【正文】 畢 業(yè) 設 計(論文)110kV降壓變電站電氣一次部分初步設計題 目 系 別電力工程系專業(yè)班級電氣班學生姓名指導教師摘要隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機技術(shù)的進步，電力系統(tǒng)對變電站的要求也越來越高。本文以110kV地區(qū)變電站設計為例，論述了電力系統(tǒng)工程中變電站電氣一次部分的全過程。通過對變電站的主接線設計，站用電接線設計，短路電流計算，電氣設備動、熱穩(wěn)定校驗，主要電氣設備型號及參數(shù)的確定，運行方式分析，防雷及過電壓保護裝置的設計，電氣總平面及配電裝置斷面設計，較為詳細地完成了電力系統(tǒng)中變電站的設計。關(guān)鍵詞：變電站 短路計算 設備選擇AbstractWith the development of science and technology in China, particularly puting technology has advanced, the power system demands on substation more and statement about the 110kV transformer area substation design, discussed some electrical transformer stations design (one part) in power systems engineering of the entire process. Through the main transformer stations wiring design, stations wiring design stations, short circuit current calculations, check electrical equipment moving and thermal stability, set the main electrical equipment models and the parameters, the operating mode design overvoltage protection and mine devices，design general electric graphic and distribution devices flood, and without power pensation. Lastly,pleted substation design in power system.Key Words: Substation Short Circuit Calculation Equipment Selection 目錄摘要 IAbstract II1前言 12電氣主接線設計 2 主接線的設計原則 2 主接線設計的基本要求 2 主接線可靠性的要求 3 主接線靈活性的要求 3 主接線經(jīng)濟性的要求 3 電氣主接線的選擇和比較 3 主接線方案的擬訂 3 主接線方案的討論比較 7 93主變壓器的選擇與論證 10 SJD2—88規(guī)程中有關(guān)變電站主變壓器選擇的規(guī)定 10 主變壓器選擇的一般原則與步驟 10 主變壓器臺數(shù)的確定原則 10 主變壓器形式的選擇原則 11 主變壓器容量的確定原則 11 主變壓器的計算與選擇 11 容量計算 11 變壓器型號的選擇 114主接線方案的經(jīng)濟比較 13 方案2與方案5的綜合投資 13 方案2與方案5的年運行費用 13 最終方案確定 155短路電流計算 16 概述 16 16 16 17 17 17 17 18 18 電抗器電抗標幺值的計算 19 網(wǎng)絡的等值變換與簡化 19 短路點d1的短路計算（主變110kV側(cè)） 19 短路點d2的短路計算（35kV母線） 20 短路點d3的短路計算（35kV出線） 21 短路點d4的短路計算（10kV母線） 22 短路點d5的短路計算（10kV出線） 236電氣設備的選擇及校驗 26 概述 26 一般原則 26 技術(shù)條件 26 各回路最大持續(xù)電流工作一覽表 27 斷路器的選擇及校驗 28 110kV側(cè)斷路器的選擇及校驗 28 35kV母線斷路器的選擇及校驗 29 35kV出線斷路器的選擇及校驗 30 10kV母線斷路器的選擇及校驗 31 10kV出線斷路器的選擇及校驗 32 斷路器型號一覽表： 33 隔離開關(guān)的選擇及校驗 33 110kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗 34 35kV母線隔離開關(guān)的選擇及校驗 34 35kV進線隔離開關(guān)的選擇及校驗 35 10kV母線隔離開關(guān)的選擇及校驗 36 10kV進線隔離開關(guān)的選擇及校驗 36 隔離開關(guān)型號一覽表 37 37 38 變壓器110kV側(cè)電流互感器的選擇與校驗 39 35kV出線電流互感器的選擇與校驗 40 變壓器35kV側(cè)電流互感器的選擇與校驗 41 10kV出線側(cè)電流互感器的選擇與校驗 41 變壓器10kV側(cè)電流互感器的選擇與校驗 42 電流互感器型號一覽表 43 電壓互感器的選擇 43 110kV側(cè)電壓互感器的選擇： 44 變壓器35kV及其出線側(cè)： 45 變壓器10 kV及其出線側(cè)： 46 母線及電纜的選擇及校驗 46 110kV進線的選擇及校驗 47 35kV母線的選擇及校驗 47 35kV出線的選擇及校驗 49 10kV母線的選擇及校驗 49 10kV電纜線的選擇及校驗 50 避雷器的選擇及校驗 51 110kV側(cè)避雷器的選擇和校驗 51 35kV側(cè)避雷器的選擇和校驗 51 10kV側(cè)避雷器的選擇和校驗 527電氣總平面布置及配電裝置的選擇 53 配電裝置應滿足以下基本要求 53 配電裝置的選擇 53 配電裝置的最小安全凈距 53 屋外配電裝置 538 防雷保護設計 55 55 55： 55： 55 56 保護全面積的校驗 579接地網(wǎng)設計 58 58 58 58 接地網(wǎng)設計計算 59參考文獻 61致謝 631前言目前，我國城市電力網(wǎng)和農(nóng)村電力網(wǎng)正進行大規(guī)模的改造，與此相應，城鄉(xiāng)變電所也正不斷的更新?lián)Q代。我國電力網(wǎng)的現(xiàn)實情況是常規(guī)變電所依然存在，小型變電所，微機監(jiān)測變電所，綜合自動化變電所相繼出現(xiàn)，并得到迅速的發(fā)展。然而，所有的變化發(fā)展都是根據(jù)變電設計的基本原理而來，因此對于變電設計基本原理的掌握是創(chuàng)新的根本。本畢業(yè)設計的內(nèi)容為110kV終端變電所電氣一次系統(tǒng)設計，正是最為常見的常規(guī)變電所，并根據(jù)變電所設計的基本原理設計，務求掌握常規(guī)變電所的電氣一次系統(tǒng)的原理及設計過程。2電氣主接線設計 主接線的設計原則變電站電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要部分。它表明了發(fā)電機、變壓器、線路、和斷路器等電氣設備的數(shù)量，并指出應該以怎樣的方式來連接發(fā)電機、變壓器線路以怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成發(fā)電、變電、輸配電的任務[1]。它的設計，直接關(guān)系著全站電器設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。主接線的設計是一個綜合性的問題。必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠。對于6～220kV電壓配電裝置的接線，一般分兩類：一為母線類，包括單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段和增設旁路母線的接線；其二為無母線類，包括單元接線、橋形接線和多角形接線等。應視電壓等級和出線回數(shù)，酌情選用。旁路母線的設置原則：1）采用分段單母線或雙母線的110kV配電裝置，當斷路器不允許停電檢修時，一般需設置旁路母線[1]。因為110KV線路輸送距離長、功率大，一旦停電影響范圍大，且斷路器檢修時間較長（平均每年5～7天），故設置旁路母線為宜。當有旁路母線時，應首先采用以分段斷路器或母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器的接線。2）35kV配電裝置可不設旁路母線，是因為重要用戶多系雙回路供電，有可能停電檢修斷路器。其次，還因為斷路器年平均檢修時間短，通常為2～3天[1]。如線路斷路器不允許停電檢修時，可設置其它旁路設施。3）10kV配電裝置，可不設旁路母線。對于出線回路數(shù)多或多數(shù)線路系向用戶單獨供電，以及不允許停電的單母線、分段單母線的配電裝置，可設置旁路母線。對于變電站的電氣接線，當能滿足運行要求時，其高壓側(cè)應盡量采用斷路器少或不用斷路器的接線。當出線為2回時，一般采用橋形接線。 主接線設計的基本要求變電站的電氣主接線應根據(jù)該變電站所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并應滿足運行可靠、簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求[2]。對電氣主接線的基本要求，概括的說應包括可靠性、靈活性、和經(jīng)濟性。 主接線可靠性的要求安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務，保證供電可靠是電氣主接線的最基本要求[3]?？煽啃缘墓ぷ魇且员ＷC對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運行中可靠性的綜合。因此，不僅要考慮一次設備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設備的故障對供電可靠性的影響。評價主接線可靠性的標志是：1)斷路器檢修時是否影響停電；2)線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和停運時間的長短，以及能否對重要用戶的供電；3)變電站全部停電的可能性。 主接線靈活性的要求主接線的靈活性有以下幾個方面的要求：1)調(diào)度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負荷；能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下、檢修方式下以及特殊運行方式下的調(diào)度要求。2)檢修要求。可以方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設備進行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。3)擴建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^渡到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設備改造量最少。 主接線經(jīng)濟性的要求在滿足技術(shù)要求的前提下，做到經(jīng)濟合理。1)投資?。褐鹘泳€簡單，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)等設備的投資；占地面積?。弘姎庵鹘泳€設計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地、架構(gòu)、導線、絕緣子及安裝費用。2)電能損耗少：經(jīng)濟選擇主變壓器型式、容量和臺數(shù)，避免兩次變壓而增加電能損失。 電氣主接線的選擇和比較 主接線方案的擬訂高壓側(cè)是2回出線，可選擇線路變壓器組，單母分段帶旁路母線，橋型接線。中壓側(cè)有8回出線，低壓側(cè)有10回出線，均可以采用單母線、單母分段、單母分段帶旁路和雙母線接線。在比較各種接線的優(yōu)缺點和適用范圍后，提出如下三種方案：方案1： （圖21） 高壓側(cè)：單母分段帶旁路母線；中壓側(cè)，低壓側(cè)：單母分段圖21 方案1主接線圖方案2（圖22） 高壓側(cè)，中壓側(cè)，低壓側(cè)：單母分段圖22 方案2主接線圖方案3：（圖23） 高壓側(cè)：外橋接線；中壓側(cè)：單母分段帶旁路母線；低壓側(cè)：單母線分段接線圖23 方案3主接線圖方案4（圖24） 高壓側(cè)：內(nèi)橋接線法；中壓側(cè)：單母線分段；，低壓側(cè)：雙母線圖24 方案4主接線圖方案5（圖25） 高壓側(cè)：內(nèi)橋接線；中壓側(cè)，低壓側(cè)：單母線分段圖25 方案5主接線圖 主接線方案的討論比較方案1： 110kV側(cè)：變電所經(jīng)兩回線從系統(tǒng)獲得電源，采用單母線分段帶旁路母線接線可以獲得很高的可靠性，任一母線或斷路器檢修均不會造成停電，任一母線、斷路器故障只會引起短時停電，任一進線故障不會造成停電。但是，該方案較其他方案多用了斷路器和多臺隔離開關(guān)，這無疑增加了變電所的一次投資，而且在檢修時倒閘操作也十分的復雜，容易造成誤操作，從而引起事故。35kV和10kV側(cè)：采用單母分段接線的形式使得重要用戶可從不同線分段引出兩個回路，使重要用戶有兩個電源供電。單母線分段接法可以提供單母線運行，各段并列運行，各段分列運行等運行方式，便于分段檢修母線，減小母線故障影響范圍。任一母線發(fā)生故障時，繼電保護裝置可使分段斷路器跳閘，保證正確母線繼續(xù)運行。當然這種接線也有它本身的缺點，那就是在檢修母線或斷路器時會造成停電，特別在夏季雷雨較多時，斷路器經(jīng)常跳閘，因此要相應地增加斷路器的檢修次數(shù)，這使得這個問題更加突出。方案2:110kV、35kV、10kV側(cè)：采用單母分段接線的形式使得重要用戶可從不同線分段引出兩個回路，使重要用戶有兩個電源供電。單母線分段接法可以提供單母線運行，各段并列運行，各段分列運行等運行方式，便于分段檢修母線，減小母線故障影響范圍。任一母線發(fā)生故障時，繼電保護裝置可使分段斷路器跳閘，保證正確母線繼續(xù)運行。當然這種接線也有它本身的缺點，那就是在檢修母線或斷路器時會造成停電，特別在夏季雷雨較多時，斷路器經(jīng)常跳閘，因此要相應地增加斷路器的檢修次數(shù)，這使得這個問題更加突出。方案3：110kV側(cè)：采用外橋法接線。與內(nèi)橋法一樣,該接線形式所用斷路器少，四個回路只需三個斷路器，具有可觀的經(jīng)濟效益。當任一線路發(fā)生故障時，需同時動作與之相連的兩臺斷路器，從而影響一臺未發(fā)生故障的變壓器的運行。但當任一臺變壓器故障或是檢修時，能快速的切除故障變壓器，不會造成對無故障變壓器的影響。因此，外橋接線只能用于線路短、檢修和故障少的線路中。此外，當電網(wǎng)有穿越性功率經(jīng)過變電站時，也采用外橋接線。35kV、10kV側(cè)：,可以在不中斷該回路供電的情況下檢修斷路器或母線,.但同時我們也看到,增加了一組母線和兩個隔離開關(guān),雖然節(jié)約了投資,但在檢修斷路器或母線時,倒閘操作比較復雜,容易引起誤操作,造成事故.方案4：110kV側(cè):采用內(nèi)橋法接線。 該接線形式所用斷路器少，四個回路只需三個斷路器，具有可觀的經(jīng)濟效益。連接橋斷路器接在線路斷路器的內(nèi)側(cè)。因此，線路的投入和切除比較方便。當線路發(fā)