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前言----------------------------------------------------3
第一章原始资料分析-------------------------------------4
1.1本所设计电压等级--------------------------------4
1.2电源负荷----------------------------------------4
第二章电气主接线设计-----------------------------------6
2.1主接线接线方式----------------------------------6
2.2电气主接线的选择---------------------------------8
第三章所用电的设计-------------------------------------10
3.1所用电接线一般原则------------------------------10
3.2所用电接线方式确定------------------------------10
3.3备用电源自动投入装置----------------------------10
第四章短路电流计算-------------------------------------12
4.1短路计算的目的----------------------------------12
4.2短路计算过程------------------------------------12
第五章继电保护配置-------------------------------------20
5.1变电所母线保护配置-----------------------------20
5.2变电所主变保护的配置---------------------------20
第六章防雷接地----------------------------------------22
6.1避雷器的选择-----------------------------------22
6.2变电所的进线段保护-----------------------------23
6.3接地装置的设计---------------------------------23
致谢----------------------------------------------------27
参考文献------------------------------------------------28
电气自动化110-35kv变电所设计
摘要
变电所是电力系统的重要组成部分,它直接影响整个电力系统的安全与经济运行,是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用。
这次设计以110kV降压变电所为主要设计对象,分析变电站的原始资料确定变电所的主接线;
通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号。
根据短路计算的结果,对变电所的一次设备进行了选择和校验。
同时完成防雷保护及接地装置方案的设计。
关键词:
变电所电气主接线;
短路电流计算;
一次设备;
防雷保护
前言
本次设计题目为110KV变电所一次系统设计。
此设计任务旨在体现对本专业各科知识的掌握程度,培养对本专业各科知识进行综合运用的能力,同时检验本专业学习三年以来的学习结果。
此次设计首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数,分析负荷发展趋势。
通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑,并通过对负荷资料的分析,安全,经济及可靠性方面考虑,确定了110kV主接线,然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数,容量及型号,同时也确定了站用变压器的容量及型号,在根据最大持续工作电流及短路计算结果,对设备进行了选型校验,同时考虑到系统发生故障时,必须有相应的保护装置,因此对继电保护做了简要说明。
对于来自外部的雷电过电压,则进行了防雷保护和接地装置的设计,最后对整体进行规划布置,从而完成110kV变电所一次系统的设计。
第一章原始资料分析
1.1本所设计电压等级
根据设计任务本次设计的电压等级为:
110/35KV
1.2电源负荷地理位置情况
1、电源分析
与本所连接的系统电源共有3个,其中110KV两个,35KV一个。
具体情况如下:
1)110KV系统变电所
该所电源容量(即110KV系统装机总容量)为200MVA(以火电为主)。
在该所等电压母线上的短路容量为650MVA,该所与本所的距离为9KM。
以一回路与本所连接。
2)110KV火电厂
该厂距离本所12KM,装有3台机组和两台主变,以一回线路与本所连接,该厂主接线简图如图1.1:
图1.1110KV火电厂接线图
3)35KV系统变电所
该所距本所7.5KM.以一回线路相连接,在该所高压母线上的短路容量为250MVA.。
以上3个电源,在正常运行时,主要是由两个110KV级电源来供电给本所。
35KV变电所与本所相连的线路传输功率较小,为联络用。
当3个电源中的某一电源出故障,不能供电给本所时,系统通过调整运行方式,基本是能满足本所重要负荷的用电,此时35KV变点所可以按合理输送容量供电给本所。
2、负荷资料分析
1)35KV负荷
表1.135KV负荷参数表
用户名称
容量(MW)
距离(KM)
备注
化工厂
3.5
15
Ⅰ类负荷
铝厂
4.3
13
水厂
1.8
5
注:
35KV用户中,化工厂,铝厂有自备电源
2)10KV远期最大负荷
3)本变电所自用负荷约为60KVA;
4)一些负荷参数的取值:
负荷功率因数均取cosφ=0.85,负荷同期率Kt=0.9c,年最大负荷利用小时数Tmax=4800小时/年,表中所列负荷不包括网损在内,故计算时因考虑网损,此处计算一律取网损率为5%,各电压等级的出线回路数在设计中根据实际需要来决定。
各电压等级是否预备用线路请自行考虑决定。
第2章电气主接线设计
电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分,也是电力构成的重要环节。
电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质,选择出某种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。
2.1主接线接线方式
2.1.1单母线接线
优点:
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。
缺点:
不够灵活可靠,任一元件(母线或母线隔离开关等)故障时检修,均需使整个配电装置停电,单母线可用隔离开关分段,但当一段母线故障时,全部回路仍需短时停电,在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。
适用范围:
35-63KV配电装置出线回路数不超过3回;
110-220KV配电装置的出线回路数不超过2回。
2.1.2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,有两个电源供电。
当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障切除,保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该段母线的回路都要在检修期间内停电。
当出线为双回路时,常使架空线路出现交叉跨越。
扩建时需向两个方向均衡扩建。
35KV配电装置出线回路数为4-8回时;
110-220KV配电装置出线回路数为3-4回时。
2.2.3单母分段带旁路母线
这种接线方式在进出线不多,容量不大的中小型电压等级为35-110KV的变电所较为实用,具有足够的可靠性和灵活性。
2.2.4桥型接线
1、内桥形接线
高压断器数量少,四个回路只需三台断路器。
变压器的切除和投入较复杂,需动作两台断路器,影响一回线路的暂时停运;
桥连断路器检修时,两个回路需解列运行;
出线断路器检修时,线路需较长时期停运。
适用于较小容量的发电厂,变电所并且变压器不经常切换或线路较长,故障率较高的情况。
2、外桥形接线
高压断路器数量少,四个回路只需三台断路器。
线路的切除和投入较复杂,需动作两台断路器,并有一台变压器暂时停运。
高压侧断路器检修时,变压器较长时期停运。
适用于较小容量的发电厂,变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短,故障率较少的情况。
2.2.5双母线接线
1)供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断;
一组母线故障时,能迅速恢复供电;
检修任一回路的母线隔离开关,只停该回路。
2)调度灵活。
各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上,能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。
3)扩建方便。
向双母线的左右任何的一个方向扩建,均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配,不会引起原有回路的停电。
4)便于试验。
当个别回路需要单独进行试验时,可将该回路分开,单独接至一组母线上。
1)增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。
2)当母线故障或检修时,隔离开关作为倒换操作电器,容易误操作。
为了避免隔离开关误操作,需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。
6-10KV配电装置,当短路电流较大,出线需要带电抗器时;
35KV配电装置,当出线回路数超过8回时,或连接的电源较多、负荷较大时;
110-220KV配电装置,出线回路数为5回及以上时,或110-220KV配电装置在系统中占重要地位,出线回路数为4回及以上时。
2.2.6双母线分段接线
双母线分段可以分段运行,系统构成方式的自由度大,两个元件可完全分别接到不同的母线上,对大容量且相互联系的系统是有利的。
由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸,因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题,而较容易实现分阶段的扩建优点。
但容易受到母线故障的影响,断路器检修时需要停运线路。
占地面积较大。
一般当连接的进出线回路数在11回及以下时,母线不分段。
2.3电气主接线的选择
2.3.135kV电气主接线
根据资料显示,由于35KV的出线为4回,一类负荷较多,可以初步选择以下两种方案:
1)单母分段带旁母接线且分段断路器兼作旁路断路器,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。
2)双母接线接线
表2.235KV主接线方案比较
方案项目
方案Ⅰ单母分段带旁母
方案Ⅱ双母接线
技术
1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
4扩建时需向两个方向均衡扩建
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
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。
2.3.2110kV电气主接线
根据资料显示,由于110KV没有出线只有2回进线,可以初步选择以下两种方案:
1)桥行接线,根据资料分析此处应选择内桥接线。
2)单母接线。
表2.3110KV主接线方案比较
方