110KV降壓變電所電氣部分畢業(yè)設計論文

1、 畢 業(yè) 設 計 論 文說明書 題 目：110kv降壓變電所電氣部分 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 指導教師： main meaning of graduation design there are two rates of voltage in the designing power station, 110kv and 10kv. the load of the10kv is the best important , so it is necessary to use the twinchannel feed lines. these reasons affect on the arran

2、gement of the busbar or on busbar . such as the number of load factor and the floor area of the power station .we have to calculate the earthing current, in order to select the circuit-breakers, current-limiting-reactors and switches or isolatory after selecting the main transformers .and the layout

3、 of the power station must be connected with the electrical equiments ,all the layout of the electrical must be safer ,more scientifcc ,cheaper and higher reliability.前 言1. 畢業(yè)設計是教學任務的最后一個環(huán)節(jié)，它是在學習完所有專業(yè)課程對學生所學知識的一個綜合考察。它要求學生把所學知識融會貫通起來，達到綜合應用的目的。它也鍛煉學生的獨立思考能力和理論知識的綜合應用能力。2. 畢業(yè)設計要求學生獨立查閱資料，力求作到讀有所依，情有所

4、據。本次我設計的題目為110kv降壓變電所的設計，對變電所的規(guī)劃設計、各種設備、主接線方式及其優(yōu)缺點有具體的了解。如10kv電氣設備的選擇：首先應查10kv配電規(guī)程，然后根據工作電流、短路電流選擇電氣設備，并說明舍不選別的種類、原因、優(yōu)缺點。選好后應該各方面按規(guī)程重新校驗設備是否滿足要求。3. 由于專業(yè)知識有限，本人也是在電場從事運行專業(yè)。對變電所了解不夠，經驗不足，畢業(yè)設計中難免有疏漏和錯誤之處，請指導老師批評指正。 原 始 資 料1. 由于某城生產發(fā)展及電力發(fā)展需要，在該城市郊區(qū)建一座110kv區(qū)域變電站。2. 本站有兩個電壓等級，110kv4回，（有兩個備用間隔），兩回線路與電廠相連兩回

5、出線，最大負荷為30mva，10kv出線15回（有兩個備用間隔）。10kv綜合負荷為46mva，一、二、三類負荷都有，最大一回出線負荷為6000kva，供電對象為：鋁廠、鋼廠化工廠、煤礦、水泥廠、城市配電線路農業(yè)、照明等。3. 該地區(qū)年平均氣溫190c，絕對最高氣溫380c，最熱月平均氣溫為340c，最熱月土壤溫度為170c。4. 該變電站位于城郊小丘陵地區(qū)，交通尚方便，環(huán)境無污染，海拔高度為150米。5. 設計系統(tǒng)如下圖 ： 新建變電站第一篇 設計說明書第一部分 負荷分析及主變的選擇一、負荷分析： 負荷分析是變電所和電力系統(tǒng)設計的重要依據，它主要是關系到變電站主要設備選擇的問題。負荷分析的好

6、壞對設計的經濟性與合理性有著重要的意義。 根據設計任務書中給定的各級電壓進出線回路數，負荷性質、大小等進行綜合分析如下： 類負荷：短時停電會造成重大設備損壞，危及人身安全。生產停頓，人民生活混亂，生產秩序長期不能恢復的。 例如：鋼廠、鋁廠、化工廠、煤礦、醫(yī)院、城市、交通樞紐等。 類負荷：停電會造成一定的經濟損失，但短時停電不會造成設備損壞，不會危及人身安全的。例如：機械廠、電器廠、棉紡廠、水泥廠等。 類負荷：停電不會造成損失，僅造成生活、生產的不便。例如：面粉廠、普通照明等。 110kv側只有穿越功率故不需負荷分析。 10kv電壓等級： 1、線路1、2：棉紡廠是生產棉紡織品和棉線工廠，生產流水

7、線作業(yè)，是連續(xù)生產單位。三班倒換制不能停電，要求可靠性高。采用雙回線路，故為i類負荷。 2、線路3、4、5：為市區(qū)三條回路，每條所帶負荷幾乎相同。市區(qū)有國有集體企業(yè)如機械廠、電器廠、農藥廠，市區(qū)人民醫(yī)院，政府機構城市人民生活用電等，定為ii類負荷。 3、線路6、7、8、9：是鋁廠專用線路 ，主要帶有電解槽、回轉爐、煤汽站、硫酸車間，輔助機械維修等。其中兩路電解，兩路動力。均屬連續(xù)生產單位，車間工人三班倒，如果電解停電會造成電解槽凝固損壞設備，動力停電也會造成回轉爐的直接損壞，同時由于輔助機械的停止，危及電解安全使之被迫停止。因此屬于i類負荷。 4、線路10：是電器設備的生產單位，生產電器，儀表

8、等常用電器設備的工廠，若事先通知仍可短時停電為二類負荷。 5、線路11：是重要的機械生產基地。停電雖然不會造成設備損壞，但可能會使成品報廢，造成一定的經濟損失，定為二類負荷。 6、線路12、13：農業(yè)用電，農田灌溉，小加工企業(yè)，郊區(qū)居民用電。定為三類負荷。 （三） 同時率的確定：同時率的大小與電力用戶的多少，各用戶的負荷性質和特點有關。10kv側負荷i、ii、iii類均有，但i、ii類負荷較多，可靠性要求高。所以同時率取0.85。二、主變的選擇： 變電站最大綜合負荷（10kv各分路負荷總和與同時率的積）為46（mva） 因此，選擇主變有兩種可能： （1）、選兩臺主變容量為31.5 mva 。

9、（2）、選三臺主變容量為20mva 。 （一） 根據電力工程設計手冊中：“當不受運輸條件限制時，在330kv及以下的變電所中，均應采用三相變壓器”。由于設計變電所交通便利， 故采用三相變，不用單相變。 （二） 根據電力工程設計手冊：“我國110kv及以上變壓器繞組采用y0 連接，10kv側采用三角形連接?！庇缮峡芍喝@組變壓器應采用y0/ 連接方式。 （3）根據電力工程設計手冊：大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷，中容量變壓器一般采用自然風冷。 （4）根據電力工程設計手冊設計要求，有下列二種情況： 2臺31500kva 根據設計要求：“根據變電所所帶負荷的性質和電網結構來確定主變容量，對于有

10、重要負荷的變電所，應考慮當一臺變停運時，其余變壓器在計及過負荷能力后的時間內應保證一、二級用戶的需要，對于一般性變電所，當一臺主變停運時，其余容量應保證全部負荷的70%-80%?！庇捎谒O計的變電站為一般變，、ii類用戶低于全部負荷的70%。一臺檢修，過負荷系數k=1.3，則： 315001.3=40950（kva）4670%=32.240.95（mva）所以 滿足要求.選三臺20000kva，k=1.3 ，則：32.20200001.32=52000（kva）所以能滿足要求。 但從經濟方面考慮，經比較，宜采用（一）再則使用3臺20000kva變壓器接線比較麻煩，投入保護增加，故不采用（二）根

11、據電力工程設計手冊對110kv及以下變壓器，宜考慮至少一級電壓的變壓器繞組采用有載調壓。由于10kv側負荷重，受季節(jié)影響大，因此需要調壓故用有載調壓。由上綜合比較知；選sfzl1-31500/110 其技術參數如下： 高壓 -2 +5空載損耗（kw） 31.05 短路損耗（kw）190 短路電壓10.5（%） 空載電流(0.7%)接線方式 yn，d11 總重 55.04噸 價格 27.1萬元引自水利能源電氣設備參考 第二部分 電氣主接線選擇 電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設備的首要部分,也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定與變電所本身的可靠性、靈活性、經濟性密切相關。并且對電氣設備的選擇，

12、配電裝置的布置。繼電保護和控制方式擬訂有較大影響，因此必須全面分析有關影響因素，通過經濟技術比較，合理確定電氣主接線方案。 據發(fā)電廠電氣設備設計參考資料：“變電所的主接線應根據其對用戶的供電方式以及與系統(tǒng)的連接方式來確定。新建變電所的供電電壓應根據地區(qū)網絡的全面規(guī)劃技術經濟比較結果來確定?！?一、電氣主接線形式的特點 1、單母線接線。 優(yōu)點：接線簡單、設備少、投資少、操作方便。便于擴建和采用成套裝置。缺點：供電可靠性低，任一元件故障或檢修，均需停電。 2、單母分段： 優(yōu)點：較單母線接線供電可靠性 靈活性有較大提高. 缺點：檢修任一電源或線路斷路器時，連接在該段母線上的所有設備均需停電，任意一分

13、段母線或母線刀閘檢修或故障時，連接在該段母線上的所有回路均需停電。 3、單母分段帶旁母： 當出線回路較多時，供電容量較大時可在單母線或單母線分段的基礎上增設旁母，可以避免在回路斷路器檢修時對線路停電。 4、雙母線接線：供電可靠，調度靈活。通過兩組母線上刀閘的倒換操作，可輪流檢修一組母線而不致使供電中斷。通過倒閘操作可以組成各種運行方式，如母聯斷路器閉合，進出線分別接在兩條母線上即相當于單母分段運行，當母聯斷開，一條運行，一條備用 ，即相當于單母線運行，兩組母線同時運行，通過母聯開關并聯運行。加裝旁母可以避免檢修出線斷路器時對該條出線停電 5 、雙母線分段,雙母線分段帶旁母適用于出線回路較多,運

14、行 方式更靈活.由于110側存在穿越功率， 因此實際進線至少為四條， 故不能采用橋形接線。二、110kv側電氣主接線的選擇由于本縣1#2#火電廠將在此處與系統(tǒng)并網，為本縣的電網完善起到重要 作用。對該站的供電可靠性要求很高，應采用雙母線帶旁的接線方式， 由于110kv系統(tǒng)僅4條回路，檢修任務少，采用專用旁母線和開關會比較浪費，所以讓其中一條母線兼旁線，并使母聯兼旁路開關。這樣僅增加4組刀閘即可實現對所有出線斷路器檢修時線路不停電的目的. 三、10kv側電氣主接線的選擇 規(guī)程3.2.5條當變電所有兩臺主變時，6-10kv側宜采用單母分段接線。當不允許停電檢修dl時，可裝旁路設施。由于本站出線較多

15、，且i、ii類負荷較多故采用單母分段方式。 由待設計變電所負荷情況可知：10kv側出線15條，本所為終端變電站，多系向用戶直接供電，如：鋼廠、鋁廠、紡織廠、機械廠、電器廠、農藥廠、面粉廠，增設旁母，并將旁母分段，為更好地保證其可靠性。由上分析知：10kv側電氣主接線宜采用單母分段帶 旁母分段。該接線方式的優(yōu)點： 1、旁母分段極大地增加其供電可靠性。 2 、單母分段接線簡單靈活，易做成可靠的閉鎖，誤操作可能性小。第三部分 短路電流的計算 一、 短路電流計算的目的： 在發(fā)電廠和變電所的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)，其目的主要有以下幾個方面： 1、在選擇電氣主接線時，為比較各種接線方

16、案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。 2、選擇導體和電氣設備 3、確定中性點運行方式 4、選擇繼電保護裝置和進行整定計算 5、確定限制短路電流的方式 6、驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓 7、確定分裂導體間隔棒的間距 二、短路電流的計算原則 根據電力系統(tǒng)接線圖和本變電站的主接線圖，按電氣選擇要求，妥善選定短路的計算點，設置短路電流計算，只須將系統(tǒng)電抗化成同一標準下的標幺值。然后編制程序，利用計算機算出高、中、低壓側的短路電流，并將計算結果列表備用，作為電氣選擇的依據。根據系統(tǒng)網絡圖，把化為統(tǒng)一標準下的標幺值電抗值帶入編制的程序中，經計算得各側三相短路

17、電流及短路最大沖擊電流如下圖所示 （短路計算書附后面）110kv10kvid（3）（ka）181154ich（ka）4623926第四部分：電氣設備的選擇一、導體設計和電器設計選擇作用： 導體設計和電器設計，同樣必須執(zhí)行國家的有關技術經濟政策。并應作到技術先進，經濟合理，安全可靠，維修方便，適當地留有發(fā)展余地。以滿足電力系統(tǒng)安全經濟運行的需要。由于本次設計時間短，對110kv側只選擇斷路器， 10kv側選擇官路器、電流互感器及10kv硬母線。二、10kv母線選擇 形式選擇：目前母線材料有銅鋁兩種，由于本城市空氣污染輕微，不考慮對變電站的影響，故用鋁質。由于回路正常工作電流在4000a以下，故選

18、用矩形導體。 按最大持續(xù)工作電流選擇導體截面。即： igmaxkial igmax-導體所在回路中最大持續(xù)工作電流 ial-在額定環(huán)境溫度時導體允許電流 k-與實際環(huán)境溫度和海拔有關的綜合修正糸數 因: igmax=(1.0531.5103)/(310.5 ) =1818.1a 4000a 故: 選鋁材料的矩形母線。 選用每相一條1258mm2的矩形鋁母線，在250c并且母線平放時，基準條件下的長期允許電流i允= kial=0.941920=1804.8(a)1818（a），故滿足要求。(以上1920a、2063a為查表所得) 按短路狀態(tài)進行校驗，計算熱穩(wěn)定最小允許截面。 短路持續(xù)時間：tk=

19、tb+tdf=1+0.1=1.1stb -出線開關繼電保護動作時間，tdf -斷路器（dl）全分閘時間，因t1s，可不考慮非周期分量。熱效應：qd=id(3)2 tk=(15.4)21.1=260.9(ka)2.s正常運行時導體溫度：q=q0+(qy-q0) (imax/i允)2=300c+(700c-300c)(1818/1939.22)2=65.20c查表按650c取熱穩(wěn)定系數c=89，查表ks=1.12 smin=_qks/c=(152.961061.12）/89=147.69mm2 smin-短路時發(fā)熱的最小導體截面 c-熱穩(wěn)定糸數因:147.69 mm25.89106 (pa)即滿足

20、動穩(wěn)定要求i-導體長度a-導體相間矩離b-矩形導體的寬h-矩形導體的高 三、 各側斷路器的選擇1、斷路器種類和型式的選擇,按斷路器采用的滅弧介質和滅弧方，一般可分為：多油式、少油式、壓縮空氣、sf6斷路器、真空斷路器等。2、 按額定電壓選擇：ununs3、按額定電流選擇：inimax4、按開斷電流選擇：inbr_i”5、按短路關合電流選擇：incl_ish6、熱穩(wěn)定校驗：ittqk7、動穩(wěn)定校驗：iesish（一）110kv側斷路器的選擇igmax=(37500+31500)1.05/3115=363.7aid(3)=1.81ka=i=itich=4.62ka 選擇屋外型，由高壓電器設備技術參

21、考查得：選sw3/110g/1200 型，參數如下型號額定電壓額定電流最高工作電壓動穩(wěn)定電流額定開斷電流短路關合電流熱穩(wěn)定電流固有分閘時間合閘時間全開斷時間金屬短接時間自動重合閘無電流間隔sw3-110g/1200110kv1200a126kv41ka158ka41ka158ka007s02s007s01s03s 斷路器選擇結果表： 計算結果 sw6-110/1200 uns 110 kv un 110 kv imax 363.74 a in 1200 a i 1.81 ka inbr 15.8 ka ich 4.62 ka incl 41 ka it 1.81 ka it 15.8 ka i

22、ch 4.62 ka ies 41 ka由選擇結果可見，所選少油斷路器合格。（二）、10kv側斷路器的選擇：igmax=1818.7aid=15.4 kaich=39.26ka查表選擇sn3-10/2000型斷路器，技術參數如下型號 un（kv） in（ka） inbr（ka） incl（ka） ies（ka） it（ka）sn3-10/2000 10 2000 29 75 75 30 固有分閘時間 合閘時間 0.14s 0.5s斷路器的選擇結果:計算結果sn3-10/2000uns（kv） 10un（kv） 10imax（a） 1818.7in（ka） 2000i”(ka) 15.4inbr

23、(ka) 29ich (ka 39.26 incl(ka) 75it(ka) 15.4it(5s)(ka) 30ich 39.26 ies (ka) 75 由選擇結果可見，所選sn3-10/2000型斷路器（戶內），滿足要求。三、電流互感器的選擇(一)電流互感器應按下列技術條件選擇: 1.一次回路額定電壓和電流的選擇 ununs inimax 為了確保所選儀表的準確度，互感器的一次側額定電流應盡可能與最大工作電流接近。 2二次額定電流的選擇： 電流互感器的二次側額定電流有5a和1a兩種，一般弱電流系統(tǒng)用1a，強電流系統(tǒng)用5a，本次設計中選5a。 3電流互感器的種類和型式選擇 應根據安裝方式選擇

24、其型式由于為屋內配電裝置，且在a、c相安裝，故選用澆注式。 4準確級和額定容量的選擇：為保證互感器的準確級，需sn2s2=i2n22l選擇結果如下：型 號額定電流比準確級次二次負荷（歐）0.5級 1級1s熱穩(wěn)定倍數動穩(wěn)定倍數lfz1-10300/50.50.4級 1級80140以上數據由發(fā)電廠電氣部分設計參數資料查得：現對所選電流互感器校驗如下：（1） 電流互感器回路接線如下： 電流表 有功表 無功表 (2)電流互感器負荷如下：（單位：va）儀表電流線圈名稱a相c相電流表（ltla）3功率表（46d w）0606電能表（dsi）0505總計4111（3） 選擇電流互感器連接導體截面： 互感器二

25、次額定阻抗為0.4 最大相負荷阻抗 zmax=pmax/i2n2=4.1/25=0.164() 取電流互感器與測量儀表相距 l=10m 電流互感器接線為不完全星型，連接線的計算長度為lc=3l則： slc/(zn2-a-c） =1.7510-8310/(0.4-0.164-0.1) =2.2210-6(m2_)=2.22mm2 (c不易測量,一般取0.1歐） 故可選取標準截面為2.5mm2的銅線。按規(guī)定，應按電抗器后短路校驗熱穩(wěn)定，動穩(wěn)定。 （3) 熱穩(wěn)定校驗 出線后備保護動作時間為1.2s，斷路器全分閘時間為0.1s，則：短路持續(xù)時間t=tb+tdf=1.2+0.1=1.3s故 qk=i”2

26、t =15.421.3=308.3(ka2s) (ktin1)2t =(800.3)21.3=748.8(ka)2s即：(ktin1)2t qk故熱穩(wěn)定滿足要求。（4） 內部動穩(wěn)定校驗 ich=39.26ka 2in1kes=20.3140=59.39ka 即：2in1kesich故內部動穩(wěn)定滿足要求。由于lfz1型互感器為澆注式絕緣，故不需校驗外部動穩(wěn)定。第六部分：配電裝置規(guī)劃一、配電裝置： 配電裝置的作用是接受和分配電能，它是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分，它是根據主接線的連接方式，由開關電器、保護、測量電器、母線和必要的輔助設備組建而成的，按電器裝設地點不同，它可分為屋內配電裝置和屋外配電

27、裝置。按其組裝方式，可分為裝置式和成套式。成套式指在制造廠預先將開關電器、互感受器、等組成各種電路成套供應的稱為成套式配電裝置。 配電裝置應能滿足以下基本要求： （1）配電裝置的設計必須貫徹執(zhí)行國 家基本建設方針和技術經濟政策。 （2）保證運行可靠，倒塌選擇設備，在布置上力求整齊、清晰，保證具有足夠的安全距離。 （3）便于檢修、巡視、操作 （4）在保證安全檢查的前提下，布置緊湊，力求節(jié)約材料和降低造價。 （5）安裝和擴建成方便。 配電裝置的形式選擇，應考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結合運行及檢修要求，通過技術經濟比較確定。二、各級電壓配電規(guī)劃 110kv：由于本站污染

28、輕微,故采用屋外配電裝置。110kv配電有三種方案: 普通中型、半高型、高型。 普通中型：把配電裝置的所有設備安裝在同一平面內，使帶電部分對地保持必要的高度，施工、運行和檢修都比較方便，而且可靠，中型配電裝置的母線布置在比電氣設備稍高的水平面上。 普通中型配電裝置的特點是：布置清晰,不易誤操作，運行可靠，施工和維護都比較方便，構架高度較低，抗震性能好，所用鋼材少，造價較低。缺點是占地面積較大。 半高型配電裝置：只抬高母線，兩組母線并不上下重疊布置，僅將母線與斷路器、電流互感器等設備上下重疊布置，占地面積較普通中型小。 高型配電裝置：是將兩組母線上下 重疊布置，兩組母線隔離開關亦上重疊布置 。

29、由于本所在城市邊緣，擴建方便，土地便宜，并有多年運行經綜上所述，110kv系統(tǒng)采用普通中型布置，此配電裝置中的母線采用軟母的鋼芯鋁絞線。 10kv 側配電裝置，為了簡化施工，10kv單層屋內配電裝置采用成套配電裝置，本次設計采用gg-1a-07d型高壓開關柜，由于10kv出線回路較多，電氣主接線為單母分段帶旁母分段 接線，每段母線上裝有一組電壓互感器、避雷器和旁路開關，高壓開關柜為單列獨立式布置。gg-1a-07d型高壓開關柜的前面是操作通道，開關柜出線側為維護通道，開關柜兩端有通道，開關柜的后面用金屬門與維護通道隔開，防止工作人員誤入間隔造成事故。10kv側少油斷路器檢修期限短，對不重要用戶

30、可短時停電，影響不大，綜合考慮主接線和負荷要求，選10kv 采用高壓開關柜固定式gg-1a-07d型配電裝置比較合理。第七部分：短路電流計算書一、設定網絡圖如下： 0.4歐/km 10.5 115 l1=l2=l3=60km 115 10.5sn1=60mva t1:60mva t2:60mva sn2=60mvaxd”=0.12 u%=10.5 30mva u%=60mva x”=0.12 t3 t4:31.5mva 二、進行參數計算制定等值網絡并對網絡化簡： 選取基準容量：sb=100mva ub=uav，計算各元件參數標幺值如下： 60mw發(fā)電機: x1*= xd*sb / se =0.12100/60=0.2 60mva變壓器： x2*=