110KV10KV变电站设计.doc
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1、 摘要 根据设计任务的要求,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,10kv两个等级。110kv电压等级采用桥形接线,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,主要电气设备及校验(包括断路器,隔离开关,电流互感器,电压互感器,母线等),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,35kv-110kv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.
2、关键词:降压变电站;电气主接线;变压器;设备选型AbstractFrom the guide of engineering design assignment ,we have to design primary power-system of 110kv substation and draw main electrical one-line diagram.There are two main transformer in the which main electrical connection can be divided into two voltage grades:110kv,10
3、kv.it deposits sectional single bus bar scheme per grade.There is also a design for main electrical connection in this engineering,the calculation for short-circuit current,the selection of electrical device and calibration (including circuit breaker,isolater,current transformer ,voltage transformer
4、,bus bar etc)and the design for distribution installation per,voltage ,direct current system and lightning protection is also included. Keywords:transformer;substation;electrical;mainwiring;transformer;equipment type selection目 录摘要 1Abstract 1第一部分 设计说明书第一章 主变压器的选择3第二章 主接线选择4第三章 短路计算7第四章 电气主设备的选择9第五章
5、 配置全所的继电保护13第二部分110KV变电所初步设计计算书第六章 短路电流计算 16第七章 计算各回路最大持续工作电流 17第八章 高压断路器选择和校验 18第九章 隔离开关的选择和校验 23第十章 母线的选择和校验 24第十一章 电压互感器的选择 27第十二章 电流互感器的选择 27第十三章配置全所的继电保护 29 参考文献 32附A: 110kV地方变电所电气主接线图附B: 全站总平面布置图附C:110KV线路间隔断面图附D: 10KV配电装置小间配置图第一部分 110KV变电所初步设计说明书第一章 主变压器的选择一、主变压器的选择概述:在合理选择变压器时,首先应选择低损耗,低噪音的S
6、9,S10,S11系列的变压器,不能选用高能耗的电力变压器。应选是变压器的绕组耦合方式、相数、冷却方式,绕组数,绕组导线材质及调压方式。二、变电所主变压器的容量和台数的确定1. 主变压器容量的确定1.1主变器容量一般按变电所建成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1.2根据变电所所带负荷的性质,和电网结构,来确定主变压器的容量。1.3同等电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多,应从全网出发,推行系列化,标准化。10KV负荷计算负荷名称近期最大负荷(kW)功率因数负荷同时率有功功率(KW)无功功率(Kvar)视在功率(KVA)1#出线25000.80.9250018
7、7531252#出线20000.80.92000150025003#出线20000.80.92000150025004#出线25000.80.92500187531255#出线20000.80.92000150025006#出线20000.80.920001500 25007#出线20000.80.92000150025008#出线23000.80.92300172528759#出线25000.80.925001875312510#出线20000.80.9200015002500小计21880016350272502. 主变压器台数的确定2.1对大城市郊区的一次变电所在中低压侧,构成环网的情况
8、下,变电所应装设2台主变压器为宜。2.2对地区性孤立的一次性变电所,或大型工业专用变电所,在设计时应考虑,装设3台主变压器的可能性。2.3对于规划只装设2台主变压器的变电所,其变压器基础,应按大于变压器容量的1-2级设计,以便负荷发展时,更换变压器的容量。单台容量设计应按单台额定容量的70%85%计算。SFZ931500/110变压器参数参数连接组标号额定电压()阻抗电压(%)空载电流(%)损耗()高压低压空载负载YNd111101010.50.7734.8133.2第二章 主接线选择一、主接线选择要求:1.可靠性 2.灵活性 3.经济性二、对变电所电气主接线的具体要求:1按变电所在电力系统的
9、地位和作用选择。2.考虑变电所近期和远期的发展规划。3.按负荷性质和大小选择。4.按变电所主变压器台数和容量选择。5.当变电所中出现三级电压且低压侧负荷超过变压器额定容量15%时,通常采用三绕组变压器。6.电力系统中无功功率需要分层次分地区进行平衡,变电所中常需装设无功补偿装置。7.当母线电压变化比较大而且不能用增加无功补偿容量来调整电压时,为了保证电压质量,则采用有载调压变压器。8. 如果不受运输条件的限制,变压器采用三相式,否则选用单相变压器。9.对220kv及以上的联络变压器通常采用自耦变。10.各级电压的规划短路电流不能超过所采用断路器的额定开断容量。11.各级电压的架空线包括同一级电
10、压的架空出线应尽量避免交叉。三,首先根据原始资料及给定的各电压等级线路的出线回数选择电压主接线形式A:110kv侧电气主接线的选择:这里主要介绍有汇流母线接线中的单母线接线,单母线接线和无汇流母线的桥形接线。 单母线接线具有简单清晰,设备少,投资小,运行操作方便,且有利于扩建等有点。但可靠性,灵活性较差,这种接线只适用于6-220kv系统中只有一台发电机或一台主变压器,且出现回路数又不多的中,小型发电厂或变电所,它不能满足一,二类用户的要求。 单母线分段接线对重要用户可以从不同段引出两回馈线回路,有两个电源供电,当一段母线发生故障时,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常段母线不间断供电,不至使
11、重要用户停电。这种接线广泛用于中小容量发电厂的6-10kv接线和6-220kv变电所中。 桥形接线的特点:一般当只有两台变压器和两条输电线路时,采用桥形接线。高压断路器数量较少,是比较经济的接线,四个元件只需要三台断路器,线路的投入和切除操作方便,线路故障是仅将故障线路断路器断开,其它线路和变压器不受影响。现将内桥和外侨接线作以比较、 内桥: 优点:高压断路器数量少,四个元件只需要三台断路器。 缺点:1)变压器切除投入较复杂,需操作两台断路器影响一回路暂时停电 2)连接桥断路器检修时两个回路需解列运行。 3)出现断路器检修时,出现在此期间停运。适用范围:容量较小的发电厂或变电所,并且变压器不经
12、常切换和线路较长,故障率较高。 外侨: 优点:高压断路器数量少,四个元件只需要三台断路器。 缺点:1)线路切除投入较复杂,需要操作两台断路器,并有一台变压器暂时停运。 2) 连接桥断路器检修时两个回路需解列运行。 3)变压器侧断路器检修时,变压器停运。适用范围:容量较小的发电厂或变电所,并且变压器切换较频繁或线路较短,故障率较小的情况,线路有穿越功率时采用此接线,因为穿越功率只流过一个断路器,断路器检修时对此功率影响小。根据实际情况,110kv有两回进线,有穿越功率流过,110kv侧选用外侨型接线。B10kv侧电气主接线的选择10kv侧出线十回,故考虑单母线分段,优缺点比较如下:方案可靠性灵活
13、性单母线不够灵活可靠,母线或隔离开关故障或检修时均使整个配电装置停电接线简单清晰,设备少,操作方便,便于扩建和采用成套配电装置同左单母线分段接线用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同段引出两个回路,有两个电源,当一段母线故障时分段断路器能将故障切除保证正常段的不间断供电和不致使用户停电简单经济方便使用克服了单母线的缺点同左10kv侧出现有十回,按照规程规定:单母线分段接线简单经济方便的有点,又在一定程度上克服了它的缺点,对重要用户从不同段引出两个回路,使重要用户有两个电源,提高了供电可靠性,220kv及以下变电所当地的6-10kv配电装置,由于采用了制造厂制造的成套开关柜,地区电网成环网运
14、行检修水平的迅速提高,采用单母线分段一般不能满足。 不设旁路的原因: (1)6-10kv回路供电负荷小,供电距离短,并一般可在网路中取得备用电源; (2)向向工业供电回路一般比较多,企业内有备用电源,允许一回路停电; (3)6-10kv大多为电缆出线,事故跳闸次数少;综合考虑以上因素:减少配电=装置占地和占用空间,消除火灾隐患及环保要求,此接线不带有旁路。结论:110kv采用外桥型接线,10kv采用单母线分段接线。第三章 短路计算短路:短路是电力系统常见的,并且对系统正常运行产生重要影响的故障。1、电力系统中可能发生的短路主要有:1)三相短路,2)两相短路,3)和单相短路。一般情况下三相短路电
15、流大于两相和单相短路电流。三相短路时,由于短路回路中各相的阻抗相等,尽管三相的短路电流比正常时的电流大,幅度增大,电压也比正常时急剧降低,但三相仍然保持对称,故称之为对抗短路。在计算短路电流时,通常把电源容量视为无穷大的电力系统,在这样的系统中,当某处发生短路时,电源电压维持不变,即短路电流周期分量在整个短路过程中不衰减,为了选择和校验电气设备,载流导体,一般应计算下列短路电流。短路电流周期分量有效值稳态短路电流有效值短路全电流最大瞬时冲击值短路全电流最大有效值短路容量2.短路的危害及预防:短路的原因:主要是电气设备载流部分之间的绝缘被损坏,引起绝缘损坏的原因有过电压,绝缘的自然老化和污秽,运
16、行人员维护不同及机械损伤。危害: 1.)电力系统发生短路时,短路回路的电流急剧增大这个急剧增大的电流称为短路电流,短路电流可能达到正常负荷电流的十几倍甚至几十倍,数值不能达到几十千安甚至几百千安,严重使导体发热损坏设备。2.)短路时往往伴随有电弧的产生,能量极大,温度极高的电弧不仅可能烧坏故障元件本身,还可能烧坏周围设备危害人身安全。3.)电力系统发生短路故障时,由于短路电流来势迅猛,电路中的阻抗主要是感性的。因此,短路电流基本上是感性的,它所产生的去磁的电枢反映使发电机端电压下降,同时巨大的短路电流会增大电力系统中各元件的电压损失,使系统电压大幅下降,严重时,可能造成电力系统电压崩溃直至系统
17、瓦解,出现大面积停电的严重事故。4.)短路时电力系统中功率分布的突然变化和电压严重下降,可能破坏各发电机并列运行的稳定性,使整个系统分裂成不同运行的几个部分。这时某些发电机可能过负荷,因此必须切除部分负荷,另一些发电机可能由于功率送不出去,而被迫减少出力,短路时,电压下降得越多,持续时间越长,系统运行的稳定性受到破坏的可能性越大。3.短路计算的目的: 1.)在设计电气主接线时,为了比较各种方案,确定某种接线方式是否有必要采取限制短路电流的措施等。 2).在进行电气设备和载流导体的选择时,以保证各种电气设备和导体的正常运行和故障情况下都能安全可靠的工作,需要根据短路电流对电气设备进行动、热稳定的
18、校验。 3).在选择继电保护装置及进行整定计算时,必须以各种不同类型短路时的短路电流作依据。 4.)屋外配电装置时,要按短路条件校验,软导线的相间,相对地安全距离 5).设计接地装置。 6).进行电力系统运行及故障分析等。4.短路计算的一般原则。 1.)计算短路电流用于验算电气和导体的开断电流,动稳定和热稳定时,应按本工程的设计规划内容计算。一般应以最大运行方式下的三相短路电流为依据。 2).计算短路电流时,应按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行。短路点应选择在短路电流最大地点。 3.)导体和电器的动稳定,热稳定,以及电器的开断电流。一般按三相短路电流验算。 5.短路电流实用计算的基本假设
19、。 1.)系统正常运行,短路前,三项是对称的。 2).因为短路时,各元件磁路不饱和,也就是各元件的电抗与电流大小无关,因此可用叠加原理。 3).系统中发电机的电动势的相位在短路过程中相等,频率与正常时相同。 4).变压器的励磁电流忽略不计,相当于励磁开放,可以简化变压器等值电路 5.)输电线路的分布忽略不计。第四章 电气主设备的选择一、电气的选择原理:1.应满足正常运行,检修。,短路和过电压情况下要求,并考虑远景发展。2.应按当地环境条件校验.3.应力求技术先进和经济合理。4.与整个工程的建设标准协调一致。5.同类设备应尽量减少品种6选用新品应具有可靠的试验数据,并经正式签订合同合格。在特殊情
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