某公司110kv變壓器設(shè)計

1、SJ003-1 2016 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告二級學(xué)院： 電氣與光電工程學(xué)院 班 級： 12電二 學(xué) 生： 吳靖 學(xué) 號： 12021206 指導(dǎo)教師： 陳倫瓊 職 稱： 副教授 課題名稱某公司110KV總降壓變電站一次系統(tǒng)及配電設(shè)計課題類型 畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)論文起止時間 2016.2.226.24開題報告一課題來源及現(xiàn)狀 1.1課題來源本課題來源于結(jié)合社會生產(chǎn)實際，屬于工程項目設(shè)計。企業(yè)變電站是一個單位能否正常運轉(zhuǎn)的重要保障，隨著國民經(jīng)濟水平的增長，企業(yè)競爭日益激烈，常常要加班加點進行工作，為滿足用電需要，企業(yè)變電站的設(shè)計必須超前發(fā)展，因此，做好設(shè)計規(guī)劃，加強變電站的建設(shè)與升級，顯得尤為

2、重要。隨著當(dāng)前電氣設(shè)備質(zhì)量的提高以及電網(wǎng)的可靠性的增加，變電站接線簡化趨于可能。當(dāng)前國內(nèi)很多老企業(yè)的變電所內(nèi)部設(shè)備已經(jīng)相當(dāng)陳舊，有的甚至還是上世紀(jì)五十年代的設(shè)備，還在不斷的運作中。很多企業(yè)雖然企業(yè)發(fā)展了，但沒有對變電站做適當(dāng)?shù)纳壐脑?，以至于有些變電站設(shè)備老舊，維護不便，產(chǎn)生安全事故的可能性不斷增加。本次課題針對某公司110KV總降壓變電站設(shè)計，可以幫助企業(yè)提高變電站的使用效率，增強安全性，相關(guān)配置跟上企業(yè)發(fā)展的步伐。 1.2課題的國內(nèi)外現(xiàn)狀我國電力工業(yè)的技術(shù)水平和管理水平正在逐步提高，現(xiàn)在已有許多電廠變電站實現(xiàn)了集中控制和采用計算機監(jiān)控。電力系統(tǒng)也實現(xiàn)了分級集中調(diào)度，所有電力企業(yè)都在努力增產(chǎn)

3、節(jié)約，降低成本，確保安全遠(yuǎn)行。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力工業(yè)將逐步跨入世界先進水平的行列。目前國內(nèi)外110kV以上變電站及相當(dāng)一部分35kV變電站都不同規(guī)模地?fù)碛羞h(yuǎn)動及自動化系統(tǒng)，未來趨勢是向計算機化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。當(dāng)今世界各方面因素正沖擊著全球電力工業(yè)，在國外變電所技術(shù)有十分劇烈的競爭，而世界范圍內(nèi)的變電所都采用了新技術(shù); 其次，不同的環(huán)境要求給所有的電力供應(yīng)商增加了額外的責(zé)任，使電力自動化設(shè)備尤其是高壓大功率變電站的市場開發(fā)空間大大拓展。另外110kV以上變電所的最終用戶對變電站的自動控制、節(jié)能、環(huán)保意識越來越強烈，迫使其上游提供者尤其是

4、系統(tǒng)集成商更加重視地區(qū)性電能分配技術(shù)方面的需要，所以110kV以上變電所在世界上飛速的發(fā)展，從而要求我國變電技術(shù)上也要加入世界先進的變電技術(shù)行業(yè)。二設(shè)計要求 該課題為某有限公司110kV總降壓變電站及其配電系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計，該公司高壓用電電壓為10KV。該變電站一回110KV進線，8回10KV出線，主要完成主接線和一次系統(tǒng)全部設(shè)計、計算和原理圖、工程施工圖的設(shè)計，具體包括以下內(nèi)容： 主接線設(shè)計、變壓器選擇及無功補償，高、低壓電氣設(shè)備選擇，高、低壓導(dǎo)線和電纜的選擇，變電所防雷和接地設(shè)計。三設(shè)計內(nèi)容 本設(shè)計在編寫過程中，參考了許多相關(guān)的教材和專著，主要從大致的110kV變電站一次系統(tǒng)設(shè)計出發(fā)，對110

5、kV變電站各個車間進行簡單的設(shè)計和計算。首先，對已知的設(shè)計原始資料進行分析和舍取，可以大概地了解變電所的設(shè)計要求。接著，對變電所各個車間變電所以及各組設(shè)備的負(fù)荷進行計算，統(tǒng)計總負(fù)荷和功率因數(shù)以及電力系統(tǒng)的損耗。同時，根據(jù)計算負(fù)荷選擇總降壓變電所的主變壓器的臺數(shù)和容量。根據(jù)設(shè)計資料確定電源進線和電力來源，進一步可以大致擬定供電系統(tǒng)圖。再對其進行短路計算，選擇高壓開關(guān)柜及相應(yīng)的校驗。選擇高壓進、出線路以及設(shè)置需要的繼電保護。 本次設(shè)計主要是光電科技類型有限公司開展一次部分設(shè)計，主要涉及的內(nèi)容包括所址的選擇、主接線設(shè)計、所用電設(shè)計、防雷與接地設(shè)計、施工設(shè)計等，要求能結(jié)合公司用電實際概況，分析工程特點

6、，應(yīng)用節(jié)能型的設(shè)計理念開展各部分的設(shè)計，以滿足社會進步、科技發(fā)展對企業(yè)變電所電氣系統(tǒng)提出的更高要求，繪制相關(guān)的電氣圖紙等。四設(shè)計方案總體方案設(shè)計：根據(jù)工作內(nèi)容提出的設(shè)計思路針對一次側(cè)具體方案設(shè)計，通過負(fù)荷計算及功率因數(shù)補償確定主接線方式和變壓器的選擇；根據(jù)短路電流的計算以及最大運行方式下和最小運行方式下短路電流的計算對電氣設(shè)備進行選擇及保護整定；完成變電站的結(jié)構(gòu)和防雷設(shè)計后進行電力線路設(shè)計及敷設(shè)。最后對變電所整體布置進行設(shè)計及安裝設(shè)計。4.1主接線設(shè)計 電氣主接線的基本原則是以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各

7、項技術(shù)要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。應(yīng)滿足以下幾條規(guī)定： 1. 35110kV線路為兩回及以下時，宜采用橋形、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時，宜采用擴大橋形、單母線或分段單母線的接線。 2. 當(dāng)能滿足運行要求時，變電站高壓側(cè)宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線。 3. 當(dāng)變電所裝有兩臺主變壓器時，610kV側(cè)宜采用分段單母線。線路為12回及以上時，亦可采用雙母線。當(dāng)不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路設(shè)施。 由于本課題設(shè)計的是基于企業(yè)用電的110KV變電站，本期項目用電負(fù)荷性質(zhì)大都是

8、III類負(fù)荷，因此用戶只申請主供電源一回，本期建設(shè)1回110kV線路，遠(yuǎn)期建設(shè)1回110kV線路。一般大中型企業(yè)采用35110KV進線時都設(shè)置總降壓變電所，所以當(dāng)總降壓變電所為單電源進線兩臺主變時，經(jīng)過方案比較最終確定，本課題110KV進線采用內(nèi)橋接線方式最優(yōu)，10KV側(cè)母線采用單母線分段接線方式最優(yōu)。4.2主變壓器的選擇 （1）變電所主變器臺數(shù)的選擇：為保證供電可靠性，變電站一般裝設(shè)兩臺主變壓器。當(dāng)只有一個電源或變電站可由低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源給重要負(fù)荷供電時，可裝設(shè)一臺。對于大型樞紐變電站，根據(jù)工程具體情況，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟比較合理時，可裝設(shè)兩臺以上主變壓器。 （2）變電所主變壓器容量選擇：主變

9、壓器容量應(yīng)根據(jù)510年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇，并應(yīng)考慮變壓器正常運行和事故時的過負(fù)荷能力。對裝設(shè)兩臺變壓器的變電站，每臺變壓器額定容量一般按下式選擇 為變電站最大負(fù)荷。這樣，當(dāng)一臺變壓器停用時，可保證對60%負(fù)荷的供電，考慮變壓器的事故過負(fù)荷能力40%，則可保證對84%負(fù)荷的供電。由于一般電網(wǎng)變電站大約有25%的非重要負(fù)荷，因此，采用，對變電站保證重要負(fù)荷來說多數(shù)是可行的。對于一、二級負(fù)荷比重大的變電站，應(yīng)能在一臺停用時，仍能保證對一、二級負(fù)荷的供電。 （3）主變壓器的型式：一般情況下采用三相式變壓器。具有三種電壓的變電站，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到15%Sn以上時，可采用三繞組

10、變壓器。其中，當(dāng)主網(wǎng)電壓為110220kV，而中壓網(wǎng)絡(luò)為35kV時，由于中性點具有不同的接地形式，應(yīng)采用普通的三繞組變壓器；當(dāng)主網(wǎng)電壓為220kV及以上，中壓為110kV及以上時，多采用自耦變壓器，以得到較大的經(jīng)濟效益。4.3設(shè)備選擇 電氣設(shè)備的選擇一般先考慮設(shè)備的工作環(huán)境條件，即戶內(nèi)戶外的安裝方法、環(huán)境溫度等才能確定所選設(shè)備的具體型號。不僅要滿足正常條件和短路故障條件下的工作要求，而且應(yīng)該安全可靠，運行方便，投資合理。4.3.1高壓斷路器的選型 高壓斷路器是最重要的開關(guān)電器，對其基本要求是：具有足夠的開斷能力和盡可能短的動作時間，并且要有高度的工作可靠性。斷路器最重要的任務(wù)是熄滅電弧。 當(dāng)用

11、斷路器開斷有電流通過的電路時，在開關(guān)觸頭分離的瞬間，觸頭間會出現(xiàn)電弧，電弧的溫度可達50007000，常常超過金屬氣化點，如不采取措施，則可能燒壞觸頭及電器部件絕緣，危害電力系統(tǒng)的運行。 按照滅弧介質(zhì)的滅弧方式，高壓斷路器一般可分為：油斷路器、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器等。 斷路器的選擇方式： 1. 參數(shù)的選擇：電壓、電流、頻率、機械荷載、動穩(wěn)定電流、熱穩(wěn)定電流以及持續(xù)時間和開斷電流。2. 型式的選擇：在滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于施工調(diào)試和運行維護，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。 設(shè)置旁路設(shè)施的目的是為了減少在斷路器檢修時對用戶供電的影響。裝設(shè)SF6斷路器時，因斷路器檢

12、修周期可長達510年甚至20年，可以不設(shè)旁路設(shè)施。本變電站110kV側(cè)采用SF6斷路器，不設(shè)旁路母線。4.3.2高壓隔離開關(guān)的選型 隔離開關(guān)的主要用途是保證高壓裝置中檢修工作的安全，在需要檢修的部分和其它帶電部分之間用隔離開關(guān)形成一個可靠且明顯的斷開點，還可用來進行短路的切換工作。 離開關(guān)沒有滅弧裝置，所以不能開斷負(fù)荷電流和短路電流，否則將造成嚴(yán)重誤操作，會在觸頭間形成電弧，這不僅會損壞隔離開關(guān)，而且能引起相間短路。因此，隔離開關(guān)一般只有在電路已被斷路器斷開的情況下才能接通或斷開。這就是通常所說的“先通后斷”的原則。 參數(shù)的選擇：電壓、電流、機械荷載 短路穩(wěn)定性：動穩(wěn)定電流、熱穩(wěn)定電流和持續(xù)時

13、間。 隔離開關(guān)的型式，應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進行綜合技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。4.3.3電壓互感器選擇 1.電壓互感器技術(shù)條件選擇 a 正常工作條件:按一次回路電壓、二次電壓、二次負(fù)荷、準(zhǔn)確度等級、機械荷載條件選擇。 b 承受過電壓能力:按絕緣水平、泄露比距條件選擇 2. 型式選擇 a 620KV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要零序電壓時，一般采用三相五柱電壓互感器。 b 35110KV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器。 c 110KV及其以上的配電裝置中盡可能地選用電容式電壓互感器。 由于電壓互感器是與電路并聯(lián)聯(lián)接的，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時，互感器本身兩側(cè)裝有斷路器,

14、并不受短路電流的作用，因此不需校驗動穩(wěn)定與熱穩(wěn)定。4.3.4電流互感器選擇 1. 電流互感器應(yīng)按下列原則配置 a 每條支路的電源均應(yīng)裝設(shè)足夠數(shù)量的電流互感器，供該支路測量、保護使用。 b 變壓器出線配置一組電流互感器供變壓器差動使用，相數(shù)、變比、接線方式與變壓器的要求相符合。 c 動保護的元件，應(yīng)在元件各端口配置電流互感器，各端口屬于同一電壓級時，互感器變比應(yīng)相同，接線方式相同。 2. 動穩(wěn)定校驗電流互感器的內(nèi)部穩(wěn)定性通常以額定動穩(wěn)定電流或動穩(wěn)定倍數(shù)Kd表示。Kd等于極限通過電流峰值與一次繞組額定電流峰值之比。校驗按下式計算：Kdw式中 Kdw動穩(wěn)定倍數(shù)，由制造部門提供； Ie電流互感器的一次

15、繞組額定電流。 3. 熱穩(wěn)定校驗 制造部門在產(chǎn)品型錄中一般給出t=1s或3s的額定短路時熱穩(wěn)定電流或熱穩(wěn)定電流倍數(shù)Kr，校驗按下式進行：Kr 或(KrIN)2tQdw 或 ItI(3) 式中 It電流互感器的熱穩(wěn)定電流； Qdw線路短路電流的熱效應(yīng)； t制造部門提供的熱穩(wěn)定計算采用的時間(一般取1s)； tima短路發(fā)熱假想時間。4.3.5熔斷器選擇 熔體選擇： 1.熔體的額定電流應(yīng)該按高壓熔斷器的保護熔斷特性選擇，應(yīng)滿足保護的可靠性、選擇性和靈敏度的要求。 2.保護35KV及以下電力電壓器的高壓熔斷器熔體，在下列正常工作情況下不應(yīng)誤熔斷： a、當(dāng)熔體內(nèi)通過電力變壓器回路最大工作電流時。 b、

16、當(dāng)熔體內(nèi)通過電力變壓器的勵磁涌流時（一般按熔體通過該電流時的熔體時間不小于0.5S校驗）。 c、當(dāng)熔體內(nèi)通過保護范圍以外的短路電流及電動機自啟動等引起的沖擊電流時。保護35KV及以下電力變壓器的高壓熔斷器，其熔體的額定電流可按下式選擇： 式中K-系數(shù)，當(dāng)不考慮電動機自啟動時，可取1.11.3；當(dāng)考慮電動機自啟動時，可取1.52.0；-電力變壓器回路最大工作電流（A） 3.保護電力電容器高壓熔斷器熔體的額定電流式中，K-系數(shù)，對于跌落式高壓熔斷器，取1.21.3；對于限流式高壓熔斷器，當(dāng)為一臺時，系數(shù)取1.52.0,當(dāng)為一組電力電容器時，系數(shù)取1.31.8；-電力電容器回路的額定電流（A） 4.

17、保護電壓互感器的熔斷器，只需按額定電流和斷流容量選擇，不必校驗額定電流。4.4防雷設(shè)計4.4.1電氣設(shè)備防雷保護 因為電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作性質(zhì)的不同，所采取的措施也不同。 1、發(fā)電廠和變電所的防雷保護 發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)備對直擊雷的防護主要采用避雷針；對入侵雷的防護采用進線保護和避雷保護的綜合措施，即用進線保護限制雷電流的幅值和陡度，用避雷器限制雷電過電壓的同值。 2、架空輸電線路的防雷保護 輸電線路采用裝設(shè)避雷線的方法防止線路遭受直擊雷引起跳閘次數(shù)，可采用系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地工作方式，為避免雷擊跳閘造成供電中斷?？刹捎米詣又睾祥l裝置。 3、直配旋轉(zhuǎn)電機的防雷保護 在完善進線保護的同時，

18、還應(yīng)采用性能良好的閥型避雷器或金屬氧化物避雷器，來保護電機的主絕緣，同時還應(yīng)考慮裝設(shè)電容器和中性點避避雷器，以保護匝間絕緣和中性點絕緣。 4、配電網(wǎng)的防雷保護 除了對配電變壓器高低壓側(cè)以及柱上斷路器必須裝設(shè)避雷器或放電間隙保護外，對配電線路本身主要應(yīng)適當(dāng)提高其絕緣水平，應(yīng)廣泛采用重合閘，以減少斷線和停電事故。4.4.2避雷針、避雷線保護范圍 1、避雷針的保護 當(dāng)h/2時， 當(dāng)h/2時， 式中, h避雷針高度； 避雷針的有效高度； p高度影響系數(shù)，h30m時為1，30h120m時為。 2、避雷線的保護 當(dāng)h/2時， 當(dāng)h/2時， 五預(yù)期目標(biāo) 在任務(wù)書的安排下按序完成設(shè)計內(nèi)容，使之成為一個可行的，

19、科學(xué)的設(shè)計方案。設(shè)計方案滿足國家供用電規(guī)程，設(shè)計計算遵循國家現(xiàn)行主要標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)，設(shè)計環(huán)境按本地環(huán)境進行，完成相關(guān)設(shè)計圖紙的繪圖工作。所址的選擇要求在分析該公司的地理位置與周圍電網(wǎng)狀況的情況下完成；主接線設(shè)計要求完成電氣主接線方案設(shè)計、高低壓開關(guān)柜配置接線圖設(shè)計、等；（3）所用電設(shè)計要求完成變電所平剖面布置圖設(shè)計、照明（動力）平面布置圖設(shè)計、配電方案設(shè)計等；（4）防雷與接地設(shè)計要求完成防雷與接地方案設(shè)計、防雷保護范圍計算等；（5）施工設(shè)計中要求完成變壓器室支架安裝設(shè)計、避雷針施工安裝設(shè)計等。六時間安排 第1周：下達設(shè)計任務(wù)書 第2周：搜集資料，完成開題報告 第34周：確定設(shè)計方案 第511周：系統(tǒng)設(shè)計 第1214周：圖紙繪制 第1517周：編寫說明書 第18周：畢業(yè)答辯 七.參考文獻 1鄭州工學(xué)院，鄭州電力學(xué)校合編.發(fā)電廠變電所電氣部分 M.水利電力出版社，1994：10-50. 2牟道槐.發(fā)電廠變電站電氣部分 M.重慶大學(xué)出版社，1996:35-65 3焦留成.實用供配電技術(shù)手冊 Z機械工業(yè)出版社，2001：1-15 4傅知蘭.電力系統(tǒng)電氣設(shè)備選擇 Z.中國電力出版社，2004:1-30 5何仰攢.電氣工程電氣設(shè)計