110kv区域变电所电气部分初设说明书(修改意见)

毕业设计论文系（院）电气工程及自动化专业毕业设计（论文）题目某110KV区域变电所电气部分初步设计学生姓名班级学号指导教师摘要本论文设计了一个升压变电站,主要用于丰水季节区域小水电电力外送主网。此变电站有三个电压等级高压侧电压为110KV,远期有二回出线；中压侧电压为35KV,远期有八回出线；低压侧电压为10KV,远期有十四回出线。同时对于变电站内的主设备进行合理的选型。本设计选择两台SFSZL31500/110主变压器，其他设备如站用变，断路器，隔离开关，电流互感器，高压熔断器，电压互感器和继电保护装置等等也按照具体要求进行选型、设计和配置，力求做到运行可靠，操作简单、方便，经济合理，具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性。使其更加贴合实际，更具现实意义。修改意见1、电压单位KV电流单位KA容量单位KVA或MVA，文中要全部改正；2、每一章要另起一页；3、所有公式要有编号，且用公式编辑器编写；4、每一种主接线方案，在文中绘出主接线和主要设备（编号），便于比较；5、装设SF6开关，可以不用旁路（开关可靠，检修周期较长）；6、计算过程仔细检查，有些计算错误，7、主接线图，由于没装CAD，无法打开，请参照相关设计手册要求绘制；8、保护设计过于简单；9、加保护展开图；10、告诉学员，避免雷同（要上交学校存档），这是最大的问题，否则自找麻烦；11、每人用硬皮封面做1份设计说明书，A2图纸的打印一套，答辩时给老师，自己留一份草稿。关键字变电站设计目录第一章电气主接线的设计111原始资料分析112主结线的设计113主变压器的选择5第二章短路电流计算6第三章电气设备的选择931断路器的选择1032隔离开关的选择1533电流互感器的选择2034电压互感器的选择2435熔断器的选择2536避雷器的选择26第四章导体、电缆的选择2641母线导体选择2642电缆选择29第五章继电保护装置30第六章配电装置31第七章所用电系统33第八章结束语34第一章电气主接线的设计一、原始资料分析本设计的变电站主要用于丰水季节区域小水电电力外送主网，小部分就地消化，为升压变电站,有三个电压等级高压侧电压为110KV,终期为二回出线，本期建设一回；中压侧电压为35KV,终期有八回出线，本期建设六回；低压侧电压为10KV,终期有十四回出线,本期建设七回。从以上资料可知本变电站是作为一个升压变电站。二、主接线的设计电气主接线得设计原则，应根据变电所在电力系统中得地位，负荷性质，出线回路数，设备特点，周围环境及变电所得规划容量等条件和具体情况，并满足供电可靠性，运行灵活，操作方便，节约投资和便于扩建等要求。具体如下1、变电所的高压侧接线，根据技术设计规程应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式。2、在35KV配电装置中，当线路为3回及以上时，根据规程一般采用单母线或单母线分段接线。3、在10KV配电装置中，当线路在6回及以上时，根据规程一般采用单母线分段接线方式。4、如果线路不允许停电检修，则应增设相应的旁路设施。待设变电所可考虑以下几个方案，并进行经济和技术比较。方案1采用单母线接线（各种方案，绘出主接线图）其优缺点1线简单、清晰，操作方便。（字体）2可靠性、灵活性差。母线检修时，必须全停。3单母线便于过渡为双母线接线。4易于扩建，利于以后规划。方案2采用单母线分段带旁路接线其优缺点1对重要用户可采用从不同母线分段引出双回线供电电源。2母线发生故障或检修时，仅断开该段电源和变压器，非故障段仍可继续工作，但需限制一部分用户的供电。3单母线分段任一回路断路器检修时，该回路必须停止工作。4单母线分段便于过渡为双母线接线。5采用的开关、刀闸较多，某一开关检修时，对有穿越电流的环网线路有影响。6开关检修时，可用旁路代路运行，无需停电。7易于扩建，利于以后规划。方案3采用内桥接线其优缺点1两台断路器1DL和2DL接在电源出线上，线路的切除和投入是比较方便。2当线路发生故障时，仅故障线路的断路器断开，其它回路仍可继续工作。3当变压器故障时，如变压器1B故障，与变压器1B连接的两台断路器1DL和3DL都将断开，当切除和投入变压器时，操作也比较复杂。4较容易影响有穿越功率的环网系统，内桥接线适用于故障较多的长线路，且变压器不需要经常切换运行方式的变电所。方案4采用外桥接线其优缺点1当变压器发生故障或运行中需要切除时，只断开本回路的断路器即可。2当线路故障时，例如引出线1X故障，断路器1DL和3DL都将断开，因而变压器1B也被切除。3桥接线适用于线路较短、变压器按经济运行需要经常切换且有穿越性功率经过的变电所。以上四个方案所需110KV断路器和隔离开关数量方案比较单母线接线单母线分段接线带旁路内桥式接线外桥式接线断路器台数4533隔离开关组数81686经以上四种方案的分析比较方案1（单母线接线）使用设备较少、节省投资，接线简单、清晰，操作方便。且容易进行扩建，对供电可靠性要求不高宜采用此种方案。方案2（单母线分段带旁路）使用设备多，不经济，但当任一回路的断路器检修时，变电站无需停电，对有重要负荷的地方有重要意义。方案3（内桥式接线）虽然所用设备少、节省投资，但以后扩建最终发展为单母线分段或双母线接线方式，且继电保护装置整定有点复杂。方案4（外桥式接线）虽然具有使用设备最少，且装置简单清晰和建造费用低等优点。但变压器随经济运行的要求需经常切换，当电网有穿越功率流经本站时比较适宜。由于本变电站主要为小水电外送，没有一、二类负荷且近期一回110KV出线，因此考虑单母线接线方式，节省投资。35KV主接线设计35KV共有8回出线，根据电力系统课程设计及毕业设计参考资料，35KV出线有8回及以上时，宜采用双母线，单母分段或者双母线带旁路接线方。比较以上三种接线，双母线及双母线带旁路接线，供电可靠性高，任一回路开关故障或检修，都不影响用户停电，但是倒闸操作复杂，造价高；单母线分断接线，接线简单，操作方便，便于扩建，在一定程度上也能提高供电可靠性。但是当一段母线上刀闸检修时，该段母线上全部出线都要长时停电，对于本所35KV出线无一类、二类负荷，从节省投资的角度看，采用单母线分段接线方式。10KV主接线设计对于10KV系统，出线回路数在6回及以上时，宜采用单母线分段接线。220KV及以下的变电所，供应当地负荷的610KV配电装置，由于采用了制造厂制造的成套开关柜，地区电网成环的运行检修水平迅速提高，采用单母分段接线一般均能满足运行需求。考虑本所无一、二类负荷，因此采用单母分段接线。由以上分析比较，可得变电站的主接线方案为110KV采用单母线接线方式，35KV采用单母分段接线方式，10KV采用单母分段接线方式。四种方案粗略的经济性比较由于设备选型未定，只能选定某一典型的设备的参考价格进行计算，同时忽略一些投资比较小的，还有投资相对固定的，诸如基建，直流系统，控制系统及其他设备。第一种方案110KV单母线分段带旁路，35KV单母线分段带旁路，10KV单母线分段。110KV项目单位数量设备费安装费SF6断路器台500256000905748110KV隔离开关组160024000441053110KV电流互感器台50022000101332110KV避雷器组4006600026566110KV软母线跨30023741435KVSF6断路器35KV台1100183333905748隔离开关35KV组360056700105817电流互感器35KV台11004644570631电压互感器35KV台20040007495110KV进线断路柜台200119300371172母联隔离柜台20069900371172母线设备柜台20028500178264馈线柜台140092750371172站用变保护柜台20051000371172站用变柜空柜台20017000178264封闭母线桥三相米100050000039408第二种方案110KV单母线，35KV单母分段，10KV单母分段110KV项目单位数量设备费安装费SF6断路器台400204800724598110KV隔离开关组80012000220526110KV电流互感器台4001760081065110KV避雷器组4006600026566110KV软母线跨30023741435KVSF6断路器35KV台1100183333905748隔离开关35KV组240037800105817电流互感器35KV台9003800070631电压互感器35KV台30060007495110KV方案同第一种方案第三种方案110KV内桥接法，35KV单母分段，10KV单母分段110KV项目单位数量设备费安装费SF6断路器台300153600905748110KV隔离开关组80012000220526110KV电流互感器台30013200101332110KV避雷器组4006600019924535KV方案同第二种方案10KV方案同第一种方案第四种方案110KV外桥接法，35KV单母分段，10KV单母分段110KV项目单位数量设备费安装费SF6断路器台300153600905748110KV隔离开关组6009000165395110KV电流互感器台30013200101332110KV避雷器组4006600019924535KV设备同第二种方案10KV方案同第一种方案以上各方案投资费用计算主变的费用为226000005200000第一种方案算得其投资为52000003875123020494022566291817元第二种方案算得其投资为52000003156922767044022566194653元第三种方案算得其投资为52000002555172767044022566138029元第四种方案算得其投资为52000002555172767044022566134478元可知总投资方面四种方案相差不是很大，出于操作方便、节省投资及以后扩建的可能性，采用第二种方案三、变电站主变压器的选择根据设计任务书，本期主变选择为1台315MVA，远期2台315MVA。现状年110KV侧最大上网负荷为34343KW；远景年40669KW；现状年主变最大负荷MVAS4085310远期主变最大负荷S47850691根据容量计算，选择两台SFSZ931500/110升压变变压器选择结果及参数型号容量KVA）连接组别UEKVP0（KW）UK高中低高中高低中低SFSZ931500/110031500YN/YN/D1111081538522510538417510565第二章短路电流的计算另起一页一、选择短路电流计算点按通过电气设备的短路电流最大地点为短路计算点的原则，分别选出三个短路计算点即D1待建110KV变电所主变110KV侧D2待建110KV变电所主变35KV母线D3待建110KV变电所主变10KV母线二、列出主变的各种数据SNMVAUK12UK13UK23I0231517510565077三、变电所电抗的归算选取SB100MVA；UBUAV1、系统电抗归算按照毕业设计任务书，110KV侧电源容量为1000MVA，则系统电抗XSSB/SOC100/100001归算至本所110KV母线侧阻抗为X110032归算本所总系统电抗XXSX110010320332、变压器电抗归算5该变电所升压变压器2台315MVA，并列运行516051721331KKUU657212K0133K1825320211NBKTSX091062BTU15321033NBKTSX等效电路图四、短路电流计算1、当D1点短路时30XD1I短路电流有名值KA52130311DBDUSI冲击电流KA873521SHI9SI短路容量MV3011DBIS2、当D2点短路时605921850321TDXX652I短路电流有名值KA582371065322DBDUSI冲击电流K59681SHIA325SI短路容量MV5316102DBIS3、当D3点短路时49701582031TDXX023I短路电流有名值KA06415301233DBDUSI冲击电流KA2138064182SHI75SI短路容量MV1201033DBIS计算结果如下表短路点UNKV运行方式暂态短路电流IKA冲击电流ISHKA全电流有效值ISHKA短路容量SDMVAD1110KV最大1523872297303D235KV最大258657938961653D310KV最大1106428213167072012第三章变电所电气设备选择电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电气设备选择时必须符合国家有关经济技术政策。技术要先进，经济要合理，安全要可靠，运行要灵活，而且要符合现场的自然条件要求。所选设备正常时应能可靠工作，短路时应能承受多种短路效应。电气设备的选择应遵循以下两个原则一是按正常工作状态选择；二是按短路状态校验。按正常工作状态选择的具体条件（1）额定电压电气设备的最高允许工作电压不得低于装设回路的最高运行电压。一般220KV及以下的电气设备的最高允许工作电压为115UE。所以一般可以按照电气设备的额定电压UE不低于装设地点的电网的额定电压UEWUEUEW（2）额定电流所选电气设备的额定电流IE不得低于装设回路最大持续工作电流IMAXIEIMAX。计算回路的IMAX应该考虑回路中各种运行方式下的在持续工作电流变压器回路考虑在电压降低5时出力保持不变，所以IMAX105IET母联断路器回路一般可取变压器回路总的IMAX；出线回路应该考虑出线最大负荷情况下的IMAX。按短路状态校验的具体条件（1）热稳定校验当短路电流通过所选的电气设备时，其热效应不应该超过允许值QYQD（2）动稳定校验所选电气设备通过最大短路电流值时，不应因短路电流的电动力效应而造成变形或损坏ICHIDW一、选择设备的基本原则1、设备按照主接线形式进行配置2、按装置位置及系统正常运行情况进行选择，按短路情况进行校验3、所选择设备在系统中最恶劣运行方式下仍能可靠工作，动作。4、同类设备尽量同一型号，便于设备的维护，订货和相互备用。5、考虑近期5年发展的要求。二、断路器的选择高压断路器是主系统的重要设备之一。它的主要功能是正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备和线路接入电路或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起保护作用。断路器选择和校验的原则就是按正常工作状态选择，按短路状态校验。1、110KV断路器的选择1额定电压UE110KV2额定电流IE变电所最大长期工作电流IGMAX（考虑变压器事故过负荷的能力40）ASEG463103523MAX3根据有关资料选择LW25110/1250型断路器技术参数型号数量额定电流I（A）额定开断电流（KA）极限通过电流IGFKA4秒热稳定电流KALW25110/1250412502525254校验UE110KVUNI1250A463A额定开断电流校验110KV母线三相稳态短路电流I152KALW25110/1250断路器的额定开断电流25KA符合要求。动稳定校验110KV母线短路三相冲击电流ISH387KALW25110/1250断路器的极限通过电流IGF25KAISHIGMAX450A额定开断电流校验35KV母线三相稳态短路电流I258KALW835/1600断路器的额定开断电流25KA符合要求。动稳定校验35KV母线短路三相冲击电流ISH6579KALW835/1600断路器的极限通过电流IGF25KAISHIGMAX297A额定开断电流校验35KV母线三相稳态短路电流I258KALW835/630断路器的额定开断电流25KA符合要求。35KV母线短路三相冲击电流ISH6579KALW835/630断路器的极限通过电流IGF25KAISHIGMAX718A额定开断电流校验10KV母线三相稳态短路电流I11064KAZN1212/1000断路器的额定开断电流315KA符合要求。动稳定校验10KV母线短路三相冲击电流ISH28213KAZN1212/1000断路器的极限通过电流IGF80KAISHIGMAX173A额定开断电流校验10KV母线三相稳态短路电流I11064KAZN1212/630断路器的额定开断电流315KA符合要求。动稳定校验10KV母线短路三相冲击电流ISH28213KAZN1212/630断路器的极限通过电流IGF80KAISH变电所最大长期工作电流IGMAX（考虑变压器事故过负荷的能力40）ASIEG463103523MAX3根据有关资料选择GW4110/1250型隔离开关技术参数型号数量额定电流I（A）极限通过电流IGFKA4秒热稳定电流KAGW4110/125010125025254校验UE110KVUNI1250A463A动稳定校验110KV母线短路三相冲击电流ISH387KAGW4110/1250断路器的极限通过电流IGF25KAISHIGMAX450A动稳定校验35KV母线短路三相冲击电流ISH6579KAGW535/1600隔离开关的极限通过电流IGF25KAISHIGMAX297A动稳定校验35KV母线短路三相冲击电流ISH6579KAGW535/630隔离开关的极限通过电流IGF25KAISHIGMAX718A动稳定校验10KV母线短路三相冲击电流ISH28213KAGN1910/1000隔离开关的极限通过电流IGF80KAISHIGMAX173A动稳定校验10KV母线短路三相冲击电流ISH28213KAGN1910/630隔离开关的极限通过电流IGF80KAISHIGMAX2、校验热稳定校验CSMINKQ选3587102492MINMSS选185MM2SMIN35MM2符合要求动稳定校验因为选用导线S选185MM235MM2满足架空线路的安全机械强度要求，故不必校验。通过以上校验LGJ185导线符合条件。（二）35KV侧母线选择软母线1、按最大持续工作电流选择导线载面S即IGMAXKQIP；IGMAX450A待建变电所年平均气温为162，选KQ1AKIQG450MAXIP450A，查表预选LGJ185导线，允许载流量515AIGMAX2、校验热稳定校验CSMINKQ选5987106322INS选185MM2SMIN59MM2符合要求动稳定校验因为选用导线S选185MM235MM2满足架空线路的安全机械强度要求，故不必校验。通过以上校验LGJ185导线符合条件。（三）10KV侧母线选择（硬母线）1、按最大持续工作电流选择导线载面S即IGMAXKQIP；IGMAX718A待建变电所年平均气温为162，选KQ1AKIQG718MAXIP718A，查表预选预选LMY608平放，允许载流量1311AIGMAX2、校验热稳定校验CSMINKQ选25487104923INS选608480MM2SMIN254MM2符合要求动稳定校验MAXYY69106PA1073182MAXACHPWLIISH28213；L12M；025；W0167BH253106；B0008M；H0063；1P1038510352018731626MAXAMAXY符合条件通过以上校验LMY608平放，符合条件。二、电缆的选择电力电缆应按以下条件进行选择和校验1、电缆芯线材料及型号2、额定电压3、截面选择4、允许电压降校验5、热稳定校验电缆的动稳定由厂家保证，可不必校验。10KV侧电缆选择如下类型载流量截面缆芯最高工作温度根数YJV2287/103185MM2275A1852MC102第五章继电保护配置电网继电保护配置的原则是首先满足继电保护的四项基本要求，即满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性。然后各类保护的工作原理、性能结合电网的电压等级、网络结构、接线方式等特点进行选择，使之能够有机配合起来，构成完善的电网保护。一110KV部分线路保护按零序保护、距离保护配置。二35KV部分线路保护在35KV小接地电流系统的线路上，应装设反映相间故障和单相接地故障的保护装置。考虑反映相间故障装设两段式电流保护限时电流速断保护、定时过流保护。保护动作于出线断路器，保护采用两相式接线。加装三相一次重合闸。反映单相接地故障，加装反映零序电压的接地信号装置，单相接地时发出信号。母联开关保护加装带时限的定时过流保护，作为母线充电时的保护。三10KV部分线路保护在10KV小接地电流系统的线路上，应装设反映相间故障和单相接地故障的保护装置。考虑反映相间故障装设两段式电流保护限时电流速断保护、定时过流保护。保护动作于出线断路器，保护采用两相式接线。反映单相接地故障，加装反映零序电压的接地信号装置，单相接地时发出信号。母联开关保护加装带时限的定时过流保护，作为母线充电时的保护。四、主变压器保护配置1、瓦斯保护作为变压器的主保护，反应变压器油箱内部故障，包括绕组的相间短路，接地短路，匝间短路以及铁芯烧损，油面降低等。轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于断开变压器各侧断路器。2、纵差保护作为主变压器的主保护，反应变压器绕组、套管和引出线上的相间短路，大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地、短路以及绕组匝间短路，采用三相CT分别装于主变三侧四点上用专用的CT。3、复合电压启动的定时限过流保护是瓦斯保护、纵差保护的后备保护，反应发生各种不对称短路时出现的负序电压。4、零序电流保护反应变压器外部接地短路。5、过负荷保护反应变压器对称过负荷，保护接于一相电流上，常延时动作于信号，和过流保护共用一个CT。第六章配电装置配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是根据主接线的联结方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。配电装置按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。屋内配电装置的特点是1、由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小；2、维修、巡视和操作在室内进行，不受气候影响；3、外界污秽空气对电器影响较小，可减少维护工作量；4、房屋建筑投资较大。屋外配电装置的特点是1、土建工作量和费用较小，建设周期短；2、扩建比较方便；3、相邻设备之间距离较大，便于带电作业；4、占地面积大；5、受外界环境影响，设备运行条件较差，须加强绝缘；6、不良气候对设备维修和操作有影响。配电装置的型式选择，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，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式；110KV及以上多位屋外式。当在污秽地区或市区建110KV屋内和屋外配电装置的造价相近时，宜采用屋内型，在上述地区若技术经济合理时，220KV配电装置也可采用屋内型。发电厂和变电所中610KV的屋内配电装置，按其布置型式，一般可以分为三层、二层和单层式。三层式是将所有电器依其轻重分别布置在各层中，它具有安全、可靠性高，占地面积少等特点，但其结构复杂，施工时间长，造价较高，检修和运行不大方便。二层式是将断路器和电抗器布置在底层。与三层式相比，它的造价较低，运行和检修较方便，但占地面积有所增加。三层式和二层式均用于出线有电抗器的情况。单层式占地面积较大，如容量不太大，通常采用成套开关柜，以减少占地面积。屋外配电装置的型式除与主接线有关外，还与场地位置、面积、地址、地形条件及总体不知有关，并受到设备材料的供应、施工、运行和检修要求等因素的影响和限制。普通中型配电装置，国内采用较多，已有丰富的经验，施工、检修和运行都比较方便，抗震能力较好，造价比较低。缺点是占地面积较大。中型配电装置广泛应用于110500KV电压级。高型配电装置的最大优点是占地面积少，一般比普通中型节约50左右。但耗用钢材较多，检修运行不及中型方便。半高型布置节约占地面积不如高型显著，但运行、施工条件稍有改善，所用钢材比高型少。一般高型适用于220KV配电装置，而半高型宜于110KV配电装置。根据以上原则，对110KV、35KV选择屋外配电装置、对10KV部分选择屋内单层配电装置，10KV开关柜选择型号为XGN210。10KV配电装置图2M出