【正文】 某110kV變電站電氣主接線設計方案第1章 引 言 畢業(yè)設計目的意義畢業(yè)設計是完成教學計劃、實現(xiàn)培養(yǎng)目標的一個重要教學環(huán)節(jié)，是全面運用所學基礎理論、專業(yè)知識和基本技能，對實際問題進行設計的綜合訓練，是培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)和工程實踐能力的教育過程。對學生的思想品德、工作態(tài)度、工作作風和獨立工作能力具有深遠的影響。畢業(yè)設計的目的、意義是：（1）鞏固和擴大所學的專業(yè)理論知識，并在畢業(yè)設計的實踐中得以靈活運用；（2）學習和掌握變電所電氣部分設計的基本方法，樹立正確的設計思想；（3）培養(yǎng)獨立分析和解決實際問題的工作能力及解決實際工程設計的基本技能；（4）學習查閱有關設計手冊、規(guī)范及其他參考資料的技能。選擇題目后，先認真審題，然后根據(jù)題目的要求，將《電力工程設計手冊》[1]及以前的專業(yè)課書籍相關內(nèi)容再次閱讀一遍。第一步，擬定初步的主接線圖，列出可能的主接線形式進行比較，最后確定兩個可能的主接線形式比較，最終確定方案。第二步，經(jīng)過計算，然后主變壓器和廠用變壓器。第三步，短路計算和做短路計算結(jié)果表。第四步，導體和設備的選擇及校驗，做設備清冊。第五步，繼電保護、配電設備和防雷接地的布置。通過這次設計將理論與實踐相結(jié)合，更好的理解電氣一次部分的設計原理。通過畢業(yè)設計應達到以下要求：熟悉國家能源開發(fā)的方針政策和有關技術規(guī)程、規(guī)定等；樹立設計必須安全、可靠、經(jīng)濟的觀點；鞏固并充實所學基礎理論和專業(yè)知識，能夠靈活應用，解決問題；初步掌握電氣工程專業(yè)的設計流程和方法。在指導老師的幫助下，完成工程設計。繪圖等相關設計任務，培養(yǎng)嚴肅、認真、實事求是和刻苦鉆研的作風。1第2章 原始資料分析本次的設計任務是：設計一座110/35/10kV終端變電所的電氣主接線和配電裝置、防雷接地、繼電保護的配置規(guī)劃。設計的重點是對變電所電氣主接線的擬定及配電裝置的布置。設計內(nèi)容包括：電氣主接線方案的設計；短路計算；導體、設備選型；設計防雷保護和接地裝置；繼電保護的配置規(guī)劃；按設計方案繪制電氣一次主接線圖；寫設計說明書。設計已知的基本條件：設計一座110/35/10kV終端變電所，110kV部分有 110kV進出線2回，電源距離46公里，系統(tǒng)容量5800MVA，最大利用小時5800h，%。10kV部分有出線18回，供電距離52公里，供電負荷165MW。35kV部分，出線6回，供電距離23公里，供電負荷41MW，其中有一回電纜供電。設計自然條件：變電所在地海拔1100 米，本地區(qū)污穢等級2級，最高氣溫310C，最低氣溫50C，平均氣溫150C，最大風速 3m/s，其他條件不限。3第3章 變電站電氣主接線設計 電氣主接線設計概述電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設計的首要部分，是構成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié),代表了發(fā)電廠或變電所電氣部分的主體結(jié)構，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構的重要組成部分，直接影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、靈活性，并對電氣的選擇，配電裝置的布置，繼電保護，自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關系。因此，主接線的正確合理設計,必須綜合處理各個方面的因素，經(jīng)過技術、經(jīng)濟論證比較后方可確定。對電氣主接線的基本要求包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三方面。基本原則是以設計任務書為依據(jù),以國家經(jīng)濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際情況,在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行、維 護方便，盡可能地節(jié)省投資，就地取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。 電氣主接線的初步方案選擇設計一、110kV 側(cè)主接線選擇110kV側(cè)進線4回，出線2回，共有進出線6回。單母線分段接線：優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可從不同段進行供電；任意一段母線故障時，可保證正常母線不間斷供電。缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都在檢修期內(nèi)停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。擴建時需向兩個方向均衡擴建。適用范圍：10～110kV配電裝置出線回路數(shù)為3～4回，不適本站。雙分母線接線：優(yōu)點：供電可靠，檢修母線及工作母線發(fā)生故障時，能利用備用母線正常工作；調(diào)度靈活，能適應系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化需要；擴建方便；便于試驗。缺點：增加一組母線每回路就需 增加母線隔離開關；母線故障或檢修時，容易誤操作；出線斷路器檢修時，線路無法供電。適用范圍：10～110kV配電裝置出線回路數(shù)為5回及以上時，或當10～110kV配電裝置，在系統(tǒng)中居于重要地位，出線回路為4回及以上，適用于本站，但可靠性差。雙母線帶旁路接線：優(yōu)點：具有雙母線接線的各種優(yōu)點；檢修出線斷路器時，能夠正常供電。缺點：投資增加。適用范圍：110kV出線在6回及以上，110kV出線在4回及以上，適用于本站，滿足供電可靠性。二、110kV側(cè)主接線選擇110kV側(cè)進線4回，出線2回，共有進出線6回。單母線分段接線：優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可從不同段進行供電；任意一段母線故障時，可保證正常母線不間斷供電。缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都在檢修期內(nèi)停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。擴建時需向兩個方向均衡擴建。適用范圍：10～110kV配電裝置出線回路數(shù)為3～4回，不適本站。雙分母線接線：優(yōu)點：供電可靠，檢修母線及工作母線發(fā)生故障時，能利用用母線正常工作；調(diào)度靈活，能適應系統(tǒng)中各種運 行方式調(diào)度和潮流變化需要；擴建方便；便于試驗。缺點：增加一組母線每回路就需增加母線隔離開關；母線故障或檢修時，容易誤操作；出線斷路器檢修時，線路無法供電。適用范圍：10～110kV配電裝置出線回路數(shù)為5回及以上時，或當10～110kV配電裝置，在系統(tǒng)中居于重要地位，出線回路為4回及以上，適用于本站，但可靠性差。雙母線帶旁路接線：優(yōu)點：具有雙母線接線的各種優(yōu)點；檢修出線斷路器時，能夠正常供電。缺點：投資增加。適用范圍：110kV出線在6回及以上，110kV出線在4回及以上，適用于本站，滿足供電可靠性。三、35kV側(cè)主接線選擇35kV側(cè)出線6回，供電負荷41MW。單母線接線：優(yōu)點：接線簡單清晰，設備少，操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置。缺點：不夠靈活可靠，母線任一元件故障或檢修均需使整個配電裝置停電。適用范圍：35～63kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回，不適應本站。單母線分段接線：優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可從不同段進行供電；任意一段母線故障時，可保證正常母線不間斷供電。缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都在檢修期內(nèi)停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉。適用范圍：35～63kV配電裝置的出線回路為4～8回時。適用于本站，但可靠性較差，擴建困難。雙母線接線優(yōu)點：供電可靠，檢修母線及工作母線發(fā)生故障時，能利用備用母線正常工作；調(diào)度靈活，能適應系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化需要； 擴建方便；便于試驗。缺點：增加一組母線每回路就需增加母線隔離開關；母線故障或檢修時，容易誤操作；出線斷路器檢修時，線路無法供電，適用于本站。四、初步方案的選定110kV 側(cè)接線：方案Ⅰ：雙母帶旁路接線這種接線增加了旁母、旁路斷路器、旁路隔離開關等，雖然增加投資成本，但供電可靠性提高，出線斷路器故障或檢修時，保證了對該站供電，同時保證了穿越功率對外輸送。方案Ⅱ：雙母線接線，根據(jù)《電力工程電氣設計手冊》[1],10kV至110kV配電裝置出線回路數(shù)5回或者以上必須選擇雙母線接線規(guī)定。而本站110kV側(cè)有出線6回，但出線斷路器檢修或故障時，該回路必須停電。110kV側(cè)接線：方案Ⅰ：雙母帶旁路接線，這種接線增加了旁母、旁路斷路器、旁路隔離開關等，雖然增加投資成本，但供電可靠性提高，出線斷路器故障或檢修時，保證了對該站供電，同時保證了穿越功率對外輸送。方案Ⅱ：雙母分段線接線，據(jù)《電力工程電氣設計手冊》[1],10kV至110kV配電裝置出線回路數(shù)5回或者以上必須選擇雙母線接線規(guī)定。而本110kV側(cè)有出線6回，但出線斷路器檢修或故障時，該回路必須停電。35kV側(cè)接線：方案Ⅰ：雙母線接線，據(jù)《電力工程電氣設計手冊》[1],35kV至63k配電裝置出線回路數(shù)超過8回，或連接電源較多，負荷較大時，選擇雙母線接線規(guī)定。但出線斷路器檢修或故障時，該回路必須停電。而本站35kV側(cè)有出線6回，供電負荷41MW，且35kV斷路器檢修時間較短，故選擇雙母線接線。方案Ⅰ與方案Ⅱ相同。10kV側(cè)接線：方案Ⅰ：單母線分段接線，據(jù)《電力工程電氣設計手冊》，6kV至10kV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上，選用單母線分段接線的規(guī)定。本站10kV共有出線18回，為提高供電可靠性，在選擇10kV出線斷路器時，用性能較好的空氣斷路器開關，所以選擇單母線分段接線。方案Ⅰ與方案Ⅱ相同。初步方案主接線一110kV側(cè)：雙母線帶旁路接線10kV側(cè)：單母線分段接線35kV側(cè)：雙母線接線初步方案主接線二110kV側(cè)：雙母線分段接線10kV側(cè)：單母線分段接線35kV側(cè)：雙母線接線所以比較得到最優(yōu)接線方案為方案主接線一。 電氣主接線的經(jīng)濟與技術比較 技術比較對于110kV側(cè)，由于負荷供電要求高，為了保證供電的可靠性和靈活性所以選擇內(nèi)橋形接線形式。對于35kV電壓側(cè)，供電可靠性要求很高，同時全部采用雙回線供電，為滿足供電的可靠性和靈活性，應選擇單母分段接線形式。 經(jīng)濟比較對整個方案的分析可知，在配電裝置的綜合投資，包括控制設備，電纜，母線及土建費用上，在運行靈活性上35kV、10kV側(cè)單母線形接線比雙母線接線有很大的靈活性。由以上分析，最優(yōu)方案可選擇為方案二。 主變壓器型式的選擇選擇原則(1）為保證供電可靠性，在變電所中，一般裝設兩臺主變壓器；(2）為滿足運行的靈敏性和可靠性，如有重要負荷的變電所，應選擇兩臺三繞組變壓器，選用三繞組變壓器占的面積小，運行及維護工作量少，價格低于四臺雙繞組變壓器，因此三繞組變壓器的選擇大大優(yōu)于四臺雙繞組變壓器；(3）裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，其中一臺事故后其余主變壓器的容量應保證該所全部負荷的70%以上，并保證用戶的一級和二級全部負荷的供電。臺數(shù)的確定為保證供電可靠性，變電站一般裝設兩臺主變，當只有一個電源或變電站可由低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源給重要負荷供電時，可裝設一臺。本設計變電站有兩回電源進線，且低壓側(cè)電源只能由這兩回進線取得，故選擇兩臺主變壓器。相數(shù)的確定在330kV及以下的變電站中，一般都選用三相式變壓器。因為一臺三相式變壓器較同容量的三臺單相式變壓器投資小、占地少、損耗小，同時配電裝置結(jié)構較簡單，運行維護較方便。如果受到制造、運輸?shù)葪l件限制時，可選用兩臺容量較小的三相變壓器，在技術經(jīng)濟合理時，也可選用單相變壓器。 繞組數(shù)的確定變壓器繞組連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形接法和三角形接法，高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體工程來確定。我國110kV及以上電壓，變壓器繞組都采用星形接法，35kV也采用星形接法，其中性點多通過消弧線圈接地。35kV及以下電壓，變壓器繞組都采用三角形接法。 繞組變壓器在結(jié)構上的基本型式(1)升壓型。升壓型的繞組排列為：鐵芯—中壓繞組—低壓繞組—高壓繞組，高、中壓繞組間距較遠、阻抗較大、傳輸功率時損耗較大。(2)降壓型。降壓型的繞組排列為：鐵芯—低壓繞組—中壓繞組—高壓繞組，高、低壓繞組間距較遠、阻抗較大、傳輸功率時損耗較大。應根據(jù)功率傳輸方向來選擇其結(jié)構型式。變電站的三繞組變壓器，如果以高壓側(cè)向中壓側(cè)供電為主、向低壓側(cè)供電為輔，則選用降壓型；如果以高壓側(cè)向低壓側(cè)供電為主、向中壓側(cè)供電為輔，也可選用升壓型。調(diào)壓方式的確定系統(tǒng)110kV母線電壓滿足常調(diào)壓要求，且為了保證供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，保持電壓的穩(wěn)定，所以應選擇有載調(diào)壓變壓器。 變壓器容量的確定主變?nèi)萘康倪x擇主變壓器容量一般按變電所建成后5～10年的規(guī)劃負荷選擇，亦要根據(jù)變電所所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構來確定主變壓器的容量。35kV側(cè)負荷為41MW，10kV側(cè)負荷為25MW。當一臺主變壓器故障或檢修時，另一臺主變壓器可承擔70％～80％的負荷保證全變電所