變電站一次系統(tǒng)總體設計

1、變電站一次系統(tǒng)總體設計變電站一次系統(tǒng)總體設計1目目 錄錄1 1緒論緒論?1 ?1? 1.1 變 電 站 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀?2?1?2?聚?墟？ 站的基本情況？?!?， 中里變電站改造的原因及內(nèi)容?!?2?2?WW?W?擇 負 荷 計 算 及 變 壓 器 選 擇 ?&?他?： 算？?？?2.1.1 ?!?1計算？?？2?主變壓器臺數(shù)、容量及型式的確定?5?!?2>.?慳?？?!?？?？?？?WJ確定？?2物2?變?的確?？定？5?確？' 定？僅必4?1? 變壓器技術參數(shù)？?2.4.2 無 功 功 率 補 償 裝 置?2?®?數(shù)、容量及型式的確定？?5?3?3?甯

2、鈍?， 主接線設計 電氣主接線設計 ? 電 氣 主 接 線 的 基 本 要 求 ?卿? 分析？?？?？?？?？ 主接線設計？?3.3,1110kV 電 氣 主 接 線 設 計?5?計？?？?？?？?？線設計？5? 線？?？?？?？?？? 路 電 流 計 算 短 路 電 流 計 算?14.1短路電流計算的目的、條件及短路電流計算點的確定?5?短 路 電 流 計 算?1 準值 的選取與計算？?4.2,2等 值電 路 圖?4?俯？ 電抗標么值的計算？?5?短?' 路 點 短 路 電 流 計 算?15?5?5?W?1 選擇電氣設備的選擇?僅？?5>.?1 電氣設備選擇的原則?15?5?2

3、?v?, 設備的選擇？?？?？?？?？?？?？?？?？?？?？?？?？?？?？?？ 110kV 斷路器及隔離開關的選擇 ？? 5.2.2 110kV 電 流 互 感 器 的 選 擇?5?i?/3?/1/1/0kV? ?囂即？選擇？5?5?2?1?1?»?0?逸？擇？5?5?2r5?1?0kV?W? 的選擇?5?5?1?1?0W?Z 氣設備匯總表？?？?？?？?35kV 電 氣 設 備 的 選 擇?5>?5>.?35W?1 柜 的選擇？5?寥?5W?' 斷路器和隔離開關的選擇？?5?5? 35kV 電流互感器 的選擇？?？?？?？?？?？?？?？5? 5.4.4 3

4、5kV 電 壓 互 感 器 的 選 擇?5?4?V?線?？?？?5?5?V?W?1 選擇？?5?5?5>?35W?？?？5?10kV 電 氣 設 備 的 選 擇?5VBz?”父？： 柜 的選擇？5?5?寥?0W?' 斷路器 的選擇？?？? 10kV 電流互感器的選擇？?？?？?？?？?？?？?？?5? 5.6.410kV 電 壓 互 感 器 的 選 擇?5?6?3?V?線?？?6?!?V?gW?1 選擇？?？?宛? 設備匯總表？?？?？?？?？?？?？?？?？?？?？?6?僅？?？?？?1 配 電 裝 置 配 電 裝 置?56.1 中 里 變 電站 的配 電裝置 ?酣?？： 裝置

5、?T5?67P,2?!S5kV?電裝置？?76?77?77V?7配電裝置？?7?7777?5致致?5 參 參 考 考 文 文 獻 獻?1 5摘摘 要要 隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長，用電已成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，而且隨著負荷密度迅速增長，對電能的質(zhì)量和可靠性都提由了更高的要求，但是由于許多變電站建站時間較早，站內(nèi)配電裝置陳舊，跟不上 經(jīng)濟及用電發(fā)展的要求，因此對變電站的改造和設計成為首要解決的問題。本文第一章主要闡述了變電站的發(fā)展現(xiàn)狀以及中里變電站的基本情況。第二章為負荷計算和主變壓器的選擇。首先運用需用系數(shù)法計算由4該變電站的負荷大小，然后以此為依據(jù)，并結合發(fā)展趨勢和經(jīng)濟技術性確定主變

6、壓器。第三章闡述了電氣主接線的設計，根據(jù)進曲線、負荷的性 質(zhì)等因素綜合確定電氣主接線的形式。先確定每一級電壓下的基本接線形式，最后確定整個變電站可靠的、經(jīng)濟的電氣主接線形式。第四章為短路電流計算。明確短路電流計算的目的，確定了短路電流計算點，并做由等值電路圖，從而進行標幺值的換算。同一點的短路電流計算包 括: 三相短路電流、沖擊短路電流。第五章為電氣設備的選擇與校驗。主要內(nèi)容有母線、進曲線、斷路器、隔離開關、以及電 流和電壓互感器的選擇等。一般是按正常條件選擇，按短路電流校驗。第六章介紹了配電裝置。結合中里變電站的實際情況，確定中里變電站配電裝置的 形式。關鍵詞：:負荷計算 變壓器選擇短路電流

7、計算電氣設備 SummaryAlong with the fast growth of our country national economy, electricity has become the check and supervision important factor of the economic development. and along with the quick growth of the burden density, the circumstance all put forward the higher request to the quantity and cred

8、ibility of the electric power, but because the years of many transformer substations is 5 very early, station inside go together with the electricity device are so old that can not keep up with the economy and the request of using electrity, the reformation and designs of the transformer substation

9、has become the problem that need to be resolved. This text chapter 1 mainly elaborated the development of present condition of the transformer substation and basic circumstance of the transformer substation of Zhongli.Chapter 2 computes for the burden and the choice of the main transformer.Working o

10、ut the burden size of the transformer substation with the coefficient method, then take this as the basis, and combining the developing trend, then choose the main transformer. Chapter 3 elaborated the design of electricity lord connecting line, according to pass in and out the line, burden of prope

11、rty etc,then make sure the form of the connecting line .First make sure each class electric voltage under the basic connecting line form, and then make sure the whole transformer substation' s dependable, economic connecting line form. Chapter 4 for short-circuits current computation. Explicated

12、 short-circuit current computation goal, determined the short-circuiting current computation spot, and makes the equivalent circuit diagram, thus carries on the sign value conversion. The identical spot short-circuit current computation includes: Three-phase short- circuit current, impact short-circ

13、uit current. Chapter 5 for electrical equipment choice and verification. The main content has the bus, enters the going beyond a line, the circuit breaker, the isolator, as well as the electric current and the voltage transformer choice. Generallythe choice is according to the normal condition and t

14、he check of the electricity equipments is under short-circuiting electric current. Chapter 6 introduces the electric device. Combine the actual circumstance of the transformer substation of Zhongli; make sure that the transformer substation of Zhongli ' s form of electric device. Keyword: the lo

15、ad calculation the choice of transformer; short-circuit 6 electric current calculation electricity equipments 1 1 1緒論緒論 1.11.1變電站的發(fā)展 現(xiàn)狀變電站的發(fā)展現(xiàn)狀近十年來，隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長，用電也成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，各地都在興建一系列的用配電裝置。變電站的規(guī)劃、設計與運行的根本任務，是在國家發(fā)展計劃的統(tǒng)籌規(guī)劃下，合理的開發(fā)和利用動力資源，用最少的支由（含投資和運行成本）為國民經(jīng)濟各部門與人民生活提供充足、可靠和質(zhì)量合格的電能。這里所指的 充足”，從國

16、民經(jīng)濟的總體來說，是要求變電站的供電能力必須能夠滿足國民經(jīng)濟發(fā)展和與其相適應的人民物質(zhì)和文化生活增長的需要，并留有適當?shù)膫溆?。變電站由發(fā)、送、變、配等不同環(huán)節(jié)以及相應的通信、安 全自動、繼電保護和調(diào)度自動化等系統(tǒng)組成，它的形成和發(fā)展，又經(jīng)歷了規(guī)劃、設計、建設和生產(chǎn)運行等不同階段。各個環(huán)節(jié)和各個階段都有各自不同 的特點和要求，按照專業(yè)劃分和任務分工，在有關的專業(yè)系統(tǒng)和各個有關階段，都要制訂相應的專業(yè)技術規(guī)程和一些技術規(guī)定。為了適應我國國民經(jīng)濟的快速增長，需要密切結合我國的實際條件，從電力系統(tǒng)的全局著眼，瞻前顧后，需要設計由一系列的符合我國各個地區(qū)的用以供電的變電站，用以協(xié)調(diào)各專業(yè)系統(tǒng)和各階段有關

17、的各項工作，以求取得最 佳技術經(jīng)濟的綜合效益。1.21.2中里變電站的基本情況中里變電站的基本情況 中里變電站原始數(shù)據(jù)(1)中里110kV變電站位于博愛縣城東郊。1983年建成投運，站內(nèi) 35kV、10kV配電裝置陳舊，所 用變?yōu)楦吆哪茏儔浩鳌?2)中里110kV變電站是以110kV太中線為主電源， 以中城線為聯(lián) 絡電源及馮中線為備用線的降壓變電站。(3)中里110kV變電站所在地的氣象條件為年最高溫 度42C,平均2氣溫25度，條件一般，無特殊要求。(4)中里110kV 變電站主要有 110kV、35kV 和10kV 三個電壓等級，擔負著博愛城區(qū)和部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的供電任務。(5)其上一級變電站(太

18、子莊變電站)110kV曲線的短路容量為 3011MVA。(6)中里110kV變電站所在地的土質(zhì)為砂質(zhì)粘土，具凍土厚度0.30m氣候情況四季分 明，其最熱月室外最高氣溫：mv =42 C，最熱月室內(nèi)最高氣溫：mn =30C。最熱月土壤最高氣溫：t =25 c。1.31.3中里變電站改造的原因中里變電站改造的原因及內(nèi)容及內(nèi)容 （1）改造的原因 隨著博愛縣經(jīng)濟建設的發(fā)展 和人民物質(zhì)文化生活水平的提高，縣城規(guī)模的不斷擴大，市政及生活用電比例逐年上升，負荷密度迅速增長，對電能的質(zhì)量和可靠性都提由了更高的要求。為緩解這一供求矛盾，博愛縣農(nóng)村電網(wǎng)和城網(wǎng)改造正在緊鑼密豉的進行著。為了滿足城網(wǎng)工程要求，積極配合

19、城網(wǎng)改造工作，緩解周邊區(qū)域電力供求矛盾，改善供電質(zhì)量，提供優(yōu)質(zhì)服務，位于博愛縣城東部，與縣城毗鄰的110kV中里變電站改 擴建 工程提到議事日程上來。然而，由于中里變建站時間較早， 站內(nèi)35kV、10kV配電 裝置陳舊，所用變?yōu)楦吆哪茏儔浩鳎簧辖?jīng)濟及用電發(fā)展的要求。鑒于中里變電站在博愛電網(wǎng)中的重要作用。為消除中里 變的安全運行隱患，提高供電可靠性。經(jīng)過仔細勘察、認真分析，一致認為對中里變電站進行徹底改造是必要的。（2）改造的內(nèi)容 拆除站內(nèi)35kV配電裝置，在原35kV 設備區(qū)建設集 35kV、10kV、控制室為一體的綜合樓。原基礎上重建變電站的一次系統(tǒng)，原中里變負荷經(jīng)過線路梯接進行轉移 3

20、5kV、10kV曲線仍維持原設計最終規(guī)模， 分 別為 6回（本期 5回）和15回，更換 110kV、35kV、 10kV配電裝置，更 3換電容器2組。2 2負荷計算及變壓器選擇負荷計算及變壓器選擇 新建 一個變電站或者將現(xiàn)有的一個變電站進行擴建或改建時，都 必須進行電氣設計。遇到的首要問題是如何估計變電站各曲線、進線的負荷,以便選擇變壓器。在電力系統(tǒng)中，用電設備需用的電功率稱為電力負荷， 簡稱負荷或功率。功率是表示能量變化速率的一個重要物理量。電功率又分為有功功率、無功功率和視在功率。電阻性用電設備總是消耗能量的，電阻所消耗的功率稱為有功功率，用字母 P表示； 純電感（或純電容）性設備能 夠儲

21、存能量，但不消耗能量，它只是與電源之間進行能量的 交換，時而 由電源吸收能量儲存在磁場 （或電場）中，時而又 將所儲存的能量釋放，電感（或電容）并未真正消耗能量。這種與電源進行交換能量的功率，稱為無功功率，用 Q在進行變電站設計時，基本的原始資料為工藝部門提供 的各種用電 設備的產(chǎn)品銘牌數(shù)據(jù)，如額定容量、額定電壓 等，這是設計的依據(jù)。但是，不能簡單地用設備額定容量來選擇導體和各種供 電設備。因為所安 裝的設備并非都同時運行，而且運行著的設備 實際需用的負荷也并不是每一時刻都等于設備的額定容量，而是在不超過額定容量的范圍內(nèi)，時大時小地變化著。所以直接用額定容量（也稱安裝容量）選擇供電設備和供配電

22、系統(tǒng)，必將導致有色金屬的浪費和工程投資的增加。因而，變電 站的設計過程中負荷計算及其重要，它是選 擇主變壓器以及其它電氣設備的基礎。2.12.1負荷負荷計算計算中里變電站為三個電壓等級的樞紐變電站，110kV線路3回，分別4與太子莊變電站 和城西變電站聯(lián)網(wǎng)，35kV線路由線5回，分別向柏山變 電 站、磨頭變電站、唐村變電站、金城變電站以及藥廠變電站 供電，10kV線路曲線15回。2.1.1負荷統(tǒng)計如表2.1所示。表2.1中里變電站負荷統(tǒng)計表電壓等級線路名稱負荷值（MW）功率因數(shù)10kV城生I線2.50.9亞星線20.9蘇 農(nóng)線2.20.9化肥線 2.60.95小中里線 2.80.9陽工線2.3

23、0.95面粉線2.40.9陽廟線20.9鴻昌東線 2.10.9城生n線 20.9 35kV中柏線6.50.9中磨線60.9中唐線50.9中金線5.50.9 5 中藥線5.40.9 2.1.22.1.2負荷計算負荷計算要選擇主變壓器和站用變壓器的容量，確定變壓器各由線側的最大持續(xù)工作電流，首先必須要計算各側的負荷。視在功率，在三相交流電路中是3乘以線電壓與線電流，用S表示。S、p、Q三者關系式22SPQ o(1)35kV 曲線負荷計算 1 ILL PQ xtan0=6+5xtan (arccos0.9) =3.122LLPQ xtan9=6xtan (arccos。 =2.88 33LL PQ

24、Xtan9=5tan ( arccos0.9 )=2.4 44LLPQ xtan0=5.5xtan ( arccos0.9 )=2.64 55LLPQ xtan9=5.4xtan (arccos0.9) =2.59 (2) 10kV 曲線負荷 計算 1L Q= 1L Ptan e =2.5 Xtanarccos0.9) =1.2 2L Q= 2L Ptan 0 =2 x tanarccos0.9) =0.96 3L Q= 3L Ptan 0 =2.2 x tan(arccos0.9) =1.06 4L Q= 4L Ptan 0 =2.6 x tairccos0.9) =1.255L Q= 5L

25、 Ptan 9=2.8 X6arccos0.9) =1.344 6L Q= 6L Ptan 0 =2.3 x faarccos0.95) =0.759 7L Q= 7L Ptan 0 =2.4 x tan (arccos0.9) =1.152 8L Q= 8L Ptan 0 =2X tamrccos0.9) =0.969L Q= 9L Ptan 9=2.1 x (aarccos0.9) =1.01 10L Q= 10L Ptan 0 =2X tanrccos0.9) =0.96于是母線側的總負荷為 cDc PKP Imax + 2cD PK =085x(6.5+6+5+5.5+5.4)6+0.

26、8 X2.5+2+2.2+2.6+2.8+2.3+2.4+2+2.1+2 ) =4246MWcDc QKQ Imax + 2cD QK =0.85乂(3.1+2.88+2.4+2.64+2.59)+0.8 X(1.2+0.96+1.06+1.25+1.344+0.759+1.152+0.96+1.01+0.96 )= 20Mvar則系統(tǒng)的計算負荷為：9346201642 222 max 2 maxmaxccc QPSMVA2.22.2主變壓器臺數(shù)、容量主變壓器臺數(shù)、容量及型式的確 定及型式的確定2.2.1主變壓器臺數(shù)及容量的確定對于變壓器的容量選擇，考慮到此變電站中有重要負荷，我們考慮 當一臺

27、停運時，壓器容量在設計過負荷能力后的允許時間 內(nèi)，應保證用 戶的一級和二級負荷：對一般性變電站停運時，其余變壓器容量就能保證全部負荷6070%。由上一節(jié)的負荷計算結果可知，S總=46.93MVA,所以，兩臺主變壓器 應各自承擔23.47MVA,當一臺停運時，另一 臺則承擔70%為32.85MVA。故選兩臺40MVA的主變壓器就可滿足負荷需求。2.2.2主變壓器型式的確定(1)相數(shù)的確定 主變壓器選用三相或是單相，主要考慮技術經(jīng)濟性和運輸條件確定， 在330kV及以下發(fā)電廠和變電站采用三相變壓器，由于中 里變電站為110kV變電站，因此選用三相變壓器。(2)繞組數(shù)量的確定 在具有三種電壓的變電站

28、中，如通過主變壓器各側繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上，或低壓側雖無負荷，但在變電站內(nèi)需裝設無功補償設備時，主變壓器宜采用三繞組變壓器。7根據(jù)中里變電站的負荷統(tǒng)計、負荷計算及其無功功率 補償?shù)葘嶋H情 況，中里變電站主變壓器宜采用三繞組變壓 器。(3)繞組接線組別的確定 變壓器繞組的連結方式必須 和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連結方式只有星形和三角形兩種， 高、中、低 三側繞組如何組合要根據(jù)具體工程來確定。我國110kV電壓等級變壓器 繞組都采用星形連接，35kV 電壓等級變壓器繞組也都采用星形連接，10kV電壓等級變壓器繞組采用三角形連接。中里變電站主變壓器因

29、此采用星形/星形/三角形連結方式。(4)變壓器電壓調(diào)整方式的確定為了保證變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，通過變壓器的分接頭開關切換，改變變壓器高壓側繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，一般接于時而 為送端，時而為受端，具有可逆工作特點的聯(lián)絡電壓采用有 調(diào)壓方式， 保證供電質(zhì)量、母線電壓恒定。由于中里變電站既可作為始端變電站，向其聯(lián)絡變電站 一城西變電站供電，也可作為終端變電站，由其它變電站 供電，考慮這兩種因素，中里變電站的主變壓器應選用有載調(diào)壓方式的變壓器。2.42.4主變壓器的主變壓器的確定確定中里變目前最大負荷32000kVA,在博愛縣

30、電網(wǎng)中的地位非常重要，擔負著博愛縣5個35kV變電站和城區(qū)大部分工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生 活的供電任務。根據(jù)以上分析可知，中里變電站應選擇兩臺三相 40000kVA的有載調(diào) 壓變壓器，其三繞組聯(lián)結組別為：110kV電壓變壓器繞組采用 Y0連接，35kV采用 Y0連 接，其中性點通過消弧線圈接地，10kV繞組都采用 接 法。容量比 100/50/100。8綜上所述，中里變電站變壓器選擇的型號為SZSF9-40000/110/35/10。2.4.1主變壓器技術參數(shù)主變壓器的技術參數(shù)如表2.2所示。表2.2主變壓器技術參數(shù) 主變名稱項目#1主變 型號 SFSZ7-40000/110 使用條件戶外 冷卻方式 O

31、NAN/ONAF 相數(shù)周波 3相50HZ 接線組別 Y0/Y0/-12-11 額定容量（kVA）40000 額定電壓（kV）121 ±8X1.25%/38.5 =5%/1 1 電壓比（kV）121 臺 X1.25%/38.5 5%/11 電流比(A)190.9/600/2100 空載電流(%)0.5 空載損耗(kW)42.0 負載 損耗(kW)181/203/168 阻抗電壓()9.93/17.5/6.74 9 2.4.2 無 功功率補償裝置中里變電站現(xiàn)有主變壓器2臺，容量均為40000kVA。按照無功功率就近平衡的原則，補償容量主要考慮對主 變壓器本身 無功的補償，取主變壓器變?nèi)萘康?0%15%,按4800kvar記取。在10kV負荷變動的情況下，為使無功能得到合理補償， 考慮對補償裝置進行分檔投切。分檔容量為：4800kvar。中里變進曲線負荷無諧波源存在，為限制合閘涌流，空 心串聯(lián)電抗 器的電抗率取1%。結論：中里變電站配用 4800kvar成套電容器補償裝置2套，空心串 聯(lián)電抗器的電抗率取1%。該變電站的無功補償