110KV降压变电所电气一次部分设计

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1、湖南工程学院毕业设计论文黄冈职业技术学院毕业设计110KV降压变电所电气一次部分设计 学 院 机电学院 专 业 发电厂及电力系统 班 级 电力200901班 姓 名 余鹏飞 学 号 200908011117 指导教师 杜伟伟 目 录摘 要1关键词1引 言2第1章 绪论31.1变电站发展的历史与现状31.2课题来源及设计背景3第2章 变电站负荷计算和无功补偿的计算52.1变电站的负荷计算52.2无功补偿的目的62.3无功补偿的计算6第3章 主接线方案的确定73.1主接线的基本要求73.2主接线的方案与分析83.3电气主接线的确定10第4章 主变压器台数和容量的选择114.1变压器的选择原则114

2、.2变压器台数的选择114.3变压器容量的选择11第5章 防雷与接地方案的设计135.1防雷保护135.2接地装置的设计13第6章 短路电流的计算156.1绘制计算电路156.2短路电流计算16第7章 电气设备的选择187.1导体和电气设备选择的一般条件187.2断路器的选择197.3隔离开关的选择217.4互感器的选择22结 论24参考文献26 110KV降压变电所电气一次部分设计摘 要：随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直

3、接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。变电站是电力系统的一个重要组成部分，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。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。关键词：变电站 负荷 输电系统 配电系统 高压网络 补偿装置引 言本次设计题目为110KV降压变电所电气一次部分设计。此设计任务只在体现对本专业各科知识的掌握

4、程度，培养对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业学习三年以来的学习结果。此次设计首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，在根据最大持续工作电流及短路计算结果，对设备进行了选型校验，同时考虑到系统发生故障时，必须有相应的保护装置，因此对继电保护做了简要说明。对于来自外部的雷电过电压，则进行了防雷保护和接地装置的设计，最后对整体进行规划布置,从而完成

5、110kV降压变电所电气一次部分的设计。第1章 绪论1.1 变电站发展的历史与现状1.1.1 概况变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用，如果仍然依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主，将无法满足现代电力系统管理模式的需求；同时用于变电站的监视、控制、保护，包括故障录波、紧急控制装置，不能充分利用微机数据处理的大功能和速度，经济上也是一种资源浪费。随着电网规模的不断扩大、电力分配的日益复杂和用户对电能的质量的要求进一不提高，电网自动化就显得极为重要；近年来我国计算机和通信技术的发展及自动化技术的成熟，发展配电网调度与管理自动化以具备了条件。变电站在配电网

6、中的地位十分重要，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。 1.1.2 变电站综合自动化系统的设计原则1）在保证可靠性的前提下，合理和设置网络和功能终端。采用分布式分层结构，不须人工干预的尽量下放，有合理的冗余但尽量避免硬件不必要的重复。2）采用开放式系统，保证可用性（Interoperability）和可扩充性（Expandability）。要求不同制造厂生产的设备能通过网络互连和互操作，同时还要求以后扩建时，现有系统的硬件和软件能较方便的与新增设备实现互操作。1.2课题来源及设计背景1.2.1 课题来源本课题是来源于本人在网络上参考的资料对中山电

7、力设计院的研究和开发的项目，具有一定的实践性和可行性。1.2.2 设计背景大冲镇现有110KV变电站（大冲站）一座，向全镇范围内供电。大冲站共有主变2台，容量为40+31.5MVA，现有110KV线路2回，分别来自110KV联美变电站（联冲线）和南丰变电站（冲丰线）。目前大冲站的最大负荷为3.88万千瓦，到2003年，大冲镇的用电量将达2.27亿千瓦时，最大负荷达4.53万千瓦。随着工业的发展与工业区的开发，对电力电量的需求也相应的增加，预计到2005年，全镇用电量将达3.08亿千瓦时，最大负荷达6.16万千瓦；2010年，用电量将达到5.73亿千瓦时，最大负荷达到11.46万千瓦。由此分析，

8、仅靠目前大冲镇仅有的一个110KV变电站是远远不够满足负荷增长需求的。若按照城市电网规划设计导则的要求，主变容量按1.82.1来计算，而且大冲镇现有的10KV线路大部分是放射形网，无法形成合理的环网和分段，结构比较单一和薄弱，供电可靠性差。加上部分线路供电半径大、用户多、负荷重，线路压降过高，供电质量差，但城南变电站建成后可承担大冲镇南部的用电负荷，释放大冲站的供电能力，提高大冲镇的供电可靠性、改善电能质量和降低网损。综上所述，新建110KV城南变电站是电源合理分布点，改善10KV配电网络结构，满足新增用电需要的必要措施。第2章 变电站负荷计算和无功补偿的计算2.1 变电站的负荷计算 2.1.

9、1 负荷统计用电负荷统计如下表：表1 用电负荷统计（单位：千瓦）用户名称最大负荷（kW）线路长度（km）回路数造纸厂26061硅铁厂80041电视机厂30031毛纺厂30051缝纫机厂38041医院30031自行车厂45021学校25031 远景发展：10千伏侧远景拟发展6回电缆出线，最大综合负荷18MW，功率因数0.85；表2 负荷性质分析结果表负荷等级负荷值（KW）占总负荷百分比（%）I860022.16II3020077.842.1.2 负荷计算各组负荷的计算：1）有功功率 P=KXPei2）无功功率 Q=Ptg3）视在功率 S=式中：Pei：每组设备容量之和，单位为KW；KX：需用系数

10、；Cos:功率因数。总负荷的计算：1）有功功率 P=K1P2）无功功率 Q= K1Q3）视在功率 S=4）自然功率因数： Cos1= P/S式中：K1组间同时系数，取为0.850.9。 电力系统中的无功功率就是要使系统中无功电源所发出的无功功率与系统的无功负荷及网络中的无功损耗相平衡;按系统供电负荷的功率因数达到0.95考虑无功功率平衡。2.2 无功补偿的目的无功补偿的目的是系统功率因数低，降低了发电机和变压器的出力，增加了输电线路的损耗和电压损失，电力系统要求用户的功率因数不低于0.9（本次设计要求功率因为为0.95以上），因此，必须采取措施提高系统功率因数。2.3 无功补偿的计算1）计算考

11、虑主变损耗后的自然因数Cos1：P1=P+PbQ1=Q+QbCos1= P1 /2）取定补偿以后的功率因数： Cos2为0.95：3）计算补偿电容器的容量：Qc=K1P(tg1+ tg2)式中：K1=0.80.9第3章 主接线方案的确定3.1 主接线的基本要求3.1.1 安全性高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关；低压断路器（自动开关）的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须设低压刀开关；装设高压熔断器负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关；变配电所高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器。3.1.2 可靠性断路器检修时，不宜影响对系统的供电；断路器或母线故障以及母

12、线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部大部分二级负荷的供电；尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性；大机组超高压电气主接线应满足可靠的特殊要求；采用综合自动化，优化变电所设计：国内变电所自动化发展进程分为三个阶段。第一阶段由集中配屏以装置为核心的方式，向分散下放到开关柜以系统为核心的方式发展；第二阶段由单一功能、相互独立向多功能、一体化过渡；第三阶段由传统的一次、二次设备相对分立向相互融合方式发展。变电所综合自动化就是在第二阶段。3.1.3 灵活性变配电所的高低压母线，一般宜采用单母线或单母线分段接线；两路电源进线，装有两台主变压器的变电所，当两路电源同时供电时，两

13、台主变压器一般分列运行；当只一路电源供电，另一路电源备用时，则两台主变压器并列运行；带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关；主接线方案应与主变压器经济运行的要求相适应。3.1.4 经济性主接线方案应力求简单，采用的一次设备特别是高压断路器少，而且应选用技术先进、经济适用的节能产品柜；型一般宜采用固定式；只在供电可靠性要求较高时，才采用手车式或抽屉式；中小型工厂变电所一般才用高压少油断路器，在需频繁操作的场合，则应采用真空断路器或SF6断路器。.如短路电流较大或有远控、自控要求时，则应采用电磁操作机构或弹簧操作机构；工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其互感器只供计费的

14、电度表用，应考虑无功功率的人工补偿，使最大负荷时功率因素达到规定的要求；优化接线及布置，减少变电所占地面积总之，变电所通过合理的接线、设备无油化、布置的紧凑以及综合自动化技术，并将通信设施并入主控室，简化所内附属设备，从而达到减少变电所占地面积，优化变电所设计，节约材料，减少人力物力的投入，并能可靠安全的运行，避免不必要的定期检修，达到降低投资的目的。3.2 主接线的方案与分析3.2.1 单母线1）优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置；2）缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障检修，均需要使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分