110变电厂电气毕业设计Word格式.docx
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因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。
变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。
1.1110kV电气主接线
由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的。
那么其负荷为地区性负荷。
变电站110kV侧和10kV侧，均为单母线分段接线。
110kV～220kV出线数目为5回及以上或者在系统中居重要地位，出线数目为4回及以上的配电装置。
在采用单母线、分段单母线或双母线的35kV～110kV系统中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线。
根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案，.1及.2所示。
（1）单母线分段带旁母接线
（2）双母线带旁路母线接线
对.1及.2所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较，见表1-1。
表1-1主接线方案比较表
项目方案
可靠性灵活性
Ⅰ：
①简单清晰、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
Ⅱ
①运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建
②母联断路器可代替需检修的出线断路器工作
③倒闸操作复杂，容易误操作
经济型
Ⅰ
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占地大、设备多、投资大
②母联断路器兼作旁路断路器节省投资
在技术上第Ⅱ种方案明显合理，在经济上则方案Ⅰ占优势。
鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性。
经综合分析，决定选第Ⅱ种方案为设计的最终方案。
1.235kV电气主接线
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。
为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。
但由于设置旁路母线的条件所限所以，35kV～60kV采用双母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离开关。
据上述分析、组合，筛选出以下两种方案。
.3及.4所示。
.3单母线分段带旁母接线
.4双母线接线
对.3及.4所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较。
见表1-2
表1-2主接线方案比较
技术性比较：
方案Ⅰ单
方案Ⅱ双
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
经济性比较：
①设备多、配电装置复杂
②投资和占地面大
经比较两种方案都具有易扩建这一特性。
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。
1.310kV电气主接线
6～10kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。
而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。
上述两种方案.5及.6所示。
.5单母线分段接线
.6双母线接线
对.5及.6所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较，见表1-3
表1-3主接线方案比较
方案Ⅰ单分
技术
①不会造成全所停电
③保证对重要用户的供电
④任一断路器检修，该回路必须停止工作
经济
①占地少
②设备少
经过综合比较方案Ⅰ在经济性上比方案Ⅱ好，且调度灵活也可保证供电的可靠性。
所以选用方案Ⅰ。
1.4站用电接线
一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。
故提出单母线分段接线和单母线接线两种方案。
上述两种方案.7及.8所示。
.7单母线分段接线
.8单母线接线
对.7及.8所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较，见表1-4。
表1-4主接线方案比较
⑤扩建时需向两个方向均衡发展
经济性
经比较两种方案经济性相差不大，所以选用可靠性和灵活性较高的方案Ⅰ。
第二章负荷计算及变压器选择
要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。
首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷、10kV负荷、35kV负荷和110kV侧负荷。
由公式
式中某电压等级的计算负荷
同时系数
а%该电压等级电网的线损率，一般取5%
P、cos各用户的负荷和功率因数
2.1.1站用负荷计算
S站=0.85
=96.075KVA=
0.096MVA
2.1.210kV负荷计算
S10KV=0.85
=38.675WVA
2.1.335kV负荷计算
S35KV=0.9
=27.448MVA
2.1.4110kV负荷计算
S110KV=0.9+S站
=68.398+0.096
=68.494MVA
2.2主变台数、容量和型式的确定
2.2.1变电所主变压器台数的确定
主变台数确定的要求：
1.对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。
2.对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。
考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采用旁路呆主变的方式。
故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。
2.2.2变电所主变压器容量的确定
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%。
S=68.494MVA由于上述条件所限制。
所以，两台主变压器应各自承担34.247MVA。
当一台停运时，另一台则承担70%为47.946MVA。
故选两台50MVA的主变压器就可满足负荷需求。
2.2.3变电站主变压器型式的选择
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。
故主变参数如下：
2.3站用变台数、容量和型式的确定
2.3.1站用变台数的确定
对大中型变电站，通常装设两台站用变压器。
因站用负荷较重要，考虑到该变电站具有两台主变压器和两段10kV母线，为提高站用电的可靠性和灵活性，所以装设两台站用变压器，并采用暗备用的方式。
2.3.2站用变容量的确定
站用变压器容量选择的要求：
站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。
考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。
每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。
S站=96.075/
=106KVA
2.3.3站用变型式的选择
考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。
故站用变参数如下：
S9-200/10
106.36
5%
0.4
Y，yn0
0.48
2.6
1.3
4
因本站有许多无功负荷，且离发电厂较近，为了防止无功倒送也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。
根据设计规范第3.7.1条自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。
《电力工程电力设计手册》规定对于35-110KV变电所，可按主变压器额定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。
地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。
第三章最大持续工作电流节短路计算
3.1各回路最大持续工作电流
根据公式=式中----所统计各电压侧负荷容量----各电压等级额定电压
----最大持续工作电流
==/则：
10kV=38.675MVA/10KV
=2.232KA
35kV=27.448MVA/35KV
=1.58KA
110kV=68.494MVA/110KV
=3.954KA
3.2短路电流计算点的确定和短路电流计算结果
短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。
短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。
因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。
短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。
按三相短路进行短路电流计算。
可能发生最大短路电流的短路电流计算点有4个，即110KV母线短路，35KV母线短路点，10KV电抗器母线短路，0.4KV母线短路。
计算结果:
当K1点断路时:
=5.58KA=14.2=8.43=1111.4当K2点断路时:
=1.85KA=4.7=2.8=120.2
当K3点断路时:
=38KA=96.7=57.4=691
当K4点断路时:
=1000KA=2542=1510=692.8
第四章主要电气设备选择
由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异，因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。
但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。
电气设备选择的一般原则为：
1.应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展。
2.应满足安装地点和当地环境条件校核。
3.应力求技术先进和经济合理。
4.同类设备应尽量减少品种。
5.与整个工程的建设标准协调一致。
6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。
技术条件：
选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。
1.电压选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即，UmaxUg
2.电流
选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，即IeIg
校验的一般原则：
1.电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。
2.用熔断器保护的电器可不校验热稳定。
3.短路的热稳定条件
Qdt在计算时间ts内，短路电流的热效应
Itt秒内设备允许通过的热稳定电流有效值
T设备允许通过的热稳定电流时间
校验短路热稳定所用的计算时间Ts按下式计算
t=td+tkd式中td继电保护装置动作时间内
tkd断路的全分闸时间
4.动稳定校验
电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。
满足动稳定的条件是：
上式中短路冲击电流幅值及其有效值
允许通过动稳定电流的幅值和有效值
5.绝缘水平：
在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。
接口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。
由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。
高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。
4.1高压断路器的选择
高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。
型式选择：
本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。
选择断路器时应满足以下基本要求：
1.在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。
2.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。
3.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。
3.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。
考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。
故在110KV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。
真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。
因而被大量使用于35KV及以下的电压等级中。
所以，35KV侧和10KV侧采用真空断路器。
又根据最大持续工作电流及短路电流得知
4.2隔离开关的选择
隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。
选择隔离开关时应满足以下基本要求：
1.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。
2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。
3.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。
4.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。
5.隔离开关的结构简单，动作要可靠。
6.带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。
4.3各级电压母线的选择
选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下
准确度测量
准确度测量计算与保护用的电压互感器，其二次侧负荷较小，一般满足准确度要求，只有二次侧用作控制电源时才校验准确度，此处因有电度表故选编0.5级。
PT与电网并联，当系统发生短路时，PT本身不遭受短路电流作用，因此不校验热稳定和动稳定。
4.7各主要电气设备选择结果一览表
电压等级
电气设备
附录:
Ⅰ短路电流计算书
0.4KV
35KVK2
10KV
K2K3
110KVK1
等效电路图
查表知
LGJQ-150X*=0.1989/KM
选基准:
=100MVA=0.4KV9K4
35KV
4512K3
K23610KVK1110KV
78
1011
Us%=10.5%Us%=6%Us%=17%
X1=X4=1/200100/50=0.215
X2=X5=1/200100/50=0.125
X6=X3=1/200100/50=0
Xl=X*L=0.198930/2=2.95=X7‖X8
X10=0.38/600=7.7X11=0.45/800=6.8
X9=4%/100100/0.22=0.18X12=0.1075
X13=0.0625
X14=0
X15=7.76.8/+2.95=6.56
X=X12‖‖X15=0.09
=1/X=11.1
短路电流有名值:
==5.58KA冲击电流:
=1.85.58=14.2
最大电流有效值:
=15.581.51=8.43
短路容量:
=5.58115=1111.4
K2点短路时:
`X17=X15‖=0.72
X=X12+X17=0.83
=1/X=1/0.83=1.2
==1.85KA
冲击电流:
=1.81.85=4.7
=1.851.51=2.8
=1.8537.5=120.2
K3点短路时:
X18=X14+X15=6.56
X19=X12‖X18=0.106
X=‖X9=0.145
=1/X=1/0.145=6.9
==38KA
=1.838=96.7
=381.51=57.4
=3810.5=691
K4点短路时:
==1000KA
=1.81000=2545
=10001.51=1510
=10000.4=692.8
附录Ⅱ主接线图
10kV配电装置
对配电装置的基本要求:
1.符合国家技术经济政策，满足有关规程要求
2.设备选择合理，布置整齐、清晰，要保持其最小安、全净距。
3.节约用地4.运行安全和操作巡视方便
5.便于检修和安装
6.节约用材，降低造价。
对6～10kV配电装置屋外式较少，且由于屋内式具有节约用地便于运行维修、防污性能好等优点，所以采用屋内式配电装置。
采用成套开关柜单层单列布置，又柜体和小车开关两部分组成。
10kV配电装置图如下：
10kV配电装置图
2m
参考文献
戈东方电力工程电气设计手册水利电力出版社
毛力夫发电厂变电站电气设备中国电力出版社
范锡普发电厂电气部分中国电力出版社
谢承鑫、王力昌工厂电气设备手册水利电力出版社
引用网址：
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