毕业设计（论文）-110KV变电所电气设计.doc

山西电力职业技术学院2010年级电气工程及自动化专业毕业设计 摘要为满足经济发展的需要，根据有关单位的决定修建1座110KV变电所。本工程初步设计内容包含变电所电气设计，新建的盐北变电所从110KV侧东郊变电所受电，其负荷分为35KV和10KV两个电压等级。通过技术和经济比较，现采用下列方案：1. 内设两台三绕组变压器，电压等级为121/37.8/11。2. 110KV进线采用内桥接线形式。3. 本工程初步设计内容包括变电所电气设计。4. 35KV和10KV配电装置同样采用单母线分段接线。5. 所用电分别从10KV两端母线获得。关键词：变电所 主变压器 潮流计算 短路计算 设备选型SUMMARYFor satisfying the demand that economy development, the authorities concerned decide to construct a YanBei transformer substation.This engineering first step design contents includes the transformer substation of electric Design. The new-et up salt a YanBei transformer substation obtain power form Dong Jiao substation (110KV) . There are two kinds of local loads in the substation,. One is 35KV,the other is 10KV.Pass the technique to compare with the economy, adopt the following scheme now:1. There are two three-winding transformers in the substation. Voltage grade adopt 121KV 38.5KV and 11KV.2. For 110KV main electrical connections shall adopt inside bridge connection.3. The 110KVenters the line 2 return, The adoption builds trolley wire.4. For 35KV and 10KV main electrical connections employ single sectionalized bus.5. Auxiliary power system get power form the 10KV sectionalized bus.Key phrase: Change to give or get an electric shock Main transformer Current calculation Short circuit calculation The equipments choose the type目录第一章: 原始资料分析 第 页第二章: 110KV盐北变电所接入系统设计 第 页第三章: 110KV盐北变电所地方供电系统设计 第 页第四章: 110KV盐北变电所主变选择 第 页第五章: 所用变选择 第 页第六章: 主接线设计 第 页第七章: 主接线设计 第 页第八章: 变电所电气设备选择 第 页第九章: 继电保护配置 第 页110KV盐北变电所设计说明书110KV盐北变电所，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。第一章 原始资料分析一、原始资料1、 待建110KV变电站从相距30km的110KV东郊变电站受电。2、 待建110KV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 15。2年平均气温15。4、待建110KV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20.811.5二、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第二章 110KV盐北变电所接入系统设计一、 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110KV盐北变电所的最高电压等级应为110kV。二、确定回路数110KV盐北变电所建成后，所供用户中存在、类重要负荷，因此110KV盐北变电所应采用双回110KV线路接入系统。三、确定110KV线路导线的规格、型号由于待建110KV变电所距离受电110KV东郊变电站30KM，处于平原河网地区，因此应采用架空线路，导线选择LGJ型。四、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110KV盐北变电所总负荷的计算 S35 =P35+jQ35 =2015112015j(9.19+7.27+5.33+9.19+7.27+) =81+j38.25S35（1+5%）5（81+j38.25）1.28103.7+j49S35114.8 S10 =P10+jQ10 =3+2+1+1.2+0.8+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，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 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 1.154、结论：选取导线规格为2回LGJ240/40第三章 110KV盐北变电所地方供电系统设计一、 35KV A线路设计1、确定回路数35KV A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110KV盐北变电所处于平原河网地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。二、35KV B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110KV盐北变电所处于平原河网地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。三、35KV 造纸厂线路设计1、确定回路数35KV 造纸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110KV盐北变电所处于平原河网地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。四、 35KV 化工厂线路设计1、确定回路数35KV 化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110KV盐北变电所处于平原河网地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。五、35KV 冶炼厂线路设计1、确定回路数35KV 冶炼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110KV盐北变电所处于平原河网地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。六、10KV线路设计1、10KV A线路 (1)确定回路数，I类负荷，采用双回路供电，即n=2 (2)确定导线规格，采用架空线路，LGJ导线 (3)考虑五年发展需要,线路的容量: S = (3+j1.46)(1+5%)5 =3.83 + j1.86 (4)根据Tmax = 3500h,得 Jec = 1.26(A/mm2)(5)计算导线经济截面积：n=2 P2+Q2 (3.832+1.862)103 Sj 97.5 mm2 23 UN Jec 21.732101.26 选取导线规格为2回LGJ95/20 2、10KV B线路 (1)确定回路数，II类负荷，采用双回路供电，即n=2。 (2)确定导线规格，采用架空线路，LGJ导线。 (3)考虑五年发展需要,线路的容量: S = (2+j0.92)(1+5%)5 =2.55 +1.17 j （4）根据Tmax = 3500h,，得 Jec = 1.26(A/mm2)（5）计算导线经济截面积：n=2 P2+Q2 (2.552+1.172)103 Sj 64 mm2 23 UN Jec 21.732101.26 选取导线规格为2回LGJ70/10 3、10KV毛纺厂线 (1)确定回路数，II类负荷，采用双回路供电，即n=2。 (2)确定导线规格，采用架空线路，LGJ导线。 (3)考虑五年发展需要,线路的容量: S = (1+j0.49)(1+5%)5 =1.28 + j0.63 （4）根据Tmax = 3500h,得 Jec = 1.26(A/mm2)（5）计算导线经济截面积：n=2 P2+Q2 (1.282+0.632)103 Sj 32.7 mm2 23 UN Jec 21.732101.26 选取导线规格为2回LGJ35/64、10KV水泥厂线 (1)确定回路数，II类负荷，采用双回路供电，即n=2。 (2)确定导线规格，采用架空线路，LGJ导线。 (3)考虑五年发展需要,线路的容量: S = (1.2+j0.58)(1+5%)5 =1.54 + j0.76 （4）根据Tmax = 3500h,，查图31得 Jec = 1.26(A/mm2)（5）计算导线经济截面积：n=2 P2+Q2 (1.542+0.762)103 Sj 39.3 mm2 23 UN Jec 21.732101.26 查附表121选取导线规格为2回LGJ35/6 （6）对所选导线进行校验 按机械强度校验 S选=LGJ-35/6 等于 LGJ-35 ，符合要求。 按电压损耗校验,查附表125得 r1=0.9, R = r1l = 0.91 = 0.9 x1=0.389, X = x1l = 0.3891 = 0.39 *正常运行时：n=2 (PR+QX)/2 (1.540.9+0.760.39)U%= = 0.8 % 10% UN2 2102 符合要求。 *故障运行时：n=1 PR+QX 1.540.9+0.760.39 U%= = = 1.6 % 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%98.6KW356KW18587333KW10.5304KW6.5四、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。五、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)从系统潮流推算到盐北变110KV母线电压如图所示，U1113KV为系统大方式下盐城电厂110KV母线电压。盐城电厂至110KV东郊变线路长5KM、2LGJ-300导线R12=0.1055/20.26 X12=0.3955/20.99110KV东郊变至110KV盐北变线路长30KM、2LGJ-240导线R23=0.13130/21.965 X23=0.40130/26.02盐城电厂至110KV东郊变潮流S(51+51+98.7)+j(31.6+31.6+46.65) 200.7j109.85则盐城电厂至110KV东郊变线路压降： 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东郊变至110KV盐北变潮流S98.7+j46.65则110KV东郊变至110KV盐北变线路压降： 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最大负荷距推算到盐北变110KV母线电压从35KV最大负荷距推算到盐北变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最大负荷距推算到盐北变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)从系统潮流推算到盐北变110KV母线电压如图所示，U1113KV为系统小方式下盐城电厂110KV母线电压。盐城电厂至110KV东郊变线路长5KM、2LGJ-300导线R12=0.1055/20.26 X12=0.3955/20.99110KV东郊变至110KV盐北变线路长30KM、2LGJ-240导线R23=0.13130/21.965 X23=0.40130/26.02 盐城电厂至110KV东郊变潮流70S(51+51+98.7)+j(31.6+31.6+46.65)70 140.5j76.9则盐城电厂至110KV东郊变线路压降： 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东郊变至110KV盐北变潮流70%S(98.7+j46.65)70 69j32.7则110KV东郊变至110KV盐北变线路压降： 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容量推算到盐北变110KV母线电压从35KV 70的最大负荷距推算到盐北变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=0.1710/20.85X23=0.3810/21.9 PR23+QX23 17.850.858.191.9 U23 0.88 U3 35PX23QR23 17.851.98.190.85 U23 0.77 U3 35 _U2（U3+ U23）2（u23）2 _ （35+0.88）2（0.77）235.9(KV)U1KU2(110/35)35.9113(KV)从10KV 70%最大负荷距推算到盐北变110KV母线电压根据已知条件，10KV最大负荷距为10KV B线路，S1.79+j0.82，供电距离2.5KM。线路长2.5KM、2LGJ-70导线R23=0.452.5/20.56X23=0.3682.5/20.46 PR23+QX23 1.790.560.820.46 U23 0.14 U3 10PX23QR23 1.790.460.820.56 U23 0.035 U3 10 _U2（U3+ U23）2（u23）2 _ （10+0.14）2（0.035）210.14(KV)U1KU2(110/10)10.14111.5(KV)结论：从上述计算得到六个电压数据分别是106.4KV、114.1KV、112.2KV、109KV、113KV、111.5KV，选取一个最高电压114.1KV和一个最低电压106.4KV就是主变的110KV侧分接头电压调节范围，因此选择110 32.5%的分接开关就完全可以满足要求。第五章 所用变选择1、 选择原则：为满足整流操作电源、强迫油循环变压器、无人值班等的需要，装设两台所用变压器，所用电容量得确定，一般考虑所用负荷为变电所总负荷的0.1%0.5%,这里取变电所总负荷的0.2%计算。S0.2%150000KVA300KVA。2、根据选择原则，选出110KV盐北变电所两台所用变型号分别为S9-315/10 两绕组变压器 额定电压：10/0.4 接线方式：Y/Y0-12两台所用变分别接于10kV母线的段和段，互为暗备用，平时半载运行，当一台故障时，另一台能够承但变电所的全部负荷。第六章 主接线设计一、选择原则 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。二、 110KV主接线设计1、 方案选择(1) 方案一：线路变压器单元接线(2) 方案二：单母线接线(3)方案三：单母线分段接线(3) 方案四：内桥接线 2、技术比较方案线变单元接线单母线接线单母分段接线内桥接线优点接线简单；安装2台开关，开关使用量最少，节省投资接线简单、清晰，操作方便。接线简单、清晰，操作方便。可靠性、灵活性较高。接线简单、清晰，使用开关量相对较少。具有一定的 可靠性和灵活性。缺点串联回路任意设备故障或检修，整个单元停电。可靠性差。可靠性、灵活性差。安装5台开关，开关使用量最多，投资较大。不适用于主变经常投切的情况。 外桥接线的特点与内桥接线相反，连接桥断路器在线路侧，其他两台断路器在变压器回路中，线路故障和进行投入和切除操作时，操作较复杂，且影响一台正常运行的变压器。所以外桥接线用于输电线路短，检修和倒闸操作以及设备故障几率均较小，而变压器需要经常切换或电网有穿越功率经过的变电所。分析盐北变电所可以看出这是一座终端变电所。110KV只有两回进线，进线输电距离较长。综合四个要求的考虑，选择内桥接线方式。三、 35KV主接线设计35KV共有10回出现， 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，双母线及双母线带盘路接线，供电可靠想高，任一回路开关故障或检修，或任一回线故障或检修，都步影响用户停电，但是倒闸操作复杂，造价高，单母线风断接线，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出线用户均为一级，二级负荷，为保证对这些重要用户得供电，采用双母线接线方式。四、10KV主接线设计本所10KV出线共12回线路，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，本变电所10KV用户负荷较轻，负荷性质为一级，二级负荷，宜采用单母线分段接线。五、110KV盐北变一次主接线第七章 短路电流计算一、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：d-1：110KV盐北变电所主变110KV侧 d-2：110KV盐北变电所主变35KV母线d-3：110KV盐北变电所主变10KV母线三、发电机、变电所电抗的归算：选取SB100MVA；UBUav1、发电机电抗归算：(1) 新海电厂：(2) 淮阴电厂：(3) 盐城电厂：2、变压器