110KV變電站設(shè)計畢業(yè)論文

華北電力大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 110KV 變電站電氣主接線設(shè)計專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 成人教育學(xué)院2012 年 09 月 10 日畢業(yè)設(shè)計（論文）摘要本次設(shè)計為 110kV 降壓變電站電氣一次部分的初步設(shè)計， 根據(jù)原始資料，以設(shè)計任務(wù)書和國家有關(guān)電力工程設(shè)計的規(guī)程、規(guī)范及規(guī)定為設(shè)計依據(jù)。變電站的設(shè)計在滿足國家設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，盡量考慮當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況。在本變電站的設(shè)計中，包括對變電站總體分析和負荷分析、變電站主變壓器的選擇、電氣主接線、電氣設(shè)備選擇、短路電流計算等部分的分析計算以及防雷設(shè)計。在保證供電可靠性的前提下，減少事故的發(fā)生，降低運行費用。本次設(shè)計正文分設(shè)計說明書和設(shè)計計算書兩個部分，設(shè)計說明書包括電氣主接線設(shè)計、變壓器選擇說明、短路電流計算說明、電氣設(shè)備選擇說明、配電裝置設(shè)計、電氣總平面布置和防雷保護設(shè)計；設(shè)計計算書包括變壓器選擇、短路電流計算、電氣設(shè)備選擇及校驗等，并附有電氣主接線圖及其它相關(guān)圖紙。關(guān)鍵詞：110kV 變電站；短路電流；一次部分；設(shè)備選擇畢業(yè)設(shè)計（論文）I目錄摘要 .第一部分 設(shè)計說明書1 原始資料 .11.1 變電站的基本情況 .11.2 設(shè)計任務(wù) .22 變壓器選擇 .32.1 變壓器繞組與調(diào)壓方式的選擇 .32.2 變壓器相數(shù)的選擇 .32.3 變壓器容量和臺數(shù)的選擇 .32.4 變壓器的冷卻方式 .43 電氣主接線設(shè)計 .53.1 主接線的設(shè)計原則 .53.2 主接線設(shè)計的基本要求 .63.3 主接線方案的比較和確定.74 短路電流計算.114.1 短路電流計算的目的 .114.2 短路電流計算的規(guī)定 .114.3 短路電流計算的步驟 .124.4 短路類型及其計算方法 .125 高壓電器選擇 .145.1 高壓斷路器的選擇 .145.2 隔離開關(guān)的選擇 .145.3 各級電壓母線的選擇 .155.4 電流互感器的選擇 .155.5 電壓互感器的選擇 .165.6 避雷器的選擇 .166 配電裝置設(shè)計 .18畢業(yè)設(shè)計（論文）II6.1 配電裝置的基本要求.186.2 配電裝置的種類及應(yīng)用.187 防雷保護設(shè)計 .197.1 防雷保護的特點 .197.2 變電站直擊雷防護 .197.3 進線保護.19第二部分 計算書8 變壓器容量計算及選擇 .208.1 本站負荷計算 .208.2 變壓器容量及型號的選擇 .209 短路電流計算 .219.1 原始資料 .219.2 短路計算 .2110 高壓電器的選擇與校驗 .2710.1 最大持續(xù)工作電流計算 .2710.2 斷路器的選擇及校驗 .2710.3 隔離開關(guān)的選擇及校驗 .3010.4 電流互感器的選擇及校驗 .3110.5 限流電抗器的選擇及校驗 .3510.6 電壓互感器的選擇及校驗 .3510.7 導(dǎo)體的選擇及校驗 .3710.8 絕緣子及穿墻套管的選擇 .39總結(jié) .40參考資料 .41致謝 .42畢業(yè)設(shè)計（論文）0第一部分 設(shè)計說明書1 原始資料1.1 變電站的基本情況1.1.1 變電站建設(shè)性質(zhì)及規(guī)模本站位于蒙城邊緣，供給城市和近郊工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活用電，系新建變電站。電壓等級：110/10kV線路回數(shù)：110kV：2 回，備用 2 回10kV：13 回，備用 2 回1.1.2 電力系統(tǒng)接線簡圖如下：圖 1.1 電力系統(tǒng)接線簡圖1.1.3 變電站規(guī)模和電力系統(tǒng)情況（1）變電站性質(zhì)：110kV 變電站。（2）110kV 最終兩回進線四回出線。每回出線輸送容量為 15MVA，本期工程 2 回進線，2 回出線。（3）10kV 出線最終 15 回，本期 13 回，備用 2 回，T max=5500 小時，負荷同時率 0.85，備用總負荷 4MW,COS =0.85。（4）根據(jù)當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)的遠景規(guī)劃，110kV 和 10kV 負荷的具體參數(shù)如下表：乙 變甲 變B蒙 城 變畢業(yè)設(shè)計（論文）1表 1.1 110kV 和 10kV 負荷具體參數(shù)表最大穿越功率（MW）最大負荷（MW）負荷組成（%）電壓等級負荷名稱近期遠景近期遠景一級二級三級cosTmax(h)線長(km)同時率線損BZ 線 10 15BI 線 10 15備 用（ 一 ）10110kV備 用（ 二 ）10市區(qū)一 2 3 30 50 0.8 1市區(qū)二 2 3 30 50 0.8 2.5食 品 廠 1 1.5 20 40 0.8 4000 1.75針 織 廠 1 1.5 20 40 0.784000 1.8棉 紡 廠 一棉 紡 廠 二2 3 30 40 0.755500 1印 染 廠 一印 染 廠 二3 4.5 35 40 0.785500 2柴 油 機廠 一柴 油 機廠 二2 3.5 30 40 0.8 5500 2.5水 泥 廠 1.5 2 25 30 0.8 3500 2.5機 修 廠 1.5 2 20 30 0.753000 2郊 區(qū) 變 1.5 2 15 30 0.8 1.5備 用 一 2 310kV備 用 二 2 385%5%1.2 設(shè)計任務(wù)（1）變電站電氣主接線的設(shè)計（2）主變壓器的選擇（3）短路電流的計算（4）電氣設(shè)備的選擇（5）配電裝置及電氣總平面設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）2（6）防雷保護設(shè)計2 變壓器選擇2.1 變壓器繞組與調(diào)壓方式的選擇（1）繞組連接方式參考電力工程電氣設(shè)計手冊和相應(yīng)規(guī)程指出：變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的連接方式有 Y和型兩種，而且為保證消除三次諧波的影響，必須有一個繞組是型的，我國110kV 及以上的電壓等級均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中性點，所以都需要選擇的連接方式，而 6-10kV 側(cè)采用型的連接方式。故該 110kV 變電站主變應(yīng)采NY用的繞組連接方式為：Y N， 。 （2）調(diào)壓方式的確定變壓器的電壓調(diào)整是用分解開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器比來實現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無勵磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍通常在+5以內(nèi)，另一種是帶負荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)壓范圍可達到+30。對于 110kV 及以下的變壓器，以考慮至少有一級電壓的變壓器采用有載調(diào)壓。由以上知，此變電所的主變壓器采用有載調(diào)壓方式。2.2 變壓器相數(shù)的選擇主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。當(dāng)不受運輸條件限制時，在 330kV 及以下的發(fā)電廠和變電所，均應(yīng)采用三相變壓器。社會日新月異，在今天科技已十分進步，變壓器的制造、運輸?shù)鹊纫巡怀蓡栴}，故有以上規(guī)程可知，此變電所的主變應(yīng)采用三相變壓器。2.3 變壓器容量和臺數(shù)的選擇主變?nèi)萘恳话惆醋冸娬窘ǔ山谪摵?510 年規(guī)劃選擇，并適當(dāng)考慮遠期1015 年的負荷發(fā)展，對于城郊變電所主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，從長遠利益考慮，本站應(yīng)按近期和遠期總負荷來選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量，對于有重要負荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在過負荷能力允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二畢業(yè)設(shè)計（論文）3級負荷。所以每臺變壓器的額定容量按 ，其中 為變電所最大負荷選擇，mnPS7.0即 =0.738.77=27.14kVA 這樣當(dāng)一臺變壓器停用時，也保證 70%負荷的供電。nS由于一般電網(wǎng)變電所大約有 25%的非重要負荷，因此采用式 來計算主變?nèi)輒nPS7.0量對變電所保證重要負荷來說是可行的。通過計算本變電站可選擇額定容量為31.5MVA 的主變壓器。為 了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電站一般裝設(shè)兩臺主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺及三臺以上時，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時也增加了配電設(shè)備及用電保護的復(fù)雜性，以及帶來維護和倒閘操作的復(fù)雜化?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障機率較小，且適用遠期負荷的增長以及擴建，故本變電站選擇兩臺主變壓器完全滿足要求。2.4 變壓器的冷卻方式根據(jù)變壓器型號的不同,其冷卻方式有：自然風(fēng)冷、強迫油循環(huán)風(fēng)冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導(dǎo)向油循環(huán)等。油浸自冷式就是以油的自然對流作用將熱量帶到油箱壁和散熱管，然后依靠空氣的對流傳導(dǎo)將熱量散發(fā)，它沒有特制的冷卻設(shè)備。而油浸風(fēng)冷式是在油浸自冷式的基礎(chǔ)上，在油箱壁或散熱管上加裝風(fēng)扇，利用吹風(fēng)機幫助冷卻。加裝風(fēng)冷后可使變壓器的容量增加 30%35%。強迫油循環(huán)冷卻方式，又分強油風(fēng)冷和強油水冷兩種。它是把變壓器中的油，利用油泵打入油冷卻器后再復(fù)回油箱。油冷卻器做成容易散熱的特殊形狀，利用風(fēng)扇吹風(fēng)或循環(huán)水作冷卻介質(zhì)，把熱量帶走。這種方式若把油的循環(huán)速度比自然對流時提高 3 倍，則變壓器可增加容量 30%。綜上所述，110kV 變電站冷卻方式宜采用強迫油循環(huán)風(fēng)冷。畢業(yè)設(shè)計（論文）43 電氣主接線設(shè)計電氣主接線設(shè)計的基本原則是以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以國家的經(jīng)濟建設(shè)方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下、兼顧運行、維護方便，盡可能的節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流，高電壓的網(wǎng)絡(luò)，它要求用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號，并按工作順序排列，詳細地表示電氣設(shè)備或成套裝置全部基本組成和連接關(guān)系，代表該變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。3.1 主接線的設(shè)計原則（1）考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。不論是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求也不同。（2）考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù) 510 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應(yīng)根據(jù)負荷的大小和分布、負荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式來確定主接線的形式以及所連接的電源數(shù)和出線回數(shù)。（3）考慮負荷的重要性和分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響對一級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，應(yīng)保證全部一級負荷不間斷供電；對二級負荷，一般要有兩個電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，能保證大部分二級負荷供電。三級負荷一般只需一個電源供電。（4）考慮主變臺數(shù)對主接線的影響變電所主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此對主接線的可靠性、畢業(yè)設(shè)計（論文）5靈活性的要求也比較高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性要求低。（5）考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負荷突增、設(shè)備檢修、故障停運情況下的應(yīng)急要求。電器主接線的設(shè)計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同。例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當(dāng)線路故障時允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。3.2 主接線設(shè)計的基本要求主接線設(shè)計的合理性直接影響電力系統(tǒng)運行的可靠性，靈活性及對電器的選擇、配電裝置、繼電保護、自動控制裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊(電氣一次部分） 中有關(guān)規(guī)定：“變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點等條件確定。并綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求”。主接線設(shè)計的基本要求如下：3.2.1 可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的運行工作，以保證對用戶不間斷供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運行實踐，經(jīng)過長期運行實踐的考驗，對以往所采用的主接線，優(yōu)先采用。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次設(shè)備部分在運行中可靠性的綜合。同時，可靠性不是絕對的而