110kV變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文 16頁

1、目 錄前言2第一章 電氣主接線設(shè)計31.1項目概況31.2主變壓器的選擇31.3電氣主接線的確定4第二章 短路電流計算72.1短路電流計算的基本原則72.2短路計算7第三章 主要電氣設(shè)備和導(dǎo)體的選擇103.1斷路器與隔離開關(guān)的選擇103.2各電壓等級母線的選擇103.3互感器的選擇113.4 高壓熔斷器的選擇123.5避雷器的選擇133.6支柱絕緣子和穿墻套管的選擇13第四章 防雷接地設(shè)計154.1 避雷針的設(shè)計154.2 接地網(wǎng)的設(shè)計16前言在高速發(fā)展的現(xiàn)代社會中，電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，在國民經(jīng)濟中的作用已為人所共知：它不僅全面地影響國民經(jīng)濟其他部門的發(fā)展，同時也極大地影響人民的物質(zhì)和文

2、化生活水平的提高，影響整個社會的進步。變電站是電力系統(tǒng)一個重要的環(huán)節(jié)，是電力網(wǎng)中線路的連接點，其作用是變換電壓、匯集、分配電能。變電站能否正常運行關(guān)系到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全問題。而電網(wǎng)的穩(wěn)固 性、可靠性和持續(xù)性往往取決于變電站的合理設(shè)計和配置。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(yīng)，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(shè)計的基本原理而來，因此對于變電設(shè)計基本原理的掌握是創(chuàng)新的根本。本畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容為 110kV 變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計

3、，正是最為常見的常規(guī)變電所，并根據(jù)變電所設(shè)計的基本原理，務(wù)求掌握常規(guī)變電所的電氣一次系統(tǒng)的原理及設(shè)計過程。 第一章 電氣主接線設(shè)計1.1項目概況本工程為新建一座110kV終端變電所，其中出線回路： 35kV：6回； 10kV：14回(其中電纜6回) 進線回路：110KV：2回進線，系統(tǒng)等值電抗0.20（SB100MVA，UBUP）負(fù)荷情況為：35kV側(cè)：最大45MW，最小36MW，= 5500小時，=0.85，10kV側(cè)：最大26MW，最小19MW，= 5000小時，=0.85, 、類負(fù)荷占501.2主變壓器的選擇1.2.1負(fù)荷計算35KV側(cè)最大負(fù)荷45/0.85=52.9MVA，10kV側(cè)最

4、大負(fù)荷26/0.85=30.59MVA?？傌?fù)荷：SM=52.9+30.59=83.49 MVA、類負(fù)荷統(tǒng)計： SI= 83.490.5=41.75(MVA)1.2.2主變壓器容量選擇主變壓器的容量根據(jù)5-10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10-20年的負(fù)荷發(fā)展，并考慮到變壓器正常運行和事故時的過負(fù)荷能力，為保證供電可靠性，變電站一般裝設(shè)兩臺變壓器，每臺變壓器的額定容量一般按Se=0.6SM變電站最大負(fù)荷選擇，這樣，當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余一臺變壓器容量仍能保證全部負(fù)荷的60%-80%。并保證類、類負(fù)荷的供電。1. 每臺變壓的容量ST=0.6* S總 =0.6*83.49=50（MVA）說明

5、當(dāng)一臺變壓器故障時，另一臺變壓器仍能保證用戶的類負(fù)荷和類負(fù)荷。2. 主變壓器各側(cè)繞組的負(fù)荷都達到該變壓器容量的15%以上時，宜采用三繞組變壓器。由于該終端變電站的電壓等級為110/35/10kV，所以采用三繞組變壓器較為合適。3. 變壓器型號按Se=50MVA選擇，所以選擇兩臺容量為50000KVA自冷有載調(diào)壓變壓器（其各種性能參數(shù)如下表）:型號額定電壓空載電流阻抗電壓連接組別高中高低中低SFZ11-50000/11011081.25/111.210.517.56.5Ynynod114.110kV三繞組變壓器分為全絕緣變壓器和半絕緣變壓器兩種，這示110kV中性點的絕緣水平而言，在110kV中

6、性點直接接地系統(tǒng)中，一般采用半絕緣變壓器。1.3電氣主接線的確定電氣主接線是發(fā)電廠，變電所電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠，變電所本身的運行可靠性、靈活性、經(jīng)濟性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇，配電裝置，繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，合理確定主接線方案。1.3.1主接線的設(shè)計中要考慮的原則設(shè)計的基本要求：1.發(fā)電廠和變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。2.近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模。3.出現(xiàn)回路和負(fù)荷重要性分級。4.發(fā)、送、變電的備用容量。主接線設(shè)計應(yīng)滿足可靠性，靈活性和經(jīng)濟性

7、、發(fā)展性等要求及負(fù)荷大小和重要性：1. 對于一級負(fù)荷必須有兩個獨立電源供電，且當(dāng)任意一個電源失去電源后，能保證對全部一級負(fù)荷不間斷供電。2.對于二級負(fù)荷一般要有兩個的獨立電源供電。3.對于三級負(fù)荷一般只需一個電源供電。1.3.2基本的主接線形式1單母線接線適用條件：（1）610kV級回路數(shù)不超過5回；（2）35kV60kV級不超過3回；（3）110220kV級回路數(shù)不超過兩回時（當(dāng)為兩回出線時，多采用橋形接線或多角形接線）。2.單母線分段接線采用的條件：（1）610kV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上；（2）電壓為35kV時，出線回路數(shù)為48回；（3）用于電壓110kV，出線回路數(shù)為34回。3.

8、雙母線接線及分段：（1）出線帶電抗器的610kV裝置采用雙母線；（2）3560kV配電裝置當(dāng)出線回路數(shù)較多時（超過8回），或連接線的電源較多時，可采用雙母線接線；（3）雙母線分段接線主要試用于大容量進出線較多的裝置中，例如220kV進出線為1014回的裝置。1.3.3主接線方案設(shè)計：方案A：110kV采用外橋接線，35kV采用單母線分段接線，10kV側(cè)采用單母線分段。方案B：110kV側(cè)采用單母線分段接線，35kV側(cè)采用單母線分段接線，10kV側(cè)采用單母線分段接線。1.3.4電氣主接線方案的技術(shù)分析1.方案A的技術(shù)分析110kV側(cè)采用單母線分段接線，其優(yōu)點有：當(dāng)一路電源進線故障或者檢修時，可由

9、另一路電源供給本站負(fù)荷。35kV和10kV側(cè)采用單母線分段接線，其優(yōu)點有：當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。用斷路器把母線分段后，對重要用戶可從不同段引出兩個回路，有兩個電源供，提高了供電可靠性。2.方案B的技術(shù)分析110kV側(cè)采用外橋接線，其優(yōu)點為：變壓器操作方便。缺點：線路投入與切除時，操作復(fù)雜；橋連斷路器檢修時，兩個回路需解列運行。適用范圍：適用于兩回進線兩回出線且線路較短故障可能性較小和變壓器需要經(jīng)常切換，而且線路有穿越功率通過的發(fā)電廠和變電站中。35kV和10kV側(cè)采用單母線分段接線，其優(yōu)點有：當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器

10、自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。用斷路器把母線分段后，對重要用戶可從不同段引出兩個回路，有兩個電源供，提高了供電可靠性。綜合考慮采用A方案更方便，適合本終端站情況。1.3.5屋內(nèi)外配電裝置布置結(jié)合實際情況，并考慮到盡可能的節(jié)省投資和少占土地，最終確定：110kV側(cè)選用戶外普通中型布置；35kV側(cè)選用戶外普通中型布置；10kV側(cè)選用戶內(nèi)成套開關(guān)柜單層布置。第二章 短路電流計算在選擇電氣主接線時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障情況丅能安全，可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這需要進行全面的短路電流計算。2.1短路電流計算的基本原則一、電力系統(tǒng)所有電源在額定負(fù)荷下運行，所

11、有電源電動勢、相位角相同，短路發(fā)生在短路電流最大瞬間。二、計算短路電流時的接線方式應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常方式。三、容量按本所設(shè)計容量計算。四、一般按三相短路計算，假如兩相短路電流比三相短路電流大，按兩相短路電流計算。五、在正常接線方式時，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點為短路電流計算點。2.2短路計算作等值電路，設(shè)SB=100MVA，UB=Uav，計算各元件等值電抗標(biāo)么值。求主變電抗：UK1=1/2（UK1-2+ UK1-3+ UK2-3）=1/2（10.5+17.5-6.5）=10.75UK2=1/2（UK1-2+ UK2-3+ UK1-3）=1/2（10.5+6.5-17.5）=

12、-0.25UK3=1/2（UK1-3+ UK2-3+ UK1-2）=1/2（17.5+6.5-10.5）=6.75 而Xt*= UK/100Sj/Se Xt1*=(10.75/100) (100/50)=0.1706 Xt2*=(-0.25/100) (100/50)=-0.00379Xt3*=(6.75/100) (100/50)=0.107110KV側(cè)d1短路電流計算兩路電源進線分列運行，忽略線路電抗，35KV側(cè)d2短路電流計算考慮一路電源進線故障或者檢修時，另一路電源帶本站兩個變壓器系統(tǒng)電抗，變壓器電抗短路電流為10KV側(cè)d3短路電流計算考慮一路電源進線故障或者檢修時，另一路電源帶本站兩

13、個變壓器系統(tǒng)電抗，變壓器電抗短路電流為第三章 主要電氣設(shè)備和導(dǎo)體的選擇電氣裝置中的載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備，在正常運行和短路狀態(tài)時，都必須安全可靠地運行。為了保證電氣裝置的可靠性和經(jīng)濟性，必須正確地選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體。各種電氣設(shè)備選擇的一般程序為：先按正常工作條件選擇出設(shè)備，然后按短路條件校驗其動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的選擇設(shè)計，必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策，并做到金屬先進，經(jīng)濟合理，安全可靠，運行方便和為今后的發(fā)展擴建留有一定的余地。電氣設(shè)備選擇的一般原則按工作條件選擇：類型和形式的選擇.額定電壓.額定電流按短路狀態(tài)進行校驗按環(huán)境條件校驗3.1斷路器與隔離開關(guān)的選擇3.1.1、

14、110KV QF和QS的選擇最大工作電流：Igmax=1.05SN/(3Uav)=1.05*50103/(3*110)=275.6(A)3.1.2、35KV QF和QS的選擇最大工作電流：Igmax=1.05SN/(3Uav)=1.0563103/(3*35)=866(A) 3.1.3、10KV QF和QS的選擇(屋內(nèi)）最大工作電流：Igmax=1.05SN/(3Uav)=1.05*50103/(3*10)=3031.3(A)3.2各電壓等級母線的選擇1、110KV母線的選擇（K1短路點）按最大工作電流選擇，查表得當(dāng)最高溫度為40時，K=0.80 K*Iy Igmax=275.6 即Iy Ig

15、max/K=275.6/0.80=344.5A2、35KV母線的選擇（K2短路點）按最大工作電流選擇，查表得當(dāng)實際環(huán)境溫度為40時，K=0.80 K*Iy Igmax=866 即Iy Igmax/K=866/0.80=1082.5A3、10KV母線的選擇（K3短路點）按最大工作電流選擇，查表得當(dāng)實際環(huán)境溫度為40時，K=0.8 K*Iy Igmax=3031.3 即Iy Igmax/K=3031.3/0.81=3742.2A3.3互感器的選擇1.電壓互感器的選擇10kV選用 JSJW10型電壓互感器35kV選用 JDJJ35型電壓互感器110kV選用 JCC110型電壓互感器（查電力系統(tǒng)分冊附

16、表41），器技術(shù)參數(shù)為：電壓等級型號額定變比準(zhǔn)確度等級最大容量（VA）10kV三相屋內(nèi)JSJW1010000/100/100/348096035kV單相屋外JDJJ35110000/3/100/3/10010002000110kV單相屋外JCC11035000/3/100/3/100/360012002.電流互感器的選擇 (1)按安裝的地點：20kV及其一下多為戶內(nèi)式，35kV以上為戶外室。按安裝方式：穿墻式裝在墻壁或金屬結(jié)構(gòu)的孔中，可節(jié)約穿墻套管；支持式在安裝在平臺或支柱上；裝入式是套在35kV及其以上變壓器或多油斷路器油箱內(nèi)的套管上按絕緣：干式用絕緣膠浸，適用于低壓戶內(nèi)的電流互感器，澆注式

17、利用環(huán)氧樹脂做絕緣，且前僅用于35kV及其以上的電流互感器，油浸式多為戶外型。（2）35kV電流互感器型式的選擇按安裝地點：戶外性 按安裝方式：裝入式 絕緣方式：澆注式按最大持續(xù)工作電流選擇Igmax=866A所選電流互感器型號為LCWD35，變比為1000/5 準(zhǔn)確度等級的選擇由于此處電流互感器用于保護，所以選用的準(zhǔn)確度等級為3級（3）110kV電流互感器型式的選擇按安裝地點：戶外性 按安裝方式：裝入式 絕緣方式：澆注式按最大持續(xù)工作電流選擇Igmax=275.6A 所選電流互感器型號為LCWD110，變比為300/5，準(zhǔn)確度等級的選擇由于此處電流互感器用于保護，所以選用的準(zhǔn)確度等級為3級3

18、.4 高壓熔斷器的選擇熔斷器允許適用的環(huán)境溫度（）額定溫度：40 最高溫度：40 最低溫度：-40對于保護變壓器，電壓互感器用的高壓熔斷器，只須按額定電壓，電流，開端容量及特性配合來考慮，不需校驗動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定和海拔高度。選擇各電壓等級熔斷器電壓等級（kV）型號UN(kV)IN(A)最大開斷容量（MVA）10RW210/0.5100.5100035RW935/2352600110RW6110/100110100225503.5避雷器的選擇設(shè)備及線路所承受雷電過電壓及過負(fù)荷時的電流均避雷器來限制來保護設(shè)備及線路，選擇避雷器型式時，應(yīng)考慮倍保護電氣設(shè)備的絕緣水平和適用特點，根據(jù)電氣一次部分課程設(shè)計

19、參考資料:中性點非直接接地系統(tǒng)中變壓額定電壓 避雷器的型式 10kV FZ10 35kV FZ35 中性點直接接地系統(tǒng)中 變壓額定電壓 避雷器的型式 110kV FZ110J3.6支柱絕緣子和穿墻套管的選擇（1）根據(jù)額定電壓選擇 UNUNW (10kV)查電力系統(tǒng)分冊附表40，所選支柱絕緣子的主要技術(shù)參數(shù)為：安裝地點型號額定電壓（kV）絕緣子高度機械破壞負(fù)荷屋內(nèi)ZB1010215（mm）750（kg）穿墻套管的選擇 按額定電壓選擇UNUNW=10kV 按額定電流選擇INIgmax=3031(A) 截面為：806.3mm 查電力系統(tǒng)分冊附表38選型號為CLD10，參數(shù)如下： 型號額定電壓（kV）

20、額定電流（A）套管長度（mm）機械破壞負(fù)荷（kg）戶內(nèi) CLB101020006202000（2）35kV根據(jù)額定電壓選擇，UNUNW技術(shù)參數(shù)如下：型號額定電壓（kV）絕緣子高度（mm）機械破壞負(fù)荷（kg）戶外 ZS3535420800（3）110kV 根據(jù)額定電壓選擇，UNUNW所選支柱絕緣子技術(shù)參數(shù)：型號額定電壓（kV）絕緣子高度（mm）機械破壞負(fù)荷（kg）戶外 ZS11011012002000 第四章 防雷接地設(shè)計 避雷針的作用防直擊雷最常用的措施是裝設(shè)避雷針，它是由金屬制成，比被保護設(shè)備高，具有良 好接地的裝置，其作用是將雷吸引到自己身上并安全導(dǎo)入地中，從而保護了附近比它矮的設(shè)備，建筑免受雷擊。 所謂避雷針的保護范圍是指被保護物在此空間范圍內(nèi)不致遭受雷擊而言。它是在實驗中用沖擊電壓下小模型的放電結(jié)果求出的，由于它與近似直流電壓的雷云對空間極長間 隙下的放電有很大差異，所以這一保護范圍并沒有得到科學(xué)界的公認(rèn)，但我們可以把它看 成一種用以決定避雷針高度與數(shù)目的工程辦法。4.1 避雷針的設(shè)計 避雷針的保護范圍所謂避雷針的保護范圍是指被保護物在此空間范圍內(nèi)不致遭受雷擊而言。它是在實 驗中用沖擊電壓下小模型的放電結(jié)果求出的，由于它與近似直流電