110kV区域降压变电所电气系统的设计.docx

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110kV区域降压变电所电气系统的设计

110kV区域降压变电所电气系统的设计

摘要：

在电力系统中，变电站是衔接发电厂与用户的中间环节，它对经济的运行以及整个电力系统的安全会产生重要的影响，而且对整个电力系统具有变换电能和分配电能的作用。

在这次设计中，我是针对电力系统中的接线形式、计算短路电流的方法﹑怎样选取变压器﹑怎样选取母线和检验及怎样选取电气设备。

还包括母线的继电保护、主变压器的继电保护、怎样防雷的规划及配电装置的设计等主要内容，我这次设计目的让电力供应和传输更便捷、经济、可靠、灵活和安全。

关键词：

主变压器；主接线；短路电流的计算；简单的潮流计算；主要的电气设备

Thedesignofthe110kvregionalstep-downsubstationelectricalsystem

Abstract:

Substationisanimportantmemberofthepowersystem,itdirectlyaffectthesafetyandeconomicoperationofthewholepowersystem,isbondtheusersoftheintermediatelinkswiththepowerplants,hasimportantinfluenceinthetransformationanddistributionofelectricenergy.Thisdesignistomakeupasystemofwiring,shortcircuitcurrentcalculation,howtoselecttheformoftransformer,howtoselectthebusbarandcalibrationandhowtoselecttheelectricalequipment;Thestapletransformerrelayprotection,busprotection,lightningprotectionplanning,powerdistributionequipmentdesignsuchasthemaincontent,thedesignisinlinewiththepowerprovideandconveyingofsafe,inerrable,agility,financialconditionprinciples.

Keywords:

maintransformer;mainwiring;shortcurrentcalculation;flowcalculation;stableelectricalequipment.

前言

当前，我们人类社会发展的主要的能源资本就是电,要想既科学又合理地支配电,我们就要了解并且能看得懂电力工程的设计原则和方法，从而增强电力系统的安全性、可靠性以及运行的效率。

于是达到咱们所希望降低生产的成本和提高经济效益的这个目标。

在这篇我设计的110kV降压变电所，其设计的主要是针对于电气一次侧的部分。

我设计的主要内容包括：

如何选取变电所中主变压器的型号、如何选取变电所的电气主接线﹑短路电流的概念及计算、某个电压等级的潮流计算﹑怎么选取电气设备、设计出母线系统、继电保护的设计、防雷保护的设计，110kV高压配电网设计。

在本次设计中,还有很多的不足,希望老师多多指导。

第一章主接线的设计

1.1主接线设计原则

1.1.1考虑变电所在电力系统中的地位和作用

在电力系统中，变电所是枢变电所还是地区变电所、是终端变电所还是企业变电所或者是分支变电所，这是由它们在整个电力系统中的地位及作用来决定的,这对于主接线的便捷性、经济性、可靠性、还是灵活性的要求也不一样。

1.1.2考虑近期和远期的发展规模

在变电所中，其主接线的设计和规划应该依据5至10年的电力系统发展计划进行。

另外，还应该依据负载的大小与分布情况,以及负载的增长速率和地区网络环境和潮流的散布,并且思考不同的可能运行的方式,以此来确认接线方式与所连接电源的数目与进出的回路数。

1.1.3不同级别负荷对主接线的影响

在一级负荷中,我们一定要有两个相互独立的电源给其供电,而且当其中一个电源失效后,要能确保全部一级的负荷不停地供电。

在两级负荷中，我们通常有两个电源供电，当一个电源不能供电，确保大部分的二级负荷的电力供应。

但是，在三级负荷中，一般我们只需要一个电源来供电。

1.1.4考虑主变台数对主接线的影响

我们知道，我们变电所的主接线如何进行选取是要取决于变电所主变台数和容量。

通常来说，对于大型的变电所,因为它的传送的容量很大,这将会对供电的可靠性要求也会非常高。

因此,变电所对于主接线的安全性、可靠性的要求也较高。

然而容量小的变电所,由于他的传输容量较小,所以对主接线的安全性、可靠性的要求也较低。

1.1.5考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响

发电站、送电站、变电站他们的备用容量目的是为了确保有劳靠的供电、顺应突增的负荷,还有一些设备检修等这些情况下的济急请求。

不同的备用容量要有对应不同的电气主接线设计。

比如,如果母线检修或断路器时,可否需要线路,变压器停止运行；还有，如果路线出现故障时，需不需要换掉线路、变换变压器的数量等,都会直接影响主接线接线的方式[]。

第二章主变压器的的设计

2.1主变压器的概述

在各等级电压的变电所中,变压器是最重要的电气设备。

要想确定合理的变压器容量，变压器能够变换网络的电压，进而可以进行电力的传输，要想使变电所安全可靠供电及确保网络经济的运行，这一点很重要。

尤其是最近我国是以节约为主，目前的能源政策是开发和节约同时进行。

因而,我们要在确定安全可靠的供电的基础上来确定变压器的经济容量,还有要提高网络的经济运行效率，这将具有明显的重要意义。

2.2主变容量的确定

本次变电所为110kV降压变电所,中压侧为35kV,低压侧为10kV,使用两台相同的三绕组变压器。

以此为例做以下设计。

一般情况下我们一定要考虑到长远年负荷的寿命，按变电所建成后5年至10年的计划来进行选取。

对于城市或者农村的主变压器容量的选取，主变压器容量要和农村的规划结合在一起，然后要依据电网的类型及变电所负荷的性质以确认主变压器的容量。

一般重要负载的变电所,我们应该考虑到：

当一台主变压器坏了或者由于某种原因停止运转时,应能够确保用户的一级和二级负荷能正常；而对于一般的变电所,如果一台主变压器停止运转时,其它的变压器容量最好能够确保整个负载的70%到80%[]。

要想选取主变压器与站用变压器的容量,以明确变压器各个出口侧的最高的连续工作电流。

起初必须要计算各侧的负荷,包括变电站用电负荷也就是变电站点的动力负荷与照明负荷。

由公式

……………………………（2-1）

在这个式中

表示某电压等级的计算负荷；

表示同时系数（35kV以0.9、10kV以0.85、35kV侧的各负荷和10kV侧的各负荷之间我们以0.9、站用负荷我们以0.85进行计算）

a%表示该电压等级电网的线损率是5%，而cos

、Ｐ表示各用户的功率因数与负荷[]。

第三章各级配电装置的设计

3.1配电装置概述

配电装置：

开关电器，载流导体和测量设备的保护等装配成的电工小建筑。

它是发电厂和变电所的重要部分，能接受电能以及分配电能。

3.2配电装置的要求

我们要设计和建造配电装置,就应按照国家的经济技术政策及有关规程的标准,在这里我要特别提醒应节约合理地用地,一定争取不占或者尽量少占良田。

（1）保证安全可靠运行。

设备应注意合理选择，布局应整齐，清晰。

（2）便于检修、操作和巡视。

（3）便于扩建和安装。

（4）为了确保上述条件，应节省材料，降低投资。

3.3配电装置的分类及适用范围

如果根据现场电气设备，我们可以把配电装置分为室内和室外配电装置；若根据装配，装配式配电装置可分为在现场装配，以及在制造厂将根据布线要求，然后运到安装现场的配电装置开关电器装配。

在屋内配电装配是将电气装置安设在屋内,它的特特征是占地面积较小,运转维护和操纵的条件也较好,电气装置受污染和气候条件影响较小但是需要建设房屋,需要很多的投资。

在发电厂和变电站,一般35kV及以下的配电在屋内装设,110kV及以上的配电大多在屋外装设。

但110kV及以上的配电装配,在严重污染的地区,比如海边和化工地区或者大城市中间地带,也可以用屋内配电装配。

成套配电装配通常安放在屋内,特征是结构精密,占地的区域小,建设周期短,运行可靠方便,但耗费的钢材较多,费用也高[]。

第四章短路电流与简单电力系统潮流的计算

4.1短路电流的概述

短路的过程实际上是一种暂态的过程,但是,在实际的计算中影响暂态过程的因素是很多的，如果考虑很多因素,是十分繁杂的。

所以我们为了计算使计算简单,一般采用一些合理的假设，采取近似的方法来计算短路电流[]。

算出来的短路电流会比实际的电流稍大些,但一般最大的误差要小于等于1%至15%，这对工程精确度来说是许可的[]。

4.1.1计算短路电流的方法

短路电流的计算一般有两种方法一个是理论上的标幺值法；另一个则是辅助曲线法,此方法比较直观实用，在中小型变电站常用这种方法。

如果是我们在现场工作,无论什么时候都能检查一些高压电器的设备是否满足要求。

在这里我只介绍这个比较实用的方法，我使用的任意时间短路电流的运算曲线法

下面以一个电源供电为例子，则各级母线三相短路电流周期分量的有效值计算公式为:

a.110kV母线三相短路电流周期分量有效值计算公式:

………………（4-1）

b.35kV母线三相短路电流周期分量有效值计算公式：

…………（4-2）

c.10kV母线三相短路电流周期分量有效值计算公式：

……（4-3）

式中

—三相短路电流周期分量有效值（kV）

—基准值电流（kV）

—三相短路电流周期分量有效值的标幺值

表示归算到110kV侧母线的系统短路的电流总阻抗

—变压器高压绕组等值电抗标幺值

—变压器低压绕组等值电抗标幺值

—变压器容量（kV•A）

由以上的公式可知道,我们在选好变压器的容量后,变压器绕组之间的短路电压百分数亦是已知量,那么方程中所要求的短路电流只与所给定的110kV系统综合标么阻抗值有一一对应关系。

又由次暂态三相短路功率：

式中

—电流

所在电压极的平均额定电压。

4.2潮流计算的概述

一般在电力系统正常的运行情况下，我们或者管理人想知道在给定运行方式下各母线的电压、系统中的功率分布是不是合理、各元件是不是过载、系统有功或者无功损耗到底是几许等等这些情况，为了了解这种运行情况所做出的计算，这种计算就叫做电力系统的潮流计算。

本章主要介绍简单电力系统的一些基本的概念和手算潮流计算的方法。

4.3电力网的电压降和功率损耗

首先讨论电力线路（也适用于变压器串联支路）的电压降。

若先不考虑线路的并联支路，等值电路如图（a）所示。

电压降落是首端和末端电压的向量差，以节点2的相电压为参考向量，然后就可以求出节点1的相电压。

线路的电压向量图如图（b）所示。

图（a）电力线路等值电路图

图（b）电压向量图

在单相电路中有

…………………………………………（4-4）

为线路的电压降落

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