110kv芙蓉变电站设计说明书

'目录绪论电气设计概述---------------------------------------------------2§1负荷数据的统计分析------------------------------------------4§2电气主接线的确定---------------------------------------------4§3短路电流的计算------------------------------------------------6§4导体和电器的选择设计---------------------------------------7§5电气设备的配置-----------------------------------------------10§6主接线的设计--------------------------------------------------11§7微机保护--------------------------------------------------------11§8微机保护的选择-----------------------------------------------1213 绪论电力系统的出现，使电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，出现了近代史上的第二次技术革命。20世纪以来，电力系统的大发展使动力资源得到更充分的开发，工业布局也更为合理，使电能的应用不仅深刻地影响着社会物质生产的各个侧面，也越来越广地渗透到人类日常生活的各个层面。电力系统的发展程度和技术水准已成为各国经济发展水平的标志之一。由于经济的飞速发展，负荷不断增加，对电力系统的要求越来越高，负荷的供电可靠性也不断升高，在芙蓉经济开发区的电能供求之间的矛盾加剧，所以为了解决以上出现的问题，经过勘察、计算、综合分析及有关部门批准后拟定建设110kV芙蓉变电站。220kV胡明变电站的作用与优点中国电力工业开始于1882年，当中华人民共和国成立于1949年时刚好达到与1.85GW装机容量，总发电量为4.3TWh。截至一九九九年年底，装机容量达294GW。在20世纪50年代和60年代间,省级电力输电网络逐渐形成。1972年的今天,第一次建立了330kV输电线络并建立跨省电网-西北的电力网络。自1981年,中国开始建立500千伏电力网络。从20世纪80年代和90年代初,中国的电力工业：大型发电机组、超高压、大电力网络开始进入历史舞台。兴建110kV芙蓉变电站可以与220kV枢纽变电站并联运行，可以减少损耗，也可以稳定电力系统，提高供电的可靠、优质、经济、环保性；该电压等级变电站作为中间变电站高压侧以交换潮流为主，中低压侧可以直接面向用户供电，主要起了中间作用。由上可知建设该变电站后，形成并联运行的电力系统在技术和经济上有以下优点。（1）提高了供电可靠性。系统中的一个电厂或者变电站发生故障后，用户还可以从系统中获得能量。（2）提高供电的稳定性。电力系统的容量越大，受到冲击时受到的响越小。（3）提高运行的经济性。可实现电厂之间的合理分配，实现经济调度；可采用更大的装机容量，减小投资、运行费用；可减少总装机容量，减少投资和损耗。110kV芙蓉变电站的目的该地区的负荷发展后由原来的配电系统已近无法满足供电要求，加上502厂、污水厂、纺织厂、机械厂、食品厂等的建设，用电比以前更多，同时为了兼顾该地区的负荷用电；110KV芙蓉变电站就是为了适应这种情况而建设的市郊中间变电站，在供给周围负荷的同时，也传递部分系统的交换功率。电气设计概述发电厂、变电所的设计是一门综合性的科学，它是在多种专业有机配合协作下完成的统一整体。电力专业技术人员主要进行电气设计工作，它是整个设计的核心环节，并贯穿始终。一、发电厂、变电所设计的一般程序如下：1、首先根据负荷的增长需求及系统发展要求，分析确定建立新厂、所的必要性进13 行初步可行研究，提出项目建议书。2、确立项目后，要多方勘察收集各方面的详细资料，如气象、地形、地质、交通、负荷分布等等，进行可行性研究，提出设计任务书。3、根据设计任务书，组织人员正式进行工程的初步设计、勾画出工程概貌，控制工程投资，贯行技术经济政策，提出相应的初步设计檔。4、初步设计经批准后，便可开展施工图设计，提出相应的设计图纸和说明，满足设备订货所需，并保证施工顺利进行。二、本次电气课程设计的条件和内容在进行本次设计前已规定了设计项目、任务书，并已收集了各方原始数据，即前期数据准备工作已不需要同学们考虑，而后期的施工图设计亦不在我们本次设计的范围内，我们此次设计主要是进行电气初步设计。因而本电气课程设计指导数据是针对初步设计阶段进行的，其设计内容见本指导数据所列各章节内容。三、电气课程设计的方法（步骤）1、首先我们要搞清楚《电气课程设计》实际上是围绕着我们已经学习过的一些专业知识来进行设计的，它需要我们把原来学过的《电路基础》《电机学》《电力系统分析》《发电厂变电所电气设备》等多门课程的知识内容进行复习和巩固，通过做一个项目把这些知识连贯地串接起来，使我们能够明白原来分散学习的这些课程是如何配合的？他们之间存在着怎样的相互交叉联系的关系？如何应用这些知识来解决一些实际的问题？从而达到提高我们综合解决问题的能力的目的。为此，大家在设计之初和在设计过程中，要不断地翻书，对应查找原来讲过的内容，对原有的专业知识进行复习，并利用本次设计把原来在学习某门课程的过程中不太明白的地方重新弄清楚，而且通过这样的设计训练，更学习到一些新的知识，特别是运用知识解决问题的思维和思考能力，这样就能够达到提高的目的。所以，设计就是一个庞大的系统工程，需要调动许多知识内容并通过综合整理判断才能完成，不会有现成的东西照抄的。2、那么，如何进行设计呢？通常，我们在做设计之前，应当先把设计任务书通读几遍，弄清楚要我们做什么？需要用到哪些知识（课本）？我们已经知道了哪些设计条件？大概可能怎么做？然后根据老师讲课的指导和提示，按照设计的要求项目，一步一步地往下编写。在这个过程中，13 会遇到不少困难和问题，这就需要同学们要进行数据的查找，并应当与其它同学进行探讨分析。当然老师也会及时地给大家进行一定的做法讲解，引导大家最终完成设计。但最重要的是自己一定要积极参与和思考问题，独立自主地完成本次设计。§1负荷数据的统计分析负荷的数据统计对于主接线的确定有很大的影响，对于重要的负荷要求供电可靠性比较高，要求要可靠性较高的主接线形式，二类负荷要求的供电可靠性较低，可以选择可靠性相对较低的简单的主接线。在两类负荷都要的情况下就要综合考虑，取其在技术和经济上较为合理的主接线。110kV芙蓉变电站所带电负荷类的重要性分别为：110kV为100％，35KV为,67％，10kV为56％，两个电压等级都用了双回路线路供电，可视为一类负荷，其总容量为：负荷统计与分析根据公式：，则各电压等级的负荷如下。∵最小负荷为最大负荷的60%（1）35kV负荷统计：，,线损为5%已知35kV最大负荷总计：=（3400+2800+4200+5000）=15400KW=15.4MW∴35kV最小负荷总计为=60％×15.4=9.24MW35kV计算总负荷容量：则=[(15.4+9.24）／0.85]×（1+5%）×0.85=25.872MVA（2）10kV负荷统计：，,线损为5%已知10kV最大负荷总计：=（800+4200+1400+2500+4000+1100+4300+2500+4000）=24800KW=24.8MW∴10kV最小负荷总计为=60％×24.8=14.88MW10kV计算总负荷容量：13 则=[(24.8+14.88）／0.85]×（1+5%）×0.85=41.664（MVA）（2）110kV负荷统计：（4）待建变电站的计算负荷容量为：∵==67.536MVA∴=25.872+41.664=67.536MVA§2电气主接线的确定（初拟5个主接线方案）（1）主变压器的选择：110kV芙蓉变电站所带电负荷类型的一类负荷，一、二类负荷若中断供电，将造成生命危险及设备安全，给国民经济造成很大的损失，影响十分严重，故必须有两个电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部已一类负荷不间断供电和大部分二类负荷的供电；同时为了方便变压器和其它设备检修，因此在110kV芙蓉变电站中设计两台主变压器。根据负荷要求，单台主变压器其容量一般按最大负荷60%来选，考虑到变压器有一定的事故过负荷能力，所以选择主变压器的容量为40MVA，根据负荷的需要，选择了有载调压方式，型号及参数如下：型号容量（KVA）额定电压组合（kV）连接组别损耗（KW）短路阻抗（%）空载电流（%）参考价格（万元）高压中压低压空载负荷升压降压SFSZ9-50000/1105000011038.510.5Ynyn0d1149.52225.0高17.18高10.5中低6.5高中8高低28中低180.91461（2）电气主接线确定的基本要求：l可靠性；l灵活性；13 l经济性；l便于扩建l尽量减少一次投资和年运行费用（3）主接线设计要考虑的原则：1.发电厂和变电所在电力系统中的地位和作用。2.近期和远期的发展规模。（供电电压、负荷大小和分布等）3.出线回路数和负荷重要性分级。4.无功补偿装置的选择（形式、容量、数量）。5.与系统的链接方式。（4）根据可靠性、灵活性两个基本要求通过讨论，我们初步拟定五个方案：方案一：110kV：双母线35kV：双母线10kV：双母线方案二：110kV：双母线35kV：单母线分段10kV：双母线方案三：110kV：双母线35kV：单母线分段10kV：单母线分段方案四：110kV：双母线135kV：内桥接线10kV：单母线方案五：110kV：双母线35KV：双母线10kV：单母线分段根据技术指标分析淘汰方案一、方案二、方案五，保留方案,三、方案四进一步进行经济比较。从综合投资和年运行费用上比较，见下表。方案三、方案四经济指标结果比较表（相关计算见计算书）：综合投资Z年运行费用U方案三2376.8万元213.959万元方案四2428万元218.055万元方案三：110kV：双母线35kV：单母线分段10kV：单母线分段13 方案四：110kV：双母线35kV：内桥接线10kV：单母线分段经比较后得出以上结果，可知方案四的造价比方案三的造价多51.2万，运行费用也多4.096万，但是从供电可靠与运行方式来说方案三有的操作更简单；从发展的角度考虑，方案四要扩建才能满足供电要求，这么一算在经济上反而没有优势，所以本次拟用方案三：110kV双母线；35kV单母线分段；10kV单母线接线。注：上表的综合造价仅包括一次设备的费用。§3短路电流的计算计算短路电流是为了保证电力系统安全运行，在设计和选择电气设备时，都要用到可能流13 经该设备的的最大短路电流进行热稳定和动稳定的校验，以保证该设备在运行中能经受住突发的短路引起的短路电流和点动力的冲击。同时，为了尽快的切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动使有关断路器跳闸，因此对短路电流的计算是必要的。对优选的方案三的胡明变电站110kV母线、35kV母线，10KV母线三个电压等级进行短路电流的计算，计算出系统在最大运行方式下的三相短路电流，为设备的选择和校验提供依据。相关的计算见计算书。短路电流计算结果表汇总见表：表3—110kV母线短路电流计算结果表（参考格式）短路点基值电压UB(kV)支路计算电抗标么值Xjs*短路电流周期分量短路电流冲击值ich(KA)标么值I″*有名I″(KA)0秒10.50.68312.358.24831.4930.6秒11.257.1481.2秒11.4157.313表3—135kV母线短路电流计算结果表（参考格式）短路点基值电压UB(kV)支路计算电抗标么值Xjs*短路电流周期分量短路电流冲击值ich(KA)标么值I″*有名I″(KA)0秒38.52.0615.3583.36313.6630.6秒4.4682.7931.2秒4.5352.86表3—1110kV母线短路电流计算结果表（参考格式）短路点基值电压UB(kV)支路计算电抗标么值Xjs*短路电流周期分量短路电流冲击值ich(KA)标么值I″*有名I″(KA)0秒1100.2242.9862.2697.6140.6秒2.0761.3591.2秒2.0071.29各电压等级的短路热效应表短路热效应35kV（0.1s）110kV（0.1s）10kV（0.6s）13 §4导体和电器的选择设计导体和电器设备的选择，必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。（一）选择的一般原则：1.应满足正常运行、检查、短路和过电压情况下的要求、并考虑远景发展的需要；2.应按当地的环境条件校核；3.应力求技术的先进和经济合理；4.选择导体时应该尽量减少品种；5.扩建工程应尽量使新老电器型号一致；6.选用的新产品，均应具有可靠的实验资料，并经正式的鉴定合格。（二）设备选择及校验项目：（相关计算见计算书）1.设备选择：A)、母线及绝缘子选择35kV110kV10kV母线铜型管母1570铝绞线300矩形铝母线63×10绝缘子zsw-35/4ZS-110/4ZA-10YB)、断路器的选择35kV断路器型号额定电压额定电流额定开断电流动稳定电流3s热稳定电流SW2-35I35kV1600A40kA100kA40kA110kV断路器13 型号电压额定电流额定开断电流极限通过电流3s热稳定电流OFPI-110110kV1250A31.5kA8031.5kA10kV断路器型号电压额定电流额定开断电流极限通过电流3s热稳定电流LN-1010kV1250A25kA80kA25kAC)、隔壁开关的35kV隔离开关型号额定电压额定电流极限通过电流4s热稳定电流GN2-35T35kV1000A50KA21KA110V隔离开关型号电压额定电流极限通过电流4s热稳定电流GW4-110D110kV1000A80kA21.5kA10kV隔离开关型号额定电压额定电流极限通过电流10s热稳定电流GW6-10T10kV1000A75kA30kAD)、电流互感器的选择35kV电流互感器13 型号额定电压额定电流准确级次1s热稳定倍数动稳定倍数LZZW--3535kV（4*300）/5A0.2-5P2138110kV电流互感器型号额定电压额定电流准确级次1s热稳定倍数动稳定倍数LCWD2--110110kV（2*400）/5A0.2-5P7513010kV电流互感器型号额定电压额定电流准确级次1s热稳定倍数动稳定倍数LAJ--1010kV800/5A0.2-5P5090LBJ--10(出线侧）10kV800/5A0.2-5P5090E)、电压互感器的选择型号额定电压（kV）二次额定容量（VA）最大容量（VA）重量(kg)一次绕组二次绕组辅助绕组0.5级1级3级JSJW-100.1/3120200480960190JCC2-1100.1/3--50010002000350JCC2-350.1--3506301570220§5电气设备的配置断路器配置单位元（台）电压等级线路断路器变电站断路器1010335431102313 隔离开关配置单位元（组）电压等级线路断路器变电站断路器10103354311023电流互感器配置单位元（台/组）电压等级线路断路器变电站断路器1010台/3组3台/4组352台/4组3台/4组1104台/4组3/台4组注：10kV线路出线采用A、C相配置电流互感器，在B相出线出家一台零序电流互感器；在两台主变的基地刀出分别加设一台零序电流互感器。电压互感器配置单位元（台/组）电压等级线路断路器变电站断路器1010台/2组2台/4组354台/2组2台/4组1102台/2组2/台4组§6主接线的设计（见计算书和CAD制图）§7微机保护各个电气设备配置保护如下表：电气设备保护配置主变A、差动保护B、过电流保护或复合电流闭锁（方向）保护C、零序过电流保护D、接地短路后备保护E、非电量保护：轻瓦斯保护、重瓦斯保护、温度升高保护、温度过高保护13 母线A、电流差动保护B、电流速断保护C、低频保护D、断路器失灵保护110kV线路A、距离保护（接地距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段；相间距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段）B、零序保护（零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段）C、过流保护D、自动重合闸35kV线路A、纵联电流差动保护B、距离保护（接地距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段；相间距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段）C、过电流保护D、电流、电压速断保护电气设备保护配置10kV线路A过流（Ⅰ段：电流速断保护，Ⅱ段：时限过电流保护）保护B绝缘监察C自动重合闸§8微机保护的选择经过查阅资料，与老师同学讨论后，从南瑞、四方、许昌灯多家知名品牌中选择微机保护，本次拟用南瑞的保护方案。选择初步选择南瑞微机保护装置如下，视具体情况而定，有不足者另行选择。保护类型型号主变RCS-978GE型变压器保护装置110kV线路PCS-941系列高压输电线路保护装置35kV线路PCS-941A系列高压输电线路保护装置10kV吸纳路RCS-9623馈线保护测控装置母线RCS-915AB型母线保护装置综合自动化RCS-9700系列变电站自动化系统结束语本次设计在老师与同学帮助下，经过大家多次的讨论并修改，最终初步形成了本计算书。我们根据任务书上所给的系统与线路以及所有负荷的参数进行了分析、整定、计算、以及整理，然后根据计算结果确定了220kV胡明变电站主变压器的容量和型号，再通过查阅了大量的资料以及经过技术和经济比较，最终确定了220KV、110KV、10KV胡明变电站的主接线方式采用方案三：220kV：双母线13 110kV：单母线分段10kV：单母线分段。其次，我们为设备的选择进行了最大值的短路计算，再根据所算的数据选择了相应的电气设备和导体。变电所设计是一个思维创造与运用的过程，在这个过程中，我们做到了学以致用，使设计思维在设计中得到锻炼和发展。通过查阅了相关资料，能结合自己的思路去设计。虽然有许多地方是不懂的，但在老师的指导与帮助和与同学讨论和帮助下得以解决。在设计期间，我们都自己动手查阅了许多的资料，一方面，充分地检验自己的设计能力，丰富了自己在电气设计特别是变电所设计方面的知识，为自己将来从事该专业打下了坚实的基础；另一方面，使我们体会到搞设计或科研需要具备严谨求实、一丝不苟和勇于献身的精神。这次的设计，我们最大的收获就是学到了变电所的设计步骤与方法，还学会了如何使用资料。由于所学知识和时间的有限，加上缺乏实践经验，在设计过程中难免会出现错误，敬请老师的批评指正，也请读者谅解！在设计期间，指导老师给了我们悉心的指导，同学们也做到了相互帮助，因此我们解决了很多技术困难，使我们能顺利完成设计任务，在此表示衷心的感谢！参考文献1陈光会王敏.《电力系统基础》.北京：中国水利水电出版社，20042李丽娇齐云娇《.发电厂变电所电气设备》.北京：中国电力出版社，20053王士政.《电力类专题课程设计与毕业设计指导教程》.北京：中国水利水电出版社，20074《发电厂变电所电气一次部分设计指导数据》：广西水利电力职业技术学院，电力工程系，2011.35魏涤非戴源生《电机技术》北京：中国水利水电出版社，2004.86.郭光荣李斌《电力系统继电保护》北京：高等教育出版社，2006.77.继电保护技术规程GB14285-20068.互联网搜13'