110KV降压变电所设计毕业论文.doc

湖南工业大学本科生毕业设计（论文）110KV降压变电所设计毕业论文第1章 负荷计算和主变压器的选择1.1负荷计算 要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷10kV负荷、35kV负荷1。由公式 1 （1.1）1、10kV负荷计算 2、35kV负荷计算 =+3、考虑变电所未来510年的远期负荷1.2主变压器型式的选择 1.2.1主变台数的选择 为了提高供电可靠性，防止由于一台主变故障或检修时影响整个变电站的供电，变电站中一般装设两台主变压器，互为备用，避免因主变检修或故障而造成对用户的停电。因可选择两台主变压器2 。1.2.2 主变压器容量的选择根据变电站所带负荷的性质与电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级与二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的6070%，=31.898MVA由于上述条件所限制，所以，两台主变压器应各自承担15.949MVA，当一台停运时，另一台则承担70%为22.328MVA3 。综上所述，故选择两台主变型号为SFSZ725000/110变压器，其参数如下表：表1.1 110KV主变压器参数型号电压组合及分接范围阻抗电压损耗KW空载电流连接组高压中压低压空载负载高中高低中低42.314814YN，yn0,d11SFSZ7-25000/11011081.25%38522.5%1051110.517-186.51戈东方.电气设计手册电气一次部分. 中国电力出版社 20022刘笙.电气工程基础（上、下册）.北京：科学出版社，2008:156-1573戈东方.电气设计手册电气一次部分.中国电力出版社 2002第2章 电气主接线设计2.1 10kV电气主接线 根据资料显示,且有一类负荷，可以初步选择以下两种方案：1)单母线分段带旁路母线且分段断路器兼作旁路断路器, 根据电气主接线设计原则可知，当出线回路数为6回及以上时，可采用单母线分段带旁路接线, 如图2.1。图2.1单母线分段带旁母接线2)双母线接线，一般用于可靠性和灵活性较高的场合,如图2.2。图2.2双母线接线表2.1 10KV主接线方案比较 方案 项目 方案 单母分段带旁母方案 双母接线技术 不会造成全所停电 调度方便 保证对重要用户的供电 任一检修，该变电所不会造成停电 扩建复杂供电可靠调度方便扩建方便便于试验易误操作经济 经济效果好可选择用分段断路器兼作旁路断路器设备多、配电装置复杂投资和占地面大，经济较差，操作较复杂。由上表比较可知方案比方案经济性好，且调度灵活也可保证供电的可所以选用方案。2.2 35kV电气主接线由任务书可知,35KV的出线为4回，主要为一类负荷，所以初步选择两种方案： 1）单母分段带旁母接线且分段断路器兼作旁路断路器。 图2.3单母线分段带旁母接线2）双母接线接线 图2.4双母线接线表2.2 35KV主接线方案比较 方案项目 方案单母分段带旁母方案双母接线技术简单清晰、操作方便、易于发展灵活性差、供电可靠性高、扩建复杂 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作经济 设备少、投资小用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资设备多、配电装置复杂 资和占地面大由上表可知方案可靠性、灵活性比方案I要好，但方案I的经济性比方案。然而此电压等级不是很高，所以综合选用投资小经济比较好的方案。2.3 110kV电气主接线根据资料显示，由于110KV只有2回进线，可以初步选择两种方案： 1）内桥接线,方案如图2.5及图2.6所示。 图2.5 内桥接线2）单母接线。图2.6单母线分段接线表2.3 110KV主接线方案比较 项目方案方案内桥接线方案单母分段技术接线清晰简单调度灵活，可靠性不高 简单清晰、操作方便、易于发展 可靠性、灵活性差经济占地少，投资少使用的断路器少设备少、投资小由上表比较两种方案都具有接线简单、设备少这一优点。从上表得知方案可靠性、灵活性没有方案好，但是具有良好的经济性。所以综合考虑选用投资小的经济方案好的方案。 第3章 短路电流计算3.1 110KV短路电流计算1）根据资料,110KV火电厂的阻抗可归算为以下:图3.1 110KV火电厂接线图图3.2 110KV火电厂阻抗图选取，=各绕组等值电抗 取17，取6，取10.5=图3.3 110KV火电阻抗最简图 = 即火电厂的阻抗为0.232。2)由任务书可知,可将变电所视为无限大电源，因此取 火电厂到待设计的变电所距离40KM，阻抗为每千米0.4欧110KV变电所到待设计的变电所距离50KM，阻抗为每千米0.4欧35KV变电所到到待设计的变电所距离7.5KM，阻抗为每千米0.4欧X= 待设计变电所中各绕组等值电抗 该变电所的两台型号规格一样所以另一个变压器的阻抗和 相同。根据主接线图可简化为以下图型: 图3.4 主接线阻抗简化图当K1点发生短路时将图3.4可转化为下图： 图3.5 K1点短路阻抗图 因为E1是有限大容量电源(将0.263改为0.264)因此 查短路电流周期分量运算曲线取T=0S ,可得 = =冲击系数取1.83.2 35KV侧短路计算根据图3.4进行变换图3.6 星三角形转化图图3.7 K2点短路阻抗图= 查计算曲线取T为0S ,可得 3.3 10KV侧短路计算当K3点发生短路，将图3.6进行星行网络变换图3.8 K3点短路阻抗图 查计算曲线可得: =表3.1 短路计算结果参数短路点基准电压Uav(KV)短路电流有名值Id(KA)短路电流冲击值ich(KA)短路容量Sd(MVA)d11154.43811.165873.7d2372.2935.838413.1d310.514.88537.891270.7 37第4章 设备选择4.1 高压断路器的选择及效验1、110KV进线侧断路器选择1）额定电压选择： =110 2）额定电流选择： 考虑到电源进线发生故障，所以相应回路的 即： 3）按开断电流选择： 即4）按短路关合电流选择： 即根据以上数据可以初步选择LW11110型SF6断路器其参数如下表：表4.1 110KV断路器参数表型号额定电压Ue(kV)最高工作电压额定电流Ie(A)额定开断电流(kA)动稳定电流峰值(kA)额定短路关合电流(kA)4S热稳定电流(kA)固有分闸时间(ms)全开断时间(ms)LW11110110KV126160030.5808031.50.040.075）校验热稳定，取后备保护为1.5S,全开断时间0.07s = 即满足要求6）校验动稳定： 满足要求故选择户外LW11110型SF6断路器能满足要求，由上述计可列出下表： 表 4.2 110KV断路器计算结果表 设备项目LW11110型产品数据计算数据110KV110KV1600A262A80KA11.165KA30.5KA4.386KA80KA11.165KA2976.75 KAS36.229 KAS2、35KV断路器选择1）额定电压选择： =352）额定电流选择： 即： 3）按开断电流选择： 即4）按短路关合电流选择： 即根据以上数据可以初步选择LW835型SF6断路器其参数如下：表 4.3 35KV断路器参数表型号额定电压Ue(kV)最高工作电压额定电流Ie(A)额定开断电流(kA)动稳定电流峰值(kA)额定短路关合电流(kA)4S热稳定电流(kA)固有分闸时间(ms)全开断时间(ms)LW83535KV40.51600256363250.040.065）校验热稳定: ，取后备保护为1.5S,全开断时间为0.06s= 即 满足要求。6）检验动稳定： 满足要求。由以上计算表明选择户外LW835型断路器能满足要求，列出下表：表4.4 35KV断路器计算结果表 设备项目LW835型产品数据计算数据35KV35KV1600A433A63KA5.838KA30.5KA2.293KA 63KA5.838KA2500KAS73.697KAS3、10KV断路器选择1）额定电压选择： =10KV 即 3）按开断电流选择： 即 4）按短路关合电流选择： 即 根据以上数据可以初步选择ZN-10/1600-31.5型真空断路器其参数如下：表 4.5 10KV断路器参数表型号额定电压Ue(kV)最高工作电压额定电流Ie(A)额定开断电流Iekd(kA)动稳定电流峰值(kA)额定短路关合电流(kA)2S热稳定电流(kA)固有分闸时间(ms)合闸时间(ms)ZN-10/1600-31.510KV11.5160031.5808031.50.05 Igmax满足长期负荷发热的要求。2）热稳定校验 =356.058 KAS运行时导体最高温度： =28+(70-28)(1516/1920)= 54.185=54查表得 满足短路时发热的最小导体截面 小于所选导体截面能满足要求。3)动稳定校验相间距 冲击电流单位长度上的相间电动力: N/M 按弯矩 N/M对于硬铝,满足要求满足动稳定要求的绝缘子最大允许跨矩 而满足求。由以上计算表明，选择的单条矩形铝导体能满足要求4.5.2 引接线的选择计算1、110KV引接线选择1）按经济电流密度选择由于小时/每年,所以取 按以上计算选择和设计任务要求可选择型钢芯铝绞线，最高允许温度为70，长期允许载流量为385A，基准环境温度为+25，外径为 d=19mm ，其中钢芯外径7.5mm。2）热稳定校验 运行时导体最高温度： =28+(70-28)(137/385)=33.3233查表得 满足短路时发热的最小导体截面由以上计算知Smin小于所选导体截面，选择型钢芯铝绞线能满足要求。2、35KV引接线选择1）按经济电流密度选择由于年最大负荷利用小时数小时，所以取J=0.8/ 即：=以此选择型钢芯铝合金绞线，最高允许温度为70，长期允许载流量为709A，基准环境温度为+25，外径为 d=32mm .2）热稳定校验 运行时导体最高温度：=28+(70-28)(433/709)=43.6744查表得C =96 Kf=1 满足短路时发热的最小导体截面 由以上数据表明，选择型钢芯铝绞线能满足要求3、10KV引接线选择1）按经济电流密度选择由于年最大负荷利用小时数小时，所以取即：= 选两条的两条矩形铝导体平放布置,最高允许温度为，长期允许载流量为，基准环境温度为+252）热稳定校验 运行时导体最高温度：=28+(70-28)(1516/2613)=42.1442查表得 满足短路时发热的最小导体截面 3) 动稳定校验相间距 冲击电流 单位长度上的相间电动力: 按弯矩 对于硬铝,满足要求满足动稳定要求的绝缘子最大允许跨矩 而满足要求。由以上分析得知，选两条的两条矩平放布置形铝导体,满足要求。第5章 继电保护配置5.1 变电所母线保护配置1) 距离保护 2) 零序过电流保护 3) 自动重合闸 4) 过电压保护 5.2 变电所主变保护的配置5.2.1 主变压器的主保护1、瓦斯保护反映变压器油箱内部故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反映于变压器油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。2、差动保护反映变压器绕组和引出线的相间短路故障，中性点直接接地时绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路故障，其保护瞬时动作，跳开各侧电源断路器。5.2.2 主变压器的后备保护1、过流保护为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。它包括一般的过电流保护和复合电压启动过电流保护装置4。2、过负荷保护反映变压器的过负荷引起的对称过电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器5。3、变压器的零序过流保护对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式6。4、温度保护变压器的温度保护作用于监视变压器油温升高及冷却系统故障，保护作用于信号。 4戈东方.电气设计手册电气一次部分.中国电力出版社 20025戈东方.电气设计手册电气一次部分.中国电力出版社 20026陈学庸.电气工程电气设备手册. 中国电力出版社 1996第6章 防雷保护6.1 避雷器的选择及效验1、110KV母线侧避雷器的选择和校验（1）型式选择 根据设计规定选用FZ系列普通阀式避雷器。（2）额定电压的选择 KV 110KV以上避雷器带有均压环，顶盖上有接线端子，110KV以上产品不超过20kgf.因此，选择FZ110型普通阀式避雷器.表 6.1 110KV型普通阀式避雷器参数表型式额定电压（KV）灭弧电压有效值（KV）工频放电电压有效值（KV）冲击放电电 峰值（1.5/20）不大于（KV）冲击残压不大于（KV）不小于不大于FZ110110126255314375415（3）灭弧电压校验 最高工作允许电压KV直接接地：KV，满足要求。（4）工频放电电压校验 下限值：KV上限值：KV314KV所以上、下限值均满足要求。（5）残压校验 KV415KV，满足要求。（6）冲击放电电压校验 KV375KV，满足要求。故所选FZ110型普通阀式避雷器合格。2、35KV侧避雷器的选择和校验（1）型式选择 根据设计规定选用FZ系列磁吹阀式避雷器。（2）额定电压的选择：因此，选择FZ35型磁吹阀式避雷器如表8.3 表 6.2 FZ35型普通阀式避雷器参数表型式额定电压（KV）灭弧电压有效值（KV）工频放电电压有效值（KV）冲击放电电压峰值（1.5/20）不大于（KV）冲击残压不大于（KV）不小于不大于FZ3535417085112122（3）灭弧电压校验 最高工作允许电压直接接地： KV，满足要求。（4）工频放电电压校验 下限值：KV 上限值：KV85KV所以上、下限值均满足要求。（5）残压校验 106.997KV122KV，满足要求。（6）冲击放电电压校验 KV112KV 故所选FCZ35型磁吹阀式避雷器合格。3、10KV侧避雷器的选择和校验（1）型式选择 根据设计规定选用FS系列普通阀式避雷器。（2）额定电压的选择：因此，选择FZ10型雷器.如表8.4表 6.3 10KV型普通阀式避雷器参数表型式额定电压（KV）灭弧电压有效值（KV）工频放电电压有效值（KV）冲击放电电压峰值（1.5/20）不大于（KV）冲击残压不大于（KV）不小于