2023年110KV35KV10KV变电所课程设计.doc

110KV35KV10KV变电所课程设计 110KV35KV10KV变电所课程设计 第一局部 设计任务书介绍 一、 系统介绍 ⑴系统可以视为一个无限大系统，有充足的有功和无功功率。系统采用中性点直接接地的方式。 ⑵枢纽变电站距离设计变电所50公里，建议采用LGJ-185导线。 ⑶所用电：占总负荷的 1％ ⑷35KV侧，Ⅰ类荷采用双回路供电；Ⅱ类荷占总负荷的40％；其余为Ⅲ类负荷。 10KV侧，Ⅰ类荷采用双回路供电；Ⅱ类荷占总负荷的35％；其余为Ⅲ类负荷。 二、 电压等级及负荷情况 1、电压等级：110 KV、 35KV、 10KV 2、主变：近期2台，远期2台 3、进出线回路： ⑴ 35KV侧近期出现5回，远期出现8回，各回路负荷分别为：3500KV〔双回〕1000KV 1000KV 1800KV 1000KV 1500KV 1220KV ⑵ 10KV低压侧出现本期5回，远期9回，各回路负荷为：2023KV〔双回〕1000KV 1500KV 800KV 1000KV 1800KV 200KV 1000KV 〔双回〕 三、 所址： 年平均环境温度 〔+250C〕； 气候条件一般，无严重腐蚀； 地形平坦，海拔765米； 位于城市远郊，污染较小； 四、 设计要求完成以下内容： ⑴ 设计说明书 ⑵ 短路电流计算及设备选择校验 ⑶ 绘制电气主接线图，方案论证 ⑷ 试确定防雷及接地，保护方案 ⑸ 汇总主要设备清单 五、 设计要求： ⑴ 设计必须符合国家现行设计政策 ⑵ 依据国标及有关规定 ⑶ 在保证运行安全可靠的前提下，尽量满足经济性 ⑷ 积极推广成熟的新产品和新技术，不得使用淘汰产品 第二局部 电气主接线方案确定 一 电气主接线设计原那么 电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备已规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单向接线图。主接线代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气局部主体结构，是电力系统网络结构的重要组成局部。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比拟，综合的考虑各个方面的因素影响，最终得到实际工程确认的最正确方案。 电气主接线的根本原那么是以设计任务数为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠，调度灵活，满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件的设计先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原那么。结合主接线设计的根本原那么，所设计的主接线应满足供电可靠性、灵活、经济、留有扩建和开展的余地。在进行论证分析时更应辩证地统一供电可靠性和经济性的关系，方能做到先进性和可行性。 二 确定主接线方案 1 原始资料分析 本设计变电站为降压变电站，有三个电压等级，即110/35/10KV。高压侧电压为110KV，有两回进线 ,采用双回LGJ-185导线与枢纽变电所相距50km；中压侧电压为35KV，有八回出线；低压侧电压为10KV，有九回出线。经分析可知，本变电站为地区变电站。 35KV侧，Ⅰ类负荷采用双回路供电，Ⅱ类负荷占总负荷40%，其余为三类负荷。经分析计算，远期八路负荷为：Ⅰ类：3500KVA〔双回〕；Ⅱ类：1000KVA、1000KVA、1800KVA、1000KVA〔添加〕；Ⅲ类：1000KVA、1500KVA、1220KVA。 10KV侧，Ⅰ类负荷采用双回路供电，Ⅱ类负荷占总负荷35%，其余为三类负荷。经分析计算，远期九路负荷为：Ⅰ类：2023KVA、1000KVA；Ⅱ类：1000KVA、1800KVA、700KVA(添加)；三类：1500KVA、800KVA、1000KVA、200KVA。 双回路工作方式：两条双回路互为备用，平时均处于带点状态，一旦一条回路发生供电故障，另一条回路自动投入，从而保证不间断供电。 2 各类接线的选用原那么 主接线的根本形式：主接线的根本形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，概括地分为两大类。 (1) 有汇流母线的接线形式。 (2) 无汇流母线的接线形式。 发电厂和变电所电气主接线的根本环节是电源(发电机或变压器)、母线和出现〔馈线〕。各个发电厂或变电所的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样。在进出线较多时〔一般超过4回〕，为便于电能的聚集和分配，采用母线作为中间环节母线起着汇总电能和分配电能的作用，可使接线简装清晰、运行方便、有利于安装和扩建。但有母线后，配电装置占地面积增加，使用路断器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电气较少，占地面积较小，但只适于出线回路少，不再扩建和开展的发电厂或变电所。 结合原始资料所提供的数据，权衡各种接线方式的优缺点，将各电压等级适用的主接线方式列出： 110KV只有两回出线，且作为降压变电所，110KV侧无交换潮流，两回线路都可向变电所供电，亦可一回向变电所供电，另一回作为备用电源。所以，从可靠性和经济性来定，110KV侧适用的接线方式为内桥接线和单母分段两种。 35KV侧，出线回路有八回，且Ⅰ、Ⅱ类负荷占总负荷69%，所以，可选用单母分段和单母分段带旁路两种。 10KV侧，出线回路有九回，且Ⅰ、Ⅱ类负荷占总负荷65%，所以，可选用单母分段和单母分段带旁路两种。 这样，拟定两种主接线方案： 方案Ⅰ：110KV采用内桥接线，35KV采用单母分段带旁路接线，10KV采用单母分段接线。 方案Ⅱ：110KV采用单母分段接线，35KV采用单母分段接线，10KV采用单母分段接线。 方案Ⅰ、方案Ⅱ的接线图如下 方案Ⅰ主接线图： 图2-1 方案Ⅰ主接线图 方案Ⅱ主接线图： 图2-2 方案Ⅱ主接线图 3 拟定方案中设计方案比拟 〔1〕主接线方案的可靠性比拟 110KV侧： 方案Ⅰ：采用内桥接线，当一条线路故障或切除、投入时，不影响变压器运行，不中断供电，并且操作简单；桥连断路器停运时，两回路将解列运行，亦不中断供电。且接线简单清晰，全部失电的可能性小，但变压器二次配电线及倒闸操作复杂，易出错。 方案Ⅱ：采用单母线分段接线，任一台变压器或母线、线路故障或停运时，不影响其它回路的运行；分段断路器停运时，两段母线需解列运行，全部失电的可能稍小一些，不易误操作。 35KA侧： 方案Ⅰ：单母线分段兼旁路接线，检修任一台断路器时，都可用旁路断路器代替；当任一母线故障检修时，旁路断路器可代替该母线，使该母线的出线不致停运。 方案Ⅱ：单母线分段接线，检修任一台断路器时，该回路需停运，分段开关停运时，两段母线需解列运行，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不至失电，另一段母线上其他线路需停运。 10KV侧：由于两方案接线方式一样，故不做比拟。 〔2〕主接线方案的灵活性比拟 110KV侧： 方案Ⅰ：操作时，主变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，扩建方便。线路的投入和切除比拟方便。 方案Ⅱ：调度操作时可以灵活地投入和切除线路及变压器，而且便于扩建。 35KV侧： 方案Ⅰ：运行方式较复杂，调度操作复杂，但可以灵活地投入和切除变压器和线路，能满足在事故运行方式、检修方式及特殊运行方式下的调度要求，较易于扩建。 方案Ⅱ：运行方式简便，调度操作简单灵活，易于扩建，但当断路器检修时线路要停运，影响供电。 10KV侧：两方案相同。 〔3〕主接线方案的经济型比拟 将两方案主要设备比拟列表如表2-1： 表2-1 项 目 方 案 主变压器〔台〕 110KV断路器〔台〕 110KV隔离开关〔组〕 35KV断路器〔台〕 35KV隔离开关〔组〕 10KV设备 Ⅰ 2 3 8 13 35 相同 Ⅱ 2 5 10 12 33 相同 从表中可以看出，方案Ⅰ比方案Ⅱ综合投资少一些。 〔4〕主接线方案确实定 对方案Ⅰ、方案Ⅱ的综合比拟列表，对应比拟它们的可靠性、灵活性和经济性，从中选择一个最终方案 表2-2 方 案 项 目 方案Ⅰ 方案Ⅱ 可靠性 1、简单清晰，设备少 2、35KV母线检修时，旁路母线可代替工作，不致使重要用户停电；任一断路器检修时，均不需停电 3、任一主变或110KV线路停运时，均不影响其他回路停运 4、全部停电的概率很小 5、操作相对简单，误操作的几率不大 1、简单清晰，设备多 2、35KV母线故障或检修时，将导致该母线上所带出线全停 3、任一主变或110KV线路停运时，均不影响其他回路停运 4、各电压等级有可能出现全部停电的概率不大 5、操作简便，误操作的的几率小 灵活性 1、运行方式较简单，操作稍微复杂 2、便于扩建和开展 1、运行方式简单，调度灵活 2、便于扩建和开展 经济性 1、高压断路器少，投资相对少 2、占地面积较小 1、设备投资比方案Ⅰ相对多 2、占地面积较大 通过以上比拟，可靠性上方案Ⅰ优于方案Ⅱ，灵活性方面方案Ⅰ比方案Ⅱ稍差一些，经济性上方案Ⅰ比方案Ⅱ好。 该变电所为降压变电所，110KV母线无穿越功率，选用内桥要优于单母分段接线。现在35KV及10KV全为SF6断路器，停电检修的几率极小。在35KV侧重要负荷所占比重较大，为使重要负荷在母线或断路器检修时不致停电，采用单母分段带旁路接线方式。在10KV侧采用成套开关柜，主变压器10KV侧经矩形铝母线引入开关柜。 经综合分析，决定选方案Ⅰ最终方案，即110KV系统采用内桥接线、35KV系统采用单母分段带旁路接线、10KV系统采用单母分段接线。 第三局部 主变压器形式确定 一 相数确定 主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它确实定除依据传递容量根本原始资料外，还应根据电力系统5~10年开展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。如果变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资、增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；假设容量选得过小，将可能“封锁〞发电机剩余功率的输出或者满足不了变电站负荷的需要。这在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电站设备的投资。 在330KV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。假设受到限制时，那么可选用单相变压器组。本设计变电所地处海拔765m，地形平坦，有较好的运输条件；且变电所有三个电压等级，有大量Ⅰ、Ⅱ类负荷。所以选用三相变压器作为本设计变电所的主变压器。 二 主变压器容量、绕组及接线方式 1、取同时率为0.9，cos=0.85。 装有两台变压器的变电所，每台变压器的容量ST应同时满足以下两个条件： 〔1〕任一台变压器单独运行时，应满足总计负荷S30大约70%的需要， 即 ST0.7 S30 35KV侧总负荷为12023KVA，10KV侧总负荷为10000KVA。 所以， ST 0.7x〔12023KVA+10000KVA〕=15.4MVA 〔2〕任一台变