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110kV变电站电气一次部分课程设计

课程设计任务书设计题目: 110kV变电站电气一次部分设计前言变电站(Substation)改变电压的场所。

是把一些设备组装起来,用以切断或接通、改变或者调整电压。

在电力系统中,变电站是输电和配电的集结点。

主要作用是进行高底压的变换,一些变电站是将发电站发出的电升压,这样一方面便于远距离输电,第二是为了降低输电时电线上的损耗;还有一些变电站是将高压电降压,经过降压后的电才可接入用户。

对于不同的情况,升压和降压的幅度是不同的,所以变电站是很多的,比入说远距离输电时,电压为11千伏,甚至更高,近距离时为1000伏吧,这个电压经变压器后,变为220伏的生活用电,或变为380伏的工业用电。

随着我国电力工业化的持续迅速发展,对变电站的建设将会提出更高的要求。

本文通过对110KV变电站一次系统的设计,其中针对主接线形式选择,母线截面的选择,电缆线路的选择,主变压器型号和台数的确定,保护装置及保护设备的选择方法进行了详细的介绍。

其中,电气设备的选择包括断路器、隔离开关、互感器的选择和方法与计算,保护装置包括避雷器和避雷针的选择。

其中分析短路电流的计算方法和原因,是为了保证供电的可靠性。

目录第1章原始资料及其分析 (4)1原始资料 (4)2原始资料分析 (6)第2章负荷分析 (6)第3章变压器的选择 (8)第4章电气主接线 (11)第5章短路电流的计算 (14)1短路电流计算的目的和条件 (14)2短路电流的计算步骤和计算结果 (15)第6章配电装置及电气设备的配置与选择 (18)1 导体和电气设备选择的一般条件 (18)2 设备的选择 (19)结束语 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录一:一次接线图第一章原始资料及其分析1.原始资料待建变电站是该地区农网改造的重要部分,预计使用3台变压器,初期一次性投产两台变压器,预留一台变压器的发展空间。

电压等级变电站的电压等级分别为110kV,35kV,10kV。

110kV : 2回35kV : 5回(其中一回备用)10kV : 12回(其中四回备用)变电站位置示意图:图1 变电站位置示意图待建变电站负荷数据(表1)表1 待建成变电站各电压等级负荷数据注:(1)35kV ,10kV负荷功率因数均取cos¢=(2)负荷同期率: kt=(3)年最大负荷利用小时数均为Tmax=3500小时/年(4)网损率为 k"=5%(5)站用负荷为50kW cos¢=(6)35kV侧预计新增远期负荷20MW,10kV侧预计新增远期符合6MW地形地质站址选择在地势平坦地区,四周皆为农田,地质构造洁为稳定区,站址标高在50年一遇的洪水位以上,地震烈度为6度以下。

水文气象年最低气温为-2度,最高气温为40度,月最高平均气温为37度,年平均气温为22度。

环境站区附近无污染源2. 原始资料分析要设计的变电站由原始资料可知有110kV,35kV,10kV三个电压等级。

由于该变电站是在农网改造的大环境下设计的,所以一定要考虑到农村的实际情况。

农忙期和农限期需电量差距较大,而且考虑到城镇地区的经济发展速度很快,所以变压器的选择考虑大容量的,尽量满足未来几年的发展需要。

为了彻底解决农网落后的情况,待建变电站的设计尽可能的超前,采用目前的高新技术和设备。

待建变电站选择在地势平坦区为以后的扩建提供了方便。

初期投入两台变压器,当一台故障或检修时,另一台主变压器的容量应能满足该站总负荷的60%,并且在规定时间内应满足一、二级负荷的需要。

第二章 负荷分析1. 负荷分析的目的负荷计算是供电设计计算的基本依据和方法,计算负荷确定得是否正确无误,直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。

对供电的可靠性非常重要。

如计算负荷确定过大,将使电器和导线选得过大,造成投资和有色金属的消耗浪费,如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁,造成重大损失,由此可见正确负荷计算的重要性。

负荷计算不仅要考虑近期投入的负荷,更要考虑未来几年发展的远期负荷,如果只考虑近期负荷来选择各种电气设备和导线电缆,那随着经济的发展,负荷不断增加,不久我们选择的设备和线路就不能满足要求了。

所以负荷计算是一个全面地分析计算过程,只有负荷分析正确无误,我们的变电站设计才有成功的希望。

2. 待建变电站负荷计算35kV 侧近期负荷:P 近35 =15+10+15+20=60MW 远期负荷:P 远35 =20MW ∑=ni Pi 1=60+20=80MWP 35=∑=ni Pi 1kt(1+k")=80**(1+)=Q 35=P ×tg φ=P ×tg(cos -= MVar视在功率 S g35=φcos P =85.06.75= MVA I N35 =NU S 3=353941.88⨯=10kV 侧近期负荷:P 近10 =+++++++= 远期负荷:P 远10 =6MW ∑=ni Pi 1=+6=P 10=∑=ni Pi 1kt(1+k")=××(1+)=Q 10=P ×tg φ=P ×tg(cos -= 视在功率 S g10=φcos P =85.0669.10= MVA I N10 =NU S 3=103552.12⨯=站用电容量S g 所=φcos P =87.005.0= 待建变电站供电总容量S ∑= S g35+ S g10+ S g 所= ++=(MVA) P ∑= P 35+ P 10+ P 所=++=(MW)第三章变压器的选择主变压器是变电站中的主要设备,合理地选择主变压器台数,不仅可以减少停电、限电几率,提高电网运行的经济性、灵活性和可靠性,而且可以提高电能质量。

主变的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构,它的选择依据除了依据基础资料外,还取决于输送功率的大小,与系统联系的紧密程度。

另外主变选择的好坏对供电可靠性和以后的扩建都有很大影响。

总之主变的选择关系到待建变电站设计的成功与否,所以对主变的选择我们一定要全方面考虑。

既要满足近期负荷的要求也要考虑到远期。

1. 变电所主变压器的选择有以下几点原则:1) 在变电所中,一般装设两台主变压器;终端或分支变电所,如只有一个电源进线,可只装设一台主变压器;对于330kV、550kV变电所,经技术经济为合理时,可装设3~4台主变压器。

2) 对于330 kV及以下的变电所,在设备运输不受条件限制时,均采用三相变压器。

500 kV变电所,应经技术经济论证后,确定是采用三相变压器,还是单相变压器组,以及是否设立备用的单相变压器。

3) 装有两台及以上主变压器的变电所,其中一台事故停运后,其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的60%以上,并应保证用户的一级和全部二级负荷的供电。

4) 具有三种电压等级的变电所,如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上,或低压侧虽无负荷,但需装设无功补偿设备时,主变压器一般先用三绕组变压器。

5) 与两种110kV及以上中性点直接接地系统连接的变压器,一般优先选用自耦变压器,当自耦变压器的第三绕组接有无功补偿设备时,应根据无功功率的潮流情况,校验公共绕组容量,以免在某种运行方式下,限制自耦变压器输出功率。

6) 500kV变电所可选用自耦强迫油循环风冷式变压器。

主变压器的阻抗电压(即短路电压),应根据电网情况、断路器断流能力以及变压器结构选定。

7) 对于深入负荷中心的变电所,为简化电压等级和避免重复容量,可采用双绕组变压器。

2. 主变台数的确定由原始资料可知,待建变电站是在农网改造的大环境下建设的。

负荷大,出线多,且农用电受季节影响大,所以考虑初期用两台大容量主变。

两台主变压器,可保证供电的可靠性,避免一台变压器故障或检修时影响对用户的供电。

随着未来经济的发展,可再投入一台变压器。

3. 主变压器容量的确定主变压器容量一般按变电所建成后 5~10 年规划负荷选择,并适当考虑到远期10~20 年的负荷发展,对于城市郊区变电所,主变压器应与城市规划相结合。

此待建变电站坐落在郊区,10kV主要给村办企业供电,35kV主要给其他乡镇及几个大企业供电。

考虑到郊区及其乡镇的发展速度非常快,所以我们选择大容量变压器以满足未来的经济发展要求。

确定变压器容量:(1)变电所的一台变压器停止运行时,另一台变压器能保证全部负荷的 60%,即/S =S∑×60% =×60%=(MVA)B(2)单台变压器运行要满足一级和二级负荷的供电需要一,二级负荷为 15+10+++=所以变压器的容量最少应为4. 变压器类型的确定相数的选择变压器的相数形式有单相和三相,主变压器是采用三相还是单相,主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。

一台三相变压器比三台单相变压器组成的变压器组,其经济性要好得多。

规程上规定,当不受运输条件限制时,在330kV及以下的发电厂用变电站,均选用三相变压器。

同时,因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大,而不作考虑。

因此待建变电站采用三相变压器。

绕组形式绕组的形式主要有双绕组和三绕组。

规程上规定在选择绕组形式时,一般应优先考虑三绕组变压器,因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备,比两台双绕组变压器都较少。

对深入引进负荷中心,具有直接从高压变为低压供电条件的变电站,为简化电压等级或减少重复降压容量,可采用双绕组变压器。

三绕组变压器通常应用在下列场合:(1) 在发电厂内,除发电机电压外,有两种升高电压与系统连接或向用户供电。

(2) 在具有三种电压等级的降压变电站中,需要由高压向中压和低压供电,或高压和重压向低压供电。

(3) 在枢纽变电站中,两种不同的电压等级的系统需要相互连接。

(4) 在星形-星形接线的变压器中,需要一个三角形连接的第三绕组。

本待建变电站具有110kV,35kV,10kV 三个电压等级,所以拟采用三绕组变压器。

普通型和自耦型的选择自耦变压器是一种多绕组变压器,其特点就是其中两个绕组除有电磁联系外,在电路上也有联系。

因此,当自耦变压器用来联系两种电压的网络时,一部分传输功率可以利用电磁联系,另一部分可利用电的联系,电磁传输功率的大小决定变压器的尺寸、重量、铁芯截面积和损耗,所以与同容量、同电压等级的普通变压器比较,自耦变压器的经济效益非常显着。

但容量越大,电压等级越高,这些优点才越明显。

因此,综合考虑选用普通变压器。

中性点的接地方式电网的中性点的接地方式,决定了主变压器中性点的接地方式。

本变电站所选用的主变为自耦型三绕组变压器。

规程上规定:凡是110kV-500kV 侧其中性点必须要直接接地或经小阻抗接地;主变压器6-63kV采用中性点不接地。

所以主变压器的110kV侧中性点采用直接接地方式,35kV,10kV侧中性点采用不接地方式。

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