110KV变电所电气一次部分设计水利水电专业学习毕业论文.docx

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110KV变电所电气一次部分设计水利水电专业学习毕业论文

毕业设计（论文）

题　　目：

110KV变电所电气一次部分设计

系（部）：

电气工程系

专业班级：

供电091

毕业设计计算书

第一篇110KV变电所电气一次部分设计

第一章负荷资料

1.1、工程概况：

随着改革开放政策的深放，城市化发展，各工商业用电也在不断的增长。

玉环县城关区工业及居民用电的近些年来增长率每年在7%左右，而向城关区供电的110kV玉环变，35kV三潭变均已满负荷运行。

在高温季节，居民生活用电大幅增长情况下，几条重载线路更是雪上加霜，限电拉电现象成了家常便饭，严重影响到居民生活，在这种情况下，在城关区新建一个110kV变电所是当务之急。

初步选择所建变电所位于玉环县城关东北部，南面是工业区，西面是居住区，110kV进线由北面架空引入，西侧为马路，交通方便。

系统折算到待建变电所110kV侧的系统电抗标么值为0.1（SB=110MVA，UB=Uavn基准下）。

1.2、气候条件

年最高温度39℃，最低－5℃，最热月平均温度34℃，地温25℃。

玉环县城关区工业及居民用电的近些年来增长率每年在7%左右，而向城关区供电的110kV玉环变，35kV三潭变均已满负荷运行。

在高温季节，居民生活用电大幅增长情况下，几条重载线路更是雪上加霜，限电拉电现象成了家常便饭，严重影响到居民生活，在这种情况下，在城关区新建一个110kV变电所是当务之急。

所以本站在系统中占有重要的地位。

待建变电所10KV负荷情况：

同时率为0.9，最大负荷利用小时为5000小时，年负荷增长率为7%。

电压

（kV）

负荷名称

最大负荷

（kW）

回路数

供电方式

每回线长度

（km）

Cosφ

10

苍坑线

1000

1

电缆

1.5

0.8

10

西滩线

1000

1

电缆

1.2

0.85

10

外马线

1000

1

电缆

1.6

0.8

10

环宇公司

2500

2

架空

3

0.8

10

清源公司

2500

2

电缆

1.5

0.85

10

太塘线

1500

1

电缆

0.9

0.83

10

塘墩线

1000

1

电缆

1.3

0.83

10

凯凌集团

2000

2

电缆

1.5

0.84

10

鸿泰公司

2500

2

架空

1.6

0.81

10

双环公司

3000

2

电缆

1.3

0.8

10

普竹线

2000

1

电缆

1.5

0.85

10

鳝塘线

1000

1

电缆

1.5

0.85

10

岭脚线

1500

1

电缆

1.7

0.8

10

九山线

1000

1

电缆

2.3

0.8

10

乌岩线

750

1

电缆

1.5

0.79

10

青峰线

800

1

电缆

0.9

0.78

10

海边线

800

1

电缆

1.2

0.8

10

后湾线

750

1

电缆

0.8

0.8

10

环洲钢业

4000

2

架空

3.2

0.78

所用电负荷:

70～100KVA

第二章变电站主变压器的选择

2.1设计原则

参照依据《发电厂电气部分》[2]，《电力工程设计手册》[3]，《35—110变电站设计规范》[1]主变压器的容量，台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，它的确定除根据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5—10年的发展规划，输送功率大小，馈线回路数，电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。

主变容量一般应按5—10年规划负荷来选择，根据城市规划，负荷性质电网结构等综合考虑确定其容量。

对重要变电站，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类和Ⅱ类负荷供电，并且考虑当一台主变停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的70%—80%。

与系统具有强联系的枢纽变电站，在一种电压等级下，主变应不少于两台。

2.2主变容量与台数选择

2.2.1选择计算

2.2.1.1选择条件

1．选择条件是两台主变容量总和应大于综合最大计算负荷：

nSe≥Sjs（kVA或MVA）n=2；Sjs—综合最大计算负荷

2．10kV侧综合最大计算负荷：

Sjs=kt（）（1+α%）

=0.9*（1/0.8+1/0.85+1/0.8+2.5/0.8+2.5/0.85+1.5/0.83+1/0.83+2/0.84+2.5/0.81+3/0.8+2/0.85+1/0.85+1.5/0.8+1/0.8+0.75/0.79+0.8/0.78+0.8/0.8+0.7/0.85+40.78）*1.05=32.13（MVA）kt-10kV侧同时系数取0.9

根据计算结果选择变压器容量为：

Se≥Sjs/n=32.13/2=16.065MVA,可选用两台额定容量为20MVA的变压器。

2.2.1.2校验条件1．校验条件一：

（n-1）Se≥0.7Sjs；当一台最大容量的主变停运时，运行的一台应该能带70%的综合最大负荷即：

20MVA≥0.7Sjs=0.7*32.13MVA=22.5MVA不满足要求，所以选25MVA变压器满足选择与校验条件。

2.2.2.相数选择

依据《电力工程电气设计手册》[3]（电气一次部分）第5—2节“主变形式的选择”依据的原则：

当不受运输条件限制时，在330kV及以下的变电所均应选用三相变压器。

依据以上原则：

玉环城关区110kv变电所应选用三相变压器。

2.2.3绕组数量和连接方式的选择

1．绕组数量选择原则：

依据《电力工程设计规范》[3]第2.1.4条规定，在具有三种电压等级的变电所中，如通过各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，主变压器宜采用三绕组变压器。

2．绕组连接方式：

依据《电力工程设计规范》[3]第2.2.4条，变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。

电力系统采用的绕组连接方式只有“Y”和“△”。

高中低三侧绕组如何组合，要根据具体工程来定。

我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用“Y”型连接，35kV亦采用“Y”型。

35kV以下电压变压器绕组都采用“△”型连接，玉环城关区110kV变电所电压等级为110/10kV，连接方式采用Y/△接线方式。

2.2.4主变阻抗和调压方式选择

1．阻抗选择原则

变压器的阻抗实质是绕组漏抗。

漏抗的大小，取决于变压器的结构和采用的材料，当变压器的电压比和结构型式，材料确定后，其阻抗大小和变压器容量关系不大，以电力系统稳定和供电电压质量考虑，希望主变的阻抗越小越好，但阻抗偏小会使系统短路电流增加，高低压设备选择困难。

另外，阻抗大小还要考虑变压器并列运行的要求，阻抗值的选择还需要从电力系统稳定，潮流方向，无功分配，继电保护，短路电流，系统内的调压手段和并联运行等方面综合考虑。

综上，选择“降压型”结构的变压器，绕组的排列顺序为自铁芯向外依次为低，中，高。

高—低压侧的阻抗最大。

2．调压方式的选择

变压器的电压调整是用分接头开关切换变压器分接头，从而改变变压器变比来实现的。

为保证本地区系统的电压质量，变压器选择有载调压的方式，因高压侧调节范围较大，所以分接头设在高压侧，又因为是三绕组变压器，考虑到中、低压侧电压的需要，在中压侧也应该设分接头。

由于本变压器的高、中压侧不全是中性点直接接地系统，所以不能选用自耦变压器。

2.2.5容量比

该变电所为区域性变电所，主要潮流为10kV侧，对于这种容量不大的变压器由于绕组带来的价格变化不大，所以变压器采用容量组合为100/100/100。

2.2.6冷却方式

采用三相风冷自然油循环的冷却方式。

2.2.7电压级选择

变压器一次侧接电源，相当于用电设备，所以与线路额定电压相等；二次侧向负荷供电，相当于发电机二次侧，电压较额定电压高10%，低压侧由于一般都采用无功补偿措施，所以也与线路额定电压一致。

电压级选择为110/10.5kV。

2.2.8全绝缘，半绝缘问题

在110kV及以上的中性点直接接地系统中，为了减小单相接地时的短路电流，有一部分变压器的中性点采用不接地的方式，因而需要考虑中性点绝缘的保护问题。

110kV侧采用分级绝缘的经济效益比较显著，并且选用与中性点绝缘等级相当的避雷器加以保护。

10kV侧为中性点不直接接地系统中的变压器，其中性点都采用全绝缘。

查《手册》P668表2-1-43综合后选择变压器型号为SFZ7—25000/110.

表2-1为SFZ7—25000/110具体参数一览表

型号（容量kVA）

额定电压（kV）

空载损耗（kW）

空载电流（%）

负载损耗（kw）

连接组别

高压

低压

0.8%

114

SFZ7-25000/110

110

10.5

9

YN，dll

第三章电气主接线设计

3.1电气主接线

3.1.1电气主接线设计的基本要求

电气主接线是变电站电气部分主体结构，是电力系统网络的主要组成部分，它直接影响运行的可靠性灵活性，并对电器选择，配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的拟订，都有决定性的关系，对电气主接线的设计的基本要求，应包括可靠性，灵活性和经济性，以及扩建的可能性，保证供电可靠性是电气主接线最基本的要求，电气主接线应适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换，主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。

3.1.2各电压级主接线型式选择

表3-1110kV主接线方案比较一览表

方案

项目

方案Ⅰ内桥接线

方案Ⅱ外桥接线

优点

高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。

同方案I

缺点

①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投运。

②桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。

③出线断路器检修时，线路需较长期停运。

①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。

②桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。

③变压器侧断路器检修时，变压器需较长时期停运。

适用范围

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。

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。

此外，线路有穿越功率时，也宜采外桥形接线。

此次设计，因待建变电所主供城市负荷，对供电可靠率要求较高，且变电所两条进线长度分别为40kM与30kM，线路越长故障率越高，线路无穿越功率，变电所的两台变压器不需要经常切换操作，故采用方案I：

内桥接线。

表3-210kV主接线方案比较一览表

方案

项目

方案Ⅰ单母线分段接线

方案Ⅱ单母线分段带旁母

可靠性

用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同段引出两个回路，可靠，由于是屋内布置，可采用手车式断路器，这样可保证进出线检修时不中断供电

对重要用户可以从不同段引出两个回路，可靠，且由于有旁路母线，检修出线断路器，可以不停电，供电可靠性高

灵活性

当一回线路故障时，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，不致使重要用户停电

当一回线路故障时，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，不致使重要用户停电

经济性

占地面积小，但小车投资多

占地面积大，多一旁路增加了投资

通过定性分析，进行技术比较，采用方案Ⅰ，屋内布置，且采用手车式开关柜的单层母线分段方式。

3.2所用电设计

3.2.1所用变电源数量及容量的确定

依据《电力工程设计手册》[3