发电厂变电所毕业设计.docx

1、发电厂变电所毕业设计重庆水利电力职业技术学院专科生毕业设计 题目：110kV降压变电站电气部分设计 系 别 电气工程系 专 业 发电厂及电力系统 学 号 XXXXXXXXXX 姓 名 X X X 指导教师 X X X 2011 年4 月 6月摘要 随着工业时代的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电的稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑，本论文设计了一个降压变电站,此变电站有三个电压等级：高压侧电压为110kv,有二回线路；中压侧电压为35kv

2、,有六回出线；其中有四回出线是双回路供电。低压侧电压为10kv,有八回出线,其中有六回是双回路供电。同时对于变电站内的主设备进行合理的选型。本设计选择选择两台SFSZL-31500/110主变压器，其他设备如站用变，断路器，隔离开关，电流互感器，高压熔断器，电压互感器，无功补偿装置和继电保护装置等等也按照具体要求进行选型、设计和配置，力求做到运行可靠，操作简单、方便，经济合理，具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性。使其更加贴合实际，更具现实意义。关键字： 变电站 设计 第一章 电气主接线的设计一、 原始资料分析 本设计的变电站为降压变电站,有三个电压等级：高压侧电压为110kv,有二回线路

3、；中压侧电压为35kv,有六回出线；其中有四回出线是双回路供电。低压侧电压为10kv,有八回出线,其中有六回是双回路供电。从以上资料可知本变电站为配电变电站。二、 主接线的设计配电变电站多为终1 运行的可靠端或分支变电站，降压供给附近用户或一个企业，其接线应尽可能采用断路器数目较少的接线，以节省投资和减少占地面积。随着出线数的不同，可采用桥形、单母分段等。低压侧采用单母线和单母线分段。可按一下几个原则来选：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

4、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

5、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 110KV侧根据原始资料，待设变电站110kv侧有两回线路。按照发电厂电气部分课程设计参考资料规定：在110220kv配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4回时，一般采用分段单母线接线。待设变电所可考虑以下几个方案，并进行经济和技术比较。方案1：采用单母线分段带旁路接线其优缺点：对重要用户可采用从不同母线分段引出双回线供电电源。 当母线发生故障或检修时，仅断开该段电源和变压器，非故障段仍可继续工作，但需限制一部分用户的供电。 单母线分段任一回路断

6、路器检修时，该回路必须停止工作。 单母线分段便于过渡为双母线接线。 采用的开关、刀闸较多，某一开关检修时，对有穿越电流的环网线路有影响。 6开关检修时，可用旁路代路运行，无需停电。 7易于扩建，利于以后规划。方案2：采用内桥接线其优缺点：两台断路器1DL和2DL接在电源出线上，线路的切除和投入是比较方便。 当线路发生故障时，仅故障线路的断路器断开，其它回路仍可继续工作。 当变压器故障时，如变压器1B故障，与变压器1B连接的两台断路器1DL和3DL都将断开，当切除和投入变压器时，操作也比较复杂。 较容易影响有穿越功率的环网系统，内桥接线适用于故障较多的长线路，且变压器不需要经常切换运行方式的变电

7、所。方案3：采用外桥接线其优缺点：当变压器发生故障或运行中需要切除时，只断开本回路的断路器即可。 当线路故障时，例如引出线1X故障，断路器1DL和3DL都将断开，因而变压器1B也被切除。 外桥接线适用于线路较短、变压器按经济运行需要经常切换且有穿越性功率经过的变电所。以上三个方案所需110KV断路器和隔离开关数量：方案比较单母线分段接线内桥式接线外桥式接线断路器台数533隔离开关组数1686经以上三种方案的分析比较： 方案1虽然所用设备多，不经济，（单母线分段带旁路接线）但当任一回路的断路器检修时，该电站无需停电，对有重要负荷的地方有重要意义。 方案2（内桥式接线）虽然所用设备少、节省投资，但

8、以后扩建最终发展为单母线分段或双母线接线方式，且继电保护装置整定有点复杂。 方案3（外桥式接线）虽然具有使用设备最少，且装置简单清晰和建造费用低等优点。但变压器随经济运行的要求需经常切换，当电网有穿越功率流经本站时比较适宜。由于110kv只有2条进线，出于经济考虑，综合以上各个方案优缺点，决定采用单母分段带旁路接线方式.210KV侧(8回出线) 分析：6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时，一般采用单母线分段接线220KV及以下的变电所，供应当地负荷的6-10KV配电装置，由于采用了制造厂制造的成套开关柜，地区电网成环的运行检修水平迅速提高，采用单母分段接线一般均能满足运行需求。（出线回

9、路数增多时，单母线供电不够可靠）3 35KV 侧（6回出线） 35kv送出六回线路,可采用单母线接线或单母线分段接线方式。但单母线接线方式只适用于6220kv系统中只有一台发电机或一台主变压器的发电厂或变电所。一般主变不少于2台，故选用单母分段带旁路接线方式。主接线 由以上分析比较，可得变电站的主接线方案为：110KV采用单母分段带旁路接线方式，10KV采用单母分段接线，35KV采用单母分段带旁路接线方式。三种方案粗略的经济性比较： 由于设备选型未定，只能选定某一典型的设备的参考价格进行计算，同时忽略一些投资比较小的，还有投资相对固定的，诸如基建，直流系统，控制系统及其他设备。第一种方案：11

10、0kV单母分段带旁路，35kV单母分段带旁路，10kV单母分段110kV项目单位数量设备费安装费SF6断路器台5.002560009057.48 110kV隔离开关组16.00240004410.53 110kV电流互感器台5.00220001013.32 110kV避雷器组4.00660002656.6 110kV软母线跨3.002374.14 10kV进线断路柜台2.001193003711.72 母联隔离柜台2.00699003711.72 母线设备柜台2.00285001782.64 馈线柜台8.00530003711.72 电容保护柜台2.00510003711.72 站用变保护柜台

11、2.00510003711.72 站用变柜(空柜)台2.00170001782.64 封闭母线桥三相米10.005000.00394.08 穿墙套管个6.002000.00236.59 35kV SF6断路器35kV台9.001500009057.48 隔离开关35kV组20.00315001058.17 电流互感器35kV台9.0038000706.31 电压互感器35kV台3.006000749.51 第二种方案：110kV内桥接法，35kV单母分段，10kV单母分段110kV 项目单位数量设备费安装费SF6断路器台3.002560009057.48 110kV隔离开关组8.0024000

12、4410.53 110kV电流互感器台3.00220001013.32 110kV避雷器组4.00660002656.6 35kV SF6断路器35kV台9.01500009057.48 隔离开关35kV组18.0315001058.17 电流互感器35kV台9.0038000706.31 电压互感器35kV台3.006000749.51 10kV方案同第一种方案第三种方案：110kV外桥接法，35kV单母分段，10kV单母分段110kV 项目单位数量设备费安装费SF6断路器台3.002560009057.48 110kV隔离开关组6.00240004410.53 110kV电流互感器台3.0

13、0220001013.32 110kV避雷器组4.00660002656.6 35kV设备同第二种方案10kV方案同第一种方案主变的费用为2*26000005200000第一种方案算得其投资为：5200000+2176671.3+2451286.04+1231278.4211059235.76元第二种方案算得其投资为：5200000+1366123.04+2386169.7+1231278.4210183571.16元第三种方案算得其投资为：5200000+1309301.98+2386169.7+1231278.4210126750.54元可知总投资方面三种方案相差不是很大，出于可靠性及以后

14、的扩建的可能性，采用第一种方案四、 变电站主变压器的选择1、容量选择 按变电所所建成510年的规划选择并适当考虑远期1020年的发展，对城郊变与城郊规划结合。 根据变电所负荷性质和电网结构来确定，对有重要的负荷的变电所应考虑一台主变停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内能保证用户12级负荷。对于一般性变电所，当一台主变停运后嗣，期于主变应保证全部负荷的70%80%。Se (0.70.8)Smax (0.70.8)Smax=(0.70.8)*37.72=26.4030.18MVA同级电压的单台降压变压器容量级别不宜太多，应从全网出发，推行标准化系统化。2、台数确定 对大城市郊区的依次

15、变电所在中低压构成环网的情况下装两台。 对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所应考虑装三台的可能。 对规划只装两台主变的变电所其主变基础按大于主变容量的12级设计以便主变发展时更换。 根据以上准则和现有的条件确定选用2台主变为宜。选择的条件2SeSjs(MVA) n=2 根据容量计算，选择两台SFSZL-31500/110变压器选择结果及参数型号容量（kva）连接组别P0（kw）Ue(kv)SFSL-31500/11031500Yn/Yn/D11 38.4高中低110 38.5 10.5，五、 变电站运行方式的确定该站正常运行方式： 110kV、35kV、10kV母线分段开关（在下面选择

16、设备都以该方式下出现的最大短路电流来选择）在合闸位置，#1、#2主变变高、变中中性点只投#1主变，#2主变变高中性点在断开位置。第二章短路电流的计算 根据变电所电气主接线做出等值电路，采用标么值计算，取Sb=1000MVA，Vb=Vav，Ib=Sb/ Vb。 为了选择各级电压的设备，选取两短路点d1、d2进行短路计算，计算过程见计算书，结果如下表：短路点Vn(KV)运行方式暂态短路电流I(KA)冲击电流ich(KA)全电流有效值Ich(KA)短路容量Sd(MVA)D1110kV最大7.1718.2810.901429D235kV最大2.56.383.8160D310kV最大23.6460.28

17、35.93422第三章 电器设备选择 正确地选择电器是使电器主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。 尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电器要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。电器主要选择项目汇总表设备名称一般选择项目特殊选择项目额定电压额定电流热稳定动稳定断路器， 隔离开关电流互感器高压熔断器；选择性电压互感器以下各节列出了各种电器设备选择结果，其计算过程详

18、见计算书。一、 断路器选择： 据能源部导体和电器选择设计技术规程，对主电路所有电气设备进行选择和校验，各级电压的断路器的选择成果见表型号设备参数计算数据安装地点台数LW-126/T4000-40126110 变压器110KV侧，母联及出线54000173.6407.1710018.28640063.75型号设备参数计算数据安装地点台数LW8-35353535KV主变回路，母联及出线91600545.6252.5636.3825007.88型号设备参数计算数据安装地点台数ZN98121010KV 出线回路81250103.831.523.648060.283969706.94型号设备参数计算数据

19、安装地点台数ZN63121010KV主变回路及母联340001909.594023.6410060.286400706.94二、 隔离开关的选择 选择隔离开关的方法和要求与选择断路器相同，为了使所选择的隔离开关符合要求，又使计算方便，各断路器两侧的隔离开关，原则上按断路器计算数据进行选择。隔离开关选择表： 型号设备参数计算数据安装地点台数GW4-110/1000110110变压器110KV侧及母联两侧161000173.68018.282246.7663.75型号设备参数计算数据安装地点台数GW4-35/1000353535KV主变回路及母联两侧281000545.60806.382246.7

20、67.88型号设备参数计算数据安装地点台数KYN27-12/180121010KV主变、分段开关及馈线1140001909.59810060.286400706.94三、电流互感器的选择： 电流互感器的配置原则： 1、为了满足测量和保护装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。对于中性点直接接地系统，一般按三相配置；对于中性点非直接接地系统，依照具体情况（如符合是否对称、保护灵敏度是否满足等）按二相或三相配置。 2、对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。例如：若有两组电流互感器，且位置允许时，应设在断路器两侧，

21、使断路器处于交叉保护范围之中。 3、为了防止支持式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。 4、为了减轻内部故障时发电机的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器已装在发电机中性点测。根据以上配置原则和电流互感器选择条件和校验标准选出电流互感器如下：安装地点型 号额定电流比1S热稳定倍数Kt动稳定倍数Kdw主变110KV侧LCWDL-1102*600/575135主变35KV侧LCWDL-352*300/575135主变10KV侧LAJ-103000/5509

22、010KV馈线LAJ-103000/55090四、电压互感器的选择： 各电压互感器除供给测量仪表和继电保护外，另有辅助绕组，供给保护及绝缘监察装置用。电压互感器的配置原则如下： 1、母线 除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置。 2、线路 35KV级以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸，装有一台单相电压互感器。 3、发电机 一般装23组电压互感器。一组（三只单相、双绕组）供自动调节励磁装置。另一组供测量仪表、同步和保护装置使用，该互感器采用三相五柱式或三只单相接地专用互感器，其开口三角形供发电机在未并列之前检查是否

23、接地之用。当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表使用。5万KW级以上发电机中性点常接有单相电压互感器，用于100%定子接地保护。 4、变压器 变压器低压侧有时为了满足同步或继电保护的要求，设有一组电压互感器。根据以上配置原则和电压互感器选择和校验条件选出电压互感器如下：安 装 地 点型 号数 量额 定 变 比最 大 容 量(VA)110KV母线TYD110/ 0.005H610000/100/100/3120035KV母线 JDJJ-35610000/100/100/3120010KV母线JSJW-10210000/100/100/3960五、 熔断器选择： 由于1

24、10KV和35KV侧电压互感器的电压等级很高，不宜装设熔断器，下面对10KV侧熔断器进行选择。由于PT一次绕组电流很小，故熔断器只需按额定电压和开断电流进行选择。即： 选择结果如下表：安 装 地 点型 号额定电压（KV）额定电流（A）最大开断电流（KA）断流容量（MVA）10KV电压互感器RN210/0.5100.5851000六、 无功补偿装置 由于负荷的变化明显，波动性大，对线路末端的用户极为不利，特别在负荷高峰期电压太低，在低谷期电压有明显偏高，使电压质量下降，站内的调压装置有有载调压装置，但单纯地依靠有载调压进行调压效果也不是很理想，尤其在出线无功缺额，功率因数较低的情况下。再者频繁调

25、节有载调压对该装置的寿命影响很大。考虑到上述因素，在10kV母线处加装几组电容进行无功补偿。根据电容容量的选择原则： 6.3MVar9.45MVar（功率因数偏低时用30）选用型号为 的电容器额定电压： 10额定容量：334组数： （考虑站端功率因数为0.85）取28组别接法：采用星型接法，每段母线各带14组电容器七、 避雷器选择： 根据避雷器配置原则，配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器；变压器中心点接地必须装设避雷器，并应接在变压器与断路器之间；110、35KV线路侧一般不装设避雷器。 本工程采用110KV、35KV配电装置构架上设避雷针；10KV配电装置设独立避雷针进行直接雷保护。 为

26、了防止反击，主变构架上不设置避雷针。 采用避雷器来防止雷电侵入波对电器设备绝缘造成危害。避雷器的选择，考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于碳化硅避雷器（磁吹避雷器），且没有串联间隙，保护特性好，没有工频续流、灭弧等问题，所以本工程110KV和35KV系统中，采用氧化锌避雷器。 由于金属氧化物避雷器没有串联间隙，正常工频相电压要长期施加在金属氧化物电阻片上，为了保证使用寿命，长期施加于避雷器上的运行电压不可超过避雷器允许的持续运行电压。避雷器选择情况见下表：型 号安装地点额定电压（KV）灭弧电压（KV）工频放电电压（KV）冲击放电电压（KV）不大于不小于不大于FCZ-110110KV侧110

27、126255290365FZ-3535KV侧354184104148FZ-110J变压器110KV中性点110100224268364FZ-40变压器35KV中性点405098121154FZ-1010KV母线1012.7263145FS-1010KV出线1012.7263145第4章导体、电缆、绝缘子和套管的选择一、 母线导体的选择 目前常用的导体有硬导体和软导体，硬导体形式有矩形、槽形和管形。各种导体的特点 ： 矩形导体：散热条件较好，便于固定和连接，但集肤效应大，因此，单条矩形导体最好不超过1250mm2，当工作电流超过最大截面单条导体允许载流量时，可将2-4条矩形导体并列使用。矩形导体一般只用于35KV以下，电流4000A及以下的配电装置中。槽形导体：机械强度好，载流量大，