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1、精品学习资源内容预览毕 业 设 计 报告设计题目： 110kV 变电站电气一次部分设计姓名：专业名称： 电气工程及其自动化班级：07 电自本指导老师： 姓名） 单位）报告提交日期：答辩日期：答辩委员会主席 :评阅 人：二九年八月目录设计任务书4第一部分主要设计技术原就 5第一章 主变容量、形式及台数的选择6第一节主变压器台数的选择6其次节主变压器容量的选择7第三节主变压器形式的选择8其次章 电气主接线形式的选择10第一节主接线方式选择12第三章 短路电流运算13第一节 短路电流运算的目的和条件14欢迎下载精品学习资源第四章 电气设备的选择15第一节导体和电气设备选择的一般条件15其次节断路器的
2、选择18第三节隔离开关的选择19第四节高压熔断器的选择20第五节互感器的选择20第六节母线的选择24第七节限流电抗器的选择24第八节站用变压器的台数及容量的选择25第九节10kV 无功补偿的选择26第五章 10kV 高压开关柜的选择26其次部分运算说明书附录一 主变压器容量的选择27附录二 短路电流运算28附录三 断路器的选择运算30附录四 隔离开关选择运算32附录五 电流互感器的选择34附录六 电压互感器的选择35附录七 母线的选择运算36附录八 10kV 高压开关柜的选择37含 10kV 电气设备的选择）第三部分相关图纸一、变电站一次主结线图 .42二、 10kV 高压开关柜配置图 .43
3、三、 10kV 线路把握、爱惜回路接线图 44四、 110kV 接入系统路径比较图 .45第四部分一、参考文献 .46二、心得体会47欢迎下载精品学习资源设 计 任 务 书一、设计任务：*钢厂搬迁昌北新区，一、二期工程总负荷为24.5 兆瓦，三期工程总负荷为 31 兆瓦,四期工程总负荷为 20 兆瓦；一、二、三、四期工程总负荷为75.5 兆瓦,实际用电负荷 34.66 兆瓦,拟新建江西洪都钢厂变电所；本厂用电负荷设施均为类负荷；第一部分 主要设计技术原就本次 110kV 变电站的设计，经过三年的专业课程学习，在已有专业学问的基础上，明白了当前我国变电站技术的进出现状及技术进展趋向，依据现代电力
4、系统设计要求，确定设计一个 110kV 综合自动化变电站，接受微机监控技术及微机爱惜，一次设备选择增强自动化程度，削减设备运行爱惜工作量，突出无油化，免爱惜型设备，选用目前较为先进的一、二次设备；将此变电站做为一个终端用户变电站考虑，二个电压等级，即110kV/10kV ；设计中依据变电所总布置设计技术规程、沟通高压断路器参数选用导就、沟通高压断路器订货技术条件、沟通电气装置的过电压爱惜和绝缘配合、火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程、高压配电装置设计技术规程、110kV-330kV 变电所运算机监控系统设计技术规程及本专业各教材；第一章 主变容量、形式及台数的选择主变压器是变电站 ；1 1
5、0kV 侧负荷由工厂负荷推测可知，工厂一、二、三期达到规模后，负荷达25.16 兆瓦， 功率因素取 0.8, 主变容量按 10kV 侧总负荷的 70% 来选择，四期负荷为 9.5 兆瓦；S 三 =P 三/ cos =25.16/0.8=31.45MVA ）S 四=P 四/ cos =9.5/0.8=11.875MVA ）总容量达 43.325 MVA ，S 总= S 总70%=43.325 70%=30.3275MVA ）主变容量选择因此选择 2 台 31.5 兆伏安主变可中意供电要求；选择主变型号为： SFZ11-31500/110容量比高/低%）： 100/100电压分接头： 11041.
6、25%/10.5kV阻抗电压高低）： 10.5%联结组别： YN ， d11第三节 主变压器形式的选择1）主变相数的选择主变压器接受三相或单相，主要考虑变压器的制造条件、牢靠性要求及远输条件等因素,特殊是大型变压器特殊需要考虑其运输可能性保证运输尺寸不超过遂洞、涵洞、桥洞的答应通过限额，运输重量不超过桥梁、车辆、船舶等运输工具的答应承载才能，当不受运输条件限制时，在330kV 及以下的变电站均应选用三相变压器；本次设计的变电站是一个江西洪都钢厂110kV 变电站，位于市郊，交通便利，不受运输条件限制，故可选择三相变压器，削减了占用稻田、丘陵的面积；而选用单相变压器相对来讲投资大，占地多，运行损
7、耗大，同时配电装置以及继电爱惜和二次接线比较复杂，增加了爱惜及倒闸操作的工作量；2）主变调压方式的选择变压器的电压调整是用分接开关怀换变压器的分接头，从而转变变压器变比来实现的；切换方式有两种：不带电切换称为无激磁调压，调整范畴通常在5%欢迎下载精品学习资源以内；另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范畴可达20% ；对于 110kV 的变压器，有载调压较简洁稳固电压，削减电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kV 及以下变电站接受一级有载调压变压器；所以本次设计的变电站选择有载调压方式；3）连接组别的选择变压器绕组的连接方式必需和系统电压相位一样，否就不能并列运行；
8、电力系统接受的绕组连接方式只有Y 和 ；我国 110kV 及以上电压，变压器绕组都采用 Y0 连接， 35kV 变压器接受 Y 连接，其中性点多通过消弧线圈接地， 35kV 以下电压，变压器绕组都接受 连接；全星形接线虽然有利于并网时相位一样的优点，而且零序阻抗较大，对限制单相短路电流皆有利，同时也便于接入消弧线圈，但是由于全星形变压器三次谐波无通路，因此将引起正弦波电压的畸变，并对通讯设备发生干扰，同时对继电爱惜整定的精确度和灵敏度均有影响；假如影响较大，仍必需综合考虑系统进展才能选用；接受 接线可以排除三次谐波的影响；本次设计的变电站的两个电压等级分别为：110kV 、10kV ，所以选用
9、主变的接线级别为 YN， d11 接线方式；4）容量比的选择依据原始资料可知， 110kV 侧负荷容量与 10kV 侧负荷容量一样大，所以容量比选择为100/100 ；5）主变冷却方式的选择主变压器一般接受冷却方式有自然风冷却小容量变压器）、强迫油循环风冷却 大容量变压器）、强迫油循环水冷却、强迫导向油循环冷却；在水源充分，为了压缩占地面积的情形下，大容量变压器也有接受强迫油循环水冷却方式的；强迫油循环水冷却方式散热效率高，节约材料，削减变压器本身尺寸，其缺点是这样的冷却方式要在一套水冷却系统和有关附件，冷却器的密封性能要求高，爱惜工作量大；而本次设计的变电所位于郊区，对占地要求不是特殊严格，
10、所以应接受强迫油循环风冷却方式；因此选择 2 台 31.5 兆伏安主变可中意供电要求；故选择主变型号为： SFZ11-31500/110容量比高/低%）： 100/100电压分接头： 11041.25%/10.5kV阻抗电压 高低）： 10.5%联结组别： YN， d11其次章 电气主接线形式的选择电气主接线是变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节；主接线的确定对电力系统整体及变电所本身运行的牢靠性、灵敏性和经济性亲热相关，并且对电气设备选择，配电装置布置，继电爱惜和把握方式的拟订有较大影响；因此必需正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响，通过技术经济比较，合理确定主接线；在选
11、择电气主接线时，应以下各点作为设计依据：变电所在电力系统中的位置和作用，负荷大小和重要性等条件确定，并且中意牢靠性、灵敏性和经济性等多项基本要求；1） 运行的牢靠性；断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电；2）具有确定的灵敏性；欢迎下载精品学习资源主接线正常运行时可以依据调度的要求灵敏的转变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备；切除故障停电时间最短、影响范畴最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全；3）操作应尽可能简洁、便利；主接线应简洁清晰、操作便利，尽可能使操作步骤简洁，便于运行人
12、员把握；复杂的接线不仅不便于操作，仍往往会造成运行人员的误操作而发生事故；但接线过于简洁，可能又不能中意运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电；4）经济上合理；主接线在保证安全牢靠、操作灵敏便利的基础上，仍应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益；5）应具有扩建的可能性；由于我国工农业的高速进展，电力负荷增加很快；因此，在选择主接线时仍要考虑到具有扩建的可能性；变电站电气主接线的选择，主要准备于变电站在电力系统中的位置、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等；第一节 主接线方式选择电气主接线是依据电力系统和变电站具体条件确定的，它以电源和出线为主体，
13、在进出线较多时一般超出 4 回），为便于电能的集合和支配，常设置母线作为中间环节，使接线简洁清晰，运行便利，有利于安装和扩建；本次所设计的变电所110kV 进出线有 2 回， 10kV 出线有 20 回，本期 10kV 线 10 回，所以采用有母线的连接；现在分别对 110kV 、10kV 侧接线方式进行选择；一、 110kV 侧；110kV 侧进线 2 回，选用以下几种接线方案：1） 单母线分段接线；母线分段后重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，一段母线故障，另一段母线仍可正常供电；2） 带旁路母线的单母线分段接线；母线分段后提高了供电牢靠性，加上设有旁路母线，当任一出线断路器故障或检修时
14、，可用旁路断路器代替，不使该回路停电；3）双母线接线；接受双母线接线后，可以轮番检修一组母线而不致使供电中断，检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条电路和与隔离开关相连的该组母线，其它电路均可通过另一组母线连续运行；接受单母线分段接线投资较少，但牢靠性相对较低，当一组母线故障时，该组母线上的进出线都要停电；接受双母线接线方式，增加了一组母线，投资相对也就增加，且当任一线路断路故障或检修时，该回路不需停电；接受单母线分段带旁路母线接线方式，任一回路断路器故障检修时，该回路都不需停电，供电可靠性比单母线分段接线强；在本站设计中，由于 110kV 侧达到 “两线两变 ”要求，同时
15、显现故障的概率很低，能够保证高压侧的供电牢靠性；而且从操作简便性和投资节约性的角度来考虑，宜接受单母线分段接线运行方式；二、 10kV 侧；10kV 侧出线 20 回，大部分为类负荷，选用以下几种接线方案：1）单母线分段接线，它投资少，在10kV 配电装置中它基本可以中意牢靠性要求；欢迎下载精品学习资源2）单母线分段带旁路母线，这种接线方式虽然提高了供电牢靠性，但增大了投资；接受单母线分段接线亦可中意供电牢靠性的要求，且节约了投资；因此，10kV 侧接受单母线分段接线；第三章 短路电流运算在电力系统中运行的电气设备，在其运行中都必需考虑到发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故
16、障是各种形式的短路；由于它们会破坏对用户正常供电和电气设备的正常运行，使电气设备受到破坏；短路是电力系统的严肃故障；所谓短路是指一切不属于正常运行的相与相之间或相与地之间对于中性点接地系统）发生通路的情形；在三相系统中，可能发生的有对称的三相短路和不对称的两相短路、两相接地短路和单相接地短路；在各种类型的短路中，单相短路占多数，三相短路几率最小，但其后果最为严肃；因此，我们接受三相短路对称短路）来运算短路电流，并检验电气设备的稳固性；第一节 短路电流运算的目的和条件一、短路电流运算的目的在发电厂和变电站的设计中，短路运算是其中的一个重要环节；其运算的目的主要有以下几个方面：1）电气主接线的比较
17、；2）选择导体和电器；3）在设计屋外高型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对的安全距离；4）在选择继电爱惜方式和进行整定运算时，需以各种短路时的短路电流为依据；5）接地装置的设计，也需要用短路电流；二、短路电流运算条件1 、基本假定1）正常工作时，三相系统对称运行；2）全部电源的电动势相位相角相同；3）电力系统中的全部电源都在额定负荷下运行；4）短路发生在短跑电流为最大值的瞬时；5）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；6）除去短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计；7 ）元件的运算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范畴；8）输电线路的电容忽视
18、不计；2 、一般规定1）验算导体和电器动稳固、热稳固以及电器开断电流挪用的短路电流，应依据本工程设计规划容量运算，并考虑远景的进展方案；2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响；欢迎下载精品学习资源3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的运算短路点应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点；4）导体和电器的动稳固、热稳固以及电器的开断电流，一般按三相短路验算；第四章 电气设备的选择第一节 导体和电气设备选择的一般条件正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件；在进行设备选择时，应依据工程实际情形
19、，在保证安全、牢靠的前提下，积极而稳妥地接受新技术，并留意节约投资，选择合适的电气设备；尽管电力系统中电气设备的作用和条件不一样，具体选择方法也不相同，但对它们的具体要求是一样的；电气设备要能牢靠的工作，必需按正常工作条件选择，并按短路状态来校验热稳固和动稳固；一、一般原就1 、应中意正常运行、检修、短路和过电压情形下的要求，并考虑远景进展的需要；2 、 应按当地环境条件校验；3 、 应力求技术先进和经济合理；4 、 选择导体时应尽量削减品种；5 、 扩建工程应尽量使新老电器型号一样；6 、 选用的新产品，均应具有牢靠的试验数据，并经正式鉴定合格；二、技术条件选择的高压电器，应能在长期工作条件
20、下和发生过电压、过电流的情形下保持正常运行；1. 长期工作条件1）电压选用电器答应最高工作电压 Uymax 不得低于该回路的最高运行电压 Ugmax ，即： UymaxUgmax2）电流选用的电器额定电流 Ie 不得低于所在回路在各种可能运行方式下的连续工作电流Ig,即： Ie Ig由于变压器短时过载才能很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其运算工作电流应依据实际需要确定；高压电器没有明确的过载才能，所以在选择额定电流时，应中意各种可能运行方式下回路连续工作电流的要求；2. 短路稳固条件Ir-t 秒内设备答应通过的热稳固电流有效值kA）t-设备答应通过的热稳固电流时间 s ）校验短路热
21、稳固所用的运算时间tjs 按下式运算：tjs=tb+td式中 tb- 继电爱惜装置后备爱惜动作时间 s）td-断路器全分闸时间 s）、短路动稳固条件ichidfIch Idf式中 ich- 短路冲击电流峰值 kA）idf-短路全电流有效值 kA ）Ich- 电器答应的极限通过电流有效值 kA）3. 绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电器内、外绝缘保证必要的牢靠性；电器的绝缘水平，应按电网中显现的各种过电压和爱惜设备相应的爱惜水平来确定；当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘协作运算，选用适当的过电压爱惜设备；三、环境条件环境条件主要有温度、日照、风速、冰雪、温度、污秽、海拔
22、、地震；由于设计时间仓促，所以在设计中主要考虑温度条件；依据规程规定，一般高压电器在环境最高温度为+40时，答应依据额定电流长期工作；当电器安装饰的环境温度高于+40时，每增加 1 建议额定电流削减1.8% ；当低于+40时，每降低 1，建议额定电流增加 0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20% ；其次节 断路器的选择电力系统中，断路器具有完善的灭弧性能，正常情形下，用来接通和开断负荷电流，在某些电器主接线中，仍担任转变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器仍常在继电爱惜的协作使用下，断开短路电流，切断故障部分，保证非故障部分的正常运行；由于 SF6 断路器灭弧性能牢靠，爱惜工作量小，故
23、110kV 一般接受 SF6 短路器；1. 按开断电流选择；高压断路器的额定开断电流Iekd Izry-测量外表电流线圈电阻rj- 继电器电阻rd- 连接导线电阻re- 接触电阻，一般取 0.1 3. 按一次回路额定电压和电流选择当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择比回路中正常工作电流大1/3 左右，以保证测量外表得到正确工作，并在过负荷时使外表有适当的指示；电流互感器的一次额定电流和电压必需中意：UeUewIel Igmax为了确保所供外表的精确度，互感器的工作电流应尽量接近此额定电流；Uew- 电流互感器的一次所在的电网额定电压Ue、Ie1 电流互感器的一次额定回路最大动作电流
24、4. 热稳固校验；电流互感器常以答应通过一次额定电流Ie1 的倍数 Kr 故热稳固应按下式校验： KrIe1 ） 2I2 tdz5. 动稳固校验；电流互感器常以答应通过一次额定电流最大值Iel ）的倍数 Kd- 动力稳固电流倍数，表示其内部稳固才能，故内部稳固可按下式校验：； 短路电流不仅在电流互感器内部产生作用力，而且由于其相邻之间电流的相互作用使绝缘瓷帽受到力的作用；在中意额定容量的情形下，选择二次连接导线的答应最小截面为：运算过程见运算说明书附录 5 二、电压互感器的选择1. 一次回路电压选择；为了确保电压互感器安全和在规定的精确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在Se2 应不小
25、于互感器的二次负荷S2,即:Se2S2；电压互感器应接一次回路电压、二次回路，安装地点和使用条件，二次负荷及精确级要求进行选择；1 110kV 侧电压互感器1）母线侧电压互感器选用 JDCF-110 型电压互感器 , 它是单相、四绕组、串级式绝缘、陶瓷、 “分”列式有测量和爱惜 “分”开的二次绕组）户外安装油浸式全密封型互感器，适用于沟通 50HZ 有效接地电力系统，作电压、电能测量和继电爱惜用；其初级绕组额定电压为110/kV，次级绕组额定电压为 0.1/欢迎下载精品学习资源kV，剩余电压绕组 100V ；测量用精确级为 0.2 级，额定二次负荷 100VA ，爱惜用精确级为 0.5 级，额
26、定二次负荷 250VA ；2） 110kV 输电线路侧电压互感器，接受 TYD型单相电容式电压互感器，其初级绕组额定电压为，次级绕组额定电压为，二次绕组精确级为 0.5 级，额定二次负荷 150VA ；2 、10kV 侧电压互感器10kV 侧电压互感器接受 JDZXF-12 型电压互感器，它是单相、四绕组、浇注式、分列式有测量和爱惜 “分”开的二次绕组）户内型电压互感器，具有三组次级，其中有 0.2 计量用， 0.5 级监控用；其初级绕组额定电压为10/kV ，次级绕组额定电压为 0.1/kV，额定二次负荷 100VA ；运算过程见运算说明书附录 6 第六节 母线的选择在电力系统中 ,母线主要
27、承担传输功率的重要任务 ,电力系统的主接线也需要用母线来集合和支配功率,在发电厂、变电站及输电线路中，所用导线有裸导线、硬铝母排及电力电缆等，由于电压等级要求不同,所用导线的类型也不相同 ,暴露母线一般按下类各项进行选择和校验:1）导线材料、类型和敷设方式2）导线截面3）电晕4）热稳固5）动稳固 6 ） 共振频率运算过程祥见运算说明书附录 7 第七节 限流电抗器的选择限流电抗器是输配电设备中用以增加电路的短路阻抗，从而达到限制短路电流的目的；限制变电站10kV 侧短路电流不超过 16-31.5kA ，以便接受 ZN28 型真空断路器，并且使用的电缆截面不至于过大，一般接受以下措施之一:1）变压
28、器分列运行；2）在变压器回路装设电抗器或分裂电抗器；3）接受分裂变压器；4）出线上装设电抗器 10kV 侧短路电流很大，接受其他限流措施不能中意要求时）一般电抗器的额定电流选择：电抗器几乎没有过负荷才能，所以主变压器或出线回路的电抗器应按回路最大工作电流选择，而不能用正常连续工作电流选择；对于变电站母线分段回路的电抗器应中意用户的一级负荷和大部分二级负荷的要求；第八节 站用变压器的台数及容量的选择站用电接线一般原就：低压 10kV 母线接受分段母线分别向两台所用变压器供应电源，一般接受一台工作变压器接一段母线，两台站用工作变压器互为备用每台变压器容量及型号相同），以获得较高的牢靠性；站用变压器
29、容量的选择：站用变压器负荷运算接受核算系数法，不经常运行及不经常连续运行的负荷均可不列入运算负荷，当有备用站用变压器时，其容量应与工作站用变压器相同；所用变压器容量按下式运算：SK1P1+P2欢迎下载精品学习资源S所用变压器容量P1-所用动力负荷之和 kV ）K1- 所用动力负荷核算系数，一般取 0.85P2-电热及照明负荷之和 kV ）在本站设计中依据电站的规模推算安装两台SC11-50kVA 站用变互为备用；第九节 10kV 无功补偿的选择无功补偿接受分组投切的并联电容器组；考虑到工厂经内部补偿后的负荷功率因素已达到0.9 以上，因此电容器主要是补偿主变压器的无功损耗；经运算，本期无功补偿
30、容量按主变总容量的11.43% 配置，即变电站装设 3.6 兆乏并联电容器，分 2 组，每组 1.8 兆乏，最终装设 7.2 兆乏，分 4 组，每组 1.8 兆乏；第五章 10kV 高压开关柜的选择10kV 高压开关柜接受 XGN2-10Z 金属全封闭固定型系列高压开关柜，包括主变进线柜、10kV 馈线柜、站用变柜、电压互感器柜、电容器柜、母联柜；运算过程见运算说明书附录 8 其次部分运算说明附录一 主变压器容量的选择1 10kV 侧负荷由工厂负荷推测可知，工厂一、二、三期达到规模后，负荷达25.16 兆瓦， 功率因素取 0.8, 主变容量按 10kV 侧总负荷的 70% 来选择S 本=P 本
31、/ cos =25.16/0.8=31.45MVA ）S 四=P 四/ cos =9.5/0.9=11.875MVA ）总容量达 43.325 MVA ，S 总= S 总70%=43.325 70%=30.3275MVA ）主变容量选择因此本期选择 2 台 31.5 兆伏安主变可中意供电要求；故选择主变型号为： SFZ9-31500/110容量比高/低%）： 100/100电压分接头： 11041.25%/10.5kV阻抗电压高低）： 10.5%联结组别： YN ， d11附录二 短路电流运算1 、取；而欢迎下载精品学习资源IOC 为 110KV 断路器断流电流）电力系统的电抗标么值线路电抗标么值X*2=X0L .Sd/U2c =0.4 1.3 100MV.A/1152=0.003932变压器的电抗标么值k-1 点短路总电抗标么值三相短