110kV变电站电气一次部分课程设计.docx

课程设计任务书设计题目：IlOkV变电站电气一次部分设计前言变电站(SUbStdtiOn)变化电压的场合。是把某些设备组装起来，用以切断或接通、变化或者调节电压。在电力系统中，变电站是输电和配电日勺集结点。重要作用是进行高底压的变换，某些变电站是将发电站发出日勺电升压,这样一方面便于远距离输电，第二是为了减少输电时电线上日勺损耗；尚有某些变电站是将高压电降压，通过降压后的电才可接入顾客。对于不同的状况，升压和降压的幅度是不同日勺，因此变电站是诸多日勺，比入说远距离输电时，电压为11千伏，甚至更高，近距离时为100O伏吧，这个电压经变压器后，变为220伏的生活用电，或变为380伏的工业用电。随着国内电力工业化日勺持续迅速发展，对变电站的建设将会提出更高的规定。本文通过对IloKV变电站一次系统的设计，其中针对主接线形式选择,母线截面日勺选择，电缆线路的选择，主变压器型号和台数的拟定，保护装置及保护设备日勺选择措施进行了具体的简介。其中，电气设备的选择涉及断路器、隔离开关、互感器的选择和措施与计算，保护装置涉及避雷器和避雷针的选择。其中分析短路电流的计算措施和因素，是为了保证供电的可靠性。第1章原始资料及其分析41原始资料42原始资料分析6第2章负荷分析6第3章变压器的选择8第4章电气主接线H第5章短路电流的计算141短路电流计算B目0¾和条件142短路电流的计算环节和计算成果15第6章配电装置及电气设备的配备与选择181导体和电气设备选择B一般条件182设备的选择19结束语25道谢26参照文献27附录一：一次接线图第一章原始资料及其分析1 .原始资料待建变电站是该地区农网改造B重要部分，估计使用3台变压器，初期一次性投产两台变压器，预留一台变压器的发展空间。1.1 电压级别变电站B电压级别分别为110kV,35kV,10kVoIlOkV：2回35kV：5回（其中一回备用）IOkV：12回（其中四回备用）1.2 变电站位置示意图：图1变电站位置示意图1.3 待建变电站负荷数据（表1）表1待建成变电站各电压级别负荷数据电压级别顾客名称最大负荷（MW）回路数供电方式距离（km）负荷性质35kV铝厂151架空39I钢厂101架空25IA变电站151架空35IIIB变电站201架空40III电压级别顾客名称最大负荷（MW）回路数供电方式距离（km）负荷性质IOkV陶瓷厂0.561电缆4II电机厂0.51电缆5III化肥厂0.632电缆4II仪表厂0.421电缆3III木材厂0.81架空14III配电变压器A0.781架空15I配电变压器B0.91架空16III其他0.72电缆4III备用2注：(1)35kV,IOkV负荷功率因数均取CoS¢=0.85(2)负荷同期率：kt=0.9(3)年最大负荷运用小时数均为TmaX=3500小时/年(4)网损率为k"=5%(5)站用负荷为50kWCoS¢=0.87(6)35kV侧估计新增远期负荷20MW,1OkV侧估计新增远期符合6MW1.4 地形地质站址选择在地势平坦地区，四周皆为农田，地质构造洁为稳定区，站址标高在50年一遇的洪水位以上，地震烈度为6度如下。1.5 水文气象年最低气温为2度，最高气温为40度，月最高平均气温为37度，年平均气温为22度。1.6 环境站区附近无污染源2.原始资料分析要设计的变电站由原始资料可知有IIOkV,35kV,IOkV三个电压级别。由于该变电站是在农网改造的大环境下设计B,因此一定要考虑到农村H实际状况。农忙期和农限期需电量差距较大，并且考虑到城乡地区的经济发展速度不久，因此变压器的选择考虑大容量的，尽量满足将来几年的发展需要。为了彻底解决农网落后的状况，待建变电站B设计尽量的超前，采用目前的高新技术和设备。待建变电站选择在地势平坦区为后来的扩建提供了以便。初期投入两台变压器，当一台故障或检修时，另一台主变压器的J容量应能满足该站总负荷B60%,并且在规定期间内应满足一、二级负荷B需要。第二章负荷分析1 .负荷分析的目的J负荷计算是供电设计计算B基本根据和措施，计算负荷拟定得与否对B无误，直接影响到电器和导线电缆的选择与否经济合理。对供电的可靠性非常重要。如计算负荷拟定过大，将使电器和导线选得过大，导致投资和有色金属的J消耗挥霍，如计算负荷拟定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，导致重大损失，由此可见对B¾负荷计算H重要性。负荷计算不仅要考虑近期投入的负荷，更要考虑将来几年发展的远期负荷，如果只考虑近期负荷来选择多种电气设备和导线电缆，那随着经济的发展，负荷不断增长，不久我们选择的设备和线路就不能满足规定了。因此负荷计算是一种全面地分析计算过程，只有负荷分析对B无误，我们B变电站设计才有成功的但愿。2 .待建变电站负荷计算2.1 35kV侧近期负荷：PA535=15+10+15+20=60MW远期负荷：P远35=20MW豆Pi=60+20=80MWr=lP35=ZPiktd+kzz)=80*0.9*(1+0.05)=75.6MW=1Q35=P×tg=P×tg(cos10.85)=46.853MVar视在功率百匹二88.941MVA0.85S88.941I“人In35-7=二一7=1.467kA13UN3×352.2 IOkV侧近期负荷：P近o=O.56+O.5÷O.63+O.42+O.8+O.78+O.9+O.7=5.29MW远期负荷：P远io=6MWPz=5.29+6=11.29MWr=lPlo=之Pikt(l+kyz)=11.29×0.9×(1+0.05)=10.669MWZ=IQio=P×tg=P×tg(cos-l0.85)=6.612MVar视在功率QP10.669S-EASgio=12.552MVAcos。0.85Inio=-7-=552=0.725kAJ3UN3×102.3 站用电容量_0.05"0X7=0.057MVA2.4待建变电站供电总容量S=Sg35+Sgo+Sg所=88.941+12.552+0.057=101.55(MVA)P=P35+Po+P所=75.6+10.669+0.05=86.319(MW)第三章变压器日勺选择主变压器是变电站中B重要设备,合理地选择主变压器台数,不仅可以减少停电、限电几率,提高电网运营的经济性、灵活性和可靠性,并且可以提高电能质量。主变的容量、台数直接影响主接线B形式和配电装置的构造，它的选择根据除了根据基本资料外，还取决于输送功率的大小，与系统联系的紧密限度。此外主变选择的好坏对供电可靠性和后来的扩建均有很大影响。总之主变的选择关系到待建变电站设计的成功与否，因此对主变B选择我们一定要全面考虑。既要满足近期负荷B规定也要考虑到远期。1.变电所主变压器的选择有如下几点原则：1）在变电所中，一般装设两台主变压器；终端或分支变电所，如只有一种电源进线，可只装设一台主变压器；对于330kV、55OkV变电所，经技术经济为合理时，可装设34台主变压器。2）对于330kV及如下的变电所，在设备运送不受条件限制时，均采用三相变压器。500kV变电所，应经技术经济论证后，拟定是采用三相变压器，还是单相变压器组，以及与否设立备用的单相变压器。3）装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事故停运后，其他主变压器的容量应保证该所所有负荷B60%以上，并应保证顾客B一级和所有二级负荷B供电。4）具有三种电压级别的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但需装设无功补偿设备时，主变压器一般先用三绕组变压器。5）与两种IlOkV及以上中性点直接接地系统连接B¾变压器，一般优先选用自耦变压器,当自耦变压器的第三绕组接有无功补偿设备时，应根据无功功率的潮流状况，校验公共绕组容量，以免在某种运营方式下，限制自耦变压器输出功率。6）500kV变电所可选用自耦逼迫油循环风冷式变压器。主变压器的阻抗电压（即短路电压），应根据电网状况、断路器断流能力以及变压器构造选定。7）对于进一步负荷中心的变电所，为简化电压级别和避免反复容量，可采用双绕组变压器。2 .主变台数的拟定由原始资料可知，待建变电站是在农网改造的大环境下建设的。负荷大，出线多，且农用电受季节影响大，因此考虑初期用两台大容量主变。两台主变压器，可保证供电H可靠性，避免一台变压器故障或检修时影响对顾客09供电。随着将来经济的发展，可再投入一台变压器。3 .主变压器容量日勺拟定主变压器容量一般按变电所建成后510年规划负荷选择，并合适考虑到远期1020年的负荷发展，对于都市郊区变电所，主变压器应与都市规划相结合。此待建变电站坐落在郊区，IOkV重要给村办公司供电，35kV重要给其她乡镇及几种大公司供电。考虑到郊区及其乡镇B发展速度非常快，因此我们选择大容量变压器以满足将来B经济发展规定。拟定变压器容量：（1）变电所的一台变压器停止运营时，另一台变压器能保证所有负荷的60%,即5；=S×60%=101.55×60%=60.93（MVA）（2）单台变压器运营要满足一级和二级负荷B供电需要一，二级负荷为15+10+0.56+0.63+0.78=26.97MVA因此变压器的容量至少应为60.93MVA4 .变压器类型的拟定4.1 相数的选择变压器的相数形式有单相和三相，主变压器是采用三相还是单相，重要考虑变压器的制造条件、可靠性规定及运送条件等因素。一台三相变压器比三台单相变压器构成的变压器组，其经济性要好得多。规程上规定，当不受运送条件限制时，在330kV及如下B发电厂用变电站，均选用三相变压器。同步，由于单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运营损耗也较大，而不作考虑。因此待建变电站采用三相变压器。4.2 绕组形式绕组B¾形式重要有双绕组和三绕组。规程上规定在选择绕组形式时，一般应优先考虑三绕组变压器，由于一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备，比两台双绕组变压器都较少。对进一步引进负荷中心，具有直接从高压变为低压供电条件的变电站，为简化电压级别或减少反复降压容量，可采用双绕组变压器。三绕组变压器一般应用在下列场合：(1)在发电厂内，除发电机电压外，有两种升高电压与系统连接或向顾客供电。(2)在具有三种电压级别的降压变电站中，需要由高压向中压和低压供电，或高压和重压向低压供电。(3)在枢纽变电站中，两种不同的电压级别的系统需要互相连接。(4)在星形一星形接线的变压器中，需要一种三角形连接B第三绕组。本待建变电站具有UOkV,35kV,IOkV三个电压级别，因此拟采用三绕组变压器。4.3 一般型和自耦型的选择自耦变压器是一种多绕组变压器，其特点就是其中两个绕组除有电磁联系外，在电路上也有联系。因此，当自耦变压器用来联系两种电压的网络时，一部分传播功率可以运用电磁联系，另一部分可运用电的联系，电磁传播功率的大小