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1、110千伏变电站设计1绪论1.1内容简介本设计叙述了和静110kV变电站的设计，其内容有：对原始资料及变电站的总体分析，拟定电气主接线的方案，按照对电气主接线的基本要求来定性地确定本次设计电气主接线的具体形式。依据规程规定以及最初设计资料的数据，确定主变压器以及厂用变容量及型号，为短路电流的计算提供初始的电路参数。按照电气设备选型的原则，确定此变电站中所安装断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、避雷器以及接地刀闸的型号，根据型号查出相关技术数据，并逐一分析校验设备以满足运行的要求。并就主变保护、配电装置过电压保护、变电站的微机控制等内容作出说明。计算的内容有：通过确定具有代表性的短路
2、点，计算三相短路电流，电气设备的选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、母线、避雷器等），介绍了所用电和直流系统、继电保护和微机监控系统、过压保护、接地、通信等相关方面的知识。 图纸部分：110kV变电站主接线图、变电站主要一次设备布置图 、部分简单二次图。1.2基本资料（1）设计的变电站为一降压变电站，电压等级为110kV/35kV/10kV。（2）计划安装两台20000kVA的三圈变压器。变压器的型号为变压器型号： SFSZ9-20000/110额定电压：11081.25% 38.522.5% 10.5kV接线组别：Y。/Y。/-12-11，空载损耗：33KW、36.75kW 空载电
3、流1.5%表1-1 绕组间短路阻抗：+10%0-10%110与38.5kV11.23%10.5%10.37%110与10.5kV18.68%18%17.73%38.5与10.5kV-6.5%-表1-2 负载损耗：110与10.5kV在10000kVA时62.58KW110与38.5kV在10000kVA时66.80KW38.5与10.5kV在10000kVA时54.30KW（3）设计110kV进线一回，出线3回，预留用空间隔，每条线路最大输送容量50MW，Tmax=7000h，一级负荷。（4）当地最高温度41.7，最热月平均最高温度32.5,最低温度-18.6，最热月地面下0.8M处土壤平均温
4、度25.3。（5）厂用电率0.2%，厂用电电压0.4KV。（6）本变电站地处小于8度地震区，海拔高度:1000m，风速:35m/s。（7）设计变电站为一中型变电站，其容量为220000kVA=40000kVA。2变电站总体分析随着社会的发展，电能被日益广泛的应用于工农业生产以及人民的日常工作中。因为电能可以方便的转化为其他形式的能源，例如：机械能、热能、光能、磁能等等；并且电能的输送和分配易于实现，可以输送到需要它的任何工作场所和生活场所；电能的应用规模也很灵活。以电作为动力，可以促进工农业生产的机械化和自动化，保证产品质量，大幅提高劳动生产率。同时提高电气化程度，以电能代替其他形式的能源，是
5、节约能源消耗的一个重要的途径。电力工业电能的生产、输送、分配和消费与其他工业的区别在于：（1）与国民经济各部门的关系非常密切。（2）电力系统从一种运行方式过度到另一种运行方式的过度过程非常短促。（3）电能的生产、输送、分配和消费实际上是整体同时快速完成的，不能大量储存。根据电力工业的特点，对电力系统有以下要求：（1）保证可靠的持续供电；（2）保证良好的电能质量；（3）保证电力系统运行的经济性。所以说，电力工业是国家的基础行业，是国民经济发展的支柱，我要运用所学习的知识为电力工业的发展作出应有的贡献。2.1 设计该变电站的意义首先，和静地区虽然拥有联网110kV变电站3座，主变5台，但是新增负荷
6、需要110kV和35kV变电站共6座，一些高能耗变压器和线路也需要更新。其次，依照国家有关农网改造的规定，为了使和静地区的电网网架更加坚固，网络布局更加合理，使供电可靠性有更大提高。那么相关的变电站也要跟上这一步伐，进行升级换代。变电站的合理建造，可以使所及之处电力分配合理，促进当地经济和相关产业发展，使农民得到实惠。实现电力直供到户，不仅理顺了农村电力体制，同时也理顺了农村电价。和静电网覆盖城乡、工矿、部队和团场等广大区域。和静110kV变电站的建设，正是在这一急需时刻。该变电站的建成有利于电能的合理变换和多渠道分配，使电能能够更稳定的送到千家万户。与此同时，和静供电事业牢记“电力先行”的历
7、史责任，不断提升电网安全运行水平，为社会经济发展和人民生活改善提供了强有力的保证。广大农民从“网改”这一得民心工程中真切感受到了党和国家的关怀和电力建设者的贡献。2.2 供电区域内的负荷分析负荷分析是根据工农业生产的布局特点，确定变电站布局位置，在变电站布局基础上进行电网连接规划。负荷分析是变电站设计的重要依据，应根据给定的各级电压进行，对进出线回路数、负荷性质、负荷大小进行综合分析，以达到供电可靠性的要求。在确定变电站负荷的同时，求出变电站的综合最大负荷作为选择变电器的依据。根据突然中断供电所引起的损失程度分类，一般将电力负荷分为三级。一级负荷：是指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围
8、环境严重污染的，突然中断供电将会造成经济上的巨大损失，如重要的大型设备损坏，重要产品或重要原材料生产的产品大量报废，连续生产过程被打乱且需长时间才能恢复生产的；突然中断供电将会造成社会秩序严重混乱或在政治上产生严重影响的用电负荷。二级负荷：是指突然中断供电将会造成经济较大的损失，如生产的主要设备损坏，产品大量报废或减产，连续生产过程需较长时间才能恢复；突然中断供电将会造成社会秩序混乱或在政治上产生较大影响的用电负荷。三级负荷：是指不属于一级、二级负荷的其他负荷，对这类负荷，突然中断供电所造成的损失不大或不会造成直接损失。在和静地区110kV线路主要起到与同级各变电站以及电厂之间的联系和传输功率
9、的作用，其平均传送负荷为70496kW，其中山电输送到母线上的负荷为42913KW，从母线上穿过的负荷有21688kW，都为一级负荷，停电即会造成和静县和附近的和硕县全部停电。35kV线路主要是向下一级地区的变电站供电，其平均负荷为18497kW，其中二级负荷居多。10kV线路主要是向和静县周边地区供电，其平均负荷为6345.1kW，其中三级负荷居多。2.3变电站的分类变电站根据在系统中的地位分为：枢纽变电站、中间变电站、地区变电站和终端变电站。（1）枢纽变电站：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，枢纽汇集多个电源，电压为330kV-500kV。全站停电后，将引起系统解列，
10、甚至出现瘫痪。（2）中间变电站：高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离中间输电线路分段，一般汇集2-3个电源，电压为220kV-330kV，同时又降压供给当地用电，起中间环节的作用。全站停电后，将引起区域电网解列。（3）地区变电所：高压侧电压一般为110-220kV，向地区用户供电为主，是一个地区或城市的主要变电站。全站停电后，仅使该地区中断供电。（4）终端变电站：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压多为110kV，经终端降压后直接向用户供电的变电站。全站停电后，只是用户受到损失。2.4 变电站的作用及特点变电站的目的是完成一项或更多的如下功能：（1）开断：连接或切断系统中
11、的各部分，一般是用断路器或开关来完成。（2）电压变换：用电力变压器来升高或降低电压。（3）无功补偿：用并联电阻，并联电容器，静止补偿装置以及调相机来控制电压，串联电容器组用以减小线路阻抗。（4）对各种负荷进行适时的分配和调整。本次设计的和静110kV变电站离县中心不远，供电范围遍及整个和静县及其所属下级单位，并且预设计的该站还有和硕110kV变电站联系起来，通过110kV线路将山电的电能输送到和硕县，供给其所有生产、生活用电。该站采用了比较先进的采集、测量、监控和保护手段，使其在正常运行的过程中自动化程度有所提升。由于有两台主变，在一台需要检修时，并不需要完全停电，但是因为容量设计不够，一台主
12、变不能带起全部负荷，所以在检修时要进行部分停电作业。该站10kV出线全部设计成柜式的组合电器（10kV配电柜），大大方便了维护和检修，另外，由于10kV开关柜是安装在室内，其抗腐蚀和抗老化性也较好。2.5 变电站的主要电气设备通常把生产、变换、传输、分配和使用电能的设备称为一次设备，对一次设备进行测量、控制、监视和保护用的称为二次设备。 该变电站的主要一次设备包括：变压器、断路器、隔离刀闸、电流/电压互感器、避雷器、母线、电抗器、补偿电容器等。二次设备主要包括：各种继电保护装置、灯光音响、数据采集系统、通信系统和直流回路等。3变压器的选择3.1主变的选择在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户
13、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（所）用电的变压器称为厂（所）用变压器。3.1.1主变容量及台数的选择（1）容量的确定 主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。对于城郊变电所,主变压器容量应与城市规划相结合。 根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定变压器的容量。还应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力；对装两台变压器的变电所，每台变压器额定容量一般按下式选择：Sn=0.6PM（式中PM为变电所最大负荷）这样，当一台变压器停用时，可保证对60%负荷的供电。考虑变压器的事故过负荷
14、能力40%，则可保证对84%负荷的供电。由于一般电网变电所大约有25%的非重要负荷，因此，采用Sn=0.6PM，对变电所保证重要负荷来说多数是可行的，能满足一、二级负荷的供电要求。 同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。（2）主变台数的选择 对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。 对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。 对于规划只装设两台变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。因此为保障电压水平能够满足
15、用户要求，本所选用有载调压变压器，选变压器两台。根据以上原则：去除所用负荷后：Pc=20000-200000.2%=19980kVA变压器视在功率：S=Pc/COS+0.2%Pc/COS=19980/0.85+0.2%19980/0.85=23552.89kVA故选择主变压器的型号为：SFSZ9-20000/110具体参数见前文所述。（3）主变的形式的选择一般情况下采用三相式变压器，具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到15%Sn以上时，可采用三绕组变压器。其中，当高压电网为110220kV，而中低压电网为35kV和10kV时，由于负荷较大，最大和最小运行方式下电压变化也较大。根据已确定的主变压器的容量参数和设计手册中“在330kV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器“的规定，考虑投资、占地、运输、维护等方面因素，本变电站中主变压器选用三相变压器。设计的主变压器的低压侧直接与10kV开关柜相连，其额定电压应为10.5kV；中压侧与35kV主接线相连，其额定电压应为35kV；而高压侧与110kV主接线直接相连，其额定电压等级为110kV。变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比来实现的，切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无载调压，调整范围在5%以内，另一种是带
