110KV變電站設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

華北電力大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 110KV 變電站電氣主接線設(shè)計(jì)專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 成人教育學(xué)院2012 年 09 月 10 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要本次設(shè)計(jì)為 110kV 降壓變電站電氣一次部分的初步設(shè)計(jì)， 根據(jù)原始資料，以設(shè)計(jì)任務(wù)書和國(guó)家有關(guān)電力工程設(shè)計(jì)的規(guī)程、規(guī)范及規(guī)定為設(shè)計(jì)依據(jù)。變電站的設(shè)計(jì)在滿足國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，盡量考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況。在本變電站的設(shè)計(jì)中，包括對(duì)變電站總體分析和負(fù)荷分析、變電站主變壓器的選擇、電氣主接線、電氣設(shè)備選擇、短路電流計(jì)算等部分的分析計(jì)算以及防雷設(shè)計(jì)。在保證供電可靠性的前提下，減少事故的發(fā)生，降低運(yùn)行費(fèi)用。本次設(shè)計(jì)正文分設(shè)計(jì)說明書和設(shè)計(jì)計(jì)算書兩個(gè)部分，設(shè)計(jì)說明書包括電氣主接線設(shè)計(jì)、變壓器選擇說明、短路電流計(jì)算說明、電氣設(shè)備選擇說明、配電裝置設(shè)計(jì)、電氣總平面布置和防雷保護(hù)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)計(jì)算書包括變壓器選擇、短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)等，并附有電氣主接線圖及其它相關(guān)圖紙。關(guān)鍵詞：110kV 變電站；短路電流；一次部分；設(shè)備選擇畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）I目錄摘要 .第一部分 設(shè)計(jì)說明書1 原始資料 .11.1 變電站的基本情況 .11.2 設(shè)計(jì)任務(wù) .22 變壓器選擇 .32.1 變壓器繞組與調(diào)壓方式的選擇 .32.2 變壓器相數(shù)的選擇 .32.3 變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇 .32.4 變壓器的冷卻方式 .43 電氣主接線設(shè)計(jì) .53.1 主接線的設(shè)計(jì)原則 .53.2 主接線設(shè)計(jì)的基本要求 .63.3 主接線方案的比較和確定.74 短路電流計(jì)算.114.1 短路電流計(jì)算的目的 .114.2 短路電流計(jì)算的規(guī)定 .114.3 短路電流計(jì)算的步驟 .124.4 短路類型及其計(jì)算方法 .125 高壓電器選擇 .145.1 高壓斷路器的選擇 .145.2 隔離開關(guān)的選擇 .145.3 各級(jí)電壓母線的選擇 .155.4 電流互感器的選擇 .155.5 電壓互感器的選擇 .165.6 避雷器的選擇 .166 配電裝置設(shè)計(jì) .18畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）II6.1 配電裝置的基本要求.186.2 配電裝置的種類及應(yīng)用.187 防雷保護(hù)設(shè)計(jì) .197.1 防雷保護(hù)的特點(diǎn) .197.2 變電站直擊雷防護(hù) .197.3 進(jìn)線保護(hù).19第二部分 計(jì)算書8 變壓器容量計(jì)算及選擇 .208.1 本站負(fù)荷計(jì)算 .208.2 變壓器容量及型號(hào)的選擇 .209 短路電流計(jì)算 .219.1 原始資料 .219.2 短路計(jì)算 .2110 高壓電器的選擇與校驗(yàn) .2710.1 最大持續(xù)工作電流計(jì)算 .2710.2 斷路器的選擇及校驗(yàn) .2710.3 隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn) .3010.4 電流互感器的選擇及校驗(yàn) .3110.5 限流電抗器的選擇及校驗(yàn) .3510.6 電壓互感器的選擇及校驗(yàn) .3510.7 導(dǎo)體的選擇及校驗(yàn) .3710.8 絕緣子及穿墻套管的選擇 .39總結(jié) .40參考資料 .41致謝 .42畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）0第一部分 設(shè)計(jì)說明書1 原始資料1.1 變電站的基本情況1.1.1 變電站建設(shè)性質(zhì)及規(guī)模本站位于蒙城邊緣，供給城市和近郊工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活用電，系新建變電站。電壓等級(jí)：110/10kV線路回?cái)?shù)：110kV：2 回，備用 2 回10kV：13 回，備用 2 回1.1.2 電力系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖如下：圖 1.1 電力系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖1.1.3 變電站規(guī)模和電力系統(tǒng)情況（1）變電站性質(zhì)：110kV 變電站。（2）110kV 最終兩回進(jìn)線四回出線。每回出線輸送容量為 15MVA，本期工程 2 回進(jìn)線，2 回出線。（3）10kV 出線最終 15 回，本期 13 回，備用 2 回，T max=5500 小時(shí)，負(fù)荷同時(shí)率 0.85，備用總負(fù)荷 4MW,COS =0.85。（4）根據(jù)當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃，110kV 和 10kV 負(fù)荷的具體參數(shù)如下表：乙 變甲 變B蒙 城 變畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1表 1.1 110kV 和 10kV 負(fù)荷具體參數(shù)表最大穿越功率（MW）最大負(fù)荷（MW）負(fù)荷組成（%）電壓等級(jí)負(fù)荷名稱近期遠(yuǎn)景近期遠(yuǎn)景一級(jí)二級(jí)三級(jí)cosTmax(h)線長(zhǎng)(km)同時(shí)率線損BZ 線 10 15BI 線 10 15備 用（ 一 ）10110kV備 用（ 二 ）10市區(qū)一 2 3 30 50 0.8 1市區(qū)二 2 3 30 50 0.8 2.5食 品 廠 1 1.5 20 40 0.8 4000 1.75針 織 廠 1 1.5 20 40 0.784000 1.8棉 紡 廠 一棉 紡 廠 二2 3 30 40 0.755500 1印 染 廠 一印 染 廠 二3 4.5 35 40 0.785500 2柴 油 機(jī)廠 一柴 油 機(jī)廠 二2 3.5 30 40 0.8 5500 2.5水 泥 廠 1.5 2 25 30 0.8 3500 2.5機(jī) 修 廠 1.5 2 20 30 0.753000 2郊 區(qū) 變 1.5 2 15 30 0.8 1.5備 用 一 2 310kV備 用 二 2 385%5%1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)（1）變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)（2）主變壓器的選擇（3）短路電流的計(jì)算（4）電氣設(shè)備的選擇（5）配電裝置及電氣總平面設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2（6）防雷保護(hù)設(shè)計(jì)2 變壓器選擇2.1 變壓器繞組與調(diào)壓方式的選擇（1）繞組連接方式參考電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)和相應(yīng)規(guī)程指出：變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的連接方式有 Y和型兩種，而且為保證消除三次諧波的影響，必須有一個(gè)繞組是型的，我國(guó)110kV 及以上的電壓等級(jí)均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中性點(diǎn)，所以都需要選擇的連接方式，而 6-10kV 側(cè)采用型的連接方式。故該 110kV 變電站主變應(yīng)采NY用的繞組連接方式為：Y N， 。 （2）調(diào)壓方式的確定變壓器的電壓調(diào)整是用分解開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器比來實(shí)現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無勵(lì)磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍通常在+5以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)壓范圍可達(dá)到+30。對(duì)于 110kV 及以下的變壓器，以考慮至少有一級(jí)電壓的變壓器采用有載調(diào)壓。由以上知，此變電所的主變壓器采用有載調(diào)壓方式。2.2 變壓器相數(shù)的選擇主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素。當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在 330kV 及以下的發(fā)電廠和變電所，均應(yīng)采用三相變壓器。社會(huì)日新月異，在今天科技已十分進(jìn)步，變壓器的制造、運(yùn)輸?shù)鹊纫巡怀蓡栴}，故有以上規(guī)程可知，此變電所的主變應(yīng)采用三相變壓器。2.3 變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇主變?nèi)萘恳话惆醋冸娬窘ǔ山谪?fù)荷 510 年規(guī)劃選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期1015 年的負(fù)荷發(fā)展，對(duì)于城郊變電所主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益考慮，本站應(yīng)按近期和遠(yuǎn)期總負(fù)荷來選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量，對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在過負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3級(jí)負(fù)荷。所以每臺(tái)變壓器的額定容量按 ，其中 為變電所最大負(fù)荷選擇，mnPS7.0即 =0.738.77=27.14kVA 這樣當(dāng)一臺(tái)變壓器停用時(shí)，也保證 70%負(fù)荷的供電。nS由于一般電網(wǎng)變電所大約有 25%的非重要負(fù)荷，因此采用式 來計(jì)算主變?nèi)輒nPS7.0量對(duì)變電所保證重要負(fù)荷來說是可行的。通過計(jì)算本變電站可選擇額定容量為31.5MVA 的主變壓器。為 了保證供電可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，變電站一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺(tái)及三臺(tái)以上時(shí)，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時(shí)也增加了配電設(shè)備及用電保護(hù)的復(fù)雜性，以及帶來維護(hù)和倒閘操作的復(fù)雜化?？紤]到兩臺(tái)主變同時(shí)發(fā)生故障機(jī)率較小，且適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長(zhǎng)以及擴(kuò)建，故本變電站選擇兩臺(tái)主變壓器完全滿足要求。2.4 變壓器的冷卻方式根據(jù)變壓器型號(hào)的不同,其冷卻方式有：自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)等。油浸自冷式就是以油的自然對(duì)流作用將熱量帶到油箱壁和散熱管，然后依靠空氣的對(duì)流傳導(dǎo)將熱量散發(fā)，它沒有特制的冷卻設(shè)備。而油浸風(fēng)冷式是在油浸自冷式的基礎(chǔ)上，在油箱壁或散熱管上加裝風(fēng)扇，利用吹風(fēng)機(jī)幫助冷卻。加裝風(fēng)冷后可使變壓器的容量增加 30%35%。強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式，又分強(qiáng)油風(fēng)冷和強(qiáng)油水冷兩種。它是把變壓器中的油，利用油泵打入油冷卻器后再?gòu)?fù)回油箱。油冷卻器做成容易散熱的特殊形狀，利用風(fēng)扇吹風(fēng)或循環(huán)水作冷卻介質(zhì)，把熱量帶走。這種方式若把油的循環(huán)速度比自然對(duì)流時(shí)提高 3 倍，則變壓器可增加容量 30%。綜上所述，110kV 變電站冷卻方式宜采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）43 電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下、兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能的節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流，高電壓的網(wǎng)絡(luò)，它要求用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號(hào)，并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置全部基本組成和連接關(guān)系，代表該變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。3.1 主接線的設(shè)計(jì)原則（1）考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。不論是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。（2）考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù) 510 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布、負(fù)荷增長(zhǎng)速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式來確定主接線的形式以及所連接的電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。（3）考慮負(fù)荷的重要性和分級(jí)和出線回?cái)?shù)多少對(duì)主接線的影響對(duì)一級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電；對(duì)二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，能保證大部分二級(jí)負(fù)荷供電。三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。（4）考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響變電所主變的容量和臺(tái)數(shù)，對(duì)變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對(duì)大型變電所，由于其傳輸容量大，對(duì)供電可靠性要求高，因此對(duì)主接線的可靠性、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5靈活性的要求也比較高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對(duì)主接線的可靠性、靈活性要求低。（5）考慮備用容量的有無和大小對(duì)主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電器主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無而有所不同。例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時(shí)允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。3.2 主接線設(shè)計(jì)的基本要求主接線設(shè)計(jì)的合理性直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，靈活性及對(duì)電器的選擇、配電裝置、繼電保護(hù)、自動(dòng)控制裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)(電氣一次部分） 中有關(guān)規(guī)定：“變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴(kuò)建等要求”。主接線設(shè)計(jì)的基本要求如下：3.2.1 可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的運(yùn)行工作，以保證對(duì)用戶不間斷供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，對(duì)以往所采用的主接線，優(yōu)先采用。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次設(shè)備部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。同時(shí)，可靠性不是絕對(duì)的而