110KV降压变电站电气部分设计毕业设计.docx
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110KV降压变电站电气部分设计毕业设计
110KV降压变电站电气部分设计
摘要
本文首先依据设计任务书,结合我单位正在建设中的110KV李村变电站,分析负荷发展趋势。
通过对负荷的分析,从安全、经济、可靠性方面考虑,确定了110KV,35KV,10KV及站用电主接线。
然后又通过负荷计算及供电范围确定主变压器台数、容量和型号。
最后,根据最大持续工作电流及短路电流计算的结果,对断路器、隔离开关、母线、绝缘子和穿墙套管、PT、CT进行了选型及继电保护配置,综合以上绘制了电气主接线图、保护配置图、10KV配电装置图、短路电流计算及设备选型等相关设计图纸,从而完成了110KV李村变电站电气部分的设计。
本文由郑州电力高等专科学校电力工程系郭琳老师精心指导,所设计的内容力求概念清楚,层次分明,在此,谨对老师表示最崇高的敬意和最诚挚的感谢!
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。
关键词:
变电站变压器接线短路电流保护
第一部分
110kV变电站电气部分设计说明书
第一章概述
1、地区电网的特点和待建站的作用
由于该地区近期负荷发展需要(现运行一座35KV简易站)及按照电力先行的原则,依据远期负荷发展,决定在本区兴建1中型110kV变电所。
该变电所建成后,主要对本区用户供电为主,尤其对本地区大用户进行供电。
改善提高供电水平。
同时和其他地区变电所联成环网,提高了本地供电质量和可靠性。
2、环境条件
(1)当地年最高温度为35℃,年最低温度为-7℃;
(2)当地海拔高度为70米;
(3)当地雷暴日数为60日/年;
(4)本变电站所处本地区无污秽,土壤电阻率200Ω.m
3、变电站的负荷情况
(1)变电站类型:
110kV变电工程
(2)主变台数:
最终两台(要求第一期工程全部投入)
(3)电压等级:
110kV、35kV、10kV
(4)出线回数及传输容量
①110kV有两个系统供电
S1本变—漯河变5km
S2本变—西皋变10km
备用两回
②35kV出线6回
本变—万金变10MVA20km
本变—肉联厂6MVA8km
本变—召陵变15MVA5km
本变—纸厂4MVA3km
备用两回
③10kV出线8回
本变—啤酒厂1000KVA3km
本变—化工厂3000KVA3km
本变—医院500KVA5km
本变—机械厂1500KVA4km
备用四回
④站用电100KVA
4、系统作无穷大电源考虑:
漯河变Xmax=0.4331,Xmin=0.5153.
西皋变Xmax=0.2396,Xmin=0.5055.
第二章电气主接线设计
现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。
各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。
其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身,同时也影响到工农业生产和人民日常生活。
因此,发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。
1、运行的可靠
断路器检修时是否影响供电;设备和线路故障检修时,停电数目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。
2、具有一定的灵活性
主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式,达到调度的目的,而且在各种事故或设备检修时,能尽快地退出设备。
切除故障停电时间最短、影响范围最小,并且在检修时可以保证检修人员的安全。
3、操作应尽可能简单、方便
主接线应简单清晰、操作方便,尽可能使操作步骤简单,便于运行人员掌握。
复杂的接线不仅不便于操作,还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。
但接线过于简单,可能又不能满足运行方式的需要,而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。
4、经济上合理
主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上,还应使投资和年运行费用小,占地面积最少,使其尽地发挥经济效益。
5、应具有扩建的可能性
由于我国工农业的高速发展,电力负荷增加很快。
因此,在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。
变电站电气主接线的选择,主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。
2.1110kV电气主接线
由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的。
那么其负荷为地区性负荷。
变电站110kV侧和10kV侧,均为单母线分段接线。
110kV~220kV出线数目为5回及以上或者在系统中居重要地位,出线数目为4回及以上的配电装置。
在采用单母线、分段单母线或双母线的35kV~110kV系统中,当不允许停电检修断路器时,可设置旁路母线。
根据以上分析、组合,保留下面两种可能接线方案,如图2.1及图2.2所示。
图2.1单母线分段带旁母接线
图2.2双母线带旁路母线接线
对图2.1及图2.2所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较,见表2-1。
表2-1主接线方案比较表
项目方案
方案Ⅰ
方案Ⅱ
技
术
①简单清晰、操作方便、易于发展
②可靠性、灵活性差
③旁路断路器还可以代替出线断路器,进行不停电检修出线断路器,保证重要用户供电
①运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建
②母联断路器可代替需检修的出线断路器工作
③倒闸操作复杂,容易误操作
经
济
①设备少、投资小
②用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资
①占地大、设备多、投资大
②母联断路器兼作旁路断路器节省投资
在技术上(可靠性、灵活性)第Ⅱ种方案明显合理,在经济上则方案Ⅰ占优势。
鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性。
经综合分析,决定选第Ⅱ种方案为设计的最终方案。
2.235kV电气主接线
电压等级为35kV~60kV,出线为4~8回,可采用单母线分段接线,也可采用双母线接线。
为保证线路检修时不中断对用户的供电,采用单母线分段接线和双母线接线时,可增设旁路母线。
但由于设置旁路母线的条件所限(35kV~60kV出线多为双回路,有可能停电检修断路器,且检修时间短,约为2~3天。
)所以,35kV~60kV采用双母线接线时,不宜设置旁路母线,有条件时可设置旁路隔离开关。
据上述分析、组合,筛选出以下两种方案。
如图2.3及图2.4所示。
图2.3单母线分段带旁母接线
图2.4双母线接线
对图2.3及图2.4所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较。
见表2-2
表2-2主接线方案比较
项目方案
方案Ⅰ单
方案Ⅱ双
技
术
①简单清晰、操作方便、易于发展
②可靠性、灵活性差
③旁路断路器还可以代替出线断路器,进行不停电检修出线断路器,保证重要用户供电
①供电可靠
②调度灵活
③扩建方便
④便于试验
⑤易误操作
经
济
①设备少、投资小
②用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资
①设备多、配电装置复杂
②投资和占地面大
经比较两种方案都具有易扩建这一特性。
虽然方案Ⅰ可靠性、灵活性不如方案Ⅱ,但其具有良好的经济性。
鉴于此电压等级不高,可选用投资小的方案Ⅰ。
2.310kV电气主接线
6~10kV配电装置出线回路数目为6回及以上时,可采用单母线分段接线。
而双母线接线一般用于引出线和电源较多,输送和穿越功率较大,要求可靠性和灵活性较高的场合。
上述两种方案如图2.5及图2.6所示。
2.5单母线分段接线
图2.6双母线接线
对图2.5及图2.6所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较,见表2-3
表2-3主接线方案比较
项目方案
方案Ⅰ单分
方案Ⅱ双
技术
①不会造成全所停电
②调度灵活
③保证对重要用户的供电
④任一断路器检修,该回路必须停止工作
①供电可靠
②调度灵活
③扩建方便
④便于试验
⑤易误操作
经济
①占地少
②设备少
①设备多、配电装置复杂
②投资和占地面大
经过综合比较方案Ⅰ在经济性上比方案Ⅱ好,且调度灵活也可保证供电的可靠性。
所以选用方案Ⅰ。
2.4站用电接线
一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。
故提出单母线分段接线和单母线接线两种方案。
上述两种方案如图2.7及图2.8所示。
图2.7单母线分段接线
图2.8单母线接线
对图2.7及图2.8所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较,见表2-4。
表2-4主接线方案比较
项目方案
方案Ⅰ单分
方案Ⅱ单
技术
①不会造成全所停电
②调度灵活
③保证对重要用户的供电
④任一断路器检修,该回路必须停止工作
⑤扩建时需向两个方向均衡发展
①简单清晰、操作方便、易于发展
经济
①占地少
②设备少
①设备少、投资小
经比较两种方案经济性相差不大,所以选用可靠性和灵活性较高的方案Ⅰ。
第三章负荷计算及变压器选择
3.1负荷计算
要选择主变压器和站用变压器的容量,确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。
首先必须要计算各侧的负荷,包括站用电负荷(动力负荷和照明负荷)、10kV负荷、35kV负荷和110kV侧负荷。
由公式sC=kt∑(P/cosϕ)(1+а%)
式中sC——某电压等级的计算负荷
kt——同时系数(35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各负荷与10kV各负荷之间取0.9、站用负荷取0.85)
а%——该电压等级电网的线损率,一般取5%
P、cosϕ——各用户的负荷和功率因数
3.1.1站用负荷计算
S站=0.85×100×(1+5%)
=89.25KVA
≈0.089MVA
3.1.210kV负荷计算
S10KV=0.85×(1+3+0.5+1.5)×(1+5%)
=5.355MVA
3.1.335kV负荷计算
S35KV=0.9×(10+6+15+4)×(1+5%)
=33.075MVA
3.1.4110kV负荷计算
S110KV=0.9×(6+35)×(1+5%)+S站
=37.895+0.089
=38.834MVA
3.2主变台数、容量和型式的确定
3.2.1变电所主变压器台数的确定
主变台数确定的要求:
1.对大城市郊区的一次变电站,在中、低压侧已构成环网的情况下,变电站以装设两台主变压器为宜。
2.对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站,在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。
考虑到该变电站为一重要中间变电站,与系统联系紧密,且在一次主接线中已考虑采用旁路呆主变的方式。
故选用两台主变压器,并
列运行且容量相等。
3.2.2变电所主变压器容量的确定
主变压器容量确定的要求:
1.主变压器容量一般按变电站建成后5~10年的规划负荷选择,并适当考虑到远期10~20年的负荷发展。
2.根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。
对于有重要负荷的变电站,应考虑当一台主变压器停运时,其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷:
对一般性变电站停运时,其余变压器容量就能保证全部负荷的60~70%。
Se=38.834MVA由于上述条件所限制。
所以,两台主变压器应各自承担19.417MVA。
当一台停运时,另一台则承担70%为27.184MVA。
故选两台31.5MVA的主变压器就可满足负荷需求。
3.2.3变电站主变压器型式的选择
具有三种电压等级的变电站中,如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷,但在变电站内需装设无功补偿设备时,主变压器采用三饶组。
而有载调压较容易稳定电压,减少电压波动所以选择有载调压方式,且规程上规定对电力系统一般要求10KV及以下变电站采用一级有载调压变压器。
故本站主变压器选用有载三
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