毕业论文110kV 变电站.doc

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1、上海电力学院函授学院(济南站Page: 1)毕 业 论 文 题 目 110kV变电站 姓 名 专 业 99电力系统自动化 导师姓名 韦钢 吴钦防绪 论 在华北电院各位老师的悉心指导和帮助下，我经过三年的系统学习，完成了大学本科阶段的学习任务，这次毕业设计既是对所学知识的综合检验，也是在校期间交给老师的最后一份答卷。本次毕业设计的题目是110kV变电站，之所以选择这个课题，因为我现在是电力职工，以前曾从事变电运行工作，因系统内的工作分工太细，故对其他专业缺乏系统的了解，为了较全面的掌握设备知识，学以制用，我决定设计110kV的变电站。 因为第一次接受整个变电站的设计任务，工作一时无从入手，在导师

2、的指导下，我先阅读了一些变电运行和变电检修的书籍并借阅了专业设计手册，从大方面开始，不懂就虚心请教，设计工作逐渐步入正规。经过几个月的努力，毕业设计工作已经全部完成。 由于个人能力有限，设计中的不当之处请各位老师指正。 电自2003（本） 2006年5月摘 要关键词:设计、变电站、主接线、短路 本次毕业设计的题目是110kV变电站设计,设计内容主要包括变电站的一次系统及部分二次系统，具体内容包括： 一、电气主接线设计（110kV、35kV、10kV）；二、电气设备选择及短路电流计算；三、配电装置设计；四、防雷保护与接地的设计；五、保护配置及自动装置配置；基 本 资 料 随着经济改革的不断深化，

3、乡镇企业高速发展，M县的电力负荷需求量大大增加，本县原有的容量为220000KVA的110kV降压变电所已无扩建的余地。地区供电局根据实际需要，报请省电力公司批准同意，在该县的C开发区新建第二个降压变电所。该县原有的供电情况：该县城位于县境稍偏北的位置，原有的220000KVA、110kVD变电所由县城80km的W市H区域变电所单回路供电，D变电所位于县城西南郊。县城的郊区有容量为3000KW的燃煤电厂，现正常运行。新建变电所位于县境偏南的C开发区，离县城约25km，新建变电所称为C开发区110kV变电所，由距其60km的L变电所供电。L变电所和H区域变电所属同一系统。D变电所和C开发区变电所

4、之间有110kV联络线，但按调度要求不作闭环运行。可断开H区域变电所至D变电所的线路，或D变电所与C开发区变电所的联络线，或C开发区变电所至L变电所的线路。变电所所址选择在C开发区西南2km，110kV线路由西侧进线，35kV线路向北出线，10kV馈线向东出线。出线走廊充裕，所址平坦，无洪水之患，距公路较近，交通便利，附近无污染。气象资料：年最高温度38.6，所平均气温20,年最低温度17.9，最热月平均温度30，冻土深度:0.5m,导线覆冰厚度5mm，-5,最低月平均气温-8,海拔250m,最多风向西北、西南，地耐力2kg/cm2 ,地震级6级以下,地壤电阻率1.0104.cm。表1：待设计

5、变电站负荷情况 单位：KW10KV第一期第二期35KV第一期第二期农1线10001500L庄线20003000农2线10002000M村线20002500机加工厂10001500P镇线20003500水泥厂10003000F寨线20003000农3线10001500备用镇中线10002000镇北线10003000远期规模：主变压器2X50MVA，110kV进线2回，35kV出线6回，10kV出线8回。无功补偿容量是2X5000KVar。本期规模：主变压器2X50MVA，110kV进线2回，35kV出线4回，10kV出线7回，无功补偿容量是2X 5000KVar。变电站户外布置，将110kV配电

6、装置、变压器置于户外，35kV、10kV配电装置置于综合楼内。本站位于M县C开发区西南2km。变电站的主要内容列表如下：项目110kV主接线内桥接线35kV主接线单母线分段10kV主接线单母线分段主变压器三相三线圈有载调压变压器户外安装110kV设备敞开式布置35kV设备六氟化硫开关柜，户内安装10kV设备中置式真空开关柜，户内安装值班方式无人值班控制方式微机监控目 录1. 变电站部分设计1.1 电气主接线设计1.2 电气设备选择及短路电流的计算1.3 配电装置设计1.4 防雷保护及接地装置1.5 保护及自动装置配置 第一章 变电所部分设计1.1电气主接线设计1.1.1 本变电所在系统中的地位

7、、作用等的分析 随着本所为地区重要变电所，主要以供电为主，下设若干变电站，对该地区的工农业发展有重要意义，所带负荷有工业负荷（包括一类负荷、二类负荷）、农业负荷，随季节变化亦有一、二类负荷及居民生活用电，因此，变电所应具有较好的可靠性，该所距公路较近，交通运输较为方便。1.1.2 主接线设计的基本要求：根据电力工程设计手册中对电气主结线的基本要求有：1 满足对用户供电必要的可靠性和电能质量的要求；2 结线简单、清晰、操作方便；3 必要的运行灵活性和检修方便；4 投资少，运行费用低；5 具有扩建的可能性。1.1.3 电气主结线论证主接线设计的基本要求：根据电力工程设计手册中对电气主结线的基本要求

8、有：1、 满足对用户供电必要的可靠性和电能质量的要求；2、 结线简单、清晰、操作方便；3、 必要的运行灵活性和检修方便；4、 投资少，运行费用低；5、 具有扩建的可能性。1.1.4 电气主接线1.1.4.1主变压器： 型号如下：SSZ10-50000/110 1108x1.25%/38.52x2.5%/10.5kV 接线组别：YN, Yn0,d11 100/100/100 短路阻抗: U1-2=10.5% U1-3=17% U2-3=6.5% 冷却方式：ONAF 1.1.4.2110kV部分电气主接线110kV主接线采用内桥接线。110kV线路2回，2条主变进线、桥间隔、母线设备间隔共7个间隔

9、。1.1.4.335kV部分电气主接线35kV采用单母线分段接线，进线柜2面，出线柜4面，母线设备柜2面，分段隔离柜1面，分段开关柜1面。1.1.4.410kV部分电气主接线 10kV采用单母线分段接线，进线柜2面，出线柜7面，母线设备柜2面，分段隔离柜1面，分段开关柜1面，接地变及电容器出线柜各2面。1.1.4.5接地变、消弧线圈： 经估算10kV单相接地电容电流超过30A，因而应在10kV中性点上装设消弧线圈以补偿电容电流，由于主变压器10kV为三角形接线，无法接消弧线圈，因而在消弧线圈前配置了接地变压器，接地变一次侧有中性点引出可供接消弧线圈使用，二次侧引出作为所用变压器使用。 按10k

10、V单相接地电容电流的估算结果，消弧线圈的容量应选900kVA，接地变容量应选1000kVA，其中接地变二次容量为100kVA。消弧线圈电流调节范围为20-150A。1.1.4.6无功补偿装置: 按主变容量的10%补偿，补偿容量每段母线5000KVar。电容器为集合式分组电容器。每组容量为2500 kVar，共二组。可实现不停电调容。每组电容器均配有进口交流接触器实现投切。1.2电气设备选择及短路电流计算1.2.1电气设备选择 1.2.1.1主变压器主变压器为三卷风冷有载调压节能型变压器，额定容量50MVA，电压比为1108x1.25%/38.5/10.5kV，容量比为100/100/100。1

11、.2.1.2其它设备选择 本所所址处污秽等级为级。户外设备全部选用防污型产品，户内设备按户内选择。110kV断路器选用合资厂SF6弹簧机构断路器。35kV设备选用手车式开关柜。配合资厂六氟化硫断路器。10kV设备选用中置式真空开关柜，配合资厂真空断路器。直流系统选用高频开关电力操作电源系统和阀控式铅酸密封蓄电池。接地变压器选用干式设备。电容器选用集合式分组电容器。采用微机监控和微机保护。主要设备的规格详见 “主要设备规范表”。1.2.2、短路电流计算1.3配电装置的设计 配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是按主接线的要求，由开关设备、保护和测量电器、母线装置和必要的辅助设备构成，用来接

12、受和分配电能。 配电装置按其设备装置地点不同，可分为屋内式和屋外配电装置，按其组装方式又可分为装配式配电装置和成套配电装置。 按电气设计手册规定，变电所的配电装置选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定，在确定配电装置型式时，必须满足下列四点要求：1、节约用地。2、运行安全和操作巡视方便。3、便于检修和安装。4、节约三材，降低造价。 综上所述， 110kV采用屋外配电装置，10kV、35kV采用屋内配电装置。1.3.1 电气总布置1.3.1.1110kV进线方向 110kV进线在所区西侧，为架空进线。 1.3.1.2总平面

13、布置根据所址所处地理位置110kV由西侧进线，因此110kV配电装置布置在所区的西侧。主变压器布置在中间，综合楼布置在所区东侧。所内设有环形道路，大门朝东开。变电站南北长：82米, 东西宽：62.1米，占地面积为5092.2平方米，约7.65亩。 1.3.1.2.1综合楼 35kV、10kV配电装置全部户内安装。综合楼一层建筑。长46.65米，宽12.5米。设有35kV开关室、10kV开关室、主控室、电容器室、接地变室、资料室、工具间、备用间。35kV、10kV出线采用电缆出线，因此设电缆隧道。整个综合楼建筑面积为597.4平方米。 1.3.1.2.2主变压器 主变压器户外安装，紧靠综合楼西侧

14、布置，变压器中心线距综合楼6米，距环行道中心线9米。综合楼外墙靠变压器处做成防火墙。 110kV配电装置通过导线与主变高压套管连接， 35kV配电装置通过电缆与主变连接，10kV配电装置通过母线桥与主变连接。该种连接方式简洁、明了，节省投资。1.4 防雷保护与接地系统雷电引起的过电压将会对电器设备和变电所的建筑物产生严重的危害。防雷保护一般采用避雷针、避雷线防直击雷，且用避雷器防止雷电波侵入和感应过电压。1.4.1防雷 设独立避雷针及架构避雷针做为直击雷保护，设专用引线作为避雷引下线，不得以结构钢筋替代。 110kV进线、35kV母线、10kV母线均装有氧化锌避雷器作为雷电侵入波的过电压保护。

15、1.4.2接地 本变电站接地电阻按0.5欧姆控制。变电所周围及主体工程基础下，敷设水平接地带及垂直接地极，形成室外接地网。在变电所内各层及各房间内敷设水平接地环形网、各层环形网互相连接并与室外网连成一体形成总接地网。微机监控及微机保护将敷设单独的铜接地环网，然后与主接地网一点联接。1.5保护及自动装置的配置 总的原则:按无人值守设计,保护全部采用微机保护，能实现故障录波及事件记录，监控部分采用综合自动化，分层分布式结构，双通信网，双总控单元，开放式系统设计，完整提供汉化保护信息功能及录波分析。主变保护及控制单元组屏安装在主控室，35kV、10kV出线采用保护测控一体化装置，安装在对应的开关柜内

16、，保护信息应采用汉字提示，实现四遥功能。站内设后台机用于当地监控。1.5.1保护及自动装置1、主变主保护配置 纵联差动保护：瞬时出口跳各侧断路器，发动作信号，并闭锁桥内备投。 重瓦斯保护：瞬时出口跳各侧断路器，发动作信号，并闭锁桥内备投。有载调压重瓦斯：瞬时出口跳各侧断路器，发动作信号，并闭锁内桥备投。2、主变后备保护配置(1)、110kV复合电压闭锁过流保护,取三侧电压，任一侧复合电压动作均启动过流保护。跳闸方式为：I段定值一段时限全跳主变，发动作信号。(2)、110kV零序过电流保护,电流取自变压器高压侧中性点CT，电压取自高压母线PT的开口三角。装设两段零序过流保护，共设三个时限：I段时

17、限：零序过流I段动作跳110kV分段断路器。II段时限：零序过压动作切除不接地变压器。III段时限：零序过流II段动作切除接地变压器。 (3)、35kV复合电压闭锁过流保护,取本侧电压及电流：I段时限跳本侧分段断路器，发动作信号。 II段时限跳本侧断路器，发动作信号，闭锁35kV分段备投 。(4)、35kV时限速断保护取本侧电流：I段时限跳本侧分段断路器，发动作信号。 II段时限跳本侧断路器，发动作信号，闭锁35kV分段备投 。(5)、10kV复合电压闭锁过流保护取本侧电压及电流：I段时限跳本侧分段断路器，发动作信号。 II段时限跳本侧断路器，发动作信号，闭锁10kV分段备投 。(6)、10k

18、V时限速断保护取本侧电流：I段时限跳本侧分段断路器，发动作信号。 II段时限跳本侧断路器，发动作信号，闭锁10kV分段备投 。（7）、三侧后备保护均应具备故障录波功能。3、 主变告警保护 (1)、三侧过负荷，发过负荷动作信号，显示并打印 (2)、三侧CT、PT断线，发CT、PT断线动作信号，显示及打印 (3)、变压器过负荷应启动风扇，闭锁有载分接开关。 4、 主变非电量保护 本体及有载调压重瓦斯：瞬时启动总出口跳各侧断路器，发动作信号。 本体及有载调压轻瓦斯：发动作信号。压力释放：发预告信号。 通风故障：发预告信号。 油温、绕组温度高：发预告信号。 油位异常：发预告信号。5、 主变三侧断路器操

19、作箱 操作电源：直流220kV。 各操作箱应具有跳合闸闭锁继电器。6、 35kV线路保护： 速断、时限速断、方向过流、电压闭锁元件、重合闸及后加速、零序过流、故障录波。7、 35kV分段保护： 速断、时限速断、过流，动作闭锁两主变备投，不动作本开关。8、 10kV线路保护： 速断、时限速断、过流、重合闸及后加速、零序过流、故障录波。9、 10kV分段 ： 速断、时限速断、过流，动作闭锁两主变备投，不动作本开关。10、 备用电源自投装置： (1).110kV备投： 一条线路主供，另一条线路备投；当主供线路失压造成110kV二段母线失压,检备用线路PT有压时投入；两条线路可互投。 (2).110k

20、V桥开关备投： 两条线路各供一台主变，桥开关备投。当其中一段母线失压，检另一段母线有压时，桥开关投入；主变保护动作时闭锁桥备投。 (3).35kV分段备投： 两台主变各带一段35kV母线，当其中一段母线失压，检另一段母线有压时，35kV分段开关投入；35kV复合电压闭锁过流保护II段及35kV时限速断保护II段动作时闭锁分段备投。(4).10kV分段备投： 两台主变各带一段10kV母线，当其中一段母线失压，检另一段母线有压时，10kV分段开关投入；10kV复合电压闭锁过流保护II段及10kV时限速断保护II段动作时闭锁分段备投。（5）.变压器备投： 一台变压器带两段35kV和10kV母线,另一

21、台变压器备投；当两段35kV和10kV母线失压，检备用变压器进线线路侧有压时投入备用变压器的高、中、低侧开关。35kV和10kV分段保护动作闭锁变压器备投。 11、 110kV,35kV,10kV电压并列装置12、无功综控：可监视两台变压器和两组电容器，实现电压无功自动调节，并配有检测主变滑档执行急停的功能。13、设独立的低周低压减载屏。 1.5.2监控装置功能： 、装置功能： (1).模拟量、开关量、脉冲量的采集处理和数据传送； (2). 遥控命令的执行； (3). 事件顺序记录和传送； (4). 与调度自动化系统，MIS系统接口。 (5). 监控装置全部采用直流电源。 (6). 通道监视和

22、切换 (7). 远动接口需保留数字口及模拟口各两个，具有与光纤网络的接口。远动通讯规约应符合用户要求。 (8). 预留监控系统与保护，电能表，直流系统，消弧线圈调谐系统的通讯接口，并支持多通道，多规约，并有远方诊断功能。 (9). 完善的当地功能，站内设20”平面直角彩显作为后台机，用于监视站内运行状况及对站内设备进行控制。 (10).自动统计母线电压合格率，进线力率，母线电量不平衡率。电度量自动集中抄表。 (11).保护定值显示及修改，保护运行状态监视，动作信息、自检信息、故障录波波形及事件记录。历史数据可保持三年。 2 、远动信息： (1). 遥测（交流采样） (a).110kV线路三相电

23、流，有功、无功电度，有功、无功功率，功率因数； (b).35kV出线一相电流，有功、无功电度 ,有功、无功功率，功率因数； (c).10kV线路，接地变及电容器出线一相电流，有功、无功电度 ,有功、无功功率，功率因数； (d).变压器三侧有功、无功电度，有功、无功功率及三相电流； (e).110kV分段三相电流；35kV, 10kV分段一相电流； (f).110kV, 35kV,10kV各段母线线电压及相电压； (g).直流母线电压；主变油温；站用交流母线电压。 (2).遥信：（采用二级隔离,直流220V,预留遥信量300个） (a).事故总信号；预告总信号； (b).事故及预告信号； (c)

24、.所有断路器和110kV隔离开关的位置信号； (d).110kV配电装置及变压器的所有非电量信号； (e).35kV,10kV断路器机构的弹簧未储能信号及非电量信号； (f). 直流电源的过压、欠压、接地等信号，所用电失压信号； (g). 有载调压开关及消弧线圈调谐开关档位信号。 (3).遥控： (a).所有断路器的跳、合操作； (b).三台变压器的有载调压； (c).110kV进线侧隔离开关； (d).主变中性点隔离开关；(e).消弧线圈档位控制；(f).远方信号复归。致 谢 毕业设计在整个大学期间的学习过程中，是一个非常重要的环节，我在本次设计中受益匪浅，重温了所学的基础知识，提高了运算能

25、力，进一步熟悉了变电站设备和电网的安全运行原则，它不仅综合检验了在校期间的学习成果，而且提高了我综合运用所学知识的能力，对今后的实践工作具有重要的意义。同时，我也发现了很多缺陷和不足，还有一些遗留问题，我将在今后继续学习，不断提高。 这次毕业设计的过程中，得到了我的导师上海电院的韦钢老师和山东省电力局吴钦防工程师的悉心指导和帮助，他们渊博的知识和严谨的治学态度给我巨大的影响和帮助。在毕业论文即将完稿之际，向导师表示衷心的敬意和感谢，向99年2002年的函授老师表示深深的谢意。 电自九九（本） DZ699025 2002 年2月主要参考资料（文献）：电力工程电气设计手册（1、2册）电力工程电工手册（1、2、3册）高电压技术（南工）发电厂电气部分（华中）发电厂及变电所的二次接线（华北电力）变电所设计技术规范电气测量仪表装置设计技术规程高压配电装置设计技术规程产品样本（沈阳）设备参数（西安）电力职工基础变电检修部分（电力部）电力职工基础变电运行部分（电力部）