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1、河南机电高等专科学校毕业设计论文绪论变电站是电力系统的重要组成部分，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，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。电气主接线 是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。电气主接线的拟订直 接关系着全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定， 是变电站电气部分投资大小的决定性因素。本次设计为北郊110kV变电站设计，分为设计说明书、设计计算书、设计图 纸等三部分。本次设计属于毕业设计，是在学习了相关的专业课程（如： 电力系 统分析、电力系统继电保护原理等）的基础上，并且对各类变电站有所了解 之后开始设计的。本次设计是为
2、了我们在走上工作岗位前对电气工程设计有些细 致的了解，并且掌握一定的工程设计方法而进行的。本次设计主要包括电力系统总体分析、变电站总体分析、主接线的选择、主 变压器的选择、站用变压器的选择、短路电流的计算、高压电器设备的选择、变 电站防雷设计等。在主接线的设计时，主要从接线方式的经济性、灵活性、可靠 性三个方面进行比较。主变压器选择时，首先要根据现有的负荷方面考虑，其次 还要考虑变电站的过负荷能力，还有变电站的发展前景等。本文从主接线、短路电流计算、主要电气设备选择等几方面对变电站设计进行了阐述，并绘制了电气主接线图、电气总平面布置图、110KV变电站断面图、直击雷防护图等相关设计图纸。由于本
3、人水平有限，错误和不妥之处在所难免，敬 请各位老师批评指正。#第1章 电力系统及变电站总述1.1系统的构成电力系统是由发电机、变压器、输配电线路和电力用户的电器装置连接而成 的整体，它完成了发电、输电、变电、配电、用电的任务。电力系统加上热力发 电厂中的热能动力装置、热能用户和水电厂的水能动力装置，也就是加上锅炉、 汽轮机、水库、水轮机以及原子能发电厂的反应堆等，称为动力系统。电力系统 中各种电压的变电站及输配电线路组成的统一体，称为电力网。电力网的主要任 务是输送和分配电能，并根据需要改变电压。1.2对电力系统的基本要求1、满足用电需求满足国民经济各部门及人民生活不断增长的用电需求，保障供给
4、是电力部门的重要任务。电力工业的发展迅速，应超前于其他部门的发展速度，起到先行作用，应该 竭力避免由于缺电而使工业企业不能充分发挥其生产能力的情况，应尽量满足用户的用电需要。2、电力生产应遵循安全第一，预防为主的原则电力系统中发生的事故是导致供电中断的主要原因，但是要杜绝事故的发生 非常困难。由于各种用户对供电的要求不同，我们可以按负荷的重要程度将其分 为三类，以此决定保证供电的顺序和接线方式。一类负荷中断供电将造成人身事故和重大设备损坏，且难以修复，给国 民经济带来重大损失。由于一类负荷重要，在正常运行和故障情况之下，系统接 线方式必须有足够的可靠性和灵活性，保证对用户的连续供电。一类负荷要
5、求有两个以上的独立电源供电，电源间应能自动切换，以便在任一电源发生故障时， 对这类用户的供电不至中断。二类负荷中断供电将造成大量减产和废品，以至损坏设备，在经济上造 成重要损失。二类负荷需要双回线路供电。但是当双回线路有困难时，允许有一 回专用线路供电。三类负荷一一不属于一类、二类负荷的用户均属于三类负荷。三类负荷对供 电没有特殊要求，允许长时间停电，可用单回线路供电，但是也不能随意停电。3、保证电能质量电能的质量指标主要是电压、频率和波形等变化不得超出允许范围。电压容 许变化的范围是额定电压的土 5%频率的允许偏差为50( 0.2 0.5)Hz;波形 应该是正弦波形，波形的畸变率非常小。电能
6、质量合格，用电设备能正常并且具 有最佳的技术经济效果；如果变动范围超过允许值，虽然还没有中断供电，但是 已经严重影响到产品的质量和数量，甚至会造成人身和设备故障，同时对电力系 统本身的运行也有危险。因此，必须通过调频及调压措施来保证频率和电压的稳 定。4、保证电力系统运行的经济性电能产生的规模很大。在其生产、输送和分配过程中，本身消耗的能源占国 民经济能源中的比例相当大，因此，最大限度的降低每1KW/h电能所消耗的能源和降低输送、分配电能过程中的损耗，是电力部门一项极其重要的任务。电能成 本的降低不仅意味着能源的节省，还将降低各用电部门的成本，对整个国民经济 带来很大的好处。现在最广泛的做法是
7、实行电力系统的经济运行。按照最优化原 则分配发电厂、发电机组之间的发电出力及输电和配电路径，充分利用水力资源， 尽可能采取节能降耗措施，力争取得整个现在电力系统最大的、综合的经济效益。1.3 变电站概述在电力系统不同电压的电力网间，电压升高、降低，是通过变压器完成的。 安装变压器及开关、测量、保护与控制设备的地方称为变电站。为了保持电压质 量，有些变电站还安装了电力系统所需要的电力电容器、静止补偿装置或调相机 等无功补偿设备。变电站的类型按其地位和作用、电压、结构型式的不同等有不同的种类。第2章原始资料2.1建站规模本次设计要求是为满足工业发展的需要新建一个 110KV的变电站，向变电站供 电
8、的电源：一个为无穷大电源，距离变电站30km另一个为2*50MV电源，距离变电站5km要建变电站的一些原始数据有：1、变电站类型：110KV变电站；2、电压等级：110/10KV；3、主变台数量为：2台，16000KVA;4、出线回数和传输容量：(1) 110KV出线2回(2) 10KV出线10回平原机械厂2000KW;开拓水泥厂i、ii各2000KV；太行纺纱厂i、ii各3000KV；电器设备厂1000KW;铸造厂2000KW;宾馆1000KW;市化肥厂i、ii1500KW。2.2环境条件1、站址位于北郊，临近负荷中心，交通方便；2、有充足的水源平均海拔180米；3、年最高气温：+40C ;
9、年最低气温-6 C，最热月平均最高气温35 E ;年最热月平均温度为25C。4、最大风速：30m/s,属于我国V级标准气象区。第3章主变压器的选择在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变 压器。用于两种电压等级之间交换功率的变压器， 称为联络变压器；只供本厂（站） 使用的变压器，称为厂（站）用变压器或自用变压器。3.1变压器容量和台数的确定原则主变压器容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除 了依据传递容量的基本原始资料外，还应该根据电力系统510年发展规划、传输功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合 分析和合理选择。如
10、果变压器容量选的过大，台数过多，不仅增加投资，增大占 地面积，而且也增加了运行电能的损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选的过 小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足不了变电站负荷的需要， 这在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电设备的投 资。变电站主变压器的容量，一般按 510年规划负荷来选择。根据城市规划， 负荷性质，电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电站，应该考虑当一台主 变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足I类及II类负荷的供电；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应该 能满足全部负荷的70% 80%1、与系统
11、有强联系的大、中型枢纽变电站，在一种电压等级下，主变压器应 不少于两台。2、与系统联系较弱的中、小型变电站或与系统联系只作为备用的可以选用一 台变压器。3、对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站可以投入三台变压器。 主变压器容量的选择的计算：根据相关规范规定：选择变压器容量要满足两个条件： Se -（0.6 0.7）Smax（2）- Smp其中Smax为变电站最大负荷容量。Simp为变电站的全部重要负荷容量。因此这个变 电站的为炼钢厂用的变电站，负荷全部为重要负荷，上述条件，满足一个就可以。 所以要选用两台主变压器，这次设计的全部负荷如下：表3-1变电站负荷分析序号用户Pmax(kW)c
12、os $1平原机械厂20000.902开拓水泥厂I20000.853开拓水泥厂n20000.904太行纺纱厂I30000.855太行纺纱厂n30000.856电器设备厂10000.807铸造厂20000.808宾馆10000.859市化肥厂I15000.8510市化肥厂n15000.80合计19000X P0 =Plmax+P2max+P3max+P4max+P 5max+P6max+P7max+P8max+P9max+Pl0maxQi。=2000+2000+2000+3000+3000+1000+2000+1000+1500+150419000 (KW)=Q1max+Q2max+Q3max+
13、Q4max+Q5max+Q6max+Q7max+Q8max+Q9max+Q10max=960+1240+960+1860+1860+750+1500+620+930+112411805 (KVar)S10MAX 二抠 R0max + 送 Q!0max =也90002 +118052 =22368 (KVA厂 s Z P1011805 门。厂Cos 10 =0.85S10MAX 19000考虑到负荷的同时率，10kV侧最大负荷应为：SoMAX =S1n10 =22368汉 0.85=19012.8(KVA)根据35-110kV变电所设计规范3.1.2条规定“在有一、二级负荷的变电所 宜装设两台及
14、以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备 用电源时，可装设一台主变压器。”本设计为110KV变电所，10kV侧为负荷，故考虑安装两台主变压器。 若以一个元件故障作为可靠进行统计，则两个元件及三个元件的可靠性如下：(S表示可靠度，R表示故障率)Si =S2+2SR=S2+2S (1-S) = 2S- S2323223Sii = S+3SR= S +3S (1-S) = 3S - 2SSi- Siii =2S- S2- (3S2- 2S3) = 2S 4S2+2S3 = 2S(S-1) 20可见当以一个元件故障作为可靠统计的话，两台变压器并联运行的可靠度要 超过三台变压器并联，因
15、此应优先考虑安装两台主变压器。主变容量的确定：根据35-110kV变电所设计规范3.1.3条规定“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 60%的全部负荷，并应保 证用户的一、二级负荷。”故本设计满足两个条件：1、两台总容量刀S三Swmax2、S( 60- 75)% Swmax本变电所按建成后5年进行规划，预计负荷年增长率为7%,因此：t5刀 s= Swmax (1+m) =19012.8(1+0.07) =26666(KVA)式中t为规划年限，m为增长率S=60%ES= 0.6 26666=15999.6(KVA)查产品目录，选择两台变压器容量一样，每台容量为16000KVA。根据以上分析结果，最终选择型号如下：SZ9 - 16000/110,其型号意义及技术参数如下：s Z 9 -16000 / 110 高压绕组额定电压等级： 110kV 额定容量：16000KVA
