【文章內(nèi)容簡介】 ???????????????????????????????????36 展望 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????36參考文獻(xiàn) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????37致謝 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????38附錄 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????39附錄 A 外文資料 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????39附錄 B 電氣設(shè)備表 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????48附錄 C 電氣主接線圖 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????50Ⅱ石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文1第 1 章 緒論變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕重的作用。社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，依賴高質(zhì)量和高可靠性的電能供應(yīng)，建國以來，我國的電力事業(yè)已經(jīng)獲得了長足的發(fā)展。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、電力分配的日益復(fù)雜和用戶對電能的質(zhì)量的要求進(jìn)一不提高，電網(wǎng)自動化就顯得極為重要；近年來我國計算機(jī)和通信技術(shù)的發(fā)展及自動化技術(shù)的成熟，發(fā)展配電網(wǎng)調(diào)度與管理自動化以具備了條件。變電站在配電網(wǎng)中的地位十分重要，它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù)，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕重的作用 [1]。由于我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，某些市區(qū)生產(chǎn)和生活的供電要求越來越大，在大力建設(shè)火力發(fā)電廠的同時，相應(yīng)的配套電力設(shè)施也應(yīng)跟上。其變電站的建設(shè)屬于設(shè)施中較重要的一類。也是決定用電質(zhì)量和效率的因素之一。對地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有直接的關(guān)系，也是反映地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要參數(shù)之一。我們這里所要新建的是一所110kV 降壓變電站。變電站的站址選擇在市郊，靠近負(fù)荷中心，有利于系統(tǒng)運(yùn)行性能的提高，降低損耗，提高經(jīng)濟(jì)效益；此外，這些電力負(fù)荷位于變電站的北部和東部，避免了將變電站設(shè)在污染源的下風(fēng)口，否則將會發(fā)生污閃事故和沿面放電，影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行性能；變電站東部沒有重要的電力負(fù)荷，這為進(jìn)出線提供了廣闊的線路走廊，還有利于變電站的擴(kuò)建；另外，變電站選址還考慮了變電站與附近設(shè)施的影響。因此，變電站選址不當(dāng)，必將影響企業(yè)供電系統(tǒng)的主接線方式，送電線路的規(guī)格和布局，電網(wǎng)損失及投資的大小，還可能引起電力倒流，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接對電力用戶饋送電能。變電站在電力系統(tǒng)中之所以起著十分重要的作用，是因?yàn)槠溥\(yùn)行性能的好壞直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電力用戶的直接利益。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶的重要紐帶，是將電能從產(chǎn)品變成商品的中間環(huán)節(jié)。它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的重要任務(wù)。對國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著極其重要的作用 [2]。本次設(shè)計是對專業(yè)所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行一次系統(tǒng)的、全面的、內(nèi)容較多的畢業(yè)設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容為 110kV 變電站電氣設(shè)計，分別對變電站作總體分析和負(fù)荷分析、變電站主變壓器的選擇、主接線方式選擇、短路電流計算、電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等部分的分析計算，在設(shè)計中發(fā)現(xiàn)所用數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，特別是在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是計算中，存在很大缺陷，力求在以后的設(shè)計中能夠逐步趨于完善，相信不久能實(shí)現(xiàn)無人值班高度自動化以彌補(bǔ)傳統(tǒng)變電站的缺陷。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文2第 2 章 負(fù)荷分析及無功補(bǔ)償 概述變電站位于某市郊，向市區(qū)工業(yè)、生活及郊區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)與農(nóng)業(yè)用戶供電，為新建變電所。變電站作為電力系統(tǒng)中起著重要的連接作用，是聯(lián)系發(fā)電廠與負(fù)荷的重要環(huán)節(jié)。本課程設(shè)計主要是關(guān)于本變電站的一次設(shè)計，為了是變電站的一次設(shè)計能夠很好的接入電力系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，下面對本變電站做初步分析的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。：110kV 地方降壓變電站：110/10kV：110kV：近期 2 回，遠(yuǎn)景發(fā)展 2 回；10kV：近期 8 回，遠(yuǎn)景發(fā)展 2 回；：站址地區(qū)海拔高度 200m，地址平坦，地震烈度 6 度。年最高溫度40 度，年最低溫度20 度，最熱月平均最高溫度+32 度，最大復(fù)冰厚度 10mm，最大風(fēng)速為 25m/s，土壤熱阻率 ρ=100176。cm/W，土壤溫度 20176。C，地下水位較低，水質(zhì)良好，無腐蝕性。：主要是一、二級負(fù)荷，市內(nèi)負(fù)荷主要為市區(qū)生活用電、棉紡廠、印染廠等工業(yè)用電；郊區(qū)負(fù)荷主要為郊區(qū)變電站及其他工業(yè)用電。：根據(jù)任務(wù)書中電力系統(tǒng)簡圖可以看到，本變電站位于兩個電源中間，有兩個發(fā)電廠提供電能，進(jìn)而經(jīng)過該變電站降壓后用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)等負(fù)荷用電，需要一定的可靠性。 負(fù)荷計算的目的計算負(fù)荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)，計算負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如計算負(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)，如計算負(fù)荷確定過小又將使電器和導(dǎo)線電纜處子過早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確確定計算負(fù)荷重要性[3]。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文3 負(fù)荷分析10kV 側(cè)：近期負(fù)荷： =(2＋2＋＋＋3＋3＋2＋2＋2＋2＋2＋1＋＋＋1＋＋近P＋)MW=遠(yuǎn) 期 負(fù) 荷 ： =(＋＋2＋2＋＋＋＋＋＋＋2＋＋2＋2＋遠(yuǎn)＋2＋2＋＋＋)==+=??niP1綜合最大計算負(fù)荷計算公式： (1+ %)??KtS301cosniiP???：同時系數(shù)，取 85%， %：線損,取 5% 。Kt ?Kt (1+ %)?近30Smax1cosniiP?近= (2/+2/+++3/+3/+2/+2/+2/+2/+t2/+ 1/+++1/+++) (1+ %)?=(1+)= Kt (1+ %)?遠(yuǎn)30Smax1cosniiP??遠(yuǎn) ?= (++2/+2/++++++Kt+2/++2/+2/++2/+2/+++) (1+ %)＝=視在功率： ????遠(yuǎn)近 S47829cos???P..7tan30Q 無功補(bǔ)償無功補(bǔ)償?shù)娜斯ぱa(bǔ)償裝置：主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)補(bǔ)償電容兩種。由于并聯(lián)電容器具有安裝簡單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)，因此并聯(lián)電容器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍 [6]。該變電站 10kV 側(cè)平均功率因數(shù)取，應(yīng)提高到 ，因此 10kV 側(cè)所需無功功率補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償容量為：石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文4)](rcos)[tan(rco30 ?????PQC約取 補(bǔ)償器件為 GMKPBAMH1040003W，數(shù)目為 6 個。v24M補(bǔ)償后的無功功率為 1..5ta30)2( ??PQ補(bǔ)償后的變電站低壓側(cè)的視在負(fù)荷為 ar9)2(30S變壓器的功率損耗為： .??TMW6430補(bǔ)償后的功率因數(shù)為： 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文5第 3 章 主變壓器的選擇 相數(shù)的確定330kV 以下的電力系統(tǒng)，在不受運(yùn)輸條件限制時，應(yīng)用三相變壓器。 繞組數(shù)的確定對深入引進(jìn)負(fù)荷中心、具有直接從高壓降為低壓供電條件的變電所，為簡化電壓等級或減少重復(fù)降壓容量，可采用雙繞組變壓器。 主變壓器臺數(shù)和容量的確定在這次變電站設(shè)計中，可以采用一臺或兩臺主變壓器，表 31 所示對單臺變壓器和兩臺變壓器進(jìn)行比較：表 31 單臺與兩臺變壓器比較比 較 單臺變壓器 兩臺變壓器供電安全比 滿足要求 滿足要求供電可靠性 基本滿足要求 滿足要求供電質(zhì)量 電壓損耗略大 電壓損耗略小靈活方便性 靈活性差 靈活性好 技術(shù)指標(biāo)擴(kuò)建適用性 稍差 好由 110kV 系統(tǒng)供電，考慮到重要負(fù)荷達(dá)到 ，并考慮到現(xiàn)今社會用戶需要的供電可靠 性的要求更高，應(yīng)采用兩臺容量相同的變壓器并聯(lián)運(yùn)行。容量選擇及檢驗(yàn)公式： （其中 n 為變電站設(shè)計中變壓??~??3S器的臺數(shù)，在這次設(shè)計中，n=2） [6]。 因此根據(jù)上述式子及負(fù)荷分析可以選擇兩臺容量為 50MW 的有載調(diào)壓變壓器，其型號為 SFSZ950000/110。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文6 變壓器型號的確定表 32 變壓器參數(shù)額定電壓(kV) 損耗(kV)型號 高壓 低壓聯(lián)接組接號空 載 負(fù)載空載電流(%)阻抗電壓(%)SFSZ950000/110 110177。8*1 25% ,11 YNd11 104 表 32 所示為 SFSZ950000/110 變壓器的主要參數(shù)。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文7第 4 章 主接線方式的選擇 主接線選擇的基本要求 對變電站電氣主接線的設(shè)計原則。 15%時，通常采用雙繞組變壓器。，變電所中常需裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置。，為了保證電壓質(zhì)量，則采用有載調(diào)壓變壓器。，變壓器采用三相式，否則選用單相變壓器。 220kv 及以上的聯(lián)絡(luò)變壓器通常采用自耦變。 [4]。 各電壓等級線路的出線回數(shù)選擇電氣主接線形式 側(cè)主接線方式：110kv 側(cè)出線近期 2 回，遠(yuǎn)景發(fā)展 2 回。所以根據(jù)出線回數(shù)電壓等級初步可以選擇雙母不分段接線和雙母帶旁路母接線。由于此變電站是為了某地區(qū)電力系統(tǒng)的發(fā)展和負(fù)荷增長而擬建的。那么其負(fù)荷為地區(qū)性負(fù)荷。變電站 110kV 側(cè)和 10kV 側(cè)，110kV～ 220kV 出線數(shù)目為 5 回及以上或者在系統(tǒng)中居重要地位，出線數(shù)目為 4 回及以上的配電裝置。在采用單母線、分段單母線或雙母線的 35kV～110kV 系統(tǒng)中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文8母線。單母線帶旁路接線與雙母線帶旁路接線的比較如下:方案一：單母線帶旁路技術(shù)：(1)簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展。(2)可靠性、靈活性差。(3)旁路斷路器還可以代替出線斷路器，進(jìn)行不停電檢修出線斷路器，保證重要用戶供電。經(jīng)濟(jì)：(1)設(shè)備少、投資小(2)用母線分段斷路器兼作旁路斷路器節(jié)省投資方案二：雙母線帶旁路 技術(shù)：(1)運(yùn)行可靠、運(yùn)行方式靈活、便于事故處理、易擴(kuò)建。(2)母聯(lián)絡(luò)線上的斷路器可代替需檢修的出線斷路器工作。(3)倒閘操作復(fù)雜，容易誤操作。經(jīng)濟(jì)：(1)占地大、設(shè)備多、投資大。(2)母聯(lián)絡(luò)線上的斷路器兼作旁路斷路器節(jié)省投資。所以，比較后說明在技術(shù)上（可靠性、靈活性）雙母線帶旁路接線方案明顯合理，在經(jīng)濟(jì)上則單母線帶旁路接線方案占優(yōu)勢。對于雙母線不分段接線，當(dāng)母線故障或檢修時，將隔離開關(guān)運(yùn)行倒閘操作，容易發(fā)生誤操作。鑒于此站為地區(qū)變電站應(yīng)具有較高的可靠性和靈活性。經(jīng)綜合分析，決定選雙母線帶旁路接線方案為設(shè)計的最終方案，如圖 41 所示。 雙母線帶旁路接線最大優(yōu)化是提供了供電可靠性，當(dāng)出線斷路器需要停電檢修時，可將專用旁路斷路器投運(yùn)，從而將檢修斷路器出線有旁路代替供電 [5]。圖 41 雙母線帶旁路母線接線 側(cè)主接線方式：石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文910kV 出線近期 8 回，遠(yuǎn)景發(fā)展 2 回。6～10kV 配電裝置的出線回路數(shù)目為 6 回及以上時，可采用單母線分段接線或單母線帶旁路母線接線。而雙母線接線一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場合。(1)單母線分段帶旁路母線：優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，運(yùn)行靈活，但是主要用于出線回路數(shù)不多。但負(fù)荷叫重要的中小型發(fā)電廠及 35110kV 的變電所。(2)單母線帶旁路母線：優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，斷路器故障檢修時，可不停負(fù)荷進(jìn)行檢修，供電可靠運(yùn)行靈活，適用于重要用戶供電，出線回數(shù)較多的變電所 [6]。所以選擇單母線分段帶旁路母線，如圖 42 所示。圖 42 單母線分段接線石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文10第 5 章 短路電流的計算 電力系統(tǒng)簡圖圖 51 電力系統(tǒng)簡圖圖 51 所示為本設(shè)計的電力系統(tǒng)簡略圖，根據(jù)此圖進(jìn)行短路計