毕业论文110KV变电所电气一次部分设计专科.doc

1、成人教育毕业设计(论文)论文题目：110kV 变电站电气一次系统设计年级.专业.层次： 2011 级 电气工程及其自动化 高起专 学生姓名： 学号 函授站： 指导教师姓名： 2013 年 09 月华 北 电 力 大 学 成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）2 2华 北 电 力 大 学 成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）I I110kV 变电站电气一次系统设计摘要变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中的间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电

2、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。本次设计建设一座 110kV 降压变电站，首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方面进行比较，选取灵活的最优接线方式。其次，进行短路电流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电流。最后，根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，然后进行校验。关键词：变电所；变压器；电力负荷；电气主接线；短路电流；电气设备华 北 电 力 大 学 成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）II II目 录1 绪论I2 设计说明书 .22.1、电气主接线设计 .2

3、2.1.1 电气主接线设计的原则 .22.1.2 电气主接线的设计程序 .22.1.3 主接线形式的选择 .42.2 主变压器的选择 .42.3 短路电流的计算及负荷计算 .52.3.1 短路电流计算的目的和条件 .52.3.2 短路时间的计算 .62.3.3 等效电路阻抗及短路电流的计算 .62.4、设备的选择与校验 .72.4.1 导体和电气设备选择的一般条件 .72.4.2 设备选择 .82.5、防雷保护的确定及接地网的设计 .132.5.1 避雷针的作用 .132.5.2 防雷接地 .132.5.3 防雷保护方案 .142.5.4 地网的设计 .153 计算书 .183.1 电力负荷的

4、计算 .183.2、等效电路电抗的计算 .193.3、等效电路短路电流的计算 .193.4、设备的选择及校验 .233.4.1 高压断路器 .233.4.2 隔离 开关 .253.4.3 电流互感器 .273.4.4 电压互感器 .283.4.5 导线 .29总结 .31参考文献32致谢 .33华 北 电 力 大 学 成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）1 11 绪论电能是现代工业生产的主要能源和核心动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个

5、国民经济生活中应用极为广泛。本次设计为 110kV 变电站电气一次部分初步设计，分为设计任务书、说明书、计算书、设计图纸等四部分。所设计的内容力求概念清楚，层次分明。！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。华 北 电 力 大 学 成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）2 22 设计说明书2.1 电气主接线设计电气主接线是发电厂、变电所的设计主体。采用何种形式的接线，与电力系统原始资料，发电厂、变电所本身的可靠性、灵活性、经济性的要求密切相关，并且对电气设备的选择、配电

6、装置布置、继电保护和控制方式的拟定都有较大的影响。因此，主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电站的具体情况，全面分析，正确地处理好各方面的关系，合理地选择主接线方案。2.1.1 电气主接线设计的原则电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以技术规定、标准为准绳，结合实际情况，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，尽可能的节省投资，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、经济、美观的原则。在设计的过程中，将根据国家经济发展及电力负荷增长率的规划，给出所设计变电所的容量、机组台数、电压等级、出线回路数、主要负荷要求、电力系统参数和对电厂

7、的具体要求，以及设计的内容和范围。设计的主接线应满足供电可靠、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。设计时，在进行论证分析阶段，更应合理的统一供电可靠性与经济性的关系，以便使设计的主接线具有先进性和可行性。2.1.2 电气主接线的设计程序设计步骤和内容如下：1） 对原始资料分析：(1) 工程情况，包括设计规划容量（近期、远景） ，变压器容量及台数，最大负荷利用小时数极可能的运行方式等。(2) 电力系统情况，包括电力系统近期及远景发展规划（5-10 年） ，变电站在电力系统中的位置（容量位置和地理位置）和作用，以及与电力系统连接方式和各级电压中性点接地方式等。(3) 变压器的中性点接地方式与电压等级

8、、单向接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响系统供电的可靠性。2） 对电气主接线的基本要求：对电气主接线的基本要求，概括的应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。华 北 电 力 大 学 成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）3 3(1) 可靠性在分析电气主接线可靠性时，要考虑变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质及类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。(a) 电站在电力系统中的地位和作用。变电站是电力系统的重要组成部分，其可靠性应与系统相适应。此次设计的 110kV 变电所在 10kV 电压级有近区负荷，容量不大，此时 10KV 电压即宜采用供电可靠性较高的母线接线方式，

9、以便适应近区各类负荷对供电可靠性的要求。(b) 负荷性质和类别。负荷按其重要性有类、类和类之分。(c) 设备的制造水平。电气设备制造水平决定的设备质量和可靠程度直接影响着电气主接线的可靠性。(d) 长期实践运行经验。(2) 灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面：(a) 操作的方便性。电气主接线应该在满足可靠性的条件下，结线简单，操作方便，尽可能使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。(b) 调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便的改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快的切除故障，使停电时间最短，影响

10、范围最小，不致过多的影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。(c) 扩建的方便性。对将来要扩建的变电站，其主接线必须具有扩建的方便性，应留有发展扩建的余地。(3) 经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几方面考虑：(a) 节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用廉价的电器或轻型电器，以便降低投资。(b) 占地面积小。(c) 电能损耗少。在变电站中，电能损耗主要来自变压器，应经济合理的选择变压器的形式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。(d) 负荷情况

11、，包括负荷的性质、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。对电力的负荷不仅应有短期负荷预测，还应有中长期负荷预测，对电力负荷预测的准确性，直接关系着变电站电气主接线设计成果的质量，一个设计应能经受当前及较长远时间（5-10 年）的检验。华 北 电 力 大 学 成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）4 42.1.3 主接线形式的选择1）110kV 电压等级主接线的确定方案 1：双母线接线方案 2：单母线分段方案 3：单母线分段带旁路双母线接线：供电可靠、调度灵活。当母线检修时可以不停电，母线故障时、回路短路时停电。母线侧隔离开关检修时只停本回路的电。单母线分段：母线故障或检修时，不会导致全

12、部停电。断路器检修时会造成回路停电。但接线简单、操作维修方便、设备较少、经济性好。单母线带旁路：单母线分段带有专用旁路断路器的旁路母线接线，可以减少设备、节省投资。随着高压配电装置广泛采用六氟化硫断路器及国产断路器、隔离开关的质量逐步提高，同时系统备用容量的增加、电网结构趋于合理和联系紧密、保护双重化的完善以及设备检测逐步由计划检修向状态检修过渡，为简化接线，总的趋势将逐步取消旁路设施。此次 110kV 侧采用单母线分段的接线方式。这种接线，每一回路都通过一台断路器和一组隔离开关并连接到母线上。适用范围：110220kV 配电装置当出线回数不超过 5 回时。与双母线接线相比，单母线分段接线具有

13、下述优点：(1) 可以轮流检修母线而不致中断供电。只需将要检修的那一段母线上的所有元件倒闸操作到另一组母线上。(2) 检修任一回路隔离开关时，只停该回路，母线故障后，可迅速恢复供电。(3) 调度灵活，各电源和各负荷回路可以任意分配到某一组母线上。(4) 有利于扩建和便于试验。2）10kV 电压等级主接线的确定采用单母线分段接线方式此方案可以提高供电可靠性和灵活性，对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，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段隔离，保证正常母线不间断供电，不致使重要用户停电，两段母线同时故障的几率很小，可以不予考虑。在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一

14、段母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。2.2 主变压器的选择降压变电所的变压器（或自耦变压器）额定容量和台数应以下述几点要求为依据：华 北 电 力 大 学 成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）5 5(1) 在计及变压器过负荷能力及负荷增长进程的条件下，充分利用所安装的变压器容量；(2) 使变电所的每个发展阶段，能达到投资最少计算费用最省，并且投资不集中；(3) 供电可靠；(4) 运行方便；(5) 变电所扩建时无大改造，且不中断对用户的供电；(6) 对变压器额定容量的选择，特别要重视确定计算负荷，尽量得到最准确地选择结果。变压器的容量

15、大小、型式、规格：根据变电所主变压器选择的原则，对供有大量一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，并且任一台变压器单独运行时变压器容量应满足总计算负荷的大约 70% 75%的需要，因此变压器容量 S=70%(s+S 所用 )=0.70(42.266+12.734)=550.70=38.5MVA(1) 相数根据所计算的容量，选用两台双绕组无励磁调压电力变压器。(2) 组数与结构在 110kV 中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变压器的场所，均可优先选用自耦变压器，其损耗小，价格低，但主要潮流方向应为低高压同时向低压和中压送电，且变化不宜过大，并注意自耦变压器限制短路电流的效果较差，所以选用两台双绕组变压器。2.3 短路电流的计算及负荷计算2.3.1 短路电流计算的目的和条件1）短路电流计算的目的在发电厂和变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几个方面：(1) 电气主接线的比较。(2) 选择导体和电器。(3) 在设计户外高型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相同和相对地的安