110KW变电所系统设计毕业论文.doc

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1、毕 业 设 计 论 文题 目： 110KW变电所系统设计 系 别： 信息管理工程系 专 业： 电气自动化 学 制： 姓 名： 学 号： 指导教师： 摘 要变电所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。这次设计以110kV降压变电所为主要设计对象，分析变电站的原始资料确定变电所的主接线；通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号。根据短路计算的结果，对变电所的一次设备进行了选择和校验。同时完成防雷保护及接地装置方案的设计。关键词: 电气主接线，短路电流计算，一次设备，防雷保护目录摘 要I引言- 2 -一 原始资料分析

2、- 3 -（一） 电源负荷地理位置情况- 3 -（二） 桥型接线- 5 -二 继电保护配置- 8 -（一） 变电所母线保护配置- 8 -（二） 变电所主变保护的配置- 8 -三 防雷接地- 10 -（一） 避雷器的选择- 10 -（二）变电所的进线段保护- 11 -（三）接地装置的设计- 12 -参考文献- 15 -致谢- 16 -引言 本次设计题目为110KV变电所一次系统设计。此设计任务旨在体现对本专业各科知识的掌握程度，培养对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业学习三年以来的学习结果。此次设计首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。通过对拟建变电站的

3、概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，在根据最大持续工作电流及短路计算结果，对设备进行了选型校验，同时考虑到系统发生故障时，必须有相应的保护装置，因此对继电保护做了简要说明。对于来自外部的雷电过电压，则进行了防雷保护和接地装置的设计，最后对整体进行规划布置,从而完成110kV变电所一次系统的设计。一 原始资料分析（一） 电源负荷地理位置情况1.电源分析与本所连接的系统电源共有3个，其中110KV两个，35KV一个。具体情况如下： （1）1

4、10KV系统变电所该所电源容量(即110KV系统装机总容量)为200MVA(以火电为主)。在该所等电压母线上的短路容量为650MVA，该所与本所的距离为9KM。以一回路与本所连接。（2）110KV火电厂该厂距离本所12KM，装有3台机组和两台主变，以一回线路与本所连接，该厂主接线简图如图1.1：图 1.1 110KV火电厂接线图（3）35KV系统变电所该所距本所7.5KM.以一回线路相连接，在该所高压母线上的短路容量为250MVA.。以上3个电源，在正常运行时，主要是由两个110KV级电源来供电给本所。35KV变电所与本所相连的线路传输功率较小，为联络用。当3个电源中的某一电源出故障，不能供电

5、给本所时，系统通过调整运行方式，基本是能满足本所重要负荷的用电，此时35KV变点所可以按合理输送容量供电给本所。负荷资料分析（1）35KV负荷表1.1 35KV负荷用户名称 容量（MW） 距离（KM） 备注化工厂3.515类负荷铝厂4.313类负荷水厂1.85类负荷 注：35KV用户中，化工厂，铝厂有自备电源（2）10KV远期最大负荷（3）本变电所自用负荷约为60KVA；（4）一些负荷参数的取值：负荷功率因数均取cos=0.85，负荷同期率 Kt=0.9c，年最大负荷利用小时数Tmax4800小时/年，表中所列负荷不包括网损在内，故计算时因考虑网损，此处计算一律取网损率为5%，各电压等级的出线

6、回路数在设计中根据实际需要来决定。各电压等级是否预备用线路请自行考虑决定。 电气主接线设计 电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分，也是电力构成的重要环节。电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出某种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。主接线接线方式(1) 单母线接线 优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，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，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。适用范围： 35-

7、63KV配电装置出线回路数不超过3回；110-220KV配电装置的出线回路数不超过2回。（2） 单母线分段接线优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：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。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围： 35KV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220KV配电装置出线回路数为3-4回时。（3） 单母分段带旁路母线这种接线方式在进出线不多，容量不大的中

8、小型电压等级为35-110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。（二） 桥型接线内桥形接线优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。2、外桥形接线优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所

9、并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。 双母线接线优点：（1）供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时，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的一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。（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。双母线分段接线双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线

10、上，对大容量且相互联系的系统是有利的。由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题，而较容易实现分阶段的扩建优点。但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。占地面积较大。一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。 35kV电气主接线 根据资料显示,由于35KV的出线为4回，一类负荷较多，可以初步选择以下两种方案：（1）单母分段带旁母接线且分段断路器兼作旁路断路器，电压等级为35kV60kV，出线为48回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。（2）双母接线接线表 35KV主接线方案比较 方案项目方案单母分段带旁母方案双母

11、接线技术单清晰、操作方 便、易于发展可靠性、灵活性差旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电扩建时需向两个方向均衡扩建供电可靠调度灵活扩建方便便于试验易误操作经济设备少、投资小用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资设备多、配电装置 复杂投资和占地面 大虽然方案可靠性、灵活性不如方案，但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高，可选用投资小的方案。 110kV电气主接线根据资料显示，由于110KV没有出线只有2回进线，可以初步选择以下两种方案： （1）桥行接线,根据资料分析此处应选择内桥接线。（2）单母接线。表 110KV主接线方案比较方案项目方案内桥接线方案单母

12、分段技术线清晰简单调度灵活，可靠性 不高简单清晰、操作方便、易于发展可靠性、灵活性差经济占地少使用的断路器少备少、投资小经比较两种方案都具有接线简单这一特性。虽然方案可靠性、灵活性不如方案，但其具有良好的经济性。可选用投资小的方案二 继电保护配置继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障，在此设计变电站继电保护结合我国目前继电保护现状突出继电保护的选择性，可靠性、快速性、灵敏性、运用微机继电保护装置及微机监控系统提高变电站综合自动化水平。（一） 变电所母线保护配置1、110KV、35KV线路保护部分：（1)距离保护 （2)零序过电流保护（3)自动重合闸 （ 4)过电压保护 2、10KV线路保护：

13、（1)10kV线路保护：采用微机保护装置，实现电流速断及过流保护、实现三相一次重合闸。 （2)10kV电容器保护：采用微机保护装置，实现电流过流保护、过压、低压保护。 （3)10kV母线装设小电流接地选线装置（二） 变电所主变保护的配置电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，而本次所设计的变电所是110kv降压变电所，如果不保证变压器的正常运行，将会导致全所停电，影响变电所供电可靠性。主变压器的主保护（1）、瓦斯保护对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦

14、斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。（2）、差动保护对变压器绕组和引出线上发生故障，以及发生匝间短路时，其保护瞬时动作，跳开各侧电源断路器。 主变压器的后备保护（1）、过流保护为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。（2）、过负荷保护变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。（3）、变压器的零序过流保护对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序