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1、毕业设计（论文）题目 某市110kV中心变电所电气一次部分初步设计 专业 电气工程及其自动化 班级 151电气专 姓名 付嘉诚 1 绪 论1.1选题背景电力已成为人类历史发展的主要动力资源，如要科学合理的使用及分配电力，必须从工程的设计要求来提高电力系统的可靠性、灵活性和经济运行效率，从而达到降低成本，提高经济效益的目的。变电所是电力系统配电传输不可缺少的重要组成部分，它直接影响整个电力网络的安全和电力运行的经济成本，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所电气部分的主体，电气主接线的拟定直接关系着变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置
2、方式的确定，对电力系统的可靠、灵活、经济运行起着决定性的作用。目前，110kV、35kV常规变电所在城农网中仍占有较大的比重，其一次、二次设备都比较落后，继电保护装置多为电磁式继电器组合而成，一般只具有当地控制功能，多为有人值班运行方式。随着电网运行自动化系统的提高,变电所综合自动化系统发挥着越来越强大的作用,少人或无人值守变电所将成为今后变电运行的主流方式，对原有电站及新建电站实现无人值守势在必行。1.2选题意义变电所是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。变电所起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电所的设备还有
3、开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电所还有无功补偿设备。本设计针对变电所进行设计，设计内容包括：变压器台数和容量的选择、主接线的选择、短路电流的计算、主要电器设备的选择和校验、继电保护及变电所防雷等。通过对110kV降压变电所电气部分的设计，使我明白其目的在于使我们通过这次毕业设计，能够得到各方面的充分训练，结合毕业设计任务加深了对所学知识内在联系的理解，并能灵活的运用。1.3变电所发展概况随着计算机技术的飞速发展，微型计算机技术在电力系统中得到了越来越广泛的应用，它集变电所中的控制、保护、测量、中央信号、故障录波等
4、功能于一身，替代了原常规的突出式和插件式电磁保护、晶体管保护、集成电路保护。常规控制、保护装置已逐步从电力系统中退出，取而代之的则是这种新型的微机监控方式，它运用了自动控制技术、微机及网络通信技术，经过功能的重新组合和优化设计，组成计算机的软硬件设备代替人工,利用变电所中的远动终端设备来完成对站中设备的遥信、遥测、遥调、遥控即四遥功能。这就为实现变电所无人值守提供了前提条件。变电所、所综合自动化和无人值守是当今电网调度自动化领域中热门的话题，在当今城、农网建设改造中正被广泛采用。1.4设计原始资料1.4.1变电所的出线变电所的电压等级为110kV/35kV/10kV，设两台主变，变电所最终规模
5、的进出线回路数为：110kV：省电网35kV：3回（电源进线）10kV：6回（终端用户）1.4.2负荷情况35kV、10kV负荷情况见下表。表1.1 负荷情况表电压等级负荷级别最大负荷（MW）合计负荷（MW）10kVI819 MWIII2II3.5III1.5II4站用电I0.40.4 MW线路长度110kV： 架空线，65公里35kV： 架空线，45 公里1.5设计内容本次设计的题目是某市110kV中心变电所电气一次部分初步设计。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
6、级侧的短路电流、列出短路电流结果表、计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。2 电气主接线的选择2.1选择原则电气主接线是变电所设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线案的确定与电力系统及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电所主接线的最佳方案。2.1.1 主接线设计的基本要求及原则变电所主接线设计的基本要求有以下几点：（1）可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求
7、，电气主接线的设计必须满足这个要求。因为电能的发送及使用必须在同一时间进行，所以电力系统中任何一个环节出现故障，都将影响到整体。 （2）灵活性 电气主接线不但在正常运行情况下能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，能尽快的退出设备、切除故障，使停电时间最短、影响范围最小，并在检修设备时能保证检修人员的安全。 （3）经济性 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最小，占地面积最少，使变电所尽快的发挥经济效益。 （4）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，应考虑到有扩建的可能性。2.1
8、.2 变电所主接线设计原则1变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支接线。2在6-10kV配电装置中，出线回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，出线回路数在6回及以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大，出线需要带电抗器时，可采用双母线接线。 3在35-66kV配电装置中，当出线回路数不超过3回时，一般采用单母线接线，当出线回路数为48回时，一般采用单母线分段接线，若接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。 4在110-220kV配电
9、装置中，出线回路数不超过2回时，采用单母线接线；出线回路数为34回时，采用单母线分段接线；出线回路数在5回及以上，或当0-220kV配电装置在系统中居重要地位，出线回路数在4回及以上时，一般采用双母线接线。 5当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器，以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。 这点儿可以不要总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术，又要经济实用。2.1.3主接线的基本形式和特点主接线的基本形式可分两大类：有汇流母线的接线形式和无汇流母线的接线形式。在电厂或变电所的进出线较多时（一般超过4
10、回），为便于电能的汇集和分配，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。缺点是有母线后配电装置占地面积较大，使断路器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电器少，占地面积少，但只适用于进出线回路少，不再扩建和发展的电厂和变电所。有汇流母线的主接线形式包括单母线和双母线接线。单母线又分为单母线无分段、单母线有分段、单母线分段带旁路母线等形式；又母线又分为双母线无分段、双母线有分段、带旁路母线的双母线和二分之三接线等方式。无汇流母线的主接线形式主要有单元接线、扩大单元接线、桥式接线和多角形接线等。2.1.4变电所各接线方案的确定在对原始资料分析的基础上，结合对电气主接线的可
11、靠性、灵活性及经济性等基本要求，综合考虑在满足技术、经济政策的前提下，力争使其为技术先进、供电可靠安全、经济合理的主接线方案。供电可靠性是变电所的首要问题，主接线的设计，首先应保证变电所能满足负荷的需要，同时要保证供电的可靠性。变电所主接线可靠性拟从以下几个方面考虑：1断路器检修时，不影响连续供电；2线路、断路器或母线故障及在母线检修时，造成馈线停运的回数多少和停电时间长短，能否满足重要的I、II类负荷对供电的要求； 3变电所有无全所停电的可能性。主接线还应具有足够的灵活性，能适应多种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便，高度灵活，检修安全，扩建发展方便。 主接线的可靠性与经济性
12、应综合考虑，辩证统一，在满足技术要求前提下，尽可能投资省、占地面积小、电能损耗少、年费用（投资与运行）为最小。2.2主接线的形式2.2.1 110kV侧主接线方案A方案：单母线分段接线（见图2-1） 图2-1单母线分段接线B方案：双母线接线（见图2-2）图2-2 双母线接线分析：A方案的主要优缺点：（1）母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；（2）双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电；（3）某段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；（4）任一出线的开关检修
13、时，该回线路必须停止工作；（5）出线为双回线路时，会使架空线出现交叉跨越；（6）110kV为高电压等级，一旦停电，影响下级电压等级供电，其重要性较高，因此本变电所设计不宜采用单母线分段接线。 B方案的主要优、缺点：（1）检修母线时，电源和出线可以继续工作，不会中断对用户的供电；（2）检修任一母线隔离开关时，只需断开该回路；（3）工作母线发生故障后，所有回路能迅速恢复供电；（4）可利用母联开关代替出线开关；（5）便于扩建；（6）双母线接线设备较多，配电装置复杂，投资、占地面积较大，运行中需要隔离开关切断电路，容易引起误操作；（7）经济性差。结论：A方案一般适用于110kV出线为3、4回的装置中；
14、B方案一般适用于110kV出线为5回及以上或者在系统中居重要位置、出线4回及以上的装置中。综合比较A、B两方案，并考虑本变电所110kV进出线共6回，且在系统中地位比较重要，所以选择B方案双母线接线为110kV侧主接线方案。2.2.2 35kV侧主接线方案A方案：单母线接线图2-3单母线接线B方案：单母线分段接线 图2-4 单母线分段接线分析：A方案的主要优缺点： （1）接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且利于扩建，但可靠性和灵活性较差；（2）当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，各回路必须在检修或故障消除前的全部时间内停止工作；（3）出线开关检修时，该回路停止工作。B方案的主要优缺
15、点：（1）当母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；（2）对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电；（3）当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电； （4）任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；（5）当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。结论：B方案一般用于35kV出线为4-8回的装置中。综合比较A、B两方案，并考虑本变电所35kV出线为2回，所以选择B方案单母线分段接线为35kV侧主接线方案。2.2.3 10kV侧主接线方案A方案：单母线接线（见图2-3）。B方案：单母线分段接线（见图2-4）。分析：A方案的主要优缺点：（1）接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方
