毕业设计-110kV变电站设计.doc

110kV 变电站设计 摘要本次毕业设计以110kV 变电站为主要设计对象，该110kV变电站是地区重要变电站，是电力系统110kV电压等级的重要部分。该变电站设有2 台主变压器，站内主接线分为110kV、35 kV、和10 kV 三个电压等级。本设计的第一章为绪论，主要阐述了变电站在电力系统中的地位。设计变电站的原则和目的以及变电站的基本情况。第二章是负荷计算及变压器的选择，根据已知变电站的负荷资料对变电站进行负荷计算。通过得出的负荷确定了主变的容量和台数、主变的型式及主变阻抗。第三章是变电站电气主接线的设计，分别通过对110kV、35kV、10kV侧电气主接线的拟定，选择出最稳定可靠的接线方式。第四章是短流计算，首先确定短路点，计算各元件的电抗，然后对各短路点分别进行计算，得出各短路点的短路电流。第五章是电气设备的选择，电气设备包括母线、断路器、隔离开关、电流和电压互感器、熔断器。第六章是配电装置，主-要对变电站的配电装置进行设计。通过对110kV变电站设计，使我对电气工程及其自动化专业的主干课程有一个较为全面，系统的掌握，增强了理论联系实际的能力，提高了工程意识，锻炼了我独立分析和解决电力工程设计问题的能力。关键词：电气主接线 ，短路计算 ，电气设备目录 第一章：绪论-2第二章: 原始资料分析-2第三章: 110KV148团变电站接入系统设计-3第四章: 110KV148团变电站地方供电系统设计-5第五章: 110KV148团变电站主变选择-10第六章: 主接线设计-18第七章: 短路电流计算-22第八章: 变电站电气设备选择-31第九章: 站用变选择-50第十章: 继电保护配置- 50参考文献-52致谢-53第一章 绪论此设计任务旨在体现我对本专业各科知识的掌握程度，培养我对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业学习三年以来的学习结果。 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。根据现有的条件电气工程及其自动化专业（函授）毕业设计任务书的要求，设计110KV148团变电站。110KV148团变电站，采用双回110KV线路接入系统。35KV、10KV配电线路均采用双回线供电。110KV采用内桥接线，安装两台SFPSZ9-75000/110三相三线圈变压器。35KV、10KV母线采用单母线分段接线。第二章 原始资料分析1.1 原始资料1、 待建110KV148团变电站从相距30km的110KV石河子城东变电站受电。2、 待建110KV148团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。3、 地区气温:1年最高气温35，年最低气温 25。2年平均气温17。4、待建110KV148团变电站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35KV149团线200.85175000/0.9150团线200.85210纱厂线150.8212化工厂线150.8210加工厂线110.81810KV团直线30.8511.53500/0.85团机关线0.50.8521.0团直东线20.822.5团直西线1.50.821.5加工一厂线10.821.0加工二厂线20.811.52.1 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35KV149团线209.190.915000/0.9150团线207.270.92纱厂线155.330.92化工厂线159.190.92加工厂线117.270.9110KV团直线31.460.913500/0.85团机关线0.5 0.250.92团直东线20.920.92团直西线1.50.740.92加工一厂线10.490.92加工二厂线20.920.91第三章 110KV148团变电站接入系统设计1.1 确定电压等级输电线路电压等级的确定应符合国家规定的标准电压等级。选择电压等级时，应根据输送容量和输电距离，以及接入电网的额定电压的情况来确定，输送容量应该考虑变电所总负荷和五年发展规划。因此待建110KV148团变电站的最高电压等级应为110kV。2.1 确定回路数110KV148团变电站建成后，所供用户中存在、类重要负荷，因此110KV148团变电站应采用双回110KV线路接入系统。3.1 确定110KV线路导线的规格、型号由于待建110KV148团变电站距离受电110KV盐城东郊变电站30KM，处于农田地区，因此应采用架空线路，导线选择LGJ型。4.1 110KV线路导线截面选择导线截面积选择的一般方法是：先按经济电流密度初选导线标称截面积，然后进行电压损失的校验1、待建110KV148团变电站总负荷的计算 S35 =P35+jQ35 =2020151511j(9.19+9.19+7.27+7.27+5.33) =81+j38.25S35（1+5%）5（81+j38.25）1.28103.7+j49S35114.8 S10 =P10+jQ10 =3+0.5+2+1.5+1+2+j(1.46+0.92+0.49+0.58+0.39+0.92)=10+j4.76S10（1+5%）5（10+j4.76）1.2812.8+j6.1S10 =14.2 S110=K110K35S35+K10S10（1+5%）5 =0.950.9(81+j38.25)+0.85(10+j4.76)*1.055 =98.7+j46.65 S110=(98.72 + 46.652 ) = 109.2 COS= P110 / S110 =98.7/109.2 = 0.9 2、根据Tmax查图31，软导线经济电流密度表，确定Jec P35*Tmax35+P10*Tmax10 81*5000+10*3500 Tmax= = = 4835(小时) P35+P10 81+10 查图31得Jec1.15（A/mm2）3、计算导线的经济截面积SJ，查附表121找出S选 IJ 0.5S110/（3 UN） (0.5*109.2/1.732*110)*103 SJ= = = =249.2(mm2) J J 1.15 4、结论：选取导线规格为2回LGJ240/405、对所选导线进行校验；(1)、按机械强度校验 S选=LGJ-240/40 大于 LGJ-35 ，符合要求。(2)、接电晕校验 S选=LGJ-240/40 大于 LGJ-70 ，符合要求。（3）、按电压降校验 正常运行时：n=2 PR+QX 98.70.123046.650.430 U= 100 2UN2 21102 3.8% 10% ，符合要求。故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电 PR+QX 98.70.123046.650.430 U= 100 UN2 1102 7.6% 15% ，符合要求。 结论：本变电所经上述计算、校验，决定采用2回LGJ240/40导线接入系统。 第四章 110KV148团变电站地方供电系统设计1.1 35KV 149团线路设计1、确定回路数35KV 149团线路所供用户为类重要负荷，因此应采用双回线路供电。2、确定线路导线的规格、型号由于待建110KV148团变电站处于平原农田地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。3、线路导线截面选择(1)35KV 149线路总负荷的计算 S35 =P35+jQ35 =(20j9.19)*(1+5%)5 = 25.5+ j11.7 S35=(25.52 + 11.72 ) = 28.1 COS= P110 / S110 =25.5/28.1 = 0.9 (2)根据Tmax查图31，软导线经济电流密度表，确定Jec Tmax= 5000(小时)查图31得Jec1.12（A/mm2）(3)计算导线的经济截面积SJ，查附表121找出S选 IJ 0.5S35/（3 UN） (0.5*28.1/1.732*35)*103 SJ= = = =209(mm2) J J 1.12 (4)结论：选取导线规格为2回LGJ185/304、对所选导线进行校验；(1)、按机械强度校验 S选= LGJ185/30大于 LGJ-35 ，符合要求。(2)、接电晕校验 S选= LGJ185/30 大于 LGJ-70 ，符合要求。（3）、按电压降校验正常运行时：n=2 PR+QX 25.50.171011.70.3810 U= 100 2UN2 2352 3.5% 10% ，符合要求。故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电 PR+QX 25.50.171011.70.3810 U= 100 UN2 352 7% 15% ，符合要求。 2.1 35KV 150团线路设计1、确定回路数35KV 150团线路所供用户为类重要负荷，因此应采用双回线路供电。2、确定线路导线的规格、型号由于待建110KV148团变电站处于平原农田地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。3、线路导线截面选择(1)35KV 150线路总负荷的计算 S35 =P35+jQ35 =(20j9.19)*(1+5%)5 = 25.5+ j11.7 S35=(25.52 + 11.72 ) = 28.1 COS= P110 / S110 =25.5/28.1 = 0.9 (2)根据Tmax查图31，软导线经济电流密度表，确定Jec Tmax= 5000(小时)查图31得Jec1.12（A/mm2）(3)计算导线的经济截面积SJ，查附表121找出S选 IJ 0.5S35/（3 UN） (0.5*28.1/1.732*35)*103 SJ= = = =209(mm2) J J 1.12 (4)结论：选取导线规格为2回LGJ185/304、对所选导线进行校验；(1)、按机械强度校验 S选= LGJ185/30大于 LGJ-35 ，符合要求。(2)、接电晕校验 S选= LGJ185/30 大于 LGJ-70 ，符合要求。（3）、按电压降校验正常运行时：n=2 PR+QX 25.50.171011.70.3810 U= 100 2UN2 2352 3.5% 10% ，符合要求。故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电 PR+QX 25.50.171011.70.3810 U= 100 UN2 352 7% 15% ，符合要求。3.1 35KV 纱厂线路设计1、确定回路数35KV 纱厂线路所供用户为类重要负荷，因此应采用双回线路供电。2、确定线路导线的规格、型号由于待建110KV148团变电站处于平原农田地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。3、线路导线截面选择(1)35KV 纱厂线路总负荷的计算 S35 =P35+jQ35 =(15j7.27)*(1+5%)5 =19.1+ j9.3 S35=(19.12 + 9.32 ) = 21.2 COS= P110 / S110 =19.1/21.2 = 0.9 (2)根据Tmax查图31，软导线经济电流密度表，确定Jec Tmax= 5000(小时)查图31得Jec1.12（A/mm2）(3)计算导线的经济截面积SJ，查附表121找出S选 IJ 0.5S35/（3 UN） (0.5*21.2/1.732*35)*103 SJ= = = =156.1(mm2) J J 1.12 (4)结论：选取导线规格为2回LGJ150/254、对所选导线进行校验；(1)、按机械强度校验 S选=LGJ-150/25 大于 LGJ-35 ，符合要求。(2)、接电晕校验 S选=LGJ-150/25 大于 LGJ-70 ，符合要求。（3）、按电压降校验4 正常运行时：n=2 PR+QX 19.10.21129.30.38712 U= 100 2UN2 2352 3.7% 10% ，符合要求。故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电 PR+QX 19.10.21129.30.38712 U= 100 UN2 3527.4% 15% ，符合要求。4.1 35KV 化工厂线路设计1、确定回路数35KV B线路所供用户为类重要负荷，因此应采用双回线路供电。2、确定线路导线的规格、型号由于待建110KV148团变电站处于平原农田地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。3、线路导线截面选择(1)35KV 化工厂线路总负荷的计算 S35 =P35+jQ35 =(15j7.27)*(1+5%)5 =19.1+ j9.3 S35=(19.12 + 9.32 ) = 21.2 COS= P110 / S110 =19.1/21.2 = 0.9 (2)根据Tmax查图31，软导线经济电流密度表，确定Jec Tmax= 5000(小时)查图31得Jec1.12（A/mm2）(3)计算导线的经济截面积SJ，查附表121找出S选 IJ 0.5S35/（3 UN） (0.5*21.2/1.732*35)*103 SJ= = = =156.1(mm2) J J 1.12 (4)结论：选取导线规格为2回LGJ150/254、对所选导线进行校验；(1)、按机械强度校验 S选=LGJ-150/25 大于 LGJ-35 ，符合要求。(2)、接电晕校验 S选=LGJ-150/25 大于 LGJ-70 ，符合要求。（3）、按电压降校验5 正常运行时：n=2 PR+QX 19.10.21129.30.38712 U= 100 2UN2 2352 3.7% 10% ，符合要求。故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电 PR+QX 19.10.21129.30.38712 U= 100 UN2 3527.4% 15% ，符合要求。5.1 35KV 加工厂线路设计1、确定回路数35KV 加工厂线路所供用户为类重要负荷，因此采用双回线路供电。2、确定线路导线的规格、型号由于待建110KV148团变电站处于平原农田地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。3、线路导线截面选择(1)35KV 加工厂线路总负荷的计算 S35 =P35+jQ35 =(11j5.33)*(1+5%)5 =14+ j6.8 S35=(142 + 6.82 ) = 15.56 COS= P110 / S110 =14/15.56 = 0.9 (2)根据Tmax查图31，软导线经济电流密度表，确定Jec Tmax= 5000(小时)查图31得Jec1.12（A/mm2）(3)计算导线的经济截面积SJ，查附表121找出S选 IJ 0.5S35/（3 UN） (0.5*15.56/1.732*35)*103 SJ= = = =114.6(mm2) J J 1.12 (4)结论：选取导线规格为2回LGJ120/254、对所选导线进行校验；(1)、按机械强度校验 S选=LGJ-120/25 大于 LGJ-35 ，符合要求。(2)、接电晕校验 S选=LGJ-120/25 大于 LGJ-70 ，符合要求。（3）、按电压降校验正常运行时：n=2 PR+QX 140.2286.80.398 U= = 100 UN2 352 3.7% 10% ，符合要求。故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电 PR+QX 140.2286.80.398 U= 100 UN2 352 7.4% S10 = 11.08 (MVA)， 15S110 = 15109.2 (MVA)16.38(MVA) S35 = 89.57 (MVA)，因此主变110KV、35KV、10KV三侧容量分别为100 / 100 / 50。3、主变主要技术参数选择（1）方案三：主变额定电压空载电流空载损耗负载损耗阻抗电压参考价（万元）SFPSZ9-90000/110110/350.35%74KW330KW10.5440SFSZ9-12500/110110/100.3%18.1KW70KW10.5110（2）方案四：主变额定电压空载电流空载损耗负载损耗阻抗电压参考价（万元）SFPSZ9-75000/110110/35/100.36%98.6KW356KW18587333KW10.5304KW6.54.1 主变方案经济比较3、 主变及其附属设备综合投资比较(1)方案三：SFPSZ9-90000/110主变两台，2440880万元 SFSZ9-12500/110主变两台，2110220万元 110KV SF6断路器户外间隔四个，458.1=232.4万元35KV SF6断路器户外间隔两个，218.8=37.6万元10KV 真空断路器户内间隔两个，29.1=18.2万元综合投资：1388.2万元。(2)方案四：SFPSZ9-75000/110主变两台，2400800万元 110KV SF6断路器户外间隔两个，258.1=116.2万元35KV SF6断路器户外间隔两个，218.8=37.6万元10KV 真空断路器户内间隔两个，29.1=18.2万元综合投资：972万元。2、主变年运行费用比较年运行费（1 2 ）Z / 100+A式中年运行费，元/年； 1基本折旧费，取4.8； 2大修费，取1.4； Z 投资费，元； A 年电能损耗，KW.H/年； 电价，元/KW.H，取0.52元/KW.H。(1) 方案三A3308760270876027008000KW.H（4.8% 1.4%）1388.2 / 100+0.52700.8 365.3(万元)(2) 方案四A（356333304）8760/24349340KW.H（4.8% 1.4%）972 / 100+0.52434.9 226(万元)3、结论方案三方案四综合投资1388.2万元972万元年运行费用365.3万元226万元从上表比较可知，方案四比较方案三不管在综合投资方面，还是在年运行费用都要经济，因此决定选用方案四两台SFPSZ9-75000/110三相三线圈变压器。5.1 主变110KV侧分接头选择按电力系统电压和无功电力导则（试行）的规定，各级变压器的额定变比、调压方式、调压范围及每档调压值，应满足发电厂、变电所母线和用户受电端电压质量的要求。各电压等级变压器分接开关的运行位置，应保证系统内各母线上的电压满足要求，并在充分发挥无功补偿的技术经济效益和降低线损的原则下予以确定。确定分接头范围分以下几个步骤：首先在最大运行方式下：（1） 从系统母线电压推算到盐北变主变压器高压侧电压。（2） 将35KV、10KV侧最大负荷距线路末端允许最低电压反推到变压器高压侧电压。（3） 参考电气工程专业毕业设计指南电力系统分册中的电压调整：35KV用户的电压允许偏差值应在系统额定电压的90110；10KV用户的电压允许偏差值为系统额定电压的7。其次在最小运行方式下（考虑70的容量）：（1）从系统母线电压推算到盐北变主变压器高压侧电压。（1） 将35KV、10KV侧最大负荷距线路末端允许最低电压反推到变压器高压侧电压。（2） 参考电气工程专业毕业设计指南电力系统分册中的电压调整：35KV用户的电压允许偏差值应在系统额定电压的90110；10KV用户的电压允许偏差值为系统额定电压的7。最后比较6组数据，取最大、最小的数据确定分接头范围。1、系统大方式(1)从系统潮流推算到148团变电站110KV母线电压如图所示，U1113KV为系统大方式下南热电厂110KV母线电压。南热电厂至110KV城东变线路长5KM、2LGJ-300导线R12=0.1055/20.26 X12=0.3955/20.99110KV城东变至110KV148团变线路长30KM、2LGJ-240导线R23=0.13130/21.965 X23=0.40130/26.02南热电厂至110KV城东变潮流S(51+51+98.7)+j(31.6+31.6+46.65) 200.7j109.85则南热电厂至110KV城东变线路压降： PR12+QX12 200.70.26109.850.99 U12 1.42 U1 112PX12QR12 200.70.99109.850.26 U12 1.51 U1 112 _U2（U1U12）2（U12）2 _ （1121.42）2（1.51）2110.6(KV)110KV城东变至110KV148团变潮流S98.7+j46.65则110KV城东变至110KV148团变线路压降： PR23+QX23 98.71.96546.656.02 U23 4.25 U2 110.6PX23QR23 98.76.0246.651.965 U23 4.50 U2 110.6 _U3（U2U23）2（u23）2 _ （110.64.25）2（4.50）2106.4(KV)(2)从35KV、10KV最大负荷距推算到148团变110KV母线电压从35KV最大负荷距推算到148团变110KV母线电压根据已知条件，35KV最大负荷距为35KV A线路，S25.5+j11.7，供电距离10KM。一般应保证用户端电压不小于35KV。线路长10KM、2LGJ-185导线R23=0.1710/20.85X23=0.3810/21.9 PR23+QX23 25.50.8511.71.9 U23 1.25 U3 35PX23QR23 25.51.911.70.85 U23 1.1 U3 35 _U2（U3+ U23）2（u23）2 _ （35+1.25）2（1.1）236.3(KV)U1KU2(110/35)36.3114.1(KV)从10KV最大负荷距推算到148团变110KV母线电压根据已知条件，10KV最大负荷距为10KV B线路，S2.55+j1.17，供电距离2.5KM。一般应保证用户端电压不小于10KV。线路长2.5KM、2LGJ-70导线R23=0.452.5/20.56X23=0.3682.5/20.46 PR23+QX23 2.550.561.170.46 U23 0.2 U3 10PX23QR23 2.550.461.170.56 U23 0.05 U3 10 _U2（U3+ U23）2（u23）2 _ （10+0.2）2（0.05）210.2(KV)U1KU2(110/10)10.2112.2(KV)2、系统小方式(70的总容量)(1)从系统潮流推算到148团变110KV母线电压如图所示，U1113KV为系统小方式下南热电厂110KV母线电压。南热电厂至110KV城东变线路长5KM、2LGJ-300导线R12=0.1055/20.26 X12=0.3955/20.99110KV城东变至110KV148团变线路长30KM、2LGJ-240导线R23=0.13130/21.965 X23=0.40130/26.02 南热电厂至110KV城东变潮流70S(51+51+98.7)+j(31.6+31.6+46.65)70 140.5j76.9则南热电厂至110KV城东变线路压降： PR12+QX12 140.50.2676.90.99 U12 1 U1 113PX12QR12 140.50.9976.90.26 U12 1.06 U1 113 _U2（U1U12）2（U12）2 _ （1131）2（1.06）2112(KV) 110KV城东变至110KV1487团变潮流70%S(98.7+j46.65)70 69j32.7则110KV城东变至110KV148团变线路压降： PR23+QX23 691.96532.76.02 U23 3 U2 111.6PX23QR23 696.0232.71.965 U23 3.15 U2 111.6 _U3（U2U23）2（u23）2 _ （1123）2（3.15）2109(KV)(2)从35KV、10KV最大负荷距70容量推算到148团变110KV母线电压从35KV 70的最大负荷距推算到148团变110KV母线电压根据已知条件，35KV最大负荷距为35KV A线路，70S17.85+j8.19，供电距离10KM。线路长10KM、2LGJ-185导线R23=0.171