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1、ZY 110KV 变电所设计 1绪论1.1 概述电力系统是由发电厂、变电所、线路和用户组成的。变电所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。因此，作为电气工程及其自动化专业的学生，进行变电所设计是很有必要的。本次所设计的ZY 110kV变电所为某X城市一地区变电所，本所位于该地区网络的枢纽点上，高压侧以接受系统电能为主，降压后供电给本地区的35kV用户，对本地区的正常供电起到了重要作用。全所停电后，仅使该地区中断供电,但仍将使该地区生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备安全，形成十分严重的后果。因此，电力系统运行首先要满足可靠，持续供电的要求。本所的设计是在国家和地方的规划下进
2、行的，是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资、就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性。1.2 本次设计的内容本次设计为110kV变电站初步设计，共分为任务书、计算书、说明书三部分，同时还附有4张图纸加以说明。该变电站有2台主变压器，初期上1台，分为三个电压等级：110kV、35kV、10kV，其中110KV电压等级采用单母分段带旁母其余的均采用单母分段的主接线方式供电，本次设计中进行了短路电流计算，主要设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器
3、、母线等），并同时附带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。1.3毕业设计应达到的主要指标 本毕业设计是电气工程及其自动化专业教学计划中的重要环节，也是本专业学生在大学学习期间中的一个重要环节。此次设计是在学习了相关专业课程（如发电厂电气部分、电力系统分析、电力系统继电保护原理、高电压技术等）后进行的。此次毕业设计的主要目的是通过变电所设计实践，综合运用所学知识，贯彻执行我国电力工业有关方针政策，理论联系实际，锻炼独立分析和解决电力工程设计问题的能力，为未来的实际工作奠定必要的基础。此外，通过本次设计实践，不仅回顾和加深了所学的专业知识，而且还熟
4、练地掌握了ECAD、Visio等绘图软件，以及进一步巩固了Microsoft Office Word的操作方法。1.4 应掌握的知识与技能.学习和掌握变电站电气部分设计的基本方法。.对所设计的变电站的特点，以及它在电力系统中的地位、作用和运行方式等应有清晰的概念。.熟悉所选用电气设备的工作原理和性能，及其运行使用中应注意的事项。.熟悉所采用的电气主接线图，掌握各种运行方式的倒闸操作程序。.培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。1.5 国内外概况在电力系统中，除应采取各项积极措施或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运
5、行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置直到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置。在电子式静态保护装置和数字式保护装置出现以后，虽然继电器以被电子元件或计算机所代替，但仍沿用此名称。在电业部门常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置一词，则指各种具体的装置。我国电力工业自动化水平正在逐年提高。20万MW及以上大型机组以采用计算机监控系统，许多变电所以装设微机综合自动化系统，有些已实现无人值班，电力系统已
6、实现调度自动化。迄今，我国电力工业已进入了大机组，大电厂，大电力系统，高电压和高自动化的新阶段。国家方针、政策、技术规范和标准是根据国家实际情况、结合电力工业的技术特点而制定的准则，是把科学、技术总结成条理化，也是长期生产实践的结晶，在进行论证分析阶段，更应辩证的统一供电可靠性与经济性的关系，方能达到先进性与可行性。我国目前电力工业的发展方针是：.在发展能源工业的基本方针指导下发展电力工业。.电力工业发展速度必须与国民经济发展速度相适应。.发挥水电优势，加快水电建设。.建设大型矿口电厂，搞好煤、电、运平衡。.节约能源，降低消耗。.重视环境保护，积极防止对环境的污染。.在煤，水能源缺乏地区，有重
7、点有步骤地建设核电厂。.政企分开，省为实体，联合电网，统一调度，集资办电。.因地制宜，多能互补，综合利用，讲求利益。第一篇 电气一次部分2 变电所总体分析、负荷分析与主变压器选择2.1变电所总体分析今欲组建的ZY 110kV变电所位于某城市近郊区，四周临近工业区和各种大型工矿企业。因而，该地区工农业负荷集中，需电量大。所以，这些条件为组建变电所提供了必要性，也正是建所的主要目的。不仅如此，该地区地势平坦，且附近建筑物稀疏，使得出线走廊较开阔；该地区海拔高度为200m，属于非强烈地震区；水文地质方面，地耐力较好，土壤热阻率为100cm/W,地下水位较低，水质良好，且无腐蚀性；气象方面，年最高气温
8、+40，年最低气温-20，年平均气温+15，最热月平均最高气温+32，最大覆冰厚度b=10mm，最大风速为25m/s，微风风速为3.5m/s。所以，这些条件为组建变电所提供了充分性和优越性。本所位于该地区网络的枢纽点上，高压侧以接受系统电能为主，降压后供电给本地区的35kV变电所用户，因此它属于地区变电所，对本地区的正常供电起到了重要作用。若全所停电，将引起该地区用户供电中断，造成重大经济损失，甚至危机生命。本所电压等级为110/35/10kV，其中，110KV电压等级近期出线2回，远景发展2回；35KV电压等级近期出线5回，远景发展2回；10电压等级近期出线12回，远景发展2回,且用于接补偿
9、电容器和所用电。2.2变电所负荷分析 负荷可以分为三类：类负荷，类负荷，类负荷类负荷：凡是暂时停电将造成人员伤亡和重大设备损坏及重大经济损失的负荷。供电要求：任何时候都不能停电。 类负荷：凡停电造成减产，使用户造成较大的经济损失的负荷。供电要求：可短时停电几分钟类负荷：、类负荷以外的其他负荷。供电要求：可以长时间停电。2.2.1各电压侧负荷分析2.2.1.1 110kV和10kV侧负荷分析 110kV侧主要近期回路数有2回，主要连接系统S1、S2以及一些传输线；远景发展2回。10kV侧主要是市区及一些轻工业用电且接补偿器和所用电。因在计算负荷求主变容量和台数时，仅用主变中压侧和低压侧负荷，且因
10、本所低压侧负荷较小，故计算负荷时可忽略不计。因此，将主要分析中压侧负荷。2.2.1.2 35kV侧负荷分析35kV侧近期共有5回，远景将发展2回.该工业区内有冶金、化工、机械制造、等大型企业，是重要的电力负荷。以下以钢厂为例具体地分析出线上的负荷用电情况，其生产过程为选矿（20%）炼焦（10%）炼铁（10%）炼钢（10%）轧钢（35%），括号内的百分数为各环节用电比重，其它用电占15%。生产中熔炼（包括炼焦、炼铁和炼钢）过程要求绝不能停电，否则可能使铁水冷却后与炼炉凝固为一体，造成炼炉报废，导致重大经济损失。因而可知熔炼用电属于一级负荷，要求供电可靠性很高，可采用双回供电或设备用电源。该工业区
11、中、级负荷比重及其它有关数据见表2.1中。另外不考虑穿越功率。 表2.1变电所负荷资料电压等级负荷名称最大负荷(MW)穿越功率MW负荷组成%自然力率Tmax(h)线长(km)近期远景近期远景一级二级三级110kv市系1线101860市系2线101825备用110备用21235kv郊一230.9郊二2.53.50.9500011水泥厂11.520.9400010水泥厂21.520.9400013耐火厂11.50.9500012备用12.50.9备用22.50.910kv棉纺厂122.515250.7535003.5棉纺厂21.5 20.7540004.5印染厂12230300.7840002.5
12、印染厂211.50.7835003毛纺厂11.510300.7540003针织厂1.520.7545003柴油机厂11.520.835002柴油机厂21.520.840001.5橡胶厂11.520200.72市区11.5215200.8市区21.520.8食品厂1.21.515200.8备用11.510200.78备用21.50.78注：35kV负荷的功率因数0.9是各35kV变电站集中无功补偿后的数值。 表中负荷为最大负荷值，最小负荷为最大负荷的70%，负荷同时率取0.85-0.952.2.2负荷计算变电所综合最大负荷，是选择变压器容量及台数配置的依据。将变电所供电范围以内所有用户的负荷相加
13、乘以同时系数，并考虑网损后即可得到变电所的综合最大负荷。其中，各电力用户的最大负荷不一定出现在同一时间里，因此变电所的综合最大负荷不是各用户最大负荷的直接相加，而是比它们的总和要小些。这些差别在计算中是用同时系数来表示的。并且，应考虑电力网络有功功率损耗，通常用网损率（或线损率）来表示。同时系数的确定：确定配电所母线的最大负荷时，所采用的有功负荷同时系数：计算负荷小于 5000 千瓦 0.91.0;计算负荷为 500010000 千瓦 0.85;计算负荷超过 10000 千瓦 0.80;2.2.2.1 35kV及10KV侧综合最大负荷计算为以后便于以后选择主变的台数及容量，须计算35kV及10KV侧近期和远期综合最大负荷。(1) 远期综合最大负荷 （2.1）式中 同时系数，分别取0.9与0.85； 线路远期负荷，MVA； 自然力率； 线损率，取5%。（2）同理得近期综合最大负荷 (2.2)式中符号与远期基本相同.
