完整毕业设计-110KV降压变电站电气一次部分设计

电气工程专业毕业设计第1页共62页110KV降压变电站电气一次部分设计第一部分设计说明书第1章设计说明1.1环境条件（1）变电站所在高度70M（2）最高年平均气温19摄氏度，月平均气温27摄氏度1.2电力系统情况（1）110KV变电站，向该地区用35KV和10KV两个电压等级供电。110KV以双回路与35km外的系统相连。系统最大方式的容量为2900MVA，相应的系统电抗为0.518；系统最小的方式为2100MVA，相应的系统电抗为0.584，（一系统容量及电压为基准的标么值）。系统最大负荷利用小时数为TM=5660h。（2）35KV电压级，架空线6回，3回输送功率12MVA；3回输送功率8MVA。（3）10KV电压级，电缆出线3回，每回输送功率3MW；架空输电线4回，每回输送功率4MW。1.3设计任务（1）变电站电气主接线的设计（2）主变压器的选择（3）短路电流计算（4）主要电气设备选择（5）变电站继电保护电气工程专业毕业设计第2页共62页第2章电气主接线的设计2.1电气主接线概述]1[发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，对发电厂和变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。2.1.1在选择电气主接线时的设计依据]2[（1）发电厂、变电所所在电力系统中的地位和作用（2）发电厂、变电所的分期和最终建设规模（3）负荷大小和重要性（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2.1.2主接线设计的基本要求]3[（1）可靠性（2）灵活性（3）经济性2.1.36-220KV高压配电装置的基本接线]2[有汇流母线的连线：单母线、单母线分段、双母线、双母分段、增设旁母线或旁路隔离开关等。无汇流母线的接线：变压器-线路单元接线、桥形接线、角形接线等。6-220KV高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及出线回路数。2.2110KV侧主接线的设计110KV侧是以双回路与系统相连。由《电力工程电气一次设计手册》]4[第二章第二节中的规定可知：35—110KV线路为两回以下时，宜采用桥形，线路变压器组线路分支接线。故110KV侧采用桥形的连接方式。2.335KV侧主接线的设计35KV侧出线回路数为6回。电气工程专业毕业设计第3页共62页由《电力工程电气一次设计手册》]4[第二章第二节中的规定可知：当35—63KV配电装置出线回路数为4—8回，采用单母分段连接，当连接的电源较多，负荷较大时也可采用双母线接线。故35KV可采用单母分段连接也可采用双母线连接。2.410KV侧主接线的设计10KV侧出线回路数为7回。由《电力工程电气设计手册》]4[第二章第二节中的规定可知：当6—10KV配电装置出线回路数为6回及以上时采用单母分段连接。故10KV采用单母分段连接。2.5主接线方案的比较选择由以上可知，此变电站的主接线有两种方案方案一：110KV侧采用外桥形的连接方式，35KV侧采用单母分段连接，10KV侧采用单母分段连接，如图2-1所示。图2-1110KV电气主接线方案一方案二：110KV侧采用外桥形的连接方式，35KV侧采用双母线连接，10KV侧采用单母分段连接，如图2-2所示。此两种方案的比较方案一110KV侧采用外桥形的连接方式，便于变压器的正常投切和故障切电气工程专业毕业设计第4页共62页除，35KV、10KV采用单母分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断，所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。方案二虽供电更可靠，调度更灵活，但与方案一相比较，设备增多，配电装置布置复杂，投资和占地面增大，而且，当母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器使用，容易误操作。由以上可知，在本设计中采用第一种接线，即110KV侧采用外桥形的连接方式，35KV侧采用单母分段连线，10KV侧采用单母分段连接。图2-2110KV电气主接线方案二2.6主接线中的设备配置2.6.1隔离开关的配置（1）中小型发电机出口一般应装设隔离开关：容量为220MW及以上大机组与双绕组变压器为单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。（2）在出线上装设电抗器的6—10KV配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。（3）接在发电机、变压器因出线或中性点上的避雷器不可装设隔离开关。（4）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自耦变压器的中性点则不必装设隔离开关。2.6.2接地刀闸或接地器的配置电气工程专业毕业设计第5页共62页（1）为保证电器和母线的检修安全，35KV及以上每段母线根据长度宜装设1—2组接地刀闸或接地器，每两接地刀闸间的距离应尽量保持适中。母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关和母联隔离开关上，也可装于其他回路母线隔离开关的基座上。必要时可设置独立式母线接地器。（2）63KV及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路宜配置接地刀闸。2.6.3电压互感器的配置（1）电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。（2）旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感器的情况和需要确定。（3）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。（4）当需要在330KV及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置。（5）发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要。当发电机配有双套自动电压调整装置，且采用零序电压式匝间保护时，可再增设一组电压互感器。2.6.4电流互感器的配置（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器其数量应满足测量仪表、保护和自动装置要求。（2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器：发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等。（3）对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置。（4）一台半断路器接线中，线路—线路串可装设四组电流互感器，在能满足保护和测量要求的条件下也可装设三组电流互感器。线路—变压器串，当变压器的套管电流互感器可以利用时，可装设三组电流互感器。2.6.5避雷器的装置（1）配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线装设避雷器时除外。电气工程专业毕业设计第6页共62页（2）旁路母线上是否需要装设避雷器，应视在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足要求而定。（3）220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。（4）三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。（5）下列情况的变压器中性点应装设避雷器①直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时。②直接接地系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电所为单进线且为单台变压器运行时。③接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。④发电厂变电所35KV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设避雷器。⑤SF6全封闭电器的架空线路侧必须装设避雷器。⑥110—220KV线路侧一般不装设避雷器。电气工程专业毕业设计第7页共62页第3章主变压器的选择3.1负荷分析3.1.1负荷分类及定义（1）一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。（2）二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。（3）三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。3.1.2负荷计算最大综合计算负荷的计算可按照公式：%1cos1max.maxmiiitPKS（3-1）求得。式中tK—同时系数，出线回数较少时，可取0.9～0.95，出线回数较多时，取0.85～0.9；%—线损，取5%%1cos1max.maxmiiitPKS%5185.0485.0485.0485.0485.0385.0385.0388812121285.0%105290416085.0MVA80.793.2主变压器台数的确定对大城市郊区的一次变电所，在中低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。此设计中的变电站符合此情况，因此选择两台变压器即可满足负荷的要求。3.3主变压器相数的确定电气工程专业毕业设计第8页共62页（1）主变压器采用三相或是单相，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。（2）当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压器。社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等等已不成问题，故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器。3.4主变压器容量的确定装有两台及以上主变压器的变电所中，当其中一台主变压器停运时，其余主变压器的容量一般应满足60%的全部最大综合计算负荷。即（n-1）max6.0SSN（3-2）由上可知，此变电站单台主变压器的容量为：NSmaxS×60%=79.8×60%=47.88MVA所以应选容量为50MVA的主变压器综合以上分析计算，选择变压器型号为SFSZ7—50000/110型]5[，其参数如表3-1所示。表3-1SFSZ7—50000/110变压器参数变压器型号额定容量（KVA）电压（KV）阻抗电压（%）SFSZ7—50000/11050000高压侧中压侧低压侧高中高低中低110±8×1.25%38.5±5%10.51710.56.5电气工程专业毕业设计第9页共62页第4章短路电流的计算4.1短路电流计算的目的及规定4.1.1短路电流计算的目的在变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。在选择电气设备时，为保证在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定值；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。4.1.2短路电流计算的一般规定（1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；（2）短路种类：一般以三相短路计算；（3）接线方式应是可能发生最大短路电流的正常方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式；（4）短路电流计算点：在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点。4.2短路电流的计算结果在本设计中，选取5个短路点，分别为35KV、10KV的母线，各个电压等级的主变压侧。将所计算最大方式下短路电流值列成表4-1所示。表4-1最大方式下各个短路点的短路电流值名称短路点基准电压（KV）''I(KA)三相''I（KA）两相shi(KA)shI(KA)S(MVA)1d371.761.524.492.66112.792d10.56.715.8117.1110.13122.0电气工程专业毕业设计第10页共62页33d1150.640.553.980.97127.484d371.641.424.182.48105.15d10.56.325.4716.129.54114.94电气工程专业毕业设计第11页共62页第5章主要电