110kv终端变电站电气一次部分的设计本科毕业论文.doc
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1、河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘 要变电站是电力系统的一个重要组成部分,由电气设备及配电网络按一定的接线方式所构成,他从电力系统取得电能,通过其变换、分配、输送与保护等功能,然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽,变电站必须改变传统的设计和控制模式,才能适应现110kV裕州变电站电气部分设计代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。本次根据设计的要求,在设计的过程中,根据变电站的地理环境、容量和各回路数确定变电站电气主接线和站用电接线,并选择各变压器的型号;进行参数计算、画等值网络图,并计算各电压等级侧的短路电流,列出短路电流结果表;计
2、算回路持续工作电流、选择各种高压电气设备,并根据相关技术条件和短路电流计算结果表校验各高压设备,从而完成了110kV终端变电站电气一次部分的设计。关键词:主接线 短路电流 电气设备 配电装置ABSTRACTThe substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution. It obtains the electric power fro
3、m the electric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. As an important part of powers transport and control, the transformer substation must change the mode of the traditiona
4、l design and control, then can adapt to the modern electric power system, the development of modern industry and the of trend of the society life. According to the design request, in the design process, according to the transformer substation geographical environment, the capacity and various return
5、 routes number determined the transformer substation electricity host wiring and the station use electricity the wiring, and chooses various transformers the model; Carries on the parameter computation, the picture equivalent network chart, and calculates various voltages rank side the short-circuit
6、 current, lists the short-circuit current result table; Calculates the return route continually operating current, chooses each kind of high pressure electrical equipment, and verifies various high pressure unit according to the correlation engineering factor and the short-circuit current computed r
7、esult table,Thus completing the design of the substation.Key words: Main wiring Short-circuit current Electrical equipment Power distribution equipmentI目 录 目 录11 绪 论11.1 我国电力工业的发展概况11.2 电力系统的概念11.3 变电所类型21.4 裕州变电所概述22 电气主接线的设计42.1 电气主接线的设计原则和要求42.1.1 电气主接线的设计原则42.1.2 电气主接线的设计要求52.2 电气主接线设计72.2.1 裕州变
8、电所110kV侧设计72.2.2 变电所10kV侧设计92.2.3 变电所35kV侧设计112.3 负荷统计和主变压器的选择132.3.1 负荷统计132.3.2 主变压器的选择162.3.2.1 主变压器的台数选择162.3.2.2 主变压器型式的选择162.3.3.3 主变压器容量的选择182.3.3.4 主变压器型号的选择182.4 站用接线及其变压器的选择192.4.1 站用电接线192.4.2 站用变压器选择的基本原则192.4.3 站用变压器型号的选择203 短路电流计算213.1 短路电流的基本概念213.2 短路电流计算的规定233.3 本次设计中短路电流的计算234 电气设备
9、的选择及校验284.1 电气设备选择和校验原则284.1.1 电气设备选择原则284.1.2 校验原则284.2 高压断路器的选择304.2.1 高压断路器的选择原则304.2.2 110kv侧高压断路器的选择和校验314.2.3 35kv侧高压断路器的选择和校验334.2.4 10kv侧高压断路器的选择和校验344.3 隔离开关的选择364.3.1 隔离开关选择基本要求364.3.2 110KV侧隔离开关的选择与效验364.3.3 10KV侧隔离开关的选择384.4 各级电压母线、绝缘子和穿墙套管的选择394.4.1 各级电压母线的选择394.4.2 绝缘子和穿墙套管的选择404.5 电压互
10、感器和电流互感器的选择404.5.1 电压互感器的选择404.5.2 电流互感器的选择424.6 电抗器的选择和高压熔断器的选择434.7 各主要电气设备选择结果一览表465 过电压保护设计475.1 过电压保护设计原则475.2 直击雷过电压保护475.3 雷电入侵波的过电压保护516 结束语56致 谢57参考文献58附 录60河南理工大学万方科技学院本科毕业(设计)论文1 绪 论1.1 我国电力工业的发展概况我国具有丰富的能源资源。可开发利用的水能蕴藏量约为3.78亿kW,居世界首位。解放前,全国总装机容量仅为185万kW,年发电量43亿kWh,居世界第25位。新中国成立后,我国的电力工业
11、得到了迅速发展,已经建立起了一套完整的、有相当规模的电力工业体系。到2005年底全国发电容量达到5亿kW,发电量和装机容量均跃居世界第2位。电力系统的建设也取得了令人瞩目的成就,已建成以500kV电压等级为主干网架的7个跨省区域性的电力系统,并且以三峡水电站为核心的全国性的电网已见雏形2。1.2 电力系统的概念由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置(主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等)转化成电能,再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心,通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量,为地区经济和人民生
12、活服务。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区,也无法大量储存,故其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成,并在同一地域内有机地组成一个整体,电能生产必须时刻保持与消费平衡2。1.3 变电所类型变电站是电力系统中接受和分配电能并能变换电压的电气装置,它是联系发电厂和电能用户的中间环节,同时通过变压器将各种电压的电力网联系起来。根据变电所在电力系统中的地位和作用,可以分成以下几类1 3。1枢纽变电所 枢纽变电所位于电力系统的枢纽点,汇集多个电源,连接电力系统高压和中压的几个部分,电压等级一般为330500kV。2中间变电所中间变电所的电压等级一般为220330kV,汇集23个电源和若干线路,高压
13、侧起交换功率的作用,或使长距离输电线路分段,同时降压对一个区域供电。3地区变电所地区变电所的电压等级一般为110220kV,主要向一个地区用户供电。4终端变电所位于配电线路末端,接近负荷处,电压一般为35110kV,经降压后直接向用户供电。1.4 裕州变电所概述110kV裕州变电站地处博望、广阳、赵河、柳河四乡交汇处,于2002年7月25日投入运行,是方城县第二座110KV变电站,占地面积为9.5亩,我站现有主变压器2台,额定总容量71.5MVA,110kV进出线4回,35kV出线6条,10kV出线8条,10KV静止无功补偿装置两套,容量为8400千乏。110kV鸣裕线为站区供电主电源,通过备
14、自投装置,110kV韶裕线与110kV鸣裕线互为备用。110kV韶裕线、鸣裕线、裕杏线、路裕线分别与南阳供电区的220kV韶华变、 鹿鸣变和110kV杏花变、皇路店变连接,35kV及10kV设备主要供电区域为县城城西区、博望、广阳、赵河、柳河、袁店、四里店、拐河七乡镇,更重要的是还担负着1000kV特高压南阳开关站站用电和焦枝电气化铁路的可靠供电任务。本次设计的题目是关于110KV裕州变电所电气一次部分。它的设计要求为主变压器型号的选择;主接线方案的的初步确定并进行方案的比较确定最终方案;短路电流计算;根据短路电流计算的结果选择电气一次设备;防雷保护的设计与配电装置的设计;最后绘制电气主接线图
15、以及配电装置图完成设计说明书。110kV终端变电站是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节,所以做好110kV终端变电站的设计是我国电网建设的重要环节。在目前的电网建设中,尤其是在110kV变电所的建设中,土地、资金等资源浪费现象严重,存在重复建设、改造困难、工频电磁辐射、无线电干扰和噪声等环保问题、电能质量差等问题已成为影响高压输变电工程建设成本和运行质量的重要因素。这已经违背了我国的可持续发展战略。电力工业的迅速发展,对变电所的设计提出了更高的要求,更需要我们提高知识理解应用水平,认真对待。2 电气主接线的设计2.1 电气主接线的设计原则和要求2.1.1 电气主接线的设计原则1考虑变电站在
16、电力系统中的地位和作用3变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电站是枢纽变电站、地区变电站、终端变电站、企业变电站还是分支变电站,由于它们在电力系统中的地位和作用不同,对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。2考虑近期和远期的发展规模3变电站主接线设计应根据5-10年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度及地区网络情况和潮流分布,并分析各种可能的运行方式,来确定主接线的形式及站连接电源数和出线回数。3考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响对一、二级负荷,必须有两个独立电源供电,且当一个电源失去后,应保证全部一、二级负荷不间断供电;三级负荷一
17、般只需一个电源供电。4考虑主变台数对主接线的影响3变电站主变的容量和台数,对变电站主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电站,由于其传输容量大,对供电可靠性高,因此,其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电站,其传输容量小,对主接线的可靠性、灵活性要求低。5考虑备用量的有无和大小对主接线的影响3发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电,适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同,例如,当断路器或母线检修时,是否允许线路、变压器停运;当线路故障时是否允许切除线路、变压器的数量等,都直接影响主接线的形式3。2.1.2 电气主接线
18、的设计要求根据有关规定:变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位,变电站的规划容量,负荷性质线路变压器的连接、元件总数等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过度或扩建等要求1 3。1可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的工作,以保证对用户不间断的供电,衡量可靠性的客观标准是运行实践。主接线的可靠性是由其组成元件(包括一次和二次设备)在运行中可靠性的综合。因此,主接线的设计,不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响,还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时,可靠性并不是绝对的而是相对的,一种主接线对某些变电站是可靠的,而对另一些变电站则可能不是可靠的
19、。评价主接线可靠性的标志如下:(1)断路器检修时是否影响供电;(2)线路、断路器、母线故障和检修时,停运线路的回数和停运时间的长短,以及能否保证对重要用户的供电;(3)变电站全部停电的可能性。2灵活性主接线的灵活性有以下几方面的要求:(1)调度灵活,操作方便。可灵活的投入和切除变压器、线路,调配电源和负荷;能够满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。(2)检修安全。可方便的停运断路器、母线及其继电器保护设备,进行安全检修,且不影响对用户的供电。(3)扩建方便。随着电力事业的发展,往往需要对已经投运的变电站进行扩建,从变压器直至馈线数均有扩建的可能。所以,在设计主接线时,应留有余地
20、,应能容易地从初期过度到终期接线,使在扩建时,无论一次和二次设备改造量最小。4经济性可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求,它与经济性之间往往发生矛盾,即欲使主接线可靠、灵活,将可能导致投资增加。所以,两者必须综合考虑,在满足技术要求前提下,做到经济合理。(1)投资省。主接线应简单清晰,以节约断路器、隔离开关等一次设备投资;要使控制、保护方式不过于复杂,以利于运行并节约二次设备和电缆投资;要适当限制短路电流,以便选择价格合理的电器设备;在终端或分支变电站中,应推广采用直降式(110/610kV)变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。(2)年运行费小。年运行费包括电能损耗费、折旧费
21、以及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起,因此,要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以及避免两次变压而增加电能损失。(3)占地面积小。电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件,以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方,都应采用三相变压器。(4)在可能的情况下,应采取一次设计,分期投资、投产,尽快发挥经济效益。2.2 电气主接线设计2.2.1 裕州变电所110kV侧设计110kV进线为4回,本站可考虑的接线单母线分段接线,双母线接线。方案A单母线分段接线,如图2-1所示。 图2-1 单母线分段接线方案B双母线接线,如图2-2所示。图2-2 双母线接线
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