《110KV变电站设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《110KV变电站设计.docx（19页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、IlOKV变电站设计摘要随着工业时代的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电的稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑，设计了一个降压变电站,此变电站有三个电压等级：高压侧电压为IIOkV,有二回线路；中压侧电压为35kv,有七回出线；低压侧电压为IOkV,有十回出线。本设计选择选择两台主变压器，其他设备如站用变，断路器，隔离开关，电流互感器，高压熔断器，电压互感器，无功补偿装置和继电保护装置等等也按照具体要求进行选型、设计和配置，力求做到运行可靠
2、，操作简单、方便，经济合理，具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性。使其更加贴合实际，更具现实意义。第一章电气主接线的设计31.1 原始资料分析31.2 主结线的设计31.3 主变压器的选择6第二章导体绝缘子套管电缆82.1 母线导体选择82.2 电缆选择92.3 绝缘子选择92.4 出线导体选择10第三章配电装置11第四章继电保护装置134.1 变压器保护134.2 母线保护144.3 线路保护154.4 自动装置15第五章站用电系统17第六章结束语18参考文献19第一章电气主接线的设计一、原始资料分析本设计的变电站为降压变电站,有三个电压等级：高压侧电压为IlokV,有二回线路；中压侧电
3、压为35kv,有七回出线。低压侧电压为IOkV,有十回出线。从以上资料可知本变电站为配电变电站。二、主接线的设计配电变电站多为终端或分支变电站，降压供给附近用户或一个企业，其接线应尽可能采用断路器数目较少的接线，以节省投资和减少占地面积。随着出线数的不同，可采用桥形、单母分段等。低压侧采用单母线和单母线分段。可按一下几个原则来选：1运行的可靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。2具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电
4、时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。3操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。4经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。5应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位
5、、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。1.110KV侧根据原始资料，待设变电站UokV侧有两回线路。在110220kv配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4回时，一般采用分段单母线接线。待设变电所可考虑以下几个方案，并进行经济和技术比较。方案1:采用单母线分段带旁路接线其优缺点：对重要用户可采用从不同母线分段引出双回线供电电源。当母线发生故障或检修时，仅断开该段电源和变压器，非故障段仍可继续工作，但需限制一部分用户的供电。单母线分段任一回路断路器检修时，该回路必须停止工作。单母线分段便于过渡为双母线接线。采用的开关、刀闸较多，某一开关检修时，对有穿越电流的环网
6、线路有影响。(6)开关检修时，可用旁路代路运行，无需停电。(7)易于扩建，利于以后规划。方案2：采用内桥接线其优缺点：两台断路器IDL和2DL接在电源出线上,线路的切除和投入是比较方便。当线路发生故障时，仅故障线路的断路器断开，其它回路仍可继续工作。当变压器故障时，如变压器IB故障，与变压器IB连接的两台断路器IDL和3DL都将断开，当切除和投入变压器时，操作也比较复杂。较容易影响有穿越功率的环网系统，内桥接线适用于故障较多的长线路，且变压器不需要经常切换运行方式的变电所。方案3：采用外桥接线其优缺点：当变压器发生故障或运行中需要切除时，只断开本回路的断路器即可。当线路故障时，例如引出线IX故
7、障，断路器IDL和3DL都将断开，因而变压器IB也被切除。外桥接线适用于线路较短、变压器按经济运行需要经常切换且有穿越性功率经过的变电所。以上三个方案所需IlOKV断路器和隔离开关数量:方案比较单母线分段接线内桥式接线外桥式接线断路器台数533隔离开关组数1686经以上三种方案的分析比较:方案1虽然所用设备多，不经济，（单母线分段带旁路接线）但当任一回路的断路器检修时，该电站无需停电，对有重要负荷的地方有重要意义。方案2（内桥式接线）虽然所用设备少、节省投资，但以后扩建最终发展为单母线分段或双母线接线方式，且继电保护装置整定有点复杂。方案3（外桥式接线）虽然具有使用设备最少，且装置简单清晰和建
8、造费用低等优点。但变压器随经济运行的要求需经常切换，当电网有穿越功率流经本站时比较适宜。由于IlOkV只有2条进线，出于经济考虑，综合以上各个方案优缺点，决定采用单母分段带旁路接线方式.2.IOKV侧（10回出线）分析：6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时，一般采用单母线分段接线220KV及以下的变电所，供应当地负荷的6-10KV配电装置，由于采用了制造厂制造的成套开关柜，地区电网成环的运行检修水平迅速提高，采用单母分段接线一般均能满足运行需求。（出线回路数增多时，单母线供电不够可靠）3.35KV侧（7回出线）35kv送出七回线路,可采用单母线接线或单母线分段接线方式。但单母线接线方式
9、只适用于6220kv系统中只有一台发电机或一台主变压器的发电厂或变电所。一般主变不少于2台，故选用单母分段带旁路接线方式。主接线由以上分析比较，可得变电站的主接线方案为：IlOKV采用单母分段带旁路接线方式，10KV采用单母分段接线，35KV采用单母分段带旁路接线方式。三、变电站主变压器的选择1.负荷计算在最大负荷水平下的流过主变的负荷：p35=10000*0.8=8000KWq35=S352-p352=6000KVarP35=p35*7=56000KWQ35=q35*7=42000KVarpo=36OO*O.8=288OKWqi=S352-p352=2160KVarPIO=PlO*10=28
10、800KWQi=qi*lO=216OOKVarP110=P35+P1o=848OOKWQ110=Q35+Q1=636OOKVarS110=P1102+Qiio2106000KVA2、容量选择按变电所所建成510年的规划选择并适当考虑远期10-20年的发展，对城郊变与城郊规划结合。根据变电所负荷性质和电网结构来确定，对有重要的负荷的变电所应考虑一台主变停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内能保证用户12级负荷。对于一般性变电所，当一台主变停运后嗣，期于主变应保证全部负荷的70%80机Se(0.70.8)Smax(0.70.8)Smax=(0.70.8)*106000=74200-84
11、800KVA同级电压的单台降压变压器容量级别不宜太多，应从全网出发，推行标准化系统化。3、台数确定对大城市郊区的依次变电所在中低压构成环网的情况下装两台。对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所应考虑装三台的可能。对规划只装两台主变的变电所其主变基础按大于主变容量的1-2级设计以便主变发展时更换。根据以上准则和现有的条件确定选用2台主变为宜。选择的条件2SeSjs(MVA)n=2根据容量计算，选择两台SFSZL-85000/110变压器选择结果及参数型号容量(KVA)连接组别Ue(KV)SFSZL-10000/11085000Yn/Yn/Dll11081.5%38.522.5%10.5第二
12、章导体、电缆、绝缘子和套管的选择一、母线导体的选择目前常用的导体有硬导体和软导体，硬导体形式有矩形、槽形和管形。各种导体的特点:矩形导体：散热条件较好，便于固定和连接，但集肤效应大，因此，单条矩形导体最好不超过125Omm2,当工作电流超过最大截面单条导体允许载流量时，可将2-4条矩形导体并列使用。矩形导体一般只用于35KV以下，电流4000A及以下的配电装置中。槽形导体：机械强度好，载流量大，集肤效应系数较小。槽形导体一般用于40008(MM)A的配电装置中，一般适用于35KV及以下。管形导体：集肤效应系数较小，机械强度高，管内可以通风或通水，用于8000A以上的大电流母线。圆管表面光滑，电
13、晕放电电压较高，可用于UOKV及以上的配电装置中。软导体：软导体分为单根软导线和分裂导线。分裂导线可满足大的负荷电流及电晕、无线电干扰要求，且抗震能力强，经济性好。导体选择的一般要求：裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择或校验：1、工作电流2、经济电流密度3、电晕4、动稳定或机械强度5、热稳定同时也应注意环境条件如温度、日照、海拔等。导体截面可按长期发热允许电流或经济密度选择，除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20m以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。一般来说，母线系统包括载流导体和支撑绝缘两部分。载流导体可构成硬母线和软母线。软母线是钢芯铝绞
14、线(有单根、双分裂和组合导线等形式)，因其机械强度决定于支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。IlOKV及以上高压配电装置，一般采用软导线。以下为导体选择结果（详细的计算选择和校验过程见计算书）:母线型号载流量（八）截面（加一）HOKVLGJ-7026529435KVLGJ-400825631IOKV矩形铝导体3114380*10二、电缆的选择电力电缆应按以下条件进行选择和校验：1、电缆芯线材料及型号2、额定电压3、截面选择4、允许电压降校验5、热稳定校验电缆的动稳定由厂家保证，可不必校验。IOKV侧电缆选择如下：类型我流量截面缆芯最高工作温度根数直埋地下普通粘性浸渍纸绝缘三芯（铝）绞线2
15、75A185tnrr1202三、绝缘子的选择和穿墙套管的选择支柱绝缘子按额定电压和类型选择，进行短路时动稳定校验。穿墙套管应按额定电压、额定电流和类型的选择，按短路条件校验动热稳定性。本设计选择的绝缘子如下：电压等级（kv）型号额定电压（kv）绝缘子高度（mm）机械破坏负荷（kg）110ZS-IlO1101200200035ZS-3535485100010ZB-IO10215750本设计选择的穿墙套管如下:电压等级（KV）型号额定电流（八）套管长度（mm）10CLD-IO4000620四、出线选型：35kV出线：Tmax=4000h查负荷的经济密度曲线得到J=1.16Amm2对于双回线路的负荷
16、：S=IJ=40.8(1.16*3*35)71mm2出于以后负荷增长的可能，选用LGJ-95导线，在20oC时最大允许电流为352A,40oC为272AR=0.4km对于单回线路，由于负荷与双回线路相差不大，同时考虑以后负荷的增长，故仍选用LGJ-95导线IOKV出线：TmaX=3000h,查负荷的经济密度曲线得到J=1.2Amm2对于双回线路的负荷：S=IJ=1.50.8(1.2*3*10)=90mm2出于以后负荷增长的可能，选用LGJ-95导线，在20oC时最大允许电流为352A,40oC为272AR=0.4km对于单回线路，由于负荷与双回线路相同，同时考虑以后负荷的增长，故仍选用LGJ-
17、95导线第三章配电装置配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是根据主接线的联结方式,由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。配电装置按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。屋内配电装置的特点是：1、由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小；2、维修、巡视和操作在室内进行，不受气候影响；3、外界污秽空气对电器影响较小，可减少维护工作量；4、房屋建筑投资较大。屋外配电装置的特点是：1、土建工作量和费用较小，建设周期短；2、扩建比较方便；3、相邻设备之间距离较大，便于带电作业；4、占地面积大；5、受外界环境影响，设备运行条件较差，须加强绝
18、缘；6、不良气候对设备维修和操作有影响。配电装置的型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式；IlOKV及以上多位屋外式。当在污秽地区或市区建UOKV屋内和屋外配电装置的造价相近时,宜采用屋内型，在上述地区若技术经济合理时，220KV配电装置也可采用屋内型。发电厂和变电所中610KV的屋内配电装置，按其布置型式，一般可以分为三层、二层和单层式。三层式是将所有电器依其轻重分别布置在各层中，它具有安全、可靠性高，占地面积少等特点，但其结构复杂，施工时间长，
19、造价较高,检修和运行不大方便。二层式是将断路器和电抗器布置在底层。与三层式相比，它的造价较低，运行和检修较方便，但占地面积有所增加。三层式和二层式均用于出线有电抗器的情况。单层式占地面积较大，如容量不太大，通常采用成套开关柜，以减少占地面积。屋外配电装置的型式除与主接线有关外，还与场地位置、面积、地址、地形条件及总体不知有关，并受到设备材料的供应、施工、运行和检修要求等因素的影响和限制。普通中型配电装置，国内采用较多，已有丰富的经验，施工、检修和运行都比较方便，抗震能力较好，造价比较低。缺点是占地面积较大。中型配电装置广泛应用于110500KV电压级。高型配电装置的最大优点是占地面积少，一般比
20、普通中型节约50%左右。但耗用钢材较多，检修运行不及中型方便。半高型布置节约占地面积不如高型显著，但运行、施工条件稍有改善，所用钢材比高型少。一般高型适用于220KV配电装置，而半高型宜于UOKV配电装置。根据以上原则，选择配电装置如下:IlOKV屋外中型配电装置35KV屋外中型配电装置IOKV屋内单层配电装置第四章继电保护装置一、变压器的继电保护变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来研总的影响。同时大容量的电力变压器也是十分贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。变压器的故障可分为油箱内部故隙和油箱外
21、部故障，油箱内部故障包括相间短路，绕组的匝数短路和单相接地短路，外部故障包括引线及套管处会产生各相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要是由外部短路或过负荷引起的过电流油面降低和过励磁等。对于上述故障和不正当工作状态，根据规定，变压器应装设以下保护：（1）瓦斯保护：为了反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低，对0.8MVA及以上油浸式变压器和户内0.4MVA以上变压器应装置设瓦斯保护。（2）纵差动保护或电流速断保护为了反应变压器绕组和引出线的相间短路以及中性点直接接地电网侧绕组和引线的接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速动保护。纵差动保护适用于：并列运行的变压器，容量为630
22、0KVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000KVA以上时；发电厂常用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300KVA以上时。电流速断保护适用于1000KVA以下的变压器，且其过电流保护的时限大于0.5S时。（3）外部相间短路时，应采用的保护：过电流保护，一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流；复合电压启动的过电流保护，一般用于升压变压器及过电流保护灵敏度不满足要求的降压变压器上；负序电流及单相式低电压启动的过电流保护，一般用于大容量升压变压器和系统联络变压器;阻抗保护，对于升压变压器和系统联络变压器，当采用前两种保护不能满足灵敏性和选择性要求时，
23、可采用阻抗保护。(4)系统外部接地短路时，应采用的保护对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起过电流时，如变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护。对自耦变压器和高中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应该增设零序方向元件。当电力网中部分变压器中性点接地运行，为防止发生接地短路时，中性点接地的变压器跳开后，中性点不接地的变压器(低压侧有电源)仍带接地故障继续运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置，如零序过电压保护等。(5)过负荷保护对400KVA以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。(6)过励磁保护对
24、400KVA及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。本设计所选变压器容量为85(MM)KVA,根据以上保护原则，可装设以下保护：(1)装设反应内部短路和油面降低的瓦斯保护。(2)装设反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护。(3)装设反应变压器外部相间短路和内部短路的反备保护的过电流保护。(4)装设零序电流保护以反应大接地电流系统外部接地短路。(5)装设过负荷保护防止变压器过负荷。(6)装设过励磁保护反应变压器过励磁。二、母线保护母线是电力系统汇集和分配电能的重要元件，母线发生故障，将使连接在母线上的所有元件停电。若在枢纽变电所母
25、线上发生故障，甚至会破坏整个系统的稳定，使事故进一步扩大，后果极为严重。根据有关规程规定，以下情况应装设专用母线保护：1、发电厂和变电所的220500KV电压的母线，应装设能快速有选择地切除故隙的母线保护，并考虑实现保护双重化。2IlOkV单母线，重要发电厂或UOkV以上重要变电所的3566KV母线，根据系统稳定要求，需要快速切除母线上的故障时。3、3566KV电力网中主要变电所的3566KV母线双母线或分段单母线需要快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证系统安全稳定运行和可靠供电时。对母线保护的要求是：必须快速有选择地切除故障母线；应能可靠、方便地适应母线运行方式的变化；接线尽量简
26、化。母线保护的接线方式，对于中性点直接接地系统，为反映相间短路和单相接地短路，须采用三相式接线；对于中性点非直接接地系统只需反映相间短路，可采用两相式接线。母线保护大多采用差动保护原理构成，动作后跳开连接在该母线上的所有断路器。按构成原理的不同，母线保护主要有完全电流差动母线保护、电压差动母线保护、具有比率制动特性的电流差动保护。根据以上原则，配合本设计电气主接线特点，结合其站的重要性，以线路（电源线）的后备保护，方向零序11段，距离11段作为母线故障的保护，而不专门配置母差保护。三、线路保护根据35KV侧电网结构特点，选择安装限时电流速断保护、过电流保护和零序电流保护以反映各种相间短路和接地
27、故障。IOkV侧电网由于系不接地系统，故只配置速断和过流。四、自动装置安全自动装置可分为自动调节性装置和自动操作性装置，其中发电机自动调节励磁和电力系统自动调频属于自动调节型装置，自动重合闸、备用电源和备用设备自动投入、自动同步并列、自动低频减载、火电厂事故减出力、水电厂事故切机、电气制动、水轮发电机自动启动和调相改发电、抽水蓄能机组由抽水改发电、自动解列等属自动操作型装置。近几年，随着电力系统的发展及电网安全稳定的需要，故障连锁切机装置、故障连锁切负荷装置、故隙快关汽门装置、振荡解列装置、过负荷连锁切机装置、机组低频自启动装置、具有故障判断的区域性稳定控制装置等新型自动装置也在电力系统中得到
28、了运用。由于安全自动装置种类较多，本设计根据有关自动装置配置的内容选择以下自动装置：1、三相一次重合闸装置，提高供电可靠性2、自动低频减载装置，防止电力系统因事故发生功率缺额时频率的过度降低，保证了电力系统的稳定运行和重要负荷正常工作自动故障记录装置，用于分析电力系统事故，保护装置和安全自动装置在事故过程中的动作情况以及迅速判定线路故障点的位置。第五章站用电系统本章主要讲述所用电负荷、所用变的选择及所用电系统的接线原则等的基本概念。一、确定所用变压器的台数。一般变电所均装设两台所用变压器，以满足整流操作电源、强迫油循环变压器、无人值班等的需要。另外，如果能够从变电所外引入可靠的380V备用电源
29、时，变电所可以只装设一台所用变压器。本设计将所用变压器安装在最低一级电压侧，由IOKV侧引出，考虑到可靠性，选用两台所用变互为备用。二、确定所用变压器容量。根据所用负荷的统计和计算，并考虑今后负荷的发展选用合适变压器的容量。所用变容量=0.2%主变容量=0.2%*85000=170KVA故选用2台电力变压器SJLl-20/10,Y/Yo-12,三、确定所用变压器的引线方式。当变电所内有较低电压母线时，一般从这类母线引接电源，这个引接方式具有经济和可靠性较高的特点。如能在两个不同电压等级的母线上分别引用所用电源，则供电可靠性更高。第六章结束语IlOKV变电站设计是完成了理论课程和毕业实习的基础上
30、对所学知识一次综合性的总结，将理论与实践有机联系起来的一个重要环节，是为以后走向工作岗位能更好的服务社会打下基础是重要环节。通过本次设计，我树立了工程观点,能初步联系实际，基本掌握了IloKV变电站电气主接线设计的基本步骤和方法，并在分析、计算和解决实际工程能力等方面得到训练，进一步巩固了电力生产的专业知识，掌握了CAD绘图方面的知识和方法，掌握了科技论文写作的一般知识及查找技巧，为以后从事设计和运行工作，鉴定必需的知识基础。IloKV变电站设计的过程，是对所学知识进行的一次检验和实践，从而使电力专业知识得到巩固和加深，逐步提高了分析问题和解决问题的能力。在设计的过程中，我查阅了大量的资料，在
31、主接线设计、电气设备选择、平面布置等具体任务中进行了大量的比较、计算、优化有效的培养了自己分析问题、解决问题的能力，并使专业知识得到巩固和升华。在以后的学习中，我将继续发扬这种精神。但在本次设计中的不足与疏漏，我将在以后的学习中扬长避短，发扬严谨的科学态度，使学到的知识不断升华。参考文献：【1】参照工厂供电设计指导刘介才编中国电力出版社2参照电力工程电气设计手册一电气一次部分水利电力部西北电力设计院编水利水电出版社3参照电力系统分析华中科技大学编华中科技大学出版社4参考35KV变电站及以上工程（上、下）国家电力公司农电工作部编中国电力出版社5参照电力系统设计手册电力工业部电力设计总院编中国电力出版社6发电厂电气部分四川联合大学编中国电力出版社7依据导体和电器选择设计技术规定SDGJ-14-86电力工业出版社8参考发电厂变电所电气接线和布置西北电力设计院主编郑州电力高等专科学校9参考电力系统继电保护贺家李主编中国电力出版社10高电压技术胡国根、王战铎主编重庆大学出版社11电力工程电气设备手册中国电力出版社12发电厂电气部分课程设计参考资料水利电力出版社13参照电力工程电气设计手册一电气一次部分水利电力部西北电力设计院编水利水电出版社
