110kV南宁某变电站方案设计Word文档下载推荐.docx
《110kV南宁某变电站方案设计Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《110kV南宁某变电站方案设计Word文档下载推荐.docx（37页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
第四章电气设备的选择14
4.1电气设备选择的要求和原则14
4.2断路器的选择与校验15
4.3隔离开关的选择与校验18
4.4电流互感器的选择21
4.5电压互感器的选择24
4.6母线的选择24
4.7无功补偿装置的选择26
第五章结论29
谢辞30
第一章绪论
1.1选题背景
由于经济的蓬勃发展，人民的生活水平逐渐得到改善，如此一来，对于电力的需求越来越大。
电力网络是电能传输的载体，变电站作为电力网络中的变电环节最重要的组成部分，它的稳定运行与否直接影响到电力系统的运行效率。
南宁是广西的首府，是广西发展最为迅速的城市，城市内的负荷密度也随之迅速提高，增建新的变电站以减少每个变电站的供电半径能有效提高用户的用电质量。
由于电力系统负荷不断增长，电网进一步扩展，电压等级与自动化水平还需要进一步完善。
当前我国为了完善电网建设，在城市中投入了大量的精力，促进我国变电站事业的飞速发展，但相应的人们对供电质量也提出了更高的要求。
许多变电站设备经过时间的洗礼现已损耗严重，且旧式设备占地面积较大，自动化程度偏低，为解决这些不好的状况，电力系统行业正在进行大规模的变化，各个地区的电网部门都在对各自的设备进行改良，提高设备的利用率，使我国电网部门的设备都领先于世界。
南宁是广西的首府，是广西发展最为迅速的城市，城市内的负荷密度也随之迅速提高，增建新的变电站以减少每个变电站的供电半径能有效提高用户的用电质量。
所以针对特定区域的110kV变电站方案设计具有实际意义。
该设计通过分析变电站的原始数据，并通过对该方案的可靠性，灵活性和经济性分析和相应的负荷分析计算，确定可选择的电气主接线方案，为设计的110千伏变电站确定电气主接线方案。
根据短路电流计算，选择110kv变电站的主要设备，主要设备通过电气设备的短路稳定性和热稳定性验证。
最后，为该110kV变电站的防雷和继电保护配置提高了方案。
1.2负荷分析及其结果
1.2.1原始资料
为了高效地将电能输送到用户，供配电系统采用分级分区的供电方式，由本终端变电站从上级电网受电，再通过10kV配电系统向各个区域负荷供电，设各个区域的负荷数据见表1-1：
表1-1.各区电力负荷分布
负荷分区
负荷大小kW
需要系数Kx
Cosφ
1＃分区
3000
0.60
0.75
2＃分区
0.55
0.8
3＃分区
2500
4＃分区
5＃分区
2600
0.7
6＃分区
0.78
7＃分区
2000
0.65
8＃分区
2800
9＃分区
10＃～12＃分区
1000
本终端变电站电源采用110kV电源，可由不同上级枢纽变电站引来两路或
三路出线，枢纽变电站距本站有15km架空线路，架空线路阻抗参数0.13＋j0.38欧/公里，进线侧等效最大运行方式和最小运行方式下电源短路容量分别为3000MVA和2000MVA；
最小负荷、最大负荷时110kV出线母线电压分别为120kV，110kV，各分区通过10kV网络向分区内负荷供电，要求该终端变电站10kV侧电压波动范围为UN～1.05UN，最大负荷为0.95倍满负荷，最小负荷为30％满负荷；
设计规划时，估计至每个区域的每回10kV线路平均长度为3km电缆线路。
1.2.2负荷分析
由公式
PjsKxPe
SjsPjs/cos（1-1）
Pjs—每个分区的计算负荷（有功）
Kx—需要系数
Pe—总的设备负荷（即原始资料中每个分区的负荷大小）
Sjs—计算负荷（视在）
Cos—功率因数代入原始资料相应数据可分别求出10个分区的负荷分布情况：
1#分区
Pe=3000kWPjs=KxPe=30000.6=1800kW
Sjs=Pjs/Cos=1800kW/0.75=2400kVA其他分区同理：
2#分区
Pe=3000kWPjs=1650kW
Sjs=2062.5kVA
3#分区
Pe=2500kWPjs=1375kW
Sjs=1833.3kVA
4#分区
5#分区
Pe=2600kWPjs=1820kW
Sjs=2426.7kVA
6#分区
7#分区
Pe=2000kWPjs=1300kW
Sjs=1733.3kVA
8#分区
Pe=2800kWPjs=1680kW
Sjs=2153.8kVA
9#分区
Pe=2800kWPjs=1820kW
10#~12#分区
Pe=1000kWPjs=650kW
Sjs=812.5kVA
各分区之和
Sjs=24002062.51833.31833.32426.71762.81733.32153.82426.7812.5=19444.9kVA
通过变压器总功率
S10kV=KtSjs1%=0.8519.445（15%）=17.355MVA
Kt—同时系数（根据相关规程此处取0.85）
%—线路损耗
第二章电气主接线设计和变压器选择
2.1电气主接线的设计原理
主接线应符合可靠性、灵活性、经济性和发展性[1]。
1、可靠性：
由于电力生产的首要任务是确保安全性和可靠性，主线布线的最基本要求就是确保可靠的电力供应和电能质量。
主要布线可靠性是根据变电站的容量，负载，线路和变压器连接部件和设备特性确定的。
电力生产和配电的重要前提是电源可靠，电气主接线要满足这一要求。
2、灵活性：
在进行主接线设计时应满足灵活性要求，同时要符合电网系统的调度要求，完成电网系统规定的预期功能，除此之外主接线的布置形式应该非常的简便，具有良好的灵活性。
3、经济性：
在保证主接线具有良好灵活性和运行可靠性的前提下，应当尽量做到节约成本。
1）节省投资：
为了能够节约断路器、隔离开关等一次设备投资，应该使得主接线简单准确；
为了方便运行并节约二次设备与电缆投资，应该使得控制、保护方式简单些；
并且需要对电流进行合理的约束，为了寻找价格合理的电气设备，在终端分路电站中采用直降式（110kV～10kV）变压器。
2）占地面积小：
电气设备主接线应当尽量紧凑，为电网系统中其他设备的安装提供有力条件，除此之外，紧凑的布局形势有利于控制成本费用。
3）电能损耗少：
变电站在运行阶段中电能损耗在很大程度上来源于变压器，基于此要对于变
压器型式、容量、台数等应该进行合理的选择，因变压器选择不合理而增加损耗
2.2主接线方案的拟定
2.2.110kV侧主接线方式拟定
根据原始的信息得出，10kV母线出线为10回电缆，可以使用单母线分段为主要的连接方式，如图2-1所示，灵活性强、稳定性牢固、能够方便进行延伸。
图2-1：
10kV侧主接线图
2.2.2110kV侧主接线方式
根据原始信息得出，110kV进出线为由上级枢纽变电站引来的两路架空线路，所以，变电站110KV侧可以使用最原始的单母线连接方式，或单母线分段接线方式，以提供相对较强的供电可靠性性。
2.3主接线的基本形式和特点
单母线接线、单母线分段接线等主接线形式为的主要接线形式。
以下阐述变电所是经常会用到的电气主接线，并且分析比较各自优势与劣势、适用范围等。
2.3.1单母线接线
单母线接线是出现最早的一种主接线形式，其接线方式十分简单，将所有出线与相同的母线相连接后即可，具体如图2-1所示。
优势：
所适用的设备较少，结构十分简单，操作方便，具有良好的功能扩展性，除此之外还有较高的性价比。
劣势：
单母线接线方式的可靠性相较于其他接线方式而言更低，同时配置灵活性差，若母线和母线隔离开关出现问题，应断开所有电源，并且连接到它们的电气设备必须停止工作。
出现断路器检修时需要停运回路，此时会对用户供电产
生影响，因而难以满足用户需求。
单母线接线方式适用范围：
6~10kV出线回数少与5回；
35~63kV出线回数不超过3回。
2.3.2单母线分段接线
单母线分段线是使用断路器把母线进行分段处理，并且一般会被分成两段以确保电源的可靠性与灵活性。
具体如图2-2（b）所示。
当断路器对母线进行分段处理之后，可以根据不同的段引出两回线路，对重要等级较高用户，可以通过两个单独的电源完成供电，若其中一段母线出现问题，此时断路器会自动将故障段和非故障段予以排开，进而保证费故障段母线实现用户的持续不断供电，保证用户所适用的电气设备不会停电，正常运行，保证生产生活。
若母线和母线隔离开关出现问题，则在进行检修时若母线出现于检修或维护阶段，则此时需要将电路进行停电才能实现检修，若出现双回时，通常用架空线路可能会出现较差跨越的现象；
扩建时要向两个不同的方向实现均衡扩建要向两个方向均衡扩建。
适用范围：
6~10kV出线回数少与5回；
35~63kV出线回数不超过3回。
除此之外，还有其他类型的单母线主接线方式，这种接线方式是在单母线分段基础上加设旁路母线，因此在检修状态下主线不会停止运行，此时可保证用户的用电需求，但是这种布置方式成本较高，如图2-2（c）所示。
图2-2（c）：
分段带旁路母线接线方式
2.4110kV变电所主接线方案与比较
2.4.1110kV变电所主接线方案
方案一：
方案二：
110kV及10kV侧均采用单母线分段接线
2.4.2110kV变电所主接线方案的比较
尽管负荷不算高，然10kV侧出线有10回。
当采用单母线接线方式进行连接时电网系统接线具有简单明了等优势，除此之外所应用的设备较少，且操作起来非常方便，当有一个元件出现故障或要进行检修时主线将停止运行，因此所有的配电装置都会停电，用户用但可靠性不高。
而使用单母线分段接线在运行的过程中，操作非常的简便、灵活性强，且成本相较于不分段接线提升不大，又能提高一定可靠性。
分段母线的优势在于确保所用电能可从不同的出线中得到电源，同时当一段母线出现问题时断路器会自动将故障减掉，此时可保证母线正常供电。
对单母线和分段母线在实际应用中的优缺点进行比较后可知，单母线的可靠性地，方案二经济性稍微的比方案一的经济性要低一些，操作灵活性也不低，按照原始信息得出，方案二能够得到标准，而且按照其可靠性、经济性、灵活性，方案二更加的满足此次设计所有的要求，因此，选择方案二。
2.4.3
110kV变电所主接线图
图2-3变电所主接线图
2.5变压器的选择
主接线的形式与配电装置的结构受到了主变的容量、台数的直接影响，主变的容量、台数的选择不仅需要参照相应的基础资料，除此之外也取决于输送功率的大小，同系统之间具有密切的相关性，由此可知，变压器的型号选择和台数确定对于电网系统是否能够正常运行而言十分重要。
2.5.1主变台数的确定
1、选择原则
1）通常在变电站装设两点变压器；
2）对大型工业专用变电站，考虑装三台变压器；
3）为了方便符合发展，可进行二次设计，更换变压器容量。
2、主变台数的选择根据已有的数据资料可知，本变电所是110KV一般性终端变电站，按照分析结果，选择两台共40MVA变压器，一次性设计并建成。
2.5.2变压器型号的确定
1）变压器的容量需要根据变电站未来5-10年的负荷规划来进行设计，除此之外在进行选择时还要考虑事故时期变压器的过载能力。
2）按照变电站负荷性质以及电网结构来确定主变压器的容量，根据存在负荷的变电站而言，必须考虑变压器存在需要停止运行的情况，在设计和负载检验之后，其中一台变压器容量可以确保能够达到一、二级负荷的供电。
从普通变电站的角度来看，如果主变压器因事故或检查而关闭，剩余的变压器容量应能够容纳所有负载的70％至80％，而本设计根据原始资料要求，要能满足最大容量95%的满负荷。
3）同一电压等级的单台降压变压器的级别不应该太复杂，实施系列化，标准化。
2、主变压器容量确定
按照选择原则与已经确定采用的两台主变压器，而且设计每台变压器有30%过负荷能力，如果一台变压器单独运行的时候，按原始任务书所提出的应该确保满负荷95%的供电能力，考虑到本变电站的实际情况，仅10kV侧存在负荷，故每台主变压器的容量即为在上文已经完成的通过变压器总功率S10kV=17.355MVA。
再考虑未来5-10年的负荷发展情况，取15%发展裕量通过变压器容量计算：
S=17.355（1+15%）=19.958MVA根据原始资料最大负荷为95%满负荷，故一台主变应承担的系统容量为：
Sn=19.9580.95=18.9601MVA
应用绕组连接方法
110KV以上的变电
3、主变绕组连接方式变压器的连接方法同系统电压高度相同，在电力系统中仅为Y，以及怎样按照实际情况来完成绕组的确定，在我国站中所应用的变压器Y0连接;
35kV也采用Y连接。
根据上图35kV侧为Y型接线，10kV侧为有线。
与电压等级，过电压等级，保护配置，单相接地短路等密切相关。
不同的接地方式将对电网系统的
4、主变中性点的接地方式主变中性点的连接方式是一个需要进行综合考虑的问题，
运行产生影响，直接影响包含系统电源的可靠性和连续性以及变压器的安全等等，通常而言，变压器中性点的接地方式包含中性点未接地、直接接地等。
在本文所设计的变电站中采用中性点直接接地方式、10kV则采用中性点不接地方式。
5、主变的调压方式
电压调节变压器的电压调节是通过用分接开关切换变压器分接头来实现的，这又会使变压器发生变化。
《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）第5章的第3节中提到了这一点。
切换方式根据其具体操作形式不同可分为两种，其一无励磁电压调节；
其二为带负载情况下切换。
两种形式电压调节范围不同，后者调节范围更为宽泛。
根据以上所述，本变电站的两台变压器应都采用第二种有载调压方式。
6、变压器冷却方式选择下述冷却方法参考相关文献资料;
1）自然风冷却，小型变压器中应用广泛；
2）强制风冷，适用于中小型变压器;
3）强制循环水冷却，适用于变电站;
4）强制油循环风冷，适用于大容量变压器;
5）强制油循环引导冷却，适用于大型变压器。
按照变压器容量的不同，变电站主变压器的冷却方式也有所差异，在本变电站中主变压器为小型变压器，因而采用第一种冷却方法进行冷却。
综合以上各项参数及各类情况的考虑，该变电站选用2台型号为SFZ10-20000/110的变压器，其主要参数可描述为：
额定容量（kVA）：
20000；
额定电压（kV）：
110±
8×
1.25%低压：
10.5
空载电流：
0.2%
空载损耗（KW）：
18.2
负载损耗（KW）：
88.4
阻抗电压：
10.5%
第三章短路计算
3.1短路电流计算的目的
1）短路电流计算可为主接线方案提供更好的理论依据。
2）有利于电力设备的校验和选择。
3）可更为方便的完成继保配置，为后续计算提供依据。
4）可为电网规划提供条件。
5）有利于消除短路的影响，
3.2短路电流计算的规定、假设条件和步骤
3.2.1短路电流计算的一般规定
（1）在进行短路计算时选择短路情况下所能产生的最大电流运行方式进行计算。
（2）容量不仅包含现有容量还要考虑负载情况，同时要适应变电站未来一段时间的发展需求。
（3）在进行短路计算类型选择时，在不同类型的短路状态时三相短路所造成的结果最为严重，因此在本次计算短路电流的过程中选用该短路类型。
（4）在进行短路点选择时，要保证短路点上的电流最大，同时也要使系统能够正常运行，此处可选择在母线上。
3.2.2短路电流计算的一般步骤
（1）短路点合理选择。
（2）根据实际接线情况选择电路图，求出电路不同部分的阻抗。
（3）求取短路电流有名值
（4）求取冲击值
（5）求取冲击电流有名值
（6）分析计算结果
3.3短路电流计算的过程和结果
根据两台变压器并列运行要求对短路电流进行计算，等值电路图如下：
SS
XS
基准值为：
SB100MVA，UBUav最大运行方式下电源短路容量分别为3000MVA，因此有
XS*SN1000.0333
S*Sd3000
线路电抗标幺值为0.38
SB100
X2*X1*XLL1B20.381520.0431
2*1*L1UB21152
由选用的主变压器可知，UK%10.5
图3-2d1短路时系统等值电路化简图
I'
'
1118.2149
X1*0.0549
短路电流有名值可通过下式予以计算：
II*IB18.21490.5029.1439kA冲击电流可通过下式予以计算：
ish1.82I'
2.559.143923.3169kA
最大电流有效值可通过下式予以计算：
Ish1.51I'
1.519.143913.8073kA
短路容量可通过下式予以计算：
S"
3UBI'
31159.14391821.34MVA
3.3.210kV母线侧三相短路
当d2点短路等值电路图为：
XL1
15kmXL2
15km
XL
10kV
XT
XTd2
d2
图3-3d2短路时系统等值电路化简图
短路时：
XL1*XT*0.04210.525
X2*XS*L1*T*0.03330.3169
2222
升级会员 