发电厂电气部分课程设计-110kV降压变电站电气主接线设计.docx

1、发电厂电气部分课程设计报告 110kV 降压变电站电气主接线 设计 姓名： 谭飞翔 班级： 0314405 学号： 031440501 引 言 课程设计 是在完成专业课 学习 后实现培养目标的一个重要教学环节，也是对我们所学知识综合运用的一次测试。通过 课程 设计 初步 提高自身综合素质和工程实践能力 ,使所学的知识得到进一步巩固和升华。同时也对培养我们的敬业品德、独立工作、独立思考、理论联系实际作风具有深远的影响。 根据设计任务书的要求，本次设计为 110kV 变电站电气主接线的初步设计 ，并绘制电气主接线图。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

2、电压等级。 110KV 电压等级采用双母 分段 线接线， 35KV 电压等级采用双母接线， 10KV 电压等级采用单母线分段接线。 本次设计中进行了电气主接线的设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线 、熔断器 等）、各电压等级配电装置设计。 本设计以 35 110kV 变电所设计规范、供配电系统设计规范、 35110kV 高压配电装置设计规范等规范规程为依据，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 1 电气主接线方案设计 .1 1.1 电气主接线方案设计原则及要求 .1

3、 1.1.1 电气主接线方案设计原则 .1 1.1.2 电气主接线的基本要求 .1 1.1.2.1 可靠性 .1 1.1.2.2 灵活性 .2 1.1.2.3 经济性 .2 1.2 主接线方案设计 .2 1.2.1 各电压等级主接线方案选择 与论证 .2 1.2.1.1 主接线方案的论证 .2 1.2.1.2 主接线方案的选择 .3 1.2.2 接线图示例和总接线图 .4 1.2.2.1 各电压等级接线图示例 .4 1.2.2.2 电气总接线图 .5 2 主变压器的选择 .6 2.1 主变压器的选择 .6 2.1.1 主变压器的台数及容量的确定原则 .6 2.2 主变压器台数及容量的确定 .6

4、 2.2.1 台数的确定 .6 2.2.2 容量的确定 .6 2.2.3 主变压器型号的确定 .7 3 短路电流的计算 .8 3.1 短路计算的意义、规定与步骤 .8 3.1.1 短路计算的意义 .8 3.1.2 短路计算的规定 .8 3.1.3 短路计算的步骤 .8 3.2 短路点的选择及计算 .9 3.2.1 短路点的选择 .9 3.2.2 等值网络图 .9 3.2.3 计算各元件电抗值 .9 3.2.4 短路计算 .11 4 电气设备的选择 .15 4.1 电气设备的选择原则 .15 4.2 断路器 .15 4.2.1 断路器选择原则 .15 4.2.2 断路器的选择 .16 4.3 隔

5、离开关 .16 4.3.1 隔离开关选择原则 .16 4.3.2 隔离开关的选择 .16 4.4 母线选择 .17 4.4.1 母线材料选择 .17 4.4.2 母线截面积的选择 .17 4.4.2.1 按长期发热允许电流选择 .17 总结体会 .19 参考文献 .20 第 1 页 1 电气主接线方案设计 1.1 电气主接线方案设计原则及要求 1.1.1 电气主接线方案设计原则 (1)考虑变电站在电力系统的地位和作用 变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电站是枢纽变电站、地区变电站 、终端变电站、企业变电站还是分支变电站，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠

6、性、灵活性、经济性的要求也不同。 (2)考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响 对一、二级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一、二级负荷不间断供电；三级负荷一般只需一个电源供电。 (3) 考虑主变台数对主接线的影响 变电站主变的容量和台数，对变电站主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电站，由于其传输容量大，对供电可靠性高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电站，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。 (4)考虑备用量的有无和大小对主接线的影响 发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下

7、的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时是否允许切除线路、变压器的数量等，都直 接影响主接线的形式。 1.1.2 电气主接线的基本要求 变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位，变电站的规划容量，负荷性质线路变压器的连接、元件总数等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过度或扩建等要求。 1.1.2.1 可靠性 评价主接线可靠性的标志如下： (1)断路器检修时是否影响供电； (2)线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电

8、； (3)变电站全部停电的可能性。 第 2 页 1.1.2.2 灵活性 主接线的灵活性有以下几方面的要求： (1)调度灵活，操作方便。可灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。 (2)检修安全。可方便的停运断路器、母线及其继电器保护设备，进行安全检修，且不影响对用户的供电。 (3)扩建方便。随着电力事业的发展，往往需要对已经投运的变电站进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建的可能。所以，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过度到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。 1.1.2.3 经济性 可靠性和灵活性是主接

9、线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求前提下，做到经济合理。 1.2 主接线方案设计 1.2.1 各电压等级主接线方案选择及论证 1.2.1.1 主接线方案论证 1、 110kV电压等级侧， 拟定方案选择双母接线和 双母分段接线 ，其中双母接线供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮换检修一组母线而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，其接线复杂，器件较多，投资相对较大。 双母分段接线，其 供电可靠性高，当一段母线发生故障后，备用母线可以继续供电，从而恢复供电，更好的保证该变电站

10、站用电、后续重要负荷以及后续变电站的供电可靠性，虽然接线相对比较复杂，器件较多，使得投资有所增加，但是该种接线的优点是显然的，任何时候都有备用母线，有较高的可靠性和灵活性 。 对于该设计中，后续有一级负荷供电，且后续出线回路较多因而必须保证其供 电的可靠性，所以双母分段接线方式要优于双母接线，故在 110kV 侧选择双母分段接线方式。 2、 35kV 电压等级侧， 拟定方案选择单母分段带旁路接线和双母接线，其中单母分段带旁路接线极大的提高了供电可靠性，但是这样的接线增加了一台旁路第 3 页 断路器的投资。操作灵活，接线简单，易于实施。 双母接线中，供电可靠性相比之下要高很多，调度灵活，各个电源

11、和各回路可以任意分配到某一组母线上，能灵活适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要，扩建方便，向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合的分配。 双 母接线方式，两条母线互为备用，和其他接线方式相比较，虽然接线稍显复杂，投资也有所增加，但其运行的可靠性和灵活性大为提高 。 对于该设计中， 35kV 侧 出线回路多，并且有一类负荷，所以必须保证供电可靠性高； 同时 根据发电厂电气部分第四版教材在 35-60kV 出线数超过 8回的，也采用双母接线方式 ，故在 35kV 侧选择双母接线。 3、 10kV 电压等级侧， 拟定方案选择单母接线和单母分段接线，其中单母接线的突

12、出优点 是：接线简单，操作方便，设备少，经济性好，母线易于延伸，扩建方便，但是它的缺点也是显然的，其供电可靠性差 ，调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，且线路侧短路时，有较大的短路电流。 单母分段接线 中 ，其 接线简单，操作方便，扩建方便，分段断路器正常工作时，可投入也可断开。断开时，两段母线供电互不影响。任一分段母线或母线隔离开关故障或检修时，连接在该段母线上回路都将停电。 同时根据发电厂电气部分第四版教材所述：变电站有两台主变压器时的 6-10kV 配电网中，也适合采用单母分段接线 。 对于该设计中，两种方案 比较之下， 单母分段接线的优越性更高，更适合本设计的需要，从以上分析中

13、，证 明了该方案 的 可行 性 。 故在 10kV 侧选择单母分段接线。 1.2.1.2 主接线方案选择 本次设计任务书： 1、 系统容量 S 42MVA， 110kV 电源距离为 70km， Xd*=0.7， 35kV 系统有 10回出线， 每回最大负荷 3MW, 距离 35km， 其中 1回线路接一类负荷，并设1回备用线路。 2、 10kV 出线 8回，每回最大负荷 1.5MW；设 2 回备用线路； 输送距离 25km； 3、负荷同时率 0.85；功率因数 0.8；站用电率忽略不计； 4、变电所位置海拔 400m，年平均气温 23度，最高温度 40 度 根据原始资料，此变电站有三个电压等级

14、： 110kV/35kV/10kV,故可初选三相三绕组变压器，根据变电站与系统连接的系统图知，变电站有两条进线，为保证供电可靠性，可装设两台主变压器。 第 4 页 选择接线方案如下： 110kV 电压等级侧选择双母分段接线， 35kV 电压等级侧选择双母接线， 10kV电压等级侧选择单母分段接线。 1.2.2 接线图示例和总接线图 1.2.2.1 各电压等级接线图示例 1、 110kV 侧：双母分段接线图 2、 35kV 侧：双母接线图 3、 10kV 侧：单母分段接线图 第 5 页 1.2.2.2 电气总接线图 1 1 0 k V 进 线 1 1 0 k V 进 线3 5 k V 侧1 0

15、k V 侧出 线 1 0 回出 线 8 回第 6 页 2 主变压器的选择 2.1 主变压器的选择 在各种电压等级的变电站中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换网络电压，进行电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。 2.1.1 主变压器的台数及容量的确定原则 主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统 5-10 年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因

16、素，进 行综合分析和合理选择。为此，在选择发电厂主变压器时，应遵循以下原则： (1)发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有 10%的裕度。 (2)发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的日最小负荷，并扣除厂用负荷后，主变压器应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统。 (3)发电机电压母线上接有 2 台或以上的主变压器时，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其他主变压器应能输送母线剩余功率的 70%以上。 (4)联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种不同的运行方式下有功功率和无功功率的交换。 2.2 主变压器台数及容量的确定 2.2.1 台数的确定 根据 发电厂电气部分 ， 为保证供电的可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响对用户供电，变电所一般装设两台主变压器为宜。 本变电站 出线较多，所供负荷 中有一类负荷 ，根据在电网中的地位、容量及出线规模，在设计中装设2台同型号等容量的主变压器以保障可靠供电。 2.2.2 容量的确定 35kV 侧的负荷为 30MW， 10kV侧的负荷为 12MW，总的负荷为 42MW。根据 发电厂电气部分 主变压器容量应根据 5-10 年的发展进行规划、输出功率大小、