电力系统分析课程设计

电力系统分析课程报告

题目：110KV变电站设计

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摘要 (1)

1. 变电站发展的历史与现状 (2)

1.2 设计背景 (3)

2.变电站负荷计算和无功补偿的计算 (4)

2.1 变电站的负荷计算 (4)

2.2 无功补偿的目的 (5)

3.元件的选择 (7)

3.1变压器的选择 (7)

3.2高压断路器的选择 (8)

3.3高压隔离开关的选择 (9)

3.4配电设备及保护设备的选择 (10)

4. 主接线的方案与分析 (16)

4.1 单母线 (16)

4.2单母线分段接线 (16)

4.3 电气主接线的确定 (16)

5.短路电流的计算 (17)

5.1短路计算 (18)

6变电站二次回路方案的确定 (20)

6.1 二次回路的定义和分类 (20)

6.2 二次回路的操作电源 (21)

6.3电气测量仪表及测量回路 (21)

7. 总结 (23)

附录 (25)

110KV变电站设计

摘要

随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。

变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。

110KV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电站高低压电气设备，为变电站平面及剖面图提供依据。本变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定（2）负荷分析（3）短路电流的计算（4）高低压配电系统设计与系统接线方案选择。

随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。

关键词：变电站、负荷、输电系统、配电系统

1. 变电站发展的历史与现状

1.1 概况

变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用，如果仍然依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主，将无法满足现代电力系统管理模式的需求；而且随着社会经济的发展，依赖高质量和高可靠性的电能供应。建国以来，我国的电力事业已经获得了长足的发展。随着电网规模的不断扩大、电力分配的日益复杂和用户对电能的质量的要求进一不提高，电网自动化就显得极为重要；近年来我国计算机和通信技术的发展及自动化技术的成熟，发展配电网调度与管理自动化以具备了条件。变电站在配电网中的地位十分重要，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。因此，变电站自动化既是实现自动化的重要基础之一，也是满足现代化供用电的实时，可靠，安全，经济运行管理的需要，更是电力系统自动化EMS和DMS的基础。

变电站综合自动化是将变电站二次设备（包括控制、信号、测量、保护、自动装置及远动装置等）利用计算机技术和现代通信技术，经过功能组合和优化设计，对变电站执行自动监视、测量、控制和调节的一种综合性的自动化系统。它是变电站的一

种现代化技术装备，是自动化和计算机、通信技术在变电站领域的综合应用，它可以收集较齐全的数据和信息。它具有功能综合化、，设备、操作、监视微机化，结构分布分层化，通信网络光缆化及运输管理智能化等特征。变电站的综合自动化为变电站小型化、智能化、扩大监视围及变电站的安全、可靠、优质、经济地运行提供了现代化手段和基础保证。

1.2 设计背景

本地区的供电系统是主要由水电供电，即使在最枯的月份，系统供电也能满足本地区的负荷需要。

建站模式：

（1）变电站类型：110kv变电工程

（2）主变台数：两台

（3）电压等级：110kv、35kv、10kv

（4）出线回数和传输容量

110kv出线4回：

本变-----A 地13000kw 5.5km LGJ—120

本变-----系统13000kw 70km LGJ—120

本变-----B 地13000kw 30km LGJ—120

备用一回

35kv出线6回：

本变-----A 地5000kw 5.5km LGJ—95

本变-----C 地5000kw 10km LGJ—95

本变-----D 地10000kw 12km LGJ—95（两回）

备用两回

10kv 出线10回：

本变-----E 地 2500kw 5.5km LGJ —95

本变-----F 地 2000kw 70km LGJ —95（两回）

本变-----G 地 2000kw 30km LGJ —95

本变-----H 地 2500kw 5.5km LGJ —95

本变-----I 地 1500kw 70km LGJ —95

本变-----J 地 1500kw 30km LGJ —95

备用三回

（5）站用电

站用电计算功率为98kw 。

（6）无功补偿

配置2台容量为4.8Mvar 并联电容器组。

（7 环境条件

站址在城郊，此地地势平坦，海拔500m ，站址标高高于50年一遇洪水水位和历史最高涝水位。平均温度为25℃，最高气温为39℃，最低气温为零下10℃。土壤电阻率50Ω·m ，交通方便，水源充足。

短路阻抗

系统作无穷大电源考虑：。max min 0.05,0.1X X ==

2.变电站负荷计算和无功补偿的计算

2.1 变电站的负荷计算

各组负荷的计算：

（1）110KV 出线的负荷计算

1.有功功率 P=ΣP=13000?3=39000 KW

2.无功功率 Q=P ?tg Ф=39000?0.62=24180 KVAR

3.视在功率 S==45888 KVA

(2)35kv 出线负荷计算：

1.有功功率 P=ΣP=5000?2+10000?2=30000 KW

2.无功功率 Q=P ?tg Ф=30000?0.62=18600 KVR

3.视在功率 S=22P Q +=35298 KVA

(3)10KV 出线负荷计算

1.有功功率 P=ΣP=2500?2+2000?2+1500?2=12000 KW

2.无功功率 Q=P ?tg Ф=12000?0.62=7440 KVR

3.视在功率 S==22P Q +=14120 KVA

式中：ΣP ：每组设备容量之和，单位为KW ；Cos Ф=0.85，:功率因数。

（4）总负荷的计算：

1.有功功率 P Σ=ΣP=39000+30000+12000+98=81098 KW

2.无功功率 Q Σ= ΣQ=24180+18600+7440=50220 KVAR

3.视在功率 S Σ=∑∑+22Q P =95388 KVA

2.2 无功补偿的目的

电力系统中的无功功率就是要使系统中无功电源所发出的无功功率与系统的无功负荷及网络中的无功损耗相平衡;按系统供电负荷的功率因数达到0.95考虑无功功率

平衡。无功补偿的目的是系统功率因数低，降低了发电机和变压器的出力，增加了输电线路的损耗和电压损失，这一些原因是电力系统基本的常识，在这里不多作特别的说明。电力系统要求用户的功率因数不低于0.9（本次设计要求功率因为为0.95以上），因此，必须采取措施提高系统功率因数。目前提高功率因数的常用的办法是装设电容器补偿无功。

(1) 无功补偿的计算

1.计算考虑主变损耗后的自然因数CosФ1：

P1=PΣ+ΔPb

Q1=QΣ+ΔQb

CosФ1= P1 /

O P+

2.取定补偿以后的功率因数：CosФ2为0.95：

3.计算补偿电容器的容量：

Qc=K1PΣ?(tgФ1+ tgФ2)

式中：K1=0.8～0.9

4.计算补偿电容器的个数：Nc=Qc / qc

式中：qc单个电容器的容量，单位kavr。

按照3的整数倍取定补偿器的个数Nc s，然后计算出实际的补偿容量：Qc s = Nc s ?qc

5.计算补偿以后实际的功率因数，补偿后实际的功率因数大于0.9为合理

CosФ2= PΣ /

2 2)

(

P+

10KV：COSφ1≥0.9

∴选COSφ1=0.9来考虑：P=81098 KW