110kv变电站电气部分规划设计.26673.pdf

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1、 1 一 原始资料 1.1 本变电站的电源进线：两路独立的 110kV 电源进线，最大运行方式时的综合电抗（标幺值）分别为：进线一：X1=3（SB=50MVA）;进线二：X2=3（SB=50MVA）。1.2 本变电站的负荷资料(35kV侧负荷如表2.1 表 2.1 35kV侧负荷表 序 号 用户名称 用户类别 最大负荷（MW）1 钢铁厂 一类 6.0 2 城区变 二或三类 16.8 预计远期新增负荷 6MW。其中：35kV及 10kV负荷功率因数均取为cos=0.85 有功功率同时系数：35kV侧取为 0.9，10kV侧取为 0.85 无功功率同时系数：对于变电站总计算负荷，的取值一般为0.9

2、51，本次设计中取值为 1 站用电负荷为 50kW，cos=0.88 (10kV 侧负荷如表 2.2 表 2.2 10kV 侧负荷表 序 号 用户名称 用户类别 最大负荷（MW）备 注 1 铁路用电 一类 0.98 已有备用电源 2 医院 一类 0.53 已有备用电源 3 工业区 二类 2.20 4 铝厂 二类 1.05 5 连城变 三类 2.70 6 电镀厂 三类 1.40 预计远期新增负荷 5MW。2 二 电气主接线 电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选

3、择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。2.1 主接线的设计原则 1）变电站在电力系统中的地位和作用 2）负荷大小和重要性 对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。对于二级负荷一般要求有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。对于三级负荷一般只需一个电源供电。3）系统备用容量大小 装有 2 台（组）及以上主变压器的变电站，其中一台（组）事故断开，其余主变压器的容量应保证该站 70%的全部负荷，在计及过

4、负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。2.2 主接线设计的基本要求 电气主接线一般应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。(一)可靠性 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。3 1)研究主接线可靠性应注意的问题 运行实践，至于可靠性的定量分析由于基础数据及计算方法尚不完善，计算结果不够准确，因而目前仅作为参考。主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。要考虑所设计变电站在电力系统中的地位和作用。(二)灵活性 主接线应满足在调度、检修及扩建时的

5、灵活性。（1）调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。（2）检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。（3）扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。(三)经济性 主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。1、投资省（1）主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。（2）要能使

6、继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。4（3）要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。（4）如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kV 及以下终端或分支变电站可采用简易电器。2、占地面积小 主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。3、电能损失少 经济合理地选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变压器）、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂、变电站接入系统的电压等级一 2.3 单母段分段接线 图 2.1 单母线分段接线 （1）优点：1)用断路器把母线分段后，对重要用

7、户可以从不同段引出两个问题，有两个电源供电。2)当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。5（2）缺点：1)当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。2)当出线为双回路是，常使架空线路出现交叉跨越。3)扩建时需向两个方向均衡扩建。2.4 双母线接线 双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。由于母线继电保护的要求，一般某一回路固定与某一组母线连接，以固定连接的方式运行。图 2.2 双母线接线（1）优点：1)供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母

8、线面不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。2)调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。3)扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和 6 负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。4)便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。（2）缺点：1)增加一组母线使每回路就需要增加一组母线隔离开关。2)当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换

9、操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。2.5 本变电站电气主接线设计 2.3.1 110 kV电压侧接线 本变电站 110 kV 线路有 4 回，根据上述所介绍各种接线方式的适用范围，可选用双母线接线或单母线分段接线两种方案。如图 2.3 所示。图 2.3 方案一：双母线接线 方案二：单母线分段接线 方案一：供电可靠，运行方式灵活，但是倒闸操作复杂，容易误操作，占地面积大，设备多，投资大。方案二：简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少，投资少，占地面积小，但是运行可靠性和灵活性比方案一稍差。本变电站为地区性变电站，电网特点是保 7 证满足该镇工业园

10、区新增负荷的需求，加上小水电，基本不需要外系统支援，电源只要集中在 35kV 侧，110kV 侧是为提高经济效益及系统稳定性与大电网的联系，采用方案二能够满足本变电站 110kV 侧对供电可靠性的要求，故选用投资小、节省占地面积的方案二单母线分段接线。2.8 35kV 电压侧接线 本变电站 35kV 线路有 4 回以上，根据本地区电网特点，本变电站电源主要集中在 35kV 侧，不允许停电检修断路器，可设置旁路设施。故可选择双母线接线。2.3.3 10kV 电压侧接线 610kV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时，可采用单母线分段接线。线路为12 回及以上时，亦可采用双母线接线。方案一 单母

11、线分段带旁路接线 方案二 双母线接线 本变电站 10kV 侧线路为 8 回。方案二一般用于出线较多，输送和穿越功率较大，供电可靠性和灵活性要求较高的场合，设备多，投资和占地面积大，配电装置复杂，易误操作。方案一简单清晰，调度灵活，不会造成全站停电，能保证对重要用户的供电，设备少，投资和占地小。为了防止因电源断开而引起的停电，8 可在分段断路器上装设备用电源自动投入装置，在任一分段的电源断开时，将分段断路器自动接通。经过综合比较，方案一经济性好，且调度灵活也可保证供电的可靠性，所以选用方案一单母线分段带旁路接线。3 主变压器 3.1 台数和容量 根据上述介绍，并考虑到本变电站为重要中间变电站，与

12、系统联系紧密，故110kV 变电站规模宜为 2 台变压器，并列运行且容量相等。本变电站的主变压器容量按建成后 6 年的规划负荷选择，同时考虑将来一台主变检修或故障退出运行时，其余主变容量应保证全部负荷的 70%80%。S 总60MVA，所以两台主变压器应各自承担 30MVA。当一台停运时，另一台则承担 80%为48MVA。故选两台 50MVA 的主变压器就可满足负荷需求。组采用 连接。故选用 SFSZ9-50000/110 油浸式变压器，其参数如表 3.2 所示：3.2 短路电流计算 计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中

13、可能并列运行的接线方式.（2）短路的动稳定条件 电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为效值（kA）。下列几种情况可不校验热稳定或动稳定：1)用熔断器保护的电气设备，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。2)采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定。9（3）短路电流计算条件 使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作验算用的短路电流应按下列条件确定：1)容量和接线。按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（一般为本工程建成后 510 年）；其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不

14、考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式（如切换点厂用变压器时的并列）。2)短路种类。一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。3)计算短路点。在计算电路图中，同点位的各短路点的短路电流值均相等，但通过各支路的短路电流将随着短路点的位置不同而不同。在校验电器和载流导体时，必须确定电气设备和载流导体处于最严重情况的短路点，使通过的短路电流校验值为最大。4 高压电气设备选择 本变电站高压断路器选择如下（1）110kV 线路侧及变压器侧：选择 LW38-126 型自能式户外 SF6 断路器（2）35 kV 线路侧及变压器侧：选择 ZW7-40.5 户外真空断路器。（3）10kV 线路侧及变压器侧：选择 ZN65-12/T63 户内高压真空断路器。5 总结 经过近两周的时间，火力发电厂的设计已完成，同时本次课程设计也已结束了。在这次设计的过程中，我翻阅了许多的相关资料，进一步提高了利用手头所拥有的材料自习并完成设计的能力，更重要的是通过本次设计，我们能够巩固所学的基本理论、专业知识，1 0 并综合运用所学知识来解决实际的工程问题，学习工程设计的基本技能，基本程序和基 电气主接线图 1 目录 1 原始资料.1 2 电力主接线.2 3 主变压器.8 4 高压电器设备选择.9 5 总结.9 附：电力主接线图.10 1