1、GL 市 110kV 变电站电气设计 1 1 绪论 1.1 课题背景与意义 在高速发展的现代社 会中，电力工业是国民经济的基础，在国民经济中的作用已为人所共知。 它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大地影响人民的物质和文化生活水平的提高，影响整个社会的进步。 变电站是电力系统一个重要的环节，是电力网中线路的连接点，其作用是变换电压、汇集、分配电能 。变电站能否正常运行关系到电力系统的稳定和安全问题。而电网的稳定 性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。 目前，我国城市电力网和农村电力网正进行大规模的改造，与此相应，城乡变电所也正 不断的更新换代。我国电力网 目前的 情况
2、是常规变电所依然存在，小型变电所，微机监测变电所，综合自动化变电所相继出现，并得到迅速的发展。然而，所有的变化发展都是根据变电设计的基本原理而来，因此对于变电设计基本原理的掌握是创新的根本。本毕业设计的内容为 110/35/10kV 变电所电气一次系统设计，并根据变电所设计的基本原理，掌握常规变电所的电气一次系统的原理及设计过程。 1.2 电气工程设计的 阶段 、要求和 依据 1.2.1 电气工程设计的 阶段 电气工程设计是电力工程建设的关键环节，它对工程建设的工期、质量、投资和投产后运行安全可靠性和生产的综合经济效益，往往起着决定性的作用。 电气工程设计可分为三个阶段： （ 1）前期工作阶段
3、 。 编写可行性研究报告， 明确建设目的、依据、规模、条件，提出设计原则方案，进行综合技术经济分析 和方案比较，提出环境影响报告、投资估算和建设进度等。 （ 2）设计阶段。初步设计。完成初步设计说明书和有关图纸，确定设计原则和建设标准，进行设计方案的比较选择和确定，编制主要设备材料清册，确定总概算，进行施工准备。 施工图设计。完成说明书、各项图纸和设备及主要材料清册，作为订货、施工、运行和工程结算的依据。 （ 3） 施工运行阶段。 解释设计文件，及时解决施工中设计方面出现的问题。 1.2.2 电气工程设计的要求 GL 市 110kV 变电站电气设计 2 由于本设计仅相当于实际工程设计中的初步设
4、计，以下只对初步设计的 要求 予以说明。 （ 1）设计 内容 初步设计文件应包括 :总体、系统、总布置和交通运输、机务、电气、土建、水工、环境保护、运行组织、概算、主要设备材料清册等。 （ 2） 设计深度的要求 初步设计深度应满足以下要求 :进行设计方案的比较选择和确定，主要设备材料订货 ;土地征用 ;基建投资的控制，施工图设计的编制 ;施工组织设计的编制，施工准备和生产准备等。 （ 3） 对设计文件的基本要求 没有批准的计划任务书和批准的工程选站报告以及完整的设计基础资料，不能提供初步设计文件。 设计文件表达设计意图充分，采用的建设标准适当，技术先进可靠，指标先进合理，专业间相互协调、分期建
5、设与发展处理得当。重大设计原则应经多方案比软选择，提出推荐方案供审批选择。 积极稳妥地采用成熟的新技术，力争比以往同类型工程在水平上有所提高。设计文件中应阐明其技术优越性、经济合理性和采用可熊性。 设计概算应准确地反映设计内容及深度，满足控制投资、计划安排及拨款的要求。 设计文件内容完整、正确 ，文字简练，图面清晰，签署齐全。 1.2.3 电气工程设计的 依据 (1)设计依据性文件 国家电网公司关于印发 的通知 （ 国家电网基建 2Q05 50I 号 ） ； 国家电网公司关于印发 国家电网公司十八项电网重大反事故措施 )(试行 )的通知 (国家电网生技 2005 400 号 )； 国家电网公司
6、关于印发 (国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则 )的通知 (国家电网生 2004 435 号 )； 国家电网公司关于国家电网公司 220kV 和 110kV 变 电站典型设计协调组第 四GL 市 110kV 变电站电气设计 3 次协调会议纪要 (基建建管 2005 88 号 )。 (2)主要设计标准、规程规范 GB 50059-2011 35kV 110kV 变电所设计规范 GB 50060-1992 35kV 110kV 高压配电装置设计技规范 GB 311.1-1997 高压输变电设备的绝缘配合 GB 50062-1992 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 GIG 50227-1
7、995 并联电容器装置设计规范 GB 50217-1994 电力工程电缆设计规范 GB 50260-1996 电力设施抗震设计规范 GB 50011-2001 建筑物抗震设计规范 DI./T 5056-1996 变电所总布置设计技术规程 SDJ 5-29 为同级电网具有电的直接联系的电缆线路总长度， km。根据公式带入计算 12 135 9 6 3 5 5 . 43 5 0 3 5 0 3 5 0N Nc l l U lUIA 目前我国规定中性点不接地系统的适用范围：单相接地电流不大于 30A 的3-10kV电力网和单相接地电流不大于 10A的 35-60kV电力网 3。 因为 5.4 10c
8、I A A，所以变压器 35kV 侧 中性点不用接地。 结合变电所设计任务书，综合考虑，采用三相三绕组变压器，联结组号采用YNy0d11 常规接线。 (3)冷却方式 和调压方式 的选择 油浸式电力变压器的冷却方式随其形式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强GL 市 110kV 变电站电气设计 8 迫 油循环 风冷却、强迫油循环水冷却 等。 小 容量 变压器通常采用依靠装在变压器油箱上的片状或管形辐射式冷却器及电动风扇的自然风冷却和强迫风冷却方式来散发热量。 大容量 变压器一般采用强迫油循环风冷却方式。 对于 110kV 及以下的变压器，宜考虑至少有一级电压采用有载调压。 综合考虑， 本设计变电
9、所的 变压器，选择采用 强迫油循环 风冷却方式 ，且采用有载调压 。 经以上分析计算，主变压器选择两台型号为 SFSZ10-31500/110 的三 绕组有载调压电力变压器 : 表 2-1 变压器选择结果及技术参数 SFSZ10-31500/110 三绕组变压器 型号 额定 容量 kVA 电压组合 联结组标 号 空载 损耗 kW 短路 损耗 kW 空载 电流 % 短路 阻抗 % 高压 kV 中压 kV 低压 kV SFSZ10-31500/110三 绕组有载调压 电力变压器 31500 110 38.5 10.5 YNy0d1135.2 148.0 1.2 高 -中 10.5 高 -低 17.
10、5 中 -低 6.5 GL 市 110kV 变电站电气设计 9 3 电气主接线选择与设备配置 3.1 概述 电气主接线代表了变电所高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部 分。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护等诸多方面都有决定性的关系。因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合的考虑各个方面的因素影响，最终得到实际工程确认的最佳方案。 3.1.1 电气主接线的设计原则 电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备已规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单向接线图。它直接影响电力生产运
11、行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关 系。 电气主接线的基本原则是以设计任务数为依据，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，尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件的设计先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。结合主接线设计的基本原则，所设计的主接线应满足供电可靠性、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。在进行论证分析时更应辩证地统一供电可靠性和经济性的关系，方能做到先进性和可行性 2。 3.1.2 电气主接线的
12、选用原则 主接线 的基本形式：主接线的基本形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，概括地分为两大类： （ 1）有汇流母线的接线形式。 单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路母线或旁路隔离开关等。 （ 2）无汇流母线的接线形式。 变压器 -线路单元接线、桥形接线、角形接线等。 发电厂和变电所电气主接线的基本环节是电源 (发电机或变压器 )、母线和出线（馈线）。各个发电厂或变电所的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样。在进出线较多时（一般超过 4 回），为便于电能的汇集和分配，采用母GL 市 110kV 变电站电气设计 10 线作为中间环节母线起着汇总电能和分配 电能的
13、作用，可使接线简装清晰、运行方便、有利于安装和扩建。但有母线后，配电装置占地面积增加，使用路断器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电气少，占地面积小，但只适于出线回路少，不再扩建和发展的发电厂或变电所 3。 3.2 电气主接线方案的比较 结合原始资料所提供的数据，将各电压等级适用的主接线方式列出： 110kV 有四回 线路，电源进线 2 回，出线 1 回，备用 1 回。 考虑经济性和可靠性，110KV 侧适用的接线方式为单母 线 分段 接线 和单母线分段带旁路母线的接线两种。 35kV 侧，出线回路有 6 回，可选用单母 线 分段 接 线 和单母 线 分段带旁路 母线的接线 两种。 10kV
14、 侧，出线回路有 14 回，可选用单母 线 分段 接线 和 双母线 接线两种。 （ 1） 110kV 主接线方案比较 方案一 ： 单母线分段接线 ；方案二： 单母线分段带旁路母线的接线。 表 3-1 110kV 主接线方案比较 方案 可靠性 灵活性 经济性 方案一 检修任一台断路器时，该回路需停运，分段开关停运时，两段母线需解列运行，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不至失电，另一段母线上其他线路需停运。 运行方式简便，调度操作简单灵活，易于扩建，但当断路器检修时 线路要停运，影响供电 4。 断路器需要 9 台 隔离开关需要 16 台 方案二 检修任一台断路器时，都可用旁路断路器代替；当任一母线故障检修时，旁路断路器可代替该母线，使该母线的出线不致停运。 运行方式较复杂，调度操作复杂，但可以灵活地投入和切除变压器和线路，能满足在事故运行方式、检修方式及特殊运行方式下的调度要求，较易于扩建。 断路器需要 11 台 隔离开关需要 26 台
