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110kV降压变电站设计.doc

发布时间：2022-06-16 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.81M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    绪 论 变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济 运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接 线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选 择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小 的决定性因素。 本次设计为 110kV 变电站初步设计，分为主接线、短路电流计算、设备选择 等三部分，所设计的内容力求概念清楚，层次分明。本次设计以 110kV 变电站为 主要设计对象，同时附有 1 张电气主接线图加以说明。该变电站设有 2 台主变压 器，站内主接线分为 110kV 和 10kV 两个电压等级。各个电压等级均采用单母分段 的接线方式。 本文从主接线、短路电流的计算、设备选择等几方面对变电站设计进行了阐 述。第一章是变电设计程序。第二章主要介绍的是主变的选择及变压器型式的选 择、绕组连接方式主变的阻抗及调压方式选择、容量比、主变冷却方式和是否选 择自耦、各侧电压和绝缘的选择和变压器的容量和台数的选择。第三章电气主接 线的方案选择为主要内容，对备选方案从可靠性、灵活性和经济性三个方面进行 了论述，并选择出最佳方案。第四章对 110kV 和 10kV 两个等级短路点进行短路电 流计算。第五章主要介绍了变电站的电气设备的选择，包括母线型号和断路器、 隔离开关的选择，还有对电压互感器、电流互感器的选择及各个设备的校验，更 近一步适合变电站的需求。第六章介绍了变电站配电装置及电气总平面设计。第 七章是防雷电保护和接地保护的主要内容。 总之，全面的对本变电站设计进行分析，从不同的方面适合本地，人民生活 和经济发展的需要。 1
    第 1 章 变电站设计程序 1﹒1 变电站的种类 变电站是电力系统的中间环节，根据在电力系统的地位和作用，可分为以下 几类： 1.1.1 枢纽变电站 枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，电压等级一般为 330kV 以上，联系多个 电源，出线回路多，变电容量大，全站停电后将造成大面积停电或系统瓦解，枢 纽变电站对电力系统的运行稳定和可靠性起着重要作用。 1.1.2 中间变电站 中间变电站位于系统主干环形线路或系统主要干线的接口处电压等级一般在 330kV～220kV 汇集处，2～3 个电源和若干干线路，高电压侧的穿越功率为主，同 时降压向地区用户供电，电站停电后，将引起区域电网的瓦解。 1.1.3 地区变电站 地区变电站是一个地区和一个中小城市的主要变电站，电压等级一般为 220kV，全站停电后将造成该地区和城市供电的紊乱。 1.1.4 企业变电站 企业变电站是大中型企业的专用变电站，电压一般在 35kV～220kV，1～2 回 进线。 1.1.5 终端变电站 终端变电站位于配电线路的终端，接近负荷处，高压侧 10～110kV 引入，经降 压后向用户供电。 2
    1﹒2 变电站的设计原则 1.2.1 110kV《35-110kV 变电站设计规范》： 1.2.1.1 为使变电所的设计认真执行国家的有关技术经济政策，符合安全可靠、 技术先进和经济合理的要求，制订本规范。 1.2.1.2 本规范适用于电压为 35～110kV，单台变压器容量为 5000kVA 及以上新建 变电所的设计。 1.2.1.3 变电所的设计应根据工程的 5～10 年发展规划进行，做到远、近期结合， 以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。 1.2.1.4 变电所的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、 工程特点和地区供电条件，结合国情合理地确定设计方案。 1.2.1.5 变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。变电所设计除应执行本规范外， 尚应符合现行的国家有关标准和规范的规定。 1﹒3 对变电站设计的要求 1.3.1 基本要求 1、设计要符合各项技术经济政策； 2、节约用地，不占良田，少占农田； 3、技术先进，经济合理，安全使用，确保质量； 4、尽量用国家标准化的国产设备； 5、要考虑 5—10 年的规划设计； 6、监利便利施工，运行检修的全面观点； 1﹒4 变电站的整体分析 1.4.1 设计依据：根据《FA 市设计任务书》 1.4.2 建设变电站的必要性 该所位于 FA 市区的中心，重要工厂比较多，有与人民生活密切联系的医院、 行政、和水厂等重点单位，还有许多大型用电的纺织、冶炼和制药单位。为了满 足该地区经济发展及人民生活需要，在此建设区域性变电所是必要的。 3
    1.4.3 建设规模 为了满足 FA 市区的生产和生活的供电要求。决定建设一个 110kV 的降压变电 站。 电压等级：110kV/10kV 线路回数：110kV:3 回，备用 1 回； 10kV：16 回，备用 2 回。 1.4.4 所址概况 站址位于市区内部，邻近负荷中心，交通方便，有充足的水源，平均海拔 200 米，地形平坦，土质为沙-粘土，土壤热阻率 12Ω·cm，地震烈度为 7 度。 年最高气温：+40℃； 年最低气温：-18℃； 年平均气温：+15℃； 覆冰厚度：10mm； 冬季主导风向：西北； 最大风速：28m/s。 1.4.5 负荷的分析 电力负荷应根据其重要性和中断供电所造成的政治影响、经济损失的程 度，分为下列三级： 1.4.5.1 一级负荷：①中断供电将造成人身伤亡者。②中断供电将造成重大政 治影响者。③中断供电将造成重大经济损失者。④中断供电将造成公共场所持续 混乱者。 1.4.5.2 二级负荷：①中断供电将造成较大政治影响者。②中断供电将造成较大 经济损失者。③中断供电将造成公共场所秩序混乱者。 1.4.5.3 三级负荷：凡不属于一级和二级负荷者。 1.4.6 110kV 侧负荷分析 该变电站 110kV 近期无负荷，远景规划有备用负荷出线 1 回，该站存在穿越 功率，其中市甲线近期 10MW，远景规划 15MW，市Ⅰ线近期功率 5MW，远景规划 10MW， 市Ⅱ近期功率为 15MW，远景规划 25MW。 1.4.7 10kV 侧负荷分析 4
    该电压等级较高，近期 16 回远景发展 2 回，其中负荷除了医院、市政用电， 其余工业用电都为双路供电。 第一负荷水厂:水厂的Ⅰ级负荷占全厂用电的 20％，Ⅱ级负荷占 50％，Ⅲ级 负荷占 30％，其自然功率因数为 0.75。年最大负荷利用小时数为 5500。该水厂停 电会对居民生活、工业用水造成重大的影响； 第二负荷冶炼厂:它的用电一般分为三类:Ⅰ级负荷占全厂的 60％，Ⅱ级负荷 占由 25％，Ⅲ级负荷占 15％。其自然功率因数为 0.8，年最大负荷利用小时数为 5500，对该厂突然停电会造成产品报废，给企业带来大的经济损失。该为Ⅰ级负 荷； 第三负荷仪表厂: Ⅰ级负荷占总厂的 15％，Ⅱ级负荷占有 65％，Ⅲ级负荷 占 20％，自然功率因数为 0.9，年最大利用小时数为 5000； 第四负荷制药厂: Ⅰ级负荷占总厂的 25％，Ⅱ级负荷占有 45％，Ⅲ级负荷 占 30％，自然功率因数为 0.78，年最大利用小时数为 5500； 第五负荷农机厂: Ⅰ级负荷占总厂的 25％，Ⅱ级负荷占有 55％，Ⅲ级负荷 占 20％，自然功率因数为 0.8，年最大利用小时数为 5000； 第六负荷纺织厂: Ⅰ级负荷占总厂的 25％，Ⅱ级负荷占有 45％，Ⅲ级负荷 占 30％，自然功率因数为 0.78，年最大利用小时数为 5000； 第七负荷制药厂: Ⅰ级负荷占总厂的 40％，Ⅱ级负荷占有 20％，Ⅲ级负荷 占 40％，自然功率因数为 0.8，年最大利用小时数为 4000； 第八负荷市政:Ⅲ级负荷，年最大利用小时数为 3500。 近期负荷: Sjs 近≈16.3787MVA 远期负荷: Sjs 远≈21.7977MVA 1﹒5 电力系统分析 1.5.1 根据《35—110kV 变电站设计规范》规定： 1、变电站的设计应根据工程的 5—10 年发展规划进行做到远，近期结合。以 近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。 2、变电站的设计，必须以全出发，统筹兼顾。按照负荷性质，用电容量，工 程特点和地区供电条件，综合国情合理地确定设计方案。 3、变电站的设计，必须坚持节约用地的原则。 4、变电站设计除应执行本规范外，尚应符合现行的国家有关标准和规范的规 定。 FA 市区变电所是一个 110kV 地区性城市变电所，向市区有与人民生活密切联 5
    系的医院、行政、和水厂等重点单位，还有许多大型用电的纺织、冶炼和制药单 位生活用电供电，它由系统 1（容量为 550MVA）和系统 2（容量 1350MVA）供电， 同时向 110kV 变电站甲和 110kV 变电站乙供电，与系统联系紧密。 1﹒６本章小结 本章通过对电力系统分析，对变电站的设计规范详细的介绍，对变电站的建站必 要性分析确定该变电所性质为地区变电所，该变电所为两个电压等级，通过对变电所 近景及远景规划来阐述了该变电所的建站规模，同时对改变电所在出地理位置及自然 条件来说明变电所的所址概况，以及对 110 kV 和 10 kV 出线负荷分别进行分析，从 而确定负荷性质，尤其对于一级负荷应该尽可能保证供电可靠性，不允许间断供电。 6
    第 2 章 主变选择 主变压器是变换电压的主要设备。在 110 kV 变电站中它主要用于降压，此变电 站中我们采用了三相变压器，在功率和电压等级上完全满足了我们的设计需要，所以 我们没有用单相变压器。单相变压器主要用在大容量高电压的变电站中。 2﹒1 变压器容量和台数的选择 2.1.1 主变容量选择应考虑 （1）主变容量选择一般应按变电所建成后 5-10 年的规划负荷选择，并适当考虑 到远期几年发展，对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。 （2）根据变电所带负荷性质和电网结构来确定主变容量，对有重要负荷的变电 站应考虑一台主变压器停运时，其余主变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间 内，应保证用户的一、二级负荷；对一般性变电站，当一台主变停运时，其余主变压 器应能保证全部负荷的 60％。 (3)同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列 化，标准化。（主要考虑备用品，备件及维修方便） 2.1.2 主变台数的考虑原则 （1）对大城市郊区的一次变，在中、低压侧构成环网情况下，装两台主变为宜。 （2）对地区性孤立的一次变或大型的工业专用变电所，设计时应考虑装三台的 可能性。 （3）对规划只装两台主变的变电所，其主变宜大于变压器容量的 1-2 级设计， 以便负荷发展时更换主变。 变电所一般根据 5--10 年发展计划进行设计，一般装设两台主变压器，终端式分 支不太重要的变电所，如果只有一个电源时，可只装设一台主变压器。一般装有 2 台 及以上主变压器的变电所，其中一台事故断开，其余变压器的容量应保证该所 70%的 全部负荷，系统备用容量的大小将影响运行方式的变化。 2.1.3 主变容量和台数选择计算 7
    （1） 选择条件：nSe  Sjs （2） 校核条件：(n-1)Se  0.6Sjs 和(n-1）   Se +  Su (kVA 或 MVA)Sjs——综合计算最大负荷 （3） 其中 Sjs 的计算（110kV 和 10kV） n S js =Kt i 1  Pi max (1+ %a ) cos i 单位：kVA 或 MVA Pimax 是各出线的最大负荷；cos i 是各出线的自然力率；Kt 是同时率； %a 是线 损率取 5%；同时率取 0.85～0.9。如任务书的负荷资料表计算如下： 近期负荷 S js =0.85×（1+5%）｛0.64/0.75+3.2/0.8+1.2/0.9+0.96/0.78+ 2/0.8+2.8/0.78+0.32/0.8+1.04/0.72+1.2/0.72+0.96/0.72｝ S 近js =16.3787MVA 远期负荷 Sjs=0.85×（1+5％）｛0.8/0.75+4/0.8+1.6/0.9+1.2/0.78+ 2.4/0.8+3.2/0.78+0.4/0.8+1.2/0.72+1.6/0.72+1.2/0.72+0.8/0.85 +0.8/0.85｝ 远jsS =21.7977MVA 由以上计算而得：2×Se≥21.7977 Se≥0.6×21.7977 Se≥10.9 和 Se≥13.08 根据《电气设备手册》中的电力变压器的型号和容量规定，所以每台变压器的容 量定为 16MVA。 2﹒2 变压器型式的选择 2.2.1 变压器相数的选择 根据：不受运输条件限制时，在 330kV 及其以下的发电厂和变电所中，均采 用三相变压器。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， 同时配电装置也较复杂，增加了维修工作量。若受限制时，可以用两台小容量的 三相变压器取代一台大容量的三相变压器，或者用单相变压器组。从不同的方面 考虑，我们选择三相变压器。 2.2.2 变压器绕组数量的选择 8
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