某110kv变电站电气一次设计_secret

毕业设计(论文)二○○八年九月1目录摘要……………………………………………………………………（3）概述…………………………………………………………………（4）第一章电气主接线…………………………………………………（6）1．1110kv电气主接线…………………………………………（7）1．235kv电气主接线…………………………………………（9）1．310kv电气主接线…………………………………………（11）1．4站用变接线……………………………………………（13）第二章负荷计算及变压器选择…………………………………（14）2．1负荷计算…………………………………………………（14）2．2主变台数、容量和型式的确定……………………………（16）2．3站用变台数、容量和型式的确定…………………………（18）第三章最大持续工作电流及短路电流的计算…………………（19）3．1各回路最大持续工作电流…………………………………（19）3．2短路电流计算点的确定和短路电流计算结果…………（20）第四章主要电气设备选择………………………………………（21）4.1高压断路器的选择…………………………………………（23）4．2隔离开关的选择……………………………………………（28）4．3电流互感器的选择…………………………………………（29）4．4电压互感器的选择…………………………………………（32）4．5绝缘子和穿墙套管的选择…………………………………（34）24.6母线导体的选择……………………………………………（36）4.7避雷器的选择………………………………………………（37）4.8电抗器的选择………………………………………………（39）4.9高压熔断器的选择…………………………………………（41）4.10接地刀闸的选择……………………………………………（42）附录I设计计算书………………………………………………………（43）附录II电气主接线图……………………………………………………（50）10kv配电装置配电图…………………………………………（52）参考文献…………………………………………………………（53）3摘要本文根据系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后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，35kV，10kV以及站用电的主接线，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，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了110kV电气一次部分的设计。4概述1、待设计变电所地位及作用按照先行的原则，依据远期负荷发展，决定在本区兴建1中型110kV变电所。该变电所建成后，主要对本区用户供电为主，尤其对本地区大用户进行供电。改善提高供电水平。同时和其他地区变电所联成环网，提高了本地供电质量和可靠性。北110kV出线2回35kV出线60回10kV线路8回2、变电站负荷情况及所址概况本变电站的电压等级为110/35/10。变电站由两个系统供电，待设计变电站～～5系统S1为2500MVA，容抗为0.38,系统S2为40MVA，容抗为0.45.线路1为30KM,线路2为20KM,线路3为25KM。该地区自然条件：年最高气温40摄氏度，年最底气温-30摄氏度，年平均气温20摄氏度。出线方向110kV向北，35kV向西，10kV向东。所址概括，石家庄，面积为100×100平方米，本地区无污秽，土壤电阻率400Ω.cm。本论文主要通过分析上述负荷资料，以及通过负荷计算，最大持续工作电流及短路计算，对变电站进行了设备选型和主接线选择，进而完成了变电站一次部分设计。6第一章电气主接线设计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、变电站主接线必须满足以下基本要求。1运行的可靠性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经济上合理性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。75、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。主接线的设计3.1原始资料分析:本发电厂除了与电力系统连接外，还通过110kV及10kV电压向地方负荷供电。本所有三个电压等级，110kV、35kV、10kV。220kV侧通过两回进线与系统相连，110kV侧共有４线，Smax=1８０kVA,带有重要负荷；10kV共６出线，Pmax=1６MW，功率因数为0.85，没有重要负荷。3.2方案的拟订:主接线应通过原始资料分析结合实际情况来设计，主接线的设计还应该满足可靠性、灵活性、经济性。通过查阅设计手册，对各电压等级可有如下接线形式:3.2.1对220kV当可靠性要求高时可采用双母线带旁路形式，只有２回路供电还可以采用双母线形式．或可采用单母线分段形式；3.2.2对110kV对于本系统有四条出线并带重要负荷，一般采用单母线分段或双母线供电，可以采用双母线带旁路．3.2.3对10kV根据本厂的可靠性选择一般可以采用单母线分段或双母线供电及双母线带旁路。通过几个电压等级的可能接线形式，我对本发电厂的主接线初定三个方案（见表2-1）方案一：220kV单母线分段110kV双母线10kV单母线分段方案二：220kV双母线带旁路110kV单母线分段10kV双母线方案三：220kV双母线110kV双母线带旁路10kV双母线带旁路8三个方案的比较如下：图3-1电气主接线方案一1#发电机1＃主变2＃主变2#发电机至10kV母线至10kV母线1#发电机1＃主变2＃主变2#发电机至10kV母线至10kV母线9图3-2电气主接线方案二图3-3电气主接线方案三表3-1主接线方案的对比方案一方案二方案三比较结果可靠性1．220kV侧采用单母线分段可靠性较高。2．111．220kV侧采用双母线带旁路的可靠性将进一步提高。2．110kV侧1．220kV侧母线采用双母线的可靠性略高于方案一但不如方案二。方案三略优于方案一、方案二。发电机发电机主变主变母线母线旁路母线旁路母线母线母线母线母线100kV侧采用双母线的接线形式，保证了重要负荷的供电。3．10kV采用单母线分段的可靠性较高。采用单母线分段的接线形式，保证了重要负荷的供电。3．10kV采用双母线供电的可靠性比单母线分段更高。2．110kV侧双母线带旁路保证无论检修任何设备，都能保证对重要负荷的供电。3．10kV双母线带旁路的可靠性要比方案一、二要高。灵活性1．220kV侧采用单母线分段检修及维护时倒闸操作较为简单方便。2．110kV侧采用双母线的接线形式，可靠性提高但倒闸操作较为复杂。3．10kV采用单母线分段的倒闸操作较为简单，但不能保证运行的可靠性。1．220kV侧采用双母线带旁路的检修及维护时倒闸操作较复杂但可靠性大大提高。2．110kV侧采用单母线分段的接线形式，可靠性降低但倒闸操作较为简单。3．10kV侧采用双母线供电的操作较为复杂，但可靠性较高。1．220kV侧母线采用双母线的检修及维护时的倒闸操作比较复杂，但可靠性不如方案二。2．110kV侧双母线带旁路的接线形式，可靠性大大提高但倒闸操作很复杂。3．10kV侧双母线带旁路的检修维护时的倒闸操作复杂但可靠性大大提高。方案二大于方案一及方案三。经济性通过接线形式分析，方案一所用断路器隔离开关等设由于方案二的220kV、10kV侧均采用双母线接线，所用的断路器和隔离开关较方案三的可靠性要远远高于前二个方案，但它的倒闸操作及经济性要不如前方案二略差于方案一，但要比方案三经济。11备较少，较经济，但可靠性及灵活性较差。多，不太经济，但大大提高了可靠性及灵活性。二个方案。而且大大增加了断路器及隔离开关，增加了投资。综上所述，方案二在总体上优于方案一和方案三，故选用方案二为本发电厂的主接线形式。3.3主接线简图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Ⅱ段母线Ⅰ段母线主变＃主变Ⅱ段母线Ⅰ段母线母线母线发电机发电机12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，如图1.1及图1.2所示。图1.1单母线分段带旁母接线图1.2双母线带旁路母线接线对图1.1及图1.2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方案Ⅰ方案Ⅱ①简单清晰、操①运行可靠、运13技术作方便、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（可靠性、灵活性）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14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（35kV～60kV出线多为双回路，有可能停电检修断路器，且检修时间短，约为2～3天。）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。如图1.3及图1.4所示。图1.3单母线分段带旁母接线图1.4双母线接线对图1.3及图1.4所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较。见表1-2表1-2主接线方案比较15项目方案方案Ⅰ单方案Ⅱ双技术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。上述两种方案如图1.5及图1.6所示。16图1.5单母线分段接线图1.6双母线