110kV降压变电所一次侧电气部分设计

鲁东大学毕业设计1110kV降压变电所一次侧电气部分设计XXX（电子与电气工程学院电气工程及其自动化2006级1班062312323）摘要：本文阐述了一座110kv降压变电所一次侧电气部分的设计方案。先通过分析原始资料确定主变压器的选择，在对技术方面进行比较后制定出主接线方案；然后，选取短路点，并对各短路点进行短路电流计算；最后，按各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行了电气设备的选择和校验。关键词：110kv；变电所；电气主接线；短路电流；电气设备选择TheOneSideDesignof110KVElectricalTransformerSubstationLiuHui(Lctronicandelectricalengineeringinstitute，ElectricalEngineeringandItsAutomation，Class1Grade2006，062312323)Abstract:Aprogramforthedesignofthebuildingofa110KVstep-downtransformersubstationisdescribedinthispaper.Firstly,throughtheanalysisofrawdatathemainformoftransformerisdetermined.Afterthecomparisonbetweeneconomyandtechnology，theoptimalprogramformainwiringisdesigned.Secondly,selectthedifferentpointsofshort-circuitandcalculatethecurrentoftheseshort-circuitpoints.Finally，accordingtotheratedvoltageandthemaximumpersistentcurrent,thechoiceofequipmentandcalibrationarecompleted.KeyWords:110KV;transformersubstation;electricmainwiring;short-circuitcurrent;theselectionofelectricequipment1引言电力系统中，发电厂将天然的一次能源转变成电能，向远方的电力用户送电，为了减小输电线路上的电能损耗及线路阻抗压降，需要将电压升高；为了满足电力用户安全的需要，又要将电压降低，并分配给各个用户，这就需要能升高和降低电压，并能分配电能的变电所。所以变电所是电力系统中通过其变换电压、接受和分配电能的电工装置，它是联系发电厂和电力用户的中间环节，同时通过变电所将各电压等级的电网联系起来，变电所的作用是变换电压，传输和分配电能。变电所由电力变压器、配电装置、二次系统及必要的附属设备组成。实现变电的场所称为变电站，其主要设备有变压器、开关设备（断路器和隔离开关）、避雷器、互感器等一次设备和继电保护、通信设施等二次设备。变电站起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电站的设备还有汇集电流的母线、仪表和防雷保护装置、等，有的变电站还有无功补偿设备。鲁东大学毕业设计2本变电所配电装置采用普通中型配电装置，均采用断路器单列布置，将隔离开关放置母线下，使与另一级隔离开关电气距离增大，缩短配电装置的纵向距离。主变压器中性点及出线均装设避雷器，中性点经隔离开关直接接地。本次设计是以我国现行的有关规范规程等技术标准为依据，所进行的是一次部分初步设计。2原始资料1)建设规模本所安装两台主变压器，一期一次完成，电压等级110/35/10kv。2)各侧进出线情况110kv侧出线2回，一次完成；35kv侧本期5回，最终6回；10kv侧本期10回，最终16回；3)各侧负荷情况110kv侧有2回出线供给远方大型冶炼厂，容量为60MVA；35kv侧每回按10MVA考虑，一、二类负荷占50%；10kv侧总负荷20MVA，最大一回出线为5MVA，其中一、二类负荷占30%；4)各侧cosΦ及maxT110kv侧cosΦ=0.8maxT=4800h35kv侧cosΦ=0.85maxT=4500h10kv侧cosΦ=0.85maxT=3500h5)系统情况本所经2回110kv线路与系统相连，系统为无穷大系统，距本所50km，线路阻抗LX=0.4Ω/km。待设计变电所图2—1系统图6)设计任务鲁东大学毕业设计3本设计只作电气初步设计，不作施工设计。设计内容包括：①主变压器选择；②确定电气主接线方案；③确定电气布置方案；④短路电流；⑤主要电气设备及导线选择和校验；⑥防雷和接地设计。3主变压器容量、台数及型号的选择3.1概述在各电压等级的变电所中，变压器是主要的电气设备之一，担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间的交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况。必须要根据电力系统5-10年发展规划综合分析，合理选择，否则将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大了占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选的过小，可能使变压器长期过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。选择主变压器的台数及容量时还要考虑到变电所以后的扩建情况[1]。3.2主变压器台数的选择为了保证供电的可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。再考虑到两台主变同时发生故障的机率较小，适用于远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。对于重要负荷的变电所，应考虑当一台停运时其余变压器容量负荷能力在允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。3.3主变压器相数的选择当不受运输条件限制时，在330kv以下的变电所均应选择三相变压器。而选择主变压器相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。本次设计的变电所选用三相变压器。3.4绕组数的选择在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。鲁东大学毕业设计4在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变压器，分裂变压器以及普通三绕组变压器。普通三绕组变压器在价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需要。又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动，供电可靠性也高。所以本次设计的变电所，选择普通三绕组变压器。3.5.主变调压方式的选择调压方式分为两种，一种为不带电切换，称为无激磁调压，但是调压范围仅在±5%以内，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便。另一种时带负荷切换称为有载调压，调整范围可达30%。由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。3.6.相关计算及选择结果[4]本变电所有两路电源供电，三个电压等级，且有大量一、二级负荷，有以上分析，所以应装设两台三相三绕组变压器。总计算负荷为30S=60+10*6+20=140MVA每台主变压器容量应满足全部负荷70％的需要，并能满足全部一、二类负荷的需要，即NTS≥0.730S=0.7*140=98MVA且SNT≥(60+10*6*50％+20*30％)MVA=96MVA故主变压器容量选为100MVA，选用110KV低损耗三相三绕组有载调压油浸变压器。可选用SSZ9—100000／110型，其额定电压为110±8*1.25％／38.5±2*2.5％／10.5kV，容量比为100／100／50，接线组别为YN，yno，dll，阻抗电压12kU％=10.5，13kU％=17，23kU％=6.5。4电气主接线的选择4.1概述主接线是变电所电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接组成的接收和分配电能的电路，也构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电所鲁东大学毕业设计5本体运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电器设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系。4.2电气主接线的设计原则电气主接线着急得基本原则为：以下达的设计书为依据，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展的方针，严格按照技术规定和标准，结合工程实际的具体特点，准确的掌握原始资料，保证设计方案的可靠性、灵活性和经济性。4.3电气主接线的设计步骤[2]电气主接线的设计是发电厂、变电站整体设计的重要内容之一。电气主接线设计的一般步骤：（1）原始资料分析。在分析原始资料的基础上，各电压等级拟定可采用的数个主接线方案。（2）对拟定的各方案进行技术、经济比较，选出最好的方案。各主接线方案都应该满足系统和用户对供电可靠性的要求，最后确定何种方案，要通过经济比较，选用年运行费用最小的作为最终方案，当然，还要兼顾到今后的扩容和发展。（3）绘制电气主接线图。按工程要求，绘制工程图，图中采用新国标图形符号和文字代号，并将所有设备的型号、主要参数、母线及电缆截面等标注在图上。4.4对主接线设计的基本要求[2]主接线应满足可靠性、灵活性、经济性和发展性等四方面的要求。（1）可靠性。为了向用户供应持续、优质的电力，主接线首先必须满足这一可靠性的要求。主接线的可靠性的衡量标准是运行实践，要充分地做好调研工作，力求避免决策失误，鉴于进行可靠性的定量计算分析的基础数据不完善的情况，充分地做好调查研究工作显得尤为重要。为了提高主接线的可靠性，选用运行可靠性高的设备是条捷径，这就要兼顾可靠性和经济性两方面，作出切合实际的决定。（2）灵活性。电气主接线的设计，应当适应在运行、热备用、冷备用和检修等各种方式下的运行要求。在调度时，可以灵活地投入或切除发电机、变压器和线路等元件，合理调配电源和负荷。在检修时，可方便的停运断路器、母线及二次设备，并方便的设置安全设施，不影响电网的正常运行和对其他用户的供电。（3）经济性。方案的经济性主要体现在投资省、占地面积小、电能损耗小三个方面。（4）发展性。主接线可以容易的从初期接线方式过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，完成过渡期的改扩建，且对一次和二次部分的改动工作鲁东大学毕业设计6量最少。4.5主接线方式的选择及确定[3][4][5]电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便、有利于安装和扩建。(1)单母线接线单母线接线虽然具有接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）故障检修时，均需整个配电装置停电。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，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器和容量小、用户对供电要求可靠性要求不高的场所。单母接线适用于：110kv-220kv配电装置的出线回路数不超过两回，35kv-63kv，配电装置的出线回路数不超过3回，6-10kv配电装置的出线回路数不超过5回，才采用单母线接线方式。(2)单母线分段若把单母线分成两段，并在两端之间装设能够分段运行的开关电器，称为单母线分段接线。分段开关一般可选用断路器或隔离开关，其运行方式有并列运行和分段运行两种。1）用隔离开关分段的单母线接线分段运行时，各段相当于单母线不分段状态，任一段母线故障或检修时，仅停止对该段母线所带负荷的供电；当一条电源进线发生故障或检修时，则可经过倒闸操作恢复对全部引出线的供电。并