110kV变电站电气一次部分初步设计

重庆电力高等专科学校重庆教培中心教学点毕业论文专业：电力系统自动化班级：变检0602学生姓名：张希曈同组人：刘英杰、刘成刚指导教师：袁永萍二OO九年四月内容提要根据设计任务书的要求，本次设计为110kV变电站电气一次部分初步设计，并绘制电气主接线图及其他图纸。该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为110kV、35kV和10kV三个电压等级。各个电压等级分别采用单母线分段接线、单母线分段带旁母线和单母线分段接线。本次设计中进行了电气主接线的设计。电路电流计算、主要电气设备选择及效验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、母线等）、各电压等级配电装置设计及防雷保护的配置。本设计以《电力工程专业毕业设计指南》、《电力工程电气设备手册》、《高电压技术》、《电气简图用图形符号（GB/T4728.13）》、《电力工程设计手册》、《城乡电网建设改造设备使用手册》等规范规程为依据，设计的内容符合国家有关经济技术政策，所选设备全部为国家推荐的新型产品，技术先进、运行可靠、经济合理。目录前言第一部分110kV变电站电气一次部分设计说明书第1章原始资料第2章电气主接线设计第2.1节主接线的设计原则和要求第2.2节主接线的设计步聚第2.3节本变电站电气接线设计第3章变压器选择第3.1节主变压器选择第3.2节站用变压器选择第4章短路电流计算第4.1节短路电流计算的目的第4.2节短路电流计算的一般规定第4.3节短路电流计算的步聚第4.4节短路电流计算结果第5章高压电器设备选择第5.1节电器选择的一般条件第5.2节高压断路器的选择第5.3节隔离开关的选择第5.4节电流互感器的选择第5.5节电压互感器的选择第5.6节高压熔断器的选择第6章配电装置设计第7章防雷保护设计第二部分110kV变电站电气一次部分设计计算书第1章负荷计算第1.1节主变压器负荷计算第1.2节站用变压器负荷计算第2章短路电流计算第2.1节三相短路电流计算第2.2节站用变压器低压侧短路电流计算第3章线路及变压器最大长期工作电流计算第3.1节线路最大长期工作电流计算第3.2节主变进线最大长期工作电流计算第4章电气设备选择及效验第4.1节高压断路器选择及效验第4.2节隔离开关选择及效验第4.3节电流互感器选择及效验第4.4节电压互感器选择及效验第4.5节熔断器选择及效验第4.6节母线选择及效验第5章防雷保护计算第三部分110KV变电站电气一次部分设计图纸电气主接线图总结参考文献致谢前言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，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。电气主接线的拟订直接关系着全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。本次设计为110kV变电站电气一次部分初步设计，分为设计说明书、设计计算书、设计图纸等三部分。所设计的内容力求概念清楚，层次分明。本文是在老师们治学严谨、知识广博、善于捕捉新事物、新的研究方向。在毕业设计期间老师在设计的选题和设计思路上给了我很多的指导和帮助。在此，我对恩师表示最崇高的敬意和最诚挚的感谢！本文从主接线、短路电流计算、主要电气设备选择等几方面对变电站设计进行了阐述，并绘制了电气主接线图。由于本人水平有限，错误和不妥之处在所难免，敬请各位老师批评指正。第一部分110kV变电站电气一次部分设计说明书设计指导教师第1章原始资料1.1地区电网的特点1)本地区即使在最枯的月份，水电站发电保证出力时亦能满足地区负荷的需要，加上小火电，基本不需要外系统支援。2)本系统的水电大多数时径流式电站，出发保证出力外的月份，均有电力剩余，特别是4至7月份。1.2建站规模1)变电站类型：110kV变电工程2)主变台数：23)电压等级：110kV、35kV、10kV4)出线回数及传输容量110kV出线6回（2回路备用）本变－长泥坡15000kw6kmLGJ-120本变－双旗变15000kw42.3kmLGJ-120本变－系统30000kw66kmLGJ-150本变－双桥8000kw30kmLGJ-12035kV出线8回（2回路备用）本变－长泥坡8000kw6kmLGJ-95本变－火电厂10000kw8kmLGJ-95本变－中方变5000kw15kmLGJ-95本变－水电站8000kw12kmLGJ-120（2回路）本变－鸭嘴变5000kw10kmLGJ-9510kV出线10回（3回路备用）本变－氮肥厂2500kw2km本变－化工厂1500kw3km本变－医院1500kw5km本变－印刷厂2000kw4km（2回路）本变－造纸厂2500kw6km本变－机械厂2500kw4km5)无功补偿：采用电力电容器两组，容量为2*4500kva1.3环境条件1)当地年温最高为40℃，年最低温度为-5℃；2)当地海拔高度为800米。3)当地雷暴日数为55日/年；4)本变电站处于“薄土层石灰岩”地区，土壤电阻率高达1000Ω.M1.4电器主接线图建议110kV双母线分4段、35kV双母线带旁、10kV单母线分段带旁路接线，并考虑设置融冰措施。1.5短路阻抗1)系统作无穷大电源考虑：X1Σmax＝0.05，X0Σmax＝0.04，X1Σmin＝0.1，X0Σmin＝0.05。2)火电厂的装机容量为3*7500kw，Xd＝0.125最大运行方式下，该火电厂3台机组全部投入并满发，最小运行方式下，该火电厂只投入2台机组。3)水电厂的装机容量为3*5000kw，Xd＝0.27，最大运行方式下，该水电厂3台机组全部投入并满发，最小运行方式下，该水电厂只投入1台机组。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b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，全面分析有关因素，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。2.1.1电气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，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、美观的原则。1)接线方式：对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路－变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在110kV～220kV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4回时，一般采用分段单母线接线。在枢纽变电站中，当110kV～220kV出线在4回及以上时，一般采用双母线接线。在大容量变电站中，为了限制6～10kV出线上的短路电流，一般可采用下列措施：a)变压器分列运行；b)在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器；c)采用低压侧为分裂绕组的变压器；d)出线上装设电抗器。2)主变压器选择a)主变压器台数：为保证供电可靠性，变电站一般装设两台主变压器。当只有一个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。对于大型枢纽变电站，根据工程具体情况，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。b)主变压器容量：主变压器容量根据5～10年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。对装设两台变压器的变电站，每台变压器额定容量一般按下式选择Sn＝0.6PMPM为变电站最大负荷。这样，当一台变压器停用时，可保证对60％负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力40％，则可保证对84％负荷的供电。由于一般电网变电站大约有25％的非重要负荷，因此，采用Sn＝0.6PM，对变电站保证重要负荷来说多数是可行的。对于一、二级负荷比重大的变电站，应能在一台停用时，仍能保证对一、二级负荷的供电。c)主变压器的型式：一般情况下采用三相式变压器。具有三种电压的变电站，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到15％Sn以上时，由于中性点具有不同的接地形式，应采用普通的三绕组变压器；当主网电压为220kV及以上，中压为110kV及以上时，多采用自耦变压器，以得到较大的经济效益。3)断路器的设置：根据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路器，用以完成切、合电路任务。4)为正确选择接线和设备，必须进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷的平衡。当缺乏足够的资料时，可采用下列数据：a)最小负荷为最大负荷的60～70％，如主要是农业负荷时则宜取20～30％；b)负荷同时率取0.85～0.9，当回路在三回一下时且其中有特大负荷时，可取0.95～1；c)功率因数一般取0.8；d)线损平均取5％。2.1.2设计主接线的基本要求在设计电气主接线时，应使其满足供电可靠，运行灵活和经济等项基本要求。1)可靠性：供电可靠是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。在研究主接线时，应全面地看待以下几个问题：a)可靠性的客观衡量标准是运行实践，估价一个主接线的可靠性时，应充分考虑长期积累的运行经验。我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结。设计时应予遵循。b)主接线的可靠性，是由其各组成元件（包括一次设备和二次设备）的可靠性的综合。因此主接线设计，要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。c)可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某所是可靠的，而对另一些所可能还不够可靠。因此，评价可靠性时，不能脱离变电站在系统中的地位和作用。通常定性分析和衡量主接线可靠性时，均从以下几方面考虑：a)断路器检修时，能否不影响供电。b)线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数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。c)变电站全部停运的可能性。2)灵活性：主接线的灵活性要求有以下几方面：a)调度灵活，操作简便：应能灵活的投入（或切除）某些变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。b)检修安全：应能方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力的正常运行及对用户的供电。c)扩建方便：应能容易的从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，且一次和二次设备等所需的改造最少。3)经济性：在满足技术要求的前提下，做到经济合理。a)投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（110/6～10kV）变压器，以质量可靠的简易电器代替高压断路器。b)占地面积小：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。c)电能损耗少：在变电站中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器。应经济合理的选择主变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。第2.2节主接线的设计步聚电气主接线图的具体设计步聚如下：a)分析原始资料a)本工程情况变电站类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。b)电力系统情况电力系统近期及远景发展规划（5～10）