二）待建变电站负荷计算1、35kV侧6近期负荷：P近35=15+10+15+20=60MW远期负荷：P远35=20MWniPi1=60+20=80MWP35＝niPi1kˊ(1+k)=80*0.9*（1+0.08）=77.76MWQ35＝P·tgφ＝P·tg(cos－10.85)=48.20MVar视在功率Sg35＝cosP=85.076.77=91.482MVAIN35=NUS3=353482.91=1.509kA2、10kV侧近期负荷：P近10=0.56+0.5+0.63+0.42+0.8+0.78+0.9+0.7=5.29MW远期负荷：P远10=6MWniPi1=5.29+6=11.29MWP10＝niPi1kˊ(1+k)=11.29*0.85*（1+0.08）=10.364MWQ10＝P·tgφ＝P·tg(cos－10.85)=6.423MVar视在功率Sg10＝cosP=85.0364.10=12.192MVAIN10=NUS3=103192.12=0.7039kA3、站用电容量Sg所＝cosP＝87.005.0＝0.057MVA74、待建变电站供电总容量S∑=Sg35+Sg10+Sg所=91.482+12.192+0.057＝103.731(MVA)P∑=P35+P10+P所=77.76+10.364+0.05＝88.174(MW)四、变压器的选择主变的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，它的选择依据除了依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统联系的紧密程度。另外主变选择的好坏对供电可靠性和以后的扩建都有很大影响。总之主变的选择关系到待建变电站设计的成功与否，所以对主变的选择我们一定要全方面考虑。既要满足近期负荷的要求也要考虑到远期。（一）变电所主变压器的选择有以下几点原则：1、在变电所中，一般装设两台主变压器；终端或分支变电所，如只有一个电源进线，可只装设一台主变压器。2、对于330kV及以下的变电所，在设备运输不受条件限制时，均采用三相变压器。3、装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台主变停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的60%以上，并应保证用户的一级和全部二级负荷的供电。4、具有三种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但需装设无功补偿设备时，主变压器一般先用三绕组变压器。5、与两种110kV及以上中性点直接接地系统连接的变压器，一般优先选用自耦变压器，当自耦变压器的第三绕组接有无功补偿设备时，应根据无功功率的潮流情况，校验公共绕组容量，以免在某种运行方式下，限制自耦变压器输出功率。6、对于深入负荷中心的变电所，为简化电压等级和避免重复容量，可采用双绕组变压器。（二）主变台数的确定由原始资料可知，待建变电站是在农网改造的大环境下建设的。负荷大，出线多，且农用电受季节影响大，所以考虑初期用两台大容量主变。两台主变压器，可保证供电的可靠性，避免一台变压器故障或检修时影响对用户的供电。随着未来经济的发展，可再投入一台变压器。（三）主变压器容量的确定主变压器容量一般按变电所建成后5~10年规划负荷选择，并适当考虑到远期10~20年的负荷发展，对于城市郊区变电所，主变压器应与城市规划相结合。此待建变电站坐落在郊区，10kV主要给某开发区供电，35kV主要给下面乡镇及几个大企业供电。考虑到开发区及其乡镇的发展速度非常快，所以我们选择大容量变压器以满足未来的经济发展要求。确定变压器容量:81、变电所的一台变压器停止运行时，另一台变压器能保证全部负荷的60%，即/BS=S∑60%=103.731×60%＝62.241(MVA)2、单台变压器运行要满足一级和二级负荷的供电需要一，二级负荷为15+10+0.63+0.42+0.78=26.83MVA所以变压器的容量最少为62.241MVA（四）变压器类型的确定1、相数的选择变压器的相数形式有单相和三相，主变压器是采用三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。一台三相