【正文】 110KV降壓變電站設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章 ：緒論 設(shè)計(jì)的目的和意義 變電站基礎(chǔ)知識(shí)本次的設(shè)計(jì)是110kV工業(yè)區(qū)變電站設(shè)計(jì)，變電站是把一些設(shè)備組裝起來，用以切斷或接通、改變或者調(diào)整電壓。在電力系統(tǒng)中，變電站是輸電和配電的集結(jié)點(diǎn)，它從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個(gè)用電設(shè)備的場所，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、作用與供電范圍，可以將其分為以下幾類：（1） 樞紐變電站：樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，匯集著電力系統(tǒng)中多個(gè)大電源和多回大容量的聯(lián)絡(luò)線，連接著電力系統(tǒng)的多個(gè)大電廠和大區(qū)域系統(tǒng)。這類變電所的電壓一般為330kV以上。樞紐變電所在系統(tǒng)中的地位非常重要，若發(fā)生全所停電事故，將引起系統(tǒng)解列，甚至系統(tǒng)崩潰的災(zāi)難局面。（2） 中間變電站：中間變電站的電壓等級(jí)多為220330kV，高壓側(cè)與樞紐變電站連接，以穿越功率為主，在系統(tǒng)中起交換功率的作用，或使高壓長距離輸電線路分段。它一般匯集23個(gè)電源，其中壓側(cè)一般是110220kV，供給所在地區(qū)的用電并接入一些中小型電廠。這樣的變電所主要起中間環(huán)節(jié)作用，當(dāng)全所停電時(shí)，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列，影響面也比較大。（3） 地區(qū)變電站：地區(qū)變電站的主要任務(wù)是給地區(qū)的用戶供電，它是一個(gè)地區(qū)或城市的主要變電所，電壓等級(jí)一般為110220kV。全所停電只影響本地區(qū)或城市的用電。（4） 終端變電站：終端變電站位于輸電線路的末端，接近負(fù)荷點(diǎn)，高壓側(cè)多為110kV或者更低，經(jīng)過變壓器降壓為610kV電壓后直接向用戶供電，其全所停電的影響只是所供電的用戶，影響面積小。（5） 開關(guān)站：開關(guān)站是指在超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路的中間，用斷路器將線路分段和增加分支線路的工程設(shè)施。 變電站設(shè)計(jì)目的和意義變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著交換和分配電能的作用，生活離不開用電，所以說變電站與人們的日常生活息息相關(guān)，而一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案不僅會(huì)讓變電站運(yùn)行穩(wěn)定有序，還會(huì)節(jié)約許多成本。所以變電站設(shè)計(jì)意義重大。本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)有許多目的：首先，畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)知識(shí)的回顧，通過這次設(shè)計(jì)，我們可以很好地復(fù)習(xí)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、電力系統(tǒng)分析、高電壓技術(shù)等課程，可以更好地把所學(xué)知識(shí)與具體設(shè)計(jì)實(shí)踐結(jié)合起來，更好的掌握所學(xué)知識(shí)。它會(huì)加深我們對(duì)變電站的認(rèn)識(shí)，讓我們對(duì)變電站的各個(gè)工作部分有了一定的了解，為我們以后的工作打下了一定的基礎(chǔ)。最后，它會(huì)培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考和動(dòng)手能力，我們會(huì)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中獨(dú)立分析問題，計(jì)算繪圖，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。最后要達(dá)到的要求就是能夠熟悉變電站設(shè)計(jì)的各個(gè)流程，能夠順利地完成變電站設(shè)計(jì)。 國內(nèi)外變電站發(fā)展概況 我國變電站的發(fā)展趨勢對(duì)于變電站設(shè)計(jì)，我國呈現(xiàn)以下幾種趨勢：⑴變電站接線方案趨于簡單，隨著制造廠生產(chǎn)的電氣設(shè)備質(zhì)量的提高以及電網(wǎng)可靠性的增加，變電站接線簡化趨于可能。例如，斷路器是變電站的主要電氣設(shè)備，其制造技術(shù)近年來有了較大發(fā)展，可靠性大為提高，檢修時(shí)間少。特別國外一些知名廠家生產(chǎn)的超高壓斷路器均可達(dá)到20年不大修，更換部件費(fèi)時(shí)很短。為了進(jìn)一步控制工程造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)過專家反復(fù)論證，我國少數(shù)變電站設(shè)計(jì)已逐漸采用一些新的更為簡單的接線方案。⑵大量采用新的電氣一次設(shè)備，近年來電氣一次設(shè)備制造有了較大發(fā)展，大量高性能、新型設(shè)備不斷出現(xiàn)，設(shè)備趨于無油化，采用SF6氣體絕緣的設(shè)備價(jià)格不斷下降，伴隨著國產(chǎn)GIS向高電壓、大容量、三相共箱體方面發(fā)展，性能不斷完善，應(yīng)用面不斷擴(kuò)大，許多城網(wǎng)建設(shè)工程、用戶工程都考慮采用GIS配電裝置。變電站設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備檔次不斷提高，配電裝置也從傳統(tǒng)的形式走向無油化、真空開關(guān)、SF6開關(guān)和機(jī)、電組合一體化的小型設(shè)備發(fā)展。⑶變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)新動(dòng)向，奇藝是全分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，其二是引入先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 國外變電站發(fā)展概述 國外從70年代末、80年代初就開始進(jìn)行保護(hù)和控制綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的新技術(shù)開發(fā)研究工作。其主要特點(diǎn)為:系統(tǒng)一般采用分層分布式,系統(tǒng)由站控級(jí)和元件/間隔級(jí)組成,大部分系統(tǒng)在站控級(jí)和元件/間隔級(jí)的通信采用星形光纖連接,繼電保護(hù)裝置下放到就地,主控制室與各級(jí)電壓配電裝置之間僅有光纜聯(lián)系,沒有強(qiáng)電控制電纜進(jìn)入主控制室,這樣節(jié)約了大量控制電纜,大大減少對(duì)主控制室內(nèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其他電子元件器的干擾,提高了運(yùn)行水平和安全可靠性。 本次設(shè)計(jì)主要問題和采用的方法 本次設(shè)計(jì)的主要問題本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)擬解決的主要問題和任務(wù)有以下幾點(diǎn)：⑴如何進(jìn)行主變的選擇。⑵如何進(jìn)行電氣主接線的選擇。⑶如何進(jìn)行短路計(jì)算。⑷如何進(jìn)行設(shè)備選擇。⑸如何進(jìn)行配電裝置以及電氣總平面的布置。⑹防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)。⑺繼電保護(hù)整定計(jì)算。⑻Auto CAD圖的繪制。 本次設(shè)計(jì)的主要方法針對(duì)以上的八個(gè)主要問題，對(duì)于本次設(shè)計(jì)，我會(huì)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)任務(wù)書上的要求按部就班的完成。首先對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行總體和負(fù)荷分析，根據(jù)分析結(jié)果，在滿足最大負(fù)荷要求的前提下進(jìn)行主變的選擇；在滿足主接線基本要求以及經(jīng)濟(jì)性、可靠性、靈活性的前提下分別對(duì)三個(gè)電壓等級(jí)側(cè)主接線進(jìn)行設(shè)計(jì)；應(yīng)用電力系統(tǒng)分析的有關(guān)知識(shí)對(duì)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖進(jìn)行分析變換，進(jìn)行短路電流計(jì)算；通過對(duì)短路電流的計(jì)算結(jié)果和電氣設(shè)備校驗(yàn)條件，對(duì)主要電氣設(shè)備進(jìn)行選擇和校驗(yàn)；最后，根據(jù)國家有關(guān)變電所設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)配電裝置、電氣總平面和防雷裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)；然后根據(jù)所學(xué)的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)有關(guān)知識(shí)進(jìn)行各電壓級(jí)線路保護(hù)整定計(jì)算及變壓器、電容器保護(hù)正定計(jì)算；最后用Auto CAD繪制一次接線圖和二次保護(hù)圖?？傊?，整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程就是我對(duì)變電站設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)的提高的過程。 變電站的總體分析：本次設(shè)計(jì)的變電站位于新城區(qū)，是工業(yè)集聚區(qū)負(fù)荷中心的新建變電所，除供給城區(qū)10kV配電網(wǎng)保證城市市政居民等用電外，還向周圍數(shù)座35kV變電站供電。為了使變電站的一次設(shè)計(jì)能夠更好地接入電力系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，下面對(duì)變電站作初步分析：⑴變電站類型：110kV工業(yè)區(qū)降壓變電站⑵電壓等級(jí)：110/35/10kV⑶線路回?cái)?shù)：110kV：近期2回，遠(yuǎn)景發(fā)展2回； 35kV： 近期3回，遠(yuǎn)景發(fā)展1回； 10kV： 近期8回，遠(yuǎn)景發(fā)展4回。⑷地理?xiàng)l件：所址地區(qū)海拔300m，地勢平坦，屬輕震區(qū)，土壤性質(zhì)為黃黏土。土壤熱阻系數(shù)120Ω˙m,土壤熱阻系數(shù)βt=120℃˙CM/W,土溫20℃，年最高氣溫＋40℃，最大風(fēng)速30m/s，主導(dǎo)風(fēng)向西北，覆冰厚度15mm。Ⅷ類標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。⑸負(fù)荷情況：主要是一、二級(jí)負(fù)荷，市內(nèi)負(fù)荷主要為市區(qū)生活用電、鑄造廠等工業(yè)用電，另外還向35kV變電站供電。⑹系統(tǒng)情況：根據(jù)任務(wù)書中電力簡圖我們可以看到，本變電站位于兩個(gè)電源中間，有兩個(gè)發(fā)電廠提供電能，進(jìn)而經(jīng)過該變電站降壓后用于工農(nóng)業(yè)以及變電站用電，因此需要一定的可靠性。⑺電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖： 電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖 負(fù)荷分析 負(fù)荷的分類和重要性一級(jí)負(fù)荷：必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源斷開后，能保證對(duì)全部一級(jí)符合不間斷供電； 二級(jí)負(fù)荷：一般要有兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源斷開后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷不間斷供電； 三級(jí)負(fù)荷：對(duì)三級(jí)負(fù)荷一般只需要一個(gè)電源供電。 負(fù)荷計(jì)算的目的負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)，計(jì)算負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影響到電氣設(shè)備的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如計(jì)算負(fù)荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費(fèi)；如計(jì)算負(fù)荷確定過小，又將使電器和導(dǎo)線電纜在運(yùn)行過程中過早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確確定計(jì)算負(fù)荷的重要性。： 變電站負(fù)荷資料表電壓等級(jí)負(fù)荷名稱最大負(fù)荷MW穿越功率 MW負(fù)荷組成（％）自然功率年最大使用時(shí)間(h)線長km備注近期遠(yuǎn)景近期遠(yuǎn)景110kV城工線1520一級(jí)二級(jí)三級(jí)火工線1015備用18備用21035kV郭連變58103010張村變3510308鐵金變51010305備用4補(bǔ)償后值10kV工12．03204055003工22．4204055002工32204050004工423．0204050004工52204050003．5鑄造廠22．420405500郊區(qū)線10202000備用12備用22備用2備用備用 最大綜合負(fù)荷分析計(jì)算：最大綜合計(jì)算負(fù)荷計(jì)算式： （）式中： ——各出線的遠(yuǎn)景最大負(fù)荷； n ——出線回路數(shù) —— 各出線的自然功率因數(shù)； ——同時(shí)系數(shù),其大小由出線回路數(shù)決定，出線回路數(shù)越多其值越小， ，； —— 線損率，取5%。10kV側(cè)的計(jì)算：近期負(fù)荷：=（2+2+2+2++2+1）=式中：—各出線的近景最大負(fù)荷。遠(yuǎn)景負(fù)荷：=（3+++3+2+++2+2+2）=式中：—各出線的遠(yuǎn)景最大負(fù)荷。由公式（）得遠(yuǎn)景綜合最大計(jì)算負(fù)荷： =[(3+++3+2++2+2)/+247。+2247。]（1+）=近期綜合最大計(jì)算負(fù)荷：=[(2+2+2+2++2)/+1/]=35kV側(cè)：近期負(fù)荷：=（5+3+5）=13MW遠(yuǎn)景負(fù)荷：=（8+5+10+4)=27MW由公式（）得遠(yuǎn)景綜合最大計(jì)算負(fù)荷。=[(8+5+10+4)/](1+5%)=近期綜合最大計(jì)算負(fù)荷：=[(5+3+5)/](1+5%)=故遠(yuǎn)景綜合最大計(jì)算負(fù)荷總和為：=（+）= 最大I+II類負(fù)荷總量計(jì)算：最大I+II類負(fù)荷總量計(jì)算式： （）式中：——I類負(fù)荷所占百分?jǐn)?shù) ——II類負(fù)荷所占百分?jǐn)?shù)對(duì)10kV側(cè)，由公式（)得：=[(3+++3+2+)60%/+20%/+22/+2/](1+)=對(duì)35kV側(cè)，由公式（）得：=[(8+5+10)247。+4247。] (1+)=故總的I+II類最大負(fù)荷為：=（+）=3. 主變的選擇在發(fā)電廠和變電所中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送電能的變壓器稱為主變壓器。合理選擇主變壓器的型式、臺(tái)數(shù)、容量，是電氣主接線設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，其選擇結(jié)果直接影響著主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。由此可見主變的選擇在變電站設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用。對(duì)主變的選擇一定要給予全面考慮，要結(jié)合近期負(fù)荷的要求與電力系統(tǒng)5~10年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行綜合分析。 主變選擇的依據(jù)： 《變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》第16條：變電所中主變壓器一般采用三相式變壓器，其容量應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5—10年的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行選擇。裝有兩臺(tái)及以上的主變壓器的變電所中當(dāng)一臺(tái)斷開時(shí)，其余主變的容量一般保證60%的全部負(fù)荷。并應(yīng)保證用戶的一級(jí)負(fù)荷和大部分二級(jí)負(fù)荷。 《變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》第18條:具有三種電壓等級(jí)的變電所中,如果通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變電容量的15%以上,主變一般采用三繞組變壓器。 變壓器臺(tái)數(shù)的選擇變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，以免一臺(tái)主變故障或檢修時(shí)中斷供電。對(duì)大型超高壓樞紐變電所，可根據(jù)具體情況裝設(shè)2～4臺(tái)主變壓器，以便減小單臺(tái)容量。對(duì)個(gè)別的終端變電所只一個(gè)電源供電可只裝一臺(tái)。對(duì)本次設(shè)計(jì)，正常運(yùn)行時(shí)，變電站由110kV系統(tǒng)供電，并考慮到現(xiàn)今用戶需要的供電可靠性要求不斷增高，應(yīng)采用兩臺(tái)容量相同的變壓器并聯(lián)運(yùn)行。 變壓器容量的選擇 容量的選擇條件⑴所選擇的n臺(tái)主變壓器的容量和，應(yīng)該大于等于變電所的遠(yuǎn)景最大綜合計(jì)算負(fù)荷，即： （）式中 ——單臺(tái)主變壓器的額定容量； ——遠(yuǎn)景最大綜合計(jì)算負(fù)荷。 （2）裝有兩臺(tái)及兩臺(tái)以上主變壓器的變電所中，當(dāng)其中一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器的容量一般應(yīng)滿足大于等于60%的遠(yuǎn)景最大綜合計(jì)算負(fù)荷，以及滿足全部I類負(fù)荷和大部分II類負(fù)荷的要求。用公式表示如下： （） （） 變壓器容量初步選擇：：由公式（）得： 即 由公式（）得 由公式（）得 綜上所述，新建變電站的主變?nèi)萘繎?yīng)大于以上最大值：即