110KV变电所电气一次部分设计电气工程专业毕业论文.doc

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1、目 录第一章 绪论4第二章 电气主接线的方按及论证6第一节 6220KV主接线6第二节 主接线的选择与设计13第三节 变压器接地方式17第三章 变电所电力变压器的选择18第一节 电力变压器的选择18第二节 功率因数和无功功率补偿19第四章 短路电流计算23第一节 短路电流计算的概述23第二节 短路电流的计算25第五章 变电所一次设备的选择28第一节 电气一次设备的选择原则28第二节 一次设备的选择与检验34第三节 导体的设计44第四节 高压熔断器的选择50第六章 高压配电装置53第一节 设计原则与要求53第二节 6-110KV配电装置56第七章 变电所防雷与接地规划59第八章 继电保护64第一

2、节 概述64第二节 变压器的保护67第三节 母线的继电器保护69第九章 仪表规划70设计总结72参考文献73英文翻译74致谢88第一章 绪论一、110KV变电所的技术背景近年来，我国的电力工业在持续迅速的发展，而电力工业是我国国民经济的一个重要组成部分，其使命包括发电、输电及向用户的配电的全部过程。完成这些任务的实体是电力系统，电力系统相应的有发电厂、输电系统、配电系统及电力用户组成。110KV变电所一次部分的设计，是主要研究一个地方降压变电所是如何保证运行的可靠性、灵活性、经济性。而变电所是作为电力系统的一部分，在连接输电系统和配点系统中起着重要作用。我们这次选题的目的是将大学四年所学过的电

3、力工程、电力系统自动化、电机学、电路等有关电力工业知识的课程，通过这次毕业设计将理论知识得以应用。二、设计依据这次设计的基本原则是以设计任务书为依据，以所学知识为基础，以国家经济建设的方针政策，技术规范为标准，结合工程的实际情况，在保证供电可靠性、高度灵活，满足各项技术要求的前提下。兼顾运行、维护方便，尽可能的节约投资就近取材，力争设备和技术的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济的原则。由设计任务书给出变电所的容量、电压等级、出线回路，主要负荷对变电所的要求，以及该设计的内容和范围。这些原始资料是设计的依据，必须进行详细的分析和研究。从而获得主接线的框架结构图。依据电力系统设计手册、电力

4、工程电气设计手册等选择电气主接线图、主变压器及所用变压器、电气设备，完成设计任务书中的各项要求。三设计的主要内容：电气主接线的设计是变电所电气设计的主体。它与电力系统、变电所的动态参数、基本原始资料以及运行的可靠性、经济性的要求相关，并对设备的选择、电气设备的布置、继电保护和控制方式等都有教大的影响。因此主接线的设计也结合电力系统和变电所的具体情况，全面分析所有影响因素，正确合理的选择主接线方案以及主变压器、进行短路电流计算、设备选择已经继电保护配置等。最后完成电气主接线图、保护配置图各一张。 本设计110KV变电所电气一次部分设计，其原始资料如下：变电所类型：地方降压变电所；电压等级：110

5、KV/35KV/10KV；系统情况：（1）系统经双回线给变电所供电；（2）取Sj为100MW,系统归算为110KV母线的等值电抗为0.2;(3)系统110KV母线电压满足常调压要求. 出线回路：110KV侧两回（架空线）LGJ-400/10KM；35KV侧6回架空线；10KV侧8回电缆线负荷情况：主要为一、二级负荷35 KV侧：最大30MVA，最小18MVA，功率因数cos=0。85，Tmax=4800小时10 KV侧：最大16MVA，最小10MVA，功率因数cos=0。85，Tmax=4800小时变电所110KV侧的功率因数为0.9。四、国内外变电站发展及应用状况国际上对于变电站综合自动化的

6、研究,已经进行了多年,并取得了令人瞩目的进展。早在七十年代末,日本就研制出了世界上第一套综合数字式保护和控制系统SDCS-。此后,美国、英国、法国、德国等一些发达国家也相继在此领域内取得不同程度的进展。在八十年代初,美国一家电力公司研制了IMPac模块化保护和控制系统。美国西屋公司和EPRI联合研制出了SPCS变电站保护和控制综合自动化系统。到1984年,瑞士的BBC公司首次推出了他们的变电站综合自动化系统。1985年,德国的西门子公司又推出了他们研制的第一套变电站综合自动化系统LSA678。变电站综合自动化目前在国外已得到了较普遍的应用。例如美国、德国、法国、意大利等国家,在他们所属的某些电

7、力公司里,大多数的变电站都实现了综合自动化及无人值班方式。国内是从六十年代开始研制变电站自动化技术。到七十年代初,便先后研制出了电气集中控制装置和集保护、控制及信号为一体的四合一装置。在八十年代中期,由清华大学研制的35KV变电站微机保护、监测自动化系统在威海望岛变电站投入运行。与此同时,南京自动化研究院也开发出了220KV梅河口变电站综合自动化系统。此外,国内许多高等院校及科研单位也在这方面做了大量的工作推出一些不同类型、功能各异的自动化系统。为国内的变电站自动化技术的发展起到了卓有成效的推动作用。纵观我国七、八十年代的变电站自动化发展状况,可以看到,初期的变电站自动化,只是在常规二次设备配

8、置的基础上增加了计算机管理功能。如CRT屏幕监视、数值计算、自动巡检打印及自动报表等。所增加的这些计算机功能并不能取代常规的操作监视设备,因而这种自动化方式只能称作计算机辅助管理。八十年代以后,由于微机技术的发展,使变电站自动化技术得到了进一步的提高,但是此时的自动化管理仍未涉及到继电保护、故障录波等功能。只是在原有PTV的基础上增加了以微机为控制中心的就地功能。这种初期的自动化管理方式,各专业在技术上相互独立,资源不能共享,设备设置重复,功能交叉覆盖,无论在技术上或是经济上都不尽合理。进入九十年代后,由于数字保护技术的发展,才使得变电站综合自动化技术产生了一个飞跃,使这项技术在我国进入了实质

9、性发展阶段。目前国内推出的较有代表性的装置应属南京自动化研究院生产的DSA和南京力导电子公司生产的DMP300变电站综合自动化系统。由此可见,我国在变电站综合自动化技术方面,发展和应用前景是非常可观的。第二章 电气主接线的方按及论证变电所的电气主接线是高压电器设备通过接线组成的汇集分配和输送电能的电路。主接线代表了变电所电气部分的主体结构是电力系统网络结构的重要组成部分。它对电气设备选择,配电装置的布置及运行的可靠性和经济性等都有重大的影响。本章将先介绍6220KV高压配电装置的接线分别作以介绍，再结合本次设计的要求选择合适的、经济的主接线。第一节 6220KV主接线6220KV高压配电装置的

10、接线分为：有汇流母线的接线、单母线、单母分段、双母线、双母分段、增设旁路母线或旁路隔离开关等。无汇流母线的接线，变压器-线路单元接线、桥形接线、角形接线等。6220KV高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及出线回路数。按电压等级的高低和回路数的多少，有一个大致的适合范围。一、单母线接线(如图2-1)图2-1 单母线接线方式1、优点接线简单清晰、设备少、操作方便；隔离开关仅在检修设备时作隔离电压用，不担任其它任何操作，使误操作的可能性减少；此外，投资少、便于扩建。2、缺点不够灵活可靠，任意元件的故障或检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时各部回路仍需短时停电，

11、在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复到非故障段的供电。3、适用范围一般只适用于一台变压器的以下三种情况：1） 6220KV配电装置的出线回路数不超过5回；2） 3563KV配电装置的出线回路不超过3回；3） 110220KV配电装置的出线回路数不超过2回。二、单母线分段接线(如图2-2)1 优点：1、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两条回路，有两个电源供电；2）当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。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）当出线为双回路时，常使架空线路

12、出现交叉跨越；3）、扩建时需向两个方向均衡扩建。3、 适用范围：1、 610KV配电装置出线回路数为6回及以上时；2） 3563KV配电装置出线回路数为48回时；3） 110220KV配电装置出线回路数为34回时。1234WOQF图2-2 单母线分段接线 三、双母线接线(如图23)TQF W1234图23双母线接线（TQF-母线联络断路器）双母线接线，其中一组为工作母线，一组为备用母线，并通过母线联络路断路器并联运行，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，按一般回路母线连接的方式运行。注意：在进行倒闸操作时应注意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作应先通后断。如检修工作母线

13、时其操作步骤是：先合上母线断路器TQF两侧的隔离开关，再合上TQF，向备用线充电，这时两组母线等到电位。为保证不中断供电，应先接通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上隔离开关。完成母线转换后，再断开母联断路器TQF及其两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。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线而不致使供电中断,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,均不影响两组母线单

14、位电源和负荷均匀分配，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，以至接线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) 便于实验 当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。2、缺点1) 增加一组母线和使每回路就需要加一组母线隔离开关。2) 当母线故障或检修是隔离开关作为倒换操作电器,容易误操作。为了避免隔离开关误操作,需要隔离开关和断路器之间装设连锁装置。3、适用范围当出线母线数或母线电源较多,输送和穿越功率较大，母线故障后要求迅速恢复供电，系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下：1）6220KV配电装置,当短路

15、电流较大,出线需要带电抗器时；2）3563KV配电装置,当出线回路数超过8回路或连接的电源较多负荷较大时；3）110220KV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110220KV配电装置，在系统中居重要地位出线回路在4回路及以上时。四、双母线分段接线(如图2-4)图2-4 双母线分段接线220KV进出线回路数较多,双母线需要分段,其分段原则是：1、当进线回路数为1014时,在一组母线上用断路器分段；2、当进线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段；3、在双母线接线中,均装设两台母联兼旁断路器；4、为了限制220KV母线短路电流或系统解列运行的要求,可根据需要将母线分段。五、增设旁路母线或旁路隔离开关的接线为了保证采用单母线分段或双母线的配电装置,在进出断路器检修时(包括其保护装置的检修和调试),不中断对用户供电,可增设旁路母线或旁路隔离开关。（一）