某110KV降压变电所电气一次部分初步设计 毕业论文(设计).doc

重庆水利电力职业技术学院专科生毕业论文（设计） 题目： 某110kv降压变电所电气一次部分初步设计 系 别 专 业 学 号 姓 名 指导教师 年 月 日 摘 要变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。为满足经济发展的需要，根据有关单位的决定修建1座110kv降压变电所。首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kv，35kv，10kv以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了110kv电气一次部分的设计。关键词：变电所 主变压器 短路计算 选型目 录一 原始资料11.1原始资料11.2对原始资料的分析计算1二 110kv盐北变电所主变选择32.1主变方案选择32.2主变容量、参数选择4三 所用变选择6四 主接线设计74.1选择原则74.2 110kv主接线设计74.3 35kv主接线设计84.4 10kv主接线设计8五 短路电流计算95.1选择短路电流计算点95.2短路电流计算9六 变电所电气设备选择146.1选择设备的基本原则146.2断路器的选择156.3隔离开关的选择216.4电流互感器的选择276.5电压互感器选择366.6主母线选择36七 继电保护配置397.1 110kv线路保护397.2主变压器的主保护407.3主变压器的后备保护427.4过负荷保护427.5变压器的零序过流保护42八 防雷及接地体设计438.1防雷保护的设计448.2接地装置的设计458.3主变中性点放电间隙保护45致 谢46参考文献47摘 要变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。为满足经济发展的需要，根据有关单位的决定修建1座110kv降压变电所。首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kv，35kv，10kv以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了110kv电气一次部分的设计。关键词：变电所 主变压器 短路计算 选型一 原始资料1.1原始资料待建110kv盐北变电站从相距30km的110kv盐城东郊变电站受电。待建110kv盐北变电站年负荷增长率为5%，变电站总负荷考虑五年发展规划。地区气温:1年最高气温35，年最低气温 15。2年平均气温15。待建110kv盐北变电所各电压级负荷数据如下表: 电压等级线路名称最大负荷 （mw）cos负荷级别供电距离（km）tmax 及同时率35kva 200.851105000/0.9b 150.8112造纸厂110.828化工厂200.827冶炼厂150.8511010kva30.8511.53500/0.85b2 0.8522.5毛纺厂10.821.0水泥厂1.20.821.5纺织厂0.80.821.0水厂20.811.51.2对原始资料的分析计算为满足电力系统对无功的需要，需要在用户侧装设电容器，进行无功补偿，使用户的功率因数提高，35kv线路用户功率因数提高到0.9为宜，10kv线路用户功率因数应不低于0.9。根据原始资料中的最大有功及调整后的功率因数，算出最大无功，可得出以下数据:电压等级线路名称最大有功 （mw）最大无功（mvar）cos负荷级别tmax同时率35kva 209.190.91500009b 157.270.91造纸厂115.330.92化工厂209.190.92冶炼厂157.270.9110kva31.460.913500085b2 0.920.92毛纺厂10.490.92水泥厂1.20.580.92纺织厂0.80.390.92水厂20.920.91二 110kv盐北变电所主变选择主变压器的型式、容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统510年发展规划、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。在选择主变压器容量时对重要变电所，应考虑当一台主变器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足类及类负荷的供电；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的60%70%。本变电所主变容量按远景负荷选择，并考虑到正常运行和事故时过负荷能力。2.1主变方案选择方案一：单台三相三绕组变压器，型号sfsz9-120000/110，电压等级110/35/10。方案二：两台三相双绕组变压器，其中一台型号为sfsz9-90000/110，电压等级110/35；另一台为sfsz9-20000/110，电压等级110/10。方案三：四台三相双绕组变压器，其中两台型号为sfsz9-90000/110，电压等级110/38.5；另两台型号为sfsz9-12000/110，电压等级110/10。方案四：两台三相三绕组变压器，型号为sfsz9-75000/110，电压等级110/35/10。主变方案技术比较方案比较方案一方案二方案三方案四优点接线简单、占地面积小。接线简单。运行可靠性、灵活性高，能满足重要用户的需要。运行可靠性、灵活性高，能满足重要用户的需要。缺点运行可靠性、灵活性差，不能满足重要用户的需要。运行可靠性、灵活性差，不能满足重要用户的需要。选用变压器多，运行维护工作量大。本变电所有重要的、类负荷，为满足运行的可靠性和灵活性，应选择两台以上变压器，因此选择方案三、方案四进行经济比较分析。2.2主变容量、参数选择方案三 35kv负荷由两台电压为110kv/35kv变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证35kv用户的一级和二级全部负荷的供电。 35kv用户的一级和二级全部总容量： s35 = 89.57 (mva), 因此可选择两台sfpsz9-90000/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：yn, d11。10kv负荷由两台电压为110kv/10kv变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证10kv用户的一级和二级全部负荷的供电。 10kv用户的一级和二级全部总容量： s10 = 11.08 (mva), 因此可选择两台sfsz9-12500/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：yn, d11。方案四所有负荷均由两台电压为110kv/35kv/10kv变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证所有用户的70全部负荷的供电。 用户的70全部总容量： s110 = 76.3 (mva), 因此可选择sfpsz9-75000/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：yn,yn0, d11。由于15s110 = 15109.2 (mva)16.38(mva) s10 = 11.08 (mva)， 15s110 = 15109.2 (mva)16.38(mva) 盐北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%）(3)根据有关资料选择lw25-110/1250型断路器型号数量技术参数额定电流i（a）额定开断电流（ka）极限通过电流 igf (ka)4秒热稳定电流(ka)lw25-110/125031250252525 (4)校验：ue=110kv=uni=1250a1102a 额定开断电流校验：110kv母线三相稳态短路电流i(4) =2.71 ka lw25-110/1250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：ich=7.83(ka) lw25-110/1250断路器的极限通过电流igf=25(ka) ichigf 符合动稳定要求热稳定校验：/=i(0) /i(4)=3.07 / 2.71=1.13查曲线：tep3.6秒 110kv母线短路热容量：qdt=i（4）2tep=26.4(ka2s) lw25-110/1250断路器的4秒热稳定电流：it=25(ka) it2t=2524=2500(ka2s)i（4）2tepigmax=1326a额定开断电流校验：35kv母线三相稳态短路电流i(4) =7.28 ka lw8-35/1600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：ich=19.84(ka) lw8-35/1600断路器的极限通过电流igf=25(ka) ichigf 符合动稳定要求热稳定校验：/=i(0) /i(4)=7.78 / 7.28=1.07查曲线：tep3.55秒 35kv母线三相短路热容量：qdt=i(4)2tep=188(ka2s) lw8-35/1600断路器的4秒热稳定电流：it=25(ka) it2t=2524=2500(ka2s)i(4)2tepigmax=464a额定开断电流校验：35kv母线三相稳态短路电流i(4) =7.28 ka lw8-35/1600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：ich=19.84(ka) lw8-35/1600断路器的极限通过电流igf=25(ka) ichigf 符合动稳定要求热稳定校验：/=i(0) /i(4)=7.78 / 7.28=1.07查曲线：tep3.55秒 35kv母线三相短路热容量：qdt=i(4)2tep=188(ka2s) lw8-35/1600断路器的4秒热稳定电流：it=25(ka) it2t=2524=2500(ka2s)i(4)2tepigmax=820a额定开断电流校验：10kv母线三相稳态短路电流i(4) =22.4 ka zn28-10/1000断路器的额定开断电流31.5ka符合要求。动稳定校验 ： 10kv母线短路三相冲击电流：ich=58.4(ka) zn28-10/1000断路器的极限通过电流igf=80(ka) ichigf 符合动稳定要求热稳定校验：/=i(0) /i(4)=22.93 / 22.44=1.02查曲线：tep3.6秒 10kv母线三相短路热容量：qdt=i(4)2tep=1806(ka2s) zn28-10/1000断路器的4秒热稳定电流：it=31.5(ka) it2t=31.524=3969(ka2s)i(4)2tepigmax=246a额定开断电流校验：10kv母线三相稳态短路电流i(4) =22.4 ka zn28-10/630断路器的额定开断电流31.5ka符合要求。动稳定校验 ： 10kv母线短路三相冲击电流：ich=58.4(ka) zn28-10/630断路器的极限通过电流igf=80(ka) ichigf 符合动稳定要求热稳定校验：/=i(0) /i(4)=22.93 / 22.44=1.02查曲线：tep3.6秒 10kv母线三相短路热容量：qdt=i(4)2tep=1806(ka2s) zn28-10/630断路器的4秒热稳定电流：it=31.5(ka) it2t=31.524=3969(ka2s)i(4)2tep盐北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%）(3)根据有关资料选择gw4-110/1250型隔离开关型号数量技术参数额定电流i（a）极限通过电流 igf (ka)4秒热稳定电流(ka)gw4-110/12501012502525 (4)校验：ue=110kv=uni=1250a1102a动稳定校验 ： 110kv母线短路三相冲击电流：ich=7.83(ka) gw4-110/1250断路器的极限通过电流igf=25(ka) ichigf 符合动稳定要求热稳定校验：/=i(0) /i(4)=3.07 / 2.71=1.13查曲线：tep3.6秒 110kv母线短路热容量：qdt=i（4）2tep=26.4(ka2s) gw4-110/1250断路器的4秒热稳定电流：it=25(ka) it2t=2524=2500(ka2s)i（4）2tepigmax=1326a动稳定校验 ： 35kv母线短路三相冲击电流：ich=19.84(ka) gw5-35/1600隔离开关的极限通过电流igf=25(ka) ichigf 符合动稳定要求热稳定校验：/=i(0) /i(4)=7.78 / 7.28=1.07查曲线：tep3.55秒 35kv母线三相短路热容量：qdt=i(4)2tep=188(ka2s) gw5-35/1600隔离开关的4秒热稳定电流：it=25(ka) it2t=2524=2500(ka2s)i(4)2tepigmax=464a动稳定校验 ： 35kv母线短路三相冲击电流：ich=19.84(ka) gw5-35/630隔离开关的极限通过电流igf=25(ka) ichigf 符合动稳定要求热稳定校验：/=i(0) /i(4)=7.78 / 7.28=1.07查曲线：tep3.55秒 35kv母线三相短路热容量：qdt=i(4)2tep=188(ka2s) gw5-35/630隔离开关的4秒热稳定电流：it=25(ka) it2t=2524=2500(ka2s)i(4)2tepigmax=820a动稳定校验 ： 10kv母线短路三相冲击电流：ich=58.4(ka) gn19-10/1000隔离开关的极限通过电流igf=80(ka) ichigf 符合动稳定要求热稳定校验：/=i(0) /i(4)=22.93 / 22.44=1.02查曲线：tep3.6秒 10kv母线三相短路热容量：qdt=i(4)2tep=1806(ka2s) gn19-10/1000隔离开关的4秒热稳定电流：it=31.5(ka) it2t=31.524=3969(ka2s)i(4)2tepigmax=246a动稳定校验 ： 10kv母线短路三相冲击电流：ich=58.4(ka) gn19-10/630隔离开关的极限通过电流igf=80(ka) ichigf 符合动稳定要求热稳定校验：/=i(0) /i(4)=22.93 / 22.44=1.02查曲线：tep3.6秒 10kv母线三相短路热容量：qdt=i(4)2tep=1806(ka2s) gn19-10/630隔离开关的4秒热稳定电流：it=31.5(ka) it2t=31.524=3969(ka2s)i(4)2tepit2t 符合热稳定要求温度校验： gn19-10/630隔离开关允许使用环境温度：-4040 盐北变电所地区气温：-1039，所以符合要求。通过以上校验可知，10kv出线断路器两侧隔离开关及10kv母线pt隔离开关的选择符合要求。6.4电流互感器的选择（1）根据电流互感器装置处电压等级确定额定电压（2）根据ie=igmax110%确定ct一次额定电压（3）根据互感器ct用途，确定其级次组别及接线方式（4）110kv线路侧设置差动、过电流、测量三组ct，接成三相星形 110kv桥开关一侧设置差动、过电流、测量三组ct，接成三相星形，另一侧设置差动一组ct，接成三相星形 35kv主变出口处设置差动、计量、测量及电流保护三组ct，接成三相星形 35kv负荷出线处设置计量、测量及电流保护二组ct，接成二相星形 10kv主变出口处设置差动、计量、测量及电流保护三组ct，接成三相星形 10kv负荷出线处设置计量、测量及电流保护二组ct，接成二相星形（5）选定型号，根据短路情况校验热稳定及动稳定u1e=u1g=110kvigmax=110%i1e 预选：lb7-110 ,技术参数如下表型号技术参数电流比级次组合kdktlb7-1101200/50.2/10p15/10p2013575/1s校验： 热稳定校验：i(4)2tep=26.4(ka2s)i1e=1200a；kt=75；t=1s (i1ekt)2t=(1.275)21=8100(ka2s) i(4)2tep(i1ekt)2t 符合要求 动稳定校验： k=135；i1e=1200a；ich=7.83(ka) (ka)符合要求通过以上校验可知，选择lb7-110型电流互感器符合要求。主变35kv侧总开关ct及35kv分段开关ct选择（1）u1e=u1g=35kv（2）igmax=110%i1e （3）预选：lb6-35 ,技术参数如下表型号技术参数电流比级次组合kdktlb6-351500/50.2/10p15/10p2013575/1s(4)校验： 热稳定校验：i(4)2tep=188(ka2s)i1e=1500a；kt=75；t=1s (i1ekt)2t=(1.575)21=12656(ka2s) i(4)2tep(i1ekt)2t 符合要求 动稳定校验： k=135；i1e=1500a；ich=19.84(ka) (ka) 符合要求通过以上校验可知，选择lb6-35型电流互感器符合要求。35kv a线路ct选择（1）u1e=u1g=35kv（2）igmax=110%i1e （3）预选：lb6-35 ,技术参数如下表型号技术参数电流比级次组合kdktlb6-35500/50.2/10p15/10p2013575/1s(4)校验： 热稳定校验：i(4)2tep=188(ka2s)i1e=500a；kt=75；t=1s (i1ekt)2t=(0.575)21=1406(ka2s) i(4)2tep(i1ekt)2t 符合要求 动稳定校验： k=135；i1e=500a；ich=19.84(ka) (ka) 符合要求通过以上校验可知，选择lb6-35型电流互感器符合要求。35kv b线路ct选择（1）u1e=u1g=35kv（2）igmax=110%i1e （3）预选：lb6-35 ,技术参数如下表型号技术参数电流比级次组合kdktlb6-35400/50.2/10p15/10p2013575/1s(4)校验： 热稳定校验：i(4)2tep=188(ka2s)i1e=400a；kt=75；t=1s (i1ekt)2t=(0.475)21=900(ka2s) i(4)2tep(i1ekt)2t 符合要求 动稳定校验： k=135；i1e=400a；ich=19.84(ka) (ka) 符合要求通过以上校验可知，选择lb6-35型电流互感器符合要求。35kv 造纸厂线路ct选择（1）u1e=u1g=35kv（2）igmax=110%i1e （3）预选：lb6-35 ,技术参数如下表型号技术参数电流比级次组合kdktlb6-35300/50.2/10p15/10p2013575/1s(4)校验： 热稳定校验：i(4)2tep=188(ka2s)i1e=300a；kt=75；t=1s (i1ekt)2t=(0.375)21=506(ka2s) i(4)2tep(i1ekt)2t 符合要求 动稳定校验： k=135；i1e=300a；ich=19.84(ka) (ka) 符合要求通过以上校验可知，选择lb6-35型电流互感器符合要求。35kv 化工厂线路ct选择因化工厂线路负荷与a线路负荷相同，故按照a线路选择ct如下：型号技术参数电流比级次组合kdktlb6-35500/50.2/10p15/10p2013575/1s35kv冶炼厂线路ct选择因冶炼厂线路负荷与b线路负荷相同，故按照a线路选择ct如下：型号技术参数电流比级次组合kd