变电站毕业设计02.docx

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变电站毕业设计02

工程概况

一．主要设计技术原则

变电站是电力系统的重要组成部分，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，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。

电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。

电气主接线的拟订直接关系着全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。

本次110KV变电站一次接线设计，经过四年的专业课程学习，在已有专业知识的基础上，了解当前我国变电站技术的发展现状及技术发展趋向，按照现代电力系统设计要求，确定设计一个110kV综合自动化变电站的一次接线。

将此变电站做为一个枢纽变电站考虑，三个电压等级，即110KV/35KV/10KV。

二．设计任务

随着国民经济的发展，工农业生产的增长需要，迫切要求增长供电容量，拟新建沙城变电所。

变电所总负荷：

三．其它原始资料

所址地形地势平坦，土石方开挖较少，土壤电阻率为1.5x104欧姆.厘米，地处海拔1600米，高于百年一遇最高洪水位。

该地区气候，平均气温150C最高气温350C，最低气温-200C。

交通便利，新建沙城变电所西侧有一条国家二级公路，进所公路为0.4公里。

水源：

新建沙城变电所附近有河流，供水方便，水量充足。

1．设计内容

（1）变电所接入系统及用户供电线路设计：

根据待建变电所供用电用户总负荷、用电用户对变电所供电可靠性要求与系统接入点的距离，确定待建变电所接入系统的方式、线路电压等级、回路数、导线规格。

分析各用户对供电不中断可靠性的要求，确定各用户供电线路方案：

回路数、导线规格。

（2）电气主接线和所用电设计：

拟定满足供电可靠性，运行灵活性要求的主变比较，确定待建变电所的主变方案。

对技术上满足要求的主变方案通过经济比较，确定待建变电所的主变方案。

根据所确定的主变方案和进出线回路数，通过技术比较，论证，确定待建变电所各电压等级的主接线方式。

确定待建变电所所用电方案——所用变压器台数、型号、容量和所用电接线方式。

2．短路电流计算

（1）为保证变电所所选用的电器设备，在短路故障状态时的安全，采用三相短路时的电流进行校验。

（2）三相短路电流的计算，采用标幺值和运算曲线，分别计算0秒、0.1秒、4时的值，并进而计算短路电流的最大值ich、0.1秒短路容量Sd（0.1s）和4秒短路热容量Qd（4s）作为电气设备动稳定、切断容量、热稳定的校验。

3．选择变电所电气设备

选择变电所110KV、35KV、10KV的断路器、隔离开关、母线、电流互感器、电压互感器避雷器及中性点接地设备。

4．配置变电所保护方式。

四．设计要求

1．设计及计算说明书

（1）说明书要求书写整齐，条理分明，表达正确、语言正确。

（2）计算书内容：

为各设计内容最终成果的确定提供依据进行的技术分析、论证和定量计算，如供电线路导线的选择、短路电流的计算、电气设备选择、及继电保护的配置等。

（3）计算书要求：

计算无误，分析论证过程简单明了，各设计内容列表汇总。

2．图纸

（1）绘制变电所电气主接图一张。

（2）图纸要求：

用标准符号绘制，布置均匀，设备符号大小合适，清晰美观。

1电气主接线设计

电力系统是由发电厂、变电站、线路和用户组成。

变电站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。

为满足生产需要，变电站中安装有各种电气设备，并依照相应的技术要求连接起来。

把变压器、断路器等按预期生产流程连成的电路，称为电气主接线。

电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。

用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。

现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。

各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。

其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。

因此，发电厂、变电站主接线应合理。

1.1主接线要求

主接线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电站电气设计的首要部分。

它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。

它的设计，直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。

由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。

因此，主接线的设计是一个综合性的问题。

必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。

一．主接线的设计依据

1．变电所在电力系统中的地位和作用。

2．变电所的分期和最终建设规模。

3．负荷的大小和重要性，一级负荷必须设两个独立电源供电；二级负荷一般也设两个独立电源供电；三级负荷一般只设一个电源供电。

4．系统备用容量大小。

5．系统专业对电气主接线提供的具体资料[1]。

二．主接线的设计原则

电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。

三．主接线设计的基本要求

1．运行可靠。

断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

2．具有一定的灵活性。

主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。

切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。

3．操作应尽可能简单、方便。

主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。

复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。

但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。

4．经济上合理。

主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。

5．应具有扩建的可能性。

由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。

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。

四．高压配电装置的基本接线及适用范围

1．单母接线

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，任意元件故障或检修，均须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，全部母线仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电[2]。

图1-1单母接线图

适用范围：

一般只适用于一台发电机和一台主变压器以下三种况：

（1）6-10KV配电装置的出线回路数不超过5回；

（2）35-63KV配电装置的出线回路数不超过3回；

（3）110-220KV配电装置的出线回路数不超过2回。

2、单母分段接线

图1-2单母分段接线图

优点：

（1）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同断引出两个回路由两个电源供电；

（2）当一段母线发生故障，分开母联断路器，自动将故障隔离，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

缺点：

（1）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；

（2）当出现为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；

（3）扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围：

（1）6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时；

（2）35-63KV配电装置出线回路数为4-8回时；

（3）110-220KV配电装置出线回路数为4-8回时。

表1-1单母接线和单母分段接线比较

方案

项目

方案I单母分段

方案II单母接线

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,保证不间

断供电，可靠。

灵活性和可靠性差，当母线或母线隔离开关

故障或检修时，必须断开它所连接的电源，与之相连的所有电力装置在整个检修期间均需停止工作。

此外，在出线断路器检修期间，必须停止该回路的供电。

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。

3．双母线接线

优点：

（1）供电可靠。

通过两组母线隔离开关得到换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电一组母线故障后，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。

向双母线的任何一个方向扩建，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。

当有双架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母分段那样导致出线交叉跨越；

（4）便于试验。

当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路断开，单独接至一组母线上。

图1-3双母线接线图

缺点：

（1）增加一组母线时每回路就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；

（3）当馈出线断路器或线路侧隔离开关故障时停止对用户供电。

适用范围：

当出线回路数和母线上的电源较多、输送和穿越功率较大、母线故障后要求迅速恢复供电、母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电、系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下：

（1）6～10KV配电装置，当短路电流较大、出线需要带电抗器时；

（2）35～63KV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；

（3）110～220KV配电装置出线回路数为5回及以上时；或当110～220KV配电装置在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时。

表1-2单母分段接线和双母接线比较

方案

项目

方案I单母分段

方案II双母接线

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,

保证不间断供电，可靠。

供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条回路和与此隔离开关相连的该组母线，

其它回路均可通过另外一组母线继续运行。

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。

调度灵活，各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某

一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。

4．带旁路母线的单母线分段接线

图1-4带旁路母线的单母线分段接线图

当检修短路器时，将迫使用户停电。

尤其是电压为35KV以上的线路输入电功率较大，短路器检修需要时间较长，会带来较大的经济损失，为此可增设旁路母线，可以保证重要用户的供电。

适用范围：

当110KV出现在6回及以上时，220KV在4回及以上时，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线，在不允许停电检修断路器的殊殊场合下设置旁路母线。

1.2主接线的设计步骤

电气主接线的具体设计步骤如下：

1．分析原始资料

（1）本工程情况；