毕业设计(论文)110KV变电站毕业设计定稿(1).doc 59页

'毕业设计（论文）题目名称：110kV宜阳变电站的设计函授站名称：洛阳星网班级：成电气函本13学生姓名：何伟指导教师：安学梅中原工学院继续教育学院2015年03月 论文编号：（学号）2013354056110KV宜阳变电站的设计Thedesignof110kVYiyangtransformersubstation函授站名称：洛阳星网班级：成函本13学生姓名：何伟指导教师：安学梅2015年03月 前言110KV宜阳变电站是为了解决宜阳县区及周边煤矿企业地区电力供应不足的输变电工程中的一个重要工程。随着计算机时代的到来，微机保护在电力系统中已得到了广泛的应用，本文主要围绕对110kV宜阳变电站的电气部分，依据专业的特点和范畴，对变电所的主变压器选择、电气主接线的设计、主要的电气设备选择、继电保护及自动装置的配置作了分析、比较和确定。本次设计的主要内容有电气主接线设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等）、各电压等级配电装置设计、继电保护和安全自动装置的配置以及专题等。56 摘要为满足经济发展的需要，根据有关单位的决定修建1座110KV宜阳变电站。本工程初步设计内容包含变电站电气设计，新建的宜阳变电站从110KV侧城关变电站受电，其负荷分为35KV和10KV两个电压等级。通过技术和经济比较，现采用下列方案：1、内设两台三绕组变压器，电压等级为121/37.8/11。2、110KV进线采用内桥接线形式。3、本工程初步设计内容包括变电站电气设计。4、35KV和10KV配电装置同样采用单母线分段接线。5、所用电分别从10KV两端母线获得。【关键词】变电站；变压器；潮流计算；短路计算；设备选型56 SUMMARYForsatisfyingthedemandthateconomydevelopment,theauthoritiesconcerneddecidetoconstructaYiyangtransformersubstation.ThisengineeringfirststepdesigncontentsincludesthetransformersubstationofelectricDesign.Thenew-etupsaltaYiyangtransformersubstationobtainpowerformChengguansubstation(110KV).Therearetwokindsoflocalloadsinthesubstation,.Oneis35KV,theotheris10KV.Passthetechniquetocomparewiththeeconomy,adoptthefollowingschemenow:1.Therearetwothree-windingtransformersinthesubstation.Voltagegradeadopt121KV38.5KVand11KV.2.For110KVmainelectricalconnectionsshalladoptinsidebridgeconnection.3.The110KVenterstheline2return,Theadoptionbuildstrolleywire.4.For35KVand10KVmainelectricalconnectionsemploysinglesectionalizedbus.5.Auxiliarypowersystemgetpowerformthe10KVsectionalizedbus.Keyphrase:ChangetogiveorgetanelectricshockMaintransformerCurrentcalculationShortcircuitcalculationTheequipmentschoosethetype56 目录前言1摘要2目录4符号、单位说明，插图、附表清单6引言7第一章原始资料分析8一、原始资料8二、对原始资料的分析计算8第二章110KV宜阳变电站接入系统设计9第三章110KV宜阳变电站主变选择11一、主变方案选择12二、主变方案技术比较12三、主变容量、参数选择13四、主变方案经济比较15五、主变110KV侧分接头选择17第四章主接线设计18一、选择原则18二、110KV主接线设计18三、35KV主接线设计21四、10KV主接线设计21第五章短路电流计算21一、变电站各种数据及短路电流21二、变电所电抗的归算变电站22三、电抗等值图化简23第六章变电站电气设备选择24一、选择设备的基本原则24二、断路器的选择25三、隔离开关的选择32四、电流互感器的选择3756 五、电压互感器选择47六、避雷器的选择48八、消弧线圈选择50第七章继电保护配置50一、主变压器保护配置51二、母线保护51三、线路保护52结论53致谢54附录55参考文献5756 符号、单位说明，插图、附表清单电压：U单位（KV）；电流：I单位（A）；电阻：R单位（Ω）；功率因数：COSΦ=P/S功率：P=I²R=UI；P--电功率（W）频率：；；变压器电抗标幺值：；电阻的计算公式为：；D—阻尼系数；Pe—发电机的电磁功率，是功角δ的非线性函数；E—发电机电动势。56 引言根据中原工学院《电气工程及其自动化》专业（函授）毕业设计任务书的要求，设计110KV宜阳变电站。110KV宜阳变电站，采用双回110KV线路接入系统。35KV、10KV配电线路均采用双回线供电。110KV采用内桥接线，安装两台SFPSZ9-75000/110三相三线圈变压器。35KV、10KV母线采用单母线分段接线。56 第一章原始资料分析一、原始资料1、待建110KV宜阳变电站从相距30km的110KV宜阳城关变电站受电。2、待建110KV宜阳变电站年负荷增长率为5%，变电站总负荷考虑五年发展规划。3、地区气温:﴾1﴿年最高气温35℃，年最低气温–15℃。﴾2﴿年平均气温15℃。4、待建110KV宜阳变电站各电压级负荷数据如下表:电压等级线路名称最大负荷（MW）COSФ负荷级别供电距离（KM）Tmax及同时率35KVA200.851105000/0.9B150.8112义络煤矿110.828化肥厂200.827宜樊线150.8511010KVA30.8511.53500/0.85B20.8522.5毛纺厂10.821.0水泥厂1.20.821.5纺织厂0.80.821.0水厂20.811.5二、对原始资料的分析计算56 为满足电力系统对无功的需要，需要在用户侧装设电容器，进行无功补偿，使用户的功率因数提高，35kV线路用户功率因数提高到0.9为宜，10kV线路用户功率因数应不低于0.9。根据原始资料中的最大有功及调整后的功率因数，算出最大无功，可得出以下数据:电压等级线路名称最大有功（MW）最大无功（MVAr）COSФ负荷级别Tmax同时率35KVA209.190.9150000．9B157.270.91义络煤矿115.330.92化肥厂209.190.92宜樊线157.270.9110KVA31.460.9135000．85B20.920.92毛纺厂10.490.92水泥厂1.20.580.92纺织厂0.80.390.92水厂20.920.91第二章110KV宜阳变电站接入系统设计一、确定电压等级输电线路电压等级的确定应符合国家规定的标准电压等级。选择电压等56 级时，应根据输送容量和输电距离，以及接入电网的额定电压的情况来确定，输送容量应该考虑变电站总负荷和五年发展规划。因此待建110KV宜阳变电站的最高电压等级应为110kV。二、确定回路数110KV宜阳变电站建成后，所供用户中存在Ⅰ、Ⅱ类重要负荷，因此110KV宜阳变电站应采用双回110KV线路接入系统。三、确定110KV线路导线的规格、型号由于待建110KV宜阳变电站距离受电110KV宜阳城关变电站30KM，处于华中电网地区，因此应采用架空线路，导线选择LGJ型。四、110KV线路导线截面选择导线截面积选择的一般方法是：先按经济电流密度初选导线标称截面积，然后进行电压损失的校验1、待建110KV宜阳变电站总负荷的计算S110=√(98.72+46.652)=109.2COSΦ=P110/S110=98.7/109.2=0.92、根据Tmax软导线经济电流密度表，确定JecJec＝1.15（A/mm2）3、计算导线的经济截面积SJ，找出S选IJ0.5S110/（√3UN）(0.5*109.2/1.732*110)*103SJ=——=————————=————————————JJ1.15=249.2(mm2)4、结论：选取导线规格为2回LGJ－240/405、对所选导线进行校验；(1)、按机械强度校验56 S选=LGJ-240/40大于LGJ-35，符合要求。(2)、接电晕校验S选=LGJ-240/40大于LGJ-70，符合要求。（3）、按电压降校验①正常运行时：n=2PR+QX98.7×0.12×30＋46.65×0.4×30△U％=————=—————————————————×100％2UN22×1102＝3.8%<10%，符合要求。②故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电PR+QX98.7×0.12×30＋46.65×0.4×30△U％=————=—————————————————×100％UN21102＝7.6%<15%，符合要求。结论：本变电站经上述计算、校验，决定采用2回LGJ－240/40导线接入系统。第三章110KV宜阳变电站主变选择主变压器的型式、容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5～10年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。56 在选择主变压器容量时对重要变电站，应考虑当一台主变器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的60%~70%。一、主变方案选择1、方案一：单台三相三绕组变压器，型号SFSZ9-120000/110，电压等级110/35/10。2、方案二：两台三相双绕组变压器，其中一台型号为SFSZ9-90000/110，电压等级110/35；另一台为SFSZ9-20000/110，电压等级110/10。3、方案三：四台三相双绕组变压器，其中两台型号为SFSZ9-90000/110，电压等级110/38.5；另两台型号为SFSZ9-12000/110，电压等级110/10。4、方案四：两台三相三绕组变压器，型号为SFSZ9-75000/110，电压等级110/35/10。二、主变方案技术比较方案比较方案一方案二方案三方案四优点接线简单、占地面积小。接线简单。运行可靠性、灵活性高，能满足重要用户的需要。运行可靠性、灵活性高，能满足重要用户的需要。缺点56 运行可靠性、灵活性差，不能满足重要用户的需要。运行可靠性、灵活性差，不能满足重要用户的需要。选用变压器多，运行维护工作量大。110KV宜阳变电站有重要的Ⅰ、Ⅱ类负荷，为满足运行的可靠性和灵活性，应选择两台以上变压器，因此选择方案三、方案四进行经济比较分析。三、主变容量、参数选择1、方案三，如图35KV负荷由两台电压为110KV/35KV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证35KV用户的一级和二级全部负荷的供电。35KV用户的一级和二级全部总容量：S35=89.57(MVA),因此可选择两台SFPSZ9-90000/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN,d11。10KV负荷由两台电压为110KV/10KV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证10KV用户的一级和二级全部负荷的供电。10KV用户的一级和二级全部总容量：S10=11.08(MVA),因此可选择两台SFSZ9-12500/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN,d11。2、方案四，如图56 所有负荷均由两台电压为110KV/35KV/10KV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证所有用户的70％全部负荷的供电。用户的70％全部总容量：S110=76.3(MVA),因此可选择SFPSZ9-75000/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN,yn0,d11。由于15％S110=15％×109.2(MVA)＝16.38(MVA)>S10=11.08(MVA)，15％S110=15％×109.2(MVA)＝16.38(MVA)宜阳变电所最大长期工变电站Igmax（考虑变压器事故过负荷的能力40%）(3)根据有关资料选择LW25-110/1250型断路器型号数量技术参数额定电流I（A）额定开断电流（KA）极限通过电流Igf(kA)4秒热稳定电流(kA)LW25-110/125031250252525(4)校验：56 ①Ue=110kV=UN②I=1250A>1102A①额定开断电流校验：110kV母线三相稳态短路电流ΣI(4)=2.71KALW25-110/1250断路器的额定开断电流＝25KA符合要求。④动稳定校验：110kV母线短路三相冲击电流：ich=7.83(kA)LW25-110/1250断路器的极限通过电流Igf=25(kA)ichIgmax=1326A③额定开断电流校验：35kV母线三相稳态短路电流ΣI(4)=7.28KALW8-35/1600断路器的额定开断电流＝25KA符合要求。④动稳定校验：35kV母线短路三相冲击电流：ich=19.84(kA)LW8-35/1600断路器的极限通过电流Igf=25(kA)ichIgmax=464A③额定开断电流校验：35kV母线三相稳态短路电流ΣI(4)=7.28KALW8-35/1600断路器的额定开断电流＝25KA符合要求。56 ④动稳定校验：35kV母线短路三相冲击电流：ich=19.84(kA)LW8-35/1600断路器的极限通过电流Igf=25(kA)ichIgmax=820A③额定开断电流校验：10kV母线三相稳态短路电流ΣI(4)=22.4KAZN28-10/1000断路器的额定开断电流＝31.5KA符合要求。④动稳定校验：10kV母线短路三相冲击电流：ich=58.4(kA)ZN28-10/1000断路器的极限通过电流Igf=80(kA)ichIgmax=246A③额定开断电流校验：10kV母线三相稳态短路电流ΣI(4)=22.4KAZN28-10/630断路器的额定开断电流＝31.5KA符合要求。④动稳定校验：10kV母线短路三相冲击电流：ich=58.4(kA)ZN28-10/630断路器的极限通过电流Igf=80(kA)ich宜阳变电所最大长期工变电站Igmax(3)根据有关资料选择GW4-110/1250型隔离开关型号数量技术参数额定电流I（A）极限通过电流Igf(kA)4秒热稳定电流(kA)GW4-110/1250101250252556 (4)校验：①Ue=110kV=UN②I=1250A>1102A③动稳定校验：110kV母线短路三相冲击电流：ich=7.83(kA)GW4-110/1250断路器的极限通过电流Igf=25(kA)ichIgmax=1326A③动稳定校验：35kV母线短路三相冲击电流：ich=19.84(kA)GW5-35/1600隔离开关的极限通过电流Igf=25(kA)ichIgmax=464A③动稳定校验：35kV母线短路三相冲击电流：ich=19.84(kA)GW5-35/630隔离开关的极限通过电流Igf=25(kA)ichIgmax=820A③动稳定校验：10kV母线短路三相冲击电流：ich=58.4(kA)GN19-10/1000隔离开关的极限通过电流Igf=80(kA)ichIgmax=246A③动稳定校验：10kV母线短路三相冲击电流：ich=58.4(kA)GN19-10/630隔离开关的极限通过电流Igf=80(kA)ich1326A所以预选LGJ-2×400导线2、校验：①热稳定校验：S选=2×400mm2>Smin=158mm2符合要求②动稳定校验：因为选用导线S选=2×400mm2>35mm2满足架空线路的安全机械强度要求，故不必校验。通过以上校验LGJ-2×400导线符合条件。（二）10kV侧母线选择（硬母线）1、按最大持续工作电流选择导线载面S即：Igmax≤KQIP；Igmax=820A待建变电所最热月平均变电站35℃，查表得KQ=0.89IP=921A>820A所以预选：LMY—63×8平放2、校验：①热稳定校验：56 I（4）=22.4kA；C=171；tep=3.6S选=63×8=504mm2>Smin=24.8mm2符合要求②动稳定校验：σmax<σy符合条件通过以上校验LMY—63×8平放，符合条件。八、消弧线圈选择35kV供电系统采用非直接接地系统，当电容电流大于10A时，系统发生单相接地时将产生弧光过电压，对供电可靠性和电气设备构成威胁，故应装设消弧线圈。因此，本变电站暂不需要安装消弧线圈。第七章继电保护配置电网继电保护配置的原则是首先满足继电保护的四项基本要求，即满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性。然后各类保护的工作原理、性能结合电网的电压等级、网络结构、接线方式等特点进行选择，使之能够有机配合起来，构成完善的电网保护。1、110KV部分：110KV采用了内桥接线，所以在110KV不需要装设保护。2、35KV部分：56 线路保护：在35KV小接地电流系统的线路上，应装设反映相间故障和单相接地故障的保护装置。考虑反映相间故障装设两段式电流保护：限时电流速断保护、定时过流保护。保护动作于出线断路器，保护采用两相式接线。加装三相一次重合闸。反映单相接地故障，加装反映零序电压的接地信号装置，单相接地时发出信号。母联开关保护：加装带时限的定时过流保护，作为母线充电时的保护。3、10KV部分：线路保护：在10KV小接地电流系统的线路上，应装设反映相间故障和单相接地故障的保护装置。考虑反映相间故障装设两段式电流保护：限时电流速断保护、定时过流保护。保护动作于出线断路器，保护采用两相式接线。加装三相一次重合闸。反映单相接地故障，加装反映零序电压的接地信号装置，单相接地时发出信号。母联开关保护：加装带时限的定时过流保护，作为母线充电时的保护。一、主变压器保护配置1、瓦斯保护：作为变压器的主保护，反应变压器油箱内部故障，包括绕组的相间短路，接地短路，匝间短路以及铁芯烧损，油面降低等。轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于断开变压器各侧断路器。2、纵差保护：作为主变压器的主保护，反应变压器绕组、套管和引出线上的相间短路，大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地、短路以及绕组匝间短路，采用三相CT分别装于主变三侧四点上用专用的CT。3、复合电压启动的定时限过流保护：是瓦斯保护、纵差保护的后备保护，反应发生各种不对称短路时出现的负序电压。4、零序电流保护：反应变压器外部接地短路。5、过负荷保护：反应变压器对称过负荷，保护接于一相电流上，常延时动作于信号，和过流保护共用一个CT。二、母线保护1、35kV单母线分段(分列运行)，不采用专门的保护，当母线故障时，可由变压器35kV侧断路器跳开切除故障。56 2、10kV单母线分段(分列运行)，不采用专门的保护，当母线故障时，可由变压器10kV侧断路器跳开切除故障。三、线路保护1、110kV进线：因为110KV宜阳变电所处在系统的变电站，故110KV进线不设保护2、35kV线路保护：：(电流速断保护、定时限过流保护)二段式电流保护、快速重合闸（1）Ⅰ段电流速断保护作为主保护，反应于相间故障时因电流增大而瞬时动作的电流保护，保护线路全长的15%~20%。（2）Ⅱ段定时限过流保护，作为Ⅰ段电流速断保护的后备保护，不仅能保护本线路的全长，而且也能保护相邻线路的全长。电流保护采用二相CT(A、C相)。（3）当线路上出现瞬时故障如不终止供电，应装设自动重合闸装置。（4）当线路发生单相接地故障时，因35kV为小电流接地系统，可以继续运行2小时，故只作用于信号，而不跳开断路器，接于PT的开口三角处。3、10kV线路保护：二段式电流保护(电流速断保护、定时限过流保护)、快速重合闸（1）主保护采用二段定时限电流速断保护，比Ⅰ段高△t时限，保护线路全线的70%~80%。（2）当线路上出现瞬时故障如不终止供电，应装设自动重合闸装置。（3）当线路发生单相接地故障时，因10kV为小电流接地系统，可以继续运行2小时，故只作用于信号，而不跳开断路器，接于PT的开口三角处。结论变电所设计工作是变电站杂、耗时的工作，涉及多方面的工程知识，56 通过以上分析，可以看到变电所综合自动化变电站现电网调度自动化和现场运行管理现代化，提高电网的安全和经济运行水平起到了很大的促进作用，它将能大大加强电网一次、二次系统的效能和可靠性，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。随着技术的进步和硬件软件环境的改善，它的优越性必将进一步体现出来。本次毕业设计要求我们分别对主变的选择、主接线的确定、短路电流的计算、电气设备以及保护等做了具体分析。在讨论设计方法和运行维护的同时,特别注意基本理论的系统性和在实际供电技术中应用的实用性.并总结了供电技术中所用到的新设备,新技术和新问题。致谢本次设计是在安学梅老师的热情关心和指导下完成的，还有马丽霞56 等专业课和实验指导老师，在设计前的理论学习和实验环节中，他们孜孜不倦的教导为我提供了丰富的专业知识和实践分析能力；他们认真负责的辅导和耐心的解答帮助我解决了一个个在设计过程中遇到的难题。在此要对老师们不辞劳苦的工作和无私奉献的精神表示衷心的感谢！在本次设计过程中，还要感谢同学们特别要感谢同组的同学，在他们的帮助下，使得这次设计变得人员了许多。设计中，虽然充分采纳了老师和同学们的意见，几经修改，但由于初次设计，加之自身水平有限，设计及论述过程中难免有错误，请各位老师批评指正，再次感谢大家。附录表一、110KV宜阳变一次主接线56 义络煤矿Ⅰ线义络煤矿Ⅱ线化肥厂Ⅱ线宜樊Ⅱ线化肥厂Ⅰ线宜樊Ⅰ线表二、常用设备名称术语：1.1机汽轮机、水轮机及燃气发电机组的统称1.2炉锅炉1.3变变压器56 1.4主变发电厂、变电站的主变压器1.5联变发电厂不同电压等级母线联络变压器（限于发电厂中不带发电机只起联络不同电压等级母线作用的变压器）1.6××线××输电线路1.7××母××母线1.8开关各种类型（空气、油、六氟化硫等）断路器的统称1.9刀闸各种形式隔离开关1.10地刀（线）用于把设备与地网连接的刀闸（连接线）1.11中地发电机、变压器中性点接地刀闸1.12保护保护各种设备安全的装置1.13保险各种类型的熔断器1.14PT（YH）电压互感器1.15CT（LH）电流互感器1.16PSS电力系统稳定器1.17SVC静止无功补偿器（简称SVC）1.18电容器补偿无功的并联电容器1.19串联电容器与线路串联的补偿电容器1.20电抗器串、并联电抗器（中性点电抗器）1.21AGC自动发电控制1.22AVC自动电压控制参考文献1．《电气工程专业毕业设计指南－电力系统分册》陈跃2．《电力工程》陈志业56 3．《电力系统继电保护》李骏年4．《发电厂电气设备》范锡普5．《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》曹绳敏6．《电力工程电气设备手册》电力工业部西北电力设计院56'