电气自动化110-35kv变电所设计

单位代码______________学号______________分类号______________密码______________毕业设计(论文)电气自动化110-35kv变电所设计学习中心名称：__________________________专业名称：______机械工程及自动化_____学生姓名：_______李相成_______________指导教师：______________________________年月日2电气自动化110-35kv变电所设计李相成北京航空航天大学3电气自动化110-35kv变电所设计摘要变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，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。这次设计以110kV降压变电所为主要设计对象，分析变电站的原始资料确定变电所的主接线；通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号。根据短路计算的结果，对变电所的一次设备进行了选择和校验。同时完成防雷保护及接地装置方案的设计。关键词:变电所电气主接线；短路电流计算；一次设备；防雷保护-4-目录标题、摘要、关键词--------------------------------------2前言----------------------------------------------------3第一章原始资料分析-------------------------------------41.1本所设计电压等级--------------------------------41.2电源负荷----------------------------------------4第二章电气主接线设计-----------------------------------62.1主接线接线方式----------------------------------62.2电气主接线的选择--------------------------------8第三章所用电的设计-------------------------------------103.1所用电接线一般原则------------------------------103.2所用电接线方式确定------------------------------103.3备用电源自动投入装置----------------------------10第四章短路电流计算-------------------------------------124.1短路计算的目的----------------------------------124.2短路计算过程------------------------------------12第五章继电保护配置-------------------------------------205.1变电所母线保护配置-----------------------------205.2变电所主变保护的配置---------------------------20第六章防雷接地----------------------------------------226.1避雷器的选择-----------------------------------226.2变电所的进线段保护-----------------------------236.3接地装置的设计---------------------------------23致谢----------------------------------------------------27参考文献------------------------------------------------28-5-前言本次设计题目为110KV变电所一次系统设计。此设计任务旨在体现对本专业各科知识的掌握程度，培养对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业学习四年以来的学习结果。此次设计首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，在根据最大持续工作电流及短路计算结果，对设备进行了选型校验，同时考虑到系统发生故障时，必须有相应的保护装置，因此对继电保护做了简要说明。对于来自外部的雷电过电压，则进行了防雷保护和接地装置的设计，最后对整体进行规划布置,从而完成110kV变电所一次系统的设计。第一章原始资料分析1.1本所设计电压等级根据设计任务本次设计的电压等级为：110/35KV1.2电源负荷地理位置情况1、电源分析与本所连接的系统电源共有3个，其中110KV两个，35KV一个。具体情况如下：1）110KV系统变电所该所电源容量(即110KV系统装机总容量)为200MVA(以火电为主)。在该所等电压母线上的短路容量为650MVA，该所与本所的距离为9KM。以一回路与本所-6-连接。2）110KV火电厂该厂距离本所12KM，装有3台机组和两台主变，以一回线路与本所连接，该厂主接线简图如图1.1：图1.1110KV火电厂接线图3）35KV系统变电所该所距本所7.5KM.以一回线路相连接，在该所高压母线上的短路容量为250MVA.。以上3个电源，在正常运行时，主要是由两个110KV级电源来供电给本所。35KV变电所与本所相连的线路传输功率较小，为联络用。当3个电源中的某一电源出故障，不能供电给本所时，系统通过调整运行方式，基本是能满足本所重要负荷的用电，此时35KV变点所可以按合理输送容量供电给本所。2、负荷资料分析1）35KV负荷表1.135KV负荷参数表用户名称容量（MW）距离（KM）备注化工厂3.515Ⅰ类负荷铝厂4.313Ⅰ类负荷水厂1.85Ⅰ类负荷-7-注：35KV用户中，化工厂，铝厂有自备电源2）10KV远期最大负荷3）本变电所自用负荷约为60KVA；4）一些负荷参数的取值：负荷功率因数均取cosφ=0.85，负荷同期率Kt=0.9c，年最大负荷利用小时数Tmax＝4800小时/年，表中所列负荷不包括网损在内，故计算时因考虑网损，此处计算一律取网损率为5%，各电压等级的出线回路数在设计中根据实际需要来决定。各电压等级是否预备用线路请自行考虑决定。第2章电气主接线设计电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分，也是电力构成的重要环节。电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出某种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。2.1主接线接线方式2.1.1单母线接线优点：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，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需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，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。适用范围：35-63KV配电装置出线回路数不超过3回；110-220KV配电装置的出线回路数不超过2回。2.1.2单母线分段接线-8-优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：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。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：35KV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220KV配电装置出线回路数为3-4回时。2.2.3单母分段带旁路母线这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为35-110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。2.2.4桥型接线1、内桥形接线优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：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停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。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。2、外桥形接线优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：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。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。2.2.5双母线接线优点：1）供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时，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。向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的-9-电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。缺点：1）增加一组母线和使每回线路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。适用范围：6-10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；35KV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；110-220KV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110-220KV配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为4回及以上时。2.2.6双母线分段接线双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的。由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题，而较容易实现分阶段的扩建优点。但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。占地面积较大。一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。2.3电气主接线的选择2.3.135kV电气主接线根据资料显示,由于35KV的出线为4回，一类负荷较多，可以初步选择以下两种方案：1）单母分段带旁母接线且分段断路器兼作旁路断路器，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。2）双母接线接线表2.235KV主接线方案比较方案项目方案Ⅰ单母分段带旁母方案Ⅱ双母接线-10-技术①简单清晰、操作方便、易于发展②可靠性、灵活性差①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②扩建时需向两个方向均衡扩建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设备多、配电装置复杂②投资和占地面大虽然方案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。2.3.2110kV电气主接线根据资料显示，由于110KV没有出线只有2回进线，可以初步选择以下两种方案：1）桥行接线,根据资料分析此处应选择内桥接线。2）单母接线。表2.3110KV主接线方案比较经比较两种方案都具有接线简单这一特性。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。可选用投资小的方案Ⅰ。`方案Ⅰ内桥接线方案Ⅱ单母分段技术①接线清晰简单②调度灵活，可靠性不高①简单清晰、操作方便、易于发展②可靠性、灵活性差经济①占地少②使用的断路器少①设备少、投资小-11-第3章所用电的设计变电所的所用电是变电所的重要负荷，因此，在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电所发展规划，妥善解决因建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变