110kv无人值守变电站初步设计毕业论文Word格式文档下载.doc

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第一章 前言 3

1.1无人值班变电站的发展过程、特点、设计原则 3

1.2基本概念 3

第二章变电站一次系统的设计 5

2.1原始材料分析及主变的选择 5

2.2电气主接线设计 5

2.3所用电设计及功率因数的补偿 7

2.4短路电流的计算 8

2.5电气设备的选择 10

2.5.1高压断路器的选择 10

2.5.2隔离开关的选择 11

2.5.3电流互感器的选择 11

2.5.4电压互感器的选择 12

2.5.5支柱绝缘子和穿墙套管的选择 13

2.5.6母线导体的选择 14

2.5.7避雷器的选择 14

2.5.8电抗器的选择 15

2.6高低压配电装置的设计 17

第三章变电所二次系统的设计 17

3.1继电保护规划设计 17

3.2变电所调度自动化系统的设计 19

3.3RCS—9700综合自动化系统 20

第四章计算书 26

4.1短路电流计算 26

4.2电气设备的选择校验 27

4.2.1高压断路器的选择校验 27

4.2.2隔离开关的选择校验：

28

4.2.3电流互感器的选择校验 29

4.2.4支柱绝缘子的选择校验 29

4.2.510KV穿墙套管的选择 29

4.2.6母线导体的选择校验：

30

工作总结 32

致谢

参考资料及文献 33

附录 34

第一章前言

1.1无人值班变电站的发展过程、特点、设计原则

1.1.1无人值班变电站的发展过程

变电站无人值班运行管理，早在50年代末60年代初，许多供电局就进行了无人值班的试点，当时采用的是从原苏联引进的有接点远动技术，型号是SF-58,但由于技术手段不完善，管理体制不适应，认识上的种种原因，除上海、郑州等少数地区外都没有坚持。

80年代以来，自动化技术的完善，特别是人们对变电站无人值班认识的提高，郑州、深圳、大连、广东出现无人值班，1996年底全国有60余座，97年底有1000余座。

1.1.2特点

增强了设备可靠性：

无论是正常操作或事故处理，均通过自动化系统，减少了人为失误，降低了出差错的概率，及时准确可靠；

简化生产管理环节：

以实现远动和自动化为基础，人到自动化的转变使生产管理环节得以解放；

降低了电力建设造价：

采用先进的远动及自动化设备，优化系统结构，减少设备可用空间，减少占地面积和生产辅助设备及生活设施，降低工程造价；

推进供电网络科学化管理；

在供电网络中，降压变电站进线由地区电网接入降至配电电压与用户连接，将降压变电站、开关站及相关馈线综合考虑实行自动化管理，增强供电可靠性，提高科学管理水平。

1.1.3设计原则

结合本地区电网规划、电网调度自动化系统规划和通信规划，根据电网结构、变电站地理环境、交通、消防条件、站地区社会经济状况，因地制宜地制定设计方案；

除按照电网规划中规定的变电站在电网中地位和作用考虑其控制方式外，其与电网配合、继电保护及安全自动装置等均应能满足运行方式的要求；

自动化技术装备上要坚持安全、可靠、经济实用、正确地处理近期建设与远期发展关系，做到远近结合；

节约用电，减少建筑面积，既降低电网造价，又满足了电网安全经济运行；

对一、二次设备及土建进行必要简化，取消不必要措施；

应满足备用电源自投、无功功率和电压调节。

1.2基本概念

1.2.1按突然中断供电造成的损失程度分为：

一级负荷、二级负荷、三级负荷。

一级负荷中断供电将造成人身伤亡和将在政治经济上造成重大损失，如造成重大设备损坏，打乱重点企业生产次序并需要长时间的恢复，重要铁路枢纽无法工作，经常用于国际活动的场所的负荷。

1.2.2一级负荷供电可靠性要求高，一般要求有一个以上的供电电源（来自不同的变电所或发电厂，或虽来自同一变电所，但故障时不相互影响不同母线段供电）。

1.2.3同时率----各用户负荷最大值不可能在同一时刻出现，一般同时率大小与电力用户多少、各用户的用电特点有关。

对所建变电所在电力系统中的地位、作用和用户的分析，变电所根据它在系统中的地位，可分为以下几类：

1.2.4枢纽变电所：

位于电力系统的枢纽点，连接电力系统的高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330--500kv的变电所，成为枢纽变电所。

全所停电后，将引起系统的瘫痪。

1.2.5中间变电所：

高压侧以交流潮流为主，起系统交换功率的作用，或是长距离输电线路分段，一般汇集2-3个电源，电压为220-330kv，同时降压供当地使用，这样的变电所主要起中间环节的作用，所以叫中间变电所。

全所停电后将引起区电网瓦解。

1.2.6地区变电所：

高压侧一般为110-220kv，向当地用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。

全所停电后，仅使该地区中断供电。

1.2.7终端变电所：

在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧多为110kv经降压后直接向用户供电的变电所。

全所停电后仅使用户中断供电。

第二章变电站一次系统的设计

2.1原始材料分析及主变的选择

由原始资料知，新建变电站位于市工业区，临近负荷中心，用于工业和城市生活用电。

且该新建变电站有110kv及10kv两个电压等级，110kv有两回线路，10kv有十回线路，可知该变电所为一地区变电所。

根据《电力工程电气设计手册》的要求，并结合本变电站的具体情况及相关要求，选用两台同样型号的无励磁调压的两绕组变压器。

2.1.1主变容量的确定

主变压器容量应根据5-10年的发展规划进行。

根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。

对重要变动所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电。

对于装设两台变压器的变电所，每台变压器的容量Sn通常按下式进行初选：

Sn>

=Simp

式中：

Simp—变电所全部重要负荷容量

变电所某一级电压的最大计算负荷为：

Smax=Kt∑Pmax（1+α）/cosα

式中Kt—同时率；

Pmax、cosα各用户的最大有功和功率因数

α—该电压级电网的线损率

计算如下：

Pimp=7.5*80%+2*75%+6*80%+2*80%+3*40%+3.5*80%+4.6*70%+3.4*50%=22.82MW

Simp=0.85*22.82*（1+5%）/0.8=25.46MVA

考虑到同一重要负荷不在同一时刻出现，应考虑同时率Kt=0.85

2.1.2变压器台数的选择

为保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变压器，以免一台主变故障或检修时中断供电。

考虑近期及远景规划，经上述分析，拟选用SF7-40000/110型变压器。

2.1.3变压器相数的选择

对于330kv及以下的变电所，在设备运输不受条件限制时，应采用三相变压器。

2.1.4主变绕组数量的选择

对接入负荷中心具有直接从高压降为低压供电的变电所，为简化电压等级和避免重复容量，一般采用双绕组变压器。

2.1.5绕组联结方式

我国110kv级以上的电压变压器绕组都采用“Y”连接，35kv及以下电压等级，变压器都采用“Y-Δ”连接，故选择YN，D11连接。

2.1.6结论根据电压允许波动范围为5%以内，结合本站实际选择两台同样型号的双绕组无励磁电力变压器SF7-40000/110。

2.2电气主接线设计

电气主接线是发电厂、变电站的设计主体。

采用何种形式的接线，与电力系统原始资料，发电厂、变电站本身的可靠性、灵活性、经济性的要求密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定都有较大的影响。

因此，主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电站的具体情况，全面分析，正确地处理好各方面的关系，合理地选择主接线方案。

电气主接线设计的基本原则:

电气主接线设计应以设计任务为依据，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，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。

主接线设计的基本要求：

在设计主接线时，应使其满足供电可靠、运行灵活和经济等项基本要求。

可靠性

断路器检修时不宜影响对系统的供电；

线路、断路器、母线发生故障或母线检修时，应保证对重要用户的供电。

灵活性

调度灵活，操作简便：

应能；

灵活地投入（或切除）某些机组、变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求；

检修安全：

应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电；

扩建方便：

应能容易地从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，一次和二次设备等所需的改造最少。

经济性

投资省：

主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；

要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；

要适当限制短路电流，以便选择价格合理的电器设备；

占地面积少：

电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用；

电能损耗少：

经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，避免两次变压而增加电能损失。

2.2.1110kv侧接线

这里主要介绍有汇流母线接线中的单母线接线、单母分段接线和无汇流母线的桥型接线。

单母线接线具有简单清晰、设备少、投资小、运行操作方，且有利于扩建等优点。

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，且出线回路数又不多的中、小型发电厂或变电所，它不能满足一、二类用户的要求。

单母分段接线对重要用户可以从不同段引出两回馈线回路，由两个电源供电，当一段母线发生故障，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，不致使重要用户停电。

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。

桥型接线的特点：

一般当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥型接线。

高压断路器数量少，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。

现将内桥接线和外桥接线作以比较。

2.2.1.1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，需操作两台断路器并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，出线在此期间停运。

适用范围：

容量较小的发电厂或变电所，并且变压器不经常切换或线路较长、故障率较高

2.2.1.2外桥

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