110kV变电所电气一次设计毕业答辩

2024/11/25110kV变电所电气一次设计原始资料

本论文是110kV变电所电气一次设计,该变电站有两个电压等级，一个是110kV，一个是10kV。1、进出线情况：（1）110kV进线：共有2回进线，为电源进线。（2）10kV共有18回出线，每回出线负荷2.5MVA，同时率为0.7，功率因数为0.7。2、系统短路容量：110kV母线短路容量为2000MVA，短路电流为10.5kA。3.要求选用自冷式低损耗标准阻抗有载调压变压器。2024/11/25目录2024/11/25第一章变电站地理位置的选择第二章主变压器的选择第三章电气主接线的选择第四章短路电流的计算第五章电气设备的选择第六章配电装置的选择第七章继电保护的配置第八章变电站防雷接地的设计附录电气图纸第一章变电站地理位置的选择建设一个变电站要考虑到地理环境、气象条件等因素，包括:⑴年最高温度、最低温度。⑵冬季、夏季的风向以及最大风速。⑶该地区的污染情况、地震等级。⑷接近负荷中心，不占或少占用农田。等等。2024/11/25确定变电站的建设规模设计:⑴电压等级有两个:110kV和10kV。⑵主变压器用两台。⑶进出线情况:110kV有两回进线，为电源进线；10kV有18回出线。第二章主变压器的选择

根据变电所建设的规模，电压等级有两个:110kV和10kV，110kV侧有两回进线，宜装设两台主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于全部负荷的60~80%，并应保证用户的一、二级负荷供电。2024/11/252.2.1主变压器台数的确定2.2.2主变压器容量的选择主变压器容量的确定应根据电力系统5~10年发展规划进行。该变电所选用两台主变压器,每台容量的选择应按照其中任一台停运时,另一台变压器的容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的60~80%。型号额定容量（kVA）额定电压（kV）连接组标号损耗（kW）空载电流（%）阻抗电压（%）高压低压空载负载SFZ10-40000/1104000011010.5YN,d1132.61420.410.52024/11/25根据已知条件，选择变压器的型号为:SFZ10-40000/110。该变压器为三相双绕组自冷式有载调压变压器，其参数为:表2-1SFZ10-40000/110第三章电气主接线的选择

主接线的基本接线形式就是主要电气设备常用的几种连接方式,以电源和出线为主体。由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源数不同,并且每路馈线所传输的功率也不一样,因而为便于电能的汇集和分配,在进出线数较多时（一般超过4回）,采用母线作为中间环节,可使接线简单清晰,运行方便,有利于安装和扩建。然而与有母线的接线方式相比,无汇流母线的接线使用开关电器较少,配电装置占地面积较少,通常用于进出线回路少,不再扩建和发展的发电厂或变电站中。有汇流母线的接线形式概括的可分为单母线接线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。2024/11/253.1电气主接线设计的基本要求电气主接线设计的基本要求,概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。3.2电气主接线基本接线形式的选择3.2.1电气主接线的概述2024/11/253.2.2主接线方案的拟定1.110kV主接线的选择110kV侧有两回进线,为电源进线,此时宜采用桥形接线,根据桥断路器的安装位置,可分为内桥和外桥接线两种。⑴内桥接线在线路故障或切除、投入时,不影响其余回路工作,并且操作简单；而在变压器故障或切除、投入时,要使相应线路短时停电并且操作复杂。因而该接线一般适用于线路较长（相对来说线路的故障几率较大）和变压器不需要经常切换的情况,2024/11/25⑵外桥接线在运行中的特点与内桥接线相反,适用于线路较短和变压器需要经常切换的情况。当系统中有穿越功率通过主接线为桥形接线的发电厂或变电站高压侧,或者桥形接线的2条线路接入环形电网时,通常宜采用外桥接线比较这两种接线方式的特点、适用范围,确定出110kV侧的接线方式为内桥接线。该接线适用于:①小容量发电厂的发电机电压配电装置，一般每段母线上所接发电容量为12MW左右每段母线上出线不多于5回。②变电站中有两台主变压器时的6～10kV配电装置。③35～63kV配电装置的出线4～8回。④110～220kV配电装置的出线3～4回。2024/11/252.10kV主接线的选择根据设计任务书，10kV共有18回出线，每回出线负荷2.5MVA，可供选择的接线方式有:⑴单母线分段接线由于双母线有较高的可靠性，广泛用于一下情况:①进出线回数较多、容量较大、出线带电抗器的6～10kV配电装置。②35～60kV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时。③110kV出线数为6回及以上时。④220kV出线数为4回及以上时。2024/11/25⑵双母线接线⑶双母线分段接线双母线分段接线不仅能缩小母线故障的停电范围,而且比双母线接线的可靠性更高。但是增加了两台断路器,投资有所增加,双母线分段不仅具有双母线的各种优点,并且任何时候都有备用母线,有较高的可靠性和灵活性。双母线分段接线多用于220kV配电装置,当进出线数为10～14回时采用三分段,15回及以上时采用四分段；同时在330～500kV大容量配电装置中,出线为6回及以上时一般也采用双母线分段接线。⑷带旁路母线的单母线接线和双母线接线带旁路母线的接线方式,优点就是可以不停电检修断路器。6～10kV配电装置一般不设置旁路母线，特别是当采用手车式成套开关柜时，由于断路器可迅速置换，可以不设旁路母线。而6～10kV单母线及单母线分段的配电装置，在采用固定式成套开关柜式，例如:出线回路数很多，断路器停电检修机会多；多数线路是向用户单独供电，用户内缺少互为备用的电源，不允许停电；均为架空线出线，雷雨季节跳闸次数多，增加了断路器检修次数。需要强调的是，随着高压配电装置广泛采用断路器以及国产断路器的质量提高，同时系统备用容量的增加、电网结构趋于合理与联系紧密、保护双重化的完善以及设备检修逐步由计划检修向状态检修过度，为简化接线，总的趋势将逐步取消旁路设施。综上所述，通过比较这几种接线方式的优缺点、适用范围，确定出10kV侧的接线方式为单母线分段接线，采用成套式开关柜。2024/11/25注意:第四章短路电流的计算

短路的基本类型有:三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。短路故障分为对称短路和不对称短路,三相短路是对称的,其它三种短路都是不对称的。在四种短路类型中,单相接地短路故障发生的概率最高,可达65%,两相短路约占10%,三相短路约占5%。虽然三相短路发生的概率最小,但对电力系统的影响最严重。因此采用三相短路来计算短路电流,并校验电气设备的稳定性。2024/11/254.1.1短路的原因短路是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）之间未经负载而直接形成闭合回路。产生短路的主要原因:⑴元件损坏，⑵自然灾害，⑶违规操作，⑷其它原因。4.1.2短路的种类2024/11/254.1.5短路点的选择选择通过导体和电器的短路电流最大的那些点为短路计算点。取最严重的短路情况,分别在110kV侧的母线和35kV侧的母线上发生短路（点F1和点F2发生短路）,则选择这两处做短路计算,如下图所示⑴当点短路时,电路图如下所示:2024/11/254.2短路电流的计算1.求系统电抗已知110kV母线的短路容量2000MVA,短路电流10.5KA。取2.求变压器的电抗变压器的型号:SFZ10-40000/110,短路电压2024/11/25已知短路电流为10.5kA,即三相短路电流周期分量有效值为:三相短路电流冲击电流最大值:同理:利用上面的方法就可以求出10kV母线上的短路电流。注意:求得10kV母线上的短路电流很大，需要加设电抗器，来限制短路电流，型号为:NKL-10-300N:水泥柱式K:电抗器L:铝电缆2024/11/25冲击电流有效值:⑵当点短路时（即10kV母线上）等效电路如下图所示:2024/11/254.3三相短路电流计算结果表短路点短路点额定电压平均工作电压短路电流周期分量有效值短路点冲击电流短路容量有效值最大值U/kVU/kV/kAI/kA/kA/kA/MVAF111011510.510.515.85526.7752000F21010.510.4210.4215.7326.57189.5第五章电气设备的选择

2024/11/255.1.1按正常工作条件选择电气设备在选择电气设备时,一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件选择,即1.额定电压

2.额定电流电气设备的额定电流是指在额定环境温度下,电气设备的长期允许电流。应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流,即5.1.2环境条件对设备选择

当电气设备安装地点的环境（尤其注意小环境）条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震强度和覆冰的厚度等环境条件超过一般电气设备使用条件时,应采取措施。2024/11/255.1.3按短路状态校验1.短路热稳定校验短路电流通过电气设备时,电气设备部件温度（或发热效应）应不超过允许值。满足热稳定的条件为2.电动力稳定校验电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力,亦称动稳定。满足动稳定的条件为式中:分别为电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值；分别为短路冲击电流幅值及其有效值。主要电气设备的选择2024/11/25主要电气设备断路器隔离开关电流互感器电压互感器熔断器根据主变压器的额定电压、额定电流以及断路器安装在户外的要求,查手册可选LW6-110型六氟化硫断路器,本设计中110kV采用六氟化硫断路器,因为与传统的断路器相比较,该断路器采用不可燃和有优良绝缘与灭弧性能的六氟化硫气体作为灭弧介质,具有优良的开断性能。该断路器运行可靠性高,维护工作量少,耐压高,允许的开断次数多,检修时间长,开断电流大,灭弧的时间短,操作时噪声小,寿命长等优点因此可选用LW6-110型户外高压SF6断路器。2024/11/255.2主要电气设备的选择5.2.1断路器的选择主变压器110kV侧的断路器的选择,已知主变压器的额定容量为S=40MVA,额定电压为。所以额定电流为在系统中取过负荷系数为，则最大电流为:2024/11/25型号额定电压（kV）最高工作电压（kV）额定电流（A）额定开断电流（kA）极限通过电流（kA）热稳定电流（kA）固有分闸时间（s）峰值3sLW6-110/3150110145315040100400.03LW6-110型户外高压SF6断路器技术数据断路器的固有分闸时间和燃弧时间均为0.03s，取继电保护后备保护时间为2s，所以短路热稳定计算时间为:动稳定的校验:断路器的动稳定电流，满足要求。同理，根据同样的方法来选择和校验设备

第六章配电装置的选择

配电装置是发电厂和变电站的重要组成部分,在电力系统中起着接受和分配电能的作用。配电装置是根据电气主接线的连接方式,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的总体装置。其作用是在正常运行情况下,用来接受和分配电能,而在系统发生故障时,迅速切断故障部分,维持系统正常运行。2024/11/256.1110kV配电装置110kV是变电站的高压侧,主接线采用的是桥形接线,该设计中的110kV配电装置采用屋外配电装置,是将所有电气设备和母线都装设在露天的基础、支架或构架上。110kV采用装配式中型配电装置。6.210kV配电装置10kV位于低压侧，该设计中10kV母线采用单母线分段接线，高压开关柜的配电装置，由于断路器可迅速置换，这样可以不设置旁路母线，节省了投资成本，减少了占地面积。规程上要求:6~10kV配电装置一般为屋内布置。综上所述,选择KYN-12型开关柜第七章继电保护的配置

2024/11/25主要是对变压器进行继电保护的配置。变压器的故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重的影响,同时大容量的电力变压器也是十分贵重的设备。因此应根据变压器容量等级和重要程度装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。变压器的继电保护过电流保护纵差动保护瓦斯保护后备保护2024/11/25第八章变电站防雷接地的设计

避雷针接地装置避雷器避雷线防雷接地2024/11/258.1避雷针保护原理是当雷云放电时使地面电场畸变,在避雷针的顶端形成局部场强集中的空间以影响雷电先导放电的发展方向,使雷电对避雷针放电,再经过接地装置将雷电流引入大地。8.2避雷器避雷器是一种过电