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1、老师，您好！,110KV降压变电站电气部分设计,大学本科毕业论文 指导教师：陈虹 答辩人：崔兆星,变电所介绍,变电所是电力系统的一个重要组成部分，是联系发电厂和电能用户的中间枢纽。变电所一般由电器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。 随着科学技术的不断发展，自动化技术等高科技的广泛应用，变电所综合自动化技术也得到了广泛的推广。,变电所的发展现状 在我国变电所主要现状是老设备向新型设备转变，有人值班向无人值班变电所转变，交流传输向直流输出转变。而在国外变电所的主要现状是主要交流
2、输出向直流输出转变。 变电站的综合自动化将变电所的继电保护装置、测量装置、控制装置、信号装置综合为一体，以全微机化的新型二次设备代替机电式的继电保护装置、仪表屏、操作屏及中央信号装置，用不同的模块化软件实现机电式二次设备的各种功能，用计算机局部网络通信代替大量的信号电缆的连接，通过人机接口设备，实现变电所的综合自动化管理、监视、测量、控制及打印记录等所有功能。整个系统便于维护和扩充，整体的可靠性提高。,负荷计算,供配电系统要在正常条件下可靠的运行，除了应该满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是满足负荷电流的要求。因此，有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算,无功功率补偿,无功补偿的
3、方案：对于工业企业电力用户，提高其功率因数的方法有两大类 (1) 提高自然功率因数主要有如下几种。 正确选用异步电动机的型号和容量，使其接近满载运行。 更换轻负荷感应电动机或者改变轻负荷电动机的接线。 电力变压器不宜轻载运行。 合理安排和调整工艺流程，改善电气设备的运行状况，限制电焊机、机 电动机等设备的空载运转。 使用无电压运行的电磁开关，工业企业供配电系统中使用着大量的各种类型的电磁型开关，如低压断路器、接触器等，作为控制电机之用。 (2) 人工补偿无功功率 同步电动机补偿。 并联电容器补偿。 动态无功功率补偿。 根据本课题的实际情况，选择并联电容器进行补偿。,并联电容器装置的分组原则 （
4、1）并联电容器装置的分组主要有系统专业根据电压波动、负荷变化、谐波含量等因素确定。 （2）对于单独补偿的某台设备，不必分组，可直接与设备相联接，并与该设备同时投切。 （3）终端变电所的并联电容器设备，主要是为了提高电压和补偿变压器的无功损耗。此时，各组应能随电压波动实行自动投切。 并联电容器装置的分组方式 a、等差容量分组方式： b、带总断路器的等差容量分组、带总断路器的等差级数容量分组 c、等容量分作方式，是应用较多的分作方式。 综上所述，在本设计中，无功补偿装置分作方式采用等容量分组方式。,并联电容器装置的接线 从电气工程电气设计手册应采用双星形接线。因为双星形接线更简单，而且可靠性、灵敏
5、性都高，对电网通讯不会造成干扰，适用于10KV及以上的大容量并联电容器组。 中性点接地方式：对该变电所进行无功补偿，主要是补偿主变和负荷的无功功率，因此并联电容器装置装设在变电所低压侧，故采用中性点不接地方式。 无功补偿装置的选择 根据上述分析，参考电气设备手册,本设计中选用一台BAMH11/-8700-13W集合式并联电容器。 补偿之后满足要求,主变压器的选择,主变压器台数的选择:当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。虽然大容量变压器单位容量造价低，在高负荷密度供电区域建设大容量变电站能够节省投资，容量越大，效果就越明显；但为保
6、证供电运行方式灵活，应考虑采用多台变压器，单台变压器容量的选择不宜过大和过小，要预留负荷发展而扩建的可能，实现变电站容量由小到大，变压器的台数由少到多；城区变电站3台变压器供电的运行方式最为灵活可靠。经过综合考虑，选择2台主变压器。,主变相数选择: （1）主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。（2）当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压器。此变电所的主变应采用三相变压器。主变绕组连接方式:变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有y和，高、中、低三侧绕组如何要根据具体情况
7、来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用Y0连接；35KV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线接地。35KV及以下电压，变压器绕组都采用连接。有以上知，此变电站110KV侧采用Y0接线，35KV侧采用Y连接，10KV侧采用接线。电力网中性点接地与否，决定于主变压器中性点运行方式,主变的调压方式:对于110kV及以下的变压器，以考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。此变电所的主变压器采用有载调压方式。变压器冷却方式选择:故此变电所中的主变采用强迫油循环风冷却方式。本设计中主变的型号是：两台江苏华鹏产的SFZ11-31500/110油浸风冷式三相双绕组有载调压电力变压器。所用变选择原则:
8、为满足整流操作电源、油浸风冷式变压器、日常值班、所内常用开关电器等的需要，需装设两台所用变压器。所用变容量的确定，一般考虑所用负荷为变电所总负荷的0.1%0.5%,这里先近似的预取变电所总负荷的0.2%进行计算。S=0.2%Sca=0.2%41994.64=84 (kV A)根据以上选择原则，选出该110kV变电所两台所用变型号为SCB9-100/10双绕组变压器，额定变比：10/0.4kV两台所用变分别接于10kV母线的段和段，互为暗备用，平时半载运行，当一台故障时，另一台能够承担变电所的全部所用负荷。,主接线方案的确定,主接线可分为有汇流母线的主接线和无汇流母线的主接线两大类。有汇流母线的
9、主接线又可分为单母线接线和双母线接线；无汇流母线的主接线又可分为单元接线、桥式接线和多角接线 主接线的基本要求:（1）安全性。必须保证在任何可能的运 行方式及检修状态下运行人员及设备的安全 （2）可靠性。能满足各级用电负荷供电可靠性要求。 （3）灵活性。主接线应在安全、可靠的前提下，力求接线简单、运行灵活，应能适应各种可能的运行方式的要求。 （4）经济性。在满足以上要求的条件下，力求达到最少的一次投资与最低的年运行费用。,有汇流母线的主接线:母线设置组数的不同，又可分为单母线接线和双母线接线两大类。（1）单母线接线 常用的单母线接线方式有典型的单母线接线和单母线分段接线。如图5-1所示。 图5
10、-1 单母线接线及单母线分段接线单母线接线的可靠性和灵活性都较低，母线或连接于母线上任意一隔离开关发生故障或检修时都将影响全部负荷的用电。单母分段后，对于重要的用户可分别接于两段母线的两条出线同时供电，当任意一组母线故障或检修时，对于重要用户仍可通过正常段母线继续供电；而两段母线同时故障检修的概率很小，大大提高了对重要用户的供电可靠性,图5-2 双母线接线,(2) 双母线接线双母线接线的优点有：轮流检修母线而不致引起供电中断；检修任意一母线隔离开关仅使本回路断开；在工作母线发生故障时，通过备用母线能迅速恢复供电。缺点是：开关数目增多，联锁机构复杂，切换操作麻烦，造价高。,常见的有单元式接线和桥
11、式接线。桥式接线分为内桥式和外桥式两种，如图5-3所示。 图5-3 内桥式接线及外桥式接线内桥式接线适用于进线线路较长，负荷比较平稳，变压器变压器不需要经常投切的场合。外桥式接线适用于进线线路较短、负荷变化较大，变压器需要经常切换的场合。此外，但两条线路间有穿越功率时，也采用外桥式接线。,电气主接线的确定:通过对原始资料的分析，有两路电源进线，再综合以上各种接线方式的优缺点，本变电所110kV侧采用内桥式接线的方法，10kV侧采用单母线分段的方法，分列运行。导线和电缆的选择:既要保证供电系统的安全、可靠，又要充分利用导线和电缆的负载能力，节约有色金属消耗量，节省投资。110kV进线导线及电缆的
12、选择:对于35kV及以上的高压线路，一般按照经济电流密度来选择，然后再进行校验。10kV电缆线路的选择:由于铜芯电缆相比铝芯电缆有载流量大、电压和电能损失低、发热量低、抗氧化能力强、施工方便等诸多优点，且适用于易爆、腐蚀严重的场所，所以考虑选用交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆。按照负荷中最大的和允许载流量来选择电缆的型号，再进行其他项目的校验。,短路电流的计算,短路电流计算是供配电系统设计与运行的基础，主要用于解决以下问题。 选择和校验各种电器设备，例如断路器、互感器、电抗器、母线等 合理配置继电保护和自动装置。 作为选择和评价电气主接线方案的依据。 本变电站系统图可简化如图6-1所示。 图6-1变
13、电站系统简化图,主要一次设备选型,电气设备选择的一般原则:按正常工作条件选择额定电流、额定电压及型号；按短路情况下校验开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。 断路器的选择:断路器选择和校验的原则就是：按正常工作状态选择，按短路状态校验。 （1）主变110kV侧断路器及内桥断路器的选择 （2）主变10kV侧断路器及分段断路器的选择 （3）10kV出线断路器的选择 隔离开关的选择:隔离开关无须校验开断能力，只须校验热稳定和动稳定。 （1）110kV隔离开关的选择 （2）主变10kV侧断路器及10kV分段断路器两侧隔离开关的选择 （3）10kV出线断路器两侧隔离开关及10kV母线PT隔离开关的选择,电
14、流互感器的选择：110kV线路侧设置差动、过电流、测量三组CT，接成三相星形。110kV桥开关一侧设置差动、过电流、测量三组CT，接成三相星形，另一侧设置差动一组CT，接成三相星形。10kV主变出口处设置差动、计量、测量及电流保护三组CT，接成三相星形。10kV负荷出线处设置计量、测量及电流保护二组CT，接成二相星形。（1）110kV侧CT的选择（2）主变10kV侧总开关CT及10kV分段CT选择（3）10kV负荷出线的CT选择主教学楼、专业课实验楼、行政楼国际交流中心、体育馆负荷差不多，四者选用同一CT。图书馆，基础课实验楼、学生公寓1区、学生公寓2区负荷差不多，四者选用同一CT。学院楼1、
15、2的 CT选择。学院楼3、4、5的 CT选择。学院楼3、4、5的 CT选择。,电压互感器的选择:电压互感器一次绕组额定电压应不低于所接电网的额定电压，二次绕组额定电压一般为100V，与二次侧所接的仪表或继电器相适应。供测量仪表和功率方向继电器用的电压互感器，应选0.2级或0.5级；供一般监视仪表和电压继电器用的电压互感器应选用13级。根据电压互感器装置处的电压等级确定电压，根据用途及负荷确定准确度、二次电压、二次负荷量及联接方式。（1）110kV侧PT的选择（2）10kV侧PT的选择,母线选择:母线的材料有铜和铝，应根据负荷电流的大小、使用场所及经济等因素综合考虑，确定母线的材料。母线的截面形
16、状有矩形、槽型和管型。矩形散热条件好，有一定的机械强度，但肌肤效应较大，常用于4000A以下的回路；槽型机械强度较高，载流量较大，肌肤效应也较小，多用于40008000A的回路；管型的肌肤效应更小，机械强度又高，管内可通风或通水,常用于8000A以上的大电流母线。一般汇流母线按允许载流量来选择截面，当母线较长或传输容量较大时可按经济电流密度来选择，（1）110kV侧母线选择（2）10kV侧母线选择,变电所的防雷和接地保护,变电所防直击雷的保护:（1）变电所内的以下设备和建筑物应装有直击雷保护装置： 屋外的配电装置（包括母线廊道、架空母线桥、软连线等）。 遭受雷击后可能引起火灾的建筑物。如露天的油箱、易燃材料的仓库等。 有爆炸危险的建筑物。如氢气设备、乙炔发生装置等。 雷击后可能引起力学性能破坏的高大建筑物。如烟囱、冷却塔等。 （2）变电所装设避雷针（线）必须满足以下两个要求： 所有被保护的设备必须装设在避雷针（线）的保护范围之内。 当避雷针
