某110kV变电站电气部分设计.docx

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某110kV变电站电气部分设计

[摘要]随着我国科学技术的发展，特别是计算机技术的进步，电力系统对变电站的更要求也越来越高。

变电站是电力系统中不可缺少的重要组成部分，它担负着电能转换和分配的任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用，是联系发电厂和用户的中间环节。

变电站设计需要以电力系统分析、电力工程、继电保护和其他的专业知识为理论基础。

设计内容主要包括：

负荷分析、变电所接线方案比较、供电方式确定、短路电流计算、电气设备选择与继电保护以及防雷接地等内容。

本设计讨论的是110kV变电站电气部分的设计。

首先对原始资料进行分析，选择主变压器，并且在此基础上进行主接线设计，按照任务书的要求，分析比较所得数据，画出主接线图，再进行短路计算，选择设备，然后进行防雷接地以及保护、配电装置设计。

[关键词]：

变电站；负荷计算；短路计算；设备选择；继电保护。

A110kVsubstationelectricalpartdesign

Abstract:

WiththedevelopmentofscienceandtechnologyinChina,particularlycomputingtechnologyhasbeenadvanced,thepowersystemdemandsonsubstationmoreandmore.PowerSystemSubstationisanimportantandindispensablecomponentofthepoweritassumedthetaskofconversionanddistributionofgridsecurityandtheeconomyplayadecisiveroleinrunningistocontacttheuser'spowerplantsandintermediatelinks.

Thedesignofthesubstationneedtopowersystemanalysis,powerengineering，relayprotectionandotherprofessionalonesasthebasictheories．Thedesigncontentmainlyincludes:

loadanalysis,substationwiringschemecomparison,theestablishedpower，short-circuitcurrentcalculation,electricalequipmentchoiceandrelayprotectionandlightningprotectionandgroundingetc.Thedesignisrefertothepartof110kVelectricalsubstationdesign.First,analyzetheoriginaldata,selectionofthemaintransformer,themainwiringdesignandonthisbasis,inaccordancewiththerequirementsofthemissionstatement,analysisandcomparisonofthedata,drawthemainwiringdiagram,thentheshortcircuitcalculation,selectionofequipment,andthendesignoflightningprotectiongroundingandprotection,powerdistributionequipment.

Keywords:

Substation　Loadanalysis　Short-circuitCalculation　EquipmentSelection　Electricalequipmentselection

引言

电力系统中，发电厂将天然的一次能源转变成电能，向远方的电力用户送电，为了减小输电线路上的电能损耗及线路阻抗压降，需要将电压升高；为了满足电力用户安全的需要，又要将电压降低，并分配给各个用户，这就需要能升高和降低电压，并能分配电能的变电所。

所以变电所是电力系统中通过其变换电压、接受和分配电能的电工装置，它是联系发电厂和电力用户的中间环节，同时通过变电所将各电压等级的电网联系起来，变电所的作用是变换电压，传输和分配电能。

变电所由电力变压器、配电装置、二次系统及必要的附属设备组成。

实现变电的场所称为变电站，其主要设备有变压器、开关设备（断路器和隔离开关）、避雷器、互感器等一次设备和继电保护、通信设施等二次设备。

变电站起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电站的设备还有汇集电流的母线、仪表和防雷保护装置等，有的变电站还有无功补偿设备。

本设计中该变电所建成后，主要任务是把110kV变成35kV和10kV电压供给用户使用，变电站主要设备的组成有主变压器、电气主接线、所用电系统设计、设备的选择及检验、配电装置的布置、及继电保护和防雷规划。

本变电所配电装置采用普通中型配电装置，均采用断路器单列布置，将隔离开关放置母线下，使与另一级隔离开关电气距离增大，缩短配电装置的纵向距离。

主变压器中性点及出线均装设避雷器，中性点经隔离开关直接接地本次设计是以我国现行的有关规范规程等技术标准为依据，所进行的是一次部分初步设计。

1主变压器容量、台数及型号的选择

1.1概述

在各电压等级的变电所中，变压器是主要的电气设备之一，担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间的交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况。

必须要根据电力系统5-10年发展规划综合分析，合理选择，否则将造成经济技术上的不合理。

如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大了占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选的过小，可能使变压器长期过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。

因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。

选择主变压器的台数及容量时还要考虑到变电所以后的扩建情况

1.2主变压器台数及相数的选择

为了保证供电的可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。

再考虑到两台主变同时发生故障的机率较小，适用于远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。

对于重要负荷的变电所，应考虑当一台停运时其余变压器容量负荷能力在允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。

当不受运输条件限制时，在330kV以下的变电所均应选择三相变压器。

而选择主变压器相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。

本次设计的变电所选用三相变压器。

1.3绕组数的选择

在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的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，但在变电所内需装无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。

在生产及制造中三绕组变压器有：

自耦变压器，分裂变压器以及普通三绕组变压器。

普通三绕组变压器在价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需要。

又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动，供电可靠性也高。

所以本次设计的变电所，选择普通三绕组变压器。

1.4主变调压方式的选择

调压方式分为两种，一种为不带电切换，称为无激磁调压，但是调压范围仅在±5%以内，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。

另外，普通变压器的调整很不方便。

另一种时带负荷切换称为有载调压，调整范围可达30%。

由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。

1.5变压器选择结果

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%。

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圈变压器。

我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y连接；35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。

35kV以下电压变压器绕组都采用连接。

总计算负荷为：

S=8*9+10*4=112MVA

每台主变压器容量应满足全部负荷70％的需要，即：

S1=0.7*112=78.4MVA

故主变压器容量选为90MVA，选用90MVA低损耗三相三绕组有载调压油浸变压器。

可选用SSZ9—90000／110型，其额定电压为110±8*1.25％／38.5±2*2.5％／10.5kV，容量比为100／100／50，接线组别为YN，Yno，dll，阻抗电压=10.5，=17，=6.5。

2电气主接线的选择

2.1概述

主接线是变电所电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接组成的接收和分配电能的电路，也构成电力系统的重要环节。

主接线的确定对电力系统整体及变电所本体运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电器设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。

因此，必须正确处理好各方面的关系。

2.2电气主接线的设计原则

电气主接线着急得基本原则为：

以下达的设计书为依据，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展的方针，严格按照技术规定和标准，结合工程实际的具体特点，准确的掌握原始资料，保证设计方案的可靠性、灵活性和经济性。

2.3对主接线设计的基本要求

主接线应满足可靠性、灵活性、经济性和发展性等四方面的要求。

（1）可靠性为了向用户供应持续、优质的电力，主接线首先必须满足这一可靠性的要求。

主接线的可靠性的衡量标准是运行实践，要充分地做好调研工作，力求避免决策失误，鉴于进行可靠性的定量计算分析的基础数据不完善的情况，充分地做好调查研究工作显得尤为重要。

为了提高主接线的可靠性，选用运行可靠性高的设备是条捷径，这就要兼顾可靠性和经济性两方面,做出切合实际的决定。

（2）灵活性电气主接线的设计，应当适应在运行、热备用、冷备用和检修等各种方式下的运行要求。

在调度时，可以灵活地投入或切除发电机、变压器和线路等元件，合理调配电源和负荷。

在检修时，可方便的停运断路器、母线及二次设备，并方便的设置安全设施，不影响电网的正常运行和对其他用户的供电。

（3）经