【正文】 110KV無人值班降壓變電站的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計目錄摘要 IAbstract II 1 1 1 2 4 4 4 4 5 5 6 6 6 6 7 7 7 9 11 11 11 12 13 110KV側(cè)主接線方案的選取 13 35KV側(cè)主接線方案選取 16 10KV側(cè)主接線方案選取 18 20 20 21 21 110KV母線側(cè)短路電流的計算 23 35KV母線側(cè)短路電流的計算 24 10KV母線側(cè)短路電流的計算 25 26 26 27 110KV側(cè)載流導體的選擇 27 35KV側(cè)載流導體的選擇 28 10KV側(cè)載流導體的選擇 29 斷路器和隔離開關(guān)的選擇及校驗 31 110KV側(cè) 31 35KV側(cè) 32 10KV側(cè) 34 電流互感器的選擇 37 110KV側(cè)電流互感器的選擇 37 35KV側(cè)電流互感器的選擇 38 10KV側(cè)電流互感器的選擇 39 電壓互感器的選擇 39 高壓熔斷器的選擇 41 電抗器的選擇 41 43 避雷器的選擇 43 45 46 46 48 54 54 55 56 56 60 61 61 64 65 65 65 65 66 67參考文獻 67中英文翻譯 69致謝 96附錄一 98附錄二 99 變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用，并為電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性、安全性和經(jīng)濟性提供保證。隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展，我國電力系統(tǒng)已進入大電網(wǎng)、高電壓、大機組、高參數(shù)和高自動化時代，電網(wǎng)的建設(shè)與運行必然突出以經(jīng)濟效益為中心，以安全可靠為基礎(chǔ)，以可持續(xù)發(fā)展為目的，以保護環(huán)境與自然相協(xié)調(diào)為己任，達到人與自然、社會的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，這就使得變電站采用無人值班的運行方式成為目前變電站設(shè)計的一個主流方向。無人值班變電站能夠?qū)崿F(xiàn)科學管理，提高電網(wǎng)的科技發(fā)展水平，有效提升變電站的工作效率，提高電網(wǎng)的安全性能，實現(xiàn)電力生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化，促進電網(wǎng)穩(wěn)定、安全的運行，對經(jīng)濟發(fā)展起到積極的推動作用。 變電站的設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程的5~10年發(fā)展規(guī)劃進行，做到遠近結(jié)合、以近為主，正確處理近期建設(shè)與遠景發(fā)展的關(guān)系，適當考慮擴建的可能性：結(jié)合本地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃、電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)規(guī)劃和通信規(guī)劃，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、變電站地理環(huán)境、交通、消防條件、站地區(qū)社會經(jīng)濟狀況，因地制宜地制定設(shè)計方案；除按照電網(wǎng)規(guī)劃中規(guī)定的變電站在電網(wǎng)中地位和作用考慮其控制方式外，其與電網(wǎng)配合、繼電保護及安全自動裝置等均應(yīng)能滿足運行方式的要求；自動化技術(shù)裝備上要堅持安全、可靠、經(jīng)濟實用、正確地處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展關(guān)系，做到遠近結(jié)合；節(jié)約用電，減少建筑面積，既降低電網(wǎng)造價，又滿足了電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行；對一、二次設(shè)備及土建進行必要簡化，取消不必要措施；滿足備用電源自投、無功功率和電壓調(diào)節(jié)的要求。以支持當?shù)毓I(yè)用電要求，為其可持續(xù)健康發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。 為滿足清河開發(fā)區(qū)用電要求，提高對開發(fā)區(qū)供電的可靠性和電能質(zhì)量，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，擬建設(shè)一座110/35/10KV的區(qū)域性終端變電站，設(shè)計原始資料要求如下：1） 主供電源由北郊變110KV母線供給，一回由北郊變直接供給，另一回由北郊變經(jīng)大明湖供給形成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)2） 電壓等級：110/35/10KV3） 設(shè)計容量：擬設(shè)計安裝兩臺主變壓器4） 進出線及負荷情況：①110KV側(cè)，2回進線、4回出線；②35KV側(cè)，2回進線、6回出線；③10KV側(cè)，2回進線、14回出線；5） 所設(shè)計變電所具有高可靠性、電力建設(shè)造價盡量低的特點，同時所有一次設(shè)備的實時狀態(tài)信息通過上位機界面顯示出來。 ①按突然中斷供電造成的損失程度分為：一級負荷、二級負荷、三級負荷。一級負荷中斷供電將造成人身傷亡和將在政治經(jīng)濟上造成重大損失，如造成重大設(shè)備損壞，打亂重點企業(yè)生產(chǎn)次序并需要長時間的恢復，重要鐵路樞紐無法工作，經(jīng)常用于國際活動的場所的負荷。 ②一級負荷供電可靠性要求高，一般要求有一個以上的供電電源（來自不同的變電所或發(fā)電廠，或雖來自同一變電所，但故障時不相互影響不同母線段供電）。 ③同時率：各用戶負荷最大值不可能在同一時刻出現(xiàn)，一般同時率大小與電力用戶多少、各用戶的用電特點有關(guān)。 對所建變電所在電力系統(tǒng)中的地位、作用和用戶的分析，變電所根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分為以下幾類：④樞紐變電所：位于電力系統(tǒng)的樞紐點，連接電力系統(tǒng)的高壓和中壓的幾個部分，匯集多個電源，電壓為330500kv的變電所，成為樞紐變電所，全所停電后，將引起系統(tǒng)的癱瘓。⑤中間變電所：高壓側(cè)以交流潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或是長距離輸電線路分段，一般匯集23個電源，電壓為220330kv，同時降壓供當?shù)厥褂茫@樣的變電所主要起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電所。全所停電后將引起區(qū)電網(wǎng)瓦解。 ⑥地區(qū)變電所：高壓側(cè)一般為110220kv，向當?shù)赜脩艄╇姙橹鞯淖冸娝?，這是一個地區(qū)或城市的主要變電所。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。 ⑦終端變電所：在輸電線路的終端，接近負荷點，高壓側(cè)多為110kv經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電所，全所停電后僅使用戶中斷供電。1）35KV側(cè)：最大負荷為42MW，cosφ=，重要負荷占65%；2）10KV側(cè)：具體負荷情況如表21所示。表21 10KV用戶負荷統(tǒng)計資料序號用戶名稱最大負荷（kW）cosφ回路數(shù)1礦機廠180022機械廠90023電機廠240024煉油廠200025冶金廠60026汽車廠21002備注重要負荷占62% 負荷計算采用：需用系數(shù)法計算電力負荷。公式如下： （21） （22） （23） （24） 最大負荷時：1）35KV出線側(cè)負荷計算2）10KV出線側(cè)負荷計算 于是母線側(cè)的總負荷為： (25)(26) 則系統(tǒng)在最大運行方式下的計算負荷為：(27) 主變壓器的選擇主要包括變壓器的容量、變壓器的臺數(shù)、變壓器的型式、繞組連接方式、變壓器的調(diào)壓方式和對變壓器的阻抗選擇。一下分別根據(jù)本次設(shè)計進行詳細的闡述。 主變壓器的容量一般按變電所建成5~10年的規(guī)劃負荷選取，并適當?shù)目紤]到遠期10~20年的負荷發(fā)展。再者，可根據(jù)變電所所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電站，應(yīng)考慮當一臺主變故障或檢修停運時，其余主變?nèi)萘吭谟嫾斑^負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)能保證用戶的一級和二級負荷，一般性變電所，應(yīng)能保證全部負荷的70%。 根據(jù)負荷計算： 主變壓器的臺數(shù)，對于開發(fā)區(qū)的一次變電站應(yīng)以裝設(shè)兩臺變壓器為宜，故選擇兩臺40000KVA主變壓器。 變壓器采用三相或單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性及運輸條件等因素，在不受運輸條件限制時，330KV及以下的變電所均應(yīng)選用三相變壓器，對具有三種電壓的變電所，如果通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上時，采用三繞組變壓器，本變電站變壓器各側(cè)繞組的功率均達到了總?cè)萘康?5%，故選三相三繞組變壓器。 變壓器繞組的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和三角形，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Y0連接，35KV采用Y連接，35KV以下電壓等級變壓器繞組都采用Δ連接，所以本變電所主變壓器繞組連接方式為Y0/Y/Δ. 普通型的變壓器調(diào)壓范圍很小，僅為177。5%而且當調(diào)壓要求的變化趨勢與實際相反（如逆調(diào)壓）時，僅靠調(diào)整普通變壓器的分接頭就無法滿足要求，有載調(diào)壓的調(diào)整范圍較大，一般在15%以上，而且，既要向系統(tǒng)傳輸功率，又可能從系統(tǒng)倒送功率，要求母線電壓恒定保證供電質(zhì)量的情況下，有載調(diào)壓變壓器可以實現(xiàn)。因此選用有載調(diào)壓變壓器。 對于三繞組變壓器目前在制造商有兩種基本的組合方式，即“升壓結(jié)構(gòu)”和“降壓結(jié)構(gòu)”?！吧龎盒汀钡睦@組排列順序為自鐵芯向外一次為中、低、高，所以變壓器中壓側(cè)阻抗最大?！敖祲盒汀钡睦@組排列順序為自鐵芯向外依次為低、中、高，所以高、低壓側(cè)阻抗最大。 根據(jù)以上綜合比較，所選主變壓器的特性數(shù)據(jù)如下：型式：SFSZ1040000/110連接組別號：Yn/yn0/d11調(diào)壓范圍為：高壓 110177。8% 中壓 3177。2% 低壓 、11阻抗電壓為：高—中 高—低 中—低 結(jié)構(gòu)形式為：降壓結(jié)構(gòu)空載損耗（kW）：負載損耗（kW）：空載電流（%）： 無功補償可以保證電壓質(zhì)量、減少網(wǎng)絡(luò)中的有功功率的損耗和電壓損耗，同時對增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要意義。 無功補償方式有兩種：即高壓集中補償和低壓分散補償。補償裝置分為串聯(lián)補償裝置和并聯(lián)補償裝置兩類。 1）對110KV及以下電網(wǎng)中的串聯(lián)電容補償裝置：用以減少線路電壓降，降低受端電壓波動，提高供電電壓，在閉合電網(wǎng)中，改善潮流分布，減少有功損耗。2）在變電所中，并聯(lián)電抗補償裝置常接在主變壓器的低壓側(cè)，對調(diào)相機，并聯(lián)電容補償裝置和靜止補償裝置都直接連接或通過變壓器并接于需補償無功的變電所、換流站的母線上，也可連接在變電所110KV電壓母線上。3）補償裝置設(shè)置于發(fā)電廠、變電所、配電所、換流站或開關(guān)站中，大部分連接在這些廠站母線上，也有的補償裝置是并聯(lián)或串聯(lián)在線路上。 根據(jù)設(shè)計原始資料得知，該站10KV側(cè)出現(xiàn)部分需要補償，根據(jù)該站情況采用在低壓側(cè)并聯(lián)電容器的方法進行補償。要求補償?shù)臒o功容量為： (28)其中，故。每相補償?shù)碾娙葜禐椋? （29）則每項補償?shù)木唧w情況如下：1） 礦機廠： ，每相裝設(shè)一個電容器。2） 機械廠： ，每相裝設(shè)一個電容器。3） 電機廠： ，每相裝設(shè)一個電容器。4） 煉油廠： ，每相裝設(shè)一個電容器。5） 冶金廠： ，每相裝設(shè)一個電容器。6） 汽車廠： 故該回出線無需進行無功補償。 對變電所進行無功補償，主要是補償主變和負荷的無功功率。對于負荷的無功功率補償容量的計算在上文中已經(jīng)進行，補償裝置選擇為并聯(lián)電容器，裝設(shè)在變電所低壓側(cè)，采用中性點不接地方式。 對主變壓器的無功補償容量，現(xiàn)場經(jīng)驗一般按主變壓器容量的10%15%來確定。本設(shè)計中主變?nèi)萘繛?0000KVA，故并聯(lián)電容器的容量為4000KVA6000KVA為宜。在此設(shè)計中取6000KVA。 并聯(lián)電容器裝置的基本接線分為星形（Y）和三角形（Δ）兩種。經(jīng)常使用的還有由星形派生出來的雙星形，在某種場合下，也采用由三角形派生出來的雙三角形。本設(shè)計采用雙星形接線。因為雙星形接線更簡單，而且可靠性、靈敏性都高，對電網(wǎng)通訊不會造成干擾，適用于10KV及以上的大容量并聯(lián)電容器組。 電氣主接線是變電站設(shè)計的首要任務(wù)，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線方案的確定對電力系統(tǒng)及變電所運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)，并對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。因此，主接線的設(shè)計必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析論證，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，確定變電所主接線的最佳方案。1） 可靠性 對于一般技術(shù)系統(tǒng)來說，可靠性是指一個元件、一個系統(tǒng)在規(guī)定的時間內(nèi)一定條件下完成預定功能的能力。電氣主接線屬可修復系統(tǒng)，其可靠性用可靠度表示，即主接線無故障工作時間所占的比例。 主接線可靠性的具體要求：①斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；