110KV变电所毕业设计方案毕业设计方案(完稿).doc

“发电厂及电力系统”专业大专（函授）毕业设计任务书设计题目：区域电力网及降压变电所设计毕 业 设 计 任 务 书 一、区域电网设计内容 1、依照负荷资料，待设计变电所地理位置。据已有电厂供电状况。作出功率平衡。2、通过技术经济综合比较，拟定电网供电电压、电网接线方式及导线截面。3、进行电网功率分布及电压计算，评估调压规定，选定调压方案。4、评估电网接线方案。二、在区域电网设计基本上，设计 110 KV； SFZ90/110 KVA降压变电所电气某些。详细规定如下：1、对 A 变电所在系统中地位作用及所供顾客分析。2、选取变电所主变压器台数、容量、型式。3、分析拟定高低压主接线方式及配电装置型式。4、分析拟定所用电接线方式。5、进行继电保护及互感器配备。6、进行选取设备所必要短路电流计算。7、选取变电所高低压侧 回路断路器、隔离开关。8、选取10KV 硬母线。9、进行防雷及保护接地规划。三、设计文献及图纸规定：1、 设计阐明书一份；2、 计算书；3、 图纸（2号）。（1） 区域电网接线图；（2） 变电所一次接线图；原 始 资 料一、 区域电网设计关于原始资料1、 发电厂、变电所及新选定变电所地理位置（见附图一）;2、 原有发电厂、变电所主接线图及设备规范（见附图二）;3、 新变电所关于资料；变电所编 号最大负荷MW功率因数COS二次侧电压KV调 压要 求负荷曲线性 质重要负荷%A280.9210常B52B200.9210顺A60C230.910逆B51D270.910逆B604、 典型日负荷曲线%1009080706050403020100 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 典型日负荷曲线（A） %100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24典型日负荷曲线（B）5、 其她阐明：（1）功率初步平衡 厂用电率7%，线损率6%；（2）各回路最大负荷同步系数取1.0；（3）本电力网多余功率送回系统。功率缺额时由系统供应；（3） 除另有阐明外，高压侧均按屋外布置考虑配电装置；（4） 待设计各变电所低电出线回路数，当电压为6KV时，每回路按1000KW、电压10KV时，按1500KW考虑；（5） 已有发电厂、变电所均留有间隔，以备发展；（6） 区域气温最高为40摄氏度，年平均为25摄氏度。二、 变电所关于原始资料1、待设计变电所 A 与系统连接方式。2、变电所顾客及环境资料。（1） 变电所顾客资料与前同；（2） 10KV出线过电流保护时限不超过1”；（3） 环境资料，年最高气温 40 ，最热月平均最高气温 32 。（4） 10KV出线及供电方式如下图： 双回路供电 单回路供电 单回路供电兼环形备用 设计学生 汤 毅 指引教师 姚教师 发题日期 年 6 月 3 日附图一 A 发电厂变电所地理位置图前 言 该设计是本人在完毕“发电厂及电力系统”专业课程学习后一次综合性训练，涉及对咱们所学各门课程诸多内容，规定咱们纯熟掌握这些内容。复习巩固各门课程有关内容，增强工程观念，培养电力网规划设计能力。通过设计过程，使所学知识融会贯通，为此后在工作中灵活运用打下良好基本。本设计涉及区域电力网设计和降压变电所设计某些。通过阐明书简介设计整体思路，原则根据，计算办法等，并对方案作结论性阐明，计算书则对设计方案拟定提供了充分理论计算数据。本设计重要参照电力系统课程设计及毕业设计参照资料，发电厂电气某些，电力系统分析，电力系统继电保护等教材及其她有关资料。设计过程中得到了各位教师悉心指引和协助，在此表达衷心感谢。由于时间仓促，本人理论水平有限，设计经验局限性，错误和不当之处在所难免，恳请教师批评指正。 学 生：汤 毅 二OO四年六月目 录第一篇 区域电网设计阐明书第一章、电网有功功率初步平衡第二章、新建电网电压级别拟定第三章、电网接线方案拟定第四章、对初选接线方案进行技术比较第五章、对技术合格方案进行经济比较第六章、待建变电所主变台数、容量、型号选取第七章、网络潮流分布和电压计算第八章、变压器分接头选取第九章、区域网接线方案评价第二篇 降压变电所设计阐明书一、 A变电所在系统中地位作用及所供顾客分析二、 主变压器拟定三、 主接线拟定及配电装置选型四、 拟定所用电接线型式五、 短路电流计算六、 电气设备选取七、 继电保护及互感器配备八、 防雷及保护接地规划第三篇 区域电力网设计计算书第一章、电网有功功率初步平衡第二章、对初选电网接线方案进行技术比较第三章、对技术合格方案进行经济比较第四章、各变电所主变压器选取第五章、网络潮流分布和电压计算第六章、变电所变压器分接头计算第四篇 降压变电所设计计算书第一章、 A变电所短路电流计算第二章、 电气设备选取和校验第三章、 10KV硬母线选取第四章、 互感器选取第一篇 区域电网设计阐明书第一章、 电网有功功率初步平衡一、电网有功功率初步平衡1目：在电网平衡普通以有功功率来表达并有10%-15%备用，通过有功功率初步平衡计算，拟定发电厂运营方式，并理解与系统联系线上潮流分布状况。2计算办法：有功功率初步平衡分为最大负荷和最小负荷两种状况。供电负荷：用电负荷：功率平衡：其中： C厂用电率（7%） d网损率（6%） Pc供电负荷 Py用电负荷第二章、 新建电网电压级别拟定一、新建电网电压级别拟定：（一） 原则1.电力网电压级别选取应符合国家规定原则电压级别；2.同一地区或同一电力系统内电网电压级别应尽量简化3.电力网电压级别选取应依照网络现状及此后负荷发展所需输送容量、输送距离而拟定，同步规定依照网络现状并兼顾发展。（二） 结论综合以上因素，考虑新电网发展，并与已建电网电压级别保持一致，依照电力系统课程设计及毕业设计参照资料知：110KV电压级别宜用于在输送容量为10-50MW，送电距离为50-150KM网络，据既有条件，拟定电压级别为110KV较为合理。新建电网电压级别为110KV。第三章、 电网接线方案拟定（一） 拟定电网接线方案：1. 原则依照电力系统课程设计及毕业设计参照资料及关于资料知：（1） 接线形式可采用为双回路、幅射式、环式或链式；（2） 为了保证各变电所母线电压在合格范畴内，即减少线路上压降，环网中所连变电所不适当多于三个；（3） 同理，在链式接线形式中变电所也不适当多于三个；（4） 尽量简化接线，减少出线电压级别和回路数；（5） 有助于系统安全稳定运营，有助于系统调度及事故解决；（6） 对将来发展，应有一定适应能力；（7） 必要保证顾客供电可靠性，电网发生故障时，继电保护动作将故障切除后，应能保证重要负荷供电；（8） 考虑新建变电所变压器台数、容量及采用配电装置等状况。2. 变电所高压侧主接线拟定办法（1） 应尽量采用断路器较少接线方式，为桥式接线；（2） 在有两台变压器变电所中，110KV线路为双回时，若无特殊规定，均采用桥式接线；（3） 110KV配电装置中，当线路为3-4回时，普通采用单母线分段接线。从原始资料可知，各变电所均有50%以上重要负荷，从供电可靠性规定出发，应采用有备用电源接线方式，且各变电所均采用两台主变。依照设计任务书中待建变电所地理位置图，拟订种可行性方案，见下表：编号接线图高压侧接线DL数线路长度桥型单母分段1GA.B.C.D/141322GA.B.C.D/161393GA.B.C.D/161744GA.B.CD201945GA.B.C.D/161546GA.BC.D241867GA.B.CD202068GA.B.DC20170注：双回线按同杆架设考虑，线路长度L=1.8L1（二） 方案初步选取1. 采用是筛选法，依照下列各项指标进行定性分析比较，保存三个较好方案：方案4、方案6、方案8，以便进一步进行技术比较。（1） 供电可靠性，检修、运营、操作灵活性和以便性（2） 线路长度；（3） 保护配备复杂限度；（4） 将来发展也许性；（5） 发电厂、线路上及变电所高压侧新增断路器台数. （6） 计算每个方案负荷距，负荷距计算办法：负荷距等于流于线路有功功率与该有功功率所通过最长途径长度第四章、 对初选接线方案进行技术比较 对初选接线方案进行技术比较环节为：一方面依照原始数据和初选各方案接线方式，选取并校验各条线路型号；再进行技术比较，计算出各方案在正常状况下最大电压损耗应不不不大于10%，最严重故障时最大电压损耗应不不不大于15%，大者舍去；最后进行经济比较，从总工程投资费用、年运营费用、最大电能损耗计算出总运营费用，大者舍去。通过一毓经济技术定量分析进行比较，选出最佳方案。（一） 拟定各变电所负荷拟定给出负荷资料已知Pmax及，运用，并求出最大、最小负荷时，各变电所Smax，Smin。各变电所负荷状况见表。同步，忽视功率损耗，以为功率均布，计算出各个方案各线路上功率状况。变电所编号最大负荷（MW）功率因数(COS)负荷曲线Smax（MW）Smin(MW)Tmax(h/年)A280.92B28+j11.9314+j5.965256B200.92A20+j8.5214+j5.967300C230.9B23+j11.1411.5+j5.575256D270.9B27+j13.0813.5+j6.545256（二） 变电所最大负荷运用小时数用加权平均法求出各变电所最大负荷运用小时数。 （三） 导线型号选取依照Tmax在电力系统课程设计及毕业设计参照资料第50页“经济电流密度曲线”查得经济电流密度J，计算出各导线计算面积，查电力系统课程设计及毕业设计参照资料导线表初步选出线路型号。计算面积在表中未列出应选取偏大型号。计算截面积： 1. 环网导线截面积选取办法（1） 设该网为均一网，计算出最大负荷时初步功率分布及各线路最大负荷电流。（2） 计算环网（加权平均值）（3） 据Tmax查得经济电流密度J，求出各段导线经济截面积Sj，计算出导线截面积不大于70mm2，考虑电晕校验，应选用LGJ-120型导线；（4） 若环网所选导线型号不同，则依照所选导线型号和长度，求出各段导线参数。用复功率法再次计算各段导线复功率S分布，再次选取导线截面，以上环节循环重复计算，直至先后两次选取成果一致为止。2. 对所选导线进行校验（1）机械强度校验 S35MM2 满足规定（2）电晕强度校验 S70MM2 满足规定由于所选导线截面积均不不大于70MM2，因此均满足机械强度、电晕校验条件（3）发热校验当环网发生故障而解环运营时，流过各段导线最大工作电流ImaxKIal，则发热校验满足规定.由于Ial为环境温度为25时，依照电力系统课程设计及毕业设计参照资料第 页查得容许温度为+70%时导线长期容许载流量，本设计中给出最热月平均温度为40， 故需依照温度修正系数来进行修正由原始资料知：=40，0=25（5） 电压损耗校验 依照 计算出在正常运营和故障状况下各段导线电压损耗与否在容许范畴内，应考虑最严重状况即故障时到最远端变电所电压损耗（正常运营u10%，故障时u0.7Smax（或S重要）来校验过负荷能力与否满足规定。各变电所变压器型号选取如下表： 变电所S重要（MVA）型号A21.3SFZ90/110B15.22SFZ916000/110C17.89SFZ90/110D21SFZ90/110第七章、 网络潮流分布和电压计算对最佳方案（8）进行计算（一） 计算主变压器及线路参数1. 变压器参数依照变压器型号，查表得变压器参数P0、PK、I0%、UK%，分别计算出RT、XT、PZT、QZT。A变电所：选用2台SFZ90/110型变压器，计算得：ZT=2.83+j63.53SZT=0.048j0.248MVAB变电所：选用2台SFZ916000/110型变压器，计算得：ZT=3.66+j79.41SZT=0.04j0.20MVAC变电所：选用2台SFZ90/110型变压器，计算得：ZT=2.83+j63.53SZT=0.048j0.248MVAD变电所：选用2台SFZ90/110型变压器，计算得：ZT=2.83+j63.53SZT=0.048j0.248MVA从考虑变压器经济运营，减少变压器功率损耗出发，应采用一台变压器运营。本设计中最小负荷是按照典型日负荷曲线得来，考虑新变压器实际运营方式不会随负荷变化而频繁变化，同步为了提高供电可靠性，保证重要负荷供电，在最小负荷时也采用两台变压器并列运营。2. 线路参数依照导线型号，查得r1、x1及每百公里线路充电功率QcL，求出线路阻抗Zl及线路一端充电功率Qc/2线路参数列表导线型号单位长度及阻抗值长度阻抗值GALGJ-1500.21+j0.416306.3+j12.48ADLGJ-500.63+j0.4522515.75+j11.3GDLGJ-1500.21+j0.416214.41+j8.736 GCLGJ-1500.21+j0.416285.88+j11.648CBLGJ-700.45+j0.441198.55+j8.379（二） 用运算负荷简化电力网降压变电所运算负荷涉及最大负荷和最小负荷两种状况。运算负荷等于变电所低压侧母线负荷加上变压器阻抗与导纳中功率损耗，再加上连接于变电所高压母线上线路充电功率。即U=UN 在全网为额定电压下计算（三） 网络潮流分布及电压计算1. 用复功率法求得各段线路初步功率分布，求得最大负荷和最小负荷时各段线路最后潮流分布，并计算出最大负荷时。2. 变电所高压母线电压计算及电压损耗计算从电力系统电压参照点（发电厂高压母线）开始，计算电网在最大负荷、最小负荷时，各变电所母线电压。本设计中发电厂高压母线采用逆调压方式UFmax=116KV，UFmin=110KV电压损耗计算：正常运营时由发电厂高压母线至变电所高压母线电压损耗值即为umax%，规定u%10%故障断开一回线状况，发电厂高压母线至最远端变电所母线电压损耗值，为umax%，规定u%0.7Smax=21.3MVA，SS重要=15.826MVA条件，选用Se=20MVA主变，且校验其过负荷能力满足规定。3. 主变型式：采用无励磁调压变压器SFZ9-0/110型，选取分接头后，经校验其在最大负荷和最小负荷时均能满足顺调压规定。三、 主接线拟定及配电装置选型1. 高低压侧主接线方式拟定依照35-110KV变电所设计规范GB50059-92规定：35-110KV线路在两回及如下，宜采用桥式接线，线路变压器组或线路分支接线超过两回宜采用扩大桥形单母线或单母线分段接线。桥形接线又分为内桥和外桥接线。内桥接线线路操作以便，而变压器操作复杂，使用与线路长故障率高，变压器不经常操作变电所。外桥接线则主变操作以便，线路操作复杂，合用于线路短，故障率低，变压器运营方式需要经常变化，有穿越功率流过变电所。本设计中A变电所110KV有两回进线，且两台变压器并列运营，不经常操作以提高供电可靠性，采用内桥接线。依照35-110KV变电所设计规范规定：当变电所有两台主变时，6-10KV侧宜采用分段单母线，线路为12回及以上时，可采用双母线，当不容许停电检修时，可设立旁路设施。C变电所最大负荷为28MW，按每回线KW负荷计算。10KV出线达14回。为了保证重要负荷供电可采用双回路供电，故本设计中10KV侧采用双母线分段接线方式。2. 配电装置选型配电装置分为屋内配电装置和屋外配电装置两种。屋内配电装置占地面积小，运营维护和操作条件较好，电气设备受气候条件影响较小，但需建造房屋，投资大。屋外配电装置土建工作量小投资少，建设工期短，易于扩建，但占地面积大，运营维护和操作条件较差，电气设备易受污染和气候条件影响，普通110KV及以上配电装置采用屋外式，35KV及如下采用屋内配电装置。屋外配电装置采用中型。屋内配电装置分为单层、二层、三层。无出线电抗器配电装置多为单层式，普通采用成套开关柜。依照以上选型原则，本设计A变电所采用：110KV侧中型屋外配电装置，10KV侧单层户内成套开关柜配电装置。四、 拟定所用电接线型式1. 所用变台数：依照35-110KV变电所设计规范规定：在有两台及以上主变压器变电所中，宜装设两台容量相似，可互为备用所用变压器，故C所选用两台10KV所用变压器。2. 容量和型式：本设计中采用两台50KVA所用变，选用SL50/10.5型变压器，所用变高压侧分别引接在10KV、段母线上。为了提高供电可靠性，在所用变低压侧应装设主、备供电源自投装置，以保证在一段母线故障时，不至于失去所用电源。五、 短路电流计算（一） 短路电流计算目为了选取断路器等电气设备，或对这些设备提出技术规定，评估并拟定网络方案，研究限制短路电流办法，为继电保护设计和调试提供根据，分析计算送电线路对通讯设施影响。（二）短路电流计算条件1. 短路点拟定：系统在最大运营方式下，该点发生三相短路时通过设备和载流导体短路电流最大；2. 采用近似计算：系统中各元件电阻、线路对地电容、变压器励磁损耗忽视不计，不考虑负荷电流影响，发电机采用Xd作为等值阻抗。3. 采用个别变化法（1） 依照计算电路作等值电路图，将发电机与系统分别用一台等效发电机代替，运用短路电流运算曲线分别求出每台等效发电机提供短路电流，短路点总短路电流则为各等效发电机所供短路电流之和。（2） 有限容量电源系统短路电流计算求短路点对等效发电机之间转移电抗X*将X*换算为以等效发电机额定参数为基准计算电抗Xjs*依照计算电抗Xjs*查相应运算曲线求出I*、I*tk/2、I*tk乘以基准电流可得有名值I*、I*tk/2、I*tk。（3） 当Xjs*3时，可视为无穷大电源系统，计算办法为：求出转移电抗X*计算出以等效发电机额定参数电抗Xjs*I*= Itk/2*=Itk*= I*=1/ Xjs*，并计算出有名值。 （三）短路电流计算办法、环节1. 各元件参数设UB=Uav，SB=100MVA发电机： 线路： 变压器：XT*=UK%* SB/ (Se*100) 系统：XC* =XC * SB/ SC 2. 选取短路点，K1、K2、K3、K4，分别计算出短路电流。短路点标注如图所示（1） 先计算出短路点至发电厂高压母线X*（2） 求出转移电抗，采用Y/变换，XF* =XF*+X*+ （XF* X*）/ XC* XC* = Xc* +X*+ （Xc* X*）/ XF* （3） 将XF*、XC*归算成计算电抗， XFjs = XF* XF/ SB XCjs = XF* Sc/ SB （4） 当XFjs 3时， IF*= Itk/2*=Itk*=1/ Xjs*， XCjs 3时， IS*= IStk/2*=IStk*=1/ XSjs*； XFjs（XCjs）3时，查电力系统课程设计及毕业设计参照资料P56相应短路电流运算曲线查得：IF*、Itk/2*、Itk*（或IS*、IStk/2*、IStk*）。用上述标么值分别乘以各自蕨电流得出有名值，而短路点总短路电流等于发电厂和系统提供短路电流之和。 I= IF+IS ，Itk/2*= IF/2*+ IStk/2* ，Itk= IFtk+ IStk（5） 求出冲击电流 ish=2 *Km I，由于各短路点远离发电厂， K=1.8（6） 求短路电流周期公量热效应 Qp=tk/12*( I2 + 10I tk/22 + I tk2 ) tk1S，Qk = Qp3. 短路电流计算阐明(1) 短路电流持续时间拟定在拟定各短路点短路电流持续时间时，应按照各断路器后备保护动作时限配合来拟定，由设计任务书已知，10KV过电流保护动作时限为1.05，各保护之间时间配合级差t=0.5S，短路电流持续时间tk = tpr + tbh 其中：tpr - 后备保护动作时间 tbh - 断路器全分断时间，普通取0.S(2) 计算电抗XFjs（XCjs）0.6时，I（3） I（2），只需要计算三相短路电流。(3) 计算电抗XFjs（XCjs） I（3），应同步计算三相短路和两相短路电流，取电流大适中电流来选取电气设备。 六、 电气设备选取电气设备在正常运营和故障时都必要能可靠工作、安全运营，因而，电气设备选取原则是：按照正常工作条件选取，按短路状况进行校验。（一） 断路器选取和校验依照当前发展趋势，在现场运营过程中，油断路器已逐渐被裁减，更换为SF6断路器、真空断路器，在新设计变电所中一步到位使用SF6断路器和真空断路器。SF6断路器特别是西门子公司生产断路器，具备工作可靠性高，故障率低，检修维护量小，才大修一次。真空断路器体积小、动作快，承受故障电流能力强等长处；依照前述配电装置型式选取成果，本设计中110KV采顾客外式SF6断路器，10KV选顾客内式真空断路器。1.额定电压： UNUNS2.额定电流： InIgmax计算断路器回路最大持续工作电流Igmax时，应考虑各种方式下持续工作电流，取最大值.（1）10KV出线回路则应考虑当电压减少5%，变压器出力保持不变Igmax=1.05In.（2）主变回路Igmax则应考虑一台变压器停运，另一台变压器过负荷40%.流过最大持续工作电流. Igmax=1.4SN/ 3 UN 3.断流电力校验:InbrIpt当断路器规定开断电流较短路电流大诸多时，为了简化计算，也可以暂忘电流I进行校验. InbrI4.动稳定校验： iesish5.热稳定校验： It2.tQk6.短路复合电流校验:为了保证断路器复合短路时安全，断路器额定复合电流不应不大于短路电流最大冲击值. iNclish（二）隔离开关选取和校验:1.依照安装地点选取户内或者户外式. 2.额定电压 UNUN.s3.额定电流 INIgmax4动稳定校验 iesish5热稳定校验： It2.tQk （三）10KV母线桥选取和校验. 1.母线材料和截面形状选取当前母线材料广泛应用铝材.由于铝电阻率教低，有一定机械强度，质量轻，价格低，铜材虽然导电性能好，但价格较高，只有在工作电流较大，环境对铝材腐蚀严重时才用，因而本设计中采用铝材.硬母线截面形状普通有矩形，槽形，管形.矩形母线散热性能好，有一定机械强度，便于固定和连接.但单条母线不能超过1250mm2.矩形母线在支柱绝缘子上有平放和竖放两种.母线平放比竖放散热条件差，但机械强度好.本讨论中采用平放矩形.2.按经济电流密度选取铝材截面. 由硬铝经济电流目睹曲线查得，Tmax相应经济密度T.Sj = Igmax/J Igmax = 1.05IBN3.按长期发热容许电流校验ImaxKIal其中：Imax - 1.4倍变压器额定电流 K - 环境温度修正系统， K=(al-)/(al-0) Ial - 环境温度为254. 热稳定校验规定由短路电流热效应决定导体最小截面Smin 不大于所选截面SSmin = Qk*Ks / C 135 Hz时，= 1，则单位长度导体相间电动力fph = 1.73*10-7 ish2 / a导体最大计算应力 ph = fph* l2 / 10W其中： W - 导体截面系数 a - 导体相间距离 l - 支柱绝缘子跨